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Debate con tus compañeros sobre las condiciones que ha de cumplir una estructura para comportarse como tal.
Una estructura debe cumplir varias condiciones para poder funcionar correctamente, las tres básicas son:
Estabilidad: debe mantenerse erguida y no volcar. Para ello, su centro de gravedad ha de estar centrado sobre su base. Cuanto más centrado y más cercano al suelo se encuentre, más estable será la estructura.
Resistencia: tiene que resistir las tensiones a las que esté sometida sin romperse. La resistencia de una estructura depende de su forma y del material con el que está construida.
Rigidez o deformación controlada: aunque todos los cuerpos se deforman levemente al aplicarles una fuerza, esta deformación no debe impedirles cumplir su función.
Además de las tres condiciones básicas de toda estructura, debemos tener en cuenta su viabilidad económica y la adecuación estética de la misma.
Analiza cómo afecta cada condición a tu diseño del puente. Propón al menos dos soluciones distintas para asegurar su estabilidad, resistencia y rigidez.
5.1.¿Cómo se consigue que una estructura sea estable, resistente y poco deformable?
Estabilidad
Para conseguir que una estructura sea estable se puede recurrir a las siguientes soluciones:
1. Aumentar el tamaño de su base.
2. Empotrar la parte inferior en el suelo y emplear una cimentación especial.
3. Centrar el peso del cuerpo en su parte baja, incluso añadiendo peso de manera artificial.
4. Atirantar la estructura para evitar que vuelque (con los tirantes aumentamos el radio de la base).
Resistencia
Depende del material con el que se construya la estructura, de la cantidad del mismo que se emplee, de la forma que tenga cada parte y de su adecuación al esfuerzo al que esté sometida.
Todos los materiales poseen una tensión de rotura para cada tipo de esfuerzo. Esta tensión es la máxima fuerza por unidad de superficie que pueden aguantar sin romperse. El orden de los materiales más comunes en función de su mayor a menor resistencia es: acero, piedra, hormigón, madera, plástico, hilo, cartón y papel.
Rigidez
Para evitar deformaciones excesivas y dar rigidez a las estructuras debemos tener en cuenta tres aspectos fundamentales: forma, uniones y triangulación.
La forma de los elementos, debe decidirse en función del esfuerzo que soportan:
Compresión: emplearemos elementos gruesos, aunque sean huecos, para evitar el pandeo.
Tracción: bastará con aumentar la sección y tensar bien los elementos traccionados.
Flexión: aumentaremos el canto del elemento y acumularemos el material en las partes superior e inferior.
Los perfiles huecos se adaptan bien al esfuerzo de compresión.
Los perfiles en I y en T son óptimos para resistir los esfuerzos de flexión.
Ideas claras
Para que una estructura cumpla su función debe cumplir estas condiciones: ser estable, resistente y rígida.
Perfiles metálicos.
Para conseguir uniones rígidas entre los elementos de una estructura de hormigón armado se entrelaza laarmadura de acero. En el caso de una estructura metálica se utilizan elementos intermedios, como las cartelas. Estas aumentan la superficie de soldadura y, por tanto, de unión.
La triangulación evita deformaciones en las estructuras de barras. Podemos emplearla directamente o añadir arriostramientos posteriores mediante cables en forma de cruz.
Condiciones de una estructura. Especificaciones técnicas.
1
Actividad 25 ¿Cuál de estos tres cuerpos te parece más estable? ¿Cuál menos? ¿Por qué?
2
Actividad 26 ¿Cuál de estas formas fue utilizada como estructura antes que las otras dos? ¿Por qué?
3
Actividad 27 ¿Dónde estaría el centro de gravedad de esta torre?
4
Actividad 28 ¿Por qué es peligroso el pandeo en una estructura?
5
Actividad 29 Observa los dos cables que se cruzan en la estructura. ¿Qué crees que le aportan?
6
Actividad 30 Imagina una estructura formada por cuatro palos de helados unidos por encuadernadores o tornillos:
7
Actividad 31 Observa la estructura del puente de la fotografía. ¿Cómo se han resuelto la estabilidad, la resistencia y la rigidez? Relaciona cada una de las condiciones con su solución.
8
Actividad 32 Una vez estudiadas todas las condiciones que deben cumplir las estructuras, revisa el diseño de tu puente y haz un croquis a escala 1:2 o 1:3 de tu maqueta.
