13 May 2022 DÍA DE LA INGENIERÍA
Por Tomás Guendelman Bedrack, expresidente del Instituto de Ingenieros de Chile, Premio Nacional Colegio de Ingenieros de Chile A.G. 2015 y miembro de la Asociación de Ingenieros Civiles Estructurales (AICE)
Un poco de historia
Cada 14 de mayo se celebra “El Día de la Ingeniería”, hito de humildad de la ingeniería nacional que conmemora el esfuerzo del país por salir adelante luego de los severos estragos que provocó el así llamado “Terremoto Magno”, que tuvo lugar el lunes 13 de mayo de 1647, a las 22:30 hrs, y que destruyó gran parte de la ciudad de Santiago, con centenares de víctimas fatales.
Según descripciones de la época, el sismo tuvo una duración “del tiempo que se demora uno en rezar entre tres o cuatro Credos, (es decir, entre 135 y 200 segundos)”.
Relata el historiador Benjamín Vicuña Mackenna que “las diversas generaciones que constituían cada familia habían perdido hasta la reminiscencia de los súbitos trastornos que inquietaron a los primeros pobladores”.
Resulta interesante conocer el relato del terremoto hecho por el Cabildo de Santiago (texto modificado para mejor comprensión): “Con tanto estruendo, fuerza y movimiento que al punto que comenzó a temblar, comenzaron a caer los edificios que se habían hecho en el discurso de más de cien años, y con notable sentimiento, en cada ciudad y jurisdicción, todos los edificios, chicos y grandes, fueron remendados y vueltos a habitar, con grandísimo riesgo”.
Los terremotos y la ingeniería estructural
A la fecha, el país exhibe la más alta sismicidad mundial, con severos terremotos, entre los que destaca especialmente el de 1960, que liberó una energía equivalente al 25% del total en el planeta en todo el siglo XX. Sin embargo, la ingeniería sísmica chilena demostró su alta calificación, con pérdidas de vida y daños materiales muy por debajo de lo que indican las estadísticas de países de alta vulnerabilidad sísmica.
Esquematizando la evolución de la ingeniería estructural a lo largo del tiempo, se pueden definir cuatro etapas separadas de acuerdo a los avances tecnológicos que se fueron produciendo. Una primera etapa, que denomino precomputacional, se extiende hasta 1960, aproximadamente, y se caracterizó por el estímulo al desarrollo de métodos gráficos y numéricos observándose notables desarrollos analíticos y trabajos científicos de gran nivel, reconocido hasta estos días. Sin restar mérito a otros grandes aportes de esta etapa, es digno destacar que el primer texto sobre la teoría moderna de la resistencia de los materiales fue escrito por Navier en 1826, a lo que siguió un intenso trabajo sobre mecánica estructural que se extendió hasta la primera mitad del siglo XX.
Similares son los casos de la ecuación de los tres momentos para el análisis de las vigas continuas, debida a Clapeyron; el método de las deformaciones, de Maxwell; el círculo de Mohr; los teoremas de Castigliano; la viga conjugada de Green y el método de la distribución de momentos, más conocido por el nombre de su autor, Hardy Cross.
A partir de 1960, y con una duración aproximada de diez años, se inicia una segunda etapa que deriva, principalmente aunque no de manera exclusiva, de la aparición de métodos modernos de análisis, productos del vertiginoso desarrollo de computadores digitales. Surgen los lenguajes científicos de programación y la entronización del análisis matricial, elementos que en conjunto permitieron eliminar simplificaciones indispensables para poder efectuar los cálculos con lápiz, papel y regla de cálculo.
