Força, Esforços i Estructures: Guia Bàsica de Conceptes i Elements

Força i els seus efectes

Definició de Força

La força és una acció capaç de produir o modificar l'estat de repòs o de moviment d'un cos, o de produir-hi deformacions. La unitat de força, en el Sistema Internacional de Mesures, és el newton (N).

Factors de Resistència dels Materials

La resistència d'un objecte a un esforç depèn de diversos factors:

• Les seves dimensions.
• La seva forma.
• El tipus d'esforç al qual està sotmès.

Tipus d'Esforços Mecànics

Els materials poden estar sotmesos a diferents tipus d'esforços:

• Tracció

  Es produeix quan dues forces oposades actuen sobre un cos i tendeixen a estirar-lo i allargar-lo.

• Compressió

  Quan les forces que actuen sobre un objecte van en la mateixa direcció però són oposades, tendeixen a aixafar-lo.

• Vinclament

  És la deformació que sofreixen els cossos sotmesos a compressió quan són llargs i prims.

• Flexió

  Quan les forces que actuen sobre una peça s'apliquen contra el seu eix longitudinal i tendeixen a corbar-la.

• Torsió

  És l'efecte de l'acció de les forces que fan que un cos giri o es torci.

• Cisallament

  Si les forces són prou grans i vencen la resistència que ofereix el material, el resultat és el tall del material.

Conceptes Fonamentals d'Estructures

Què és una Estructura?

Una estructura és un conjunt d'elements units entre ells amb la funció bàsica de suportar forces.

Funcions Bàsiques de les Estructures

Les estructures tenen diverses funcions essencials:

• Suportar l'acció de forces exteriors i interiors.
• Aguantar el propi pes i el de les càrregues que se li apliquen.
• Mantenir l'estabilitat del conjunt.

Tipus d'Estructures

• Estructura d'Armadura

  És formada per un conjunt d'elements resistents, units o engalzats entre si, que constitueixen l'esquelet de diversos tipus d'objectes o construccions. Les més comunes són les metàl·liques i les de formigó.

• Estructura Laminar

  És formada per làmines o plafons units entre si que solen envoltar l'objecte, proporcionant rigidesa i protecció.

Elements Clau de les Estructures

• La Forma Triangular

  És la forma més simple que proporciona rigidesa i una resistència més gran a l'estructura, sent fonamental en molts dissenys.

• Unions i Nusos

  Les unions poden ser rígides o articulades. El punt on s'uneixen els elements o barres de l'estructura s'anomena nus.

Elements Estructurals Específics

• Bigues

  Peces resistents, generalment horitzontals, que serveixen per suportar càrregues i transmetre-les als suports.

• Pilars

  Suports verticals que suporten esforços de compressió, atès que a sobre hi descansen algunes càrregues, com ara les bigues.

• Tirants i Tensors

  Són elements que treballen generalment a tracció, com ara en ponts penjants o antenes de TV.

• Tornapuntes

  Són puntals que uneixen dues peces que formen un angle recte i treballen a compressió, aportant estabilitat.