7.0 REVOLUCION INDUSTRIAL.

Desde los inicios de la existencia del hombre, el centro o núcleo de sus actividades había sido el hogar. En el siglo XVIII, se dá en Inglaterra un cambio que separa al hombre de las actividades agropecuarias que ocupaban su tiempo desde siempre, ofreciéndole un sendero distinto en sus actividades y existencia el que se ubicó en la fábrica y en la ciudad.

Es Arnold Toynbee (1815-1883) quién empleó la expresión “ Revolución Industrial” para reseñar los cambios económicos que se dieron en Inglaterra desde 1760 a 1840. A partir de ahí, los años indicados por Toynbee se han usado como las fechas de la Revolución Industrial. Lo anterior produce algo de confusión, pues ni el inicio ni el término de un cambio social y económico tan profundo acepta una definición tan rotunda; una revolución industrial es mas bien un proceso que un periodo de tiempo definido; puede darse en distintos lugares y tiempos, Rusia y China dieron inicio a sus revoluciones industriales hasta el siglo pasado.

Un número importante de factores que dieron lugar a la revolución industrial, se inician en etapas históricas anteriores y se desarrollaron muy despacio. Es el caso de la revolución energética en época medieval, que dio el fundamento para los cambios en las fuentes de energía que ocurrieron en el siglo XVIII y muchos otros elementos tecnológicos de la Revolución Industrial se iniciaron 100 años antes.Pero es evidente que el proceso de industrialización ocurrido en Inglaterra se propagó a muchos otros países e influyó y transformó a la sociedad al cambiar la forma de vivir y trabajar del hombre, dando lugar a nuestra civilización contemporánea.

La Revolución Industrial inicia en Inglaterra porque en este país se dan varias condiciones favorables, entre ellas están:

Capital disponible para la inversión en maquinaria.Un sistema monetario sólido.Suministro de mano de obra.Acceso a grandes mercados para la venta de artículos manufacturados.Materias primas de calidad y a un costo menor.Medios de transporte.Inventores a los que se les daba oportunidad de cristalizar sus ideas en hechos.

El otro país en el que pudo haberse dado la Revolución Industrial fue Francia, pues también contaba con un buen número de condiciones que podían ser favorables, pero que no lo fueron dado el distinto enfoque a que se destinaron, por ejemplo había capital, pero éste era invertido en usos improductivos como préstamos forzosos al estado, mantenimiento de una corte y burocracia derrochadora, gastos de las guerras, etc. La mano de obra en Francia estaba a servidumbre y al sistema gremial, en Inglaterra esos dos inconvenientes habían

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sido casi anulados al inicio del siglo XVIII, en Francia fueron abolidos a finales de ese siglo, con la Revolución Francesa En los factores ya señalados Inglaterra tuvo una ventaja un poco mayor sobre Francia pero fue mas de calidad que de cantidad. Francia tenía mas habitantes, capital, comercio, caminos, etc. pero en Inglaterra todo estaba mas disponible y adecuado a la producción industrial.

7.1. LA MAQUINA DE VAPOR.

Al iniciarse 1700 Inglaterra tenía yá una industria que avanzaba lo necesario como para percibirse una necesidad mayor de energía, siendo la máquina de vapor un invento que aparece en 1699 y que se veía con posibilidad de solucionar el problema de la energía, fue ideada por Newcomen, mas tarde en 1755, Jaime Watt le hace innovaciones y después Trevithick y Evans cerca del 1800. Es decir en un siglo se inventa una máquina cuyas consecuencias se vieron al cambiar la forma de vivir y trabajar. Disponer de fuerza en el lugar donde se requería fue una mejoría enorme que hizo progresar la minería. la producción de hierro, los martillos de forja, los rodillos laminadores, etc.Los rodillos laminadores permitieron disponer de cantidades grandes de plancha laminada de hierro, facilitando la sustitución del cobre por hierro en la fabricación de calderas de vapor, el valor del cobre doblaba el del hierro; poco después de 1800 el hierro laminado era ampliamente utilizado.

7.2. HIERRO FORJADO.

Hacia 1750 el hierro en su mayoría era usado para la forja, todavía en 1800 el hierro de forja era el producto mas importante de las siderúrgicas, preeminencia que continuaría 60 años mas hasta que surgiera el acero Bessemer.

7.3. El ACERO DE CRISOL.

Un procedimiento ya conocido en la India, el acero wotts es introducido en Inglaterra en 1750, por Benjamín Huntsman (1704-1776), relojero y fabricante de instrumentos de Doncaster, cerca de Sheffield.Consistía el proceso en colocar barras de buen hierro de forja de preferencia obtenido con carbón de leña, en una caja cerrada y con carbón vegetal, este hierro era calentado a mas de 550 °C durante varios días, de tal modo que el carbono se incorporaba al hierro, endureciéndose las barras cerca de la superficie al aumentar su contenido de carbono, a este material se le llamaba acero vesicular por su aspecto después de la carburización, tambien se le llamaba acero cementado.Huntsman depura el proceso dividiendo el acero cementado en fragmentos de poca longitud, añade un fundente y luego fundía todo el material en un crisol de barro. El producto era un acero de buena dureza, de composición uniforme y que mantenía parte de la aspereza de las barras cementadas. Este acero sería después el material necesario para las máquinas herramientas, ya que permitía lograr el filo cortante adecuado.

