Fundamentos de las Estructuras en Diseño e Ingeniería: Tipos, Elementos y Estabilidad

Fundamentos de las Estructuras en Diseño e Ingeniería

Las estructuras son elementos fundamentales en la ingeniería y el diseño, proporcionando soporte, forma y protección. A continuación, se describen sus funciones, tipos, elementos y principios de estabilidad.

Funciones de las Estructuras

• Soportan pesos: Los soportes y las vigas resisten el peso de las diferentes partes de un edificio.
• Resisten fuerzas externas: La pared de una presa soporta la presión del agua contenida en el embalse.
• Proporcionan la forma: Las barras o tubos de una tienda de campaña le dan su forma.
• Sirven de protección: La carcasa de un monitor mantiene aisladas las diferentes piezas y circuitos.

Tipos de Estructuras

• Laminares, masivas y de armazón.

Estructuras Laminares o de Cáscaras

Están constituidas por láminas o paneles resistentes y delgados que envuelven al objeto, formando una caja o cáscara que protege y mantiene en su posición al resto de las piezas. Este tipo de estructuras también sirve para evitar que las personas toquen las partes internas de máquinas y aparatos que pueden ser peligrosos.

Estructuras Masivas

Son estructuras muy pesadas y macizas, formadas por superficies muy anchas y resistentes.

Estructuras de Armazón

• Trianguladas: Se caracterizan por la unión de barras formando triángulos.
• Entramadas: Forman una malla o entramado de piezas verticales y horizontales.
• Colgadas: Soportan parte del peso de la construcción mediante cables que se fijan a muros o torres muy resistentes.

Elementos Resistentes de una Estructura

Las estructuras están formadas por varias piezas o elementos.

Tipos de Esfuerzos

• Tracción: Provoca el estiramiento de algunas de las piezas de la estructura.
• Compresión: Lo soportan aquellos elementos que tienden a ser aplastados.
• Flexión: Se produce cuando los pesos o las cargas tienden a doblar las piezas.
• Cortadura: Se produce cuando las cargas tienden a desgarrar o cortar las piezas.
• Torsión: La experimentan aquellas piezas que tienden a ser retorcidas.

Elementos de una Estructura

• Elementos verticales: Normalmente soportan esfuerzos de compresión.
• Elementos horizontales: Al apoyarse en sus extremos y recibir la carga en toda su longitud, se someten a esfuerzos de flexión.
• Arcos: Soportan esfuerzos de compresión.
• Tirantes: Soportan esfuerzos de tracción.

Estructuras Estables

• La forma: Las estructuras bajas y anchas son más estables que las delgadas y altas.
• La distribución de su masa: Si se concentra mucha masa en la base, la estructura es más estable.
• La manera de apoyarse: También se gana estabilidad con un buen anclaje.

Estabilidad y Centro de Gravedad

Un cuerpo será tanto más estable cuanto más bajo se encuentre su centro de gravedad y más ancha sea su base.

Cómo se Construye una Estructura

• Los cimientos: Son la base sobre la que se apoya el resto de la estructura.
• Los pilares y las vigas: Forman el armazón básico de estas estructuras y se realizan con hormigón armado.
• Los forjados y los tableros: Constituyen la base del suelo de los diferentes pisos o de la carretera en los puentes.