TOPICOS DE INGENIERIA

CIVIL

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

OBJETIVO DEL CURSO

Comprender la labor del ingeniero; el

fin y los medios que utiliza y los campos en los

que se puede desarrollar en la práctica

profesional.

¿Que es la ingeniería?

“La ingeniería es la profesión en la que los conocimientos

de matemáticas y ciencias naturales, obtenidos a través

del estudio, la experiencia y la práctica se aplican con

juicio para desarrollar diversas formas de utilizar, de

manera económica, las fuerzas y materiales de la

naturaleza en beneficio de la humanidad”.

Consejo de Acreditación para la Ingeniería y la Tecnología (ABET) de

Estados Unidos de Norteamérica

SIGNIFICADO DE LA DEFINICION

Desde el punto de vista anterior, la ingeniería no es

una ciencia sino una aplicación de la ciencia, es

decir, un arte que requiere de la habilidad y de la

creatividad de quien la ejerce.

SEGÚN MERRIAM WEBSTER *

Engine viene del latín ingenium que significa disponer de un

talento natural, o bien, un dispositivo mecánico; de esto se

derivan engineer en inglés e ingeniero en español, como

aquel que diseña o construye máquinas; también tiene

acepción de guía o líder.

*Merriam Webster: diccionario de la lengua inglesa.

ENTONCES, PODEMOS DECIR QUE:

Ingeniero es el profesional que adquiere sus

conocimientos mediante el estudio, que posee un

talento natural, que es creativo y que aplica sus

conocimientos en el diseño de máquinas y

procesos industriales para beneficio de la

humanidad.

¿Que es la ingeniería?

La ingeniería es el conjunto de conocimientos y técnicas científicas aplicadas, que se dedica a la resolución u optimización de los problemas que afectan directamente a la humanidad.

En ella, el conocimiento, manejo y dominio de las matemáticas y ciencias naturales, obtenido mediante estudio, experiencia y práctica, se aplica con juicio para desarrollar formas económicas de utilizar los materiales y las fuerzas de la naturaleza para beneficio de la humanidad y del ambiente.

¿Que es la ingeniería civil?

La ingeniería civil, es la rama de la ingeniería que aplica los conocimientos de física, química y geología a la elaboración de infraestructuras, principalmente edificios, obras hidráulica y de transporte, en general de gran tamaño y para uso público. Pero no solo esto, es la ingeniería de la civilización, termino que abarca mucho más que la infraestructura. Tiene también un fuerte componente organizativo que logra su aplicación en la administración del ambiente urbano principalmente, y frecuentemente rural; no sólo en lo referente a la construcción, sino también, al mantenimiento, control y operación de lo construido, así como en la planificación de la vida humana en el ambiente diseñado desde esta misma.

Historia de la ingeniería civil

Los primeros hombres utilizaron algunos principios de la ingeniería para conseguir sus alimentos, pieles y construir armas de defensa como hachas, puntas de lanzas , martillos etc. El desarrollo de la ingeniería comenzó con la revolución agrícola (año 8000 a. C.) cuando las tribus dejaron de ser nómadas para cultivar sus productos y criar animales comestibles. Hacia el año 4000 a. C., con los asentamientos alrededor de los ríos Nilo, Eufrates e Indo, se inició la civilización con escritura y gobierno.

Historia de la ingeniería civil

La ingeniería comenzó hace miles de años, en las grandes culturas

milenarias, que tuvieron obras públicas grandiosas (pirámides,

acueductos) y proyectos militares (caminos, puentes, máquinas de

guerra y fortificaciones

Diferencia con la actualidad:

En ese entonces, no había escuelas públicas (ni privadas) mucho menos clases de ingeniería. El conocimiento en esos temas lo proporcionaban en los templos, y sólo un grupo muy pequeño de la población, llamados sacerdotes, poseía el entendimiento necesario para llevar a cabo las grandes construcciones. Diferencia con la actualidad: La ingeniería era más bien un arte y era enseñada a través del aprendizaje.

HISTORIA DE LA INGENIERIA :

• 1700s – El rey Luis XV delega autoridad en Jean

Rodolphe Perronet para establecer una escuela de

ingeniería.

• 1747 – Se establece Corps des Ponts et Chaussées

(Cuerpo de Puentes y Pavimentos).