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7.4. CIRCUNSTANCIAS QUE HACEN AUMENTAR LA PRODUCCIÓN DE HIERRO.

Son las guerras napoleónicas, la demanda de rieles para el ferrocarril en expansión, la construcción naval, la producción de clavos cortados a máquina, (innovación norteamericana), palas, picos, hachas, etc., artículos fabricados con hierro que hacen aumentar considerablemente su producción.

7.5. LAS MAQUINAS HERRAMIENTAS Y LA UTILIZACION DEL HIERRO.

La plena utilización del hierro como material de construcción, estaba sujeta al desarrollo de las máquinas-herramientas, dado que su uso en la fabricación de máquinas aumentaba considerablemente su potencia, capacidad y duración.Por otro lado el uso del hierro requiere precisión, lo que sólo fue posible al disponer de máquinas adecuadas.Mateo Boulton socio de Jaime Watt visualizó con mucha mayor claridad que éste, la necesidad de emplear la mayor calidad al construir la nueva máquina de vapor. El mismo dijo a Watt que su máquina requería de una precisión extremada....con tan gran diferencia de exactitud como la que existe entre el herrero y el constructor de instrumentos matemáticos. Un poco mas tarde Jaime Watt comprobó lo dicho, pues obtener un cilindro que se mantuviera herméticamente cerrado mientras el pistón se desplazaba en ambos sentidos en su interior era necesario, pues de no lograrse esto todo avance en la máquina era nulo.La evolución de las máquinas herramientas, -que eran en si mismas máquinas y se las empleaba para fabricar otras máquinas- tales como el torno, taladro, cepilladora etc.,completó la cadena innovadora que se había estado incrementando progresivamente.El incremento en la demanda de hierro motivó que las máquinas de vapor ayudaran a elevar la producción, la demanda de máquinas de vapor estimuló considerablemente el mercado del hierro y a su vez exigió máquinas nuevas y mas precisas para la mecanización del hierro, y estas máquinas a su vez aumentaron en gran forma el uso del hierro, para toda una serie de fines antes exclusivos de la madera, material menos duradero pero más dúctil. Y así continuó como una espiral hasta que toda la industria y la sociedad quedo transformada.

7.6. EL CAMBIO EN EL PROCESO CONSTRUCTIVO.

La edificación tuvo cambios revolucionarios de 1830 a 1880 que afectaron las técnicas estructurales y el diseño arquitectónico. De mucha trascendencia fueron los avances continuos en la estructura de hierro y la construcción de puentes colgantes, el nacimiento del puente de estructura metálica y después el uso del concreto hidráulico como material básico de construcción. El uso de la piedra y el ladrillo técnicas tradicionales desde los orígenes del arte de construir fueron de uso casi único hasta 1850 aproximadamente. El uso de la madera se incrementó

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específicamente en E.U.A., país en el que algunos inventos ensancharon la variedad de sus posibilidades estructurales.

INTRODUCCION DEL HIERRO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.

John Smeaton sugiere la sustitución del eje de madera de un molino de viento por un eje de fierro, obteniendo un resultado notable y a partir de aquí se usa el fierro para suplir partes de máquinas hechas en madera, con el mismo buen resultado.Hacia 1770 Smeaton emplea el hierro en la construcción, para suplir partes hechas con ladrillo.Los primeros 75 años el hierro usado en la edificación fue el hierro fundido, pues se podían fabricar con él perfiles mas o menos grandes para finalidades estructurales. A pesar de que el hierro forjado era mas resistente a la tensión no se empleó hasta que hubo máquinas aptas para laminar vigas de un tamaño adecuado.

ESTRUCTURAS DE HIERRO.

Es en las fábricas de telas de Inglaterra, cerca del 1800 en donde se emplean columnas de fierro fundido. La primera fue construida por Guillermo Strutt. Poco después Carlos Bage construye una fábrica de 5 plantas en Shrewsbury con vigas y columnas de fierro fundido, al terminar el siglo XVIII Mateo Boulton y Jaime Watt construían fábricas con toda la estructura interior de hierro, usaron una viga en forma de T invertida. En 1786, Víctor Louis diseña una viga de celosía (armadura o cercha) para soportar la cúpula del Teatro francés de París. Hacia 1830 la estructura de hierro era de uso común en los edificios industriales y públicos de Inglaterra y Francia y aparecería en E.U.A. hasta 1848.El uso de la madera fue mas popular en E.U.A., por la abundancia de bosques y por el alto costo del hierro. La estructura de madera se perfeccionó en los E.U.A. al inicio del período industrial y su uso se mantuvo como material predominante en las estructuras industriales y ferroviarias hasta 1850.El puente de estructura de madera alcanzó su máximo desarrollo en E.U.A. por el elevado costo del hierro y la obra de ladrillo.La estructura de madera fue inventada por Andrea Palladio a finales del S. XVI, pero su uso práctico se hizo en 1792 al construir Timoteo Palmer carpintero de obra un largo puente de madera sobre el río Merrimack en Massachussets. Palmer era el mas afamado constructor de puentes de madera al finalizar el siglo XVIII. Luego Luis Wernwag adopta la estructura arqueada de A. Palladio a puentes de mayor claro. Después Teodoro Burr, construye un puente sobre el río Waterford en Nueva York (1803-1804), con entramados planos paralelos, combinados con arcos de madera formando elementos estructurales separados. A su vez en Europa el bávaro Carlos Wiebeking construía puentes similares al de Burr. Posteriormente en 1820 el arquitecto Ithiel Town inventa una armazón de celosía, toda en madera, consistía en elementos horizontales a lo largo de las partes superior e inferior (cuerdas) conectadas mediante elementos diagonales en forma de denso entramado. La estructura de Town solo ejercía una carga vertical sobre los apoyos, no habiendo empuje exterior como en el arco. La evolución del

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entramado fue hacia una simplificación de la forma que resultó tan factible al hierro como a la madera.

