Tema de estructuras para 1ºESO

1. ESTRUCTURAS

2. 1.- ESTRUCTURAS
Una estructura es el conjunto de elementos de un
cuerpo destinados a soportar las acciones externas
para evitar que se rompa o deforme en exceso.
Todos los cuerpos poseen algún tipo de estructura.

3. 1.1.- ESTRUCTURAS NATURALES Y ARTIFICIALES:
 Estructuras naturales: son aquellas estructuras que se
han formado sin intervención del ser humano.
Ejemplos: El nido de un pájaro, una cueva, la concha de un
molusco…
 Estructuras artificiales: son aquellas estructuras
creadas por el ser humano para satisfacer sus necesidades.
Ejemplos: Una mesa, una silla, una bicicleta, una cámara de
fotos, un coche, un barco…

4. Ejemplos de estructuras naturales

5. Ejemplos de estructuras artificiales

6. Más ejemplos de estructuras artificiales

7. 2.- FUERZAS Y CARGAS
Una fuerza es todo aquello capaz de deformar un cuerpo
(efecto estático) o alterar su estado de movimiento o
reposo (efecto dinámico).
Efecto estático Efecto dinámico

8. Las fuerzas que actúan sobre una determinada estructura se
denominan cargas y pueden ser de dos tipos:
 Cargas fijas o permanentes: son aquellas que no varían
a lo largo del tiempo, por tanto son cargas constantes.
Ejemplos: El peso de la propia estructura, el peso de los
elementos que hay siempre sobre ella…
 Cargas variables: son aquellas que cambian a lo largo
del tiempo.
Ejemplos: El peso de las persona en un edificio, el viento que
empuja, el peso de la nieve sobre un tejado…

9. 3.- ESFUERZOS
Llamamos esfuerzo a la tensión interna que experimentan
todos los cuerpos sometidos a la acción de una o varias
fuerzas.
Aplica a un bolígrafo las fuerzas correspondientes a cada tipo
de esfuerzo.
¿Con qué esfuerzo de los aplicados resultaría más sencillo
romperlo? ¿Con cual sería mas difícil?
Podemos clasificar los esfuerzos, según la deformación que
producen, en los siguientes: tracción, compresión,
flexión, torsión y corte o cizalladura.

11. 1. Compresión
2. Tracción
3. Flexión
4. Compresión
5. Flexión
6. Tracción
7. Corte o
Cizalladura
ESFUERZOS EN UN COLUMPIO

12. ESFUERZOS EN DOS TIPOS DE PUENTES

13. 4.- ESTRUCTURAS ARTIFICIALES
4.1.- ESTRUCTURAS MASIVAS Y ADINTELADAS
Para abrir ventanas y pasos libres se utilizaban dinteles de
piedra o madera. Son ejemplos de estructuras masivas
las pirámides mayas o egipcias, y de estructuras
adinteladas, los templos griegos de piedra y madera.

14. 4.2.- ESTRUCTURAS ABOVEDADAS
La estructuras abovedadas están formadas por arcos y
bóvedas y cúpulas de tal forma que solo aparezca el esfuerzo
de compresión. Los romanos emplearon el arco de medio
punto, la bóveda de cañón y la cúpula para cubrir basílicas,
panteones y catedrales.
Arco medio punto Arco apuntado Arco de herradura Arco lobulado

15.  Arcos, bóvedas y cúpulas.
Debido a su forma, las cargas y los pesos que reciben
verticalmente se distribuyen hacia los laterales, permitiendo abrir
huecos de paso entre pilares (arcos), entre muros (bóvedas) o
cubrimientos de edificios (cúpulas). Soportan esfuerzos de
compresión.

16. Bóveda de crucería con
arcos apuntados.
Bóveda de cañón con arcos
de medio punto.
 Bóvedas, contrafuertes y arbotantes.

17. 4.3.- ESTRUCTURAS TRIANGULADAS
Están formadas por barras, normalmente metálicas o de
madera. La triangulación hace que sea indeformable, lo que
es una buena solución para construir puentes, cubiertas y
estructuras verticales como torres y andamios.
Cercha Viga triangulada

18. 4.4.- ESTRUCTURAS COLGANTES
Se utilizan cables, de los que cuelga la estructura y que
reciben el nombre de tirantes. Los elementos que permiten
regular la tensión de los cables se llaman tensores.

