ESTRUCTURES TIPUS PROPIETATS I FORCES.pptx

ESTRUCTURES TIPUS, PROPIETATS I FORCES
Silvia Mejías Tarancón
“La meva ambició ha estat
sempre reduir el suport de
l'edifici al mínim. Com més
reduïm les estructures de
suport, més audaç i important
és l'arquitectura. Això ha estat
el treball de la meva vida”.
Oscar Niemeyer
(Arquitecte 1907-2012)
(Centre cultural d’Avilés)

ÍNDEX
1. DEFINICIÓ, FUNCIONS I TIPUS D’ESTRUTURA
2. ELEMENTS RESISTENTS D’UNA ESTRUCTURA
3. FORCES QUE ACTUEN
4. MATERIALS: ORÍGEN I PROPIETATS
5. ESTATS D’AGREGACIÓ DE LA MATÈRIA
6. TIPUS D’ESFORÇOS
7. PROPIETATS BÀSIQUES D’UNA ESTRUCTURA
8. ESTABILITAT
9. RESISTÈNCIA
10. RIGIDESA

DEFINICIÓ D’ESTRUCTURA
L'estructura d'un objecte és el conjunt d'elements
simples disposats de manera adequada que
permeten suportar les forces externes que actuen
sobre ell i el seu propi pes, mantenint la seva
grandària i forma (sense deformar-se en excés ni
trencar-se).
Pont sobre el riu Seven,
Anglaterra, 1781
Primer pont de ferro forjat

Piràmides d’Egipte,
2500 aC
Taj Mahal, 1654
Estàtua de la
Llibertat, 1886
Palau de l’Òpera,
1973
Torre Eiffel, 1889

EVOLUCIÓ DE LES ESTRUCTURES
ELEMENTAL SEGONS L’HÀBITAT PRIMERES MÀQUINES
AQÜEDUCTE DE SEGOVIA EMPIRE STATE

MATERIALS I ESTRUCTURES
Es poden fer servir un munt de materials però els més
habituals a cada època són els següents:

ESTRUCTURES TIPUS PROPIETATS I FORCES.pptx

1.SUPORTAR PESOS: el pes de la mateixa pròpia
estructura i el dels elements sobre l'estructura. Ex:
els pilars d'un pont, l'estructura d'un edifici ...
2.RESISTIR FORCES EXTERNES Ex: la paret d'una
presa o resclosa suporta la força de l'aigua
continguda ...
3.MANTENIR LA FORMA: capacitat de suportar
pesos i resistir forces sense arribar a deformar-se.
Ex: els tirants d'un pont ...
4.SERVIR DE PROTECCIÓ Ex: el xassís d'un
automòbil protegeix els passatgers, la carcassa
d'un mòbil protegeix els elements electrònics del
seu interior ....
FUNCIONS D’UNA ESTRUCTURA

S’entén per accions externes el conjunt de forces
que s’exerceixen sobre un cos
NEU TERRATRÈMOL PES DE LA GENT
VENT PLUTJA ALTRES
ACCIONS I/O CÀRREGUES EXTERNES

ESTRUCTURES NATURALS ESTRUCTURES ARTIFICIALS
TIPOLOGIA BÀSICA

ESTRUCTURES ARTIFICIALS
MASSIVES O DE GRAVETAT
• Són estructures en les quals
predomina una gran
concentració de material.
Es construeixen acumulant
material, sense deixar espais
buits.
• Es caracteritzen pel fet de ser
estables i molt pesants.
• Alguns exemples són les
piràmides, les muralles, els
temples les preses...

LAMINARS
• Estan formades per làmines i
la seva funció és protegir el
que hi ha a dintre.
• Un exemple són la
carrosseria dels cotxes, les
carcasses dels televisors,
dels mòbils, etc.

D’ARMADURA: ENTRAMADES
• Es construeixen amb
elements verticals i
horitzontals; per exemple,
una taula o una escala.
• S'utilitzen per a construir
edificis i habitatges i estan
formades per barres verticals
i horitzontals de formigó o
acer unides entre si.
• Les barres verticals suporten
esforços de compressió i
tall i les barres horitzontals
de flexió i compressió.

