forces i estructures

UNITAT 1

2

1.1.- Les forces

• Comunment diem que fem força quanaguantem o aixequem un cos, l’empenyemper desplaçar-lo o bé quan intentemdeformar-lo.

Força: acció capaç de produir o modificar l’estat de repòs o de moviment d’un cos o de produir-hi deformacions. La unitat de força en

el sistema internacional de mesura és el newton (N).

- Vicent Pastor -Unitat 1.- Forces i estructures

3

1.1.- Les forces

• Diferents tipus d’efectes que podenprovocar forces:

Aixafar o trencar

Aixecar Desplaçar


4

1.1.- Les forces• Les forces no es poden veure, però sí que

podem observar o notar-ne els efectes.Aquests efectes es produeixen percontacte entre dos cossos, però també espoden originar a distància.


5

1.1.- Les forces

• Com indiquem com actua una força sobre uncos?


6

1.1.- Les forces• Per mesurar forces s’utilitzen uns aparells

anomenats dinamòmetres, que consisteixenessencialment en una molla deformable. Ladeformació ens dóna la força que s’hiaplica.

Fer activitats: 3 fins la 6


7

1.2.- Propietats mecàniques dels materials.

Les propietats mecàniques són les que determinen el comportament dels materials quan hi actuen una o més forces.

Les principals propietats mecàniques dels materials són:

- Resistència.- Tenacitat / Fragilitat

- Elasticitat- Plasticitat (mal·leabilitat/ductilitat)

- Duresa

Activitat: buscar el significat de cada propietat mecànica dels materials


8

1.3.- Esforços.• Quan apliquem una força a un cos, diem que

aquest cos està sotmès a un esforç o que elsuporta.

• Els factors que influeixen a la resistènciad’un objecte a un determinat material són:

Les dimensions de l’objecte. La forma de l’objecte.

El tipus d’esforç aplicat (manera en comactuen les forces sobre l’objecte).


9

1.3.- Esforços.Tipus d’esforçosEsforç de tracció: dues forces oposades

(de sentit contrari) actuen sobre unelement i tendeixen a estirar-lo o allargar-lo. Exemple: Cable d’un ascensor o cablesd’una grua.


10

1.3.- Esforços.Tipus d’esforçosEsforç de compressió: es produeix quan

dues forces que actuen sobre un objectesón també oposades però en aquest castendeixen a aixafar-lo o escurçar-lo.Exemple: els pilars i columnes d’un edifici oles potes d’una cadira.

El vinclament és la deformació que sofreixen els cossos sotmesos a compressió quan són llargs i prims


11

1.3.- Esforços.Tipus d’esforçosEsforç de flexió: Quan les forces o

càrregues que actuen sobre una peças’apliquen contra el seu eix longitudinal itendeixen a corbar-la. Exemple: biguesdels edificis o una canya de pescar.


12

1.3.- Esforços.Tipus d’esforçosEsforç de torsió: correspon a l’efecte de

l’acció de les forces que fa que un cos girio es torci. Exemple: quan collem un cargol,girem un manillar de bicicleta.


13

1.3.- Esforços.Tipus d’esforçosEsforç de cisallament o tallant: concentrar

dues forces oposades en una mateixa partd’aquest element. Exemple: ús de lestisores o alicates de tall.


14

1.3.- Esforços.Resum dels diferents tipus d’esforços



15

1.4.- Estructures.

• Les principals funcions de tota estructurasón: suportar l’acció de forces exteriors iinteriors, aguantar el seu propi pes imantenir l’estabilitat.

Una estructura és un conjunt d’elements units entre ells amb la funció bàsica de suportar forces.

DOS TIPUSD’ESTRUCTURA

D’armadura

Laminars o de carcassa


16

1.4.- Estructures.• Estructures d’armaduraFormades per barres resistents unides

entre elles. Les més importants són: Metàl·liques (torres elèctriques, antenes,

taules, ponts metàl·lics, …) De formigó (emprades en la construcció

d’edificis, ponts, …)


17

1.4.- Estructures.• Estructures laminars o de carcassaFormades per làmines o plafons que

envolten l’objecte, com ara la carrosseriad’una automòbil, un contenidor, carcassad’un electrodomèstic, etc.


18

1.4.- Estructures.• Com es dissenyen les estructures?

• La característica més imporant d’unmaterial és la resistència, és per això queles estructures es construeixen ambmaterials com l’acer, l’alumini, el formigó, lafusta i el plàstic.

FACTORS IMPORTANTS

Material

Forma


19


• Per dissenyar una estructura també ésimportant pensar la forma d’aquesta, jaque no és el mateix una estructura per unagrua que per un pont o una màquina.


20


• L’estructura ha de tenir també estabilitat, ésa dir, no pot bolcar ni caure facilment. Perincrementar aquesta estabilitat, s’utilitzendiversos sistemes:

Fixar l’estructura al terra. Augmentar el pes de la base.

Construir una base de suport més ampla. Col·locar-hi cables tensors.


21

1.4.- Estructures.


22

1.4.- Estructures.



23

1.5.- Estructures metàl·liques.

• El gran desenvolupament d’aquestesestructures va tenir lloc a partir de laRevolució Industrial del S.XIX.

• Van començar a utilitzar l’acer en comptede la pedra i la fusta, ja que aquest, espodia treballar més de pressa unint pecessenzilles i formant triangles, fent que elconjunt tingués gran resistència i menyspes.


24

1.5.- Estructures metàl·liques.• Inconvenients

L’acer es rovella i cal pintar-lo sovint. En cas d’incendi, es deforma molt.

• La forma més utilitzada per construirestructures metàl·liques és la triangular, jaque proporciona rigidesa i gran resistènciaa l’estructura.


25

1.5.- Estructures metàl·liques.• Tres peces unides formant un triangle

constitueixen una estructura rígida encaraque les seves unions no ho siguin. Lesunions poden ser rígides o articulades. Elpunt on s’uneixen els elements o barresd’una estructura s’anomena nus.


26

1.5.- Estructures metàl·liques.• Quins elements intervenen en les

estructures?

Les estructures mètal·liques esconstrueixen bàsicament amb perfilsestructurals laminats d’acer. Però tambécal tenir present que cada cop són mésfreqüents les estructures metàl·liquesfetes amb perfils d’alumini.


27

1.5.- Estructures metàl·liques.• Les formes de perfil són molt variades, i

dependran del tipus d’esforç que han desuportar, ja que aquest no serà el mateix si hade suportar un esforç de tracció, de flexió ode torsió.

• Ens podem trobar amb els següents tipus deperfil:

Perfil en forma de doble “T” o IPN. Perfil en forma de “U”.

Perfil en forma de “I” d’ales amples o perfil HEB.

Perfil angular. Perfil en forma de “T”


28

1.5.- Estructures metàl·liques. Perfil en forma de doble “T” o IPN.

Normalment s'utilitza per bigues quetreballen flexió i amb esforços de torsiópetits. Per exemple: per aguantar el forjatdel primer pis d’una casa.


29

1.5.- Estructures metàl·liques. Perfil en forma de “U”

Els seus usos inclouen la fabricaciód'estructures metàl·liques com bigues,biguetes, carrosseries, etc.


30

1.5.- Estructures metàl·liques. Perfil en forma de “I” d’ales amples o

perfil HEB

Mateixes característiques que el perfilIPN, ja que l’IPN és una variant del HEB.


31

1.5.- Estructures metàl·liques. Perfil en angular

Utilitzats en la construcció metàl·lica coma element estructural formant part debigues, columnes, entrepisos. També en laconstrucció de torres de transmissióelèctrica, torres de telecomunicacions, etc.


32

1.5.- Estructures metàl·liques. Perfil en forma de T

Els seus usos inclouen estructuresmetàl·liques per a construcció civil, torresde transmissió, fusteria metàl lica.


33

1.5.- Estructures metàl·liques.

Per comprar un perfil d’acer, hauràs de donar, coma mínim, les dades següents: forma, alçària delperfil i longitud. Així, per un perfil en forma dedoble T o en forma de I, de 80 mm d’alçària i2000 mm de longitud, direm que volem 2000 mmde perfil IPN de 80.

A més dels elements vists fins ara, dintre de lesestructures metàl·liques també s’utilitzen altreselements simples, com ara: bigues, pilars,tornapuntes, tirants i tensors, els qualsdetallarem a continuació.



34

1.5.- Estructures metàl·liques. Bigues: Peces resistents, generalment de forma

prismàtica i massisses o constituïdes perun o més perfils, que serveixen persuportar càrregues. Els perfils IPN i en Uson els més utilitats.


35

1.5.- Estructures metàl·liques. Pilars:

Suports verticals, considerablement mésalts que amples, de forma prismàtica imassissos o bé constituïts per un o mésperfils. Suportent ensforços decompressió, atès que a sobre hi descansenalgunes càrregues, com ara les bigues. Elsmés utilitzats són els perfils HEB.


36

1.5.- Estructures metàl·liques. Tirants i tensors:

Són elements que treballen generalment atracció, com per exemple els suportsd’alguns rètols, ponts penjants, antenes detelevisió, etc.


37

1.5.- Estructures metàl·liques. Tornapuntes:

Són puntals que uneixen dues peces queformen un angle recte. Treballenprincipalment a compressió.



38

FI DE LA UNITAT 1

FORCES I ESTRUCTURES

Fer activitats finals d’avaluació i copiar mapa conceptual del principi de la unitat

Les activitats corresponen al quadern de l’alumne de 3r d’ESO editorial McGrawHill


forces i estructures

Education

bit server vm warning

tipus desfor aplicat

objecte sn tamb oposades

18096try using the

aparells anomenats dinammetres

cable dun ascensor

cables duna grua

columnes dun edifici