¿Qué son las estructuras?
Las estructuras son conjuntos de elementos unidos entre sí capaces de soportar las fuerzas que actúan sobre ellas, conservando su forma. Las fuerzas que actúan sobre las estructuras se denominan cargas o acciones. Para mantenerse en equilibrio con las fuerzas que actúan sobre ellas, las estructuras, según el principio físico de acción y reacción, tienen que contraponer otras fuerzas iguales y de sentido contrario.
A las estructuras se les exige soportar cargas, mantener la forma, proteger partes delicadas, ser ligeras y sobre todo, ser estables. Toda estructura además, tiene que cumplir las siguientes condiciones:
- Estabilidad. Para que la estructura se mantenga erguida y no vuelque, su centro de gravedad tiene que estar dentro de su base y lo más cercano al suelo posible. Para conseguirlo a veces se tiene que recurrir a acciones como ampliar la base, poner tirantes o empotrando su base inferior al suelo.
- Resistencia. Tienen que ser capaces de soportar las distintas cargas sin romperse, esto depende de la forma de la estructura y del tipo y de la cantidad de material con que se ha construido, ya que todos los materiales tienen una tensión de rotura determinada, que es la máxima fuerza por unidad de superficie que aguantan sin romperse.
- Rigidez. La deformación de los elementos no puede ser grande. Esto se consigue cuando la forma de las estructuras es adecuada, soldando las uniones para reforzarlas y con triangulaciones, ya que el triángulo es el único polígono indeformable. Es por ello que son las formas más empleadas en las estructuras. Las diagonales usadas para triangular se llaman arriostramientos. Aún así, toda estructura tiene que tener cierto grado de flexibilidad, ya que tienen que ser capaces de soportar las variaciones debidas a la dilatación y a la contracción de materiales, así como de absorber vibraciones y movimientos sísmicos.
Clasificación
Existen muchos tipos de estructuras clasificadas, atendiendo a la forma en la que resisten los esfuerzos. En la realidad, existen combinaciones y estructuras más complejas que podrían incluirse en más de uno de los siguientes grupos y con elementos de unos y otros, pero podríamos clasificarlas en:
- Estructuras masivas. Son estructuras sólidas macizas que se construyen colocando material en grandes piezas (bloques) o mediante material continuo (como hormigón). Existe una continuidad en este tipo de elementos estructurales de forma que forman un todo que opone su pesadez y su masa material a las solicitaciones que actúan sobre ella. Normalmente, son idóneas cuando hay que esperar esfuerzos de compresión.
- Estructuras superficiales. También denominadas laminares o de cáscara, presentan una gran superficie en contraposición con un espesor o una sección muy pequeños. Mantienen su estabilidad y resisten las acciones distribuyendo las cargas por toda su superficie.
- Estructuras abovedadas. Son estructuras formadas por arcos y bóvedas que permiten cubrir espacios mayores y aumentar los huecos en las estructuras. Los arcos y las bóvedas están formados por piezas denominadas dovelas que trabajan resistiendo las fuerzas que reciben y transmiten (llamadas empujes) mediante esfuerzos de compresión.
- Estructuras de armazón. Son estructuras constituidas por una sucesión de elementos horizontales (vigas) y verticales (soportes y pilares) que forman una trama plana, denominada pórtico. Los pórticos son entramados planos o superficiales que forman las estructuras volumétricas mediante elementos de unión con otros pórticos planos.
- Estructuras trianguladas. Son estructuras formadas por elementos lineales de poca sección denominadas barras que crean superficies estructurales planas o tridimensionales mediante la repetición de formas triangulares. Las uniones entre barras, normalmente, no son rígidas para evitar rigideces perjudiciales. Sin embargo, sin que exista la posibilidad de que las barras se deformen, los triángulos que forman la pieza base de las estructuras son indeformables.
- Estructuras colgantes. Se basan en el empleo de elementos tipo cable o cuerda, denominados tirantes. Éstos funcionan únicamente a tracción y sirven para sustentar otros elementos. Es la estructura típica de los puentes colgantes.