19. 4.5.- ESTRUCTURAS ENTRAMADAS
Son las estructuras que se utilizan en nuestros edificios y
casas. El hormigón supuso un gran adelanto en la construcción.
Este presenta una buena resistencia a la compresión, y gracias a
las barras de acero que forman su armadura soportan esfuerzos
de tracción.

20. Elementos estructurales y esfuerzos que soporta cada uno de ellos:
1. Cimentación: Para evitar que los pilares se claven en el
terreno, se apoyan en la cimentación, que funciona como los
“zapatos” del edificio.
Zapata
Losa
Pilotes

21. 2. Pilares: las vigas se apoyan sobre los pilares y les transmiten
el peso. Los pilares son estructuras verticales y se encargan de
transmitir el peso a la cimentación.
 Elementos verticales y están sometidos a esfuerzos de
compresión.
3. Vigas: el forjado transmite nuestro peso a las vigas, que
son elementos horizontales, y estas a los pilares.
 Elementos horizontales y están sometidas a esfuerzos de
flexión.
4. Viguetas: son pequeñas vigas,
se apoyan en las vigas y les
transmiten las cargas del forjado.
 Elementos horizontales y están
sometidas a esfuerzos de flexión.

22. 5. Forjado: Bajo el suelo que pisamos hay una estructura
horizontal llamada forjado, constituida por viguetas,
bovedillas, malla de acero y hormigón.

23. 4.6.- ESTRUCTURAS LAMINARES
Están formadas por láminas finas de metal, plástico o
materiales compuestos, como el hormigón armado. Deben su
resistencia a la curvatura o pliegues que presentan.
Se emplean como carcasas de todo tipo de objetos y en
cubiertas onduladas.

24. 4.7.- ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS
Las estructuras neumáticas son desmontables y ligeras,
por ello, se utilizan en construcciones que deben ser
transportadas e instaladas de forma rápida y sencilla.
Se emplean como hospitales de campaña, atracciones
infantiles, lanchas neumáticas...

25. 4.8.- ESTRUCTURAS GEODÉSICAS
Son estructuras tridimensionales de barras que
combinan las propiedades de las bóvedas con las de las
estructuras trianguladas.
De esta forma pueden crear curvas y cubrir grandes luces.

26. 5.- CONDICIONES DE LAS
ESTRUCTURAS
Una estructura debe cumplir varias condiciones para
funcionar correctamente, las tres básicas son:
 Estabilidad: debe mantenerse erguida y no volcar. Para
ello, su centro de gravedad ha de estar centrado sobre su base.
Cuanto más centrado y más cercano al suelo se encuentre,
más estable será la estructura.
 Resistencia: tiene que soportar las tensiones a que está
sometida sin romperse. La resistencia de una estructura
depende de su forma y del material con el que esté construida.
 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.

27. 5.1.- ¿Cómo se consigue que una estructura sea estable, resistente y poco deformable.
 Estabilidad: para conseguir que una estructura se estable
se puede recurrir a las siguientes soluciones:

28. En el momento en que el centro de gravedad
de una estructura se sale de su base, esta
volcará y no será estable.

29.  Resistencia: depende del material con que se construya la
estructura, de la cantidad del mismo que se emplee y de la
forma que tenga la estructura:
Cada elemento de la estructura debe ser capaz de soportar el
esfuerzo al que está sometido sin romperse.
Los materiales más resistentes por este orden son: el acero,
piedra, hormigón, madera, plástico, hilo, cartón y papel.

30.  Rigidez: se consigue mediante uniones rígidas, dando a la
estructura una forma apropiada y haciendo triangulaciones.
Consideramos estas estructura formada
por barras. Las barras están unidas por
tornillos en sus extremos formando un
cuadrado y un pentágono.
¿Pensáis que se deformaran?
¿Qué ocurrirá al aplicarles la fuerza indicada?

31. La estructuras se deformaran.

32. ¿Qué ocurrirá al aplicar la fuerza indicada?
La estructura no puede girar en torno a los clavos, y mantiene la forma.
Consideremos ahora una estructura con forma de triángulo
El triángulo es el único
polígono indeformable.

33. Partimos de una estructura inestable. Añadiendo cuatro barras
diagonales estabilizamos el sistema.
Triangulaciones

34. Los perfiles se utilizan para conseguir estructuras más ligeras
aprovechando que ciertas formas logran soportar grandes pesos
y esfuerzos con menos material.