Tecnologia
3r ESO
Les estructures poden ser naturals o artificials. Les primeres es
troben directament en
la natura, formant part dels cossos, proporcionant-los subjecció i
cohesió i evitant el seu
enfonsament, caiguda o deformació excessiva. L’estructura òssia dels
vertebrats, l’estructura
cristal·lina dels minerals, l’estructura d’un arbre, etc., serveixen
com exemples.
Per altra banda, les estructures artificials son elements constitutius de qualsevol objecte tecnològic: un llapis, un dipòsit d’aigua, el xassís d’un cotxe, un edifici, un pont penjant, un satèl·lit, ...
A més a més podem diferenciar entre les estructures permanents que s’instal·len o construeixen per desenvolupar la seva funció durant llargs períodes de temps: edificis, vehicles, ponts, ... i les estructures temporals que desenvolupen la seva funció durant determinats períodes de temps, després del quals poden ser reutilitzades o no: carpes de circ, tendals de campanya, bastides, escenaris,....
Totes les estructures poden ser rígides, és a dir no
perden la serva forma inicial quan son sotmeses a una
càrrega inferior al límit designat en el seu disseny i càlcul, com
passa amb els edificis,
les cadires, el xassís d’un vehicle.... o poden ser articulades, és a dir es deformen quan es mouen els elements que l’integren
per l’aplicació d’una càrrega. Son exemples els ponts llevadissos, les
grues mòbils,
les màquines paletitzadores....
Dins d’aquestes estructures, cal diferenciar les següents categories:
Es
construeixen mitjançant l’acumulació de material (blocs de
pedra o argila, etc.), sense deixar pràcticament forats, formant murs
massissos capaços de suportar pesos i càrregues molt grans, per tant,
força
pesats. A més de ser estables i rígides, es caracteritzen per ser
especialment resistents, com ho són els murs d’un edifici, d’un
embassament, d’una antiga església de pedra o d’una muralla. També
trobem estructures massisses en els pilars
dels ponts i aqüeductes romans, els temples grecs,
les piràmides, les rampes i els dics, entre altres. S'usen materials
com el granit, el marbre o el formigó.
Presenten arcs, voltes i cúpules, que són els elements de suport i subjecció.
Una volta és una successió de diversos arcs i una cúpula és una volta semiesfèrica.
Són lleugeres tot i suportar grans esforços de compressió. L’arc i la volta son els elements que fan resistent aquesta estructura.
Són les utilitzades en els edificis actuals. les peces s’uneixen de manera que formin una espècie de malla horitzontal i vertical, com la que formen les bigues i pilars d’un edifici o les potes i travessers d’una taula formant normalment angles de 90º. Com materials intervenen el formigó armat, l’acer (en forma de perfils normalitzats) i alguna vegada de fusta. Aquestes estructures estan integrades per elements de cimentació (sabates, lloses o pilots), elements verticals (pilars i columnes) i elements horitzontals (bigues, biguetes i forjats). En aquestes estructures, almenys alguns elements es troben sotmesos a més de dos esforços.
Per tal que una estructura sigui resistent als esforços ha d'estar construïda amb elements simples i indeformables.
La forma geomètrica que no es deforma quan li apliquem esforços en
algun dels seus vèrtex és el triangle. Dins d'aquest tipus
d'estructures en cal destacar les esferes geodèsiques que combinen les
propietats de les voltes i les estructures de barres. L'element bàsic
és el tetraedre que funciona com a triangle indeformable. Són un tipus d'estructura molt lleugera però molt resistent alhora.
Aquest tipus de tècnica es observable en moltes estructures
constituïdes per mòduls elementals de
barres (perfils normalitzats d’acer o taulons de fusta) units entre sí
amb escaires, cartel·les,
soldadura, reblonat, etc. D’aquesta forma s’aconsegueix una estructura
més resistent que la
que proporciona un únic perfil de secció equivalent a la formada per
seccions de tots els
perfils que la integren. D'altra banda una estructura basada en una
trama de triangles pot fer alhora les funcions de biga, arc, sostre,
... Cal mencionar com a exemples les encavallades de les
naus industrials, els ponts,
les grues, ...
A la ciutat de París n’hi ha un exemple, la Torre Eiffel, el monument més visitat del món. Aquesta torre va ser dissenyada per l’enginyer Gustave Eiffel, amb motiu de l’Exposició Universal de 1889 que va tenir lloc a París. Després de més de dos anys de construcció, la torre, que supera els 300 metres d’altura, va convertir-se en l’edifici més alt del moment. La seva estructura formada per barres de ferro va aixecar molta polèmica, ja que es tractava d’un edifici molt diferent a totes les construccions que s’havien fet fins aleshores. En aquesta construcció podrem apreciar que moltes de les barres de ferro estan unides formant triangles. Això es deu al fet que el triangle és l’únic polígon que no es pot deformar i, per tant, és una forma que proporciona una gran estabilitat.
Una part important del pes de l’estructura està suportat per cables tensors (tirants) per subjectar el pes de l’estructura i la seva càrrega i que es fixen a pilars o murs molt resistents, com es fa en el cas dels ponts penjants.
Estan formades per perfils normalitzats i són molt lleugeres. La grua de construcció o de port, l’encavallada d’una nau industrial, la torre d’una antena per telecomunicacions, la torreta per la línia elèctrica d’alta tensió, proporcionen exemples d’aquesta categoria.
Estan formades bàsicament per superfícies planes, amb les quals
es forma una mena de capsa que té la funció de protegir elements més fràgils.
Formades per làmines o planxes de diversos
materials, com l’acer, plàstics, etc. No suporten grans esforços. Es podem trobar en el xassís d’un cotxe, en la carcassa d’un
ordinador, en la d’una rentadora, el dipòsit d’una
formigonera,
una llauna de conserva, el fusellatge d’un avió,...
CONTACTA: Mario Domenech
i Conxita
Sabartrés
