hardware

Estructures Artificials

Massives:Són estructures en les quals predomina una gran concentració de material.
De voltes:En les estructures de voltes hi predominen els arcs, les voltes o les cúpules amb elements de subjecció i suport.
Tramades:Les estructures tramades estan formades per un conjunt de perfils de fusta, acer o formigó que s'encreuen entre ells.
Els elements estructurals són les bigues, els pilars o columnes i la fonamentació.
Triangulades:Les estructures triangulades es formen unint molts triangles que construeixen xarxes planes o espacials.
Penjants:Les estructures penjants se sostenen amb cables o perfils subjectes a elements de suport.
Altres: Estructures pneumàtiques. Són inflables, lleugeres i desmuntables. Estan sotmeses a esforços de tracció.
Estructures laminars es caracteritzen pel fet d'estar constituïdes per làmines de material. Els elements estructurals són nervis que recorren l'estructura o parts de la superfície i que tenen un gruix més gran. Per exemple, les carcasses dels objectes, els cubs de plàstic i la carrosseria
Estructures geodèsiques són xarxes espacials formades per la unió de polígons i hexàgons. Lleugeres i resistents, es fan servir en la construcció de formes esfèriques o cilíndriques.

Tipus d'esforços

Una estructura o un element que estan sotmesos a un esforç de tracció quan hi actuen a sobre forces que tendeixen a augmentar-ne la longitud, es a dir, a estirar-los.

Un element o ena estructura estan sotmesos a un esforç de compressió quan hi actuen a sobre forces que tendeixen a disminuir-ne la longitud; es a dir, a comprimir-los.

Una estructura o un element estan sotmesos a un esforç de flexió quan les forces o les càrregues tendeixen a doblegar-los.

Un element està sotmès a un esforç de tall o cisalla quan les forces que actuen paral·lelament al sentit de la secció tendeixen a tallar-lo; es a dir tendeixen a desplaçar una secció respecte a una altra.

Un element està sotmès a un esforç de torsió quan les forces que hi actuen tendeixen a fe girar una secció respecte a l'altre; es a dir, ha retorçar-lo.

Elements d'una estructura

Fonaments. Totes les estructures necessiten recolzar-se sobre una base resistent. Aquesta base la conformen els fonaments, que solen estar per sota del nivell de terra. La major part d'edificis s'aixequen sobre fonaments de formigó per evitar que s'enfonsin pel propi pes.
Columnes o pilars. Són barres verticals dissenyades especialment per suportar esforços de compressió.
Bigues. Són barres horitzontals que estan sotmeses a esforços de flexió. Les diverses plantes d'un edifici se suporten amb bigues.
Arc. Element amb forma corba que serveix per cobrir un forat entre dos pilars, i que suporta una part de l'estructura descarregant el pes als extrems.
Tirants. Són cables o barres que suporten esforços de tracció. Poden ser d'acer i serveixen per augmentar la resistència i l'estabilitat d'una estructura.

Activitats

4. Creus que les columnes d'un edifici s'han de fer d'un material resistent a la tracció o a la compressió? Per què?
Compressió, perquè pessen més.
5. Les claus per obrir una porta han de ser d'un material resistent. A quin tipus d'esforç?
Torsió.

6.Indica quins esforços suporten les motlles de la il.lustració.

A, B, E, F Compressió
C, D Tracció, torsió.

16. Què és el que anomenem càrrega?
Les forçes que actuen sobre una estructura
17.Digues 3 estructures en les quals sigui imprescindible utilitzar tirants.                                                    

-Carpa

-Tenda de campanya
-Ponts

18.Per què creus que no es van construir gratacels en l'antiguitat?

No tenien materials adecuats.

19.Quin element constructiu feien servir els romans per donar
estabilitat i alçada a les edificacions?
Arcs: Aqüeducte.

23. Busca una solució perquè la biga d'aquest pont no es deformi per flexió.
Posar un arc.

24. Creus que es pot construir un gratacel amb bigues de fusta?
No.

26. Els ossos del cos també són estructures. Quina mena d'esforç creus que suporten, generalment, els ossos de les cames?

