El papel del ingeniero estructural en la sociedad Mario Paparoni

Profesor de estructurasUniversidad Metropolitana, UNIMET

El ingeniero estructural es también un humanista, en el sentido de ser un creador de cosas buenas para el hombre. Es importante que escriba bien y que sea buen cronista, tenemos que escribir más

palabras y menos números, quizá debamos también en-señar en clase más conceptos y menos problemas-tipo.

Lo es también en sus producciones, en el sentido literario y no en el técnico. Es importante que sepa cómo, con quién y para qué se comunica. Podemos preguntar-nos: ¿Es menos valiosa la crónica del por qué y el cómo de una obra creativa que la crónica de una conquista?

Es también un gerente de soluciones, pues maneja un capital de conocimientos productivos, capaz de rendir ganancias a través del logro de soluciones creativas. ¿Por qué no se remunera bien ese capital? ¿Será por aquel dicho que expresa una gran verdad “la regla de oro es que quien tiene el oro pone las reglas”? ¿O será porque no se sabe qué puede hacer un buen ingeniero, que por cierto no puede ser únicamente una persona como el personaje de Malba Tahan “el hombre que calculaba”, es decir, sólo un mago de los números, pero que no puede cambiar las cosas.

¿Es el estructurista un simple operador cuyas destre-zas le permiten manejar muy bien los últimos programas? ¿O es una persona capaz de crear soluciones racionales y de enseñar a otros como mejorar su producto, a través de reglas simples y consejos? ¿Sabe cómo funcionan las estructuras o sabe sólo como analizarlas? ¿Alguien le pregunta cómo funcionan? ¿O si se pueden mejorar? ¿O sólo cuánto acero da?.

¿Por qué no enseñamos más “culturas técnicas”, en

lugar de o además de, habilidades para resolver pro-blemas-tipo? Un viejo proverbio decía: un sabio es una fábrica, un erudito es un almacén. antes llamábamos sabios a las personas que tenían una cultura conoci-da con profundidad. Hoy se prefi ere al ingeniero tipo fast-track.

¿Hay o no cultura gerencial en los conocimientos estructurales propios de arquitectos e ingenieros? ¿Es que la ingeniería o la arquitectura no tienen historia o no poseen “culturas locales”? ¿No es verdad el que los países que tienen problemas técnicos serios son los que más saben de esos problemas?

¿Qué es más importante en nuestro medio, el know-why, el know-how, el know-with, el know-whom, el know-when o el how-much?. Creemos que la mayoría de las veces es el how-much.

¿Por qué para el ingeniero estructural la relación riesgo-remuneración es tan alta? ¿Será porque es el único que deja no sólo trazas sino todo un reguero de cosas escritas que podrían tener implicaciones incrimi-natorias justas o inventables? ¿Deberían leerle antes sus derechos?

¿Por qué no se le busca desde un principio para ayudar y asesorar al arquitecto a crear soluciones es-tructuralmente más lógicas?

Raras veces me he topado con arquitectos que sepan que no hay sólo cargas verticales, que hay otras que pue-den moldear las soluciones que buscamos. La libertad de diseño casi total que permiten las cargas verticales solas no existe cuando hay cargas sísmicas o eólicas.

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Pasemos ahora a otros puntos en donde, en lugar de solamente preguntar propondremos algo, aún haciéndolo con preguntas:

1) Es perfectamente posible dar un curso útil completo de ingeniería sísmica explicando las cosas con palabras y con un mínimo de ecuaciones. A eso que se enseña así se le puede llamar “cultura sísmica”. Ella es más impor-tante que resolver unos pocos problemas de dinámica o de análisis o de diseño, si no hay tiempo dado para profundizar su tratamiento y meditar sobre ellos. Al fi n y al cabo, en el pasado, los grandes ingenieros contaban más con su “cultura” y sus “tradiciones” que sobre unas enseñanzas formales que no estaban reglamentadas ni conducían a ningún título. Hoy día el tiempo dedicado a las materias profesionales se hace cada vez más corto o nulo. El “apuro crónico moderno” llegó hasta la ense-ñanza. Los metros cuadrados de aulas o el número de alumnos por sección son los parámetros que determinan la viabilidad de una institución de enseñanza que se fi nancie sólo de quienes allí quieran estudiar

2) La ingeniería sísmica: ¿Es tan compleja? Creemos que no, pues se pueden escribir los fi rmes basamentos físicos de la ingeniería sísmica en no más de dos pági-nas. La ingeniería sísmica ha sido y es necesariamente multidisciplinaria.

3) Por ejemplo: se sabe que un sismo es sólo una vibración peculiar, que obedece a las mismas leyes de la teoría de señales y comunicaciones. Se sabe que esa vibración se esquematiza así: que está acotada en amplitud y que tiene anchura de banda limitada, que tiene contenidos frecuenciales diversos, que se la supo-ne gaussiana, ergódica y de media nula, palabras éstas raras que describen cosas de todos los días y que ya conocemos, sobre todo dos de ellas, ergódica signifi ca, en el fondo, que los terremotos se parecen mucho entre sí, si ocurren en lugares de geología parecida, o que se van a parecer entre sí cuando se repitan; media nula signifi ca que las estructuras vuelven a quedar derechas o, por lo menos, que se caen verticalmente. Por lo menos tenemos que admitir que esas hipótesis son o fueron el comienzo del tratamiento matemático comprensivo de los sismos.

