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Análisis y diseño estructural - Fisura y dogma 1 - Jorge Bernal

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Fisura y dogma En las actuales Ciencias de la Construcción que se ense-

ñan en la universidad y se aplican en la práctica, las fisuras son observadas pero no estudiadas. Peor aún, son intervenidas sin conocer sus causas. El presente trabajo intenta buscar los moti-vos, las causas, de esta realidad.

El escrito se presenta en dos entregas. La primera analiza el aspecto de la conducta individual y la colectiva, tanto de la enseñanza como de la praxis. Luego una breve historia de los estudios realizados sobre la fractura de los materiales. La se-gunda parte estudia los pequeños avances que han producido en las últimas décadas.

Primera parte: Fisura y dogma Entrada.

La fisura es una grieta o fractura que se produce en un objeto.

El dogma es el conjunto de principios que se los consideran ciertos y

firmes, que no necesitan demostración científica.

La ciencia avanza cuando se modifican los paradigmas que son

las teorías o métodos de la Ingeniería o Arquitectura que se aceptan sin

cuestionarlos, sin revisarlos. Porque poseen estatus secular. Son teorías

donde el “todo” o la fórmula final se explica o justifica con hipótesis

simplistas. Filosofía reduccionista, hipótesis ideales.

La fisura no ingresa dentro de esas hipótesis. Sin embargo ella

es parte de la realidad cotidiana de las viviendas y los edificios. Con es-

ta breve introducción intento explicar el objeto de este escrito; la fisura

se planta frente al dogma solicitando, exigiendo sea admitida en el gran

salón de las Ciencias de la Construcción (CC).

Ética individual y colectiva.

Una de las cuestiones que produce insomnio a los técnicos de la

construcción es la fisura. En cualquier lado; en la pared, en la viga o en

la losa. Afecta a distancia. La obra puede estar a kilómetros, pero una

llamada telefónica del propietario es suficiente para fracturarnos el es-

píritu.

De manera más cercana afecta al usuario de la vivienda o del

edificio. No lo deja tranquilo. Una fisura en el coqueto living comedor

de casa nueva. Muebles, pisos, espejos, cortinas, todo a estrenar, panta-

lla plasma. Juntos no logran tapar la sorpresa de la fisura que arranca

justo en la esquina de la ventana.


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Son raras las fisuras que provienen de una mala práctica indivi-

dual, sin embargo son muchas las que llegan de la praxis colectiva. En

la mayoría de los casos es difícil determinar el origen, la causa de esa

fisura. Todo está bien, incluso la memoria de cálculo que analiza y ve-

rifica. Todo es correcto. Pero la fisura sigue allí denunciando con sus

gritos inclinados los dolores escondidos en su interior y se propagan

por el edificio. Nosotros, los técnicos desde afuera las observamos des-

concertados.

En resumen, la fisura y el ser humano es un binomio para ser

tratado desde la antropología o sociología. La fisura quita estatus a va-

rios. Al proyectista, al calculista, al constructor y al propietario. El úni-

co que sale con redes llenas de este revuelto es el abogado. Ese que re-

dacta la carta documento para los tres primeros.

Una o varias fisuras afectan al prestigio. En la bajada del cartel

puede llegar a rozar las barandas de la ética ¿Es ético construir vivien-

das que luego se fisuran? Se condena desde la ética al técnico. Eso es

ética individual. Lo extraño de la situación es que el juicio muchas ve-

ces es desafortunado. El técnico ha actuado bien. Lo hizo según las ins-

trucciones, desde los conocimientos que le entregaron en la universidad

o en la escuela técnica. Entonces la ética individual pega un saltito y se

instala en la ética colectiva.

La Universidad, el Consejo.

La universidad con sus carreras técnicas es un colectivo donde

participan muchas personas. La pregunta cambia ¿Es ético enseñar a

construir viviendas que luego se fisuran? Esta ética colectiva no encaja

en los juicios. Menos en la justicia. No existen comisiones de ética que

actúan sobre la Universidad que enseña y los Consejos que matriculan.

