Forces i estructures

Les deformacions dels cossos, i per tant dels elements estructurals, poden ser molt diverses. En general una deformació és una modificació de la forma i això representa una modificació de l'estructura molecular dels materials o elements constructius.

Per tal de poder estudiar una mica en profunditat aquestes deformacions introduirem el concepte d'esforç. Definirem com a esforç aquell tipus d'acció (conjunt de forces i moments aplicats en un cos) que provoca un determinat tipus de deformació.

Si ens fixem en una determinada estructura molecular o de les partícules que formen un cos, sotmès a un determinat estat d'accions, apreciarem que les molècules o partícules s'han desplaçat unes respecte de les altres. Aquests desplaçaments poden ser aleatoris: en una direcció s'acosten, en una altra se separen, llisquen unes sobre les altres, etc. A fi d'analitzar millor aquests conceptes definirem els esforços següents.

Esforços axials. Són aquells esforços que provoquen unes deformacions principals en la mateixa direcció que les accions aplicades. Podem distingir dos tipus d'esforços axials: els de tracció i els de compressió.

Tracció.
Tipus d'esforç que provoca una separació entre les molècules o partícules. És el típic cas d'una corda elàstica estirada pels dos extrems. La corda s'allarga (les molècules se separen) en el sentit de les forces aplicades. El tipus de deformació provocat per la tracció s'anomena allargament. La dilatació és un tipus d'allargament provocat per altres accions: canvis de temperatura, d'humitat, etc.

	Compressió. Tipus d'esforç que provoca una aproximació entre les molècules o partícules. És el típic cas d'una columna que suporta un pes per la part superior. La columna s'escurça (les molècules s'acosten) en el sentit de les forces aplicades. El tipus de deformació provocat per la compressió s'anomena escurçament. La retracció és un tipus d'escurçament provocat per altres accions, principalment pèrdua d'humitat.
	Flexió. Quan unes determinades accions provoquen que un cos o element constructiu es corbi o doblegui, diem que existeix un esforç de flexió. En aquest tipus d'esforç s'aprecia que en la zona exterior de la curvatura les molècules s'han separat i per tant hi ha traccions, mentre que per la part interior de la curvatura les molècules s'han acostat i hi ha compressions. Fins i tot podem veure que en la part intermèdia hi ha una zona, anomenada fibra neutra, on les molècules ni s'han separat ni s'han acostat, és a dir no estan sotmeses a cap esforç. Aquest és l'esforç típic d'una biga que suporta una càrrega al mig. El tipus de deformació, ja s'ha dit, és una curvatura i es mesura amb la fletxa. La fletxa és la distància màxima entre els punts d'un element flectat abans i després de la deformació. Evidentment ens recorda la posició d'una fletxa en un arc.
	Tallant. De vegades les molècules llisquen unes sobre les altres, de vegades s'anomena també esforç rasant o esforç tangencial. En aquest tipus d'esforç i deformació si ens fixem en el sentit diagonal veurem que en una direcció les molècules s'han acostat i en la direcció contrària s'han separat. Per això, d'alguna forma i tal com es veurà posteriorment, el comportament dels materials a tallant té relació amb el comportament a tracció i compressió. El tipus de deformació consisteix en la pèrdua d'ortogonalitat dels elements i es mesura en unitats angulars: la pèrdua o guany d'un determinat angle (un angle recte, per exemple) abans o després de la deformació.
Torsió. Es tracta de l'esforç menys habitual en construcció, si bé és present en moltes situacions. Es tracta d'un esforç molt semblant al de tallant ja que les molècules o partícules llisquen unes sobre les altres, però en aquest cas no ho fan de forma lineal sinó que ho fan formant cercles. Les partícules centrals gairebé no giren (una mena de fibra neutra) mentre que com més ens allunyem cap a les vores més gran és aquest lliscament. El tipus de deformació consisteix a que el cos pren una forma helicoidal i es mesura en unitats angulars.