• 1775 – Evolución hasta establecer un programa curricular

de 3 años. La escuela es llamada Ecole des Ponts et

Chaussées. Ésta es la primera Escuela formal de

Ingeniería.

1794 – Napoleón crea la Ecole des Travaux Publics para

forma ingenieros, tanto para el servicio militar como el civil.

Este instituto evolucionó hasta convertirse en la Ecole

Polytechnique.

• Fue la primera escuela cuyos egresados trabajaron en

empresas privadas.

HISTORIA DE LA INGENIERIA :

• Hasta ese momento, las escuelas de ingeniería (Ecole) no

correspondían al sistema universitario del “estilo griego”.

• Las disciplinas de ingeniería, todavía, estaban

basadas en la artesanía y no basadas en la ciencia.

• Al concluir las guerras Napoleónicas, había un exceso de

ingenieros militares.

• Situación que se ha repetido en años recientes.

• Estos ingenieros militares tenían un estigma, por lo que

deciden cambiar su nombre a Ingenieros Civiles.

• Los primeros beneficios que aportaron los ingenieros

civiles fueron el diseño y construcción de caminos,

puentes, edificios y otras obras públicas (civiles).

• • Hoy en día, los ingenieros civiles todavía conservan

esas actividades, y algunas otras más.

HISTORIA DE LA INGENIERIA :

Hasta épocas relativamente recientes, bajo el término arquitecto se englobaba a la persona que dominaba los conocimientos arquitectónicos, estructurales, geológicos, hidráulicos... necesarios para la construcción de las obras civiles, militares y máquinas de las distintas épocas.

Es tras el Renacimiento cuando el desarrollo del conocimiento y las nuevas demandas sociales obligan a la especialización de las ramas.

Fue la necesidad quien hizo a los primeros ingenieros

civiles de la historia

• Imhotep constructor de la pirámide de Sakkara, es considerado como el primer ingeniero estructural. Las construcciones egipcias usan únicamente vigas y columnas como herramientas estructurales, a diferencia de los Asirios, un pueblo ubicado en la región del alto Tigris, que incorporan también el arco.

• La ingeniería estructural es considerada como una ciencia recién a partir de 1638 cuando Galileo intentó analizar una viga. Al parecer, hasta entonces, se seguía un criterio puramente empírico para construir.

Famosos por sus puentes y

acueductos, los romanos

sobrepasaron a sus antecesores y

contemporáneos en los desarrollos

de Ingeniería. Desarrollaron el arco

semicircular y la cúpula, cuyas

ventajas son que, si se les da una

forma en particular, hacen que la

estructura trabaje sólo a esfuerzo

normal. Esto es muy útil para

materiales que trabajan bien a

compresión y mal a tracción como

por ejemplo dos ladrillos uno al lado

del otro.

Para que un cuerpo esté en

equilibrio, no deberá trasladarse ni

rotar. En el siglo XV Leonardo da

Vinci introdujo el concepto de

momento de una fuerza, el cual es

empleado para estudiar giros.

Matemáticamente se lo define

como el producto vectorial entre el

vector fuerza y el vector distancia

al punto en cuestión.

Hacia el siglo XVI se comenzaron a utilizar las primeras

cerchas, que son armaduras de barras rectas unidas

mediante nodos. Si las fuerzas son aplicadas en dichos

nodos, la estructura trabaja sólo a esfuerzo normal. Esto

último se puede demostrar empleando las ecuaciones

diferenciales de la estática.

El estudio de la resistencia de los materiales es otra

herramienta básica en el cálculo de estructuras. Galileo

Galilei fue el fundador de esta disciplina con su libro

"Dialogo sobre dos nuevas ciencias" en donde estudia la

falla de una viga en voladizo.

• Isaac Newton (1642-1727) introduce el principio de acción

y reacción en su obra "Philosophiae naturalis principia

mathematica", el cual es utilizado para calcular los

esfuerzos que realizan los componentes de la estructura

(barras, apoyos, etc.).

• Por cada fuerza que actúe sobre un cuerpo, este realizará

una fuerza igual pero de sentido opuesto.

Ingeniería civil contemporánea

La ingeniería civil contemporánea tiene su origen entre los

siglos XIX y XX, con el desarrollo de modelos matemáticos

de cálculo. Los trabajos de Castigliano, Mohr o Navier

entre otros, permitieron abordar analíticamente los

esfuerzos internos que se producían en estructuras,

caudales y suelos a las que éstas eran sometidas para

estimar sus magnitudes. Esto permitió el diseño eficiente

de obras civiles.