La ética solo observa al individuo aislado. Acusado y solitario sin en-

tender su error. La ética pareciera no tener patente para juzgar los pro-

gramas, los contenidos de las Universidades.

En los diccionarios hay varias definiciones de la ética. Una de

ellas dice que es parte de la filosofía que trata de la moral y de las obli-

gaciones del hombre. Revisar las ciencias es parte de “las obligaciones

del hombre”, del hombre técnico en construcciones.

En la universidad se transmite ciencia. En ocasiones esa ciencia

está añejada, con fecha de vencimiento en el pasado. La fisura acusa y

censura a las entidades que otorgan un título (la Universidad) y quien

lo habilita (los Consejos Profesionales), quienes otorgan el carnet de

conducción o proyecto de las obras; habilitan a quien egresa de la uni-

versidad. Sin embargo la sociedad, la comunidad aún confía en ellas.

La Universidad y los Consejos, hace tiempo que saben de las fi-

suras, pero siguen enseñando y aceptando hipótesis de materiales fan-

tásticos…continuos, homogéneos, isótropos, uniformes, elásticos, pla-

nos rectos. Reniegan de la fisura, es molesta. Porque es el testimonio


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de un fracaso, de una derrota. Es el reclamo reiterado del propietario.

Entonces mejor taparla y no estudiarla.

Estocástica y determinismo.

En la academia se presenta un pizarrón con ciencias determinis-

tas. Sin embargo la fisura pertenece al campo de la teoría del caos, de

la aleatoriedad; hay que estudiarla desde la estadística. No existen dos

fisuras iguales en forma y oportunidad. La academia sigue creyendo

que determinismo y azar son cuestiones antagónicas.

Cuando los sucesos o las manifestaciones resultan inabordables

por las teorías y fórmulas de los métodos deductivos, entonces, es ne-

cesario recurrir a la Ciencia de la Estadística y desde allí llegar a la otra

ciencia; la Mecánica de Fracturas.

Los organismos oficiales, como los Institutos de Viviendas

construyen en el país miles de viviendas. Número suficiente para gene-

rar una base de datos sobre las anomalías. Con ellas se puede generar

una investigación desde la estadística, desde la teoría probabilística con

el objeto de evitar las fisuras. No tengo noticias de un registro a nivel

nacional estadístico de las fisuras en los edificios.

Con este razonamiento encuentro que quien posee la gran fisura

es la ética colectiva, una grieta bien definida, por donde se le escapa

gran parte de la realidad: las fracturas en las paredes, pisos y suelos.

Con un suceso cotidiano se entiende mejor. Los pavimentos de

hormigón de todo el interior del país se construyen según normas y re-

glamentos de Vialidad Nacional redactados hace décadas. Su diseño

exige juntas transversales cada cuatro metros y una longitudinal para

evitar las fisuras. Sin embargo ellas se escapan de la jaula y se ubican a

una distancia del cuarto de ancho, más o menos al metro cincuenta del

cordón.


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Desde hace pocos años aparece una nueva modalidad de cons-

truir pavimentos de hormigón; muy simple. Alguien tuvo la inteligen-

cia de aplicar estadística y probabilidad. Muy simple. Diseñar las juntas

según la geometría de la realidad; hexagonales, no rectas.

La energía elástica y la energía de fractura.

Para la academia el edificio es de material perfecto y puro.

Temperatura y humedad constante. Sin entropía; antes, ahora y des-

pués. En el diseño estructural solo ingresan las piezas que se ajusten a

ese tipo de hipótesis. La geometría, una línea para la viga.

Las estructuras de los edificios se los estudian en líneas o en

planos. Pero el edificio es un sistema espacial en su totalidad. Es muy

difícil interpretarlos desde las CB (Condiciones de Borde) que estable-

cen las CC (Ciencias de la Construcción) porque las piezas interactúan

y los materiales son imperfectos.

