1. ESFUERZOS QUE SOPORTAN LOS ELEMENTOS QUE COMPONEN LAS ESTRUCTURAS

Al construir una estructura se necesita tanto un diseño adecuado como unos elementos que sean capaces de soportar las fuerzas, cargas y acciones a las que va a estar sometida. Los tipos de esfuerzos que deben soportar los diferentes elementos de las estructuras son:

Tracción Hace que se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza, tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se remolca un coche con un cable, el cable queda sometido a un esfuerzo de tracción, tendiendo a aumentar su longitud.

Compresión Hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a producir acortamientos o aplastamientos. Cuando colocamos un objeto encima de un libro, sometemos a la peana a un esfuerzo de compresión, con lo que tiende a disminuir su altura.

Cizallamiento o cortadura Se produce cuando se aplican fuerzas perpendiculares a una pieza, haciendo que las partículas del material tiendan a resbalar o desplazarse las unas sobre las otras. Al cortar con unas tijeras una plancha de cartón estamos provocando que unas partículas tiendan a deslizarse sobre otras.

Flexión Es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o viceversa. Por ejemplo cuando se carga de libros un panel de una estantería, esta se flexiona

Torsión Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central. Están sometidos a esfuerzos de torsión los ejes, las manivelas y los cigüeñales.

2. EL MOMENTO DE UNA FUERZA

Para conseguir que un cuerpo gire alrededor de un eje es necesario aplicar una fuerza sobre el. La magnitud física que produce el giro se denomina momento de la fuerza y se calcula multiplicando el valor de dicha fuerza por la distancia que hay entre el punto donde se aplica y el punto donde se produce el giro:

Momento = Fuerza x Distancia

Por ejemplo, el momento de una fuerza de 100 N aplicada a 1,5 m del punto de giro será:

M = F x d =100 x 1,5 = 150 Nm

3. ESTRUCTURAS EN EQUILIBRIO

Una estructura está en equilibrio cuando no se desplaza ni gira.

Una estructura no se desplazará cuando el conjunto de todas las cargas y acciones que incidan sobre ella está compensado, es decir, cuando las fuerzas que actúan en un sentido están contrarrestadas con otras que actúan en sentido contrario. En definitiva, cuando la suma de todas las fuerzas es cero.

Una estructura no girará cuando los efectos de todos los giros de las diferentes fuerzas que soporta se anulen los unos con los otros. Es decir, la estructura no girará su la suma de todos los momentos es cero.

4. POR QUE FALLAN LAS ESTRUCTURAS

La forma que tiene una estructura depende de las fuerzas y las acciones exteriores que actúan sobre ella. En general, todas las estructuras tienden a poseer una forma estable, para lo cual reaccionan contra las fuerzas que intentan deformarlas. Estas reacciones de las estructuras se producen básicamente a través de su diseño y de los materiales de los que están hechas.

La forma y los materiales con los que está hecha una grúa son los adecuados para poder soportar y elevar cargas. El diseño de los grandes depósitos de gasolina y los materiales con los que se construyen están contrastados y analizados para poder soportar grandes presiones interiores. ¿Por qué entonces se caen las grúas y revientan los depósitos?

En ocasiones, una fuerza que es incapaz de romper una estructura actuando una sola vez puede llegar a producir una rotura si actúa repetidamente. Esta propiedad se conoce con el nombre de fatiga elástica.

Otras veces, las estructuras fallan porque el diseño no es adecuado para el fin que se busca, o bien porque las uniones entre sus elementos no son las mas convenientes, o no están bien realizadas.

Aunque cuando se diseña una estructura se tienen en cuenta todas las posibles acciones que puedan afectarla, hay ocasiones en las que la fuerza del viento, de la lluvia, del mar, la sobrecarga de gente o mercancías, o muchos otros factores, actúan de una forma imprevisible e incontrolable y la estructura falla.