4. Estructures artificials
Quin tipus de ponts coneixes? Ordena'ls des de l'antiguitat fins als nostres dies. Quines diferències observes entre aquests ponts?
Al llarg del temps els éssers humans han millorat la seua capacitat per a construir estructures. Al començament necessitaven gran quantitat de material per a la construcció, però els avenços en el coneixement de les estructures i del seu funcionament, juntament amb l'aparició de materials nous, van permetre crear estructures lleugeres i resistents.
Analitza els diversos tipus d'estructures artificials que apareixen en els ponts de les fotografies i dibuixa en el teu quadern un esquema de cada model per ajudar-te a dissenyar el teu.
4.1. Estructures massives i allindanades
En un primer moment, les estructures s'elaboraven amb la concentració d'una gran quantitat de material, sense a penes deixar buits, amb la col·locació de blocs de pedra o argila els uns damunt dels altres (com en les piràmides) o amb l'excavació a la roca. Per a obrir finestres i passos lliures s'utilitzaven llindes de pedra o de fusta de poca longitud. Són exemples d'estructures massives les piràmides maies o egípcies, i d'estructures allindanades, els temples grecs de pedra i fusta.
4.2. Estructures voltades
El descobriment de l'arc i la volta va permetre cobrir espais més grans i deixar més obertures en les estructures.
Les estructures voltades estan formades per arcs i voltes i es basen en l'ús de pedres tallades i col·locades de manera que solament hi aparega l'esforç de compressió, que és ben suportat per la pedra.
Els romans van utilitzar l'arc de mig punt en la construcció de ponts i d'aqüeductes, i la volta de canó i la cúpula3 semiesfèrica, per a cobrir basíliques i panteons. Posteriorment es van emprar arcs apuntats i voltes de creueria d'estils distints en la construcció de mesquites i catedrals. En l'actualitat es continuen emprant en edificis emblemàtics.
4.3. Estructures triangulades
Estan formades per barres normalment metàl·liques o de fusta. La triangulació fa que l'estructura siga indeformable, la qual cosa és una bona solució per a la construcció de ponts (bigues triangulades), cobertes de grans llums (encavallades) i estructures verticals com torres i bastides.
El descobriment de la fosa de metalls i de l'acer així com la seua aplicació a aquest tipus d'estructures va permetre dur a terme grans obres, com la torre Eiffel.
4.4. Estructures suspeses
Per a construir-les s'utilitzen cables dels quals penja l'estructura i que reben el nom de tirants. Quan es poden regular, estirant-los més o menys, s'anomenen tensors. Els cables només resisteixen esforços de tracció, però tenen l'avantatge de poder adaptar-ne la forma a les càrregues que reben en cada moment, a més de ser extremadament lleugers.
Els tirants s'empren per a subjectar ponts, envelats, antenes i torres.
Hi ha una gran varietat d'estructures suspeses que permeten cobrir grans espais, com estadis o pavellons, sense usar pilars intermedis.
4.5. Estructures entramades de formigó armat
El formigó va suposar un gran progrés en la construcció, ja que pot adoptar qualsevol forma. Gràcies a les seues propietats presenta una bona resistència a la compressió i, a més, les barres d'acer que en formen l'armadura suporten esforços de tracció.
És un material molt resistent que es fa servir en tot tipus d'edificis, principalment en estructures armades, com les del teu col·legi o institut:
- Sota el sòl que xafes hi ha una estructura horitzontal anomenada forjat, constituïda per bigues menudes anomenades biguetes i material de rebliment (revoltons ceràmics o de poliestiré).
- El forjat transmet el seu pes fins a les bigues (fetes de formigó i barres d'acer), i aquestes, als pilars (suports verticals de l'estructura).
- Els pilars no descansen directament sobre el terreny perquè s'afonarien. Entre aquests i el terra hi ha els fonaments, un element intermedi que augmenta la superfície de suport i permet repartir el pes de l'edifici i les seues càrregues. Els fonaments es poden fer amb sabates, pilons o lloses.
El formigó armat es pot utilitzar per a construir estructures d'arcs gegants, pilastres de ponts, làmines i voltes, a més dels pilars i les bigues de les estructures.
4.6. Estructures laminars
Estan formades per làmines fines de metall, plàstic o materials compostos, com el formigó armat. Són resistents gràcies a la curvatura o els plecs que presenten.
- La curvatura fa que les làmines resistisquen esforços de tracció i de compressió en la seua superfície.
- Els plecs i les nervadures donen rigidesa puntual a les zones on se situen. Així, per exemple, la vora d'un got de plàstic evita que es deforme quan bevem, i les estries que presenta a la zona per on s'agafa el fan més resistent a la compressió d'aquesta zona.
4.7. Estructures pneumàtiques
Idees clares
- Les estructures artificials són creades pels éssers humans.
- Poden ser: massives i allindanades, voltades, triangulades, suspeses, entramades, laminars, pneumàtiques, espacials i geodèsiques.
Les estructures pneumàtiques són desmuntables i lleugeres, per això s'usen en construccions que han de ser transportades i instal·lades de manera ràpida i senzilla, com els hospitals de campanya o les atraccions infantils de fira.
L'aire que contenen està comprimit i crea volums que sotmeten a tracció la superfície plàstica envoltant. Açò els permet mantenir-se dretes.
4.8. Estructures espacials i geodèsiques
Són estructures tridimensionals de barres que combinen les propietats de les voltes amb les de les estructures triangulades. D'aquesta manera poden crear corbes i cobrir llums grans.
Estan constituïdes per barres lineals i nucs entre aquestes. Es basen en l'ús del triangle i el seu equivalent tridimensional, el tetraedre, ambdós indeformables.