Entonces algo, lento, de a poco, hay que cambiar. Es conve-

niente y hasta necesario estudiar al edificio como dispositivo térmico,

un sistema hueco que recibe y entrega energía. En ese ir y venir, entre

los máximos y mínimos, la energía acumulada puede superar la energía

de fractura. En ese instante se inicia la fisura, que puede aumentar su

longitud en función de la energía que recibe, de las cualidades del ma-

terial y del tamaño. La tradición de tensiones y deformaciones deben

ser actualizadas con algunas poquitas novedades de la MF (Mecánica

de Fractura); solo las más simples. La ingeniería en construcciones, la

de grado, analiza la rotura con las deformaciones, pero no estudia la fi-

sura. Solo emplea las ecuaciones históricas de la Resistencia de Mate-

riales.

Con ellas se pronostica, se verifica y se dimensionan las piezas

elementales de columnas, paredes, vigas. Piezas teóricas también uni-

formes, homogéneas, sin desperfectos y sin fisuras. Pero la realidad no

es teórica; esas piezas se fisuran.

Usted replicará que la realidad no tiene la menor obligación de ser in-teresante. Yo le replicaré que la realidad puede prescindir de esa obligación, pero no las hipótesis…

“Ficciones” de J.L. Borges. Editorial Emecé. La muerte y la brújula. Página 197.

Hipótesis y realidad. La pared se dimensiona a la compresión,

pero se fisura por tracción. Las probetas de hormigón ensayadas en la-

boratorios, debería destruirse en un plano transversal, sin embargo la

rotura muestra fisuras longitudinales o inclinadas. Los pavimentos de

hormigón deben esconder sus fisuras en las juntas, pero se rebelan y

aparecen en otros lugares. Existe un ángel malo, un diablillo, que gira

las hipótesis limpias a una realidad incómoda.

El edificio como testigo de ensayo. La escala.

Las CC (Ciencias de la Construcción) actuales son deductivas,

con algunas fórmulas se pronostica, se calcula el éxito de la conducta


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individual de un edificio. Mientras que la MF (Mecánica de fracturas)

es inductiva, analiza la fractura o la fisura, estudia el fracaso.

Con una metáfora se entiende mejor. Las CC ingresan al edifi-

cio por la puerta principal con alfombras de precisos protocolos, de

pulcras condiciones; liturgia de hipótesis y teoremas. Mientras tanto la

MF espía, fisgonea todas las partes metiéndose por las fisuras, fracturas

o grietas. Cualquier nombre sirve, porque todas muestran una intimidad

no deseada.

Al edificio o la vivienda debo analizarlo en el diván de cuatro

patas. Cuatro tipos de investigación; la nano, la micro, la macro y la

mega. Porque las fisuras son unas copionas, plagian el elemental ante-

rior. Según cómo se disponen los cristales atómicos del material, será

la forma, la velocidad. También reproduce al elemental superior; según

cómo la pared intercambia energía con el entorno (suelo, clima, uso)

será la oportunidad de su llegada.

En la nano se ubica la química; estudia la conducta de los átomos, sus enlaces y cristales.

En la micro es la termodinámica los intercambios de energía. El movimiento a nivel atómico o molecular. Las herramientas son el

microscopio portátil, la medición de temperaturas diferenciales con

rayo laser, las reacciones químicas.

La macro es la cotidiana y habitual; colocar sobre la fisura un mate-

rial más rígido y débil que la pared. Puede ser una pasta de yeso,

uno fino vidrio o un alfiler; dispositivos domésticos para solo con-

firmar o no el movimiento de la fisura. Esa es la tarea de campo,

luego el intento de justificarlas con las CC.

A nivel mega se estudia el entorno que rodea al edificio. El clima, los suelos, la vegetación, la ciudad. Son entidades externas que ha-

cen oscilar las variables de envejecimiento del edificio.

No hay manera de meter un edificio en un laboratorio de ensa-

yos. La medicina nos lleva ventajas; en su morgue pueden entrar varios

ejemplares para ser disecados, investigados. Las CC solo pueden ser

alimentadas por datos de los edificios de la calle. El edificio como tes-

tigo de ensayo está fuera del laboratorio.

Historia vieja.

La masonería.

