Unidad Temática 03

TECNOLOXÍAS 2OESO
TEMA 03: ESTRUCTURAS
Unidad Temática 03
(REFUERZO)
ELABORADO POR: Pedro
Landín
CPR COLEXIO SAGRADO CORAZÓN DE XESÚS
(Placeres). Pontevedra
UNIDAD TEMÁTICA 03: ESTRUCTURAS
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TEMA 03: ESTRUCTURAS
I. INTRODUCCIÓN
S
i aplastamos la goma de borrar con los dedos estamos aplicando una fuerza capaz de deformarla. Si empujamos el lápiz con
un dedo, la fuerza provoca el desplazamiento del lápiz. La Tierra nos atrae con una fuerza (la de la gravedad) proporcional a
la cantidad de materia (masa) de nuestro cuerpo... En el mundo existen innumerables ejemplos de lo que llamamos fuerza,
pero: ¿qué es realmente una fuerza?
Una fuerza es todo aquello capaz de deformar un cuerpo o de modificar su estado de movimiento o reposo.
Si sabemos que muchas fuerzas actúan constantemente sobre los cuerpos, nos preguntaremos, ¿qué hace que estos cuerpos no se
deformen ni se rompan? La respuesta está en su estructura.
La estructura de un objeto es el conjunto de elementos que permiten, mantener su tamaño y forma (sin deformarse)
cuando sobre él actúa fuerzas externas.
Las estructuras están presentes en todo lo que nos rodea pudiéndolas encontrar tanto en los seres vivos como en los objetos
(caparazón de un caracol, tronco de un árbol, máquinas, muebles, edificios, etc.). De ahí que las estructuras suelen clasificarse
atendiendo a su origen en:
Estructuras naturales: tanto de origen animal (nidos de aves, presas de los castores, colonias de corales, colmenas y
avisperos, túneles de los topos, ratones, huevos de aves, caparazones....); vegetal (troncos, ramas de árboles y arbustos,
tallos de plantas....); y geológico (cuevas, montañas.....)
Estructuras artificiales: creadas por el hombre: puentes, barcos, edificios, torres, carcasas.....Estudiaremos éstas en un
apartado posterior, ya que antes deberemos conocer algunos elementos arquitectónicos que nos faciliten su estudio.
Todas las estructuras deben de cumplir unas condiciones para funcionar bien:
Estabilidad: han de hacer que el objeto al que pertenecen sea estable, es decir que no vuelque fácilmente.
Resistencia: Tiene que soportar todos los esfuerzos que actúan sobre ella sin romperse.
Rígida: puede sufrir deformaciones pero siempre hasta un límite que le permita cumplir la función para la que se diseño.
1. Completa las siguientes frases a partir del texto anterior:
(a) Una __________________es el conjunto de elementos de un cuerpodestinados a __________________. las
__________________ que actúan sobre el, haciendo que no se__________________.
(b) Una __________________ es todo aquello capaz de deformar un cuerpo o de modificar su estado de moviemiento o reposo.
(c) Algunas __________________. que observamos a nuestro alrededor son creadas por la naturaleza y por tanto las
denominamos_______________________. Otras diseñadas y _____________________. por el hombre las
llamaremos___________________
(d) Una estrucutra se dice que es __________________ es decir puede sufrir deformaciones pero siempre hasta un
__________________. que le permita cumplir la __________________.. para la que se diseño.
(e) La función de una estructura ha de hacer que el objeto al que pertenece sea estable ,es decir que no
se__________________ fácilmente.
(f) Una estructura es _________________________ cuando conserva su posición al aplicarle cargas.
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(g) Una estructura es _________________________ cuando conserva su forma al aplicarle cargas.
(h) Una estructura es _________________________ cuando conserva su posición al aplicarle cargas.
2. Nombra 5 ejemplos de cada tipo de estructura
a) Naturales:
b) Artificiales:
3. De las siguientes estructuras dí cuales son naturales y cuales artificiales
__________________
__________________
__________________
__________________
__________________
__________________
4. ¿Que tres característica debe poseer cualquier estructura?
5. Relaciona cada característica que debe poseer una estructura con la columna de la derecha
a) Rígida
b) Resistente
c) Estable:
1. Que no vuelca fácilmente.
2. Que soporta todos los esfuerzos que actúan sobre ella sin romperse.
3. Que sufre deformaciones pero siempre hasta un límite que le permita cumplir la función para
la que se diseño.
II. CARGAS Y ESFUERZOS EN LAS ESTRUCTURAS
Las estructuras se ven sometidas a fuerzas externas, tales como pesos de objetos situados sobre ellas, su propio peso, la fuerza del viento,
del oleaje...etc. Así, la estructura de un edificio habrá de soportar el peso de todos los elementos del edificio (vigas, pilares, ladrillos...), el
peso de las personas, los muebles, la fuerza del viento....
A estas fuerzas externas aplicadas sobre las estructuras se les denominan CARGAS.
Las fuerzas externas que actúan sobre una estructura se denominan cargas.
