Estructures i esforços mecànics
- En tots els objectes actua una força, una força la qual es present sempre. El concepte de força es refereix a una acció capaç de produir una deformació en un cos o modificar-ne l'estat de repòs o de moviment.
- Vídeo Dragon Khan: https://www.youtube.com/watch?v=-CLcCzrbi6w
Fórmula de la força: F= m·g
-m= massa (Kg)
-g=gravetat (9,8 m/s 2 )
- Les forces no que poden veure, però el que sí podem veure són els canvis que produeixen en els obejectes del nostre voltant. Aquestes forces, normalment es produeixen per mitjà d'un contacte entre dos cossos, encara que, es poden produir també a llarga distància , per exemple la força magnètica en els imants o la força gravitatoria.
Força magnètica
Força gravitatòria
La força es representa amb vectors, que són semblants a les fletxes. Els quals tenen:
- Direcció
- Mòdul
- Sentit
- Punt d'aplicació
-Dos vectors poden actuar en la mateixa direcció i en el mateix sentit:
-Dos vectors poden actuar en la mateixa direcció però en sentit contrari:
-Dos vectors poden actuar en una direcció diferent:
La força d'un objecte es mesura amb el dinamòmetre, que és un aparell que té una sèrie de números verticals, que segons la força que tingui un objecte un motlle que hi ha dins de l' aparell s'estira fins a la ratlleta indicada
Dinamòmetre:
- Ja explicada què és una força anem a aclarar també el concepte d'un esforç: 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.
- La resistència d'un objecte a un determinat esforç depèn, de quatre factors:
1) del material en el qual està compost
2) les dimensions
3)de la forma que té
4)del tipus d'esforç sotmès
- Hi han 5 tipus d'esforç:
- Esforç de tracció
- Esforç de compressió
- Esforç de flexió
- Esforç de torsió
- Esforç tallant
ESFORÇ DE TRACCIÓ
Es produeix quan dues forces de sentit contrari i
perpendicular d’un cos poden allargar-lo
ESFORÇ DE COMPRESSIÓ
Es produeix quan dues forces de sentit contrari i
perpendicular a la secció d’un cos tendeixen a aixafar-lo.
ESFORÇ DE FLEXIÓ
Les forces
actuen sobre l’eix de longitud del cos i tendeixen a corbar-lo.
ESFORÇ DE TORSIÓ
S'apliquen dues forces en sentit contrari,i així tendeixen a fer girar
el cos.
ESFORÇ TALLANT(o de cisallament)
S'apliquen dues forces oposades que s'apliquen a la mateixa zona de l'objecte que proven
de tallar-lo.
Les propietats mecàniques dels materials determinen el comportament dels materials quan els sotmeten sota un esforç (una força).
Hi ha diferents propietats mecàniques:
LA RESISTÈNCIA
-Anomenen resistència a la capacitat que té un material de suportar esforços (forces sense deformar-se ni trencar-se.
LA TENACITAT I LA FRAGILITAT
-La tenacitat és la propietat que tenen alguns materials de suportar forces i cops sense trencar-se, tenen resistència al xoc.
·Un martell(fet de fusta i acer)o un casc de bicicleta(fet, principalment de plàstic resistent)són objectes de gran tenacitat.
-La fragilitat és la propietat contrària a la tenacitat. Els materials fràgils es trenquen fàcilment en rebre cops o xocs.
·Els objectes de vidre i de ceràmica solen ser força fràgils.
L'ELASTICITAT
L'elasticitat és la propietat que tenen els materials de recuperar la seva forma original després d'haver estat deformats per un esforç
Cautxú Silicona
El cautxú i la silicona són exemples de materials elàstics
LA DURESA
La duresa és la propietat que indica la resistència que ofereix un material a ser ratllat , penetrat o tallat.
Diamant Broca d'acer
El diamant és el material més dur que es coneix. Altres objectes fabricats amb materials durs són les broques d'acer i vídia (compost ceràmic) i les fulles de serra circulars per tallar metalls i fustes
LA PLASTICITAT
La plasticitat és la capacitat que té un material per adquirir deformacions permanents sense trencar-se.
