Aquests són els pilars sobre els quals es construeix tota la ciència de l'enginyeria estructural.

• Càrrega (Load): Qualsevol força externa que actua sobre una estructura. Les càrregues són la raó de ser de l'estructura.

  • Càrregues Permanents / Mortes (Dead Load): Càrregues fixes i que no canvien amb el temps. Inclouen el pes propi de l'estructura (bigues, pilars, forjats) i el dels elements constructius que suporta (envans, façanes, paviments).

  • Càrregues Variables / Vives (Live Load): Càrregues mòbils o que poden canviar de posició o magnitud. Inclouen el pes de les persones, el mobiliari, els vehicles o els materials emmagatzemats.

  • Càrregues Accidentals (Accidental Load): Càrregues que tenen una baixa probabilitat d'ocórrer, però que han de ser considerades en el disseny per la seva gravetat. Les principals són el vent (wind load) i el sisme (seismic load).

• Esforç (Stress / Internal Force): La resposta interna d'un element estructural a les càrregues externes. Aquests són els cinc tipus fonamentals d'esforços:

  • Tracció (Tension): L'esforç que tendeix a estirar o allargar un element. Els cables d'un pont penjant treballen a tracció.

  • Compressió (Compression): L'esforç que tendeix a aixafar o escurçar un element. Els pilars d'un edifici treballen principalment a compressió.

  • Tallant / Esforç Tallant (Shear): L'esforç que tendeix a "tallar" o "cisallar" un element, com unes tisores. Es produeix quan dues forces paral·leles i properes actuen en sentits oposats.

  • Flexió / Moment Flector (Bending / Bending Moment): L'esforç que tendeix a corbar o flexionar un element, com passa en una biga. La flexió provoca simultàniament tracció a la part inferior de la biga i compressió a la part superior.

  • Torsió / Moment Torsor (Torsion): L'esforç que tendeix a retorçar un element sobre el seu propi eix longitudinal.

• Deformació (Deformation / Strain): El canvi de forma o mida que experimenta un element estructural quan està sotmès a un esforç.

• Resistència (Strength): La capacitat màxima d'un material o element estructural per a suportar un esforç sense trencar-se o col·lapsar.

• Rigidesa (Stiffness): La capacitat d'un element estructural per a resistir la deformació. Un element molt rígid es deforma poc sota una càrrega determinada.

Aquests són els "maons" amb què es construeixen pràcticament totes les estructures.

• Biga (Beam): Un element estructural principalment horitzontal dissenyat per a resistir càrregues verticals mitjançant la flexió. Transmet les càrregues als seus suports (pilars o murs).

• Jàssera (Girder): Una biga principal de grans dimensions que serveix de suport a altres bigues més petites (biguetes).

• Pilar / Columna (Column): Un element estructural principalment vertical dissenyat per a suportar càrregues mitjançant la compressió i transmetre-les als nivells inferiors o a la fonamentació.

• Llosa / Forjat (Slab): L'element horitzontal que forma els pisos i sostres d'un edifici. Transmet les càrregues vives i mortes a les bigues i/o pilars.

• Mur de Càrrega (Bearing Wall): Un mur que, a més de tancar un espai, té la funció de suportar càrregues verticals (el pes dels forjats i de la coberta).

• Fonamentació (Foundation): La part inferior de l'estructura que està en contacte directe amb el terreny. La seva funció és transmetre totes les càrregues de l'edifici al sòl de manera segura i estable.

  • Sabata Aïllada (Spread Footing): Un bloc de formigó armat, generalment quadrat o rectangular, situat sota un sol pilar per repartir la seva càrrega puntual sobre una superfície més gran de terreny.

  • Sabata Correguda (Strip Footing): Una sabata lineal i contínua que es troba sota un mur de càrrega.

  • Llosa de Fonamentació (Mat / Raft Foundation): Una gran llosa de formigó armat que cobreix tota la superfície de l'edifici, utilitzada quan el terreny té poca resistència o les càrregues són molt elevades.

  • Pilot (Pile): Un element de fonamentació profund, similar a una columna, que es clava o s'excava al terreny fins a trobar una capa de sòl resistent (estrat rocós o ferm). S'utilitza quan el terreny superficial és de mala qualitat.

Un sistema estructural és el conjunt organitzat d'elements que treballen de forma coordinada per a garantir l'estabilitat i resistència de tot l'edifici.

• Pòrtic (Frame): Un sistema estructural format per la unió de bigues (elements horitzontals) i pilars (elements verticals). És el sistema més comú en la construcció d'edificis.

• Encavallada / Gelosia (Truss): Una estructura formada per barres rectes connectades en nusos, formant triangles. Aquesta disposició fa que les barres treballin exclusivament a tracció o a compressió, la qual cosa la converteix en una solució molt lleugera i eficient per a cobrir grans llums (com en cobertes de naus industrials o ponts).

• Arc (Arch): Una estructura corba que treballa principalment a compressió, canalitzant les càrregues verticals cap als seus suports laterals. És ideal per a salvar grans obertures utilitzant materials que resisteixen bé la compressió, com la pedra o el formigó.

• Voladís / Mènsula (Cantilever): Una biga o llosa que està subjecta o encastada només per un extrem, mentre que l'altre extrem queda lliure. Aquest element treballa a flexió de manera molt intensa. Els balcons són un exemple típic de voladís.