En los inicios de la Edad Media, la fisura fue la fobia de la ma-

sonería. La turbación de los grandes maestros del mandil, la escuadra y

el compás. En parte la contuvieron. Hicieron las obras utilizando la

más universal de las ocultaciones: la gravedad. Después de siglos apa-

reció que la fuerza (la carga, el peso), era igual a masa por aceleración.

Ellos jamás separaron la masa del peso. La masa puesta una arriba de

otra genera compresión. Fenómeno que junta las masas, las aprieta. El

peso está disponible gratis en la corteza terrestre, porque existe ese


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misterio de la aceleración de la gravedad. La masa la obtuvieron con

piedras o ladrillos.

Quienes perdieron en esos siglos fueron las fisuras. La compre-

sión las aplastaba hasta hacerlas desaparecer. Desde la arquitectura de

la Roma antigua, la arquitectura bizantina, la románica, la gótica, el

Renacimiento y el Barroco se construyeron con sistemas de compre-

sión. Bóvedas de cañón corrido, bóvedas de arista, bóvedas vaídas, cú-

pulas y arcos de medio punto, rebajados o peraltados. Las ciencias em-

píricas de la construcción eran gravitatorias. Algo de esto perdura. Las

vigas en esos siglos, eran enigmas que mostraban gran simpatía con las

fisuras. Solo las maderas las entendían.

El Renacimiento.

En los primeros pasos del Renacimiento aparece Leonardo Da

Vinci preocupado por las fracturas. Las dibuja, copia las del suelo, las

de la piedra. Del cielo las formas de las tormentas, del mar las olas, los

remolinos en los ríos, las fracturas en la corteza de los árboles.

“Leonardo da Vinci”. Kenneth Clark. Editorial Alianza Forma. Página 93.

“Las rocas no eran meras siluetas decorativas, sino parte del esque-leto de la tierra, con una anatomía propia; su existencia se debía a algún remoto cataclismo sísmico”.

“Leonardo da Vinci”. Kenneth Clark. Editorial Alianza Forma. Lámi-na 48. Estudio de la estratificación. Hacia 1508, Windsor.

Leonardo se interesa por los surcos del envejecimiento. Dibuja

y se obsesiona por las arrugas. No solo pinta la piel tersa y armónica de

los ángeles. También los pliegues y repliegues de la entropía, sean or-

gánicas como inorgánicas.


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“Leonardo da Vinci”. Kenneth Clark. Editorial Alianza Forma. Lámi-

na 48. Cabezas grotescas. 1485 – 1490. Windsor.

A los pocos años de la muerte de Leonardo, quien comienza a

interrogar a la viga desde la matemática fue Galileo. En el patio de su

prisión en Arcetri allá por los años 1630, el viejo descubre que el mé-

todo cierto de la ciencia es la experimentación.

El Santo Oficio le quitó sus libros, telescopios, apuntes, apara-

tos. Las estrellas. Prohibido mirarlas. Se entretiene observando las vi-

gas del techo de su vivienda celda. Lo dejan salir al patio y le permiten

distraerse con unos pedazos de maderas que las encaja en los muros.

Las ensaya; la viga en voladizo. Así, de esa manera, dentro de las fron-

teras de una prisión, un sabio inicia una ciencia o dos: la Estática y la

Resistencia de los materiales.

“Galileo, diálogos acerca de dos nuevas ciencias” Biblioteca de

Obras Maestras del Pensamiento. Editorial Losada, página 166.

“…relación de su peso a su resistencia propia…yo hallo que tal mo-mento va creciendo proporcionalmente al cuadrado de su longitud…”.

Esto lo cuenta Salviati al escéptico Simplicio y al moderado

Sagredo. En esa época aún no estaban establecidos los símbolos uni-

versales de la matemática. Galileo utiliza el parlamento entre estas tres

personas para explicar sus descubrimientos sobre la viga. No puede in-

terpretar las fracturas y declara su ignorancia.

“Galileo, diálogos acerca de dos nuevas ciencias” Biblioteca de Obras Maestras del Pensamiento. Editorial Losada, página 27. “En torno a la coherencia de las partes en los cuerpos sólidos”. Jornada

primera.


