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Questions and Answers
Una estructura está en equilibrio estático cuando la suma de todas las fuerzas en los planos x, y, z es cero.
Una estructura está en equilibrio estático cuando la suma de todas las fuerzas en los planos x, y, z es cero.
True
Las estructuras hipostáticas son estables y sus fuerzas internas pueden ser determinadas.
Las estructuras hipostáticas son estables y sus fuerzas internas pueden ser determinadas.
False
Una estructura es considerada estática cuando los momentos de inercia son irrelevantes para su análisis.
Una estructura es considerada estática cuando los momentos de inercia son irrelevantes para su análisis.
False
El equilibrio indiferente ocurre cuando el objeto mantiene su posición incluso con un desplazamiento.
El equilibrio indiferente ocurre cuando el objeto mantiene su posición incluso con un desplazamiento.
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Las estructuras hiperestáticas tienen menos componentes de reacción que ecuaciones de equilibrio.
Las estructuras hiperestáticas tienen menos componentes de reacción que ecuaciones de equilibrio.
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Las estructuras masivas son ligeras y no resisten fuerzas compresivas.
Las estructuras masivas son ligeras y no resisten fuerzas compresivas.
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Las estructuras enmarcadas son muy efectivas en términos de resistencia y reducción de peso.
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Las estructuras triangulares proporcionan alta estabilidad gracias a su forma.
Las estructuras triangulares proporcionan alta estabilidad gracias a su forma.
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Las columnas y vigas son elementos que forman las estructuras triangulares.
Las columnas y vigas son elementos que forman las estructuras triangulares.
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Las torres de transmisión y los molinos de viento utilizan estructuras triangulares.
Las torres de transmisión y los molinos de viento utilizan estructuras triangulares.
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La continuidad de los elementos en una estructura masiva ayuda a resistir fuerzas de tensión.
La continuidad de los elementos en una estructura masiva ayuda a resistir fuerzas de tensión.
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La Torre Eiffel es un ejemplo de estructura masiva.
La Torre Eiffel es un ejemplo de estructura masiva.
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Las estructuras masivas se construyen generalmente con madera y metales.
Las estructuras masivas se construyen generalmente con madera y metales.
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Los forjados de hormigón armado utilizan barritas de refuerzo solo en la parte superior.
Los forjados de hormigón armado utilizan barritas de refuerzo solo en la parte superior.
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Las losas unidimensionales resisten principalmente cargas en dos direcciones.
Las losas unidimensionales resisten principalmente cargas en dos direcciones.
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Las secciones cerradas de perfiles estructurales son tubos.
Las secciones cerradas de perfiles estructurales son tubos.
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Las cerchas son elementos de refuerzo que se utilizan en pisos de hormigón.
Las cerchas son elementos de refuerzo que se utilizan en pisos de hormigón.
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El encofrado de una losa típica de hormigón armado no requiere soporte adicional.
El encofrado de una losa típica de hormigón armado no requiere soporte adicional.
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Los refuerzos negativos de una losa se colocan en la parte inferior.
Los refuerzos negativos de una losa se colocan en la parte inferior.
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Los materiales como la madera y la piedra son comúnmente utilizados en la construcción moderna de losas de hormigón armado.
Los materiales como la madera y la piedra son comúnmente utilizados en la construcción moderna de losas de hormigón armado.
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Las vigas son elementos estructurales que conectan los soportes de la losa.
Las vigas son elementos estructurales que conectan los soportes de la losa.
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Las losas pueden ser utilizadas para aumentar la resistencia al fuego.
Las losas pueden ser utilizadas para aumentar la resistencia al fuego.
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Las paredes de carga solo son responsables de las cargas laterales.
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Un arco distribuye las cargas hacia los lados gracias a las fuerzas de empuje.
Un arco distribuye las cargas hacia los lados gracias a las fuerzas de empuje.
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Los techos solo pueden ser planos y no pueden ser inclinados.
Los techos solo pueden ser planos y no pueden ser inclinados.
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Los materiales usados en los techos no influyen en su capacidad para soportar cargas.
Los materiales usados en los techos no influyen en su capacidad para soportar cargas.
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Todas las estructuras deben resistir fuerzas externas.
Todas las estructuras deben resistir fuerzas externas.