D’ARMADURA: TRIANGULADES
• Es caracteritzen per la disposició
de barres formant triangles.
• Resulten molt resistents i
lleugeres alhora, ja que
distribueixen millor tot el seu
pes.
• Un exemple serien les grues de
la construcció, ponts (bigues
trianguladas), cobertes de
grans llums (cintres) i
estructures verticals, com a
torres i bastides.

D’ARMADURA: PENJADES
• Es basen en ús d'elements
tipus cable o corda,
denominats tirants; que
funcionen únicament a tracció
i serveixen per a sustentar
altres elements i a vegades es
poden regular perquè estiguin
mes estirats o menys..
• S’utilitzen bàsicament en
ponts en què la càrrega la
suporten els cables subjectes
a les torres.

ESQUEMA TIPUS D’ESTRUCTURES

PROPIETATS FÍSIQUES: estan relacionades
amb l'estructura interna dels materials
• Densitat
• Conductivitat tèrmica i elèctrica
• Mecàniques: duresa, tenacitat, elasticitat, etc.
PROPIETATS QUÍMIQUES: són les que defineixen el
comportament dels materials quan són sotmesos a agents
atmosfèrics o químics
• Oxidació
• Corrossió
PROPIETATS TECNOLÒGIQUES: estan relacionades
amb el comportament dels materials quan es treballen per a
fabricar objectes
• Mal·leabilitat.
• Ductilitat
• Fusibilitat
• Soldabilitat.
PROPIETATS DE LA MATÈRIA

)
/
( 3
cm
Kg
V
m
D 

PROPIETATS FÍSIQUES
DENSITAT
És el quocient entre la massa
d’un material i el volum que
ocupa.

CONDUCTIVITAT TÈRMICA
És la major o menor facilitat que té un material
per a deixar passar la calor (tèrmica) a traves d’ell.

CONDUCTIVITAT ELÈCTRICA
És la major o menor facilitat que té un material per a
deixar passar l’electricitat a traves d’ell.

2. Les propietats mecàniques
dels materials
LES
PROPIETATS
MECÀNIQUES
DELS
MATERIALS
LA DURESA
LA
RESISTÈNCIA
TENACITAT I
FRAGILITAT
LA
PLASTICITAT.
L'ELASTICITAT

TENACITAT / FRAGILITAT
Els materials en ser colpejats
seran:
• Tenaços: si NO es trenquen
• Fràgils: si es trenquen.
La tenacitat és la resistència que
presenta un material a trencar-se quan
es colpeja.
PROPIETATS FÍSIQUES-MECÀNIQUES

DURESA
Un material és dur quan presenta molta
resistència a ser ratllat o penetrat.
Un material és Tou
quan presenta poca
resistència a ser ratllat
o penetrat.

ELASTICITAT / PLASTICITAT
Un material és ELASTIC si té la
capacitat de recuperar la forma
per si mateix, després d’haver-lo:
• estirat,
• comprimit o
• retorçut.
La PLASTICITAT és la propietat
mecànica d'un material, de deformar
permanentment i irreversible quan es
troba sotmès a tensions per sobre del
seu rang elàstic, és a dir, per sobre
del seu límit elàstic.

És la capacitat que tenen alguns materials com els
metalls d’estendre’s, en fred, en forma de fils. Exemple:
Cu, Al, Au,..
DUCTILITAT
PROPIETATS TECNOLÒGIQUES

MAL·LEABILITAT
És la capacitat que tenen alguns metalls d’estendre’s
en forma de làmines. Per exemple: Al, Au, acer..

FUSIBILITAT
És la temperatura a partir de la qual un material
passa de l’estat sòlid al líquid.

