Estructures: tipus, elements i estabilitat — Guia bàsica

Estructures

Una estructura és un conjunt d’elements units entre ells, la funció bàsica dels quals és suportar forces exteriors i interiors (quadre de la bicicleta), aguantar el propi pes (l’esquelet del nostre cos), donar forma (tubs d'una tenda de campanya), salvar accidents geogràfics (ponts, túnels), protegir un objecte (crani, el xassís d'una màquina), elevar carregues (grues, torres d'alta tensió, antenes), mantenir l’estabilitat, emmagatzemar (contenidors, dipòsits, envasos) i cobrir espais (cúpules, voltes, marquesines)...

Una bona estructura serà aquella que sigui rígida, resistent i estable.

Condicions bàsiques que han de complir les estructures

1. Han de ser rígides. És a dir, no s’han de deformar.
2. Han de ser estables. És a dir, no han de bolcar.
3. Han de ser resistents. Cada part de l’estructura ha de ser capaç de suportar els esforços a què està sotmesa.
4. Han de ser el més lleugeres possible. D’aquesta manera s’estalvia material i l’estructura suporta menys pes.

Abans de construir

Abans de construir una estructura caldrà escollir el material adequat, la forma i la seva disposició.

Tipus d'estructures

• Estructures naturals — són les que trobem a la natura (arbres, esquelets, etc.).
• Estructures artificials — realitzades per l'home amb diverses tècniques:

• Massives. Són estructures en les quals predominen una gran concentració de material. Es caracteritzen per ser estables, molt pesants i amb superfícies molt amples. Exemple: estructures prehistòriques fetes amb grans pedres.
• De voltes. En les estructures de voltes hi predominen els arcs, les voltes o les cúpules amb elements de subjecció i suport. Exemple: la Mesquita de Còrdova.
• Estructures d'armadura. Formades per un conjunt de perfils de fusta, acer o formigó que s’entrecreuen entre ells formant una espècie d'esquelet. Segons la seva disposició poden ser:

• Tramades. Formen una malla o tremat de peces verticals i horitzontals. Els elements estructurals són les bigues, els pilars o columnes. Exemples: estructures d'edificis, una cadira, un carro de supermercat.
• Triangulades. Es formen unint molts triangles que construeixen xarxes planes o espacials. Exemples: una nau industrial, una bastida, una grua, una torre d'alta tensió o la torre Eiffel.
• Penjants. Suporten part del pes de la construcció mitjançant cables o perfils que es fixen a murs o torres molt resistents. Exemple: al pont Golden Gate de San Francisco (pont de la Mapfre) trobem un tauler o passarel·la de grans dimensions, amb una corda o perfil d’acer molt gran entre els pilars i unes barres verticals o tirants que estabilitzen l’estructura.
• Estructures laminars o de carcassa. Formades per làmines unides entre si que l'envolten formant la caixa o carcassa de l'objecte. Exemples: carrosseria d’un vehicle, un contenidor, carcassa d’un aparell.

Elements de les estructures

(Són les parts de l'estructura que suporten els diferents esforços que actuen sobre ella.)

• a. Fonaments. Són la base resistent on recolzen les estructures. Als edificis els trobem per sota el nivell del terra, formats per gran quantitat de formigó armat.
• b. Elements verticals. Treballen fonamentalment a compressió, encara que poden rebre esforços laterals de flexió. Són principalment els pilars o columnes, els murs de càrrega, els murs de contenció, les potes i suports.
• c. Elements horitzontals. Suporten esforços de flexió, recolzats en els extrems i suportant la càrrega en tota la seva longitud. Són principalment les bigues, biguetes i jàsseres de les construccions.
• d. Arcs, voltes i cúpules. Són elements amb forma de corba que reparteixen les càrregues i els pesos que reben verticalment cap als laterals, permetent obrir espais de pas entre pilars (arcs), entre murs (volta) o cobriments d’edificis (cúpules).
• e. Tirants i tensors. Són cables o barres que suporten esforços de tracció i serveixen per augmentar l’estabilitat i la resistència de les estructures.
• f. Tornapuntes. Són puntals que uneixen dues peces que formen un angle recte. Treballen a compressió.

Estabilitat i centre de gravetat (CDG)

Normalment interessa que l'estructura no pugui bolcar ni caure fàcilment per evitar danys o catàstrofes.

Com fer més estable una estructura?

• Fixar l’estructura a terra.
• Augmentar el pes de la base.
• Fer una base més gran.
• Col·locar cables tensors.