Ingeniería estructural

La ingeniería estructural es una rama clásica de la ingeniería civil que se ocupa del diseño y cálculo de la parte estructural en elementos y sistemas estructurales tales como edificios, puentes, muros (incluyendo muros de contención), presas, túneles y otras obras civiles. Su finalidad es la de conseguir estructuras seguras, resistentes y funcionales. En un sentido práctico, la ingeniería estructural es la aplicación de la mecánica de medios continuos para el diseño de estructuras que soporten su propio peso (cargas muertas), más las cargas ejercidas por el uso (cargas vivas), más las cargas producidas por eventos de la naturaleza, como vientos, sismos, nieve o agua.

Los ingenieros estructurales se aseguran que sus diseños satisfagan un estándar para alcanzar objetivos establecidos de seguridad (por ejemplo, que la estructura no se derrumbe sin dar ningún aviso previo) o de nivel de servicio (por ejemplo, que la vibración en un edificio no moleste a sus ocupantes). Adicionalmente, son responsables por hacer uso eficiente del dinero y materiales necesarios para obtener estos objetivos. Algunos ejemplos simples de ingeniería estructural lo constituyen las vigas rectas simples, las columnas o pisos de edificios nuevos, incluyendo el cálculo de cargas (o fuerzas) en cada miembro y la capacidad de varios materiales de construcción tales como acero, madera u hormigón. Ejemplos más elaborados de ingeniería estructural lo constituyen estructuras más complejas, tales como puentes o edificios de varios pisos incluyendo rascacielos.

La ingeniería estructural se remonta al año 2700 a. C. cuando la pirámide escalonada para el faraón Djoser fue construida por Imhotep, el primer ingeniero en la historia conocido por su nombre. Las pirámides fueron las estructuras principales más comunes construidas por las civilizaciones antiguas porque la forma estructural de una pirámide es intrínsecamente estable y se puede escalar casi infinitamente (a diferencia de la mayoría de las otras formas estructurales, que no se pueden aumentar linealmente en tamaño en proporción al aumento de cargas).[1]​

La estabilidad estructural de la pirámide, aunque se obtiene principalmente de su forma, depende también de la fuerza de la piedra con la que está construida y de su capacidad para soportar el peso de la piedra que se encuentra sobre ella.[2]​ Los bloques de piedra caliza a menudo se extraían de una cantera cercana al sitio de construcción y tienen una resistencia a la compresión de 30 a 250 MPa (MPa = Pa × 106).[3]​ Por lo tanto, la fuerza estructural de la pirámide proviene de las propiedades materiales de las piedras con las que se construyó más que de la geometría de la pirámide.

Burj Khalifa, el edificio más alto del mundo, en Dubái.
Pont du Gard, Francia, un acueducto de la era romana alrededor del año 19 a. C.
Galileo Galilei publicó el libro Dos nuevas ciencias en el que examinaba el fracaso de estructuras simples.
Isaac Newton publicó Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, que contiene sus leyes de movimiento.
Leonhard Euler desarrolló la teoría del pandeo de columnas.
Figura de un perno en esfuerzo cortante. La figura superior ilustra un corte simple, la figura inferior ilustra un corte doble.