COMPRENDRE EL FUNCIONAMENT D'UN PONT

Ara que ja hem vist els diferents tipus de ponts, intentarem comprendre com funcionen els ponts, amb el següent esquema s'expliquen els esforços als que es pot veure sotmetre un pont.

- Si tenim un pont amb el tauler d’acer, aquest es veurà sotmés una càrrega de flexió que com ja hem vist es una combinació dels esforços de tracció i compressió, la màxima càrrega tindrà lloc al centre de la biga.

Per tal d’evitar aquesta deformació al centre de la biga podem optar per varies solucions, la primera podia ser afegir un suport o pilar al centre.

La segona seria posar-li tirants al pont, com en l’esquema.

Una tercera podria ser col·locar-li una estructura d’acer.

Si el pont està construït amb formigó el comportament serà diferent, com hem vist el formigó únicament suporta els esforços de compressió, per això mai s’empra el formigó sense armar amb acer. 

Font i imatges: Tecnologia Institut Can Mas. https://goo.gl/74Z9y7

TIPUS DE PONTS

Hi ha moltes classificacions de ponts segons el material, segons els elements de suport, segons el seu mètode de construcció. En este apartat veurem els tipus més importants:

-Ponts de bigues en armadura. El pont està format per una o unes quantes bigues recolzades en pilars. A més, cada biga està formada per una armadura d'acer triangular semblant a una cintra. 

-Pont de formigó sustentat sobre pilars. El tauler del pont es recolza sobre pilars de formigó i no té cap estructura que ho reforce. 

-Ponts sustentats per armadura triangular. El tauler se sustenta gràcies a una armadura d'acer triangular que servix perquè el pont estiga subjecte a ella en el seu interior o suspés amb cables. 

-Ponts d'arc de formigó. El tauler es recolza per mitjà d'uns prims pilars interiors en un o més arcs de formigó. 

-Ponts d'arc en armadura d'acer. Són semblants als anteriors però l'arc o els arcs estan construïts en armadura triangular d'acer. 

-Ponts penjats. Entre unes grans torres, pengen dos cables principals de gran extensió i grossor. D'estos cables pengen al seu torn altres cables secundaris verticals a què va enganxat el tauler en tota la seua longitud.

-Ponts atirantats. El tauler del pont se subjecta per mitjà de tibant a una, dos o més grans torres. Les torres solen ser de formigó i els cables d'acer. 

-Ponts llevadissos. Són ponts (generalment d'acer) que disposen d'un mecanisme per a obrir pas als barcos retirant o elevant una de les seues seccions.

Font i imatges:  www. juanetecnologia.blogspot.com.es.

ELS PONTS

Els ponts són un tipus d'estructura molt abundant perquè han sigut la solució per a travessar rius i inclús muntanyes. Fa anys es fabricaven en fusta o pedra i en l'actualitat  se solen fabricar en acer, formigó o ambdós tipus de materials. 

Cada tipus de material té els seus avantatges i inconvenients, molt resumidament serien les següents:

Ponts metàl·lics d'acer Es construïxen amb molta rapidesa acoblant els perfils o conjunts de perfils que ho formen. A més permeten grans llums (grans longituds). No obstant això són cars i requerixen un continu manteniment ja que l'acer a la intempèrie es deteriora. 

Ponts de formigó. Són més barats que els d'acer però la màxima llum entre suports és menor. Permeten un muntatge ràpid si es construïxen amb elements prefabricats i tenen un escàs manteniment perquè aguanten molt bé l'acció dels agents atmosfèrics. 

Ponts d'acer i formigó. Avui dia es tendix a combinar els avantatges de l'acer i del formigó per a construir ponts més grans, més barats i més duradors. 

Ací vos deixe un vídeo dels ponts més espectaculars del món.

Imatges: www.pixabay.com

HISTÒRIA DE LES ESTRUCTURES

A continuació veurem les construccions i estructures més característiques des del paleolític fins a l'actualitat.

Els primers grups humans del paleolític eren nòmades, inclús en el neolític també eren semisedentaris, per la qual cosa vivien en coves o refugis.

La primera arquitectura monumental coneguda són els anomenats megàlits o menhirs.

Els següents megàlits van aparèixer els dòlmens. Dos o més pedres sobre les quals es col·locava una altra.

