estructures i esforÇos mecÀnicsinformatica.iesalgarb.es/pmar3/03estr/03estrca.pdf · estructures...
TRANSCRIPT
UNITAT DIDÀCTICA 1
ESTRUCTURES I ESFORÇOS MECÀNICS
Estructures i esforços mecànics
ESTRUCTURES
DEFINICIÓ:
Una estructura és un conjunt d’elements units entre ells de tal forma que són capaços de suportar càrregues sense deformar-se massa ni trencar-se
Funcions de les estructuresLes funcions principals són tres:•Suportar l’acció de forces exteriors i interiors.•Aguantar el propi pes i el de les càrregues que li carreguem sense deformar-se excessivament.•Mantenir l’estabilitat.
Ha de ser: RESISTENT, RÍGIDA, ESTABLE
Però també•Salvar distàncies (p.e. ponts, grues ...)•Protegir objectes (caixes d’embalatges ...)•Donar rigidesa a determinats elements (p.e. Porta blindada, armadura del formigó ...)
Suportar càrregues Protegir objectes
Salvar distànciesDonar rigidesa
Classificacions de les estructures
• Estructures animals: esquelet, ...• Estructures vegetals: arbres ...• Estructures minerals: coves ...
Segons l’origen:
Estructures naturals: aquelles que podem trobar a la natura, no creades per l’home
Estructures artificials: aquelles creades per l’home amb una sèrie d’elements estructurals i que formen part de qualsevol objecte tecnològic
ELEMENTS ESTRUCTURALS
• A - FONAMENTS: La part que està sota terra i serveix de base.
ELEMENTS ESTRUCTURALS
• B - ELEMENTS VERTICALS: Columnes, pilars, murs ... – Solen suportar forces de compressió. – De vegades també esforços laterals de flexió.
ELEMENTS ESTRUCTURALS
• C - ELEMENTS HORITZONTALS: Bigues, travessers, jàsseres, llindes ...– Solen ser més llargues que amples.– Estan sotmeses a flexió i a cisallament
ELEMENTS ESTRUCTURALS
• D – TIRANTS: Són cables o barres sotmesos a tracció que serveixen per augmentar l’estabilitat i resistència de les estructures.
ELEMENTS ESTRUCTURALS
• E – ARCS, VOLTES I CÚPULES: Són elements arquitectònics que mitjançant l’ús de formes corbes cobreixen espais i recintes i salven distàncies.
ELEMENTS ESTRUCTURALS
• PERFILS: Les grans estructures metàl·liques actuals es construeixen bàsicament amb perfils estructurals d’acer laminat amb calent. Les més petites amb tubs estructurals.
TIPUS D’ESTRUCTURES ARTIFICIALS
A - D’armadura o reticulades: formades per elements resistents units o engalzats entre si, constituint l’esquelet de diversos tipus d’objectes o construccions. Segons la disposició dels elements es poden classificar en:– Estructures tramades– Estructures triangulades: – Estructures penjades:
D’ARMADURA O RETICULADES
A1 - Estructures tramades: formades per barres verticals (columnes o pilars) i barres horitzontals (bigues) unides de forma rígida. Exemple: estructures de formigó armat
D’ARMADURA O RETICULADES
A2 - Estructures triangulades: Construccions metàl·liques formant triangles, que és la forma geomètrica més simple encara que rígida, amb resistència i lleugeresa. Exemple: Grues, torres d’alta tensió
D’ARMADURA O RETICULADES
A3 - Estructures penjades: El pes de la construcció és suportat per cables o barres (tirants) unides a les peces de suport. Exemple: els ponts penjants, envelats, ...
PONT PENJANT D’AMPOSTA
GOLDEN GATE
TIPUS D’ESTRUCTURES ARTIFICIALS
B - Laminars o carcassa: formades per làmines o plafons units entre si que solen envoltar l’objecte (carrosseria d’un vehicle, bolígraf, ...)
TIPUS D’ESTRUCTURES ARTIFICIALS
C - Massives: formades per acumulació de material sense a penes forats (piràmides, dics ...)
NAVETA DES TUDONS PIRÀMIDES EGIPCIES
TIPUS D’ESTRUCTURES ARTIFICIALS
VOLTES PNEUMÀTIQUESGEODÈSIQUES
D - Altres tipus d’estructures:Voltes:permetent estructures més lleugeres i resistents: (esglésies, catedral )Pneumàtiques: La pressió d’aire a l’interior de l’estructura aguanta la càrregaGeodèsiques: formada per la repetició de polígons simples, com el triangle, de gran resistència i lleugeresa.
MASSIVAD’ARC O DE VOLTA
RETICULADA O D’ARMADURA
LAMINAR O DE CARCASSA
PENJANT TRIANGULARTRAMADA
LAMINAR O CARCASSA
ESTRUCTURES
D'ARMADURA
Actualment, bàsicament distingim dos tipus d’estructures:
Disseny d’una estructura:materials i forma
Diferents materials d’una estructura
Diferents maneres de subjectar una cistella de bàsquet
CONSIDERACIONS RESPECTE EL MATERIAL
• Resistir els esforços (pesos i càrregues)
• Evitar deformacions
• Resistència als agents ambientals
• Lleugeresa
• Cost
• Disponibilitat del material
• Manteniment de l’estructura
CONSIDERACIONS RESPECTE LA FORMA
• Forma adequada a la funció
• Estable (que no bolqui)
Estructures metàl·liques
Unions rígides o unió articulada
Palau Sant Jordi
Pont de les Peixateries Velles Estació de Port-BouTriangulació
Elements que intervenen en una estructura metàl·lica
Perfils estructurals laminats més usuals Bigues i pilars
Tornapuntes Tirants i tensors
Representacions i mesures de les forces
Segons com actuïn les forces, els efectes que provoquen poden ser molt diferents
Dinamòmetre (Per mesurar forces)
Representacions de les forces
La resistència, tenacitat i fragilitat
Aquí el vidre ès molt resistent a alguns esforços
La resistència a deformar-se i a trencar-se
El vidre és fràgil. El martell és tenaç
L’elasticitat, la plasticitat i la duresa
La duresa del diamant
Materials elàstics El paper d’alumini és un material mal·leable i el coure és molt dúctil