És la facilitat dels materials per poder ser soldats.
Els plàstics i alguns metalls com el coure, el ferro,
etc., són fàcilment soldables.
SOLDABILITAT

La dilatació tèrmica es defineix com l’augment de
mida que experimenta un material quan se
l’escalfa. Aquesta propietat té incidència
principalment en els metalls.
DILATACIÓ TÈRMICA

L’oxidació es produeix quan un material reacciona amb
l’oxigen atmosfèric i forma compostos químics, òxids
experimentant una reacció d’oxidació i un deteriorament
del material com a conseqüència de l’atac electroquímic
del seu entorn. Principalment la pateixen els metalls.
creant una capa superficial d’òxid.
OXIDACIÓ
PROPIETATS QUÍMIQUES

La corrosió consisteix en una oxidació ràpida pel
contacte amb l’aigua o un altre agent més agressiu
(àcid). La corrosió és una oxidació en presència
d’aigua i hi ha pèrdua de material.
CORROSIÓ
PROPIETATS QUÍMIQUES

ELS ESTATS D’AGREGACIÓ DE LA MATÈRIA
A la natura hi trobem la matèria en quatre estats: sòlid, líquid ,
gasós i plasma
• SÒLIDS: tenen forma pròpia i volum fixe que
no canvia si no es trenca.
• LÍQUIDS: tenen un volum fix, però no tenen
forma pròpia, s’adapten a la forma del
recipient. Poden fluir, passar d’un lloc a l’altre.
• GASOS: no tenen forma fixa ni volum fix,
s’adapten a la forma i recipient que els conté.
L’aire contingut en un globus pot canviar de forma si el
globus es comprimeix o es trenca.
• PLASMA: la major part de la matèria a
l'Univers està en forma de plasma (als estels)

Cambios de
estado
SUBLIMACIÓ
FUSIÓ VAPORITZACIÓ
SOLIDIFICACIÓ CONDENSACIÓ
SUBLIMACIÓ REGRESIVA
LÍQUID
SÒLID GAS
CANVIS D’ESTAT www

PRODUIR-HI
DEFORMACIONS
UNA FORÇA ÉS UNA
ACCIÓ DE:
PRODUIR O
MODIFICAR L'ESTAT DE
MOVIMENT/REPÒS
ESFORÇOS

Segons com actuïn les forces, els efectes que provoquen
poden ser molt diferents:
Dinamòmetre
Representacions de les forces
REPRESENTACIONS I MESURES DE LES FORCES

3. Esforços
TIPUS D'ESFORÇ
CISALLAMENT
TRACCIÓ COMPRESSIÓ TORSIÓ
FLEXIÓ
TIPUS D’ESFORÇOS

Dues forces oposades que tendeixen a
estirar o allargar el cos
ESFORÇOS
ESFORÇ DE TRACCIÓ

Dues forces que actuen
sobre un cos en la mateixa
direcció que tendeixen a
aixafar-lo o escurçar-lo
La tendència a doblegar-
se s’anomena
vinclament
ESFORÇOS
ESFORÇ DE COMPRESSIÓ

• Quan un element té una relació
longitud/gruix molt gran, diem que és
ESVELT o que té esveltesa.
• En aquests casos s'ha d'anar molt en
compte a l'hora de sotmetre'ls a
compressió, ja que pot aparèixer el
fenomen de vinclament que és un
fenomen D'INESTABILITAT
ELÀSTICA.
• Vinclament és el procés i el resultat de
pandear. Aquest verb fa la corba o
flexió que es produeix en la meitat
d’una columna o d'un mur a causa
de la compressió i és una noció
freqüent en l'àmbit de la construcció i la
arquitectura.
VINCLAMENT

La resistència d’un cos a la flexió, a més del material, depèn de
la longitud i de la forma de la secció.
ESFORÇOS
ESFORÇ DE FLEXIÓ

L’efecte de l’acció de les forces que
fan que un cos giri o es torci.
ESFORÇOS
ESFORÇ DE TORSIÓ

Si tallem amb unes tisores, el que fem és
concentrar dues forces oposades en una mateix
punt d’aquest element
ESFORÇOS
ESFORÇ DE CISSALLAMENT O TALL