LOS PUENTES DE HIERRO.

Su historia se inicia en Inglaterra cuando Abraham Darby III construye sobre el río Severn en Coalbrookdale en 1779 un puente con estructura de fierro fundido con forma de arco de 30 m de claro, Fig No.116, después de este puente se constru----

yeron otros de mayor luz y ancho usando estructura de fierro fundido con forma de arco, esta forma se siguió usando hasta 1840 cuando aparece el entramado.

PUENTES COLGANTES.

El primero fue construido por Jaime Finley en 1792, con calzada de madera y soportado por un par de cadenas de fierro forjado con anclajes de mampostería en unas torres de -

Fig. No.116, Puente sobre el rio Severn, Inglaterra, hecho en fierro fundido.

estructura de madera. Fue un modelo, pues el cable, anclaje, torre y entramado se conservaron en su esencia. En Gales, Inglaterra, Tomás Telford construye en los estrechos de Menai un puente con un tramo de 175 m de claro, suspendido de cadenas de hierro forjado montadas en torres de ladrillo. Hacia 1816 Josiah White y Erskine Hazard sustituyen las cadenas por cables de acero en el puente colgante sobre el río Schuykill en Filadelfia, pero esta estructura no se repite hasta después de 1830 con Marc Seguin y Louis Vicat En Francia.

La estructura de hierro para edificios fue evolucionando, primero se hicieron estructuras internas de hierro combinadas con paredes exteriores de ladrillo muy comunes en Europa hacia 1830. El paso siguiente fue prescindir del muro como soporte exterior, es decir la estructura de fierro soportaba todas las cargas, los muros se redujeron a elementos divisorios. Se empezó a usar el vidrio en cantidades importantes. Las primeras estructuras de esta clase fueron las de los mercados, un ejemplo es el de la Magdalena en París (1824). La estructura con una amplia nave central tenía una cubierta soportada por entramados triangulares con delgadas columnas todo en hierro de fundición. Otro ejemplo es el mercado del pescado Hungeford en Londres en 1835, diseñado por Carlos Fowler, es un gran techado sin paredes circundantes, usó unas ménsulas situadas en las uniones entre las columnas exteriores y las vigas principales.

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Mas tarde en Nueva York Jaime Bogardus construyó en 1849 un edificio para su fundición, el edificio era casi totalmente de hierro incluso las paredes recubiertas de vidrio columnas y vigas. Bogardus era un constructor importante y en 1860 los edificios comerciales con estructura metálica y fachadas de hierro sumaban cientos al este de E.U.A.El proceso constructivo a base de hierro era rápido al aplicarse, pues las partes eran prefabricadas, para luego en obra montarse y remacharse. Desde luego tenía desventajas como el colapso del hierro en caso de incendio, la falta de rigidez en la uniones sólo remachadas y la escasa resistencia a la tensión.

LA EVOLUCION CIENTÍFICA DEL PROCESO CONSTRUCTIVO.En su etapa inicial el uso del hierro era empírico, la introducción de la ciencia teórica y experimental en la construcción había empezado en el siglo XVIII y continuado en forma intermitente hasta 1820, hasta que en 1826 Eaton Hodgkinson profesor de ingeniería civil en University College de Londres y el constructor Guillermo Fairbain hacen investigación experimental sistemática sobre el comportamiento de las vigas de hierro, publicando los resultados en 1831, luego investigaron el comportamiento de las viguetas de hierro forjado para puentes, publicando los resultados en 1849 en Londres. En Francia de manera paralela a las investigaciones ya mencionadas Emiliano Gauthey y Luis Marie Navier hacen sus propias investigaciones. Es factible que una consecuencia de las investigaciones fuese la aparición de la viga de hierro forjado de sección ⌶, de uso común en la actualidad.El Inglés Henry Cort laminaba rieles de acero forjado en 1784 y Tomás Tredgold había sugerido en 1824, el perfil en ⌶ como el mas eficiente pero fueron necesarias las investigaciones de Hodgkinson-Fairbain para dejar fuera de duda la resistencia del hierro forjado en tensión y la ventaja de la viga con patines o sección ⌶. El descubrimiento fue llevado a la práctica en 1841 al usar Roberto Stephenson la viga ⌶ de hierro forjado, para los puentes del ferrocarril.Los ángulos y sección T en hierro forjado, fueron usados en estructuras de techo en la estación londinense de Euston (1835-1839) pero la viga ⌶ no pudo ser usada en estructuras porque no se podía obtener por laminación una sección de tamaño adecuado. Lo que se logró en 1847 por el francés Ferdinand Zorés al obtener por laminación vigas de peralte mínimo de 15 cm. En la década de 1840 el perfil ⌶ laminado suplió con celeridad al perfil en hierro colado y en 1850 lo había suplido totalmente en Europa, en los E.U.A. el cambio se lograría 10 años mas tarde.

