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

Arquitectura Milagrosa, de Llátxer Moix

Arquitectura Milagrosa. Hazañas de los arquitectas estrella en la España del Guggenheim

Ya se puede asegurar que durante la última década se ha abusado de la arquitectura icónica, ciudades más o menos importantes han construido edificios de firma reconocida mundialmente para dar valor a nuevas zonas o para revitalizar barrios. Llátzer Moix (Sabadell, 1955) en su libro titulado Arquitectura Milagrosa (Ed. Anagrama) parte del conocido efecto Guggenheim para relatar la história de como se ha cultivado la arquitectura de estrellas en la península Ibérica. En los 10 capítulos del libro repasa diferentes casos donde se han promovido grandes obras públicas diseñadas por arquitectos estrella internacionales. A menudo estas obras faraónicas pasan por encima de los critérios urbanísticos, de estética y de buena práctica profesional, y conllevan asociados importantes incrementos de presupuesto respecto al coste inicial previsto.

Museo Guggenheim de Bilbao, de Frank Gehry

Esta moda de las grandes actuaciones urbanísticas firmadas por el arquitecto de turno llega a España via Bilbao, con la construcción del Museo Guggenheim, proyectado por el arquitecto americano Frank Gehry. A partir d’esta obra Bilbao, una ciudad gris y post-industrial, se renueva totalmente, llegan los turistas, las naves industriales decadentes se cambian por restaurante y tiendas de diseño. Tanto fue el éxito que hasta dio nombre al fenómeno Guggenheim, conocido mundialmente.

Ciudad de la Cultura de Santaigo, de Peter Eisenman

A partir de éste precedente diferentes Ayuntamientos y otras administraciones empiezan a planear su propio Guggenheim con la esperanza de situar su ciudad (y a ellos mismos) en el mundo. Algunos de los ejemplos más flagrantes han sido la Ciudad de las Artes y las Ciencias de Valéncia, diseñada por Santiago Calatrava, o la Ciudad de la Cultura de Santiago de Compostela, del arquitecto Peter Eisenman.

Ciudad de las Artes y las Ciencies, de Santiago Calatrava

Actualmente, pocas son las ciudades que se han escapado de la moda de tener una obra de algún arquitecto estrella, y esto ha creado el efecto contrario al que se buscaba, cuando todas las ciudades tienen un Foster, un Zaha Hadid, un Herzog & De Meuron, no se aporta nada nuevo a la ciudad, se está destruyendo el urbanismo y la personalidad propia del territorio. Tendremos que dar gracias a la crisis mundial que ha sido la única capaz de parar el despilfarro de recursos que se estaba haciendo sin ningún tipo de sentido.

Detalls Constructius. CYPE

Llibres de ponts

Puentes: Apuntes para su diseño, cálculo y construcción – Javier Manterola (121,00 €)

Ponts/Puentes – Fritz Leonhardt (124,57 €)

Forma y tipo en el arte de construir puentes – Miguel Aguiló

Puentes, estructuras, actitudes

Autor: Julio Martínez Calzón
Editorial: Turner
Preu: 72€

Razon y ser de los tipos estructurales

Autor: Eduardo Torroja
Editorial: CSIC
Preu: 48€

Sistemas de estructuras

Sistemas de estructuras repassa totes les tipologies estructurals inimaginables. Mitjantçant imatges tridimensionals i petites explicacions va desgranant els diferents esquemes estructurals. Està ordenat de manera molt interesant, començant per les estructures que treballen per axil, després les que treballen per flexió i per últim les que treballen per superfície. És un llibre molt divulgatiu i didàctic, i sempre va bé per tenir idees, al final un s’adona que gairebé tot està inventat.

La versió original és bilíngüe, està en anglès i alemany, i la versió que es pot comprar aquí està en castellà i portugués.

Autor: Heine Engel
Editorial: Gustavo Gili
Preu: 48€
Amazon.com

Innovació al formigó