Compressió/ Flexió.
27. Fixa't en les il.lustracions següents.
a)Per què té tantes potes la cadira d'oficina? 

Per tenir més estabilitat.
b)Per què són tan baixos els cotxes esportius? 

Per què estigui més aprop del terra.

28. Indica el tipus d'esforç que suporta cadascun d'aquests objectes:
- El pom d'una porta. Torsió.
- L'arc de caça. Flexió.
- La punta del bolígraf en escriure. Compressió.
- Els fonaments d'un edifici. Compressió.
- Un tornavís en collar un cargols. Torsió.
- Els tirants d'un pont penjant. Tracció.
- Els cargols que subjecten un quadre a la paret. Cisalla.
- El cordill que subjecta una persiana. Tracció.
- L'eix que uneix els pedals de la bicicleta. Torsió.
- Les bigues d'un pont. Flexió.
34. Quines són les estructures més grans que coneixes?
Els gratacels.

35. Alguns animals fabriquen estructures. Esmenta'n alguna.
Castor,Aranya,Formiga.

36. Fes la recerca següent: què són els aqüeductes? Per a què servien? Qui les va construir? Quin era el principal element que s'utilitzava per construir-los?

Estructures. Per transportar aigua. Els romans. El arc.

Materials i estructures a través de la història

Estructura

Una estructura és un conjunt resistent i estable d'elements capaços de suportar forces i transmetre-les als punts de suport.
Les forces que actuen sobre una estructura s'anomenen càrregues.

Activitats

2. Identifica i descriu l’estructura de cinc edificis del teu entorn:

Catedral de Arezzo

material:pedra

estructura:el costat dret es reserva el segle orginaria estructura catorzena, que escaracteritza pel revestiment de pedra sorrenca on s'obre un portal dela gamma d'estil florentí (1319-1337), amb dos troncs de columnes depòrfir reutilitzats d'un temple pagà. La lluneta de la Verge entre elsSants d'argila és l'obra de Niccolò di Luca Spinelli. L'absis té formapoligonal, dividit per altes finestres geminades, i data del segle XIII

Treball amb la fusta

• Mesurar i marcar

  El primer pas per fer una bona feina és prendre mides i marcar a la fusta la peça que s'ha de tallar. Però cal tenir en compte aquests consells:
  • Una petita errada en les mides pot fer que tot el treball se'n vagi en orris. Paga la pena, doncs, dedicar el temps necessari a prendre-les correctament.
  • Cal aprofitar al màxim el material. Pensa que com més material se'n vagi en orris més arbres es talaran innecessàriament.
  

  
  
  Algunes eines que es fan servir per mesurar i marcar són:
  • Metre de fuster: tradicionalment es fa de fusta de boix i té un mecanisme que permet doblegar-lo i desplegar-lo amb facilitat 1.
  • Escaire metàl·lic: consta d'una fulla metàl·lica graduada, unida en angle recte a una peça de fusta, metall o plàstic. Serveix per comprovar angles de 90º o per marcar línies paral·leles i perpendiculars 2.
  • Flexòmetre: cinta metàl·lica graduada que s'enrotlla en espiral mitjançant un mecanisme que permet mantenir-la enrotllada. Pot dur un fre per mesurar amb comoditat 3.
  • Compàs de puntes: serveix per marcar línies corbes o circumferències a la fusta. Té dues potes amb puntes metàl·liques i és d'acer 4.
  Subjectar
• Abans de tallar, hem de subjectar el material per poder treballar amb seguretat i precisió quan fem ús de les eines. Per fer aquesta operació s'utilitzen:
  Serjant: ens permet fixar les peces a la taula de treball o subjectar les que s'han encolat.
  