La plastilina o l'argila són exemples de materials molt plàstics. Alguns metalls, com el coure, l'acer o l'alumini , també tenen aquesta propietat
-De la plasticitat se'n deriven dues propietats més: la ductilitat i la mal.leabilitat
LA DUCTILITAT
La ductilitat és la propietat d'alguns materials de deformar-se permanentment en forma de fil prim sense trencar-se
El filferro és un exemple d'un objecte dúctil
LA MAL·LEABILITAT
La mal·leabilitat és la propietat d'alguns materials de deformar-se permanentment en forma de làmina molt fina sense trencar-se
El paper d'alumini és un exemple d'un objecte mal·leable
ESTRUCTURES
QUÈ ÉS UNA ESTRUCTURA?
Una estructura és un conjunt de peces o d'elements, units entre si, que serveixen de suport i d'esquelet d'alguna cosa amb la funció bàsica de suportar forces
Breu introducció a dos tipus d'estructura
Algunes estructures han estat creades per la natura ( estructures naturals ) : l'esquelet del cos humà, el tronc d'un arbre, etc. Altres estructures (estructures artificials ) han estat dissenyades i construïdes per les persones com a canvi satisfer les seves necessitats
La teranyina és una estructura natural
Un pont és una estructura artificial dissenyada per l'home
-Una estructura ha de complir tres condicions bàsiques:
·Ser RESISTENT, per suportar 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 extremes
ELEMENTS DE LES ESTRUCUTRES
Els elements d'una estructura són les peces que li donen resistència i suporten els diferents esforços que actuen.
A. Fonaments. En algunes estructures, com ara els edificis, és la part que està sota terra i que serveix de base
Exemple de fonaments
B. 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 sotmesos a esforços de flexió. També suporten esforços de cisellament
Exemple de elements horitzontals
C. Elements verticals: columnes,pilars, murs... Solen suportar esforços de compressió i, en ocasions, esforços laterals de flexió. Exemples: columnes, pilars, potes, murs de càrrega, murs de contenció, etc.
Un panteó és un exemple d'un element vertical
D. Tirants: Són cables o barres, sotmesos a esforços de tracció, que serveixen per augmentar l'estabilitat i la resistència de les estructures.
Un exemple d' on trobem tirants són als ponts penjants
E. Arcs, voltes i cúpules. Són elements arquitectònics que mitjançant l'ús de formes corbades serveixen per cobrir espais i recintes
Un exemple de una estructura amb arcs
F. Perfils. Les grans estructures metàl·liques es construeixen amb perfils estructurals d'acer laminat en calent. Les més petites utilitzen tubs de secció rodona, quadrada o rectangular.Cada cop s'utilitzen més les estructures metàl·liques fetes amb perfils i tubs d'alumini.
Diferents perfils, els noms tenen a veure amb la forma que tenen
TIPUS D'ESTRUCTURES
Totes les estructures compleixen les mateixes funcions, no totes són iguals. Hi ha una gran varietat d'estructures, tant pel que fa la forma com als materials utilitzats i al sistema de construcció. Hi ha diferents tipus: estructures d'armadura, estructures laminars, estructures massives i d'altres.
-Estructures d'armadura:
Formades per un conjunt d'elements resistents, constitueixen l'esquelet de diversos tipus d'objectes o de construccions. Les més usuals són les estructures metàl·liques i de formigó. Segons la disposició dels seus elements les classifiquem en:
- Estructures tramades. Estructures formades per barres verticals i barres horitzontals . Els materials més utilitzats són el formigó armat ( incorpora barres d'acer) ,l'acer i en poca mesura la fusta. Són estructures utilitzades en la construcció de cases i edificis
Les torres de KIO són un exemple d'una estructura tramada
- Estructures triangulades. La pedra i la fusta van començar a ser substituïdes per l'acer, que unint peces senzilles i formant triangles es fa la forma més simple geomètrica, proporciona rigidesa (major resistència i més lleugera). Tres peces unides constitueixen una estructura rígid, encara que les seves unions no ho siguin
Exemple de estructura triangulada
- Estructures penjants. Suporten el pes de la construcció per mitjà de cables o barres (tirants) van units a peces de suport.