4) Se sabe, también, que el basamento fundamental de la ingeniería sísmica es el postular que, en un lugar dado,

los desplazamientos de una estructura sujeta a sismos son lo que puede predecirse mejor, no así las fuerzas, las cuales son dependientes de la estructura que manejemos (masas, rigideces, amortiguamientos, cedencias) y que, además, casi siempre no producen desplazamientos que tengan sus mismas direcciones.

5) En ingeniería sísmica moderna hay que pensar y hay que calcular con desplazamientos, no con fuerzas. Desgraciadamente esta vía es menos conocida. El pensar sólo en fuerzas puede hacernos llegar a conclusiones erróneas, por ejemplo: cómo se proyectan, pues las fuerzas y los desplazamientos siguen distintas reglas, las fuerzas generadas por desplazamientos se proyectan con cósenos cuadrados y no con cósenos puros, como si fueran vectores simples. Este hecho indica que hay que tener mucho cuidado si suponemos que las fuerzas sísmicas son fuerzas de origen externo, como todas las demás (gravedad, viento). Para poder entender esto hay que usar las elipses de elasticidad o las matrices de rigidez. Las fuerzas sísmicas no son acciones externas, son el resultado de un proceso que transforma un movi-miento inducido externamente en fuerzas másicas o en fuerzas posicionales, por tanto, rigurosamente hablando, son inseparables de la estructura donde ocurre. No son fuerzas de campo (gravedad), no son fuerzas debidas a cambios locales de presiones, ni tampoco son fuerzas estáticas (incambiables en el tiempo).

6) Una de esas cosas que confunde es que un edifi cio perfectamente cuadrado, con pórticos iguales que formen una cuadrícula ortogonal responde de manera igual que un edifi cio redondo, es decir, sin importar la dirección de la excitación. Hay otras cosas engañosas, como las irregularidades de un edifi cio muy largo, o la infl uencia

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de líneas de resistencia oblicuas, o la infl uencia de todo el sistema en las direcciones de las fuerzas o momentos locales. Los edifi cios son sistemas, no son agregados de piezas independientes, tampoco se piensa mucho acerca de que las irregularidades estructurales son más importantes que las irregularidades geométricas, pues no se “ven”, pero sí infl uyen y cómo.

7) La tendencia tecnológica mundial actual es ir a es-tructuras más rígidas, con menos derivas y con factores de seguridad mayores que en zonas no sísmicas. Ya no es verdad aquel dicho “la rigidez crece más rápido que la resistencia”. No tratemos de “bajar fuerzas buscando períodos muy altos”, o admitiendo ductilidades altas que son inexistentes o de buscar modos torsionales de períodos muy altos. Paradójicamente, vamos siempre hacia reglas mucho más básicas que antes, es decir, si comenzamos con reglas sencillas, terminaremos con análisis más sencillos y más entendibles.

8) En zonas sísmicas debe haber, sin dudarlo y forzo-samente, arquitecturas sismorresistentes. Muchos pro-yectos arquitectónicos paradigmáticos de Le Courbusier y muchos proyectos del Bauhaus no eran adecuados para zonas sísmicas. El terremoto de Agadir mató a decenas de miles de personas por haber trasplantado estas arquitecturas a zonas donde no podían funcionar

bien. Ejemplos parecidos tuvimos en Armenia y en China, en estos casos por decisiones de tipo burocrático, pues casi siempre los que planifi can no han ejercido el ofi cio que quieren planifi car.

9) La sobrerresistencia (léase factores de seguridad “sobrantes” o “tácitos” o “ñapas de proyecto”), es hoy día considerada como un componente de sobrevivencia casi más importante que la ductilidad, que actúa como seguro ante sismos catastrófi cos, y no es la cura para los sismos ordinarios, esto quiere decir que, en las zonas sísmicas, los coefi cientes de seguridad de proyecto a carga vertical tienen que ser mayores de lo tradicional para zonas sísmicamente tranquilas.

11) El factor más importante de todos, desde el punto de vista sísmico, es conocer dónde va a estar asentada la edifi cación, el que le sigue es qué tipología estructural adoptamos. Las irregularidades estructurales (no sólo las de forma, sino las de masas y rigideces) pueden aumentar el consumo de acero hasta en un 35%. Un buen ingeniero, si se le deja actuar, y si sabe cómo actuar, y si se le reconoce su trabajo, puede reducir ese factor considerablemente, pero aparentemente nadie le reconoce las horas-hombre o las horas-coco que debe invertir para hacerlo.

12) Si colocamos el mapa de riesgo sísmico de Caracas sobre el mapa de precios inmobiliarios obtenemos una casi perfecta congruencia. ¿Por qué será? ¿Será porque los suelos más desfavorables para el sismo son también los más favorables para construir, porque se excavan fácilmente, o son planos por el hecho de ser aluviones, o porque son buenos para ser arborizados?