• Contraventament / Arriostrament (Bracing): Un sistema d'elements, generalment diagonals, que s'introdueix en un pòrtic per a donar-li rigidesa i estabilitat davant de forces horitzontals (vent o sisme). Les diagonals formen triangles, que són geomètricament indeformables.

• Mur de Tall / Pantalla (Shear Wall): Un mur de formigó armat o de maçoneria reforçada, dissenyat específicament per a resistir grans forces horitzontals dins del seu propi pla. Actua com una gran biga vertical encastada a la fonamentació.

• Estabilitat (Stability): La capacitat d'una estructura per a mantenir-se en equilibri sota l'acció de les càrregues sense bolcar, lliscar o patir deformacions excessives.

• Vinclament (Buckling): Un fenomen d'inestabilitat que es produeix en elements esvelts sotmesos a compressió (com un pilar llarg i prim). En lloc d'aixafar-se, l'element falla sobtadament corbant-se lateralment, fins i tot amb una càrrega molt inferior a la que podria resistir per simple compressió.

Aquesta secció entra en el disseny pràctic d'elements individuals i la seva connexió amb la resta de l'edifici.

• Fonamentacions:

  • L'element que transmet totes les càrregues de l'edifici al terreny.

  • Es descriuen els tipus principals: sabates aïllades (sota pilars), sabates corregudes (sota murs) i lloses de fonamentació. També s'introdueixen les fonamentacions profundes (pilots).

• Elements Horitzontals (Bigues i Forjats):

  • Anàlisi de com dissenyar sistemes de forjats per cobrir espais, considerant la seva llum, les càrregues i el material.

• Elements Verticals (Pilars i Murs):

  • Estudi del fenomen del vinclament (pandeo) com a factor determinant en el disseny de pilars esvelts.

Filosofia i Enfocament del Llibre

1. Orientat a l'Arquitecte: El llenguatge i els exemples estan sempre pensats des de la perspectiva del disseny arquitectònic.

2. Desenvolupament de la Intuïció: Més que memoritzar fórmules, busca que el lector desenvolupi una "sensibilitat estructural" per predimensionar i proposar sistemes coherents.

3. Visual i Gràfic: És un dels seus punts més forts. Fa un ús extensiu de dibuixos, diagrames i isometries per explicar conceptes complexos de manera clara.

4. Simplicitat sense Sacrificar el Rigor: Tot i que simplifica els mètodes de càlcul, els principis físics i conceptuals que explica són correctes i robustos.

• Acer Estructural (Structural Steel):

  • Perfil Laminat (Rolled Shape): Perfils d'acer estàndard fabricats en calent amb formes de secció eficients (I, H, U, L) per optimitzar la seva resistència a la flexió i la compressió.

    • Perfil I / Doble T (I-Beam): Secció clàssica per a bigues, on les ales (flanges) superior i inferior resisteixen la major part de la flexió i l'ànima (web) resisteix l'esforç tallant.

    • Perfil H (H-Shape / W-Shape): Secció similar a la I però amb ales més amples, molt eficient per a ser utilitzada com a pilar.

  • Ànima (Web): L'element vertical central d'un perfil I o H.

  • Ala (Flange): Els elements horitzontals superior i inferior d'un perfil I o H.

  • Biga d'Ànima Plena (Plate Girder): Una biga de gran cantell fabricada a mida mitjançant la soldadura de tres planxes d'acer (dues ales i una ànima) per a cobrir llums molt grans.

  • Placa de Base (Base Plate): Una planxa d'acer soldada a la base d'un pilar metàl·lic per repartir la seva càrrega puntual sobre una àrea més gran de la sabata de formigó.

• Formigó Armat (Reinforced Concrete):

  • Armadura (Reinforcement / Rebar): Barres d'acer corrugat que s'introdueixen dins del formigó per absorbir els esforços de tracció que el formigó per si sol no pot resistir.

  • Estrep (Stirrup): Anelles d'armadura, generalment rectangulars o circulars, que es col·loquen transversalment a l'armadura principal de bigues i pilars per resistir l'esforç tallant i evitar el vinclament de les barres principals.

  • Recobriment (Concrete Cover): La distància mínima entre la superfície exterior del formigó i l'armadura més propera. La seva funció és protegir l'acer de la corrosió i del foc.

  • Formigó Pretesat (Prestressed Concrete): Tècnica on s'introdueixen esforços de compressió interns al formigó (tesant els cables d'acer) abans de la seva posada en servei. Aquesta compressió prèvia contraresta les traccions que produiran les càrregues, permetent crear elements més esvelts i cobrir llums més grans.

    • Pretesat (Pre-tensioned): Els cables es tesen abans d'abocar el formigó. Típic d'elements prefabricats.

    • Posttesat (Post-tensioned): Els cables es tesen després que el formigó hagi endurit, deixant uns conductes buits durant el formigonat. Típic d'obres executades "in situ".

• Fusta (Timber / Wood):

  • Fusta Laminada Encolada (Glulam - Glued Laminated Timber): Bigues o pilars fabricats encolant làmines de fusta més petites sota pressió. Permet crear elements de grans dimensions i formes corbes que serien impossibles d'obtenir amb fusta massissa.

  • Anisotropia (Anisotropy): La propietat de la fusta de tenir diferents resistències i comportaments mecànics segons la direcció (paral·lela o perpendicular a la fibra).