Definición de Estructura

Evelyn Maitee Marín | Sept. 2022
Ingeniera Industrial, MSc en Física, y EdD

Etimológicamente, el término estructura se origina en el latín structūra, por la combinación de structus, que remite a “construido”, y el sufijo -ūra, como propiedad de resultado. En general, una estructura designa la interconexión de elementos que conforman un sistema y que sirve para darle soporte/apoyo al mismo, trabajándose en diferentes contextos, por ejemplo, para referirse a una estructura organizativa, de costos, civil, mecánica, familiar, entre otras, lo que significa que las estructuras pueden estar asociadas a sistemas tanto tangibles como intangibles. En Química, se emplea para especificar la conformación microscópica de un material o para describir los enlaces atómicos que forman las moléculas.

En las empresas, los organigramas reflejan su estructura organizativa.

Estructura de una molécula de colesterol.

Las estructuras en ingeniería y arquitectura

estructuraUna de las acepciones de carácter tangible que tiene el término estructura es ampliamente utilizado en el campo de la ingeniería y arquitectura, específicamente para “estructuras civiles”, “estructuras mecánicas”, etc. Por esta razón, la comprensión de las fuerzas y sus efectos sobre los elementos estructurales resulta de suma importancia, ya sea para el diseño de proyectos en construcciones civiles, o instalaciones de equipos y maquinarias, uno de los primeros pasos consiste en la determinación y análisis de reacciones.

Los puentes son un tipo de estructura civil que se emplea para soportar el peso de los vehículos y otros cuerpos (incluyendo el del propio puente), a la vez que sirve para unir dos puntos de un espacio geográfico. En la imagen se muestra la parte inferior del puente de Manhattan.

De acuerdo a su función y su composición, las estructuras se clasifican en tres categorías:

Armaduras

Las armaduras son estructuras diseñadas para soportar cargas. Generalmente funcionan en condiciones de reposo, su restricción es total, y están formadas por elementos estructurales rectos (esbeltos) que se conectan entre ellos a través de sus extremos (nudos o juntas). Por esta razón, a los elementos de una armadura se les denomina miembros sujetos a dos fuerzas. La condición necesaria para que el elemento de una armadura se encuentre en equilibrio es que las fuerzas en sus extremos sean iguales en magnitud, sentido contrario y colineales, originando en estos miembros fuerzas de tracción o compresión.

Las armaduras planas se caracterizan por representarse mediante la unión de secciones triangulares, donde cada elemento está conectado a través de sus extremos sin soportar carga ni conexión intermedia. Además, se considera como premisa que el peso de los elementos estructurales es muy pequeño en comparación con las cargas que soporta.

Las armaduras se emplean comúnmente para dar soporte a puentes y techos en construcciones. En estos casos, las cargas son transmitidas a los nodos de la cercha por medio de largueros y vigas, pasando por columnas, bases y fundaciones hasta el suelo.

La pluma o amarre de ejes de la grúa portuaria mostrada está conformada por una cercha, la cual soportará en un extremo la carga que estará suspendida, y en el otro extremo se encuentra articulada a la torre de la grúa.

Entramados

Los entramados, al igual que las armaduras, son sistemas diseñados para sostener cargas, empleándose como estructuras en reposo cuyos grados de libertad son nulos. La diferencia con respecto a las armaduras radica en que los entramados, deben tener por lo menos un miembro que contenga carga o conexión intermedia, lo cual lo convierte en un elemento sujeto a varias fuerzas (multifuerza); y en general, la línea de acción de estas fuerzas no actúa a lo largo del elemento.

La imagen muestra un entramado conformado por nueve elementos estructurales (barras y poleas).

Los entramados están compuestos por combinaciones de elementos estructurales donde por lo menos uno de ellos debe soportar fuerza o conexión intermedia y son utilizados para soportar cargas, por ejemplo, los andamios utilizados durante las obras civiles.

Máquinas

Son sistemas desarrollados con la finalidad de aplicar o modificar fuerzas, y poseen elementos capaces de moverse, por lo que sus grados de libertad pueden ser diferente de cero. Al igual que los entramados, deben disponer por lo menos un elemento multifuerza.

Las máquinas suelen analizarse de manera similar a un armazón y aunque se utilizan para propósitos diferentes, desde el punto de vista estático tienen la misma configuración. La diferencia entre las máquinas y los entramados se debe a su aplicación: los entramados se utilizan para soportar cargas, como las torres de una línea de transmisión de electricidad; mientras que las máquinas se emplean para transmitir fuerzas y pueden ser de tipo pinzas y tenazas, sistemas para elevación (retroexcavadoras) u otros mecanismos.

Los balancines petroleros o bombas Jack, son máquinas que se emplean para la extracción de petróleo. Está conformado por una torre fija, articulada a un brazo que se balancea respecto a un pivote central para el extraer crudo hacia la superficie.

 
 
 
 
Por: Evelyn Maitee Marín. Ingeniera industrial con maestría en Ciencias aplicadas de Física y doctorado en Ciencias de la Educación. Profesora de la Universidad del Zulia.
Art. actualizado: Sept. 2022; sobre el original de julio, 2009.
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