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Las cargas dinámicas son aquellas que actúan sobre un cuerpo en reposo.
Las cargas dinámicas son aquellas que actúan sobre un cuerpo en reposo.
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Las estructuras naturales son exclusivas de los objetos creados por humanos.
Las estructuras naturales son exclusivas de los objetos creados por humanos.
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Las cargas fijas son aquellas que no varían en posición.
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Las estructuras están diseñadas solamente para soportar su propio peso.
Las estructuras están diseñadas solamente para soportar su propio peso.
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Una estructura debe mantener su forma estable con el tiempo.
Una estructura debe mantener su forma estable con el tiempo.
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Los agentes meteorológicos no afectan a la estabilidad de una estructura.
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El término 'esfuerzos' se refiere a los efectos de las cargas sobre la estructura.
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La estabilidad de una estructura no está relacionada con la ubicación de su centro de gravedad.
La estabilidad de una estructura no está relacionada con la ubicación de su centro de gravedad.
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La elasticidad inestable se refiere a la estabilidad de una estructura bajo compresión.
La elasticidad inestable se refiere a la estabilidad de una estructura bajo compresión.
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Para mejorar la estabilidad de una estructura, se puede ampliar su base.
Para mejorar la estabilidad de una estructura, se puede ampliar su base.
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Una estructura es considerada estable si la proyección vertical de su centro de gravedad se encuentra fuera de su base.
Una estructura es considerada estable si la proyección vertical de su centro de gravedad se encuentra fuera de su base.
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El deslizamiento es una de las tres razones por las que puede ocurrir inestabilidad en una estructura.
El deslizamiento es una de las tres razones por las que puede ocurrir inestabilidad en una estructura.
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Bajar el centro de gravedad de una estructura puede disminuir su estabilidad.
Bajar el centro de gravedad de una estructura puede disminuir su estabilidad.
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El equilibrio de una estructura se mantiene bajo la acción de fuerzas externas.
El equilibrio de una estructura se mantiene bajo la acción de fuerzas externas.
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El momento de la fuerza en relación al centro de gravedad vertical siempre se encuentra dentro de la base de la estructura.
El momento de la fuerza en relación al centro de gravedad vertical siempre se encuentra dentro de la base de la estructura.
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La triangulación convierte cualquier polígono en cuadrados para aumentar su rigidez.
La triangulación convierte cualquier polígono en cuadrados para aumentar su rigidez.
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Las estructuras compuestas por trusses son utilizadas en techos de grandes edificios.
Las estructuras compuestas por trusses son utilizadas en techos de grandes edificios.
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La ley de barras para un triángulo establece que el número de barras debe ser mayor o igual a tres para que la estructura sea rígida.
La ley de barras para un triángulo establece que el número de barras debe ser mayor o igual a tres para que la estructura sea rígida.
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Las conexiones entre los componentes estructurales son irrelevantes para la rigidez de la estructura.
Las conexiones entre los componentes estructurales son irrelevantes para la rigidez de la estructura.
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Un paralelogramo es siempre una forma rígida sin necesidad de agregar barras adicionales.
Un paralelogramo es siempre una forma rígida sin necesidad de agregar barras adicionales.
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La fórmula de la ley de barras puede ser utilizada para verificar la rigidez de polígonos complejos como un hexágono.
La fórmula de la ley de barras puede ser utilizada para verificar la rigidez de polígonos complejos como un hexágono.
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Corrosión o deterioro de las juntas afecta la integridad de la estructura.
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El triángulo es considerado una forma flexible en la construcción de estructuras.
El triángulo es considerado una forma flexible en la construcción de estructuras.
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El estrés de compresión se produce cuando las fuerzas tienden a estirar el cuerpo sobre el que actúan.
El estrés de compresión se produce cuando las fuerzas tienden a estirar el cuerpo sobre el que actúan.
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Las fuerzas de torsión son consideradas parejas y son perpendiculares al eje de rotación.
Las fuerzas de torsión son consideradas parejas y son perpendiculares al eje de rotación.
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El estrés por flexión se produce solo cuando hay dos soportes en un cuerpo.
El estrés por flexión se produce solo cuando hay dos soportes en un cuerpo.
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El estrés cortante tiende a cortar el objeto en direcciones opuestas y es perpendicular al eje longitudinal.