Posteriorment, els talayots. Eren torres defensives per a vigilància

Ja en l'arquitectura mesopotàmica es construïen temples com a lloc de veneració, rés, activitats administratives i mercantils, els materials més utilitzats eren l'argila i la rajola,
En aquesta mateixa època ja va aparèixer l'arc i la volta que va ser transcendental per al desenrotllament de l'arquitectura, serien els més utilitzats en cases nobles, mentre que les cases pobres eren allindades.

Arquitectura Egípcia es caracteritza pel desig dels faraons de construir obres eternes i passar a la posteritat. És la raó per la qual van utilitzar pedra per a alçar els edificis més significatius, encara que coneixien la volta i l'arc, no ho van utilitzar. La columna és l'element sustentador bàsic del temple egipci. Els temples de l'antic Egipte solien tindre una avinguda d'esfinxs de pedra que conduïa a l'entrada dels mateixos.

Els edificis grecs es feien a una escala més humana empraven els carreus de pedra i les formes allindades, no utilitzaven l'arc. El temple grec era quadrat o rectangular. Van desenrotllar tres ordes arquitectònics, el dòric, jònic i corinti.

L'Arquitectura Romana es caracteritza per la solidesa i la monumentalitat i els seus elements distintius són l'arc de mig punt i el seu desenrotllament, la volta de canó.

L'Arquitectura bizantina es desenrotlla des del segle VI d.C. fins a 1453. Es valora més és interior dels edificis que l'exterior; per aquesta raó els decoren profusament amb mosaics. El més característic de l'arquitectura bizantina és l'ús de la cúpula que és la coberta que sorgix de la projecció imaginària d'un arc que seguix un moviment de rotació sobre ell mateix. Per a entendre'ns millor, mitja esfera. 

Arquitectura Islàmica, els musulmans van fundar poques ciutats, es van assentar en les ja existents, però les van marcar amb la seua empremta construint mesquites i potenciant el centre comercial o soc. La mesquita és l'edifici musulmà de culte.

Arquitectura Gòtica. La característica més destacada de l'arquitectura gòtica és la seua verticalitat i lleugeresa. Els seus elements distintius són l'arc apuntat (o ogival) i la volta de creueria.

El Barroc. En el temple barroc es mantenen les plantes basilicals, però predominen les centrals, cada vegada més complexes: plantes circulars, el·líptiques, octogonals i de creu grega.

Arquitectura Neoclàssica. El neoclassicisme es desenrotlla a partir de mitjan del segle XVIII i dura fins a principis del XIX. És un estil molt vinculat a la filosofia de les Llums i al desenrotllament de l'arqueologia. Podem veure el Museu del Prado a Madrid.
L'Arquitectura de l'Hierro i els nous materials. A finals del segle XVIII s'utilitza en algunes construccions el ferro colat, que s'obté per fusió. L'obra més coneguda de la construcció mecànica d'acer va ser la Torre Eiffel.

El Modernisme. Representa la transició de l'arquitectura huitcentista a l'arquitectura del S. XX. La seua denominació implica la idea d'innovació, novetat i projecció de futur.

I després... L'Arquitectura actual.

Imatges: www.pixabay.es

L'ARC I LA VOLTA

En aquesta entrada vos mostraré alguns elements bàsics d'arquitectura, molts d'ells estem acostumats a veure diàriament.

Arc: és l'element estructural, de forma corbada, que salva l'espai entre dos pilars o murs. Està compost per peces anomenades dovelles, i pot adoptar formes corbes diverses. És molt útil per a salvar espais relativament grans amb peces xicotetes, La motlura sobre el qual es recolza l'arc es denomina imposta. L'arc, treballa sempre a compressió, transmetent les càrregues que rep als punts de suport perpendicularment i cap a l'exterior.

Una volta és un element arquitectònic de forma corba, que servix per a cobrir l'espai comprés entre dos murs o una sèrie de pilars alineats, per a entendre-ho fàcilment seria com un arc de més profunditat.

La cúpula o volta esfèrica és un element arquitectònic que s'utilitza per a cobrir un espai de planta circular, quadrada, poligonal o el·líptica.

Aquesta imatge ens mostra com treballa el arc la volta i la cúpula

Contrafort, també conegut com estrep, és un engrossiment d'un mur, normalment cap a l'exterior, usat per a transmetre les càrregues transversals a la fonamentació.

