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Estructuras
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4.
Estructuras artificiales
La pregunta que se les plantea a los alumnos en esta ocasión
es acerca de los distintos puentes que puedan recordar en ese
momento. Con ayuda de todo el grupo se propone hacer un pe-
queño recorrido desde los más antiguos hasta los más modernos
para que sean conscientes de las diferencias entre unos y otros y
su posible relación con los tipos distintos de estructuras.
En este apartado se conjugan dos aspectos importantes de las
estructuras; por un lado, se establece una clasificación tipológica
y, por otro, se relaciona esa clasificación formal con la evolución
histórica de las mismas. Nos referimos siempre a la tipología es-
tructural edificatoria, aunque en mayor o menor medida, estos
tipos estructurales son aplicables a los objetos tecnológicos.
Así, avanzando desde el principio de la historia, se van enumeran-
do cronológicamente los tipos básicos de estructuras de edificios.
Hay que resaltar que todos los elementos estructurales que van
apareciendo continúan vigentes, y que, aunque su uso es menor,
es normal encontrar muros de carga o arcos en los edificios ac-
tuales.
Antes de comenzar a explicar los tipos de estructuras, sería con-
veniente pedir a los alumnos que, en sus cuadernos, realicen un
esquema de los puentes que observan en las imágenes de la do-
ble página y analicen cómo es cada uno de ellos. En esta actividad
pueden también hacer un boceto o esquema del puente de su
diseño de la tarea.
4.1.
Estructuras masivas y adinteladas
Es importante que los alumnos reparen en la sencillez de las pri-
meras construcciones humanas, así como en la importancia de la
estabilidad en el diseño de estas primitivas estructuras. También se
puede reflexionar sobre el condicionamiento que impone el tipo
de material utilizado (piezas sueltas de piedra), preguntando, por
ejemplo, qué tipo de estructuras pueden construirse con arena en
la playa y cuáles no.
En la foto del puente de piedra, el alumnado puede intentar ave-
riguar cómo avanza, a través de la estructura, la carga del peso de
una persona situada en el centro del puente, como ejercicio prepa-
ratorio para las estructuras entramadas. Esta actividad puede reali-
zarse con cualquier carga y estructura que aparezca en la unidad.
4.2.
Estructuras abovedadas
En relación con este tipo de estructuras, se podrían enseñar a los
alumnos, si la organización temporal lo permite, diapositivas de
diferentes bóvedas y arcos que se han ido construyendo durante
las distintas épocas.
Una de las virtudes de los arcos es que, cuanta más carga tienen
sobre ellos, más firmemente están encajadas sus piezas. La rotura
suele producirse por los empujes laterales que se generan a la
altura de los «riñones» (dovelas inferiores laterales), en caso de
no estar contrarrestados por una carga superior que centre dichos
empujes.
4.3.
Estructuras trianguladas
Las estructuras trianguladas de madera son bastante antiguas:
se utilizaban ya en época medieval (cerchas de cubiertas, sobre
todo). Sus ventajas frente a otros tipos de estructuras son la lige-
reza y el empleo de poco material.
El punto débil son las uniones, que deben resistir esfuerzos de
tracción. Para el cálculo de fuerzas, estas uniones nunca se consi-
deran rígidas, sino como si constituyesen articulaciones libres; de
ahí la importancia de triangular.
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5
5. Estructuras
+
www
13
Observa las fotografías:
a)
¿Qué tipo de esfuerzo soportan los
bloques de piedra de las pirámides?
b)
¿Qué esfuerzo soportan los pilares
del puente?
c)
¿Quéfinalidad tienen loshuecosque
dejan los dinteles? ¿A qué esfuerzo
soportan?
4.
ESTRUCTURAS ARTIFICIALES
¿Qué tipos de puentes conoces? Ordénalos desde la antigüedad hasta
nuestros días. ¿Qué diferencias observáis entre ellos?
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.
Analiza los distintos tipos de estructuras artificiales que aparecen en los
puentes de las fotografías y dibuja en tu cuaderno un esquema de cada
modelo para ayudarte en el diseño del tuyo.
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
1
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.
4.3.
Estructuras trianguladas
Están formadas por barras, normalmente metálicas o de madera. La
triangu-
lación
hace que la estructura sea indeformable, lo cual es una buena solución
para la construcción de puentes (vigas trianguladas), cubiertas de grandes
lu-
ces
1
(cerchas
2
)
y estructuras verticales, como torres y andamios.
El descubrimiento de la fundición y el acero y su aplicación a este tipo de estruc-
turas permitió realizar grandes obras, como la Torre Eiffel.
2
bóveda:
cubierta de forma curva que
cierra un espacio entre dos muros o
soportes.
3
cúpula:
cubierta de forma semiesféri-
ca o aproximada a la semiesfera que
cierra un espacio central o circular.
1
dintel:
barra horizontal que se colo-
ca sobre dos soportes verticales, con
la finalidad de dejar un hueco (puerta
o ventana) debajo de ella. También se
denomina viga, jácenao cargadero.
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Busca en Internet o en libros de
arte o arquitectura distintos tipos
de arcos que podemos encontrar
en las estructuras abovedadas y di-
bújalos.
Representa sobre el dibujo los es-
fuerzos a los que están sometidos.
¿Dequé tipo son?
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Observa los puentes y explica cómo se transmiten las cargas a través de
los distintos elementos estructurales que observas en las fotografías.
Para una misma longitud de puente, ¿cuál de los dos tipos tendrá los
tirantes más gruesos? ¿Por qué?
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Investiga
elmaterial conelqueestá fabricada
la Torre Eiffel. Averigua cuál se utiliza en la
actualidad en este tipo de estructuras y enu-
mera sus ventajas.
Bóvedade crucería con arcosapuntados.
Puente colgantede catenaria.
Lospuentesde ferrocarril aprovechan el cantode la viga
trianguladaparapermitir elpasodel tren a travésdeella.
TorreEiffeldeParís.
Fue
laestructuramásaltadel
mundodurantemuchosaños.
Puentede arcosdemediopunto.
Puente colgante atirantado.
Estructuramasiva.
Puenteadintelado.
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 gran-
des espacios, como estadios o pabellones, sin utilizar pilares intermedios.
1
luz:
espacio libre que queda entre los
apoyosde una viga o cercha.
2
cercha:
estructura triangular formada
por barras de acero o madera que se
utiliza en tejados o cubiertas.
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Observa estos dos tipos
de estructuras trianguladas.
¿Cuál de ellas es más adecua-
da para un puente? ¿Y para
un tejado? Justifica tu res-
puesta.
cuchillo español
armaduranorteamericana
vigaWarren
luz
cuchillo español
armaduranorteamericana
vigaWarren
luz
Cantode la viga
Catenaria
Tirante
Tirante
4.2.
Estructuras abovedadas
El descubrimiento del
arco
y la
bóveda
2
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
3
semiesférica para cubrir basí-
licas 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.