13) Un edifi cio con plantas moderadamente irregula-res (no las aberraciones estructurales de moda), puede hacerse trabajar como edifi cio regular sabiendo cómo distribuir las geometrías y las rigideces de los “pórticos” o muros que lo sustentan. Esto no suele pedirse a los proyectos ingenieriles, por aquello de que lo que impor-ta es hacerlo rápido y barato y creer que las cabillas en abundancia pueden arreglar cualquier carencia confi guracional.

14) ¿Cuánta gente sabe cuánto pesa un edifi cio? ¿Cuánta gente sabe si pueden fl otar en el agua? ¿Cuánta gente sabe cuánto sobresaldrían, si fl otasen? ¿Cuánta gente sabe cuál es el área de columnas que se necesita

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en una zona sísmica? ¿Puedo mezclar pórticos en una dirección con pantallas en la otra? ¿Cuánta gente sabe cuáles partes de una estructura son puramente pasivas (o casi) y cuáles son activas?

15) ¿Cuánta gente sabe que, entre los edifi cios más irregulares hay formas muy “engañosas”, como los edi-fi cios muy largos, los edifi cios escalonados, los edifi cios con plantas triangulares, los edifi cios con rigideces “centradas” en su interior y no en la periferia, los típicos centros comerciales con un bloque abajo y una torre encima, generalmente en una esquina?

16) ¿Cuánta gente sabe qué es un modo, físicamente hablando, o para qué sirven, o qué es un factor de masa equivalente o un factor de participación?

17) ¿Qué reglas debo seguir para garantizar la durabilidad de un edifi cio? Quizá la más sencilla sea: preocúpese en especial de la periferia del edifi cio, y quítele un poco de material a las partes interiores. Esta regla también vale para sismos. Hay otra: si diseña para sismos, también diseña contra asentamientos, contra sabotajes, contra explosiones y contra fuego. Es una póliza de usos múltiples que se paga una sola vez. No una imposición inútil y abusiva.

18) ¿Cuántas personas saben de dónde vienen las reglas de combinaciones cuadráticas, de modos, o qué son modos usuales, o “vectores ritz”, o cuál es la diferencia entre un diafragama, una losa, una concha, una membrana, una cúpula, una bóveda?

19) ¿Cuántas personas saben, de verdad, cómo mez-clar elementos fi nitos con elementos lineales?

20) Entre todos los pórticos posibles hay algunos que son mejores que otros. ¿Cómo lo sé? ¿Cuáles son las ventajas de las estructuras mixtas? ¿Cómo se puede dimensionar correctamente una estructura mixta? ¿Son mejores las pantallas que los pórticos?

21) ¿En qué se parecen las secciones de una viga y las plantas de un edifi cio? ¿Caben los conceptos de momentos de inercia, de productos de inercia y del círculo de Mohr?

22) El cumplir con la norma no necesariamente opti-miza una obra o la provee de mayor capacidad. Cumplir

Por considerarlo de interés para los lectores de la Revista CONSTRUCCIÓN, este artículo es la versión escrita de la conferencia que dictó el ingeniero Mario Paparoni, el pasado 22 de marzo de 2007, en el Centro de Internacional de Exposiciones de Caracas (CIEC) de la Universidad Metropolitana (UNIMET), en el marco de la Semana de la Construcción 2007, promovida por la Cámara Venezolana de la Construcción (CVC).

la norma es, simplemente, analizar una solución que casi siempre no es la óptima. El análisis es sólo un diagnósti-co, no un tratamiento o una prevención.

Epílogo

La ingeniería sísmica debe bajar del nivel de los gran-des iniciados, de los niveles puramente matemáticos o formales, hasta convertirse en una cultura compartida por todos los que tomamos parte en la industria de la construcción.

Las estructuras son sistemas complejos, el saber cómo analizarlas, lo cual ya logramos, no es sufi ciente, hay que saber cómo funcionan para moderar o eliminar sus malcriadeces hereditarias o adquiridas.

También hay que romper totalmente con muchas tradiciones, creencias y prácticas del pasado. Esto está ocurriendo en todo el mundo. En más de un lugar se diseña hoy con desplazamientos. En más de un lugar se usan hoy día normas de desempeño en lugar de normas prescriptivas. La conciencia ecológica moderna nos lleva irremediablemente a la necesidad de garantizar la perdurabilidad de una obra.

Tenemos que adoptar la arquitectura sismorresisten-te y aprender a proteger las estructuras de sus peores enemigos, sus creadores y sus usuarios.

La consideración de los peligros y efectos del fuego debe llevarnos a ser más prudentes con las estruc-turas de acero. Ellas son ciertamente vulnerables, en gran parte por la falta de una “cultura del fuego” que vaya más allá de las mangueras y de las alarmas. Desgraciadamente es relativamente poco lo que el estructurista puede hacer para aumentar la resistencia al fuego de una estructura. Lo mejor que puede hacerse es hacerla sismorresistente. El diseño sísmico es sinér-gico con muchos otros requerimientos o cualidades de una estructura. n

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