Tipos de cargas y esfuerzos

Define con una frase cada uno de los cinco esfuerzos básicos (tracción, compresión, flexión, torsión y corte) y pon un ejemplo de un elemento cotidiano que trabaje principalmente a cada uno.

La figura muestra cinco elementos de una estructura sometidos a distintos esfuerzos; cuatro llevan su nombre y el quinto está tapado. Indica qué esfuerzo soporta el elemento marcado con el interrogante y razona tu respuesta a partir de cómo actúan las fuerzas.

Explica la diferencia entre una carga fija (o permanente) y una carga variable (o accidental) en una estructura, y clasifica estas cargas sobre una pasarela peatonal: el peso del propio tablero, la gente que pasa, la nieve acumulada y la barandilla.

Distingue entre carga puntual y carga distribuida con ejemplos sobre una viga: una persona de pie en su centro frente a una fila de libros apoyada en toda su longitud. ¿Cómo se representa cada una en los esquemas de cálculo?

Distingue entre carga estática y carga dinámica (de impacto o repetida): por qué un columpio que aguanta a una persona sentada quieta puede romperse si se deja caer sobre el asiento, y cómo lo tienen en cuenta los factores de seguridad en el cálculo.

Explica con tus palabras qué es el momento flector en una viga y por qué es máximo en el centro de una viga biapoyada cargada en el centro (y nulo en los apoyos). Relaciónalo con dónde se rompe una regla si la flexionas apoyándola en dos libros.

Compara una viga biapoyada con la misma viga en voladizo (empotrada en un extremo) bajo la misma carga en el centro o en el extremo libre: cuál se deforma más, dónde está el momento máximo en cada caso y por qué los balcones se calculan como voladizos.

Explica qué es el pandeo: por qué una varilla larga y delgada se arquea lateralmente bajo compresión mucho antes de aplastarse, y qué dos características geométricas (longitud y forma de la sección) influyen más en la carga de pandeo.

Los puntales metálicos de una obra se alquilan en varias longitudes. Explica por qué un puntal de $4\ \text{m}$ soporta mucha menos carga que uno de $2\ \text{m}$ de la misma sección (pandeo: la carga crítica decrece con el cuadrado de la longitud) y qué soluciones de obra permiten apuntalar forjados altos (punteras intermedias, arriostramientos, mayor diámetro).

Explica cómo trabaja un arco de piedra: en qué esfuerzo convierte las cargas verticales, por qué los materiales pétreos (que resisten mal la tracción) son adecuados para arcos y qué papel juegan los estribos laterales.

En un puente colgante, los cables principales y los tirantes verticales trabajan casi exclusivamente a tracción. Explica por qué conviene que los elementos principales trabajen a tracción (aprovechan toda la sección, no padecen pandeo) y qué elementos del puente sí trabajan a compresión (torres, tablero).

Explica qué es el coeficiente de seguridad de una estructura (cociente entre la resistencia y la solicitación de cálculo), por qué no se construye nunca con coeficiente $1$ (incertidumbre en cargas, materiales y ejecución) y razona con ejemplos por qué el coeficiente exigido es mayor en un teatro lleno de público que en una caseta de jardín.