El estrés cortante tiende a cortar el objeto en direcciones opuestas y es perpendicular al eje longitudinal.
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Las fuerzas de tensión actúan hacia el interior del cuerpo en la misma dirección.
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El estrés de flexión se puede observar en objetos como vigas o puentes.
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El estrés por alabeo es otro nombre para el estrés de torsión.
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El estrés de compresión puede ser evidente en estructuras como columnas y cimientos.
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Los elementos conectores en una estructura son frecuentemente sometidos a estrés de compresión.
Los elementos conectores en una estructura son frecuentemente sometidos a estrés de compresión.
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El estrés de flexión implica una combinación de tensión y compresión en un elemento largo y delgado.
El estrés de flexión implica una combinación de tensión y compresión en un elemento largo y delgado.
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Los pilares son elementos verticales que principalmente soportan la tensión.
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Las columnas y los pilares son esencialmente la misma cosa, con una diferencia estética en su forma.
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El acero es el material más utilizado en la construcción de vigas debido a su alta resistencia y durabilidad.
El acero es el material más utilizado en la construcción de vigas debido a su alta resistencia y durabilidad.
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Las vigas pueden soportar carga en uno o dos puntos y se pueden colocar de manera vertical.
Las vigas pueden soportar carga en uno o dos puntos y se pueden colocar de manera vertical.
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El hormigón armado es preferido en la construcción por su alta resistencia a la compresión.
El hormigón armado es preferido en la construcción por su alta resistencia a la compresión.
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Los pilares pueden ser prístinos o circulares y su forma se logra mediante encofrados.
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Las vigas son responsables de transferir carga a los pilares y columnas en una estructura.
Las vigas son responsables de transferir carga a los pilares y columnas en una estructura.
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La madera es el material más adecuado en la construcción de vigas debido a su alta resistencia al fuego.
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Las estructuras de bóveda son principalmente sostenidas por columnas.
Las estructuras de bóveda son principalmente sostenidas por columnas.
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El arquitecto Buckminster Fuller es conocido por formalizar el diseño de estructuras geodésicas.
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Las estructuras tensegrity son una combinación de elementos rígidos y tensiles que no se tocan entre sí.
Las estructuras tensegrity son una combinación de elementos rígidos y tensiles que no se tocan entre sí.
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Los sólidos platónicos no son parte de la composición de las estructuras geodésicas.
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Las estructuras de bóveda solamente se utilizan en la construcción de túneles.
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Las estructuras tensegrity son generalmente más pesadas que otros tipos de estructuras.
Las estructuras tensegrity son generalmente más pesadas que otros tipos de estructuras.
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El diseño de estructuras geodésicas permite grandes claros sin necesidad de columnas o cables.
El diseño de estructuras geodésicas permite grandes claros sin necesidad de columnas o cables.
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El término 'tensegrity' proviene de la unión de las palabras 'tensores' e 'integridad'.
El término 'tensegrity' proviene de la unión de las palabras 'tensores' e 'integridad'.
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Study Notes
Equilibrio Estático en las Estructuras
- Una estructura está en equilibrio estático cuando la suma de todas las fuerzas que actúan sobre los tres planos (x, y, z) es cero.
- Equilibrio puede ser: estable, inestable o indiferente.
- Las condiciones de equilibrio se deben cumplir para toda la estructura, cada parte y cualquier combinación de fuerzas.
- La relación entre las fuerzas aplicadas y las reacciones se determina mediante las ecuaciones de equilibrio.
Tipos de Estructuras
- Estructuras Isostáticas/Determinadas: estables, horizontales o verticales. Las ecuaciones de equilibrio son suficientes para determinar fuerzas internas y acciones.
- Estructuras Hiperestáticas/Indeterminadas: estables, tienen más componentes de reacción que ecuaciones de equilibrio.
- Estructuras Hipostáticas/Inestables: no son estables. Puede que no se puedan determinar las fuerzas internas, incluso si las reacciones externas son conocidas.
Análisis de Estructuras
- El análisis de las estructuras depende de sus propiedades físicas y geométricas, como momentos de inercia, área y módulo de elasticidad.
- El grado de libertad es el número total de desplazamientos desconocidos en los nodos de la estructura.
