Forces i Estructures: Conceptes, Tipus i Esforços Mecànics

Definicions de força i estructura

Força: és allò capaç de deformar un objecte (efecte estàtic) o modificar el seu estat de moviment (efecte dinàmic).

Estructura: conjunt d'elements units entre si destinats a suportar les forces que actuen sobre ells.

Condicions d'una estructura

1. Rígides: no s'han de deformar.
2. Estables: no han de bolcar.
3. Resistents: cada part ha de suportar els esforços a què està sotmesa.
4. Lleugeres: han de ser el més lleugeres possible.

Tipus d'estructures segons la seva construcció

• Estructures massives: es construeixen acumulant material. Exemple: les piràmides d'Egipte.
• Estructures de carcassa o laminars: formades per làmines. Exemple: la carcassa d'un mòbil, envasos de plàstic.
• Estructures d'armadura: són aquelles formades per peces allargades, com barres, tubs, pilars o bigues. S'uneixen entre elles per a formar una espècie d'esquelet.
• Estructures triangulades: es disposen formant triangles. Són molt resistents i, a la vegada, molt lleugeres.
• Estructures d'entramat: formades per una malla de peces verticals i horitzontals. Exemple: estructures dels edificis.
• Estructures penjants: suporten el pes de la construcció mitjançant cables o barres. Exemple: ponts penjats.

Els esforços en les estructures

Esforços: són les forces internes que pateixen els elements d'una estructura quan són sotmesos a forces externes.

Tipus d'esforços mecànics

a. Esforç de tracció

Es produeix quan la força externa que actua sobre l'element tendeix a estirar-lo:

Exemple: el cable de la grua està sotmès a tracció.

b. Esforç de compressió

Es produeix quan sobre l'element actuen forces que tendeixen a aixafar-lo o contreure'l.

Exemple: les potes d'una cadira pateixen compressió.

c. Esforç de flexió

Es produeix quan hi actuen forces que tendeixen a doblegar-lo.

Exemple: la balda d'una prestatgeria carregada està sotmesa a flexió.

d. Esforç de torsió

Es produeix quan hi actuen dues forces en sentit oposat que tendeixen a torçar-lo.

Exemple: la tija d'un tornavís està sotmesa a torsió.

e. Esforç de cisallament

Es produeix quan hi actuen dues forces en sentit oposat que tendeixen a tallar-lo.

Exemple: el clau està sotmès a cisallament en el punt d'unió de les dues peces.