La ciència a l’enginyeria estructural

Quan parlem de ciència poques vegades ho relacionem amb l’enginyeria, i menys quan estem en el món de la contrucció i de l’enginyeria civil. El meu punt de vista és contrari a aquesta visió habitual, si ens centrem en la construcció d’estructures i la ciència que hi ha darrere, és a dir la resistència de materials, veiem que és una branca científica que no té res a envejar a d’altres disciplines de la ciència i de la tècnica.

Es fascinant veure com des del naixement fins a la posterior evolució i maduració la resistència de materials ha seguit els mateixos passos que la resta de branques clàssiques de la ciència. Més encara si seguim els noms propis dels qui han contribuït.

Molts consideren a Galileo (s. XVII) com el primer gran científic, les seves aprotacions sobre astronomia, física i mecànica són prou conegudes, però és menys coneguda la seva aprotació en el camp de la resistència de materials. En el seu llibre ‘Dos noves ciències’ es recull el seu treball sobre el camp de la mecànica, Galileo va observar que la resistència d’un element sotmés a tracció és proporcional a la seva secció i independent de la seva longitud. També va explicar el mecanisme resistent d’una biga en voladiu sotmesa a flexió. Ara sabem que la seva teoria no era correcta però aquesta primera publicació va servir de punt de partida i el seu testimoni va passar a tants d’altres.

Il·lustració de Galileo d’una assaig a flexió (font)

Posteriorment Robert Hooke, coetani i rival de Newton, va evaluar que l’allargament de cables i resorts es proporcional al pes que aguanten. La llei de Hooke, que porta el seu propi nom, és la base quan tractem amb elements elàstics.

La resistència de materials va evolucionar com la resta de branques de la ciència, va avançar a mesura que el pensament científic i les eines teòriques i técniques evolucionaven. Actualment tothom pot tenir accés a al coneixement però a finals del segle XVII el càlcul (sí l’assignatura sobre derivades i integrals) era l’eina més potent de l’època i només quatre homes estaven familiaritzats amb aquesta branca de les matemàtiques. Aquests eren Leibnitz, Newton i els dos germans Jacob i Johann Bernoulli. Aquests dos últims són prou coneguts al món de les matemàtiques però també van treballar en el camp de les estructures estudiant la deformació de bigues. El fill de Johann, Daniel Bernoulli va seguir les passes del seu pare, la seva publicació més important va ser ‘Hidrodinàmica’ on va postular el principi de Bernoulli però de les seves converses amb Euler en van sortir grans constribucions a la resistència de materials.

Jacob, Johann i Daniel Bernoulli i Leonhard Euler (d’esquerra a dreta)

Leonard Euler (s. XVIII) un dels matemátics i físics més coneguts i prolífics va compartir pis amb Daniel Bernoulli que el va encoratjar a resoldre de forma analítica l’equació diferèncial de la biga. També va obtenir la càrrega crítica de vinclament per pilars comprimits, que és la base per el cálcul de la inestabilitat d’una estructura.

Durant el segle XVIII tot estava per fer en el món de la ciència i pràcticament encara no hi havia divisió entre disciplines. Un mateix pensador tocava diferents branques de la física i de les matemàtiques, és habitual trobar que grans científics en certes disciplines també van treballar en la resistència de materials.

Coulomb (1736 – 1806) va contribuir com ningú a la mecànica de sòlids elàstics durant el segle XVIII però les seves aportacions més conegudes van ser en el camp de l’electricitat i el magnetisme. Thomas Young (1773 – 1829) és conegut per el seu experiment d’interferència de la llum (1801), des del meu punt de vista un dels experiments més influents de la història de la ciència, anys més tard introduía el mòdul d’elasticitat (o mòdul de Young) com a propietat intrinseca del material i independent de la secció. Lord Kelvin (1824 – 1907) i James Clerk Maxwell (1831 – 1879) grans personalitats en els camps de la termodinàmica i de l’electromagnetisme respectivament també van treballar en l’elasticitat i la resistència de materials.

Coulomb, Young, Kelvin i Maxwell (d’esquerra a dreta)

Aquests són alguns del noms propis de la resistència de materials però n’hi han molts més i sinò els he citat abans no és perquè siguin secundaris, podria haver parlat també de Navier, Cauchy, Poisson, Stokes, Lamé, Saint-Venant, Mohr o de Stephen Timoshenko, considerat el pare de la resistència de materials moderna i autor del llibre ‘History of strength materials’. Llibre d’on he tret la major part de la informació de l’artícle i que recomano pel qui vulgui ampliar la informació de les persones que han conformat la ciència de les estructures.

History of strength materials. Autor: Stephen P. Timoshenko

Arquitectura Milagrosa, de Llàtxer Moix

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

Ja es pot assegurar que durant l’última dècada s’ha abusat de l’arquitectura icònica, ciutats més o menys importants han construït edificis de firma reconegut mundialment, per tal de donar valor afegit a noves zones o per tal de revitalitzar barris. Llàtzer Moix (Sabadell, 1955) en el seu llibre titulat Arquitectura Milagrosa (Ed. Anagrama) parteix del conegut fenómen Guggenheim per relatar la història de com s’ha cultivat l’arquitectura de estrelles a la península Ibèrica. En els 10 capítols del llibre repassa diferents casos on s’ha promogut grans obres públiques dissenyades per arquitectes estrella internacionals. Sovint aquestes obres faraòniques passen per sobre dels criteris d’urbanisme, estètica i bona pràctica professional, i porten associats grans increments de pressupost respecte el cost inicial previst.

Museu Guggenheim de Bilbao, de Frank Gehry

Aquesta moda de les grans actuacions urbanístiques firmades per l’arquitecte de torn arriba a Espanya via Bilbao, amb la construcció del Museo Guggenheim projectat per l’arquitecte americà Frank Gehry. A partir d’aquesta obra Bilbao, una ciutat gris i post-industrial, es renova totalment, arriben els turistes, les naus industrials decadents es canvien per restaurants i botigues de disseny. Tant va ser l’èxit que fins i tot a donat nom al fenómen Guggenheim, conegut arreu.

Ciutat de la Cultura de Santaigo, de Peter Eisenman

A partir d’aquest precedent diferents Ajuntaments i d’altres administracions comencen a planejar els seu propi Guggenheim amb l’esperança de situar la seva ciutat (i a ells mateixos) al món. Alguns dels exemples més flagrants han estat la Ciutat de les Arts i les Ciències de València, dissenyada per Santiago Calatrava, o la Ciutat de la Cultura de Santiago de Compostela, de l’arquitecte Peter Eisenman.

Ciutat de les Arts i les Ciències, de Santiago Calatrava

Actualment, poques són les ciutats que s’han escapat de la moda de tenir una obra d’algun arquitecte estrella, i això ha creat l’efecte contrari al que es buscava, quan totes les ciutats tenen un Foster, un Zaha Hadid, un Herzog & De Meuron, no s’està aportant res de nou a la ciutat, s’està destruïnt l’urbanisme i la personalitat pròpia del territori. Encara haurem de donar gràcies a la crisi mundial que ha sigut la única capaç de parar el malbaratament de recursos que s’estava fent sense cap tipus de sentit.

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