- Para marcos rígidos 3D, hay un máximo de 6 grados de libertad por nodo (3 lineales, 3 rotacionales).
Forjado de Hormigón Armado
- El forjado de hormigón armado está compuesto por un marco metálico estructural, una losa de concreto y una estructura superior adicional.
- Los elementos de refuerzo de la losa de concreto (estribos, barras, etc.) se diseñan para proporcionar resistencia a los esfuerzos de tracción y garantizar la integridad estructural del forjado.
- Hay dos tipos de losas: unidireccionales y bidireccionales.
Tipos de Estructuras
- Las estructuras masivas están formadas por grandes bloques de roca, concreto o conglomerados, sin huecos.
- Las estructuras reticuladas o de marco están compuestas por una combinación de elementos lineales (vigas, columnas, barras) que se combinan para formar un marco.
- Las estructuras triangulares están compuestas por barras interconectadas en forma de triangulas, lo que les confiere gran estabilidad.
Estabilidad
- La estabilidad de una estructura depende de su forma, sus soportes y de las cargas que actúan sobre ella.
- La inestabilidad puede ocurrir por deslizamiento, rotación (vuelco) o inestabilidad elástica.
Análisis y Mejora de la Estabilidad
- La estabilidad de una estructura está relacionada con su centro de gravedad.
- La estabilidad de la estructura se puede mejorar modificando la posición del centro de gravedad: ampliando la base, utilizando anclajes, o mejorando la cimentación, bajando el centro de gravedad, añadiendo contrapesos o utilizando arriostramiento.
Estructuras: Definición
- Una estructura es el conjunto de elementos unidos para soportar los efectos de las fuerzas que actúan sobre un objeto, manteniendo su forma y estabilidad.
Funciones de una Estructura
- Mantener la forma y soportar su propio peso.
- Resistir fuerzas externas
- Soporte de pesos.
Cargas y Tensiones
- Las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo u objeto se llaman cargas, los efectos de estas cargas sobre la estructura se llaman tensiones.
Tipos de Cargas
- Carga estática: actúa sobre el cuerpo en reposo, tratando de deformarlo.
- Carga dinámica: capaz de modificar el estado de reposo del cuerpo, alterando su estado de equilibrio.
- Cargas fijas o permanentes: debidas al peso propio del cuerpo y las cargas externas que no varían de posición.
- Cargas variables o intermitentes: debidas a agentes externos que no actúan permanentemente.
Losas, Muros y Techos
- Las losas o placas son elementos planos y delgados que cubren y cierran espacios entre vigas y muros, transfiriendo cargas a vigas y columnas.
- Los techos utilizan láminas o paneles para cubrir y proteger los espacios interiores.
- Los muros son elementos estructurales verticales que dividen los espacios y soportan cargas verticales y laterales.
Arcos
- Los arcos son estructuras formadas por dos pilares y una clave curva, que distribuye la carga hacia los lados a través de las fuerzas de “empuje”.
Triangulación
- La triangulación es un método efectivo para convertir cualquier polígono en triángulos, lo que crea una estructura ligera y altamente resistente.
- La triangulación se utiliza en estructuras como torres de transmisión, grúas y molinos de viento.
Pilares y Columnas
- Los pilares y columnas son elementos verticales que soportan otros elementos estructurales.
- Generalmente, las formas poligonales se denominan pilares y las circulares columnas.
- Pueden ser de acero, concreto armado, madera, bloques de piedra o mampostería.
- Las columnas se han utilizado con frecuencia desde la antigüedad.
- Los pilares pueden ser prismáticos o circulares.
Vigas y Barras
- Las vigas y barras son elementos alargados con una longitud mayor que su sección transversal.
- Son principalmente sometidas a esfuerzos de flexión en el medio y esfuerzos cortantes en los puntos de conexión.
- Las vigas se utilizan ampliamente en estructuras de entramado ligero o trianguladas, construidas principalmente con metales (acero) o materiales especializados para usos específicos.
Tensiones
- El efecto de las cargas sobre un cuerpo genera fuerzas o tensiones internas que tienden a deformarlo o romperlo, a este efecto se le llama tensión.
- La tensión es la tensión interna que experimentan los elementos de una estructura cuando se someten a una o más fuerzas.
- La tensión es el efecto que tiene una carga sobre la estructura.
