Estructures massives: tipus, elements i estabilitat

Estructura: Conjunt D’elements capaços de suportar forces i transmetre-les als punts on se suporta Per tal que sigui resistent i estable. Hi ha dos tipus d’estructures: naturals I artificials.

Càrregues: Forces Que actuen sobre una estructura.

EVOLUCIÓ DELS MATERIALS I LES ESTRUCTURES                       

Fins al Segle XIX No es tenien coneixements tècnics profunds sobre el comportament de les Estructures. La invenció de l’ascensor van permetre la construcció d’edificis De gran altura: els gratacels.

·3100 aC: Utilitzaven 100% pedra natural (Dòlmens).

·2500 aC: pedra natural + altres materials Com l’arrebossat, calç... (piràmide).

·100 aC: pedra molt ben treballada, Menys material, més lleugeres, menys temps de construcció (aqüeducte).

·1901 dC: acer + vidre = oxidació (es Pinta amb pintura antioxidant) + foc  (gratacels).

·1950 dC: per protegir les estructures Utilitzen ceràmica, totxanes, etc.

·1998 dC: formigó armat (Pont).

·3030 dC: arquitectura tradicional + utilitza la natura + arquitectura bioclimàtica + eco materials.

RESISTÈNCIA A ESFORÇOS

Esforços:

forces que apareixen en els elements d’una estructura quan està sotmesa A altres forces o càrregues. És la propietat més important alhora de triar un material.

Tracció:

Hi actuen forces que tendeixen a augmentar-ne la longitud, és a dir, a Estirar-los (els tirants d’un pont).

Compressió:

HI actuen forces que tendeixen a disminuir-ne la longitud, és a dir, a Comprimir-los (columnes).

Flexió:

 Les forces o les càrregues tendeixen A doblegar-los.

Cisallament:

Les forces que actuen paral·lelament a la seva secció tendeixen a tallar-lo. És a dir, tendeixen a desplaçar una secció respecte a una altra (tisores).

Torsió:

Actuen forces que tendeixen a fer girar una secció respecte de l’altra, és a dir, tendeixen a retòrcer-lo (quan collem un cargol).

ELEMENTS D’UNA ESTRUCTURA

Els més utilitzats Són

Tirants:

Cables o barres que suporten esforços de tracció.
Serveixen per augmentar La resistència i l’estabilitat d’una estructura. Poden ser d’acer.

Arcs:

Elements amb forma corba que serveixen per cobrir un buit entre dos Pilars. Treballen sotmesos a esforços de compressió.

Columnes o pilars:

 Barres Verticals dissenyades especialment per suportar esforços de compressió.

Bigues:

Barres horitzontals que suporten esforços de flexió.
Les diverses Plantes d’un edifici se suporten amb bigues.

Fonaments:

La base on es recolza l’estructura. Resisteixen grans esforços de Compressió. Solen estar per sota del nivell del sòl.

ESTRUCTURES ESTABLES

Són les estructures Que, en aplicar-hi una força al damunt, conserven la posició. Són inestables Les estructures que, en aplicar-hi una petita càrrega, perden l’equilibri.

L’estabilitat està Relacionada amb el centre de gravetat (cdg). El centre de gravetat és un punt Imaginari on rauria tota la massa de l’objecte si es pogués comprimir. Quan Aquest punt se situa fora de la base de sustentació de l’objecte, aleshores Aquest esdevé inestable i es bolca.

ESTRUCTURES RESISTENTS

Estructura Resistent:

Estructura que conserva la forma en aplicar-li Càrregues. Les més resistents són:

ØArc:
Es mantenen gràcies al suport d’un maó Sobre un altre; no s’utilitza cap adhesiu entre les peces, que solen tenir forma De falca i encaixen perfectament.

ØTriangles:
És l’única figura geomètrica que no Es pot deformar en aplicar-li forces als costats.

ØTirants:
Serveixen per augmentar la Resistència i l’estabilitat d’una estructura. Posar tirants a un pont és una Gran idea. Els cables aguanten el pes de la taula i ajuden a aconseguir així un Pont llarg sense pilars al centre que s’autososté i és molt elegant.

PERFILS

Són barres de diferents Seccions utilitzades a l’hora de fabricar estructures.

 Els perfils ens permeten fabricar estructures Resistents, lleugeres i barates alhora.

Si haguéssim d’utilitzar Bigues i columnes massisses, pesarien tant i serien tan cares que no podríem Fabricar grans estructures.

Els perfils poden Ser:

TIPUES D’ESTRUCTUES ARTIFICIALS

Podem classificar les Estructures segons la forma o els elements que hi predominen. Segons aquest Criteri, podem distingir entre:

Estructures massives:

Són Estructures massives aquelles en què predomina una gran concentració de material. Són massisses, estables i pesades. En la seva construcció s’utilitzen materials Molt resistents a esforços de compressió (temples grecs).

Els Principals elements són les columnes (compressió) i les llindes o bigues (flexió).

Estructures de volta:

Hi Predominen els arcs, les voltes o les cúpules com a elements de subjecció i Suport. Són una successió d’arcs (aqüeductes romans).

Estructures triangulars:

Es Formen amb la uníó de molts triangles, que constitueixen xarxes planes o Espacials. Aquesta estructura aporta estabilitat i resistència amb el mínim nombre De perfils. Suporta esforços de tracció i compressió, això permet fer-la tant Alta com vulguis.

Per A aquestes estructures normalment s’utilitza fusta o acer. Són lleugeres gràcies A que estan buides (grues).

Estructures d’entramat:

Estan Formades per un conjunt de perfils de fusta, acer o formigó que s’entrecreuen Entre ells. Els elements estructurals són les bigues, els pilars o columnes i La cimentació.

Un Exemple és un edifici que es cobreix amb maons o vidre després de col·locar-hi Els pilars i les bigues és un exemple d’estructura d’entramat.

Això Suposa una disminució de pes respecte de les estructures massives o de volta antigues, Cosa que permet augmentar l’altura de les construccions actuals.

Estructures suspeses:

Es Troben sustentades per cables o perfils subjectes a elements de suport. Hi Predominen els tirants, que estan sotmesos a esforços de tracció. Els ponts Suspesos tenen una sola per al pas de vehicles, que sol ser metàl·lica, i uns Pilars de formigó amb fonaments molt profunds. Els tirants subjecten la sola Recolzant-se en els pilars i estant amarrats amb fermesa des de la riba. El Pont està literalment penjant dels cables. Si els cables es trenquessin, el pont S’enfonsaria.

Aquesta Tècnica permet construir ponts més llargs amb menys pilars intermedis de subjecció, La qual cosa resulta força interessant per travessar rius amples, badies, etc.

Estructures pneumàtiques

Inflables, Lleugeres i desmuntables. Estan sotmeses a esforços de tracció