EXEMPLES D’ESFORÇOS
TRACCIÓ, COMPRESSIÓ I TORSIÓ

FLEXIÓ I TALL

EFECTES MÚLTIPLES

FLEXIÓ
COMPRESIÓ
FLEXIÓ
FLEXIÓ
COMPRESIÓ
TRACCIÓ
COMPRESIÓ
FLEXIÓ
TRACCIÓ
FLEXIÓ
COMPRESIÓ
COMPRESIÓ
TRACCIÓ
EFECTES MÚLTIPLES

PROPIETATS BÀSIQUES D’UNA
ESTRUCTURA
TOTA ESTRUCTURA HA DE COMPLIR PER FUNCIONAR BÉ:
ESTABILITAT + RESISTÈNCIA + RIGIDESA
1. ESTABILITAT. Mantenir-se en la seva posició original
sense enfonsar-se o caure en veure sotmesa a esforços
(centre de gravetat).
2. RIGIDESA: Ha de deformar-se sempre dins dels límits
que permeten a l’objecte seguir complint la seva funció i
no es deformi davant els esforços a què es veu sotmesa.
3. RESISTÈNCIA. Ha de suportar els esforços o tensions a
que es sotmesa sense trencar-se.

ESTABILITAT EN LES ESTRUCTURES
• Diem que una estructura és ESTABLE quan en actuar
sobre aquesta diferents càrregues i forces externes
es manté l’equilibri sense que hi hagi risc de caiguda
o bolcada.
• L’estabilitat en un cos depèn de la posició del seu
centre de gravetat.

EL CENTRE DE GRAVETAT
Existeix un punt en cada cos en el qual podem dir que es
concentra la força amb la que la terra l'atrau. A aquest
punt l’anomenem CENTRE DE GRAVETAT.
Les estructures, les figures i els objectes són més estables quan:
• El centre de gravetat contra més a prop del terra millor.
• La base ha de ser com més ampla millor.
• El centre de gravetat ha d’estar sobre la perpendicular
fins el terra traçada dins de la base.

ESTABILITAT EN LES ESTRUCTURES
 Diem que una estructura és estable quan en
actuar sobre aquesta diferents càrregues i forces
externes es manté l’equilibri sense que hi hagi
risc de caiguda o bolcada.

 ELEMENTS QUE DONEN ESTABILITAT VERTICAL:
ESTABILITAT EN ESTRUCTURES SOTMESES A
CÀRREGUES VERTICALS
SABATES. LLOSA.

 ELEMENTS QUE DONEN
ESTABILITAT HORITZONTAL :
ESTABILITAT EN ESTRUCTURES SOTMESES A
CÀRREGUES HORITZONTALS
ENCAST AUGMENT
DE LA BASE
TIRANT I
TENSORS

COSES A FER PER AUGMENTAR L’ESTABILITAT

LA RIGIDESA
TRIANGLES
El TRIANGLE és l`únic polígon
que no es deforma quan
actua sobre ell una força

RIGIDESA DE LES ESTRUCTURES :
TRIANGULACIÓ
 RIGIDESA: És la capacitat que té una estructura de
suportar millor els esforços en funció de la forma
geomètrica que té la estructura. Els diferents elements
d’una estructura estan sotmesos a diferents tipus
d’esforços però hi ha formes geomètriques que suporten
millor aquests esforços: EL TRIANGLE.
DEFORMACIÓ RIGIDESA CABLES TENSORS I
ESCAIRES

RIGIDESA EN LES ESTRUCTURES
Elements que donen RIGIDESA a les estructures:
• CABLES TENSORS
• ESCAIRES
• TRIANGULACIÓ
Triangulació
Cables tensors
Escaires

RIGIDESA DE LES ESTRUCTURES:
TRIANGULACIÓ
Exemple d’estructures amb triangulació:
LA TRIANGULACIÓ DONA RIGIDESA A LES
ESTRUCTURES.

ARMADURES QUE DONEN RIGIDESA

RESISTÈNCIA DE LES ESTRUCTURES
• Una estructura és RESISTENT quan és capaç de
suportar sense trencar-se ni modificar-se les
càrregues o forces externes a què es veu sotmesa.
• L’ELASTICITAT és la capacitat que presenten els
materials per a deformar-se per l’acció d’una càrrega
externa i recuperar les seves dimensions originals
sense que es produeixin deformacions aparents.