  
  • S'ha d'obrir el serjant fent girar el cargol sense fi, i s'ha de col·locar de manera que per sota mossegui la taula, i per sobre, la peça 1.
  • S'ha de col·locar la peça de fusta sobre la taula, de manera que sobresurti la part que hem de treballar (tallar, perforar) 2.
  • Abans de collar-ho, cal col·locar un tros de fusta o plàstic entre la peça i el serjant perquè no quedi cap marca a la peça 3.
  Cargol de banc: aquest element consta de dues mandíbules, una fixa i l'altra mòbil. La part mòbil es mou amb un cargol sense fi i subjecta la peça amb la part fixa. Abans de posar-hi la fusta, no t'oblidis de marcar-la.
  Tallar
• Quan tinguem la peça ben subjectada ja la podrem tallar. Si la fusta és fina, es fa servir la serra de vogir o de marqueteria. Aquest tipus de serra té un bastidor que permet mantenir en tensió el pèl de serra, i un mànec per agafar l'eina.
  • Per col·locar un pel de serra nou, hem d'afluixar les dues papallones que el subjecten. Escollirem el pèl més adequat per a la fusta i la mena de tall que volem fer. Recorda que les dents han de mirar cap enfora i cap avall 1.
  • El tall s'ha de fer amb moviments lents i uniformes. Cal aprofitar la longitud de tall més gran possible de la fulla i mantenir-la sempre perpendicular a la peça 2.
  • Pel que fa als talls interiors, hem de fer un petit forat amb el trepant, treure el pèl de serra, introduir-lo pel forat i tornar a muntar la serra 3.
  
  Quan hàgim de tallar peces més gruixudes farem servir el xerrac. La forma i disposició de la fulla determina els diferents tipus de xerrac. Per tallar fusta utilitzarem sobretot el xerrac de fulla flexible i el de costella.
  El xerrac es compon d'una fulla llarga i flexible que sol ser d'un gruix decreixent i d'un mànec de fusta o plàstic per facilitar-ne el maneig.
  
  Per utilitzar correctament el xerrac, posem la peça de fusta de manera que ens permeti tallar amb un grau d'inclinació de 45º respecte a la superfície, i mantenint la fulla alineada amb l'avantbraç. Un cop obert el tall, podem fer servir tota la llargària de la fulla amb moviments lents i uniformes. Serra a poc a poc i sense presses; és més eficaç i menys cansat.
  
  
  El xerrac de costella té la fulla i les dents primes i fines, i es fa servir per a treballs de precisió. Es caracteritza perquè a la part superior de la fulla hi ha una franja pesant d'acer o llautó que serveix per mantenir la fulla recta i facilitar el tall.
  
  
  Per tallar també es fan servir màquines elèctriques. Alguns exemples són:
  • Serra de vogir portàtil: eina molt versàtil que s'utilitza per tallar qualsevol mena de tauler i fusta massissa. Té diferents fulles que també permeten tallar metalls i plàstics. L'eina consisteix en un petit motor acoblat a una serra prima que talla la fusta amb un moviment de vaivé 1.
  
  
  • Serra circular de taula: disposa d'una taula que es pot inclinar per fer diferents talls. Funciona com les serres de vogir portàtils, però deixa les dues mans lliures per guiar la peça 2.
  • Torn: aquesta màquina fa girar la peça de fusta per poder-la treballar utilitzant la ganiveta, que a més a més pot canviar de posició. També serveix per fer bols buidant-ne l'interior 3.
  • Fresadora: aparell que permet fer motllures i determinats encaixos. Disposa d'una ganiveta especial, la fresa, que pot modelar formes diverses 4.
  • Desbastar
• L'operació de desbastar serveix per eliminar el material que sobra del tall d'una peça de fusta. Hi ha dos tipus de desbast:
  • Llimar. S'eliminen les estelles del tall i es deixa un acabat bast.
  • Polir. Amb el paper de vidre s'erosiona la superfície i s'obté un acabat fi.
  Per desbastar es fan servir eines com el paper de vidre i la llima o raspa:
  • El paper de vidre és una làmina de paper amb partícules de materials abrasius enganxades. El paper de vidre segueix una numeració per indicar si és de gra gruixut o de gra fi 1.
  • La llima o raspa és una barra d'acer amb dents a la superfície i un mànec de fusta. Pot tenir diverses formes o seccions. S'agafa amb les dues mans, una al mànec i l'altra a l'extrem de la barra, i es fa lliscar sobre la fusta 2.
  
