Estructures i Esforços Mecànics: Tipus i Exemples

Conceptes Bàsics d'Estructures i Esforços Mecànics

1. Què és una estructura? Exemples.

Una estructura és un conjunt d'elements units entre si que serveixen per suportar càrregues i mantenir una forma determinada.

Exemples d'estructures artificials:

• avió
• niu d’un ocell
• cotxe
• pont
• carcassa de l’ordinador

Exemples d'estructures naturals:

• esquelet humà
• closca d’un cargol

2. Condicions per a una estructura resistent

Per considerar-se resistent, una estructura ha de complir les següents condicions:

• No ha d'ensorrar-se.
• No ha de tombar-se.
• No ha de deformar-se excessivament.

3. Què és un esforç mecànic? Tipus.

Quan s'apliquen càrregues a una estructura (com un pont, un edifici o una màquina), es diu que està sotmesa a un esforç. Existeixen 5 tipus principals d'esforços mecànics:

• Tracció
• Compressió
• Flexió
• Cisallament
• Torsió

4. En què consisteix l'esforç de tracció?

Un cos està sotmès a un esforç de tracció quan se li apliquen dues forces de sentit oposat que tendeixen a allargar-lo. Com més gran sigui el valor de les forces, major serà l'allargament que finalment es produirà.

5. En què consisteix l'esforç de compressió?

Un cos està sotmès a un esforç de compressió quan se li apliquen dues forces de sentit oposat que tendeixen a aixafar-lo. Com més gran sigui el valor de les forces, més gran serà l’aplatament que finalment es produirà.

6. Elements sotmesos a compressió en edificis

Les columnes, els pilars i els murs de càrrega dels edificis estan sotmesos a compressió. Aquests components estructurals han de sostenir el pes de la part de l’edifici que està situada damunt d’ells. Com a conseqüència de la força exercida pel pes, apareix una força de reacció en sentit contrari, cap amunt, que prové dels fonaments.

7. Per què les potes d'una cadira estan a compressió?

Les potes d'una cadira estan sotmeses a compressió perquè han de resistir el pes de la persona que s’hi asseu o de les coses que s’hi han col·locat al damunt, a més del seu propi pes. Una força de reacció que prové del terra, i que té sentit ascendent, contraresta la força exercida pel pes.

8. En què consisteix l'esforç de flexió?

Un cos està sotmès a un esforç de flexió quan rep una o més forces que tendeixen a doblegar-lo.

9. Per què es corba un estant amb llibres?

Si posem molt de pes en l’estant d’una prestatgeria, es corbarà a causa de l’esforç de flexió. Com més pes hi hagi, més corbat estarà.

10. A quin esforç està sotmesa la part central d'una biga?

La part central d'una biga està sotmesa principalment a flexió. La biga es corba quan ha de suportar el pes de l’edifici. La flexió és molt petita, ja que està dissenyada perquè sigui rígida.

11. En què consisteix l'esforç de cisallament?

Un cos està sotmès a un esforç de cisallament quan se li apliquen dues forces de sentit oposat que tendeixen a tallar-lo.

12. Elements sotmesos a cisallament en edificis

Els extrems de les bigues d’un edifici estan sotmesos a un esforç de cisallament. Hi ha dues forces iguals i de sentit contrari, aplicades a la dreta i l’esquerra dels punts de suport, que tendeixen a tallar la biga. D’una banda, la força del pes que sosté la biga i, de l’altra, la força de reacció que exerceix el pilar o el mur per sostenir aquest pes.

13. En què consisteix l'esforç de torsió?

Un cos està sotmès a un esforç de torsió quan se li apliquen dues forces de sentit oposat que tendeixen a retorçar-lo.

14. Exemples addicionals d'esforços mecànics

Tracció:

• filferro per penjar un quadre
• cadena d’un gronxador

Compressió:

• rodes d’un cotxe
• sola de les sabates

Flexió:

• barra horitzontal d’un gronxador
• prestatge d’un armari

Cisallament:

• tenalles
• barra horitzontal d’una taula

Torsió:

• volant d’un cotxe
• eix d’un cotxe