Tema 1.- Estructures i esforços mecànics.

1.1- Resum del tema:

1.1.1- Forces

Una força és una acció capaç de produir una deformació en un cos o modificar-ne l'estat de repòs o de moviment.

Les forces, es representen amb vectors, unes representacions geomètriques semblants a fletxes que indiquen:

   - La seva direcció, que es representa amb el segment del vector.

   - El seu mòdul, que es representa amb la longitud del segment del vector.

   - El seu sentit, que es representa amb la punta de la fletxa del vector.

   - El seu punt d'aplicació, que es representa amb l'origen del segment del vector.

Per mesurar forces s'utilitza el dinamòmetre, un aparell inventat per Isaac Newton que basa el seu funcionament en l'estirament d'una molla.

1.1.2- Esforços

L'esforç és la força a la qual és sotmesa una peça en una secció determinada i que tendeix a estirar-la, aixafar-la, corbar-la, torçar-la o tallar-la.

Hi ha cinc tipus d'esforços:

   - L'esforç de tracció es produeix quan dues forces oposades actuen sobre un cos i tendeixen a        estirar-lo. Un exemple serien els cables d'un pont penjant.

   - L'esforç de compressió es produeix quan un objecte es sotmet a l'acció de dues forces que actuen en sentits oposats, les quals tendeixen a aixafar-lo. Un exemple serien les potes d'una cadira.

Un altre tipus de compressió és el vinclament, que és la deformació d'un cos llarg i prim quan es sotmet a compressió. Per exemple la perxa d'un atleta. 

   - L'esforç de flexió es produeix quan les forces que actuen sobre una peça s'apliquen en el seu eix longitudinal i tendeixen a corbar-la com per exemple una canya de pescar.

   - L'esforç de torsió consisteix en l'aplicació de dues forces en sentits oposats que tendeixen a girar o a retorçar un cos. Per exemple el volant d'un cotxe.

   - L'esforç de cisellament es produeix quan dues forces oposades són aplicades en la mateixa zona de l'objecte, intentant tallar-lo. Un exeple són unes tisores.

1.1.3- Propietats mecàniques dels materials

Les propietats mecàniques determinen el comportament dels materials quan estan sotmesos a forces.

Hi ha cinc propietats mecaniques:

   - La resistència: És la capacitat que té una material de suportar esforços sense deformar-se molt ni trencar-se. Els metalls solen ser resistents.

   - La tenacitat/fragilitat: La tenacitat és la resistència al xoc mentre que la fragilitat és el contrari. 

Els objectes fràgils es trenquen. Un martell és tenaç i el vidre és fràgil.

   - L'elasticitat: La propietat mecànica que tenen els materials de recuperar la seva forma original després d'haver estat deformats per un esforç. Les gomes solen ser elàstiques.

  - La duresa: La propietat mecànica que indica la resistència que ofereix un material a ser ratllat, penetrat o tallat. El vidre i el diamant són durs.

    - La plasticitat: És la capacitat d'un material per adquirir deformacions permanents sense trencar-se. El fang és un material amb molta plasticitat si està moll.

De la plasticitat se'n deriven dues propietats més la ductilitat (capacitat de deformar-se permanentment en forma de fil prim sense trencar-se) i la mal·leabilitat (capacitat de deformar-se permanentment en forma de làmina molt fina sense trencar-se). El coure és dúctil i l'or és mal·leable.

 1.1.4- Estructures

Una estructura és un conjunt de peces units entre si que serveixen de suporti d'esqueletamb la funció bàsica de suportar cosa.

Una estructura ha de complir tres condicions bàsiques:

   - Ser resistent per suportar les càrregues a les quals està sotmesa.

   - Ser rígida perquè no es deformi per l'acció d'esforços.

   - Ser estable per no bolcar quan està sotmesa a forces externes.

Hi ha sis elements en les estructures:

   - Fonaments: És la part que es troba sota terra i serveix de base.

   - Elements horitzontals: Com bigues, travessers... són les peces disposades en forma horitzontal que serveixen per suportar càrregues i que estan sotmeses a esforços de flexió.

   - Elements verticals: Com columnes, pilars, murs... solen suportar esforços de compressió i esforços laterals de flexió.

   - Tirants: Són cables o barres sotmesos a esforços de tracció que serveixen per augmentar l'estabilitat i la resistència de les estructures.

   - Perfils: Estan fets d'acer i tenen diferents formes.

Hi ha dos tipus principals d'estructures:
   - Estructures d'armadura: Estan formades per un conjunt d'elements resistents units entre si que l'aguanten des de dins.  Solen ser estructures metàl·liques i de formigó. N'hi ha de tres tipus:

• Estructures tramades: Estan formades per barres verticals i horitzontals que s'uneixen  per formar formes tridimensionals. Es solen utilitzar en edificis i cases.
• Estructures triangulars: Solen fer-se unint peces d'acer en forma triangular ja que és la forma geomètrica més rígida i estable  a més de lleugera. S'utilitza en grues, torres d'alta tensió... 
• Estructures penjants: Suporten el pes de la construcció per mitjà de tirants que van units amb peces de suport. S'utilitza en ponts.                   

   - Estructures de carcassa: Formades per làmines unides entre si que solen envoltar l'objecte com per exemple un contenidor d'escombraries o el xassís d'un vehicle.

  

1.2- Impacte de la construcció d'edificis en el medi ambient.

Com segurament ja sabreu, en els últims anys s'han estat destrossant moltes hectàrees de terreny amb l'objectiu de construir-hi edificis a causa de l'ambició per aconseguir més diners. Cada vegada més boscos o zones rurals queden desforestades a causa de la construcció de nous edificis.

Per aquest motiu, alguns arquitectes ja han començat a dissenyar edificis que recuperen l'espai de bosc que ha quedat desforestat amb plànols que inclouen espais per arbres, plantes, etc. 

A continuació en teniu un exemple:

I en la següent pàgina web hi podeu trobar un reportatge sobre la carrera de Ken Yeang, un arquitecte de Malasia que intenta fer veure a la gent que hem de canviar la forma que tenim de fer les ciutats. La foto anterior, mostra un plànol dissenyat per ell mateix.

http://www.ecosiglos.com/2013/06/ken-yeang-debemos-repensar-nuestras-ciudades.html

El que ell busca, no és només un món en què humans i arbres convisquin sense que cap d'ells li tregui espai a l'altre sinó que pretén crear un ecosistema on tot tipus d'animals visquin en el seu hàbitat natural sense que aquest es vegi danyat i d'aquesta manera contribuir amb la reducció del canvi climàtic.

Finalment us deixo un vídeo d'un edifici que s'ha construit a la ciutat de Bogotà en el qual s'hi troben més de 8.000 plantes diferents, un gran avançament en aquest camp.