Arcbotant: element estructural exterior amb forma de mig arc que arreplega la pressió en l'arrancada de la volta i la transmet a un contrafort. Molt usats en l'arquitectura gòtica, normalment inclouen un canal que conduïx l'aigua de pluja de la coberta a les gàrgoles.

Pinacle: Acabament piramidal o cònic dels contraforts que servix com a contrapés a l'espenta de l'arcbotant sobre el contrafort. Per consegüent, els pinacles reforcen el contrafort i li ajuden a arreplegar el pes de les voltes. L’utilització de pinacles ricament decorats en les edificacions gòtiques accentuava la sensació de verticalitat dels temples.

Imatges: 

www.pixabay.com

www.pelandintecno.blogspot.com.es

ESTRUCTURES ENTRAMADES

Com ja hem vist, la missió que ha de complir qualsevol estructura és la de suportar les càrregues a què està sotmesa, sense trencar-se, bolcar-se ni deformar-se en excés.

Les estructures entramades són les que s'utilitzen en els nostres edificis de avui dia. Estan constituïdes per barres de formigó i acer unides de forma rígida, és a dir, sense permetre desplaçaments en les seues unions.

El material que s'empra normalment és formigó, que és una mescla de ciment, arena, grava i aigua, és molt resistent a l'esforç de compressió però molt menys a l'esforç de tracció. Perquè el formigó siga resistent a tot tipus d'esforços, s'arma amb acer per a formar el que s’anomena formigó armat.

La fotografía mostra com el formigó es deforma per no poder suportar els esforços de flexió.

Aquesta il·lustració representaria l'esforç de flexió al que es sotmés la biga de la anterior fotografia.

En aquesta fotografia podem ver el acer que hi ha dins una biga formant el formigó armat.

Els elements principals d'una estructura entramada, encarregats de donar-li la suficient resistència, rigidesa i estabilitat, són:

Fonamentació: El pes total de l'estructura no descansa directament sobre el terreny que veiem,si no que s'encasta en ell. La fonamentació s'empra perquè els pilars de l'estructura no es claven en el terreny i s'afone en ell. Funciona com les sabates de l'edifici.

La fonamentació suporta i repartix en el sòl tot el pes de l'estructura, impedint que esta patisca moviments importants. Els fonaments proporcionen una superfície a què s'ancoren tots els altres elements de l'estructura dels edificis. La dita fonamentació dependrà del tipus de terreny sobre el qual s'assenta l'estructura, així com del pes i del tipus d'obra.

La fonamentació pot estar formada per sabates que s'unixen entre si  per mitjà de bigues soterrades formant en conjunt un bloc rígid, una sabata és un cub de formigó sobre la qual descansa un pilar. Les fonamentacions per sabates s'utilitzen quan el terreny és resistent (capaç de suportar pesos elevats) i s'encasten en el terreny a poca profunditat, per això es anomenen fonamentacions superficials.

La fonamentació per pilons és un tipus de fonamentació més profunda, s'usa per a transmetre les càrregues de l'estructura a través de sòls poc ferms o terrenys blans fins a estrats més profunds i resistents, o per a repartir les càrregues i, així, suportar l'estructura amb seguretat. Un pilon és un element estructural allargat, normalment de formigó armat i secció circular, incrustat en el terreny per a transmetre les càrregues d'un edifici. 

Des de la fonamentació arranquen verticalment els pilars, que són elements constructius la funció dels quals és la de suportar el pes d'altres parts de l'estructura i transmetre-la a la fonamentació. Els pilars, tenen secció poligonal (quadrada, rectangular…). Els pilars estan sotmesos a esforços de compressió.

Pilars

Les bigues són elements horitzontals d'una estructura que es recolzen sobre pilars repartint el pes del forjat cap als pilars. En les bigues els principals esforços es donen en la seua part central i són de flexió.

El forjat és un element horitzontal (o inclinat, en cobertes), que forma part de l'estructura horitzontal de les diferents plantes d'un edifici. La seua funció és transmetre les càrregues verticals i horitzontals cap a altres elements estructurals (bigues, pilars...) que, al seu torn, les transmetran cap al sòl. 

