Conceptes Clau: Forces, Esforços i Estructures en Enginyeria

Conceptes Fonamentals de Forces i Esforços

Força

Força: acció capaç de produir un moviment en un cos o modificar-ne l'estat de repòs o moviment.

Esforç

Esforç: la força a la qual és sotmesa una peça en una secció determinada i que tendeix a estirar-la, corbar-la, torçar-la o tallar-la.

Tracció

Tracció: es produeix quan dues forces oposades actuen sobre un cos i tendeixen a estirar-lo o allargar-lo.

Esforç de Compressió

Esforç de compressió: es produeix quan un objecte és empès per dues forces que actuen en sentits oposats, les quals tendeixen a aixafar-lo o escurçar-lo.

Vinclament

Vinclament: deformació que pateixen els cossos sotmesos a compressió quan són llargs i prims.

Esforç de Flexió

Esforç de flexió: es produeix quan les forces que actuen sobre una peça s'apliquen en el seu eix de longitud i tendeixen a corbar-la.

Esforç de Torsió

Esforç de torsió: consisteix en l'aplicació de dues forces en sentits oposats que tendeixen a girar o retorçar un cos.

Esforç de Cisallament

Esforç de cisallament: es produeix quan dues forces oposades són aplicades en la mateixa zona de l'objecte, intentant tallar-lo.

Propietats Mecàniques dels Materials

Propietats Mecàniques

Propietats mecàniques: determinen el comportament dels materials quan estan sotmesos a un esforç.

Resistència

Resistència: capacitat que té un material de suportar esforços sense deformar-se ni trencar-se.

Tenacitat

Tenacitat: propietat que tenen alguns materials de suportar forces i cops sense trencar-se; és la resistència al xoc.

Fragilitat

Fragilitat: propietat contrària a la tenacitat. Els materials fràgils es trenquen fàcilment en rebre cops o xocs.

Elasticitat

Elasticitat: propietat que tenen els materials de recuperar la seva forma original després d'haver estat deformats.

Duresa

Duresa: propietat que indica l'oposició que ofereix un material a ser ratllat, penetrat o tallat.

Plasticitat

Plasticitat: capacitat per adquirir deformacions permanents sense trencar-se.

Ductilitat

Ductilitat: propietat de deformar-se permanentment en forma de fil prim sense trencar-se.

Mal·leabilitat

Mal·leabilitat: propietat de deformar-se permanentment en forma de làmina fina sense trencar-se.

Estructures: Definició i Components

Estructura

Estructura: conjunt de peces o elements, units entre si, que serveixen de suport i esquelet amb la funció de suportar forces. Una estructura ha de ser:

• Resistent: capaç de suportar càrregues.
• Rígida: perquè no es deformi.
• Estable: per no bolcar.

Elements d'una Estructura

• Fonaments: part sota terra que serveix de base (ex: edifici).
• Elements verticals: suporten esforços de compressió o laterals de flexió (ex: columnes, pilars...).
• Elements horitzontals: suporten càrregues i estan sotmesos a esforços de flexió o cisallament (ex: bigues, travessers).
• Tirants: cables o barres sotmesos a esforços de tracció, que augmenten l'estabilitat i resistència (ex: ponts penjats).

Tipus d'Estructures

Estructures d'Armadura

Elements resistents, units entre si (ex: estructures metàl·liques).

• Tramades: barres verticals i horitzontals unides entre si (ex: cases).
• Triangulades: tres peces formant un triangle (ex: torres d'alta tensió).
• Penjades: suporten el pes de la construcció per cables o barres (ex: ponts).

Estructures Laminars

Formades per làmines unides entre si (ex: contenidor).

Estructures Massisses

Molt pesants i massisses (ex: piràmides).

Exemples d'Esforços en Objectes Quotidians

• ↓ (seient): flexió
• ↕ (corda per agafar-se): tracció
• ↓ (el que queda): flexió
• /\ (potes gronxador): compressió