UNIDAD V: ESFUERZOS COMBINADOS

5.3 Estructuras

La estructura es un elemento o conjunto de elementos unidos entre si, con la finalidad de soportar diferentes tipos de esfuerzos.

- Las estructuras se pueden dividir en dos grupos según la posición de sus elementos (horizontal-vertical) o la movilidad de sus elementos (rígidas-verticales).

-Para el diseño y construcción de estas hay que tener en cuenta las propiedades mecánicas de los materiales  y el tipo de esfuerzos al que van a estar sometidos estos.

-Algo que también hay que tener en cuenta es la estabilidad de la estructura, para ello hay que tener en cuenta la situación centro de gravedad y la amplitud de su base de apoyo.

Centro de gravedad es el punto donde confluye la fuerza resultante de la suma de todas las fuerzas que constituyen el peso del cuerpo o estructura. Para hallarlo hay que hacer las medianas de cada uno de sus lados(hallar el baricentro). Contra más cerca del suelo este mas estabilidad tendrá la estructura.

TIPOS DE ESTRUCTURAS

Estructuras horizontales y verticales

Las estructuras verticales son aquellas en las que los elementos que soportan los mayores esfuerzos están colocados en posición vertical .

Estructura de base vertical

Torre Eiffel en París  La torre Eiffel, es una obra maestra de la  construcción en hierro. El ingeniero francés  Alexandre Gustave Eiffel proyectó esta  impresionante estructura reticulada y vertical      que contiene unas 6.300 t de hierro colado

Las estructuras horizontales son aquellas en las que los elementos que soportan los mayores esfuerzos se hallan colocadas horizontalmente. En este tipo de estructuras los elementos sometidos a mayor esfuerzo trabajan a flexión.

en las estructuras horizontales se emplean figuras geométricas curvas como el arco

Estructuras rígidas y estructuras articuladas.

Las estructuras rígidas son aquellas que no se deforman cuando se les aplica diferentes fuerzas, excepto si sus elementos se rompen.

Las estructuras articuladas son aquellas en las que cuando se les aplica una fuerza, la estructura se deforma, controladamente,  al desplazarse los elementos que  la integran.

El triangulo es un estructura  rígida, en cambio las formas como el cuadrado ,pentágono, hexágono, etc...pueden articularse por sus vértices. A pesar de ello se pueden transformar en estructuras rígidas si les añadimos algún elemento como puede ser una escuadra, cartelas , arcos ,tirantes, barras puestas de forma que la figura quede compuesta de varios triángulos, etc... que dan rigidez  a la figura .

Bibliografía:

Mecánica de materiales

AUTOR HIBBER

Tema 5.4: Columnas

Una columna es un miembro que soporta una carga de compresión axial. Esta carga puede ser concéntrica (aplicada a lo largo del eje centroidal) o excéntrica (aplicada paralelamente al eje del miembro centroidal, pero acierta distancia del mismo).

Según esta definición, los miembros a compresión cargados concéntricamente discutidos son columnas.

A medida que se aumenta la longitud de la columna se reduce su capacidad de soportar carga. Esta reducción esta basada más en el tipo de falla que ocurrirá, que en el esfuerzo.

Una columna ideal es un elemento homogéneo, de sección recta constante, inicialmente perpendicular al eje, y sometido a compresión. Sin embargo, las columnas suelen tener siempre pequeñas imperfecciones de material y de fabricación, así como una inevitable excentricidad accidental en la aplicación de la carga. La curvatura inicial de la columna, junto con la posición de la carga, dan lugar a una excentricidad indeterminada, con respecto al centro de gravedad, en una sección cualquiera. El estado de carga en esta sección es similar al de un poste corto cargado excéntricamente, y el esfuerzo resultante está producido por la superposición del esfuerzo directo de compresión y el esfuerzo de flexión (o mejor dicho, por flexión).

Si la excentricidad es pequeña u el elemento es corto, la flexión lateral es despreciable, y el esfuerzo de flexión es insignificante comparado con el esfuerzo de compresión directo. Sin embargo, en un elemento largo, que es mucho más flexible ya que las flexiones son proporcionales al cubo de la longitud, con u valor relativamente pequeño de la carga P puede producirse un esfuerzo de flexión grande, acompañado de un esfuerzo directo de compresión despreciable. Así, pues, en las dos situaciones extremas, una columna corta soporta fundamentalmente el esfuerzo directo de compresión, y una columna larga está sometida principalmente al esfuerzo de flexión. Cuando aumenta la longitud de una columna disminuye la importancia y efectos del esfuerzo directo de compresión y aumenta correlativamente las del esfuerzo de flexión. Por desgracia, en la zona intermedia no es posible determinar exactamente la forma en que varían estos dos tipos de esfuerzos, o la proporción con la que cada una contribuye al esfuerzo total. Es esta indeterminación la que da lugar a la gran variedad de fórmulas para las columnas intermedias.

BIBLIOGRAFÍA

·         Nash, William

Resistencia de materiales
Editorial, McWraw Hill
Series Schaum.