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Qué es la Ingeniería Estructural

Definición

La Ingeniería Estructural es una especialidad de la ingeniería civil que se ocupa de la investigación, planificación, análisis, diseño, construcción, inspección, evaluación, monitoreo, mantenimiento, rehabilitación y demolición de estructuras permanentes y temporales. Adicionalmente, considera los aspectos técnicos, económicos, ambientales, estéticos y sociales de las estructuras.

La ingeniería estructural es una profesión que ofrece una gran oportunidad para hacer una diferencia real en la vida de las personas y su medio ambiente.

El rol del ingeniero estructural

El ingeniero estructural se encarga de diseñar económicamente edificios, puentes, bodegas, tanque de almacenamiento y otras estructuras con la resistencia suficiente para evitar su colapso cuando están cargadas y protegerlas de fenómenos naturales extremos como son el viento, la nieve, el fuego y los terremotos.

Los ingenieros estructurales son responsables de:

  • Evaluar el efecto de las cargas sobre la estructura a lo largo de su vida útil.
  • Establecer cómo la estructura va a soportar las cargas.
  • Seleccionar los materiales, componentes y conexiones de la estructura que soportarán las cargas de forma segura y sin deformación excesiva.
  • Planificar una secuencia de construcción segura.
  • Preparar dibujos y especificaciones de la estructura completa.
  • Supervisar la construcción para verificar que los planos constructivos son seguidos al detalle.

Los ingenieros estructurales son responsables del análisis y el diseño de estructuras. El análisis es el proceso de determinar las fuerzas en cada elemento de una estructura (tal como una viga) cuando la configuración de los elementos ya está definida.  El diseño es el proceso de configuración de elementos para resistir las fuerzas cuya magnitud ya es conocida. El análisis y el diseño son procedimientos complementarios en el proceso general de diseño de nuevas estructuras.

Los ingenieros estructurales realizan el análisis y diseño de:

  • Estructuras arquitectónicas: Edificios, casas, fábricas, estadios, etc.
  • Infraestructura civil: Puentes, presas, tuberías, estructuras en tierra, plataformas pertroleras, tuneles, etc.
  • Estructuras aeroespaciales, mecánicas y navales: Aviones, naves espaciales, satélites espaciales, automóviles, barcos, submarinos, grúas, etc

Los ingenieros estructurales comúnmente trabajan con arquitectos, constructores, ingenieros civiles, mecánicos, eléctricos y químicos y administradores de la construcción para asegurar que todas las partes de la estructura son seguras y capaces de cumplir con su función prevista. También se aseguran de que las estructuras utilizan materiales apropiados de manera eficiente.

Objetivo General

Cuál es el objetivo general del programa de Ingeniería Estructural?

El programa de ingeniería estructural del Lanamme fue creado con el objetivo de propiciar el desarrollo de infraestructura civil mediante un adecuado equilibrio entre la protección a la vida humana, la seguridad de las inversiones y el menor costo posible.

Como se alcanza este objetivo general?

Este objetivo se alcanza mediante la enseñanza, investigación analítica y experimental y la difusión del conocimiento especializado a estudiantes, ingenieros civiles y público en general, es decir, a todos aquellas personas que  dan forma al entorno construido.  

Cuál es la meta?

Contribuir al desarrollo de la ingeniería estructural y la construcción para que el país cuente con infraestructura de calidad que le permita elevar la competitividad del sector productivo industrial y comercial de Costa Rica.

Fortalecer la posición de la UCR como institución académica y de investigación mediante el apoyo a la docencia y la investigación que realiza la Escuela de Ingeniería Civil.

La Unidad de Puentes del LanammeUCR fue constituida en marzo del 2010 para contribuir a la enseñanza, investigación y difusión del conocimiento en materia de puentes y para cumplir con las responsabilidades asignadas al LanammeUCR por la Ley N°8114 “Ley de Simplificación y Eficiencia Tributaria” en lo relativo a evaluación de puentes existentes a lo largo de rutas concesionadas y rutas nacionales.

