Historia de la ingeniería estructural (1º parte)

Una de las especializaciones de la ingeniería civil es el estudio y aplicación de las estructuras, que son construcciones cuyo fin es transmitir cargas al suelo (ya sea el peso propio o acciones exteriores) sin perder la funcionalidad para las cuales fueron diseñadas.

Si bien existen estructuras de gran envergadura desde la época de los egipcios, la ingeniería estructural es considerada como una ciencia recién a partir de 1638 cuando Galileo intentó analizar una viga. Al parecer, hasta entonces, se seguía un criterio puramente empírico para construir.

Imhotep, constructor de la pirámide de Sakkara, es considerado como el primer ingeniero estructural. Las construcciones egipcias usan únicamente vigas y columnas como herramientas estructurales, a diferencia de los Asirios, un pueblo ubicado en la región del alto Tigris, que incorporan también el arco.

La estática es una parte de la mecánica fundamental en el cálculo de las estructuras. Estudia el equilibrio de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo en reposo. Matemáticamente se puede expresar al equilibrio como la nulidad de las fuerzas y los momentos en las tres direcciones cartesianas, aunque esta no es la única forma. El fundador de la estática fue Arquímedes con su obra "Tratado sobre el equilibrio de las superficies", en el cual aparecen los conceptos de palanca y centro de gravedad.

Famosos por sus puentes y acueductos, los romanos sobrepasaron a sus antecesores y contemporáneos en los desarrollos de Ingeniería. Desarrollaron el arco semicircular y la cúpula, cuyas ventajas son que, si se les da una forma en particular, hacen que la estructura trabaje sólo a esfuerzo normal. Esto es muy útil para materiales que trabajan bien a compresión y mal a tracción como por ejemplo dos ladrillos uno al lado del otro.

Para que un cuerpo esté en equilibrio, no deberá trasladarse ni rotar. En el siglo XV Leonardo da Vinci introdujo el concepto de momento de una fuerza, el cual es empleado para estudiar giros. Matemáticamente se lo define como el producto vectorial entre el vector fuerza y el vector distancia al punto en cuestión.
Hacia el siglo XVI se comenzaron a utilizar las primeras cerchas, que son armaduras de barras rectas unidas mediante nodos. Si las fuerzas son aplicadas en dichos nodos, la estructura trabaja sólo a esfuerzo normal. Esto último se puede demostrar empleando las ecuaciones diferenciales de la estática.
El estudio de la resistencia de los materiales es otra herramienta básica en el cálculo de estructuras. Galileo Galilei fue el fundador de esta disciplina con su libro "Dialogo sobre dos nuevas ciencias" en donde estudia la falla de una viga en voladizo.
Isaac Newton (1642-1727) introduce el principio de acción y reacción en su obra "Philosophiae naturalis principia mathematica", el cual es utilizado para calcular los esfuerzos que realizan los componentes de la estructura (barras, apoyos, etc.). Por cada fuerza que actúe sobre un cuerpo, este realizará una fuerza igual pero de sentido opuesto.