Una estructura
es un conjunto de elementos unidos entre sí que pretende soportar un peso de sí mismo y de los elementos que disponen sobre ella.
Para que una estructura sea eficaz debe cumplir varios objetivos: debe soportar un peso que sea superior aquel para el que fue diseñada, debe ser cuanto más simple mejor, su peso debe ser muy pequeño en relación con el que pretende soportar, su precio no ha de ser muy elevado.
Una estructura es un conjunto de elementos simples, correctamente unidos entre sí, que es capaz de soportar un peso muchísimas veces superior al mismo de la estructura.
Fuerzas externas y fuerzas internas:
Una estructura es un conjunto de elementos que, adecuadamente unidos entre sí, son capaces de soportar la fuerza de la que están sometidos, manteniendo su posición, forma y tamaño sin deformarse.
Se llama carga al conjunto de fuerzas externas aplicadas sobre la estructura. Las cargas más comunes son el propio peso de la estructura, peso situado sobre la estructura, la presión del agua, la presión del viento.
La carga se puede clasificar en función del tiempo que permanecen sobre la estructura en: cargas estáticas, que actúan de forma permanente sobre una estructura, y cargas dinámicas, que actúan sobre la estructura en momentos determinados y no de forma constante.
La carga se reparte entre todos los elementos de la estructura produciendo tensiones dentro de los materiales que soportan las cargas.
Se llama fuerza del conjunto de fuerzas internas que se generan en los materiales de la estructura como respuesta a la carga que existe sobre ellas.
Los tipos de fuerza son los siguientes: compresión, tracción, flexión, torsión.
Compresión: está formada por un par de fuerzas, con dirección en sentido hacia el centro de una pieza, que intentan disminuir su longitud.
Tracción: cuando sobre una pieza se ejercen un par de fuerzas en sus extremos, con dirección y sentido hacia fuera de la pieza, tendiendo a alargarla.
Flexión: un elemento horizontal y rígido apoyado en sus extremos, al que sometemos a una fuerza perpendicular al elemento.
Torsión: cuando sujetamos un objeto por los dos extremos, y sobre cada uno realizamos esfuerzos de giro en sentido contrario.
Otra pieza soporta otro tipo de esfuerzo, como el de cizalla dura, que se produce por la acción de dos fuerzas opuestas, iguales y paralelas.
Los ensayos son procedimientos normalizados que permiten conocer, comprobar y cuantificar las características de las propiedades de los materiales. Los ensayos mecánicos permiten conocer y cuantificar las propiedades mecánicas de los materiales.
Elementos de la estructura:
Elásticos: los elementos no rígidos o elásticos de una estructura pueden doblarse o estirarse para resistir los esfuerzos.
Rígido: los elementos rígidos de una estructura no varían apenas su forma, es decir, resisten el esfuerzo sin doblarse apenas.
Elementos elásticos: los elementos elásticos que se utilizan más frecuentemente en las estructuras son los tirantes.
Elementos rígidos: en una estructura, los elementos rígidos son aquellos que soportan el peso directo y los que mantienen su forma prácticamente inalterable mientras soportan los esfuerzos. Según su forma, los elementos rígidos de la estructura pueden ser lineales y superficiales.
Elementos rígidos lineales: los elementos rígidos lineales son los elementos verticales y horizontales que soportan el peso total de la estructura. Los elementos rígidos lineales verticales se llaman pilares o columnas y debido a su posición el peso que soportan los presionará contra el suelo con un esfuerzo de compresión. Los horizontales se suelen llamar vigas y se encargan de unir los elementos verticales entre sí.
Elemento rígido superficial: los elementos rígidos superficiales son los forjados, plataformas que forman por lo común suelos techos, y los muros o tabiques, que son los elementos verticales que cumplen la función de cerrar la estructura exteriormente.
Una estructura rígida es aquella que, al someterla a diferencias de fuerza, no se puede deformar sin que se produzca la rotura de algunos elementos.
Una estructura articulada es aquella que se forma por medio del desplazamiento de sus elementos al aplicarle una fuerza.
Los perfiles son barras metálicas que se sostienen a partir de procesos de laminación, forja, estirado o estampación y cuya sección transversal tiene formas diversas.
Los arcos se llevan empleando desde hace más de 2500 años. Los ha habido de muchos tipos: de herradura, de medio punto, ojivales, etc.
Las bóvedas son techos curvos que tienen por misión soportar el peso de las cubiertas y descargarlos sobre los muros laterales.
Las cúpulas son elementos muy complicados de construir y diseñar, ya que son techos de forma semiesférica o aproximadamente semiesférica.
Una estructura es estable cuando no cae de vuelta por la acción de las fuerzas que actúan sobre ella. La estabilidad de una estructura aumenta: cuanto mayor sea la relación entre la superficie de la base y su altura y cuanto más bajo se sitúa su centro de gravedad.
El centro de gravedad de un cuerpo es el punto de aplicación de la suma de todas las fuerzas que constituyen el peso del cuerpo.