ESTRUCTURAS. GRADO VIII ¿Qué podrás hacer?... • Adquirir conocimientos básicos relacionados con las estructuras para comprender la conformación y los problemas más habituales que presentan los objetos en nuestro entorno. • Identificar elementos que conforman las estructuras, tipos de estructuras, así como las funciones y características de las estructuras. • Desarrollar propuestas de diseño y construir modelos, teniendo en cuenta las etapas del proceso de diseño y tecnológico, haciendo un adecuado uso de los recursos y materiales. http://www.slideshare.net/niobela/estructuras-533229 Esto es lo que necesitas saber…
¿QUÉ ES UNA ESTRUCTURA? Una estructura es un conjunto de elementos articulados, que conforman un objeto o una parte de un objeto. Este conjunto está diseñado para sostener un peso y soportar fuerzas manteniendo una forma determinada, es decir, sin deformarse, para lo cual deben cumplir las siguientes condiciones y funciones: Características y condiciones de las estructuras: • Las fuerzas que actúan en una estructura pueden ser estáticas o dinámicas: peso, inercia y presión. • Las fuerzas que soporta una estructura se denominan “cargas”. Estas cargas pueden ser fijas o variables. • Las cargas fijas son fuerzas internas de la estructura como por ejemplo el peso de los elementos que la conforman. • Las cargas variables son fuerzas externas o aplicadas como un empuje, por ejemplo el viento. • Las estructuras deben ser: Rígidas, Estables, Resistentes y Livianas. Funciones de las estructuras: • Soportar su propio peso y sostener otras cargas para el fin que fue diseñada. • Soportar fuerzas externas: viento, lluvia, nieve, fluidos represados, movimiento de otros objetos o propio, etc. • Mantener y dar la forma, como lo hace el sistema óseo de un animal, chasis y carrocería de un vehículo. • Proteger partes internas y/o delicadas, tal como lo hace la piel de un animal, la cubierta de cualquier objeto.
ELEMENTOS QUE CONFORMAN LAS ESTRUCTURAS • Pilares y columnas: Son barras dispuestas verticalmente, cuya función es la
de soportar cargas o el peso de otras partes de la estructura. También se le denomina poste, columna, etc. Suelen ser de forma geométrica regular (cuadrada o rectangular) y las columnas suelen ser de sección circular.
• Vigas y viguetas: Son piezas o barras dispuestas de forma horizontal, con una determinada forma en función del esfuerzo que soporta.
•
Tirantes: Son elementos constructivos que están dispuestos en diagonal generalmente. Otras denominaciones que recibe según las aplicaciones son: riostra, cable, tornapunta y tensor. Algunos materiales que se usan para fabricarlos son cuerdas, cables de acero, cadenas, listones de madera o de metal.
Perfiles: Otro recurso muy utilizado a la hora de realizar estructuras son los perfiles, que son barras de diferentes secciones. Muchos de los elementos que conforman las estructuras que hemos estudiado (sobre todo vigas y columnas) están fabricados con perfiles. Si se hicieran vigas y columnas macizas, pesarían tanto y serían tan caras que no podríamos fabricar grandes estructuras. Los perfiles nos permiten hacer las estructuras resistentes, ligeras y baratas al mismo tiempo. Los perfiles se pueden clasificar de la siguiente manera: • Abiertos, con forma de V, T, U, L, X, H.
•
Cerrados, con foma de círculo, cuadrado y triángulo.
ESFUERZOS Y FUERZAS QUE ACTUAN EN LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN LAS ESTRUCTURAS La tracción: Los cables de un puente colgante soportan unas fuerzas que tienden a estirarlos. Los elementos estructurales que soportan fuerzas de tracción se llaman tensores o tirantes. La compresión: Las columnas de un edificio soportan el peso del techo y de los pisos superiores. Estos elementos están sometidos a una fuerza que tiende a aplastarlos. Los elementos estructurales que soportan fuerzas de compresión se llaman soportes (pilares o columnas). La flexión: Un estante de un mueble soporta una fuerza que tiende a doblarlo. Los elementos estructurales que soportan fuerzas de flexión se llaman vigas o barras, las cuales están puestas en sentido horizontal. La torsión: Esto se produce cuando el material es girado hacia lados contrarios desde sus extremos. La punta de un destornillador se puede deformar por la acción de fuerzas que giran en sentido opuesto alrededor del eje del cuerpo.
La cizalludura: Esto se produce cuando el material presionado (en dos partes muy cercanas) por arriba y por abajo. En este tipo de esfuerzo también actúan sobre los elementos fuerzas de tracción y empuje, como los remaches de una gran estructura metálica.
Ahora, puedes usar lo que aprendiste… 1.
¿Con qué fin se construye una estructura? V
F
V
F
Salvar accidentes geográficos Elevar construcciones en altura Construir espacios que cubran o cierren lugares específicos 2.
¿Qué fuerzas actúan sobre las estructuras? Presión Inercia Peso
3.
Una estructura debe ser _________, rígida y resistente Amplia
Triangular
Estable
4.
Clasifica las siguientes ejemplos de estructuras u objetos conformados por estructuras según su origen, forma y movilidad, indicando lo que es y la o las funciones que cumple:
5.
¿Cómo se llaman los pilares circulares? Viguetas
6.
Inestables
Los perfiles ___________ y ___________ permiten hacer estructuras resistentes, ligeras y económicas Abiertos y cerrados
8.
Simples y combinados
Los perfiles ___________ tienen forma de cilindro o prisma (con base triangular o cuadrada) Abiertos
9.
Columnas
Son estructuras __________ aquellas que, al aplicar una fuerza sobre ellas, conservan su posición. Estables
7.