• En el Perú nace durante el gobierno del Dr. Manuel Prado en 1876 como Escuela Especial de Construcciones Civiles y de Minas del Perú.

• Durante el gobierno del Presidente Manuel A. Odria y mediante Ley N° 12379 del 19/07/1955 se da en la universidad Nacional de Ingeniería y dentro de ella la Facultad de Ingeniería Civil.

Pasado – Presente – Futuro de la ingeniería civil

La ingeniería Civil es la madre de las ingenierías por ser la mas elemental y mas cercana a las necesidades primarias de una sociedad. De la cual nacieron varias ingenierías como la: mecánica, la eléctrica, la sanitaria, etc.

Actualmente la Ingeniería Civil desempeña un papel decisivo en el desarrollo del bienestar, principalmente en países en desarrollo.

En el futuro cada vez será necesario aprender de los errores y desarrollar innovaciones con la finalidad de mejorar la seguridad de las personas ante la naturaleza.

Grandes Científicos de la Ingeniería Civil

ROBERT HOOKE INGLE (1635-1703)

En 1660 FORMULO LA Ley de Hooke, que describe como un cuerpo elástico se estira en forma proporcional a la fuerza que se ejerce sobre el . Ley de la Elasticidad.

Fue miembro fundador de la Royal Society de Londres, de la cual fue secretario y bibliotecario por 40 años y tenia la obligación de presentar ante la sociedad un experimento semanal.

Diseño el hospital Real de Betthelm, el edificio del Real Colegio de Médicos, la Iglesia de Willen, el Real Observatorio de Greenwich, el monumento al gran incendio de Londres de 1966 de 62 m. de altura, la casa Montagne (sede original del Museo Británico).

• Jaxob o Jacques o James Bermoulli – Suizo (1654-1705) Calculo Infinitesimal.

• Johan Bermoulli ( 1667 – 1748) Conceptos Hidráulicos.

• Daniel Bermoulli ( 1700-1782) Deform y Vibración en edificios.

• Leonard Euler (1707-1782) Mecánica Estructural

• Agustin Coulomb (1736-1806) Mecanica de Materiales

• Louis Navier (1785-1836)

RAMAS DE LA INGENIERIA

Ingeniería Estructural

La ingeniería estructural se encarga de estimar la resistencia máxima de elementos sometidos a cargas vivas, cargas muertas y cargas eventuales (sismos, vientos, nieve, etc.), procurando un estado de servicio mínimo al menor costo posible.

Ingeniería Geotécnica

La ingeniería geotécnica se encarga de estimar la resistencia entre partículas de la corteza terrestre de distinta naturaleza, granulometría, humedad, cohesión, y de las propiedades de los suelos en general, con el fin de asegurar la interacción suelo con la estructura. Además realiza el diseño de la fundación o soporte para edificios, puentes, etc...

Ingeniería Hidráulica (También conocida como ingeniería de recursos de agua)

Diseño de canales y obras hidráulicas en general

Ingeniería de Construcción

Es la rama de la ingeniería civil que se encarga de realizar las estimaciones de cuanto costará determinado proyecto, del tiempo que tardará en realizarse una obra, de tramitar los permisos correspondientes al momento de iniciar un proyecto, de elaborar contratos entre propietario e ingeniero, de realizar inspecciones para corroborar que todo se haga de acuerdo a los planos y especificaciones predeterminados, de realizar el calendario de actividades por el cual se regirá el contratista para realizar la obra, de realizar la gerencia del proyecto entre otros aspectos

Ingeniería Geodésica

Estudio y análisis de la superficie de la tierra para determinar los proyectos de ingeniería civil, para ello se utilizan satélites o la aerofotometría.

Ingeniería de Transporte Estudio y análisis de los medios por el cual circulara el transporte.

CAMPOS DE APLICACIÓN DE LAS DIFERENTES RAMAS DE LA INGENIERIA CIVIL.

Su campo de aplicación es muy amplio. Estarían, por ejemplo, las infraestructuras del transporte

Aeropuertos Autovías Carreteras Vías férreas Puertos Puentes Redes de transporte urbano

Ingeniería Hidráulica

• Alcantarillado

• Canales para el transporte de agua potable o regadío

• Canales de navegación

• Canalizaciones de agua potable

• Centrales hidroeléctricas

• Diques

• Muelles.