Las cargas que soportan las estructuras generan fuerzas internas en la propia estructura (tensiones), que tienden a deformarlas y/o
romperlas. A estas fuerzas deformantes producidas por las cargas se las llaman esfuerzos.
Se denomina esfuerzo a la tensión interna que experimentan todos los cuerpos sometidos a la acción de una o varias
fuerzas..
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Por ejemplo, imagínate que tu compañero te tira de un dedo de la mano. Tu mano sería la estructura, mientras que la fuerza
externa que hace tu compañero para estirar de ti sería la carga. El esfuerzo sería la tensión que notas en el dedo, que te causa
cierta molestia. Si tu compañero hiciese mucha fuerza, el esfuerzo que sufrirías podría llegar a doblarte o romperte el dedo.
Los tipos de esfuerzo más importantes, vistos en el tema de los materiales son: tracción, compresión, flexión, torsión, y cizalla. Vamos a
repasarlos:
Tracción: la fuerza tiende a alargar el objeto.
Compresión: la fuerza tiende a acortar el objeto.
Flexión: la fuerza tiende a curvar o doblar el objeto.
Torsión: la fuerza tiende a retorcer el objeto.
Cizalla o cortadura: la fuerza tiende a cortar el objeto. En este caso la fuerza es paralela a la superficie que se rompe.
Esfuerzo de Tracción
Esfuerzo de flexión
Esfuerzo de torsión
Esfuerzo de compresión
Esfuerzo de cizalla o cortadura
6. Completa los espacios vacíos con la palabra adecuada:
(a) Una ________________________________ es el conjunto de elementos capaces de soportar fuerzas y de
transmitirlas a los puntos donde se apoya con el fin de ser resistente y estable.
(b) Las fuerzas que actúan sobre una estructura se llaman_______________________________
(c) Un ___________________________ es la fuerza que aparece en los elementos estructurales cuando está sometido a
otras cargas.
7. Relaciona los tipos de esfuerzo de la columna de la izquierda con el verbo adecuado:
a) Tracción
b) Compresión
c) Flexión
d) Torsión
e) Cizalla
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1.
2.
3.
4.
5.
Aplastar
Doblar
Retorcer
Cortar
Estirar
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8. Dibuja sobre los siguientes bloques las flechas de las fuerzas que actúan sobre el, según el esfuerzo aplicado e
indica que efecto producen dichos esfuerzos sobre él (aplastar, doblar, retorcer, cortar, estirar).
ESFUERZO
FUERZAS
EFECTO
FLEXIÓN
COMPRESIÓN
TRACCIÓN
CIZALLA
TORSIÓN
9. Completa los espacios vacíos con el tipo de esfuerzo adecuado.
(a) Un objeto está sometido a un esfuerzo de ___________________________ cuando sobre él actúan fuerzas que
tienden a aumentar a su longitud.
(b) Un objeto está sometido a un esfuerzo de ___________________________ cuando sobre él actúan fuerzas que
tienden a disminuir su longitud.
(c) Un objeto está sometido a un esfuerzo de ____________________________ cuando sobre él actúan fuerzas que
tienden a doblarlo.
(d) Un objeto está sometido a un esfuerzo de ____________________________ cuando sobre él actúan fuerzas que
tienden a a cortarlo.
(e) Un objeto está sometido a un esfuerzo de ____________________________ cuando sobre él actúan fuerzas que
tienden a retorcerlo.
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10.Indica que tipo de esfuerzo se está realizando en las situaciones de las figuras siguientes.
________________________
___________________
___________________
________________________
________________________ ________________________
________________________
________________________ ________________________
11.En cada figura, indica el tipo de esfuerzo que experimenta el elemento estructural indicado:
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➢
1_________________________________
➢
2_________________________________
➢
3_________________________________
➢
4_________________________________
➢
1_________________________________
➢
2_________________________________
➢
3_________________________________
➢
4_________________________________
➢
5_________________________________
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➢
1_________________________________
➢
2_________________________________
➢
3_________________________________
12.Relaciona cada una de las siguientes acciones u objetos con el tipo de esfuerzo aplicado o que soporta:
➢
Pulsar los botones del mando de la TV
________________________
➢
Hinchar un globo
➢
Saltar sobre una cama elástica.
➢
Abrir el tapón roscado de un cartón de leche.
➢
Poner la tapa al bolígrafo
________________________
➢
Quitar la tapa al bolígrafo
________________________
➢
Clavar un calvo en una tabla ________________________
➢
El tapón roscado de una botella, al abrirla.
________________________
➢
Bisagras de una ventana cuando se abre
________________________
➢
Cerrar una cremallera
➢
Una alcayata de la que cuelga un cuadroEl cable de una grúa
➢
La patas de un taburete
➢
La unión del larguero y el poste de una portería de fútbol ________________________
➢
El radio (hueso del brazo) al estar de pié con los brazos caídos
➢
La barra en la que hacen ejercicios los gimnastas ________________________
➢
El cuello de una botella con tapón de rosca
➢
Clavo que sujeta un cuadro ________________________
➢
Cortar un cable
➢
Las muletas al caminar
________________________
➢
Cimentos de un edificio
________________________
➢
Cable del que cuelga una lámpara
________________________
________________________
________________________
________________________
________________________
________________________
________________________
________________________
________________________
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________________________
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III. ELEMENTOS
ARQUITECTÓNICOS
Como ya hemos visto, la misión que ha de cumplir cualquier
estructura es la de soportar los esfuerzos a que se la somete,
sin romperse ni deformarse en exceso. Para ello existen una
serie de elementos que forman parte de la mayoría de las
estructuras y que son los encargados de darle la suficiente
resistencia. Los principales son:
Vigueta: Elemento estructural con forma de barra que
se coloca horizontalmente y se apoya sobre las vigas.
