AFonaments

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

 BElements verticals: columnes, pilars, murs...

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.

 C Elements horitzontals: bigues, travessers...

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.

 DTirants

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.

Fig.1.38 Pont subjectat amb cables o tirants.

 EArcs, voltes i cúpules

Són elements arquitectònics que mitjançant l’ús de formes corbades serveixen per cobrir espais i recintes.

Fig.1.39 Arcs (pont del Diable de Tarragona), voltes (monestir de Poblet) i cúpula (Museu Nacional d’Art de Catalunya a Barcelona)

 FPerfils

Fig.1.41 Tubs estructurals de diferent secció

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.

Fig.1.40 Perfils estructurals d’acer laminat en calent més usuals: perfil IPN o de doble T, perfil en U, perfil HEB, perfil angular i perfil en T

 AEstructures d’armadura

Fig.1.44 Estructura metàl·lica d’armadura triangulada (torre d’alta tensió)

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, triangulades i penjants.

 Estructures tramades

Aquestes estructures són formades per barres verticals (columnes i pilars) i barres horitzontals (bigues) que s’uneixen entre si de forma rígida per aconseguir formes tridimensionals. Els materials més utilitzats en aquest tipus d’estructures són el formigó armat (que incorpora barres d’acer corrugat dins l’estructura de formigó), l’acer i en menor mesura la fusta. Són les estructures utilitzades en la construcció de cases i d’edificis.

 Estructures triangulades

El gran desenvolupament de les estructures metàl·liques va tenir lloc a partir de la Revolució Industrial del segle XIX. La pedra i la fusta van començar a ser substituïdes per l’acer, que es podia treballar més fàcilment unint peces senzilles i formant triangles, que és la forma geomètrica més simple que proporciona rigidesa, major resistència i resulta més lleugera.

Tres peces unides formant un triangle constitueixen una estructura rígida encara que les seves unions no ho siguin.

Gairebé totes les grans estructures metàl·liques són triangulades: cobertes de naus, grues de construcció, torres d’alta tensió, etc.

 Estructures penjants

Les estructures penjants són les que suporten el pes de la construcció per mitjà de cables o barres (anomenats tirants) que van units a peces de suport. Són utilitzades en ponts, envelats, etc.

 BEstructures 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...).

Fig.1.45 Estructures laminars o de carcassa: xassís d’un cotxe, carcassa d’un telèfon mòbil i dipòsit de cereals

 CEstructures massives

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

Fig.1.46 Piràmides, exemple d’estructura massiva

 DAltres 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.

Fig.1.47 Estructura de voltes

 AMaterials

Les propietats mecàniques d’un material, i en especial la resistència, són determinants a l’hora d’escollir quin és el més adequat per a una estructura. És per això que les estructures se solen construir amb materials com l’acer, l’alumini, el formigó, la fusta o el plàstic, tots prou resistents.

A més, caldrà considerar altres característiques dels materials, com ara la lleugeresa, el preu, la resistència a l’oxidació, la dilatació o la disponibilitat.

Fig.1.49 Moltes carcasses utilitzen plàstics rígids i xapes d’acer i d’alumini.

Fig.1.50 Les estructures dels mobles solen fabricar-se de fusta o de tubs metàl·lics.

 BForma

La forma de les peces i la seva disposició, d’acord amb l’esforç que hagin de suportar, són factors clau a l’hora de dissenyar estructures. No és el mateix una estructura per a una grua de construcció que per a un cotxe. Cal, per tant, preveure la forma més adequada per a la seva funció.

Fig.1.51 Cadira amb una base prou ampla per assegurar-ne l’estabilitat.

 CEstabilitat

Fig.1.52 Tenda de campanya amb cables tensors per garantir l’estabilitat.

Una estructura ha de tenir estabilitat, és a dir, no pot bolcar ni caure amb facilitat. Pensa, per exemple, en una porteria de futbol sala, o en una cistella de bàsquet. És molt important assegurar que aquestes estructures no puguin bolcar mai, encara que algú s’hi pengi, perquè, si caiguessin, podrien causar danys molt greus a les persones.

Per garantir l’estabilitat d’una estructura s’utilitzen diversos sistemes: