La ciencia en la ingeniería estructural

Cuando hablamos de ciencia pocas veces lo relacionamos con la ingeniería, y menos aún cuando estamos en el mundo de la construcción y de la ingeniería civil. Mi punto de vista es contrario a esta visión habitual, si nos centramos en la construcción de estructuras y la ciencia que hay detrás, es decir la resistencia de materiales, vemos que es una rama científica que no tiene nada que envidiar a otras disciplinas de la ciencia y la técnica.

Es fascinante ver como desde el nacimento hasta la posterior evolución y maduración de la resistencia de materiales ha seguido los mismos pasos que el resto de ramas clásicas de la ciencia. Y más aún si seguimos los nombres propios de los quien han contribuido.

Muchos consideran a Galileo (s. XVII) como el primer gran científico, sus aportaciones en la astronomía, la física y la mecánica son conocidas, pero menos conocidos son sus estudios en el campo de la resistencia de materiales. En su libro ‘Dos nuevas ciencias’ se recoge su trabajo en el campo de la mecánica, Galileo observó que la resistencia de un elemento sometido a tracción es proporcional a su sección e independiente de su longitud. También explicó el mecanismo resistente de una viga en voladizo sometida a flexión. Ahora sabemos que su teoría era errónea pero esta primera publicación sirvió de punto de partida y su testigo pasó a tantos otros.

IIlustración de Galileo de un ensayo a flexión (fuente)

Posteriormente Robert Hooke, coetáneo y rival de Newton, evaluó que el alargamiento de cables y resortes es proporcional al peso que aguantan. La ley de Hooke, que lleva su propio nombre, es la base cuando hablamos de sólidos elásticos.

La resistencia de materiales evolucionó como el resto de ramas de la ciencia, avanzó a medida que el pensamiento científico y las herramientas teoricas y técnicas evolucionaban. Actualmente todo el mundo tiene acceso al conocimiento pero a finales del siglo XVII el cálculo (sí la asignatura de derivadas e integrales) era la herramienta más potente de la época, y solo cuatro hombres estaban familiarizados con esta rama de las matemáticas. Estos eran Leibnitz, Newton y los dos hermanos Jacob y Johann Bernoulli. Estos dos últimos son conocidos en el mundo de las matemáticas pero también trabajaron en el campo de las estructuras estudiando la deformación de vigas. El hijo de Johann, Daniel Bernoulli siguió los pasos de su padre, su publicación más importante fue ‘Hidrodinámica’ donde postuló el principio de Bernoulli pero de sus conversaciones con Euler surgieron grandes contribuciones a la resistencia de materiales.

Jacob, Johann y Daniel Bernoulli y Leonhard Euler (de izquierda a derecha)

Leonhard Euler (s. XVIII) uno de los matemáticos y físicos más conocidos y prolíficos compartió piso con Daniel Bernoulli que lo animó a resolver de forma analítica la ecuación diferencial de la viga. También obtuvo la carga crítica de pando para pilares comprimidos, que es la base para el cálculo de inestabilidad de una estructura.

Durante el siglo XVIII todo estaba por hacer en el mundo de la ciencia y prácticamente aún no había división entre disciplinas. Un mismo pensador tocaba diferentes ramas de la física y de las matemáticas, es habitual encontrar que grandes científicos en ciertas disciplinas también trabajaron en la resistencia de materiales.

Coulomb (1736 – 1806) contribuyó como nadie a la mecánica de sólidos elásticos durante el siglo XVIII pero sus aportaciones más conocidas fueron en los campos de la electricidad y magnetismo. Thomas Young (1773 – 1829) es conocido por su experimento de interferencia de la luz (1801), desde mi punto de vista uno de los experimentos más influyentes de la historia de la ciencia, años más tarde introducía el módulo de elasticidad (o módulo de Young) como propiedad intrínseca del material e independiente de la sección. Lord Kelvin (1824 – 1907) y James Clerk Maxwell (1831 – 1879) grandes personalidades en los campos de la termodinámica y del electromagnetismo respectivamente también trabajaron en la elasticidad y la resistencia de materiales.

Coulomb, Young, Kelvin y Maxwell (de izquierda a derecha)

Estos son algunos de los nombre propios de la resistencia de materiales pero hay muchos más i sino los he citado no es porqué sea secundarios, podría haber hablado también de Navier, Cauchy, Poisson, Stokes, Lamé, Saint-Venant, Mohr o de Stephen Timoshenko, considerado el padre de la resistencia de materiales moderna y autor del libro ‘History of strength materials’. Libro del cual he sacado la mayor parte de la información del artículo y que recomiendo al quien quera ampliar la información de como se ha conformado la ciencia de las estructuras.

History of strength materials. Autor: Stephen P. Timoshenko

José Antonio Fernández Ordóñez. Puente hacia el arte (parte 3: ingeniero humanista)

“Es muy fácil pensar; obrar es muy difícil. Y obrar de acuerdo con el pensamiento es lo más difícil del mundo” Johann Wolfgang von Goethe

La aportación de José Antonio Fernández Ordóñez a la Ingeniería Civil no sólo se limita a su aspecto profesional que, tal y como se ha visto en las dos primeras partes de esta serie de artículos sobre su figura, abarcó muchos y variados frentes. José Antonio Fernández Ordóñez también nos ha dejado por escrito gran cantidad de reflexiones sobre la profesión.

El siglo XX no ha producido mucha reflexión teórica por parte de los ingenieros de caminos, él es una de las excepciones.

Su pensamiento se podría asemejar al puente de doble sentido que une el arte con la técnica. Era un pensamiento libre, crítico y giraba sobretodo en torno a la Naturaleza y la Cultura, incidiendo de forma muy moderna en la relación entre funcionalidad y belleza, hasta tal punto que su discurso de entrada a la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando se tituló “El Pensamiento Estético de los Ingenieros. Funcionalidad y Belleza” [1].

El discurso separa conceptualmente la histórica dicotomía entre forma y función para dar más contenido a su entendimiento como conjunto, ya que según lo entendía él, tanto en sus reflexiones como en sus obras, los dos conceptos forman un todo, la obra construida.

Valoraba tanto esta idea de unidad entre forma y materia que estudió de modo muy exhaustivo el legado de la ingeniería civil. Escribió gran cantidad de libros, catálogos y artículos, la mayoría de los cuales estaban relacionados con grandes obras del pasado o con ilustres ingenieros como Cerdà, Torroja, Telford, Freyssinet, José Eugenio Ribera, etc. De ellos no quería recordar sus obras y su nombre sólo de forma contemplativa, al contrario, quería a partir de su asimilación poder lanzar otras propuestas. “Los ingenieros de hoy no deben olvidar el valor y el ejemplo de los grandes ingenieros del pasado”[1]. Esta mentalidad ya provenía de su padre, que junto con otros ingenieros españoles heredó el espíritu de Agustín de Betancourt.

Puente de Lothian de Thomas Telford. Pathhead, Midlothian. Escocia (fuente).

Su exhaustivo conocimiento de las obras de ingeniería civil a lo largo de la historia y su gran cultura histórico-filosófica le permitía citar en sus textos a muchos autores, sobretodo a grandes Ingenieros del pasado y a los escritores de la Ilustración. Escribió en revistas como “El Ciervo”, “Hogar y Arquitectura”, “Hormigón y Acero”, entre otras, dejando huella de su enorme capacidad y talento, compaginando artículos técnicos y de crítica estética. La antología de sus textos es recopilada en el libro del “Pensar la Ingeniería” [2].

Fernández Ordóñez tenía una enorme sensibilidad, un buen gusto y sobretodo una gran pasión por su trabajo. En palabras de Mercedes López García, historiadora del arte que empezó a trabajar conjuntamente con él en la Escuela de Caminos de Madrid en 1983, “José [Antonio Fernández Ordóñez] tenía ilusión y amor a su profesión, era un apasionado de todo lo que hacía. No se daba nunca por satisfecho, estaba muy atento a todo y era capaz de asimilar gran cantidad de información para después quedarse con lo que necesitaba. Era un hombre muy culto, sabía tratar con la gente, sabía valorar las cosas, entenderlas y entender a todo el mundo. Su gran cultura le acercaba a la gente” [Mercedes López, 2005].

Toda su investigación teórica iba dirigido a la búsqueda incesante de la perfección estética y constructiva. No permitía el gris en su escala creadora. La categoría de belleza clásica imperó en la concepción de todas sus obras. Simplicidad, pureza de líneas, adecuación al entorno y visión urbanística fueron factores de importancia para José Antonio Fernández Ordóñez en cuanto quería transmitir toda su poética reflexiva en sus proyectos.

Escultura de Atenea. Museo Pergamon. Berlín.

José Antonio Fernández Ordóñez no entendía como en la ingeniería se podía despreciar la forma frente a la función utilitaria y estructural. Para él, no sólo era un error estético sino también ético, es decir, de falta de entendimiento sobre lo que se está construyendo. Veía la ingeniería como un conocimiento técnico necesario para adentrarse en el mundo poético, defendiendo la forma de trabajar del maestro de obras de románico y del gótico.

No quería subordinar la belleza a la estructura, es decir, a aspectos técnicos. Sacaba todo el lenguaje técnico de los dominios de la lógica para profundizar en el terreno de la inspiración poética. Con ello no menospreciaba ningún elemento propio de cualquier construcción civil, sólo veía en ellos las palabras capaces para dar lenguaje, entendimiento e integración a cualquier proyecto constructivo.

La definición final de la forma de sus puentes provocaba largas discusiones con su compañero de trabajo Julio Martínez Calzón. No tenían un método particular para encauzar sus proyectos, en la mayoría de las ocasiones, se dejaban ir olvidando su pasado para adentrarse mejor en nuevas propuestas. Tampoco es que se despreocupaban por los pequeños detalles, al contrario, todos los componentes de sus obras estaban cuidados minuciosamente pero siempre desde un punto de vista integrador, de idea global. Julio Martínez Calzón decía en su homenaje: “Creo que en los puentes proyectados y construidos junto con José [Antonio Fernández Ordóñez] existe una creatividad formal y estructural muy singular y personalizada, que diferencia esta obra del resto de los puentes de otros autores”[3].

Capitel de las columnas de la Apadana de Susa. Persia (fuente).

Referencias:

[1] FERNÁNDEZ ORDÓÑEZ, José Antonio (1990). “El Pensamiento Estético de los Ingenieros. Funcionalidad y Belleza.” Discurso del Académico electo Excmo. Sr. D. José Antonio Fernández Ordóñez. Leído en el acto de su Recepción Pública el día 25 de marzo de 1990 y contestación del Excmo. Sr. Duque de Alba. Real Academia de Bellas Artes de San Fernando.

[2] FERNÁNDEZ ORDÓÑEZ, JOSÉ ANTONIO (1933-2000). “Pensar la ingeniería: antología de textos de José Antonio Fernández Ordóñez”. Edición de José Ramón Navarro Vera. Colección: Ciencias, humanidades e ingeniería, 90. Editorial Fundación Juanelo Turriano.

[3] AA.VV.(2002) JAFO. Homenaje a José Antonio Fernández Ordóñez. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Colección Ciencias, Humanidades e Ingeniería. Nº 66.

La mayor parte de la información de este artículo forma parte de la tesina de especialidad “Relación entre la obra de José Antonio Fernández Ordóñez y Eduardo Chillida Juantegui”, escrita por Guillem Collell Mundet y dirigida por Salvador Tarragó Cid en 2005.