Cómo el suelo sujeta tus pies.(Una explicación amena y divertida de como funcionan las estructuras de los edificios)

En las próximas líneas, vamos a tratar de entender como funcionan las estructuras de los edificios donde todos nosotros vivimos.
Para  ello, vamos a empezar pensando en una barra de pan tipo chapata, de las que son mas anchas que altas.
Si la sujetamos por los extremos (apoyos) y le pedimos a alguien que apriete hacia abajo con los dedos en el centro de la barra (carga),  estaremos  de acuerdo en que en la parte inferior de la barra  la corteza del pan va a tender  a agrietarse, y en la parte superior se va a apelmazar o comprimir la miga.

Estos movimientos son debidos a que aparecen unos esfuerzos o  tensiones, que son de tracción en la parte inferior de la barra de pan y de compresión en la parte superior.

Juguemos con  la barra de pan, pongamos la barra de canto, de forma que es más alta que ancha, tiene  más canto, más inercia y así aguanta mucho mejor los esfuerzos que le producía  nuestro ayudante al apretar con la mano.

Las estructuras no tienen barras de pan, tienen vigas, que funcionan igual, pero son normalmente de hormigón armado, acero o madera y como la barra de pan cuanto mayor  canto tienen más carga aguantan.

Las de hormigón armado son como una roca artificial fabricada con cemento, grava, arena y agua y que lleva en su interior un esqueleto de acero para aguantar  las tracciones ya que el hormigón por si mismo solo aguanta compresiones como todas las rocas naturales.

En este punto cabe resaltar que todas las construcciones en piedra antiguas estaban diseñadas para que solo hubiese compresiones y por eso jugaban con la geometría utilizando arcos que descargaban la estructura, comprimiendo los apoyos.

Cuando apareció el acero , se laminaron los lingotes haciendo secciones que optimizaban la de la barra de pan, así se utilizo la viga en doble T (con forma de I mayúscula) con dos alas,  una  arriba y otra abajo,  encargadas una de traccionarse  y la otra de comprimirse, separadas por un alma vertical más delgado que las alas.

Las vigas de madera clásicas aguantaban mal las tracciones, se ha mejorado un poco actualmente incluyendo colas o pegamentos potentes en ellas, de todas formas su uso está limitado a las cubiertas de centros comerciales y pabellones deportivos y siempre con grandes cantos.

Si pensamos en el suelo de nuestras casas, podemos asemejar cada habitación a una mesa, cuyo tablero en este caso de hormigón está apoyado  en barras de pan llamadas viguetas, separadas unas de otras unos 80 centímetros y que llevan la carga a otras barras de pan perpendiculares a las viguetas y  más grandes que son las vigas, que están en los laterales de la mesa en lados opuestos , y estas vigas se llevan la carga a las patas que son los pilares, que al llegar al terreno se ensanchan formando como unos pies que son las zapatas.

Todo esto es la base intuitiva, después existen los cálculos matemáticos para dar dimensiones a todas las “barras de pan” en función de la carga que vayan a soportar, para ello se utilizan también coeficientes de seguridad que hacen que pueda aguantar la estructura cargas mucho mayores que las que realmente tendrá que soportar, Y otros coeficientes que minoran los materiales  pensando que son de peores características que las que realmente tienen.

Por lo que para que falle una estructura tienen que darse muchísimas coincidencias desfavorables, y además a nuestro favor está el miedo que tienen las estructuras al vacio, a caerse.