Exemple d'una estructura penjant
B. Estructures laminars o de carcassa
Formades per làmines o plafons units entre si, solen envoltar l'objecte. Per exemple:
Xassís d'un cotxe
Fuselatge d'un avió
D. Altres tipus d'estructures
Hi ha altres tipus d'estructures, com ara les de voltes, les pneumàtiques i les geodèsiques
Exemple d'una estructura mecànica
Exemple d'una estructura geodèsica
DISSENY D'ESTRUCTURES
A l'hora de dissenyar i construir una estructura cal tenir en compte diversos factors, l'estructura ha d'estar feta sense poder trencar-se ni deformar-se.Això implica triar adequadament els materials, la forma i l'estabilitat
- Materials.Les propietats mecàniques d'un material,i en especial la resistència, són determinants a l'hora d'escollir quin és el més adequat .Caldrà considerar altres característiques dels materials ,com ara la lleugeresa, el preu, la resistència a l'oxidació, la dilatació o a disponibilitat.
- Forma.La forma de les peces i la seva disposició són factors clau a l'hora de dissenyar estructures
- Estabilitat. Una estructura no pot bolcar ni caure amb facilitat. Per garantir l'estabilitat d'una estructura s'utilitzen diversos sistemes:
- Fixar l'estructura a terra
- Incrementar la massa de la base
- Augmentar la superfície de la base de suport
- Colocar-hi tirants o cables tensors
- Baixar el centre de gravetat
IMPACTE DE LA CONSTRUCCIÓ A LA NATURA
A continuació, posaré dos vídeos resumint el tema de l'impacte ambiental de la construcció cap a la natura. Però abans, faré una petita introducció.
L'home ha dissenyat i construit moltes estructures, però aquestes han impactat de mala manera cap a la natura, per exemple: han de treure terreny per construir una casa, i els resultats naturals després de la construcció n afavoreixen al medi ambient, per això deixo dos vídeos explicatius
Vídeo general sobre l'impacte de la construcció a la natura: Impacte a la natura a conseqüència de la construcció (en castellà)
Vídeo general sobre l'impacte de la construcció a la natura: Efekto Televisión(sud americà)
Força magnètica
Força gravitatòria
La força es representa amb vectors, que són semblants a les fletxes. Els quals tenen:
- Direcció
- Mòdul
- Sentit
- Punt d'aplicació
-Dos vectors poden actuar en la mateixa direcció i en el mateix sentit:
-Dos vectors poden actuar en la mateixa direcció però en sentit contrari:
-Dos vectors poden actuar en una direcció diferent:
La força d'un objecte es mesura amb el dinamòmetre, que és un aparell que té una sèrie de números verticals, que segons la força que tingui un objecte un motlle que hi ha dins de l' aparell s'estira fins a la ratlleta indicada
Dinamòmetre:
- Ja explicada què és una força anem a aclarar també el concepte d'un esforç: 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.
- La resistència d'un objecte a un determinat esforç depèn, de quatre factors:
1) del material en el qual està compost
2) les dimensions
3)de la forma que té
4)del tipus d'esforç sotmès
- Hi han 5 tipus d'esforç:
- Esforç de tracció
- Esforç de compressió
- Esforç de flexió
- Esforç de torsió
- Esforç tallant
ESFORÇ DE TRACCIÓ
Es produeix quan dues forces de sentit contrari i
perpendicular d’un cos poden allargar-lo
ESFORÇ DE COMPRESSIÓ
Es produeix quan dues forces de sentit contrari i
perpendicular a la secció d’un cos tendeixen a aixafar-lo.
ESFORÇ DE FLEXIÓ
Les forces
actuen sobre l’eix de longitud del cos i tendeixen a corbar-lo.
ESFORÇ DE TORSIÓ
S'apliquen dues forces en sentit contrari,i així tendeixen a fer girar
el cos.
el cos.
