Ingeniería geotécnica

La ingeniería geotécnica es la rama de la ingeniería civil que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la Tierra. Los ingenieros geotécnicos investigan el suelo y las rocas por debajo de la superficie para determinar sus propiedades y diseñar las cimentaciones para estructuras tales como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, etcétera.
Por ello, los ingenieros geotécnicos, además de entender cabalmente los principios de la mecánica y de la hidráulica, necesitan un adecuado dominio de los conceptos básicos de la geología. Es de especial importancia conocer las condiciones bajo las cuales determinados materiales fueron creados o depositados, y los posteriores procesos estructurales o diagenéticos (procesos metamórficos, de sustitución, cristalización, etc.) que han sufrido.
Diseños para estructuras construidas por encima de la superficie incluyen cimentaciones superficiales (zapatas), cimentaciones profundas (pilotes y muros de contención). Presas y diques son estructuras que pueden ser construidas de suelo o roca y que para su estabilidad y estanqueidad dependen en gran medida de los materiales sobre los que están asentados o de los cuales se encuentran rodeados. Finalmente los túneles son estructuras construidas a través del suelo o roca y que dependen en gran medida de las características de los materiales a través de los cuales son construidos para definir el sistema de construcción, la duración de la obra y los costos.
Los ingenieros geotécnicos también investigan el riesgo para los seres humanos, las propiedades y el ambiente de fenómenos naturales o propiciados por la actividad humana tales como deslizamientos de terreno, hundimientos de tierra, flujos de lodo y caída de rocas.
Antiguamente, a la geotecnia se la identificaba como la mecánica de suelos; pero el término se amplió para incluir temas como la ingeniería sísmica, la elaboración de materiales geotécnicos, mejoramiento de las características del suelo, interacción suelo-estructura y otros. Sin embargo, la geotecnia es una de las ramas más jóvenes de la ingeniería civil y, por lo tanto, sigue evolucionando activamente.
Se considera a Karl Terzaghi como el padre de la ingeniería geotécnica y la mecánica de suelos.



Ingeniería hidráulica



La ingeniería hidráulica es una de las ramas tradicionales de la ingeniería civil y se ocupa de la proyección y ejecución de obras relacionadas con el agua, sea para su uso, como en la obtención de energía hidráulica, la irrigación, potabilización, canalización, u otras, sea para la construcción de estructuras en mares, ríos, lagos, o entornos similares, incluyendo, por ejemplo, diques, represas, canales, puertos, muelles, rompeolas, entre otras construcciones.
Áreas de actividad
Los ingenieros hidráulicos se ocupan de diseñar, construir y operar las obras hidráulicas, valiéndose principalmente de la investigación, dado que la ingeniería hidráulica se sustenta, casi en un 90%, en resultados experimentales. Leonardo Da Vinci afirmaba que "cuando trates con el agua, consulta primero la práctica, y luego la teoría". Mucho se ha avanzado desde entonces, por los dos caminos. Las formulaciones teóricas utilizan en todo momento los instrumentos matemáticos más avanzados de cada época, pero al final aquí y allí, siempre acaba apareciendo un coeficiente empírico, una fórmula empírica, que es la forma que, al final, permite resolver el problema práctico, y que fue determinada en función de experimentos, tanto de laboratorio, como en obras construidas y operantes.
Los ingenieros hidráulicos se ocupan de:
• Las llamadas grandes estructuras como, por ejemplo, presas, esclusas, canales navegables, puertos, etc.
• Obras relacionadas con la agricultura, especialización de la ingeniería hidráulica, conocida como hidráulica agrícola (rama propia de Ingeniería agrícola): sistemas de riego, sistemas de drenaje.
• Obras relacionadas con el medio ambiente: presas filtrantes para el control de la erosión, obras de encauzamiento de ríos, defensas ribereñas.
En general, cuendo se trata de intervenciones importantes, el ingeniero hidráulico trabaja formando parte de un equipo multidisciplinar.

Ramas de la Ingenieria Civil

Ingeniería estructural

La ingeniería estructural es una rama clásica de la ingeniería civil que se ocupa del diseño y cálculo de la parte estructural en las edificaciones y demás obras. Su finalidad es la de conseguir estructuras funcionales que resulten adecuadas desde el punto de vista de la resistencia de materiales. En un sentido práctico, la ingeniería estructural es la aplicación de la mecánica de medios continuos para el diseño de elementos y sistemas estructurales tales como edificios, puentes, muros (incluyendo muros de contención), presas, túneles, etc.

Burj Dubai, el edificio más alto del mundo,

actualmente en construcción en Dubái.

Los ingenieros estructurales se aseguran que sus diseños satisfagan un estándar para alcanzar objetivos establecidos de seguridad (por ejemplo, que la estructura no se derrumbe sin dar ningún aviso previo) o de nivel de servicio (por ejemplo, que la vibración en un edificio no moleste a sus ocupantes). Adicionalmente, son responsables por hacer uso eficiente del dinero y materiales necesarios para obtener estos objetivos. Algunos ejemplos simples de ingeniería estructural lo constituyen las vigas rectas simples, las columnas o pisos de edificios nuevos, incluyendo el cálculo de cargas (o fuerzas) en cada miembro y la capacidad de varios materiales de construcción tales como acero, madera u hormigón. Ejemplos más elaborados de ingeniería estructural lo constituyen estructuras más complejas, tales como puentes o edificios de varios pisos incluyendo rascacielos.

