Definición de estructura

Una estructura es un conjunto de elementos unidos entre sí que garantiza la solidez y la estabilidad a un objeto.

Las estructuras pueden tener varias funciones dependiendo del tipo de estructura que se utilice, como sostener objetos de forma estable (estanterías, andamios, edificios...) o proteger el contenido (torres de ordenador, automóviles...).  Sin embargo, todas las estructuras tienen tres condiciones básicas que deben cumplir que son:

• Resistencia: no deben romperse.

• Rigidez: no deben deformarse.

• Estabilidad: no deben volcarse.

Resistencia y rigidez

Fuerzas y esfuerzos

Una fuerza es una magnitud capaz de modificar la cantidad de movimiento o de deformar un cuerpo. En una estructura se les llama cargas y pueden ser fijas (no varían con el paso del tiempo) o variables (varían con el paso del tiempo). Las tres fuerzas más frecuentes que actúan en las estructuras son el peso, la normal y la tensión.

Los esfuerzos son los diferentes tipos de acciones que ejercen las fuerzas sobre los elementos de las estructuras. Los esfuerzos pueden clasificarse en cinco categorías:

• Tracción: esfuerzo que tiende a estirar los elementos que lo soportan.

• Compresión: esfuerzo que tienden a comprimir o aplastar los elementos que lo soportan.

• Flexión: esfuerzo que tiende a doblar los elementos. Es el resultado de combinar los esfuerzos de tracción y compresión.

• Torsión: esfuerzo que tiende a retorcer los elementos. Es el resultado de fuerzas que provocan movimientos de rotación o giro.

• Cizalladura: esfuerzo que tiende a cortar los elementos sobre los que actúan fuerzas de rozamiento.

Triangulación es el proceso estructural que consiste en formar triángulos en las figuras de cuatro o más lados (uniendo sus vértices no consecutivos) para obtener estructuras resistentes. Siempre se debe emplear el menor número de segmentos posibles.

Estabilidad de una estructura

La estabilidad es la propiedad por la cual un cuerpo que está en equilibrio no cambia su situación a causa de una variación débil que lo rodean. Esta estabilidad depende de la posición de su centro de gravedad, que es el punto de aplicación de la fuerza de gravedad en el cuerpo.

Tipos de equilibrio

Para comprobar la estabilidad de un cuerpo debe determinarse su centro de gravedad y la longitud de su base. Por ello se distinguen tres tipos de equilibrio:

• Equilibrio estable: base amplia o centro de gravedad bajo. El cuerpo tiende a volver a su posición original una vez se anula la fuerza.

• Equilibrio inestable: base pequeña o centro de gravedad alto. El cuerpo tiende a perder su posición original una vez anulada la fuerza.

• Equilibrio indiferente: ocurre cuando el cuerpo siempre permanece en equlibrio en cualquier posición y haya o no fuerza. Esto ocurre en los cuerpos esféricos, como una canica.

¿Cómo obtener el centro de gravedad de una figura?

• Círculo: centro del círculo.

• Cuadrado, rectángulo, rombo y paralelogramo: intersección de sus diagonales.

• Triángulo: unión de sus medianas (baricentro).

• Cuadrilátero: se divide el cuadrilátero por una de sus diagonales y se unen los baricentros de los triángulos resultantes; se divide el cuadrilátero por la otra diagonal y se unen los baricentros de los triángulos resultantes; el centro de gravedad es la intersección de las dos rectas obtenidas.

• Polígono irregular: prueba de la doble chincheta.

Ejemplo: Dibuja un polígono irregular convexo de 5 lados, recórtalo y obtén el centro de gravedad con la ayuda de una chincheta y lana.

Tipos de una estructura

Las estructuras pueden ser naturales, aquellas que existen sin la intervención del hombre (nuestro esqueleto, el caparazón de un caracol, las ramas de un árbol, una montaña...) y artificiales, aquellas diseñadas y construidas por el hombre. Ambos tipos de estructuras pueden clasificarse en masivas, laminares, de barras y colgadas.

🎬 Vídeo explicativo sobre tipos de estructura.

Masivas

Están formadas por muros macizos capaces de soportar pesos y empujes muy grandes.

Es el caso de las grandes construcciones antiguas, como los castillos, las presas de los embalses o los muros de contención de carreteras y vías férreas.

De barras

Las forman barras o tubos ensamblados mediante los cuales es posible contener objetos y soportar pesos.

Una silla, las torres del tendido eléctrico, las vigas y columnas de un edificio o el mismo esqueleto humano son ejemplos de estructuras de este tipo.

Laminares

Las integran paneles o láminas unidos entre sí formando una carcasa que permite contener y proteger objetos y personas.

Por ejemplo: automóviles, trenes, barcos y aviones, cascos de los motoristas, latas de conserva, etc.

Colgantes

Utilizan cables y tensores que se fijan a muros o torres y permiten sostener elementos de manera estable.

Las más conocidas son las de los puentes colgantes y las de algunos andamios suspendidos en las fachadas de los edificios.