Fundamentos de Estructuras: Tipos, Esfuerzos y Elementos de Rigidez

Conceptos Fundamentales de Esfuerzos Estructurales

Comprender los diferentes tipos de esfuerzos es crucial para el diseño y la estabilidad de cualquier estructura.

• Esfuerzos de compresión: Son aquellos que, al actuar sobre una estructura, hacen que esta se comprima o se acorte.
• Esfuerzos de tracción: Son aquellos que, al actuar sobre una estructura, hacen que esta se estire o se alargue.
• Esfuerzos de flexión: Son aquellos que, al actuar sobre una estructura, hacen que esta tenga tendencia a doblarse.
• Esfuerzos de torsión: Son aquellos que, al actuar sobre una pieza o estructura, tienden a girarla o a retorcerla.

Definición y Requisitos de las Estructuras

Una estructura es una pieza diseñada para soportar el peso y las fuerzas a las que ha sido sometida.

Claves para la Resistencia Estructural

• El material del que esté construida debe ser lo suficientemente resistente y el área que ha de soportar el esfuerzo debe ser la correcta.
• Una solución para aumentar la resistencia es utilizar un material más robusto. Por ejemplo, podríamos usar un alambre de acero, aunque no en todas las ocasiones es necesario emplear este material.
• Las estructuras no deben deformarse, para lo cual deben ser suficientemente rígidas. Para lograr esta rigidez, estudiaremos tres elementos muy importantes: la diagonal, la escuadra y el tirante o tensor.

Tipos de Estructuras: Las Estructuras Fijas

Estructuras Fijas: Son aquellas que, una vez construidas, no se moverán de su lugar. Las estructuras de viviendas, puentes, fábricas, entre otras, son ejemplos claros de este tipo.

Perfiles y Materiales en Estructuras

Los perfiles de las estructuras son los diferentes tipos de sección de las vigas y pilares que podemos emplear. El material del que están fabricados suele ser acero, hormigón o aluminio, que son muy resistentes y, además, tienen un buen comportamiento contra la oxidación si están colocados a la intemperie (aire libre).

Elementos Clave para la Rigidez Estructural

Para evitar la deformación y asegurar la estabilidad de las estructuras, se utilizan elementos específicos:

La Diagonal

Si construimos una estructura simple formada por cuatro lados o más y le aplicamos una fuerza, esta tiende a deformarla. Sin embargo, si la fabricamos en forma de triángulo, la estructura no se deforma. La diagonal es fundamental porque evita la deformación de las estructuras al triangularizarlas.

La Escuadra

Es otra solución eficaz para evitar que una estructura se deforme. Consiste en colocar en una esquina de la estructura un triángulo unido a esta en tres puntos, logrando así una triangulación que aporta gran rigidez.

El Arco: Un Elemento Arquitectónico Fundamental

El arco: Normalmente es una estructura arquitectónica con forma de semicircunferencia, aunque a lo largo de la historia se han empleado otras configuraciones, como el arco de herradura (característico de la arquitectura árabe) o el arco apuntado o de ojiva (emblemático del arte gótico). Últimamente, se construyen muchos arcos parabólicos debido a su eficiencia estructural.