ESFORÇ TALLANT(o de cisallament)
S'apliquen dues forces oposades que s'apliquen a la mateixa zona de l'objecte que proven
de tallar-lo.
Les propietats mecàniques dels materials determinen el comportament dels materials quan els sotmeten sota un esforç (una força).
Hi ha diferents propietats mecàniques:
LA RESISTÈNCIA
-Anomenen resistència a la capacitat que té un material de suportar esforços (forces sense deformar-se ni trencar-se.
LA TENACITAT I LA FRAGILITAT
-La tenacitat és la propietat que tenen alguns materials de suportar forces i cops sense trencar-se, tenen resistència al xoc.
·Un martell(fet de fusta i acer)o un casc de bicicleta(fet, principalment de plàstic resistent)són objectes de gran tenacitat.
-La fragilitat és la propietat contrària a la tenacitat. Els materials fràgils es trenquen fàcilment en rebre cops o xocs.
·Els objectes de vidre i de ceràmica solen ser força fràgils.
L'ELASTICITAT
L'elasticitat és la propietat que tenen els materials de recuperar la seva forma original després d'haver estat deformats per un esforç
Cautxú Silicona
El cautxú i la silicona són exemples de materials elàstics
LA DURESA
La duresa és la propietat que indica la resistència que ofereix un material a ser ratllat , penetrat o tallat.
LA DURESA
La duresa és la propietat que indica la resistència que ofereix un material a ser ratllat , penetrat o tallat.
Diamant Broca d'acer
El diamant és el material més dur que es coneix. Altres objectes fabricats amb materials durs són les broques d'acer i vídia (compost ceràmic) i les fulles de serra circulars per tallar metalls i fustes
LA PLASTICITAT
La plasticitat és la capacitat que té un material per adquirir deformacions permanents sense trencar-se.
La plastilina o l'argila són exemples de materials molt plàstics. Alguns metalls, com el coure, l'acer o l'alumini , també tenen aquesta propietat
-De la plasticitat se'n deriven dues propietats més: la ductilitat i la mal.leabilitat
LA DUCTILITAT
La ductilitat és la propietat d'alguns materials de deformar-se permanentment en forma de fil prim sense trencar-se
El filferro és un exemple d'un objecte dúctil
LA MAL·LEABILITAT
La mal·leabilitat és la propietat d'alguns materials de deformar-se permanentment en forma de làmina molt fina sense trencar-se
El paper d'alumini és un exemple d'un objecte mal·leable
ESTRUCTURES
QUÈ ÉS UNA ESTRUCTURA?
Una estructura és un conjunt de peces o d'elements, units entre si, que serveixen de suport i d'esquelet d'alguna cosa amb la funció bàsica de suportar forces
Breu introducció a dos tipus d'estructura
Algunes estructures han estat creades per la natura ( estructures naturals ) : l'esquelet del cos humà, el tronc d'un arbre, etc. Altres estructures (estructures artificials ) han estat dissenyades i construïdes per les persones com a canvi satisfer les seves necessitats
La teranyina és una estructura natural
Un pont és una estructura artificial dissenyada per l'home
-Una estructura ha de complir tres condicions bàsiques:
·Ser RESISTENT, per suportar 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 extremes
ELEMENTS DE LES ESTRUCUTRES
Els elements d'una estructura són les peces que li donen resistència i suporten els diferents esforços que actuen.
A. Fonaments. En algunes estructures, com ara els edificis, és la part que està sota terra i que serveix de base
Exemple de fonaments
B. 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 sotmesos a esforços de flexió. També suporten esforços de cisellament
Exemple de elements horitzontals
C. Elements verticals: columnes,pilars, murs... Solen suportar esforços de compressió i, en ocasions, esforços laterals de flexió. Exemples: columnes, pilars, potes, murs de càrrega, murs de contenció, etc.
Un panteó és un exemple d'un element vertical
D. Tirants: Són cables o barres, sotmesos a esforços de tracció, que serveixen per augmentar l'estabilitat i la resistència de les estructures.