Las condiciones para el empleo del nuevo proceso constructivo estaban dadas, siendo, el jardinero inglés Joseph Paxton quién junto con los ingenieros Carlos Fox, C.H. Wild y Guillermo Cubitt, lo usan en la edificación del Palacio de Cristal para la Exposición Universal en 1851, efectuada en Londres, Inglaterra.Consistía el palacio de cristal en un edificio de 122x555 m techado con estructura a base de columnas octagonales huecas, vigas y tirantes de hierro con una luz máxima de 22 m. La parte central era con forma de arco y tenía nervaduras que se apoyaban en las dos hileras de columnas a ambos lados. La estructura de soporte era a base de un sistema de tirantes que fijaba rígidamente a las vigas principales

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en sus cuerdas superior e inferior a unos anillos atornillados en los bordes de las columnas. Las paredes exteriores eran grandes espacios recubiertos de cristal. Fué el primer edificio en el que las unidades estructurales prefabricadas se levantaron in situ. Los materiales y el sistema constructivo usados en El palacio de cristal fueron imitados y los edificios hechos con fierro y vidrio empezaron a proliferar en otros países.

DESARROLLO DEL EDIFICIO DE ESTRUCTURA DE HIERRO.En los edificios el cambio fue gradual hasta constituir toda la estructura, a base de columnas y vigas de hierro, el número de niveles también fue aumentando, sentándose las bases para la construcción de edificios de gran altura.Los muros de mampostería se dejaron de construir como elementos soportantes, y fueron sustituidos por delgados muros de ladrillo cuya función era dividir los espacios y dar privacidad. Se aumentó el área de ventanales y ventilación, empleando de manera creciente el vidrio.En los edificios la estructura llegó a constituir todo un esqueleto soportante formado por un gran número de piezas conectadas entre sí. Se empleó principalmente la conexión remachada y eventualmente atornillada.Los edificios que necesitaban grandes espacios libres de columnas fueron resueltos mediante el empleo de armaduras con forma curva es decir arcos, hechas con celosía formada con piezas relativamente pequeñas pues todavía era problema laminar piezas mayores. Ejemplos de este tipo son: La Estación Gare del ´Est en París (1847-1852) diseño del Arq. Francisco Duquesney, abarca 6 vías y sus andenes, el techo se cubrió con armaduras en forma de arco de 30 m de claro, en la parte central se dispuso una linternilla para iluminar de día. Cada armadura llevaba en el interior y bajo ella un sistema de viguetas de fierro forjado y riostras, para absorver el empuje horizontal del arco. En sentido longitudinal cada armadura se conectaba con la siguiente por medio de viguetas. Fig. No. 117.

Fig.No 117, Estructura de arco de la estación Gare del´Est , París

Otro ejemplo es la estación de San Pancras en Londres (1863 - 1876) del Arq. Jorge Gilberto Scott y los Ings. W. H. Barlow y R. M. Ordish, se trata de una

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cubierta de 72 m de luz resuelta a su vez con una estructura de arco de hierro forjado. El empuje horizontal del arco es soportado por una viga de hierro de sección I ubicada bajo el nivel de vías y andenes. En sentido longitudinal los arcos de hierro están unidos también a base de armaduras sujetando la cubierta superior y como contraventeos.

PUENTES DE ARMADURA DE HIERRO.

A partir de 1840 se construyen puentes de armadura de hierro en E.U.A., en ese año Earl Trumbull, construye un puente de armadura de fierro en el cruce de una carretera sobre el canal Erie en Frankford N.Y., usando un par de armaduras Howe de fierro colado unidas mediante una estructura entre las cuerdas inferiores que casi duplicaba la forma de las armaduras principales.Se dio un avance de importancia en 1842–1844 al patentar Caleb Pratt y su hijo Tomás una armadura que revelaba diferencias pequeñas pero trascendentes respecto a la armadura Howe. En la armadura Pratt la cuerda superior y los postes ( a compresión ) eran de hierro colado y las diagonales y la cuerda inferior ( a tensión ) eran de hierro forjado. Inicialmente la armadura Pratt fue aceptada tibiamente a causa de la existencia de otras armaduras que competían al parecer ofreciendo mas resistencia y rigidez, pero terminó por ser una de las estructuras mas usadas en la construcción de puentes Fig. No.118. Fue la armadura Whipple-

Patentada en 1847 la que rezagó la acepta-ción de la armadura Pratt, Fig. No. 119.Squire Whipple escri-be un tratado sobre –construcción de puen-tes en 1847, uno de –los primeros textos sobre el cálculo de --

Fig. No.118, Armaduras Pratt 1844.

tensiones en los miembros de una armadura.

Mas tarde Jorge S. Morison presenta la nueva ciencia estructural mediante el cálculo exacto del tamaño y distribución de los elementos, considerando las cargas del tránsito y de viento, para las armaduras.