  
  La llima i la raspa són d'un acer dur però fràgil. Si cauen a terra es poden trencar.
  Perforar
• La tècnica de perforar ens permet fer forats a la fusta. Generalment s'utilitzen el filaberquí i la barrina. El trepant elèctric és molt eficaç, però el seu ús és més perillós.
  El filaberquí i el trepant manual es componen d'una manovella o maneta, que serveix per fer girar una broca situada al portabroques, i d'un suport per subjectar-los. Serveixen per perforar la fusta. Al mercat es poden trobar diferents tipus de broques, segons el material i la mida del forat 1.
  La barrina és una punta helicoïdal inserida en un mànec de fusta. Aquest estri s'utilitza per fer petits forats i per marcar el lloc on hem de perforar o introduir un cargol 2.
  
  
  El trepant elèctric consisteix, bàsicament, en un motor que fa girar la broca. Té una gran velocitat i permet una penetració sense esforç.
  
  

  • Unir

    Per unir dues peces de fusta s'utilitzen diverses tècniques que tot seguit estudiarem. Aprendrem a clavar, cargolar, encolar i acoblar.
    • Tècnica per clavar. Se subjecta el clau amb els dits i se li donen uns cops suaus fins a introduir-lo una mica. Aleshores es retira la mà i es continua l'operació amb martellades més fortes.

    Si volem introduir un clau gruixut en una fusta, hem de fer-hi abans un forat per evitar que s'esquerdi 1. Els claus han de travessar les fibres perpendicularment per aconseguir que la unió sigui més forta 2. No s'han de posar dos claus alineats; s'evitarà que s'obri la fusta 3.

    
    
    • Tècnica per cargolar. Per enroscar s'ha d'escollir el tornavís adequat a la ranura de la cabota del cargol. S'agafa pel mànec amb una mà i es fa girar en el sentit de les agulles del rellotge. Es pot fer servir un tornavís manual o elèctric.
    
    

    Cal recordar que si hem de collar un cargol gran la fusta es podria obrir. Per evitar-ho, abans hi hem de fer un forat amb la barrina.

    En la fusta hi podem clavar claus, cargols i perns. Els claus poden variar en longitud, gruix i tipus de cabota. Els cargols per a fusta o tirafons són peces de metall de secció cilíndrica que tenen una rosca helicoïdal que acaba en punta i cabotes de formes diverses. Els perns permeten col·locar femelles estàndard o d'orelles. S'utilitzen quan es vol que les unions siguin desmuntables.

    
    
    • Tècnica per encolar. L'operació d'encolar serveix per unir les peces de fusta mitjançant un compost que s'anomena cola. Aquesta substància s'adhereix a les fibres de la fusta i s'endureix formant una unió estable. Per encolar cal tenir en compte que:

    • Les superfícies estiguin ben netes, sense vernís ni pintura.

    • Mentre s'assequen, les peces han d'estar sotmeses a pressió. Amb aquesta finalitat podem fer servir serjants o cargols de banc.

    • L'excés de cola s'ha de netejar amb un drap humit abans que s'assequi.

    • Tècnica per aplicar cola termofusible amb pistola. Podem encolar peces de fusta amb cola termofusible mitjançant una pistola especial. Aquesta pistola té una resistència elèctrica a l'interior que escalfa una barra de cola termofusible. Quan la cola és calenta, es fon i la podem utilitzar. Per dosificar la quantitat de cola, la pistola té un gallet que empeny la barra sòlida de cola.
    
    

    Seguretat

    La cola termofusible que aplica la pistola surt a una temperatura molt alta. Per no cremar-nos, hem de tenir en compte aquests consells:

    • No toquis la cola en estat líquid, ja que és molt calenta.
    • No deixis la pistola en qualsevol lloc, ja que pot deixar caure alguna gota de cola sobre la taula i cremar-te. Cal utilitzar un suport.
    • Tècnica per acoblar. Aquí tractarem de les unions de les peces de fusta per fer que encaixin l'una en l'altra. Hi ha diversos tipus d'acoblament.