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“…cómo se explica aquello, cuyas razones no alcanza mi entendi-miento, pero cuya verdad atestiguan mis sentidos…Pero no sé si po-dré afirmar, sin incurrir en cierta nota de arrogancia, que ni aún el recurrir a las imperfección de la materia, capaces de contaminar las purísimas demostraciones matemáticas…estoy curioso y ansioso por entender cuál es aquel gluten que tan tenazmente mantiene unidas las partes, de por sí separables”.

Galileo responsabiliza a la imperfección (la fisura) de impedir

la aplicación de la matemática, además se interroga sobre la tenacidad

(gluten) concepto básico de la actual MF.

La revolución científica.

Le siguen, Descartes, Pascal, Navier. Con aritmética limitada.

Una matemática que solo podía interpretar lo quieto, lo estático. Pero

aún así logran entender y explicar con método científico la relación en-

tre material, acción y forma en la flexión.

Esta expresión se correspondía con los experimentos; la rela-

ción entre la resistencia (σ), la acción (M) y la forma (W). Pero no ha-

bía manera de interpretar otros dos fenómenos; la elástica y luego la fi-

sura. La matemática disponible en esa época no daba para más. La fisu-

ra sigue alejada de la interpretación matemática.

El cálculo al límite y la elástica.

Newton, Leibnitz y Hooke entregan los utensilios para descifrar

la parte dinámica, la del movimiento de una viga en el instante de la

carga; la elástica. Los genios sacan de sus ánforas el manto mágico de

la derivada, la integral, el paso al límite. Con ellas la matemática inter-

preta al movimiento; el descenso de la viga con el resto de las varia-

bles. Otro pasito más de las CC. Pero no se resuelve el tema de la fisu-

ra. Este asunto queda en una especie de suspenso, como una agonía fi-

nal y decidida. Después venía la muerte, la rotura. Entonces las cien-

cias de la construcción había que montarlas solo sobre cuestiones que

estén en el dominio elástico. De la carga y el recupero.

Con Navier aparece la Elasticidad como ciencia, pero a las vi-

gas hay que dibujarlas como una línea delgada. Sin espesor, sin olor,

sin fisuras, sin entalladuras, nada. Solo la línea. Las CC cumplen los

atributos de la legalidad (leyes y ecuaciones), el determinismo (condi-

ciones iniciales) y la reversibilidad (volver al estado anterior), en defi-

nitiva; piezas en estado elástico. Las fracturas quedan afuera por no

cumplir ninguno de estos caracteres.

“Metamorfosis de la ciencia” Prigogine – Stengers. Editorial Alian-za. Página 38.

“Nos encontramos en un mundo indiscutiblemente aleatorio, en un mundo en el que la reversibilidad y el determinismo son casos parti-culares y en el que la irreversibilidad y la indeterminación microscópi-ca son la regla”.


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Las fisuras pertenecen a ese mundo; son irreversibles. También

imprevisibles en su forma y suceso. No se ajustan a la legalidad de las

ecuaciones clásicas de las CC.

La termodinámica.

En el 1800 aparece la termodinámica de la mano de Fourier y

otros que explican que pueden presentarse deformaciones sin cargas

gravitatorias, ni viento, ni terremotos. Descubren la cualidad de los ma-

teriales de extenderse o contraerse con la temperatura. Otros estudian la

plasticidad de algunos materiales.

Décadas más adelante Maxwell y Boltzman ingresan con un

concepto fuerte y difícil de entender; la entropía, la muerte tibia. Algo

así como una ley universal que va contra los principios de la estática.

Hasta allí se creía que el equilibrio se dominaba en la medida de la

combinación de acciones y reacciones. Pero después de estos sabios,

todo el tablero se movió. Ahora resulta que el edificio que está en equi-

librio según la estática, no lo está para la termodinámica. Tarde o tem-

prano comenzarán las fisuras. Que se repetirán durante siglos futuros,

durante milenios. Tantas fisuras que cada parte del edificio terminará

siendo más pequeño. Hasta llegar a la frase bíblica: en polvo te trans-

formarás.

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