La importancia de un puente en un sistema de transporte no se puede menospreciar.  Esta estructura es un elemento clave porque:

El puente controla la capacidad del sistema de transporte, ya que éste restringe el volumen y las cargas que pueden transitar por el sistema.

El puente representa el mayor costo por unidad lineal del sistema porque son estructuras mucho más costosas que las carreteras que les brindan acceso. 

Si el puente falla, el sistema falla.

Es claro que los puentes afectan la calidad de vida de las personas ya que son estructuras esenciales de los sistemas de transporte que promueven el desarrollo social y económico de un país.  Un puente cumple una función social porque permite la comunicación de personas entre comunidades y brinda acceso a hospitales, centros educativos, aeropuertos y sitios de trabajo.  Un puente cumple una función económica, ya que permite el trasiego de mercaderías y acorta los tiempos de transporte ayudando así a la competitividad del país.

Debido a la importancia de los puentes en el sistema de transportes y en consecuencia en la calidad de vida de las personas, toda inversión en diseño y construcción de puentes nuevos y en mantenimiento y rehabilitación de puentes existentes que se realiza en nuestro país debe ser el resultado de una adecuada planificación que satisfaga las necesidades inmediatas de la población.

Las tareas que realiza la Unidad de Puentes tienen como meta mejorar la eficiencia de la inversión pública y promover el diseño, construcción y rehabilitación de estructuras seguras según normativa nacional e internacional vigente.

A continuación se presenta el listado de los ingenieros que laboran en el Lanamme y docentes de la Escuela de Ingeniería Civil, quienes tienen interés en el área de las estructuras y ofrecen soporte técnico al programa de ingeniería estructural.

Los integrantes y colaboradores del Programa de Ingeniería Estructural realizan investigación teórica, experimental y computacional con el objetivo de determinar las propiedades de materiales constructivos convencionales e innovadores y examinar el comportamiento y diseño de diversos elementos y sistemas estructurales cuando estos son sujetos a una serie de cargas deterministas y probabilísticos, tales como fuego, impacto, sismo y viento. 

Se examinan elementos y sistemas estructurales de diferentes materiales como concreto (colado en sitio, prefabricado y preesforzado),  acero estructural laminado en caliente y doblado en frio, mampostería, madera, concretos y polímeros reforzados con fibras, entre otros.

Se estudian edificaciones para uso gubernamental, residencial, industrial, comercial, deportivo, educativo y cultural y estructuras no habitables como acueductos, puentes, estructuras de parqueos, tanque de almacenamiento de líquidos, monumentos, muros de retención, torres para electrificación y comunicaciones, túneles, señales de tránsito, muelles, rompeolas, silos, represas, estadios, entre otras.

A continuación se presentan las principales líneas de investigación del Programa de Ingeniería Estructural y la Escuela de Ingeniería Civil.  A cada línea de investigación se le han asignado temas generales que brindan una idea de su alcance. 

El listado no es definitivo; más bien esperamos ampliar las líneas y temas para satisfacer las necesidades de investigación del país.  Es por ello que periódicamente estamos  solicitando retroalimentación a la industria de la construcción y a oficinas de ingeniería para definir temas específicos de investigación que sean relevantes a la realidad de Costa Rica y que se podrían desarrollar con apoyo técnico y económico.

Las  principales líneas de investigación se presentan a continuación:

El programa de ingeniería estructural tiene una estrecha relación con el laboratorio de estructuras,  el laboratorio de concreto y agregados y el laboratorio de geotecnia.  Estos tres laboratorios realizan los ensayos experimentales necesarios para completar los proyectos de investigación que impulsa el programa de ingeniería estructural con estudiantes de último año de carrera como parte de su proyecto de graduación. Adicionalmente, los laboratorios realizan los ensayos requeridos por el Programa de Ingeniería Estructural para completar los contratos y convenios que se establecen con el sector privado, instituciones públicas y  académicas, entre otros.

El resultado de muchos de muchos proyectos de investigación se han convertido en un insumo para la Comisión de Revisión y Actualización del Código Sísmico de Costa Rica para mejorar y actualizar el Código Sísmico de Costa Rica.

 

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