Tipos de Estructuras y Fuerzas: Estabilidad, Resistencia y Rigidez

Fuerzas y su Impacto en las Estructuras

Una fuerza es todo aquello capaz de deformar un cuerpo (efecto estático) o de alterar su estado de movimiento o reposo (efecto dinámico). Una estructura es el conjunto de elementos de un cuerpo destinados a soportar los efectos de las fuerzas que actúan sobre él. La estructura impide, así, que el cuerpo se rompa o se deforme en exceso. Las fuerzas que actúan sobre una estructura se denominan cargas.

Tipos de Cargas

• Cargas fijas o permanentes: No varían con el paso del tiempo.
• Cargas variables: Aparecen en algunas ocasiones y no tienen siempre el mismo valor.

Esfuerzos: Tensiones Internas en las Estructuras

Las tensiones internas varían según la manera en que se aplican las fuerzas y la forma de los objetos. A estas tensiones se las denomina esfuerzos. Se llama esfuerzo a la tensión interna que experimentan todos los cuerpos sometidos a la acción de una o varias fuerzas.

Tipos de Esfuerzos

• Tracción: Se produce cuando las fuerzas tratan de estirar el cuerpo sobre el que actúan.
• Compresión: Este tipo de esfuerzo aparece cuando las fuerzas tratan de aplastar o comprimir un cuerpo.
• Flexión: Las fuerzas tratan de doblar el elemento sobre el que están aplicadas.
• Torsión: Las fuerzas tratan de retorcer el elemento sobre el que actúan. Intentan hacer girar el cuerpo en sentidos opuestos.
• Cizalladura o cortante: Las fuerzas actúan como los dos filos de una tijera: muy próximas, una hacia arriba y otra hacia abajo, intentando cortar el objeto.

Condiciones para el Correcto Funcionamiento de una Estructura

Para que una estructura funcione bien, debe cumplir tres condiciones independientes entre sí:

• Estabilidad: La estructura debe mantenerse erguida y no volcar. Para ello, su centro de gravedad debe estar centrado sobre su base. Cuanto más centrado y más cercano al suelo esté el centro de gravedad, más estable será.
• Resistencia: Es la capacidad de una estructura de soportar las tensiones a las que está sometida sin romperse.
• Rigidez: Aunque todos los objetos se deforman levemente al aplicarles una fuerza, esta deformación nunca debe ser tan grande que impida al objeto cumplir su función. Este tipo de estructuras requiere triangulación, es decir, que todos los polígonos que formen las barras sean triángulos.

Evolución de las Estructuras: Desde las Pirámides hasta las Estructuras Neumáticas

Las primeras estructuras se obtuvieron acumulando materiales sin apenas dejar huecos, como las pirámides egipcias. El arco y la bóveda permitieron cubrir espacios mayores y aumentar los huecos en la estructura. Deben resistir esfuerzos de compresión y son autoportantes. Las estructuras neumáticas contienen aire en su interior.