•La FORMA i les DIMENSIONS d'aquesta estructura
•Els ESFORÇOS a que està sotmesa aquesta estructura
•El TIPUS DE MATERIAL (acer, formigó, fusta, paper ...) i de la
quantitat de material.
LA RESISTÈNCIA DEPÈN
De la mateixa manera, la forma
d'una estructura està íntimament
relacionada amb la rigidesa.
Així com més cantell tingui una
biga major serà la seva rigidesa.
L’ordre, de mes a menys resistent, de les
quatre peces de la figura que poden suportar
mes bé el pes F sense deformar-se o trencar-
se, serà c, d, a, b.

ESTRUCTURA SINGULAR
Les Catedrals són edificis
singulars les estructures
de les quals
distribueixen els
esforços i les càrregues
amb formes artístiques i
molt enginyoses, tal com
podeu veure a la
fotografia.

LA RESISTÈNCIA LA FORMA
 L'arc És un element capaç de
distribuir les càrregues cap als
laterals, per això s’empra per
aconseguir espais buits i coberts.
 La volta és una superfície que
empra una sèrie d’arcs col·locats
a continuació o creuats.
 La Cúpula té la mateixa
propietat que els arcs, però és
capaç de distribuir les càrregues
no només cap als laterals, sinó
en totes les direccions.
Depèn de varis factors. A igual resistència són millors les més
lleugeres, més barates, les que usen menys materials i les més fàcils
de construir i transportar.

LA RESISTÈNCIA
ELS MATERIALS
 En les construccions antigues és
freqüent trobar fustes més o
menys fortes.
 En l’actualitat s’empren el
formigó, que està format per
ciment grava i arena, l’acer, que
és un derivat del ferro amb
carboni i el formigó armat, que
combina formigó amb elements
interiors d’acer i metalls.
 A més s’empren: aliatges lleugers
com l’alumini i altres minerals,
fibres, plàstics, etc.
La resistència de les estructures depèn també en gran
mesura dels MATERIALS EMPRATS.

Els perfils
Els perfils s’utilitzen en nombroses
estructures, sobre tot metàl·liques.
Són barres que tenen diferents
seccions, depenent dels esforços que
hagin de suportar.
Amb els perfils s’aconsegueixen
estructures més lleugeres que
suporten grans pesos amb menys
quantitat de material.
Els perfils foradats s’adapten a
l’esforç de compressió.

FORCES QUE ACTUEN
Quan les forces d'acció i de reacció són
iguals es produeix el que anomenem equilibri
estàtic.
Quan les forces d'acció superen a la reacció es
produeixi el equilibri dinàmic, que és el que té lloc en
estructures que es desplacen com a els automòbils,
bicicletes, etc.

FORCES QUE ACTUEN EN UNA ESTRUCTURA:
CONCEPTE D’ACCIÓ I REACCIÓ
• ACCIÓ és el conjunt de forces que
s’exerceixen sobre un cos.
• Les FORCES D'ACCIÓ que exerceix
l’estructura és la suma de:
• la primera força que es produeix
en una estructura el PES PROPI.
• la SOBRECÀRREGA que són les
forces que haurà de suportar a
més del pes propi.
• Les FORCES DE REACCIÓ necessàries
per a que l'estructura es mantingui i
pugui resistir totes les forces d'acció.

• TIRANTS o TENSORS són cables que mantenen subjectes
elements penjants o verticals i que suporten bigues, pilars o altres
elements.
Són aquells elements que proporcionen resistència a les
estructures:
ELEMENTS RESISTENTS
D’UNA ESTRUCTURA
• PILARS o COLUMNES són
recolzaments verticals per a les
bigues i la resta de l'estructura
• BIGUES són peces horitzontals
que suporten càrregues
recolzades en dos punts.
• ESCAIRES són triangles
rectangles que reforcen les
estructures

ELS MATERIALS EN LES ESTRUCTURES
Els materials més adients depenen de l’esforç
que volen que suportin:
1. ESFORÇ DE TRACCIÓ:
Acer o la fusta.
2. ESFORÇ DE COMPRESSIÓ:
Pedra i el formigó i en menor mesura la fusta i l’acer.
3. ESFORÇ DE FLEXIÓ:
Acer o la fusta.