A comienzos de los años ’70, surge una tercera etapa, en la que aparecen los minicomputadores, con un impacto de crecimiento exponencial que se prolongó por veinte años. Equipos que cabían en un metro cuadrado, con un peso inferior a un kilogramo, capacidades de almacenamiento y velocidad de proceso miles de veces superiores a sus antecesores y muchas otras cualidades de enorme importancia. Con ello se masifica el uso avanzado de la tecnología digital y resulta posible realizar el análisis estructural para solicitaciones dinámicas, incorporando el comportamiento no lineal de los materiales, la interacción suelo-estructura y la consideración de las ecuaciones de equilibrio en posición deformada.
Desde principios de los años ’90 y hasta la fecha, nos encontramos en la cuarta etapa de este proceso, que denomino interactiva, en la que cabe un rol fundamental a Internet. Los avances tecnológicos continúan su crecimiento y aparecen los equipos de gran capacidad y velocidad, con fuerte desarrollo de soluciones gráficas para pesquisa de datos e interpretación de resultados que conducen a modelos amistosos para el usuario. Del mismo modo, se ha logrado conectar análisis con diseño, lo que hasta hace algunos años eran tareas independientes. Los casos más importantes en esta dirección son: la inclusión del método constructivo; el método “Puntal-Tensor”; el Efecto P-Δ; el uso masivo de aisladores basales y disipadores de energía, pasivos y activos; el diseño por Capacidad; el diseño por Desempeño; y muchos otros.
Trascendencia de la experiencia chilena y de sus normas sísmicas
Es interesante constatar que después del sismo de 1985, los miembros del equipo de reconocimiento del Instituto de Investigaciones en Ingeniería Sísmica (EERI, por sus siglas en inglés), la institución de mayor importancia internacional en la materia, recorrieron las zonas afectadas por el sismo y concluyeron elogiando sin reservas el comportamiento de los edificios chilenos, llegando a manifestar que ellos se sentirían muy felices, si en sus propios países, terremotos tan severos como éste, provocaran daños tan bajos como los que ocurrieron en Chile. La comunidad internacional hizo propia la experiencia chilena adoptando la modalidad de estructurar los edificios con esqueletos resistentes constituidos por muros de corte en lugar de marcos rígidos, tipología bautizada internacionalmente con la denominación de “Edificio Chileno”.
Los principales efectos del exitoso comportamiento de los edificios chilenos se sustentan en la filosofía de diseño que ha estado presente en la norma sísmica NCh433, en sus diversas versiones, la que define que, para un sismo moderado, no deben producirse daños estructurales; para un sismo fuerte, debe haber una incursión moderada en el rango plástico y la estructura debe ser recuperable; y para un sismo severo, no debe producirse colapso. El Edificio Chileno se comporta bien, como consecuencia de estas concepciones estructurales, materializadas a base de una alta densidad de muros de rigidez en todos los pisos, simetría resistente y reducida respuesta torsional.
No obstante lo indicado, y con el objetivo de evitar un indeseable alejamiento de las sanas prácticas que han conducido al reconocido éxito de nuestras construcciones, AICE propició e hizo realidad la obligatoria revisión de los proyectos de cálculo, lo que sumado al permanente estudio de la normativa sísmica, tanto para el diseño de edificios como de estructuras industriales, es hoy una tarea activa y permanente de toda la comunidad, que se realiza en las universidades y en diversas agrupaciones profesionales y gremiales.
En general, en la actualidad los profesionales realizan sus trabajos de manera muy diferente a como lo hicieron hace cerca de cincuenta años atrás; ahora predomina el trabajo en equipo. Los jóvenes ingenieros realizan, preferentemente tareas de tipo operativo, debido a sus mejores habilidades para el manejo de las herramientas tecnológicas, y los ingenieros mayores, con su experiencia acumulada, dirigen y coordinan las labores del proyecto, aportando así la debida comprensión del problema global y el contexto en el que se desarrolla.
Todo lo señalado y mucho más, detona con el “Terremoto Magno”, que recordamos en esta fecha y que muestra como lo que fue una catástrofe en su oportunidad, es hoy una piedra angular del prestigio de la ingeniería estructural chilena.