    A l'acoblament amb espigues o tacs es marquen uns forats del gruix de l'espiga a les peces que s'han d'unir. Els forats han d'estar separats de la vora i centrats en la peça perquè encaixin perfectament. Les espigues es col·loquen, amb una mica de cola, com a element d'unió entre les dues peces. Per acabar d'encaixar les peces es fa servir un martell. Cal col·locar una peça de fusta o plàstic al punt on s'hagi de colpejar per evitar fer marques a la fusta.

    
    

    A l'acoblament de trau i metxa, en una de les peces de fusta s'hi fa un rebaix (trau). A continuació, s'encola i s'acobla en l'altra peça. S'utilitza, per exemple, per formar angles rectes entre les peces 1.

    L'acoblament encadellat es fa servir per unir dues peces de fusta pels cantells. En una de les fustes es fa un rebaix al llarg del cantell (femella) i en l'altra es fa un sortint (mascle). Abans d'encaixar-les, les peces s'encolen. Els terres i parets de fusta es col·loquen mitjançant aquesta mena d'unió 2.

    La cua d'oreneta s'utilitza molt per unir calaixos, ja que és una unió molt resistent. Les peces que s'uneixen són amples i no gaire gruixudes 3.

    
    

    Acabar

  • L'operació de l'acabat es fa per protegir la fusta i millorar-ne l'aspecte. És molt important que, abans d'aplicar qualsevol tècnica d'acabat, la superfície de la fusta estigui neta, seca i suau. Qualsevol imperfecció destacarà més amb l'acabat.
    • Tintatge de la fusta. Es poden aplicar diferents tints per intensificar el color de la fusta o donar-li el to desitjat. Hi ha diversos tipus de tint, com els tints amb aigua i els tints amb alcohol.

    • Els tints amb aigua es venen en forma de pols i es dilueixen en aigua. Són barats i s'han d'aplicar generosament. Triguen molt a assecar-se.

    • Els tints amb alcohol se solen comercialitzar en pols o bé líquids, presenten una àmplia gamma de colors i s'assequen ràpidament

    
    
    Procediment

    1 Comprova que la peça de fusta està neta i perfectament polida.
    2 Dissol el tint en l'aigua. La quantitat que en necessitaràs dependrà de la intensitat de color que vulguis obtenir.
    3 Suca el pinzell al tint i escorre l'excés de producte.
    4 Aplica el producte amb el pinzell, en direcció paral·lela a la veta de la fusta. Deixa assecar la peça el temps que calgui.

    • Altres tècniques en l'acabat amb fusta. Altres tècniques que es fan servir en l'acabat amb fusta són l'envernissat, l'acabat amb cera, l'acabat amb oli i la pintura.

    • A l'envernissat es fa servir vernís, que és una barreja de resines amb un dissolvent que s'evapora durant l'assecatge de la peça. En moltes ocasions protegeix la fusta de l'aigua. Es tracta d'un acabat que canvia la sensació tàctil de la fusta.
    • L'acabat amb cera se sol fer amb cera d'abelles, que pot portar tint incorporat. S'ha d'aplicar en petites quantitats amb un drap i deixar que s'assequi tot un dia abans d'aplicar la segona capa.
    • En l'acabat amb oli el més utilitzat és l'oli de llinosa, tot i que se'n poden utilitzar d'altres, com l'oli danès i el de teca. L'avantatge que presenten tots tres és que mantenen les qualitats al tacte de la fusta i són fàcils de restaurar. S'apliquen fregant la superfície amb un drap amarat d'oli. En les fustes noves cal aplicar-hi diverses capes, però sempre s'ha d'esperar que s'assequi la capa anterior.
    • Respecte a la pintura, al mercat hi ha una àmplia varietat de pintures amb aigua o amb dissolvents que, en aplicar-se, cobreixen la fusta amb una pel·lícula.