En 1848 en Inglaterra Jaime Warren y Willoughby Monzani patentan una armadura, en la que el diseño original carecía de elementos verticales. Fig No. 119Posteriormente Alberto Fink crea una armadura en 1868 para un puente de ferrocarril sobre el río Ohio en Kentucky.

PUENTES DE CORTA LUZ.

En el caso de cruces de poca longitud

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se usaron vigas , La viga de alma llena de hierro forjado, fue usada por RobertoStephenson en 1841, para un pequeño-puente ferroviario, mas tarde Fairbairn-patenta en 1846 la viga de sección ⌶ deplacas remachadas y posteriormente soldadas.

LOS PUENTES COLGANTES CON CABLES DE ACERO.

Las cadenas de hierro fueron suplidas hacia 1840 por cables metálicos por ---

Fig. No. 119, Formas de la armadura Warren (a) diseño original, (b) sistema ensimple diagonal con postes, (c) sistema de doble diagonal.

Marc Seguin en Francia y Carlo Ellet en E.U.A.

El puente sobre el río Ohio en Virginia Occidental (1846-1849) fue el primero con un claro superior a 300 m. El puente fue destruido en forma parcial en 1854 por una tempestad y vuelto a reconstruir en el mismo año por John Roebling, alemán de origen, construye numerosos acueductos colgantes para el canal Delaware y Hudson (1845-1850), y el puente de doble plataforma sobre el río Niágara en Niágara Falls (1851-1855) primer puente colgante que dio resultados aceptables. Construye en Pittsburg, Pensylvania (1857-1860) un puente sobre el río Allegheny, en el que hizo por primera vez el trensado del cable in situ usando garruchas viajeras que se movían a través de cables provisionales por encima de las torres y desde un punto de anclaje al otro.

Dicha técnica había sido ideada a su vez por Vicat en Francia de manera independiente. El dispositivo de cableado fué usado a mayor escala para el puente sobre el río Ohio en Cincinnati (1856-1867) con una luz de 317 m. Pero la principal obra de Roebling es el puente de Brooklyn, posee un claro principal de 478 m entre torres y los dos tramos de anclaje suman otros 280 m en las terminales de tierra. Cada uno de los 4 cables está formado por 5434 alambres de acero; siendo la primera vez en que se usó acero para los cables. Las torres del puente de Cincinnati se desplantaron sobre un lecho compacto de grava a poca distancia de la superficie del cauce, pero en las de Brooklyn fue necesario buscar una capa resistente rocosa a mucha mayor profundidad bajo el cauce del río East. La obra de mampostería fue hecha mediante cajones.

7.7. EL USO DEL CONCRETO HIDRÁULICO.

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En forma paralela al hierro como material estructural el concreto hidráulico empezó a ser usado para una diversidad de aplicaciones en el campo de la construcción. Una de sus cualidades es al usarse en estado plástico puede ser depositado en cualquier molde y se transforma endureciéndose, es incombustible, aumentando su resistencia en los tres primeros años de edad.En la antigüedad fue usado por los romanos, en la construcción a partir de una mezcla de puzzolana y cal. Su uso fue olvidado al caer en la decadencia el Imperio Romano y hasta el siglo XVIII. Un material similar vuelve a usarse cerca de 1760 de manera esporádica por Jhon Smeaton para los muros de esclusas del río Calder. En 1796 el inglés Jaime Parker inventa un procedimiento para obtener cal hidráulica a partir de calizas esquistosas de la isla de Sheppey, pero con producción muy restringida por lo limitado de los yacimientos del material esquistoso.De manera artificial el cemento Pórtland así denominado por su semejanza con el de la roca caliza de Pórtland Inglaterra, fue obtenido simultáneamente cerca de 1811 por Luis Vicat en Francia y Jaime Frost en Inglaterra, partiendo de mezclas de cal y arcilla llevadas a la temperatura de fusión incipiente. Pero es hasta 1824 en que Joseph Aspdin en Inglaterra inicia la producción del material a una escala importante.La mezcla de cemento Pórtland, arena, grava y agua en cantidades determinadas produce el material denominado concreto hidráulico u hormigón el que al fraguar endurece adquiriendo una resistencia grande a la compresión, por lo que fue al principio muy usado para construir estructuras que trabajan a ese esfuerzo, como. Pedestales, paredes y arcos pequeños, cimientos de puentes, en 1830 ya era de uso mas o menos corriente en los cimientos de puentes y obras portuarias. Es un material que puede fraguar bajo condiciones de humedad lo que le dió una gran ventaja sobre la cal.La mezcla ya señalada de cemento Pórtland, agregados y agua (denominada concreto hidráulico) ya endurecida posee una alta resistencia a la compresión, pero muy baja a la tensión, flexión , torsión o esfuerzo cortante.El concreto hidráulico al que se le agregan elementos de acero, se denomina concreto armado fue inventado en forma accidental por Francois Coignet en 1855 quien en ese año patenta una losa de concreto con un doble emparrillado de varillas de hierro, usadas como ligazón, mas no para absorber los esfuerzos de tensión. José Monier hizo algo similar al fabricar tiestos de jardinería y bañeras ahogando telas metálicas en el concreto, sin embargo ninguno de los dos lo hizo porque comprendiera la necesidad de absorber los esfuerzos de tensión con el fierro. Fue G.A. Wayss ingeniero alemán el que comprendió que en un elemento estructural como una viga o una losa sometido a cargas, la mitad superior está sujeta a esfuerzos de compresión y la inferior a esfuerzos de tensión, por lo que si en la mitad inferior se introduce un refuerzo de acero este absorberá esos esfuerzos que el concreto no puede tomar, no obstante lo anterior Monier siguió pensando que el refuerzo sólo servía para incrementar la cohesión del concreto simple.Es en 1877 que Tadeo Hyatt realiza investigaciones científicas del uso del acero en el concreto para una gran variedad de miembros estructurales y condiciones de carga, incluyendo la mayor parte de las formas modernas de varillas de refuerzo,

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publica sus resultados en Londres en 1877, siguiendo vigentes hasta la fecha muchas de sus conclusiones.