Perfiles
Cerrados
Combinados
¿Qué elementos podemos encontrar en una estructura?
V
Escuadras Vigas y pilares Tirantes 10. La fuerzas pueden ser dinámicas y _________
Estáticas 11.
Sólo pueden ser dinámicas
Prácticas
¿Qué tipo de fuerza está actuando sobre esta estructura?
Compresión
Flexión
Cizallamiento
Torsión
F
12. ¿A qué esfuerzo nos referimos en esta figura?
Cizallamiento 13.
Tracción
Torsión
Las columnas de un edificio soportan el peso del techo y de los pisos superiores. Estos elementos están sometidos a una fuerza que tiende a aplastarlos. ¿A cuál nos referimos?
Compresión
Cizalladura o corte
Tracción
14. Los cables de un puente colgante soportan fuerzas que tienden a estirarlos. ¿Cómo se llaman estas fuerzas?
Tracción
Compresión
Torsión
15. Los elementos estructurales que soportan fuerzas de tracción se llaman _____________.
Tensores o tirantes
Pilares
Vigas
16. El __________ es un elemento con forma curva que sirve para cubrir un hueco entre dos pilares y que soporta una
parte de la estructura descargando el peso en los extremos. Pilar
Tensor
Arco
17. ¿Cuál de estos gráficos se corresponde con una bóveda?
18. ¿Qué tipo de fuerza se está produciendo en la imagen?
Flexión
Tracción
Compresión
19. ¿Qué tipo de estructura es la Torre Eiffel de París, construida con motivo de la Exposición Universal de 1889?
Una estructura deformable
Triangulación
No es una estructura
20. Son estructuras __________ aquellas que, al aplicar una fuerza sobre ellas, conservan su posición.
Estables
Inestables
PROYECTO DE ESTRUCTURAS - GRADO VIII - PERIODO 2 Construcción de un puente o una torre para la identificación de funciones y condiciones que cumple una estructura, y de los elementos estructurales de los que se compone una estructura, así como los esfuerzos y fuerzas que se presentan en los mismos. Se puede realizar de forma individual o en grupo de máximo cuatro (4) estudiantes. Tener en cuenta que debe cumplir las siguientes condiciones: 1. 2.
3.
4.
5.
Ser capaz de soportar cargas variables: si es puente debe soportar un 5 Kg como mínimo; si es torre debe soportar un empuje (de viento, objetos en movimiento, etc.) Debe tener las siguientes medidas: si es puente, tener un largo entre 50 y 60 cm entre sus columnas; si es torre, tener una altura de 50 cm desde su base hasta su punto más alto (no utilizar ninguna superficie de base superior al área de la base de la torre) La estructura debe estar construida: a. Partes laminares con papel, cartulina o cartón reciclado b. Los perfiles con pitillos plásticos, palitos de pincho o rollitos de papel c. Tensores con cuerda, lana o tiras plásticas d. Uniones o amarres con clips, alambre, cuerda, lana, tornillos, etc. (tratar de no usar silicona) Estar basada en un puente o torre de la vida real, averiguar sus características para explicar: a. Tipo de estructura según su forma, b. ¿Cuáles son sus partes y de qué materiales en realidad está hecho? c. ¿En dónde se encuentra y cuánto mide en realidad? d. ¿Cuándo fue construido y quién lo diseñó o quienes lo construyeron? e. De acuerdo con las pruebas, indicar sus elementos estructurales y los esfuerzos y fuerzas que actúan. Contener diferentes elementos estructurales: perfiles, escuadras, tirantes, tensores, triangulación, etc.
Se valorará la estructura más resistente y liviana, construida con la menor cantidad de elementos (materiales de baja densidad), así como la estética, la creatividad y la explicación adecuada.
PROYECTO DE ESTRUCTURAS - GRADO VIII - PERIODO 2 Construcción de un puente o una torre para la identificación de funciones y condiciones que cumple una estructura, y de los elementos estructurales de los que se compone una estructura, así como los esfuerzos y fuerzas que se presentan en los mismos. Se puede realizar de forma individual o en grupo de máximo cuatro (4) estudiantes. Tener en cuenta que debe cumplir las siguientes condiciones: 1. 2.
3.
4.
5.
Ser capaz de soportar cargas variables: si es puente debe soportar un 5 Kg como mínimo; si es torre debe soportar un empuje (de viento, objetos en movimiento, etc.) Debe tener las siguientes medidas: si es puente, tener un largo entre 50 y 60 cm entre sus columnas; si es torre, tener una altura de 50 cm desde su base hasta su punto más alto (no utilizar ninguna superficie de base superior al área de la base de la torre) La estructura debe estar construida: a. Partes laminares con papel, cartulina o cartón reciclado b. Los perfiles con pitillos plásticos, palitos de pincho o rollitos de papel c. Tensores con cuerda, lana o tiras plásticas d. Uniones o amarres con clips, alambre, cuerda, lana, tornillos, etc. (tratar de no usar silicona) Estar basada en un puente o torre de la vida real, averiguar sus características para explicar: a. Tipo de estructura según su forma, b. ¿Cuáles son sus partes y de qué materiales en realidad está hecho? c. ¿En dónde se encuentra y cuánto mide en realidad? d. ¿Cuándo fue construido y quién lo diseñó o quienes lo construyeron? e. De acuerdo con las pruebas, indicar sus elementos estructurales y los esfuerzos y fuerzas que actúan. Contener diferentes elementos estructurales: perfiles, escuadras, tirantes, tensores, triangulación, etc.
Se valorará la estructura más resistente y liviana, construida con la menor cantidad de elementos (materiales de baja densidad), así como la estética, la creatividad y la explicación adecuada.