Estructuras y Mecanismos: Tipos, Características y Funcionamiento

Concepto de Estructura

Una estructura es el conjunto de elementos de un cuerpo destinados a soportar los efectos de las cargas que actúan sobre él e impedir que se rompa o se deforme.

Requisitos de una Estructura

• Estabilidad: Para evitar que una estructura vuelque, su centro de gravedad debe estar centrado sobre su base. Podemos dar estabilidad añadiendo masa a su base, atirantándola o empotrando su parte inferior en el suelo.
• Resistencia: Tiene que soportar las tensiones a las que está sometida sin romperse. En la resistencia intervienen su forma y el tipo y cantidad de material con el que está construida.
• Rigidez: Todos los objetos se deforman, pero la deformación nunca debe ser tan grande como para impedir que el objeto deje de cumplir su función. La rigidez se consigue soldando uniones, dando a los objetos la forma apropiada o triangulando las barras.

Esfuerzos en las Estructuras

Un esfuerzo es la tensión interna que experimentan los cuerpos sometidos a la acción de una o varias fuerzas.

Tipos de Esfuerzos

• Tracción: Las fuerzas tratan de estirar el cuerpo sobre el que actúan.
• Compresión: Las fuerzas tratan de aplastar o comprimir el objeto.
• Flexión: Las fuerzas intentan doblar el elemento.
• Torsión: Las fuerzas tratan de retorcer el elemento sobre el que actúan.
• Cortante: Las fuerzas actúan como los filos de unas tijeras, tratando de separar el cuerpo en dos secciones.
• Pandeo: Es un esfuerzo combinado de compresión y flexión. Es peligroso y se produce cuando la carga compresora no está centrada sobre el objeto.

Tipos de Estructuras

• Masivas: Se caracterizan por una gran cantidad de material y apenas dejan huecos (por ejemplo, las pirámides).
• Abovedadas: El arco y la bóveda permitieron cubrir espacios mayores y aumentar los huecos en la estructura. Estos elementos están comprimidos gracias a su forma y son autoportantes, es decir, que se sujetan por sí mismos.
• Entramadas: Se emplean en nuestros edificios de bloques de viviendas. Están constituidas por barras de hormigón o acero unidas rígidamente formando un emparrillado.
• Trianguladas: Estructuras de barras, normalmente metálicas o de madera, utilizadas en cubiertas de luces, estructuras verticales y siempre que necesitamos ligereza, resistencia y versatilidad.
• Colgantes: Utilizan cables de los que cuelgan, llamados tirantes. Estos resisten el esfuerzo de tracción, pero tienen la ventaja de adaptar su forma a las cargas.
• Neumáticas: Desmontables y ligeras. Contienen aire a presión que sujeta la estructura.
• Laminares: Constan de láminas finas que tienen gran resistencia por su curvatura. Se emplean en las carcasas y en cubiertas.
• Geodésicas: Estructuras trianguladas tridimensionales que combinan las propiedades de las bóvedas y de la estructura de barras.

Mecanismos

Los mecanismos son responsables del movimiento de los objetos. Por ejemplo, la cadena de una bicicleta o los engranajes de un reloj son objetos que producen movimiento. Es decir, los mecanismos son elementos destinados a transmitir y transformar fuerzas y movimientos desde un elemento motriz (motor) a un elemento receptor. Permiten al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo.