Estructuras Metálicas

¿QUE ES UNA ESTRUCTURA?

Conjunto de elementos simples dispuestos  de tal forma que permiten soportar, sin romperse, otras partes del sistema o mecanismos

 

FUNCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS 

Las estructuras son elementos constructivos cuya misión fundamental es la de soportar un conjunto de cargas, que podemos clasificar como sigue:

1- Peso propio

2- Cargas de funcionalidad

3- Acciones exteriores varias

En el apartado 1 de peso propio incluiremos las cargas de la estructura que son especialmente significativas en las estructuras de hormigón armado y las cargas reológicas, que provienen del proceso de fraguado del hormigón.

En el apartado 2 incluiremos las cargas que actúan sobre la construcción de la que forma parte la estructura en cuestión, por ejemplo los objetos y personas que van a estar en la construcción.

En el apartado 3 nos referimos a la temperatura (dilatación-contracción), el viento, la nieve, sismos, etc.

Los elementos estructurales fundamentales son:

1. Las vigas de directriz recta, que trabajan fundamentalmente a flexión
2. Los pilares, que trabajan fundamentalmente a compresión.

Es importante no perder de vista la importancia que tienen otros dos elementos:

1. La cimentación
2. El terreno, ya que si fallan por algún motivo no se consigue el objetivo final de una estructura que es fundamentalmente: traspasar las cargas de la construcción, de la que forma parte, al terreno.

Una tipología de viga muy frecuente es:

1. La viga continúa.Consta de unos apoyos intermedios.Los espacios entre pilares los denominamos vanos, que pueden ser:
2. Extremos
3. Intermedios
4. Central.

Los arcos: Los elementos estructurales que sirven para salvar los vanos frecuentemente son de eje recto, pero también pueden serlo de eje curvo. 

Una tipología característica es el arco de tres articulaciones.

Para las denominaciones de las estructuras utilizamos determinados aspectos significativos, como por ejemplo:

• La forma fundamental, por ejemplo: arco
• Los apoyos, por ejemplo: empotramiento, articulación fija,...
• El tipo de nudos, por ejemplo: rígido, articulado

 

 

FUERZAS QUE SOPORTAN UNA ESTRUCTURA

Una estructura tiene que soportar su propio peso,el de las cargas que sujeta y también algunos empujes exteriores, como el viento, las olas...Cada elemento de una estructura tiene que resistir diversas fuerzas sin deformarse ni romperse. Los tres tipos de fuerzas más importantes que actúan sobre las estructuras son la de compresión, la de tracción y la de flexión.

 Además de las tres fuerzas mencionadas con anterioridad, sobre los elementos de una estructura pueden actuar dos fuerzas también muy importantes: la torsión y el cizalladura. Observemos las siguientes fotografías y los esquemas para comprobar cómo actúan dichas fuerzas.

• Tracción: Cuando las fuerzas que actúen sobre la pieza tienden a estirarla. Este es el tipo de esfuerzo al que está sometido un cable del que cuelga un peso.

• Compresión: Cuando las fuerzas que actúen sobre la pieza tienden a aplastarla.

• Flexión o pandeo: Cuando las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a doblarla. Este es el tipo de esfuerzo que soporta la balda de una estantería.

• Torsión: Cuando las fuerzas que actúen sobre la pieza tienden a retorcerla.Este es el tipo de esfuerzo al que están sometidos los ejes y las manivelas.

• Corte o cizalladura: Cuando las fuerzas que soporta la pieza tienden a cortarla. Esto sucede cuando la fuerza provoca que dos o más parte del material se deslice en sentido opuesto.

ESTRUCTURAS TRIANGULADAS 

Las estructuras trianguladas se caracterizan por la disposición de barras formando triángulos. Resultan muy resistentes y ligeras a la vez.

El triángulo es el único polígono que no se deforma cuando actúa sobre él una fuerza. Al aplicar una fuerza de compresión sobre uno cualquiera de los vértices de un triángulo formado por tres vigas, automáticamente las dos vigas que parten de dicho vértice quedan sometidas a dicha fuerza de compresión, mientras que la tercera quedará sometida a un esfuerzo de tracción. Cualquier otra forma geométrica que adopten los elementos de una estructura no será rígida o estable hasta que no se triangule.

Impacto positivo y negativo de las estructuras

Impacto Positivo

Hay muchas razones para elegir este tipo de material en la construcción de edificios, en lugar de los métodos de construcción tradicionales:

• Es más durable que la madera
• Requiere poco o ningún mantenimiento.
• Es más resistente que el concreto.
• Ayuda a resolver los problemas de almacenamiento, de estética y de iluminación en edificios de vivienda, edificios de oficinas, restaurantes y centros comerciales.

En muchas áreas en las que a menudo se experimentan condiciones climáticas severas, ahora es común ver incluso iglesias construidas de metal. El acero estructural es un material que soporta muy bien el clima y el paso del tiempo. 

Impacto Negativo

La industria de acero es una de las mas importantes en los países desarrollados y los que están en vías de desarrollo. En los últimos, esta industria, a menudo, constituye la piedra angular de todo el sector industrial. Su impacto económico tiene gran importancia, como fuente de trabajo, y como proveedor de los productos básicos requeridos por muchas otras industrias: construcción, maquinaria y equipos, y fabricación de vehículos de transporte y ferrocarriles. Durante la fabricación de hierro y acero se producen grandes cantidades de aguas servidas y emisiones atmosféricas. Si no es manejada adecuadamente, puede causar mucha degradación de la tierra, del agua y del aire. En los siguientes párrafos, se presenta una descripción breve de los desperdicios generadas por los procesos de fabricación de hierro y acero.