4. Estructuras artificiales

A lo largo del tiempo, los seres humanos han mejorado su capacidad para construir estructuras. Al principio necesitaban gran cantidad de material para su construcción, pero los avances en el conocimiento de las estructuras y su funcionamiento, junto con la aparición de nuevos materiales, permitieron crear estructuras más ligeras y resistentes.

4.1.Estructuras masivas y adinteladas

En un primer momento, las estructuras se confeccionaban concentrando gran cantidad de material, sin apenas dejar huecos, colocando bloques de piedra o arcilla unos encima de otros (como en las pirámides) o excavando en la roca.
Para abrir ventanas y pasos libres se utilizaban dinteles de piedra o madera de poca longitud. Son ejemplos de estructuras masivas las pirámides mayas o egipcias, y de estructuras adinteladas, los templos griegos de piedra y madera.

4.2.Estructuras abovedadas

El descubrimiento del arco y la bóveda permitió cubrir espacios mayores y dejar más huecos en las estructuras.

Las estructuras abovedadas están formadas por arcos y bóvedas y se basan en el empleo de piedras cortadas y colocadas de tal forma que solo aparezca en ellos el esfuerzo de compresión que es bien soportado por la piedra.

Los romanos emplearon el arco de medio punto en la construcción de puentes y acueductos, y la bóveda de cañón y la cúpula semiesférica para cubrir basílicas y panteones. Posteriormente se emplearon arcos apuntados y bóvedas de crucería de distintos estilos en la construcción de mezquitas y catedrales. En la actualidad se continúan empleando en edificios emblemáticos.

4.3.Estructuras trianguladas

Están formadas por barras, normalmente metálicas o de madera. La triangulación hace que la estructura sea indeformable, lo cual es una buena solución para la construcción de puentes (vigas trianguladas), cubiertas de grandes luces (cerchas) y estructuras verticales, como torres y andamios.
El descubrimiento de la fundición y el acero y su aplicación a este tipo de estructuras permitió realizar grandes obras, como la Torre Eiffel.

4.4.Estructuras colgantes

Para construirlas se utilizan cables, de los que cuelga la estructura y que reciben el nombre de tirantes. Cuando se pueden regular, estirándolos más o menos, se llaman tensores. Los cables solo resisten esfuerzos de tracción, pero tienen la ventaja de poder adaptar su forma a las cargas que reciben en cada momento y de ser extremadamente ligeros.

Los tirantes se emplean para sujetar puentes, carpas, antenas y torres.

Existe una gran variedad de estructuras colgantes que permiten cubrir grandes espacios, como estadios o pabellones, sin utilizar pilares intermedios.

4.5.Estructuras entramadas de hormigón armado

El hormigón supuso un gran adelanto en la construcción ya que puede adoptar cualquier forma. Gracias a sus propiedades presenta una buena resistencia a la compresión, y además, las barras de acero que forman su armadura soportan esfuerzos de tracción.

Es un material muy resistente que se emplea en todo tipo de edificios, principalmente en estructuras entramadas, como las de tu colegio o instituto:

• Bajo el suelo que pisas hay una estructura horizontalllamada forjado, constituida por pequeñas vigas denominadas viguetas y material de relleno (bovedillas cerámicas o de poliestireno). 
• El forjado transmite tu peso hasta las vigas (hechas de hormigón y barras de acero), y estas a los pilares (soportes verticales de la estructura). 
• Los pilares no se apoyan directamente en el terreno porque se hundirían. Entre ellos y el suelo se encuentra la cimentación, un elemento intermedio que aumenta la superficie de apoyo y permite repartir el peso del edificio y sus cargas. La cimentación puede hacerse con zapatas, pilotes o losas.

El hormigón armado se puede emplear para construir estructuras de arcos gigantes, pilastras de puentes, láminas y bóvedas, además de los pilares y las vigas de las estructuras.

4.6.Estructuras laminares

Están formadas por láminas finas de metal, plástico o materiales compuestos, como el hormigón armado. Deben su resistencia a la curvatura o pliegues que presentan.

• La curvatura hace que las láminas resistan esfuerzos de tracción y compresión en su superficie.
• Los pliegues y nervaduras dan rigidez puntual a las zonas donde se sitúan. Así, por ejemplo, el reborde de un vaso de plástico evita que este se deforme cuando bebemos, y las estrías que presenta en la zona de agarre lo hacen más resistente a la compresión en dicha zona.

4.7.Estructuras neumáticas

Las estructuras neumáticas son desmontables y ligeras, de ahí que se empleen en construcciones que deben ser transportadas e instaladas de forma rápida y sencilla, como los hospitales de campaña o las atracciones infantiles de feria.

El aire que contienen está comprimido y crea volúmenes que traccionan la superficie plástica envolvente. Esto les permite mantenerse erguidas.

4.8.Estructuras espaciales y geodésicas

Son estructuras tridimensionales de barras que combinan las propiedades de las bóvedas con las de las estructuras trianguladas. De esta forma pueden crear curvas y cubrir grandes luces.

Están constituidas por barras lineales y nudos entre ellas. Se basan en el empleo del triángulo y su equivalente tridimensional, el tetraedro, ambos indeformables.