ELS MATERIALS EN LES ESTRUCTURES:
MATERIALS MIXTOS
 FORMIGÓ ARMAT:
 Combina les propietats de la pedra (gravilla)
(compressió) i l’acer (tracció).
 Formigó en massa (ciment + grava + aigua ) i
varetes d’acer a l’interior.
 Utilitzat per fer bigues i pilars.

La fonamentació pot fer-se amb sabates, lloses i pilotis. Les lloses i
els pilotis s’utilitzen quan l’edifici s’assenta sobre un terreny molt
blan.
Tots aquests elements es poden fabricar de diferents materials. Els
més utilitzats són l’acer i el formigó armat, degut a la seva gran
resistència. La fusta s’utilitza en estructures decoratives.

ELS PONTS
Els ponts són estructures que les persones han anat construint per a
superar accidents geogràfics. Segons l’ús ens podem trobar aqüeductes,
viaductes, passarel·les, etc
Els de fusta són barats, lleugers i fàcils
de construir, però poc resistents, per això
casi no es construeixen.
Els de pedra són molt resistents, però
molt costosos. S’empraren en l’antiguitat
per no tenir altres materials
Els metàl·lics permeten dissenys molt
espectaculars però són cars de construir i
mantenir
Els de formigó armat són de muntatge
ràpid i barats de mantenir. La seva
resistència és alta

ELS PONTS TIPUS
Els ponts adopten tres tipus segons siguin els esforços que suporten els
seus elements estructurals:
Ponts de biga: formats per
elements horitzontals o fullola
recolzats sobre suports o pilars
Ponts d'arc: formats per un
element corbat que se recolza
en suports o estreps
Ponts penjants: formats per una
fullola que se sustenta mitjançant
tirants subjectes a un o en dos o
més pilars

EL PONT : BIGUES D’ACER
 SUPORTEN CÀRREGUES.
 NORMALMENT
ADOPTEN UNA POSICIÓ
HORITZONTAL.
 SUPORTEN ESFORÇOS
DE COMPRESSIÓ I
TRACCIÓ.(FLEXIÓ)

 ESFORÇ DE FLEXIÓ (TRACCIÓ I COMPRESSIÓ) .
 EN EL CENTRE DE LA BIGA AMB LA CÀRREGA
LA CURVATURA ÉS MÀXIMA.

EVITAR LA CURVATURA DE LA BIGA
POSAR COLUMNES
SOLUCIONS :
• SOLUCIÓ MÉS SENZILLA.
• ES FA SERVIR QUAN NO HI
HA IMPEDIMENTS
ESTÈTICS.

POSAR TIRANTS
SOLUCIÓ QUAN NO ES
PODEN POSAR LES
COLUMNES.

SOLUCIÓ :
COL·LOCAR UNA ESTRUCTURA AMB UNA ALÇADA H

PONTS
FORMES DE DISMINUIR LA FLETXA
Dismininuir la lum Posar tirants
Augmentar el costat
mitjançant triangulació

MOLTES GRÀCIES PER LA VOSTRA ATENCIÓ!!

ESTRUCTURES TIPUS PROPIETATS I FORCES.pptx

ESTRUCTURES TIPUS PROPIETATS I FORCES.pptx

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances(20)

Similaire à ESTRUCTURES TIPUS PROPIETATS I FORCES.pptx

Similaire à ESTRUCTURES TIPUS PROPIETATS I FORCES.pptx(18)

Plus de Lasilviatecno

Plus de Lasilviatecno (19)

Dernier

Dernier(8)

ESTRUCTURES TIPUS PROPIETATS I FORCES.pptx