El cemento Pórtland artificial fue el otro material que vino a revolucionar el proceso constructivo. Inicialmente se usó en la construcción de diversas estructuras en puentes, obras hidráulicas, portuarias y edificios en forma de concreto simple. En E.U.A. se usó de 2 formas en los edificios, se fabricaban bloques y se montaban estos simulando obra de mampostería. En Europa los ingleses alzaban muros y otros elementos estructurales en forma de unidades monolíticas. Con este procedimiento se hicieron casas de tamaño regular y edificios de varias plantas en la década de 1860, con la intención esencial de garantizar la resistencia al fuego, economía y durabilidad.

Sin embargo, la evolución del concreto armado siguió todavía, cuando Francois Hennebique descubre la naturaleza del esfuerzo cortante en el concreto. El esfuerzo cortante se produce en miembros sometidos a flexión a lo largo del plano donde coinciden tensiones y compresiones concentrándose a lo largo de líneas diagonales cerca de los extremos de una viga simplemente apoyada. Para absorber esta fuerza, Hennebique usó barras verticales en forma de J, a las que llamó estribos, los que en la parte superior e inferior de la viga se usaron para unir el acero superior de armado y el inferior de tensión, pasó doce años investigando antes de presentar resultados (1880-1892). Posteriormente y hacia fines del siglo XIX, algunos ingenieros y constructores europeos y norteamericanos, específicamente Wayss y Ransome además de Hennebique idearon varias formas de resistir la fuerza cortante doblando en una parte el acero de tensión hacia arriba a 45° respecto a la horizontal.Entre las obras de F. Hennebique están el ingenio azucarero de St. Ouen (1894-1895), el edificio industrial de Le Moulin Ideal en Nort, Francia (1898). En este la novedad fue el uso de delgadas paredes de concreto prefabricadas y esbeltas columnas, también prefabricadas, un edificio en concreto armado para la Exposición de París en 1900.

En los E.U.A., el uso del concreto armado en la construcción fue obra de Ernesto L. Ransome. Las bodegas para una empresa vinícola en Santa Elena California en 1898, la fábrica de Bórax en Alameda California, un edificio dormitorio para alumnas y un Museo para la Universidad de Stanford en 1892, son obras de Ransome.Hennebique y Wayss en Europa y Ransome y Julio Kahn en E.U.A., influyeron con sus construcciones de concreto armado, en los otros constructores que todavía consideraban como novedad el nuevo material. Iniciado el siglo XX, las estructuras completas de un rascacielos en Cincinnati, Ohio y de una terminal ferroviaria en Atlanta Georgia serían hechas de concreto armado.

7.8. LOS RASCACIELOS.

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Los edificios de muchos niveles son un tipo de construcción surgido en E.U.A., a finales del siglo XIX,. Una de las causas fue la desmedida especulación con los terrenos en las zonas céntricas de las principales ciudades industriales y comerciales. Algunas circunstancias hicieron de Chicago el núcleo industrial y financiero de los E.U.A., hacia 1870, como:

El acelerado avance de la agricultura mecanizada en el medio oesteLa unión de los grandes lagos con los sistemas navegables de los ríos Illinois-Mississipi mediante canalesLa terminación del ferrocarril hasta las costas del Atlántico, del Pacífico y del Gofo de México.

