Estruturas | saberefazer

As Estruturas

Uma estrutura é um conjunto de elementos simples ligados entre si, com o objetivo de resistir a forças ou suportar o peso dos materiais de forma a desempenharem corretamente a sua função.

Através da análise atenta de uma forma, observamos que ela é composta por várias partes que a suportam e mantêm o seu equilíbrio. A estes elementos chamamos estrutura. São, por assim dizer, o esqueleto da forma.

As pontes são uma das criações mais úteis e surpreendentes da humanidade, tanto pelas suas estruturas imponentes como pela capacidade de resistência ao esforço a que são submetidas, mesmo quando parecem extremamente frágeis.

Evolução histórica das estruturas

A evolução das estruturas através dos tempos está associada ao desenvolvimento dos materiais e de novas técnicas de transformação e aplicação na construção destas.

As principais características das estruturas para resistir aos esforços são:

a estabilidade, a resistência e o equilíbrio.

Estruturas Naturais e Estruturas Artificiais

A natureza oferece-nos muitos exemplos de estruturas naturais.

Se observarmos uma folha verificamos que no interior ela é composta por nervuras que suportam a sua forma.

Também o Homem, inspirado nas estruturas naturais, tem criado estruturas que ajudam a suportar as formas que cria – estruturas artificiais. Para garantir a sua estabilidade, resistência e durabilidade, recorre a diferentes materiais de construção.

Estruturas Fixas e estruturas móveis

Nas estruturas fixas os seus elementos encontram-se fortemente unidos para não permitirem movimentos, como por exemplo a ponte.

Nas estruturas móveis os elementos encontram-se ligados e articulados, permitindo a realização de movimentos.

Funções das estruturas

Suportar cargas

Uma ponte tem de resistir ao seu peso e também aos veículos que a utiliza.

Suportar forças exteriores

Um molhe ou paredão tem que suportar a força do embate das ondas do mar, para assim evitar a erosão da praia ou proteger a barra do porto marítimo.

Manter a forma

O nosso esqueleto é responsável por manter a forma do nosso corpo.

Proteger componentes

A caixa de um telemóvel protege os componentes eletrónicos que estão no seu interior.

Ligar componentes

Os diferentes componentes da bicicleta fazem a sua estrutura.

A ligação entre esses componentes asseguram o seu funcionamento.

Esforços nas estruturas

As estruturas, assim como os materiais de que são feitos, são submetidos a uma grande variedade de esforços, a que têm de resistir.

Durante uma ação ou atividade os componentes das estruturas estão sujeitos a diversos tipos de esforços, a saber: tração, compressão, flexão, corte e torção. Tais esforços podem aparecer isolados ou, o que é mais comum, em conjunto. Daí não ser difícil entender o porque das estruturas necessariamente terem de ser bem projetadas para suportar os esforços a que são submetidas.

Existem cinco tipos básicos de esforços que podem atuar simultaneamente numa estrutura.

Tração

Quando sobre o elemento da estrutura atuam forças que tendem a esticá-lo. Por exemplo, quando nos penduramos numa corda, ou os cabos da ponte.

Compressão

Quando sobre o elemento da estrutura atua forças que tendem apertá-lo ou contrai-lo. As forças atuam do exterior para o interior do objeto.

Flexão

Quando sobre o elemento da estrutura atuam forças que tendem a dobra-lo.

Quando colocamos livros sobre a prateleira esta sofre uma força de flexão, ou o tabuleiro da ponte.

Torção

Quando sobre o elemento da estrutura atuam forças que tendem a roda-lo ou a torce-lo.

Corte

Quando sobre o elemento da estrutura atuam forças que em sentido contrário que tendem a rompe-lo ou separa-lo numa secção.

Tração Compressão Flexão Corte Torção

Elementos estruturais

Soluções técnicas de suporte das estruturas que aumentam a estabilidade e a resistência das mesmas, reduzindo o peso do material.

Para uma estrutura possuir resistência e estabilidade, os seus elementos devem possuir uma forma e uma disposição adequadas.

Porque não aguentou a estrutura da barraca o vento forte ?

As tábuas de madeira deslocaram-se todas, partindo os vidros e quase desfazendo a barraca.

Porque aconteceu isto?

Quando a construção de uma estrutura é feita com a forma polígonal, de quatro ou mais lados, esta tende a deformar-se facilmente.

O reforço com uma nova peça, criando um conjunto de triângulos, torma a estrutura mais estável.

O triângulo é uma forma estrutural muito estável e rígida.

Nestas imagens pode ver-se a utilização do triângulo a ser submitido a esforços de tração e compressão.

A forma dos elementos de uma estrutura pode aumentar a resistência da mesma.

Uma folha de papel não suporta uma força significativa de flexão.

Alterando a forma obtemos um aumento significativo de resistência à flexão.

Alguns tipos de perfis utilizados nas estruturas

Recorrendo a alguns materiais vulgares como palitos, esparguete, cartolina, etc, é possivel construir estruturas resistentes.

Aqui são apresentados trabalhos construidos recorrendo a esses materiais.