Un exemple d' on trobem tirants són als ponts penjants
E. Arcs, voltes i cúpules. Són elements arquitectònics que mitjançant l'ús de formes corbades serveixen per cobrir espais i recintes
Un exemple de una estructura amb arcs
F. Perfils. Les grans estructures metàl·liques es construeixen amb perfils estructurals d'acer laminat en calent. Les més petites utilitzen tubs de secció rodona, quadrada o rectangular.Cada cop s'utilitzen més les estructures metàl·liques fetes amb perfils i tubs d'alumini.
Diferents perfils, els noms tenen a veure amb la forma que tenen
TIPUS D'ESTRUCTURES
Totes les estructures compleixen les mateixes funcions, no totes són iguals. Hi ha una gran varietat d'estructures, tant pel que fa la forma com als materials utilitzats i al sistema de construcció. Hi ha diferents tipus: estructures d'armadura, estructures laminars, estructures massives i d'altres.
-Estructures d'armadura:
Formades per un conjunt d'elements resistents, constitueixen l'esquelet de diversos tipus d'objectes o de construccions. Les més usuals són les estructures metàl·liques i de formigó. Segons la disposició dels seus elements les classifiquem en:
- Estructures tramades. Estructures formades per barres verticals i barres horitzontals . Els materials més utilitzats són el formigó armat ( incorpora barres d'acer) ,l'acer i en poca mesura la fusta. Són estructures utilitzades en la construcció de cases i edificis Les torres de KIO són un exemple d'una estructura tramada
- Estructures triangulades. La pedra i la fusta van començar a ser substituïdes per l'acer, que unint peces senzilles i formant triangles es fa la forma més simple geomètrica, proporciona rigidesa (major resistència i més lleugera). Tres peces unides constitueixen una estructura rígid, encara que les seves unions no ho siguin
Exemple de estructura triangulada
- Estructures penjants. Suporten el pes de la construcció per mitjà de cables o barres (tirants) van units a peces de suport.
Exemple d'una estructura penjant
B. Estructures laminars o de carcassa
Formades per làmines o plafons units entre si, solen envoltar l'objecte. Per exemple:
Xassís d'un cotxe
Fuselatge d'un avió
D. Altres tipus d'estructures
Hi ha altres tipus d'estructures, com ara les de voltes, les pneumàtiques i les geodèsiques
Exemple d'una estructura mecànica
Exemple d'una estructura geodèsica
DISSENY D'ESTRUCTURES
A l'hora de dissenyar i construir una estructura cal tenir en compte diversos factors, l'estructura ha d'estar feta sense poder trencar-se ni deformar-se.Això implica triar adequadament els materials, la forma i l'estabilitat
- Materials.Les propietats mecàniques d'un material,i en especial la resistència, són determinants a l'hora d'escollir quin és el més adequat .Caldrà considerar altres característiques dels materials ,com ara la lleugeresa, el preu, la resistència a l'oxidació, la dilatació o a disponibilitat.
- Forma.La forma de les peces i la seva disposició són factors clau a l'hora de dissenyar estructures
- Estabilitat. Una estructura no pot bolcar ni caure amb facilitat. Per garantir l'estabilitat d'una estructura s'utilitzen diversos sistemes:
- Fixar l'estructura a terra
- Incrementar la massa de la base
- Augmentar la superfície de la base de suport
- Colocar-hi tirants o cables tensors
- Baixar el centre de gravetat
IMPACTE DE LA CONSTRUCCIÓ A LA NATURA
A continuació, posaré dos vídeos resumint el tema de l'impacte ambiental de la construcció cap a la natura. Però abans, faré una petita introducció.
L'home ha dissenyat i construit moltes estructures, però aquestes han impactat de mala manera cap a la natura, per exemple: han de treure terreny per construir una casa, i els resultats naturals després de la construcció n afavoreixen al medi ambient, per això deixo dos vídeos explicatius Vídeo general sobre l'impacte de la construcció a la natura: Impacte a la natura a conseqüència de la construcció (en castellà)
Vídeo general sobre l'impacte de la construcció a la natura: Efekto Televisión(sud americà)
