ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA

Las estructuras tienen una serie de elementos que casi siempre estan presentes en todas ellas. Veamos cúales son:

Los cimientos
Están formados por un entramado de varillas de hierro y hormigón que sirven de base para soportar todo el peso de la estructura. La forma y el tamaño dependen de qué va a soportar.

El hormigón es una mezcla de cemento, arena, gravilla y agua, muy resistente al esfuerzo de compresión pero mucho menos al esfuerzo de tracción.

 

 

 

 Para que el hormigón tenga una mayor resistencia a todo tipo de esfuerzos, se rellena con varillas de hierro para formar lo que se conoce como hormigón armado.

 

 

 Pilares o columnas.

Son los elementos verticales que partiendo de los cimientos elevan la estructura. Los pilares están sometidos a esfuerzos de compresión. Si los pilares son cilíndricos se llaman columnas y si son cuadrados se llaman pilastras. Las pilastras están pegadas a las paredes.

 

 

Vigas

Parecida a las columnas, pero en este caso se colocan horizontalmente. Las vigas que hay entre dos vigas se llaman vigueta. Las vigas están sometidas a esfuerzos de flexión. Las vigas se colocan siempre sobre dos pilares.

 

 

Arcos

Elemento muy usado en la antigüedad, permite soportar un peso  de la estructura “descargándolo” sobre los extremos. el arco se emplea para soportar un elemento horizontal “descargando” este peso sobre los dos pilares laterales.

 
 

 

 

Tirantes

Son cables de acero especial que soportan un gran esfuerzo de tracción. Se suele emplear mucho en los puentes, llevan en sus extremos unos tensores para tensar el cable o destensarlo a la hora de colocarlo ofreciendo resistencia y estabilidad a la estructura.

ESTRUCTURAS

cymimasa.com

Una estructura es un conjunto de elementos unidos entre si, que tienen como función soportar las fuerzas que actúan sobre ellos.
Las estructuras se encuentran por todas partes, por ejemplo, nuestro sistema óseo es la estructura que soporta el peso del cuerpo. La caparazón de una tortuga, un árbol, el nido de un pájaro, corresponden a diferentes estructuras de tipo natural, ya que han sido creadas por la naturaleza.

Las estructuras que han sido diseñadas y creadas por el hombre son llamadas estructuras artificiales, como un puente, una torre, una cama, un edificio, entre otras.

Las estructuras se clasifican según su movilidad:

Móviles: las que se pueden desplazar. como una carretilla, un techo corredizo, el cuerpo humano.

Fijas: No tienen ningun tipo de desplazamiento como una torre, un muro de contencion, vigas, etc.

Una Fuerza es todo aquello capaz de deformar un cuerpo o de modificar su estado de reposo o de movimiento.

Para que exista una fuerza es necesaria la presencia de dos cuerpos que interaccionen. La fuerza de un martillo deforma el cuerpo que se golpea.

La fuerza de un bate de beisbol modifica la velocidad y dirección de la pelota.

La fuerza de un taco de billar modifica el estado de reposo de la bola.

Las fuerzas que actúan sobre una estructura se llaman cargas, es decir, la carga es el peso que resiste una estructura
Un esfuerzo es la fuerza interna que experimentan los elementos de una estructura cuando son sometidos a fuerzas externas. Los elementos de una estructura deben soportar estos esfuerzos sin romperse ni deformarse.

Existen cinco clases de esfuerzos que se presentan en las estructuras:

– Esfuerzo de tracción: Un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a estirarlo. 

– Esfuerzo de compresión: Un elemento está sometido a un esfuerzo de compresión, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a comprimirlo (juntarlo). Cuando una pieza de gran longitud es sometido a el esfuerzo de comprensión, ésta tiende a doblarse. Este fenómeno se conoce como pandeo.

– Esfuerzo de flexión : Un elemento está sometido a un esfuerzo de flexión, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a curvarlo. Un ejemplo es la tabla de una mesa.

– Esfuerzo de torsión: Un elemento está sometido a un esfuerzo de torsión, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a retorcerlo. Ejemplo: una llave abriendo una cerradura o un destornillador.

– Esfuerzo de cortadura: Un elemento está sometido a un esfuerzo de cortadura, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a cortarlo o rasgarlo. Ejemplo: el esfuerzo que se hace con unas tijeras

---

1. Describir dos situaciones donde aparezca cada uno de los esfuerzos a los que están sometidos las estructuras.

2. Haz clic en el enlace para resolver el cuestionario Actividad de repaso

LOS MATERIALES – LIBROSVIVOS.NET

«Los materiales» de Librosvivos.net

Haz clic en la imagen para comenzar con la actividad

MAQUINAS MONO-FUNCIONALES

LA PALANCA

La palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo, llamado fulcro.
Puede utilizarse para amplificar la fuerza que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.

Historia

Se cuenta que Arquímedes dijo sobre la palanca: «Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo».
El descubrimiento de la palanca y su empleo en la vida cotidiana proviene de la época prehistórica. Su empleo cotidiano, en forma decigoñal, está documentado desde el tercer milenio a. C. –en sellos cilíndricos de Mesopotamia – hasta nuestros días. El manuscrito más antiguo que se conserva con una mención a la palanca forma parte de la Sinagoga o Colección matemática de Pappus de Alejandría, una obra en ocho volúmenes que se estima fue escrita alrededor del año «Años 340». Allí aparece la famosa cita de «Arquímedes»: «Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo».

Tipos de palanca

Las palancas se dividen en tres tipos (llamados géneros, órdenes o clases de palancas), dependiendo de la posición relativa del fulcro (punto de apoyo) y los puntos de aplicación de las fuerzas: potencia y resistencia. El principio de la palanca es válido indistintamente del tipo, pero el efecto y forma de uso de cada tipo de palanca cambia considerablemente.

