necessitat de les estructures a la nostra societat i els avantatges que ha introduït la tecnologia en la millora de la nostra qualitat de vida.
QUÈ ÉS UNA ESTRUCTURA?
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, depòsits, envasos), cobrir espais (cúpules, bòvedes, marquesines) ...
Les forces o esforços que actuen sobre les estructures s’anomenen càrregues.
Exemple: L’estructura d’una nau industrial suporta les càrregues de pes, vent, neu o seismes, i les transmet mitjançant els fonaments al terra.
Les estructures es realitzen amb diversitat de materials resistents com pedra, fusta, acer, formigó armat, etc.
TIPUS D'ESFOÇOS
Tipus d’esforços a que es poden sotmetre els cosos o estructures:
- Tracció
- Compressió
- Flexió
- Torsió
- Cisallament
Tracció.- Un cos està sotmès a un esforç de tracció quan les forces que actuen sobre ell tendeixen a estirar-lo (augmentar la longitud).
Compressió.- Un cos està sotmès a un esforç de compressió quan les forces que actuen sobre ell tendeixen a acurtar-lo (reduir la longitud).
Flexió.- Un cos està sotmès a un esforç de flexió quan les forces que actuen sobre ell tendeixen a doblegar-lo. La flexió és un esforç compost ja que part de l’element actua a compressió (redueix longitud) i part actua a tracció (augmenta la longitud) separades per una línia neutra central.
Torsió.- Un cos està sotmès a una força de torsió quan les forces que actuen sobre ell tendeixen a torçar-lo.
Cisallament o tallant.- Un cos està sotmés a un esforç de cisallament o de tall quan les forces que actuen sobre ell són de sentit contrari i tendeixen a tallar-lo.
ELEMENTS DE LES ESTRUCTURES
Els ELEMENTS DE LES ESTRUCTURES són els elements resistents que suporten els diferents esforços que poden actuar sobre una estructura.
Tipus d’estructures:
- Fonaments
- Elements verticals
- Elements horitzontals
- Arcs, bòvedes i cúpules
- Tirants
Fonaments.- Són la base resistent on recolzen les estructures. Als edificis els trobem per sota el nivell de terra, formats per gran quantitat de formigó armat.
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.
Elements horitzontals.- Suporten esforços de flexió, recolzats en els extrems i suportant la càrrega en tota la seva longitud. Són principalmente les bigues, biguetes i travessers de construccions, baldes de mobles, etc.
Arcs, bòvedes 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 (bòvedes) o cobriments d’edificis (cúpules).
Tirants.- Són cables o barres que suporten esforços de tracció i serveixen per augmentar l’estabilitat i resistència de les estructures.
COM PODEN SER LES ESTRUCTURES?
Les estructures poden ser:
- Resistents o no resistens
- Estables o inestables
- Naturals o artificials
Estructures resistents.- són aquelles que quan se’ls aplica una força conserven la seva forma. Per tal de fer resistents les estructures recurrim a la triangulació o a disposicions en forma d’arc.
Estructures estables.- són aquelles que quan se’ls aplica una força no es deformen.
Estructures naturals.- són les que trobem a la natura (arbres, esquelets, etc.).
Estructures artificials.- són les realitzades per l’home amb diverses tècniques:
- Massives.- Són estructures en les quals predominen una gran concentració de material. Es caracteritzen pel fet de ser estables i molt pesants. 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.
- Tramades.- Les estructures tramades estan formades per un conjunt de perfils de fusta, acer o formigó que s’entrecreuen entre elles. Els elements estructurals són les bigues, els pilars o columnes i els fonaments. Exemple un pavelló esportiu.
- Triangulades.- Les estructures triangulades es formen unint molts triangles que construeixen xarxes planes o espacials. Exemples: una nau industrial o la torre Eiffel.
- Penjants.- Les estructures penjants es sostenen amb cables o perfils subjectes a elements de suport. Per exemple, al pont Golden Gate de San Francesc (pont de la Maphre) 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.
EXEMPLES D'ESTRUCTURES: ELS PONTS
Els ponts són bons exemples d’estructura. Els Ponts són utilitzats com a “pont” entre els dos
costat d’un riu o els dos costats d'una vall.
Els ponts poden estar fets de gran varietat de materials i tenir diferents formes. N’hi de més
complexos i de més senzills.
Els primers materials utilitzats en la construcció eren pedres i fusta.
Més tard l'ús del formigó i l'acer va permetre poder construir estructures més llargues i més
resistents.
ESFORÇ DE TRACCIÓ
ESFORÇ DE COMPRESSIÓ
ESFORÇ DE FLEXIÓ