És el sòl i el sostre dels edificis, encara que només vegem en el sòl el paviment de taulells, parquet, etc,  davall elles hi ha una estructura anomenada forjat que està formada per formigó i acer farcit de formigó.

Imatges: Apuntes tecnología IES Alarcos
www.tecnologia-alarcos.wikispaces.com

TRIANGULACIÓ, UNIONS, PERFILS I CIMBRAS

Com hem vist anteriorment la resistència d'una estructura està associada a la forma en què es disposen els elements de la mateixa. Un tipus d'estructures resistents són les TRIANGULARS.

Aquestes estructures triangulars, a mes de ser molt resistents són també molt lleugeres.

Exemples d'aquest tipus d'estructures són les torretes d'alta tensió, els ponts metàl·lics, les cintres de les naus… 

Aquesta  tècnica per a conformar estructures anomenada TRIANGULACIÓ, que com el seu propi nom indica estan compostes per formes triangulars, té la seua raó de ser en que el TRIANGLE és una forma geomètrica indeformable.

T'has fixat alguna vegada en la forma en què es disposen les barres d'una grua, una torre d'alta tensió....? Una estructura amb forma de polígon diferent del triangle (per exemple un quadrat, figura A) es deformarà a l'aplicar-li una força (figura B) sobre els seus vèrtexs. passarà el mateix en la figura C?

El triangle és l'únic polígon que no es deforma quan se li aplica una força en els seus vèrtexs. Per consegüent, es pot obtindre estructures rígides fent que els elements estructurals formen triangles indeformables (figura C), constituint estructures planes o reticulars. Aquesta tècnica, denominada triangulació, està associada a aquelles estructures de barres o perfils com ara cintres o armadures.

UNIONS. 

Els diversos elements de cada estructura poden estar units de tres formes diferents:

a) UNIONS RECOLZADES: quan el cos està simplement recolzat sobre el sòl o una altra part de l'estructura. En aquest cas només es transmeten els esforços que són perpendiculars al suport. La resta dels esforços tendixen a desplaçar el cos. Exemples: dòlmens.

b) UNIONS RÍGIDES: no permeten cap tipus de desplaçament ni gir dels seus elements. En aquest cas, es transmeten tots els esforços. Exemples: estructures de formigó d'edificis, ponts…

c) UNIONS ARTICULADES: permeten el gir d'un dels seus elements. Només es transmeten els esforços que passen per l'eix de l'articulació. La resta dels esforços tendixen a provocar el gir. L'avantatge és que en aquestes unions no apareixen excessius esforços de flexió, però no es pot abusar d'elles perquè l'estructura no seria estable. Exemples: tisores, trencanous, alicates…

En el cas de les estructures triangulars si les unions entre les distintes peces d'una estructura estan articulades, apareixen dos avantatges:

-Les articulacions no tindran esforços de flexió, que són els més perillosos en els punts d'unió. 

-Els únics esforços que apareixen són de tracció i compressió en els perfils o barres de l'estructura. Els esforços de tracció i compressió són menys perillosos i més fàcils de controlar posant perfils més grossos si fa falta.

TIPUS DE PERFILS

En la següent il·lustració podem veure els tipus de perfils mes comuns.

Un perfil no té per què ser més resistent a doblegar-se (és a dir quan ho sotmetem a un esforç de flexió) com mes gros siga. La resistència a flexió depèn molt de la forma del perfil i no tant de la quantitat de material que porte.

Per exemple, considerant que tenen la mateixa quantitat de material, el perfil “biga d'ala ampla”  resistirà millor a flexió que un perfil massís redó o quadrat, encara que aquests donen sensació de més solidesa, és a dir, es podria dir que, com a regla general, el perfil que suporta millor els esforços de flexió serà aquell que tinga més quantitat de material cap a la seua part superior i inferior, lluny del centre.

CINTRES

Les cintres són estructures triangulars que servixen per a suportar la coberta de grans espais. Podria dir-se que fan la funció de grans bigues. Aquestes son les mes utilitzades.

S'utilitzen en construccions com per exemple: 

-Naus industrials. 

-Palaus d'esports. 

-Estadis coberts. 

-Hangars per a avions. 

Imatges:https://pixabay.com

www.pelandintecno.blogspot.com

www.tecnologia-alarcos.wikispaces.com

www.juanetecnologia.blogspot.com.es/