Palanca de primera clase

En la palanca de primera clase, el fulcro (punto de apoyo) se encuentra situado entre la potencia y la resistencia.

Con este tipo de palancas pueden moverse grandes pesos, basta que el brazo Br sea más pequeño que el brazo Bp.

Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta (para ampliar la velocidad). En el cuerpo humano se encuentran varios ejemplos de palancas de primer género, como el conjunto tríceps braquial – codo – antebrazo.

Palanca de segunda clase

En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre el fulcro y la potencia.

La palanca de segunda clase se caracteriza en que la potencia es siempre menor que la resistencia, aunque a costo de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia.

Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla, los remos y el cascanueces.

Palanca de tercera clase

En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia.

La palanca de tercera clase se caracteriza en que la fuerza aplicada debe ser mayor que la fuerza obtenida.

Ejemplos de este tipo de palanca son el quita grapas y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el conjunto codo – bíceps braquial – antebrazo, y la articulación temporo mandibular.

LA RUEDA

Es la máquina simple más importante que se conoce, sin tener claro quien y cuando se inventó. Las ruedas más antiguas que se conocen fueron construidas entre el año 3500 a.C. y el 3000 a.C. en la antigua Mesopotamia.

galeria.dibujos.net/

La rueda es un disco circular diseñado para girar sobre un eje que pasa por su centro; es una pieza fundamental en el diseño y construcción de la gran mayoría de artefactos y vehículos y sistemas de transporte.

optimainfinito.com

En su forma más simple la rueda era un disco sólido de madera fijado a un eje redondo mediante espigas de madera. Luego se eliminaron secciones del disco para reducir el peso y los radios empezaron a emplearse en torno al año 2000 antes de Cristo.

La rueda que se transforma para su aprovechamiento es el borde del disco, que se recubre con materiales o terminaciones de diversos tipos con el fin de adaptarla a la utilidad correspondiente. Algunas de las ruedas más empleadas son:

* Rueda dentada: empleada principalmente para la transmisión del movimiento giratorio entre ejes.

* Rueda de transporte: empleada para reducir el rozamiento con el suelo. Unas muy empleadas con las de cámara de aire.

* Polea: muy empleada tanto para la transmisión de movimientos como para la reducción del esfuerzo al elevar o mover pesos.

* Turbinas (rueda de palas): empleadas para la obtención de un movimiento giratorio a partir del movimiento de un fluido (agua, aire, aceite…)

concurso.cnice.mec.es/

La aplicación de la rueda más significativa fue en el transporte. Con la aparición de los carros y carretas los caminos adquirieron una importancia mayor. Se establecieron rutas de comercio y las civilizaciones pudieron expandirse mejor.

christian6b.blogspot.com

Otra aplicación muy especial de la rueda fue con el Torno de alfarero o rueda de alfarero son los nombres más populares que reciben diferentes tipos de ingenios giratorios, usados por los artesanos del barro para crear una pieza o vasija a partir de la arcilla.

christian6b.blogspot.com

EL PLANO INCLINADO

El plano inclinado es una máquina simple que permite subir objetos realizando menos fuerza.

Esta máquina simple se logra a partir de un área plana y sin relieves capaz de lograr respecto a la base un ángulo agudo y que se usa para elevar un cuerpo a una altura determinada, con lo cual se necesita de una menor fuerza para levantar el cuerpo que si se tratara de elevarlo de manera vertical.

Tomado de http://www.ibercajalav.net

El plano inclinado tiene tres aplicaciones:

1. Como una rampa: para elevar un peso reduciendo el nivel de esfuerzo que hay que realizar para lograr el objetivo. Un claro ejemplo de ello es cuando se colocan rampas en un camión para proceder a introducir en él mercancías.

2. Como cuña:de esta manera se puede utilizar tanto para cortar como para apretar o incluso para separar o abrir algún elemento. Varios son los ejemplos que podemos utilizar para entender esta labor del citado plano como sería el caso de cuando se utiliza para sujetar las puertas y evitar que estas se cierren.

Tomado de http://www.concurso.cnice.mec.es

Un cuchillo, una tijera, la flecha y el hacha son ejemplos de esta aplicación del plano inclinado. En las herramienta de corte las pequeñas cuñas (dientes de un serrucho para madera o una sierra para metales) que en su movimiento de avance son capaces de arrancar pequeñas virutas de metal, madera, plástico, etc.

3. Como una hélice: con la cual se convierte el movimiento giratorio en lineal. La hélice de un barco, el tornillo de Arquímedes, el tornillo son ejemplos de esta aplicación.

GENERALIDADES DE LAS MAQUINAS SIMPLES

Imagen de catamarcapress.com.ar

Las máquinas son aparatos o artefactos que se utilizan para transformar una fuerza resistente, levantar un peso mucho mas fácil o aumentar la producción de un trabajo.

Las máquinas permiten aplicar una fuerza pequeña obteniendo una ventaja mecánica, es decir un trabajo sencillo y seguro para las personas. El martillo es un ejemplo de una máquina ya que solo se necesita aplicar una pequeña fuerza para sacar una puntilla que ofrece una gran resistencia.

Las máquinas han permitido que el hombre controle recursos que produce la naturaleza como el viento, el agua,  los combustibles y le han permitido mejorar su calidad y estilo de vida.

Las primeras máquinas eran artefactos sencillos que facilitaban a hombres y mujeres sus labores, hoy son conocidas como máquinas simples.

El plano inclinado, la rueda, la palanca, la polea simple, el tornillo, el polipasto, el torno y la cuña son algunas máquinas simples.

Observa el video sobre las máquinas simples.