• Presas

La intervención sobre problemas de estabilidad del terreno. Las estructuras que componen las obras anteriores.

• Terraplenes

• Desmontes

• Obras de contención de terreno

• Túneles

• Zapatas

• Pilares

• Vigas.

• Estribos de puentes

En general, las obras de Ingeniería Civil implican el trabajo una gran

cantidad de personas (en ocasiones cientos y hasta miles) a lo largo

de lapsos que abarcan desde unas pocas semanas o meses hasta

varios años.

Debido al elevado coste de los trabajos que se acometen (piénsese

en el coste de una autovía o de una línea de ferrocarril) buena parte

de los trabajos que se realizan son para el Estado, o bien para

grandes compañías que pretenden la explotación de una

infraestructura a largo plazo (autopistas y túneles de peaje,

compañías de ferrocarril, etcétera).

Sin embargo, sus técnicas son también aplicadas para obras

semejantes a las anteriores pero de más pequeña escala, como

podrían ser:

– La contención de un terreno difícil en la excavación para la

cimentación de un edificio.

– La ejecución de la estructura de un edificio.

– El diseño y ejecución de los sistemas de distribución de agua

potable y alcantarillado de una pequeña población (incluyendo

las estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP), equipos

de bombeo, estaciones de depuración de aguas residuales

(EDAR), etc.

– El diseño y urbanización de las calles de una pequeña población

Además, son también competencia de un Ingeniero Civil:

• La planificación, diseño y control de los sistemas de transporte

urbano, incluyendo el diseño de intercambiadores y la creación de

nuevas líneas o modificación de las existentes.

• Adopción de nuevos sistemas de transporte que no existan en ese

momento, como líneas de metro o metro ligero (más comúnmente

conocido como tranvía).

• Planificación, ejecución y administración de plantas de tratamiento o

incineración de residuos y vertederos.

• Labores auxiliares de ingeniería (control de calidad, ensayos de

laboratorio, supervisión de temas de seguridad y salud).

• Mantenimiento de todas las anteriores

AREAS DEL CONOCIMIENTO

Los conocimientos necesarios para ejercer de ingeniero civil son:

• Conocimientos de cálculo de esfuerzos en estructuras ante

diferentes solicitaciones (comportamiento de las vigas de un puente

ante el paso de un tren, de una presa ante la presión hidrostática del

agua que retiene, de una zapata al transmitir el peso de la estructura

que sustenta al terreno.

• Conocimientos de los materiales que se utilizarán en la ejecución de

la obra (resistencia, peso, envejecimiento, etc.).

• Conocimientos del comportamiento del terreno ante las solicitudes

de las estructuras que se apoyen en él (capacidad portante,

estabilidad ante dichas solicitaciones, etc.).

• Conocimientos de Hidrología para el cálculo de avenidas o caudales

para el diseño de presas o azudes, dimensionamiento de luces de

puentes, etc.

• Conocimiento de técnicas de cálculo de aforos para el

dimensionamiento de las carreteras, etc.

• Conocimientos de estética, de historia, de arte, del paisaje, etc.

• En España, al igual que en Francia, conocimientos de urbanismo y

de ordenación del territorio, que le permiten comprender las fuertes

implicaciones territoriales y de ordenación poblacional que suponen

las grandes obras de infraestructura.

• Y, por supuesto, conocimiento de los procedimientos, técnicas y

maquinaria necesarios para la aplicación de los conocimientos

anteriores.

PERFIL DEL INGENIERO CIVIL

Los conocimientos necesarios para ejercer de ingeniero civil son:

• Conocimientos de cálculo de esfuerzos en estructuras ante

diferentes solicitaciones (comportamiento de las vigas de un puente

ante el paso de un tren, de una presa ante la presión hidrostática del

agua que retiene, de una zapata al transmitir el peso de la estructura

que sustenta al terreno.

• Conocimientos de los materiales que se utilizarán en la ejecución de

la obra (resistencia, peso, envejecimiento, etc.).

• Conocimientos del comportamiento del terreno ante las solicitudes

de las estructuras que se apoyen en él (capacidad portante,

estabilidad ante dichas solicitaciones, etc.).

• Conocimientos de Hidrología para el cálculo de avenidas o caudales

para el diseño de presas o azudes, dimensionamiento de luces de

puentes, etc.