HISTORIA ANALISIS ESTRUCTURAL

Desde los comienzos de la humanidad, la ingeniería estructural ha estado ligada a su historia. Perosólo fue hasta mediados del siglo XVII que los ingenieros empezaron a aplicar los conocimientos de la mecánica, en el análisis y diseño de estructuras y máquinas. Las primeras máquinas simples como el plano inclinado, la rueda, la polea, el tornillo y la cuña sirvieron para construir algunas de las magníficas estructuras antiguas. Podemos distinguir algunos períodos importantes de esta historia y en ellos algunos pueblos, construcciones, personajes y descubrimientos importantes. Veamos

Antes de los griegos (3400 ± 600 AD)

Los pueblos de Egipto, Asiria y Persia fueron los más destacados de éste período. Las pirámides egipcias son un ejemplo de estas extraordinarias estructuras antiguas. Adicionalmente a las pirámides son de destacar los templos construidos con columnas, muros y vigas en piedra y barro cocido.

Griegos y Romanos (600 AC± 476 DC)

Los templos griegos como el Partenón y algunas construcciones romanas como puentes, acueductos, coliseos y templos, son ejemplos notorios de este período. Como elementos estructurales los romanos introdujeron la bóveda y el arco para la construcción de techos y puentes respectivamente.

Período Medieval (477 - 1492)

En este período, los Árabes introdujeron la notación decimal la cual permitió un desarrollo importante en las matemáticas. Leonardo Davinc

Periodo temprano (1493- 1687)

Francis Bacon (1561-1626), fue uno de los creadores del método experimental Galileo Galilei (1564-1642). Matemático, físico y astrónomo italiano.

Considerado como el fundador de la teoría de las Estructuras. En su libro Dos nuevas ciencias, publicado en 1938, Galileo analizó la falla de algunas estructuras simples como la viga en voladizo. Aunque sus resultados fueron corregidos posteriormente, puso los cimientos para los desarrollos analíticos posteriores especialmente en la resistencia de materiales

Robert Hooke (1635-1703), desarrolló la ley de las relaciones lineales entre la fuerza y la deformación de los materiales o ley de Hooke

Isaac Newton (1642-1727),. Formuló las leyes del movimiento y desarrolló el cálculo desde el año 1000 y durante este período, de destacaron las Catedrales góticas las que en la  actualidad, son testimonio del ingenio de sus constructores

Período Pre-moderno (1688 - 1857) Entre los investigadores notables de este período se encuentran: John Bernoulli (1667-1748), quien formuló el principio del trabajo virtual. Leonard Euler (1707-1783), desarrolló la teoría del pandeo de columnas.

Charles August de Coulomb (1736-0806), presentó el análisis de la flexión de las vigas elásticas. Louis M. Navier (1785-1836), publicó un tratado sobre el comportamiento elástico de las estructuras, considerado como el primer texto de Resistencia de Materiales Emile Clayperon (1799-1864), quien formuló la ecuación de los tres momentos para el análisis de las vigas continuas

Período moderno (desde 1858) En 1826, L.M.Navier (1785-1836) publicó un tratado sobre el comportamiento elástico de las estructuras, el cual se considera como el primer libro de texto sobre la teoría moderna de la resistencia de los materiales. EL desarrollo de la mecánica estructural continuó a un paso tremendo durante todo el resto del siglo XIX y hacia la primera mitad del XX, cuando se desarrollaron la mayor parte de los métodos clásicos par el análisis de las estructuras que se describen en este texto. Los colaboradores importantes de este período incluyeron B:P:Clapeyron (1799-1864), quien formuló la ecuación de los tres momentos para el análisis delas vigas continuas; J:C: Maxwell (1831-1879), quien presentó el método de las deformaciones coherentes y la ley de las deflexiones y los círculos de Mohr del esfuerzo y la deformación unitaria; Alberto Castigliano (1847-1884), quien formuló el teorema del trabajo mínimo; C. E.Grene (1842-1903), quien desarrolló el método del momento-área; H. Müller-Breslau (1851-1925), quien presentó un principio para la construcción de las líneas de influencias; G.

A. Maney (1888-1947), quien desarrollo el método de la pendiente-deflexión, que se consideraba como el precursor del método material de las rigideces, y Hardy Cross(1885-1959); quien desarrolló el método de la distribución de momentos, en 1924. EL método de la distribución de momentos proporciona a los ingenieros un procedimiento iterativo sencillo para el análisis de estructuras estáticamente indeterminadas con intensidad. Este método, que fue usado con mayor amplitud por los ingenieros un procedimiento iterativo sencillo para el análisis de estructuras estáticamente indeterminadas con intensidad. Este método, que fue usado con mayor amplitud por los ingenieros en estructuras durante este período, como edificios muy altos, lo cual no habría sido posible sin disponer del método de la distribución de momentos. El advenimiento de las computadoras en la década de 1970 revolución el análisis estructural. Debido a que la computadora podía resolver grandes sistemas de ecuaciones simultáneas, los análisis que llevaban y, a veces, semanas en la era previa a la computadora ahora se podían realizar en segundos. El desarrollo de los métodos actuales, orientados a la computadora se pueden atribuir, entre otros, a J. H. Argyris, R. W. Clough, S. Kelsey, R. Livesley, H. C: Martin, M. T. Turner, E. L. Wilson y O. C. Zienkiewiez

LA ESENCIA DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL. El objetivo del diseño estructural es crear una estructura segura y que satisfaga también un conjunto de diversos requisitos impuestos por factores tales como la función de la estructura, condiciones del lugar, aspectos económicos, estética, facilidades para construir y las restricciones legales. El cálculo de las fuerzas internas y los desplazamientos es una parte integral del proceso de revisión de la estructura existente. Por lo regular nos interesan los esfuerzos internos producidos por las cargas, porque la finalidad es revisar el diseño de las estructuras existentes, de manera que los esfuerzos no excedan los valores límites de seguridad. Otro criterio que se usa con frecuencia es el de establecer un margen de seguridad con respecto a cargas de fallas que aún se pueden prever. En algunos casos, las limitaciones a los desplazamientos regulan la funcionalidad de la estructura, por lo tanto, en el aspecto cuantitativo son tres los criterios principales que se deben considerar en la revisión de las estructuras existentes:

1 – Límites de los esfuerzos.
2 – Seguridad contra cualquier falla.
3 – Desplazamientos.

Se van a analizar las estructuras para determinar las fuerzas internas y a menudo también las cargas que pueden producir una falla; si se conocen estas cantidades y las propiedades de los materiales de la estructura, se puede valuar el margen de seguridad. El buen análisis se basa en prever con certeza el comportamiento de las estructuras en las condiciones de servicio actual, a pesar que todas las estructuras se deforman continuamente a causa de las cargas, de los cambios de humedad, de la temperatura y por otras causas. De hecho, en cierto grado, casi todas las estructuras son estáticamente indeterminadas. La disponibilidad de los rápidos y eficientes programas de análisis que se resuelven por medio de computadoras, ha dejado en libertad los medios útiles para la creación de mejores revisiones de las estructuras, no solo porque pueden automatizar el proyecto, sino porque proporcionan una mayor flexibilidad en el proceso de decisión acerca de la forma básica del reforzamiento de las estructuras.

Por
EDUARDO TORROJA MIRET