Zapata: Cubo de hormigón que aumenta la superficie de
apoyo de un pilar.
Cimientos: es el elemento encargado de soportar y
repartir en el suelo todo el peso de la estructura,
impidiendo que ésta sufra movimientos importantes.
Dintel: Viga maciza que se apoya horizontalmente sobre
dos soportes verticales y que cierra huecos tales como
ventanas y puertas.
Cimentación: es el conjunto de elementos estructurales
cuya misión es transmitir las cargas de la edificación al
suelo.
Pilares: es un elemento estructural en
forma de barra que se apoya verticalmente,
cuya función es la de soportar el peso de
otras partes de la estructura y transmitirla
a la cimentación. Los pilares, a diferencia de
la columna, tienen sección poligonal
(cuadrada, rectangular…).
Fig 2: Crómlech de Stonehenge (Gran Bretaña).
Tirantes: es un elemento constructivo que está
sometido principalmente a esfuerzos de tracción.
Columnas: Pilar de sección ,mas o menos
circular.
Vigas:Elemento estructural con forma de barra que se
coloca horizontalmente y se apoya sobre las columna y
pilares.
Fig 1: Viga
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Fig 3: Tower Bridge (Londres)
Arco: es el elemento estructural, de forma curvada, que
salva el espacio entre dos pilares o muros. Está
compuesto por piezas llamadas dovelas, y puede adoptar
formas curvas diversas. Es muy útil para salvar espacios
relativamente grandes con piezas pequeñas, existiendo
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múltiples tipos de arco.
Fig 4: Arcos de medio
punto y contrafuertes
del acueducto de Elvas.
Una bóveda es un elemento arquitectónico de forma
curva, que sirve para cubrir el espacio comprendido entre
dos muros o una serie de pilares alineados.
Fig 5 Cargas y tensiones en una bóveda
La cúpula o bóveda
esférica: es un elemento
arquitectónico que se utiliza
para cubrir un espacio de
planta circular, cuadrada,
poligonal o elíptica.
Contrafuerte,
también
llamado estribo, es un
engrosamiento de un muro,
normalmente hacia el exterior,
usado para transmitir las
cargas transversales a la
cimentación.
Un arco arbotante, o arbotante,
es un elemento estructural exterior
con forma de
medio arco
que recoge la
presión en el
arranque de
la bóveda y
la transmite
a
un
contrafuerte, adosado al muro de
una nave lateral.
Perfiles: barras, normalmente metálicas, de distintas
secciones que se emplean para conseguir estructuras
más ligeras que soportan grandes pesos con poca
cantidad de material (torres de alta tensión, puentes...)
Fig 6: Cúpula de San
Pablo (Londres)
Fig 7: Secciones de diferentes perfiles.
13.Identifica en la siguiente figura los elementos estructurales marcados:
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14. Nombra el elemento arquitectónico que aparece representado:
________________________
________________________
_______________________
_______________________
________________________
_______________________
_______________________
_______________________
_______________________
15.Relaciona el elemento estructural con su definición:
a) Elemento encargado de soportar y repartir en el suelo todo el peso de una estructura.
b) Elemento estructural, de forma curvada, que salva el espacio entre dos pilares.
c) Elemento arquitectónico de forma curva, que sirve para cubrir el espacio comprendido entre dos muros o una
serie de pilares alineados.
d) Elemento estructural con forma de barra que se coloca horizontalmente y se apoya sobre las vigas.
e) Elemento estructural en forma de barra que se apoya verticalmente, cuya función es soportar el peso de otras
partes de la estructura y de transmitirla a la cimentación.
f) Pilares con sección más o menos circular.
g) Barra, normalmente metálica, de distintas secciones que se emplean para conseguir estructuras más
ligeras que soportan grandes pesos con poca cantidad de material.
h)
i)
j)
k)
l)
Elemento arquitectónico que se emplea para cubrir un espacio de planta circular, cuadrada, poligonal o elíptica.
Conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación al suelo.
Engrosamiento de un muro, usado para transmitir las cargas transversales a la cimentación.
Elemento alargado que está sometido principalmente a esfuerzos de tracción.
Elemento estructural con forma de barra que se coloca horizontalmente y se apoya sobre las columnas y pilares.
1. Arco
2. Bóveda
3. Viga
4. Vigueta
5. Cimiento
6. Cimentación
7. Columna
8. Dintel
9. Pilar
10.Cúpula
11.Tirante
12.Perfil
VIGA MACIZA QUE SE APOYA HORIZONTALMENTE Y QU
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