Pero en 1871 ocurre un incendio que destruye el centro de Chicago frenando violentamente pero en forma temporal su desarrollo, pues con ello la necesidad de edificios para oficinas fue mayor, de tal forma que los norteamericanos buscaron una solución, y mediante el uso de estructuras metálicas crearon un nuevo tipo de edificio, cuya gran altura hizo que lo denominaran Skyscrappers- rascacielos. Estando yá disponibles algunos inventos como los elevadores, la calefacción, iluminación eléctrica, etc., el edificio de muchas plantas superpuestas edificado en un terreno relativamente pequeño fue posible.El primer edificio de éste tipo fue el Montauk (1882-1883), con estructura de hierro y muros perimetrales de ladrillo, obra de Burnham y Root.Pero William Le Baron Jenney con la construcción del edificio de oficinas de la Home Insurance Company (1884-1885), define mas claramente el camino en la construcción de los rascacielos. La estructura del edificio era a base de columnas de hierro colado y forjado y vigas de hierro forjado hasta el sexto nivel y con vigas de acero en las últimas plantas.Le Baron Jenney empleó el acero para las estructuras de los pisos superiores, siendo el primero que los usó para un edificio, era la solución lógica para un edificio alto, pero su costo todavía elevado hizo que no se usara con tanta frecuencia hasta el nuevo siglo, el XX.Otras construcciones de esta etapa son. el edificio Tacoma (1887-1889), obra de Holabird y Roche arquitectos y de Carl Seiffert, ingeniero, el Auditórium Building de Adler y Sullivan arquitectos, era un teatro con capacidad para 4000 personas, hecho a base de armaduras elípticas con una luz de 35 m, una gran variedad de armaduras de cuerda paralela y un complejo sistema estructural de columnas y vigas constituyen la estructura interior del edificio, que ocupa toda una manzana. El Edificio Manhattan obra de Jenney y del Ing.Luis E.Ritter es el primer edificio de oficinas, cuyo diseño estructural fue netamente científico. La estructura de hierro y acero tiene un sistema de pórticos de arriostramiento con tirantes en diagonal en las aberturas exteriores del sótano, en donde la flexión ejercida por el viento es máxima.Pero es en el edificio Rand Mc Nally (1889-1890) obra de Burnham y Root, Wade y Purdy en el que la estructura es completamente de acero y el primero en ser recubierto de cristal y un acabado de azulejo. El Garrick Theater building (1891-1892) de Adler y Sullivan era un edificio de 7 plantas bajo las cuales se construyó un teatro ocupando todo el ancho del edificio. El techo del teatro era a base de armaduras de acero sobre las cuales descansaban las columnas de los 7 pisos superiores. Esas armaduras fueron las primeras diseñadas para soportar cargas

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de pisos superiores. Todas las partes de la estructura de acero aparecieron en la obra de Chicago de la década de 1890 y la posterior evolución de la estructura remachada fue cuestión de refinamiento de forma y de una progresiva precisión científica.

7.8.1. PROBLEMAS A QUE DAN LUGAR LOS EDIFICIOS DE MUCHOS NIVELES.

La cimentaciónRefuerzo para soportar la carga debida al viento.Sistema de transportación entre los diferentes niveles del edificio.

LA CIMENTACIÓN.Como consecuencia del gran peso que el edificio transmite al terreno natural, la cimentación debía realizarse en un terreno con la capacidad de carga suficiente, el que no siempre estaba a poca profundidad y por tanto se tuvieron que hacer excavaciones de mayor volumen y a mas profundidad buscando los estratos con la resistencia necesaria. De hecho no se debía rebasar la capacidad de carga del terreno de desplante.

El diseño de la cimentación representaba un problema especial y dio lugar al desarrollo de la Mecánica de Suelos y la Geotecnia, las que hoy en día son de uso obligado.

Cuando el estrato resistente estaba muy profundo se definieron otras alternativas distintas de la cimentación tradicional a base de zapatas corridas y se determinó que hincando postes en el terreno que penetraran hasta el estrato adecuado era una solución ( pilotes de punta ), luego sobre la parte superior de éstos se desplantaba el edificio. En los casos en que el terreno resistente estaba demasiado profundo o a una profundidad en que eran incosteables los pilotes de punta la solución fueron pilotes de fricción, los que daban sustento por la adhesión lateral con el suelo al que penetraban.

REFUERZO PARA SOPORTAR LA CARGA DEBIDA AL VIENTO.

En los edificios altos las caras laterales presentaban una gran área expuesta al viento el que en ciertas épocas del año puede tener velocidades grandes que representan una carga lateral adicional en el edificio, la que era necesario se tomara en cuenta, reforzando en esas partes la estructura por medio de vigas cruzadas u horizontales y en la parte inferior donde se presenta el momento de mayos magnitud.

SISTEMA DE TRANSPORTACIÓN VERTICAL ENTRE LOS DIFERENTES NIVELES DEL EDIFICIO.

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Entre mayor era la altura del edificio mas necesaria era el medio de transporte de la planta baja a los pisos superiores y viceversa. Elisha Graves Otis inventa en 1854 un ascensor hidráulico seguro, con lo que la operación de un edificio de muchos niveles queda facilitado.

Al finalizar el siglo XIX se habían construido 16 altos edificios en Chicago y 29 en Nueva York, las alturas máximas eran 91.5 m y 118 m respectivamente, no obstante que en Chicago se inició la construcción de los primeros rascacielos, Nueva York le aventajó con el tiempo.

La construcción de edificios muy altos en la misma época no se dio en Europa, es se puede decir un tipo de construcción que surgió en E.U.A. y muy propia de éste país.

En Europa se construye para la exposición Universal de París en 1889, una torre de 300 m de alto de hierro forjado, su diseñador y constructor fue Gustavo Eiffel (1832-1923). La torre fue el edificio mas alto del mundo hasta 1930, así como la mayor estructura exceptuando los puentes.

La torre se sustenta sobre 4 soportes de armadura ( son estructuras espaciales ) de sección cuadrada desplantados a partir de cimientos independientes que forman curvas hiperbólicas, cada par de cualquier lado acercándose a un eje central hipotético, ( una asíntota se diría en geometría analítica ). La estructura se une por medio de un complicado sistema de armadura de elementos horizontales en las dos primeras plantas y por unos tirantes diagonales que unen las cuatro patas interiores. La estructura fue escrupulosamente diseñada para soportar las cargas verticales y la carga de viento. La forma curva incrementa todavía mas su resistencia, pero también se hizo con la idea de crear una forma estética.

