Forçes i Estructures

FORCES I ESFORÇOS MECANICS

Una força és una acció de produir una deformació en un cos o modificar-ne l'estat de repòs o de moviment.

Per indicar com actua una força sobre un cos fem servir un vector.

La longitud mostra el valor de la força, l'orientació del segment indica la direcció amb què actua, i la punta de la fletxa n'assenyala el sentit.

Podem trobar forces a tot arreu a les carreteres, amb els cotxes, els edificis, les persones... Hi ha forces visibles i no visibles, per exemple: La gravetat és una força no visible, i la força d'un braç és visible.

Per mesurar forces s’utilitza el dinamòmetre. Aquest aparell, inventat per Isaac Newton, basa el seu funcionament en l’estirament d’una molla. Com més gran és la força més gran és l’allargament de la molla.

Hi ha 5 tipus d'esforços:

• ESFORÇ DE TRACCIÓ                                                                                                     L’esforç de tracció es produeix quan dues forces oposades (de sentit contrari) actuen sobre un cos i tendeixen a estirar-lo o a allargar-lo. Per exemple la cadena d'una bicicleta.

• ESFORÇ DE COMPRESSIÓ                                                                                             L’esforç de compressió es produeix quan un objecte és empès (comprimit) per dues forces que actuen en sentits oposats, les quals tendeixen a aixafar-lo o a escurçar-lo. El vinclament és la deformació que sofreixen els cossos sotmesos a compressió quan són llargs i prims. Per exemple les potes d'una cadira.

• ESFORÇ DE FLEXIÓ                                                                                                                  L’esforç de flexió es produeix quan les forces que actuen sobre una peça s’apliquen en el seu eix longitudinal i tendeixen a corbar-la. Per exemple una canya de pescar.

• ESFORÇ DE TORSIÓ                                                                                                        L’esforç de torsió consisteix en l’aplicació de dues forces en sentits oposats que tendeixen a girar o a retorçar un cos. Per exemple l'eix d'un volant.

• ESFORÇ DE TALLANT O CISALLAMENT                                                                    L’esforç tallant o de cisallament es produeix quan dues forces oposades són aplicades en la mateixa zona de l’objecte, intentant tallar-lo. Per exemple unes estisores.

ESTRUCTURES

Una estructura és un conjunt de peces o d’elements, units entre si, que serveixen de suport i d’esquelet d’alguna cosa amb la funció bàsica de suportar forces.

Tota estructura, per realitzar correctament la seva funció, ha de complir tres condicions: 

1. Ser resistent, per suportar les càrregues a les quals està sotmesa. 
2. Ser rígida, perquè no es deformi per l’acció d’esforços. 
3. Ser estable, per no bolcar quan està sotmesa a forces externes. 

A més, també convé que sigui tan lleugera com es pugui: pesarà menys, estalviarem material i serà més econòmica.

ELEMENTS DE LES ESTRUCTURES

Els elements mes relevants en les estructures son:

Fonaments: 
En algunes estructures, com ara els edificis, és la part que està sota terra i que serveix de base.

Columnes i pilars: 
Aquests elements verticals de les estructures solen suportar esforços de compressió i, en ocasions, esforços laterals de flexió. Exemples: columnes, pilars, potes, murs de càrrega, murs de contenció, etc.

Bigues: 
Són les peces, disposades en forma horitzontal (solen ser més llargues que no pas amples), que serveixen per suportar càrregues i que estan sotmeses a esforços de flexió. També solen suportar esforços de cisallament.

Tirants i tensors: 
Són cables o barres, sotmesos a esforços de tracció, que serveixen per augmentar l’estabilitat i la resistència de les estructures. Els podem trobar als ponts penjants, les antenes de televisió, els suports de rètols, etc.

Arcs,voltes i cúpules: 
Són elements arquitectònics que mitjançant l’ús de formes corbades serveixen per cobrir espais i recintes.

Perfils: 
Les grans estructures metàl·liques es construeixen bàsicament amb perfils estructurals d’acer laminat en calent. Tanmateix, les més petites utilitzen sovint tubs estructurals (de secció rodona, quadrada o rectangular). No obstant això, cada cop són més freqüents les estructures metàl·liques fetes amb perfils i tubs d’alumini.

TIPUS D'ESTRUCTURES

Totes les estructures compleixen les mateixes funcions bàsiques, però no totes són iguals. Hi ha una gran varietat d’estructures, tant pel que fa a la forma, als materials utilitzats i al sistema de construcció. Consegüentment, en podem distingir diferents tipus: 

• ESTRUCTURES D'ARMADURA:                                                                                               Estan formades per un conjunt d’elements resistents, units o engalzats entre si, que constitueixen l’esquelet de diversos tipus d’objectes o de construccions. Les més usuals són les estructures metàl·liques i les de formigó.
  Segons la disposició dels seus elements, aquest tipus d’estructures les podem classificar en: tramades, triangulars, i penjants.

• ESTRUCTURES LAMINARS O CARCASSA:                                                                    Estan formades per làmines o plafons units entre si que solen envoltar l’objecte, com per exemple el xassís d’un vehicle, el fuselatge d’un avió, un contenidor d’escombraries, un dipòsit, una llauna, un envàs de plàstic o les carcasses d’aparells (mòbil, ordinador, rentadora...).

• ESTRUCTURES MASSIVES:                                                                                                         Són estructures molt pesants i massisses que concentren gran quantitat de material. Exemples: piràmides, embassaments, cimentacions, etc.

• ALTES TIPUS D'ESTRUCTURES:                                                                                                    A més de les estructures estudiades fins ara, hi ha altres tipus d’estructures, com ara les de voltes, les pneumàtiques i les geodèsiques.

REPERCUSSIONS A NIVELL AMBIENTAL:

Tota estructura te repercussions a nivell ambiental mundial. Per exemple, una gran estructura pot tenir un impacte visual molt impactant e important. O una estructura pot contaminar depenent del seu objectiu com a tal. Per exemple aquesta edificació te un gram impacte medioambiental a nivell visual: