Estructura física

Estructura física

Desde el punto de vista físico, una estructura es un cuerpo o ensamblaje de cuerpos de materia en el espacio que forman un sistema definido en tamaño y forma con un propósito definido, por lo general con la capacidad de soportar un objeto o una carga.

Estructura de Naturaleza

Para lograr su función, cada parte de la estructura debe ser lo suficientemente fuerte para soportar su propio peso total, así como las fuerzas (tensiones) a las que pudiera estar sometido para no cambiar su forma o tamaño.

Tren sobre puente

Las estructuras físicas pueden ser clasificadas en cuanto a su origen como “naturales” (que ocurren de forma natural en el ambiente) o “manufacturadas” (diseñadas y construidas por personas)

Estructuras naturales y manufacturadas

En cuanto a su uso, las estructuras pueden ser clasificadas como “edificios” y “no-edificios”, y a su vez también pueden clasificarse en estructuras arquitectónicas, estructuras de ingeniería civil, estructuras mecánicas y estructuras de construcción.

Las estructuras también pueden ser clasificadas en cuanto a su diseño en estructuras masivas, estructuras de marco o armazón, y las estructuras

Las “estructuras masivas” pueden hacerse al apilar o formar materiales similares en una forma particular o diseño generalmente de elementos gruesos, anchos y resistentes. Para resistir una carga, las estructuras masivas descansan en su propio peso por lo que requieren de una gran cantidad de materia. Su ventaja es que se mantienen por su propio peso y una pérdida pequeña de sus partes casi no tiene efecto en la fuerza general de la estructura.

Ejemplos de estructuras masivas naturales pueden ser las montañas, los arrecifes de coral, un glaciar, mientras que las construidas pueden ser desde un castillo de arena, una presa, un puente de piedra o una pared de ladrillos.

Glaciar en la Antártida

Las estructuras masivas no son siempre sólidas, sino que se componen de capas constituidas cada una con funciones específicas. Un buen ejemplo son las pirámides de Egipto, una presa de electricidad o la base de un patio de lixiviación.

Piramide

Deben ser lo suficientemente pesadas y gruesas para mantenerse en su lugar. Deben ser ancladas firmemente pero no tan pesadas para compactar el suelo de forma irregular.

Las estructuras laminares, de caparazón o de carcaza mantienen su forma y soportan cargas inclusive sin un armazón o materiales masivos dentro de ellos. Estas estructuras están conformadas de una capa delgada o laminar, cuidadosamente conformada de varios elementos para tener fuerza y rigidez como una sola pieza con forma de bóveda, arco o cúpula.

Sydney-Opera-House

La forma de la carcaza reparte las fuerzas a la estructura, de forma que cada parte de la estructura soporta una pequeña parte de la carga dándole fuerza.

Estructuras de Domos

Las ventajas de este tipo de estructuras es que están vacías por dentro, por lo que pueden usarse como contenedores, además que su capa externa delgada significa utilizar poco material.

Los problemas de construir este tipo de estructuras es que se debe tener cuidado de no dejar una pequeña debildiad o imperfección que pueda ocasionar que la estructura falle, además de que los materiales deben ser estables para no debilitarse o deformarse por la expansión térmica. Se debe tener cuidado con los materiales planos, pues éstos son difíciles de doblar para conformar un caparazón.

Los ejemplos en la naturaleza pueden ser los caparazones de una tortuga, el cascarón de un huevo mientras que los construidos pueden ser los igloos, el plástico de burbujas, los paracaídas, globos.

Tortuga

Las estructuras de marco o armazón tienen un esqueleto de elementos más pequeños (llamados miembros) pero resistentes en forma de barras o tubos que están unidos entre sí, y luego son cubiertas con otros materiales, soportando a la estructura en general. Todos los marcos simples o complejos deben resolver problemas similares que deben ser considerados en sus uniones, tipo de material, en sus anclajes y en su diseño.

Un ejemplo de estructura de armazón en la naturaleza es el esqueleto de una persona en la naturaleza, y en el caso de las estructuras construídas pueden ser los muros de carga, los muros divisorios, una grúa, un puente así como el cuadro o marco de una bicicleta.

Esqueleto

Estas estructuras pueden ser “estructuras trianguladas” por la unión de barras formando triángulos como las grúas, las antenas o los puentes de hierro.

Puente con estructura triangular

“estructuras entramadas” con elementos verticales y horizontales unidos entre sí formando una malla como un edificio, los travesaños de una silla

Estructura entramada

“estructuras colgadas” (donde el peso está soportado por cables unidos a otros elementos como muros o torres como los puentes colgantes).

Estructura Colgante

En cuanto a su movilidad, las estructuras pueden clasificarse en “móviles” (que pueden desplazarse) que por lo general son estructuras de armazón con uniones que permiten el movimiento de la estructura o “fijas” (que no pueden sufrir desplazamientos o sólo desplazamientos mínimos), por lo general son las estructuras masivas o de caparazón.