Los arquitectos conservadores de su época dijeron que la torre rompía con todas las reglas de diseño arquitectónico y la vieron como algo monstruoso, un tiempo largo. Se sale fácilmente de la dimensión humana clásica, un hombre al lado de la torre se vé empequeñecido. La torre se inauguró en la exposición conmemorativa del centenario de la Revolución Francesa en 1989 y se tuvo la intención de que se mantuviera en pié por 5 años, lo cual no sucedió pués hoy es admirada como el mayor monumento estructural de su época, Se usaron 7,300 toneladas de hierro forjado en 12,000 piezas prefabricadas. Fig. No. 120.

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LA ACTITUD DE LOS ARQUITECTOS ANTE EL CAMBIO.

Su respuesta fué inicialmente de rechazo ante las nuevas construcciones carentes de proporción, ritmo, armonía y mesura, que se empezaron a realizar a fines del siglo XVIII y todo el siglo XIX, y en honor a la verdad tenían razón, pués durante todos los siglos anteriores, las bases del diseño arquitectónico eran las reglas descubiertas y emitidas por los griegos, en las que la construcción se realizaba como una envolvente del hombre, de tal forma que no lo empequeñeciera, el era lo esencial , lo importante; sin embargo los arquitectos no se apercibieron de la profundidad ---

Fig. No. 120, La torre Eiffel de noche.

del cambio que el hierro y el acero empezaban a operar y de que en un tiempo relativamente corto — si consideramos todos los años anteriores al uso industrial del hierro --- había de ser trascendental al transformar el proceso constructivo, con la circunstancia de que ya no se han dejado de usar.Se quedan los arquitectos en actitud de rechazo e incluso realizan la vuelta a los estilos clásicos –Neoclacisismo-- e inventan el Art-Noveau, con el cual producen construcción con muy buena obra negra, carpintería, herrería; en fin mucha calidad en general.

El cambio en el proceso constructivo fue tan profundo y complejo, que la construcción dejó de ser campo exclusivo del arquitecto, considerando la diversidad de conocimientos que se requieren para realizar las nuevas construcciones, en las que cada vez había mayor cantidad de elementos que diseñar con bases científicas, dado que después del diseño estructural vinieron los diseños de instalaciones eléctrica, sanitaria , hidráulica, los pavimentos, cimentaciones, sistemas de transportación vertical, acústica, gas, aire acondicionado, etc. etc. El campo del constructor se incrementó a tal grado que yá no fue viable que una sola persona pudiera asumir tal cantidad de actividades y dominarlas. La consecuencia fue que con el tiempo el arquitecto se circunscribiera al diseño de espacios como actividad básica y el resto del campo fue asumido por los ingenieros de diversas especialidades, siendo que el constructor nato desde la antigüedad había sido el arquitecto.

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7.9. NEOCLASICISMO.

Corriente Artística que nace a finales del siglo XVIII y se extiende los primeros 30 años del S. XIX. Consistió en una reacción academicista y antirrococó que trató de retornar a las formas plásticas tanto de la antigüedad grecorromana como del renacimiento.La investigación arqueológica de objetos y ruinas de la antigüedad clásica en Italia y Grecia se adecuaba a las ideas de la Ilustración, dando nacimiento a un nuevo estilo artístico, basado en lo anterior y durante el Imperio napoleónico nace el neoclacisismo. En cada país se le dió un sello particular. En Francia tuvo gran aceptación siendo adoptado por los gobiernos de la Revolución francesa, para ensalzar el espíritu de libertad e integrar un nuevo órden político basado en los cánones de la Ilustración.Napoleón Bonaparte tenía admiración por las grandes culturas de la antigüedad, y promueve expediciones arqueológicas para conocerlas, ordenando luego la construcción de un buen número de edificios y monumentos que se basaban en las obras del arte clásico, egipcio, griego o romano.Carlos Percier y Pedro Fontaine son autores de la denominada arquitectura Imperio, de gran finura decorativa que adaptaba al gusto francés elementos de construcciones hallados en Pompeya y Egipto.Pedro Alejandro Vigun edifica el templo corintio de la iglesia de la Magdalena en París. Chalgrin y Raymond son autores del Arco del triunfo de la estrella.

EL ROMANTICISMO.

Las invasiones napoleónicas y las luchas revolucionarias son en gran parte el origen de corrientes ideológicas nacionalistas que unieron a ciudadanos del mismo origen de rasgos culturales afines, enalteciendo el amor por la patria y la búsqueda de una identidad propia en cada país. Como una consecuencia de lo señalado nace un movimiento artístico al que se le llamó romanticismo.El fundamento del romanticismo son los sentimientos y la pasión. En la arquitectura se tomaron estilos y formas de culturas y épocas diversas dando origen a la mezcla de estilos en un mismo edificio, sobresaliendo la influencia de la edad media, el gótico , el románico, el bizantino, el arte islámico e italiano renacentista.

FRANCIA.

Viollet-Le-Duc es un exponente del romanticismo neogótico restaurador de castillos y monumentos, ejemplo: La iglesia de Santa Cleotilde en París ,

INGLATERRA.

Aquí destacan con un romanticismo neogótico Charles Barry y Augusto Welby Pugin con el Parlamento de Londres entre 1840 y 1860.

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