Principios estructurales

Debe entenderse como una carga estructural aquella que debe ser incluida en el cálculo de los elementos mecánicos (fuerzas, momentos, deformaciones, desplazamientos) de la estructura como sistema y/o de los elementos que la componen. Las cargas estructurales son generalmente clasificadas como: cargas muertas que actúan de forma continua y sin cambios significativos, pertenecen a este grupo el peso propio de la estructura, empujes de líquidos (como en un dique) o sólidos (como el suelo en un muro de contención), tensores (como en puentes), presfuerzo, asentamientos permanentes; cargas vivas que son aquellas que varían su intensidad con el tiempo por uso o exposición de la estructura, tales como el tránsito en puentes, cambios de temperatura, maquinaria (como una prensa), acumulación de nieve o granizo, etcétera; cargas accidentales que tienen su origen en acciones externas al uso de la estructura y cuya manifestación es de corta duración como lo son los eventos sísmicos o ráfagas de viento.

Elementos estructurales

Normalmente el cálculo y diseño de una estructura se divide en elementos diferenciados aunque vinculados por los esfuerzos internos que se realizan unos sobre otros. Usualmente a efectos de cálculos las estrucuturas reales suelen ser divisibles en un conjunto de unidades separadas cada una de las cuales constituye un elemento estrucutral y se calcula de acuerdo a hipótesis cinemáticas, ecuaciones de comportamiento y materiales diferenciados.

Los elementos estructurales lineales y bidimensionales más comunes son:

	Unidimensionales		Bidimensionales
	rectos	curvos	rectos	curvos
Flexión dominante	viga recta, dintel, arquitrabe	viga balcón, arco	placa, losa, forjado	lámina, cúpula
Tracción dominante	cable estirado	Catenaria	membrana elástica
Compresión dominante	pilar		muro de carga, muro de contención

Ingenieria Civil

Ingeniería civil

La Rueda de Falkirk en Escocia.

La ingeniería civil es la rama de la ingeniería que aplica los conocimientos de física, química y geología a la elaboración de infraestructuras, principalmente edificios, obras hidráulicas y de transporte, en general de gran tamaño y para uso público. Pero no solo esto, es la ingenieria de la civilización, termino que abarca mucho más que la infraestructura.

Tiene también un fuerte componente organizativo que logra su aplicación en la administración del ambiente urbano principalmente, y frecuentemente rural; no sólo en lo referente a la construcción, sino también, al mantenimiento, control y operación de lo construido, así como en la planificación de la vida humana en el ambiente diseñado desde esta misma. Esto comprende planes de organización territorial tales como prevención de desastres, control de tráfico y transporte, manejo de recursos hídricos, servicios públicos, tratamiento de basuras y todas aquellas actividades que garantizan el bienestar de la humanidad que desarrolla su vida sobre las obras civiles construidas y operadas por ingenieros.

Debido a la gran importancia de estas infraestructuras para el desarrollo de un Estado, esta rama de la ingeniería está reconocida en todos los países, independientemente del nombre concreto que se dé a su titulación.

Ingeniería civil contemporánea

La ingeniería civil contemporánea tiene su origen entre los siglos XIX y XX, con el desarrollo de modelos matemáticos de cálculo. Los trabajos de Castigliano, Mohr o Navier entre otros, permitieron abordar analíticamente los esfuerzos internos que se producían en estructuras, caudales y suelos a las que éstas eran sometidas para estimar sus magnitudes. Esto permitió el diseño eficiente de obras civiles.

La ingeniería civil contemporánea en España nace con Agustín de Bethancourt. Agustín de Bethancourt, de origen canario, viaja a París, donde estudia ingeniería civil en la École de Ponts et Chaussées. A su regreso a España funda la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid en 1802. El objetivo es crear un cuerpo de ingenieros con una elevada formación que pudiera acometer una gran ampliación de la infraestructura civil en la España del siglo XIX.

LOS PUENTES

LOS PUENTES

Un puente es una construcción, por lo general artificial, que permite salvar un accidente geográfico o cualquier otro obstáculo físico como un río, un cañón, un valle, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua, o cualquier obstrucción. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturaleza del terreno sobre el que el puente es construido.
Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería estructural, siendo numerosos los tipos de diseños que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las técnicas desarrolladas y las consideraciones económicas, entre otros factores.

TIPOS DE PUENTES

Existen seis tipos principales de puentes: puentes viga, en ménsula, en arco, colgantes, atirantados y apuntalados. El resto de tipos son derivados de estos.

Colgante (Golden Gate), trabaja a tracción en la mayor parte de la estructura.

En arco (Puente de Alcántara), trabaja a compresión en la mayor parte de la estructura. Usado desde la antigüedad.

En ménsula (Puente Rosario-Victoria), trabaja a tracción en la zona superior de la estructura y compresión en la inferior. Los puentes atirantados (foto) son una derivación de este estilo.



En viga (Stuttgart Cannstatt Eisenbahnviadukt), trabaja a tracción en la zona inferior de la estructura y compresión en la superior, es decir, soporta un esfuerzo de flexión. No todos los viaductos son puentes viga; muchos son en ménsula.