- Hay distintos tipos de tensiones: tensión y compresión.
Tipos de Esfuerzos
- Flexión: Ocurre en columnas, cimientos, arandelas... Las fuerzas actúan perpendicularmente al eje longitudinal del cuerpo y tienden a deformarlo verticalmente o a doblarlo. Si el cuerpo tiene un soporte, la fuerza actúa sobre el extremo libre y tiende a deformarlo verticalmente. Si el cuerpo tiene dos soportes, la fuerza actúa sobre el área central y tiende a doblarlo.
- Torsión: Las fuerzas tienden a torcer el cuerpo sobre el que actúan. Estas fuerzas son consideradas una pareja (o momento) y son perpendiculares al eje de rotación. Se encuentra en ejes, tornillos, sacacorchos...
- Corte: Las fuerzas tienden a cortar el objeto. Estas fuerzas se encuentran cerca una de la otra y actúan en direcciones opuestas y perpendiculares al eje longitudinal del objeto. En una estructura, los elementos de conexión suelen estar sometidos a estas tensiones. También aparece en bisagras y cizallas.
- Flexión: Definido como una combinación de tensión de flexión y compresión. Ocurre en elementos largos y delgados. Se puede observar en una regla graduada, espaguetis o en el lateral de un marco de puerta.
- Ejemplo 1: Las cargas generan tensiones internas en las estructuras que no se deben superar para evitar deformar o dañar los objetos y materiales de los que están hechos. A veces, este efecto se puede ver externamente, siempre y cuando no se supere la tolerancia establecida para mantener la estructura.
Estructuras abovedadas
- Elemento: El elemento principal de este tipo de estructura es el arco, y por extensión, la bóveda y la cúpula.
- Usos: Se han utilizado para construir edificios altos y estructuras con espacios abiertos. Dado que están hechos de arcos, el peso y la tensión se distribuyen entre sus elementos; por lo tanto, se pueden emplear materiales como bloques de piedra u hormigón en su construcción.
- Aplicaciones: Las estructuras abovedadas soportan tensiones de compresión, lo que las hace cruciales en túneles y utilizadas en la antigüedad para acueductos, puentes y edificios.
- Ejemplos: El acueducto de Segovia y el Coliseo y el Panteón de Roma.
Estructuras Geodésicas
- Composición: Estas estructuras (o cúpulas) están formadas por una esfera geodésica generada a partir de sólidos platónicos, a menudo icosaedros o dodecaedros. Los polígonos forman la base, con barras que unen sus vértices en la superficie de la esfera.
- Beneficios: Este diseño permite grandes luces sin necesidad de columnas o cables. Son modulares, lo que permite una construcción rápida y ahorros de costes.
- Ascenso a la prominencia: El arquitecto Buckminster Fuller formalizó el diseño y el cálculo de las cúpulas geodésicas a mediados del siglo XX. Ahora se utilizan en diversas construcciones como invernaderos, planetarios, pabellones e incluso casas.
Estructuras de Tensigridad
- Características: Estas estructuras están hechas de barras rígidas sometidas a tensión de compresión y están conectadas por elementos tensiles (cables o varillas). Estos elementos no se tocan entre sí y forman una forma estable por sí mismos.
- Origen: El término tensigridad proviene de la combinación de "tensional" e "integridad". Si bien inicialmente se utilizaron en esculturas, cada vez más se han convertido en parte de la ingeniería estructural.
- Ventajas: Las estructuras de tensigridad generalmente tienen menos peso que otros tipos de estructuras. Su modularidad facilita el uso y el transporte de materiales. Esto también significa que son más sostenibles en varios aspectos.
- Características: Estas estructuras mantienen su forma con fuerzas internas (equilibrio). Su resistencia está relacionada con la tensión en sus elementos. Las discontinuidades causadas por las fuerzas de compresión evitan la tensión de torsión.
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Description
Este cuestionario abarca los conceptos de equilibrio estático en las estructuras, incluyendo tipos y análisis de estructuras. Aprenderás sobre estructuras isostáticas, hiperestáticas e hipostáticas, así como las condiciones que deben cumplirse para que una estructura esté en equilibrio. Pon a prueba tus conocimientos sobre las fuerzas y reacciones involucradas.
