Fundamentos de Estructuras y Esfuerzos: Tipos, Elementos y Aplicaciones

Conceptos Fundamentales de Estructuras y Esfuerzos

Tipos de Esfuerzos en Estructuras

• Esfuerzos estáticos: Son los producidos por cargas que no se mueven. Por ejemplo, la estructura de un edificio sufre esfuerzos estáticos debido a su propio peso y al peso de los muebles y de las personas que se encuentran en él.

• Esfuerzos dinámicos: Son producidos cuando las cargas cambian de velocidad, de dirección o de sentido. Por ejemplo, el viento o un terremoto provocan este tipo de esfuerzos.

Definiciones Clave en Ingeniería Estructural

• Cargas: Producen unas tensiones internas en los materiales de la estructura, que se llaman esfuerzos.

• Estructura: Conjunto de elementos que componen un objeto y su disposición en el espacio. Debe ser capaz de resistir cargas y ser estable.

Clasificación de las Estructuras

Las estructuras se pueden clasificar según diferentes criterios:

• Según su procedencia: Podemos diferenciar dos tipos de estructuras:

  • Naturales
  • Artificiales

• En función de su versatilidad: Se clasifican en:

  • Permanentes: Diseñadas para no variar ni su forma ni su ubicación, como un edificio.
  • Desmontables: Diseñadas para ser desmontadas en piezas menores para facilitar su transporte, como las torres de grúa o un escenario.

• Según su grado de movilidad: Las estructuras pueden ser:

  • Inmóviles
  • Móviles
  • Transformables: Estas últimas pueden variar de forma y así, adaptarse a varios usos o condiciones.

Efectos de los Esfuerzos en las Estructuras

Las estructuras experimentan esfuerzos combinados. Los esfuerzos combinados son el resultado de la acción de varios esfuerzos simples o esfuerzos fundamentales, como:

• Tracción
• Compresión
• Flexión
• Torsión
• Cizalla o corte

Elementos Fundamentales de una Estructura

Cada elemento estructural está diseñado para soportar tipos específicos de esfuerzos:

• Vigas: Son barras que se colocan paralelamente al suelo y que se apoyan en sus extremos. Estos elementos están sometidos a esfuerzos de flexión, ya que reciben la carga entre sus extremos.

• Arcos: Son elementos en forma de curva que distribuyen toda la carga que soportan. Cada elemento que forma el arco soporta esfuerzos de compresión.

• Tirantes: Son barras delgadas o cables que tienen como finalidad mejorar la resistencia de la estructura. Estos elementos soportan esfuerzos de tracción.

• Barras o perfiles: Son elementos alargados de diferentes formas que aportan gran resistencia a la estructura. Pueden soportar esfuerzos de tracción o de compresión.

• Pilares: Son barras colocadas verticalmente y que, en general, soportan esfuerzos de compresión. Cuando su función es meramente decorativa, se llaman columnas.

Estructuras y Perfiles en el Taller

Las barras o perfiles son los elementos más usados en el taller para realizar estructuras. Los perfiles son elementos alargados cuya sección es uniforme y tiene una forma característica. La resistencia a los esfuerzos que tiene un perfil depende de la forma y tamaño de su sección.

• Cuanto mayor sea la sección de un perfil, mayor será su resistencia a la tracción, compresión y cizalladura.
• Los perfiles con menor material en su centro y más en su periferia soportan mejor los esfuerzos de flexión y pandeo.
• Los perfiles circulares soportan mejor los esfuerzos de torsión.

Los perfiles pueden ser abiertos o cerrados.

Tipos de Perfiles Abiertos

• Perfil L
• Perfil U
• Perfil T
• Perfil Doble T (o IPE/HEB)

Tipos de Perfiles Cerrados o Tubulares

• Forma circular
• Forma cuadrada
• Forma triangular