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Introducción Ingeniería Civil  

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA CIVIL

Esta materia es de naturaleza teórica con pequeñas apreciaciones prácticas, tiene comopropósito informar y orientar al estudiante que inicia la Carrera profesional en los diferentesaspectos de la curricula para que tenga una visión amplia de la profesión así como nuevos y

mejores elementos de juicio para su desarrollo académico y profesional.

COMPETENCIAS.- Relaciona el campo de la ingeniería civil con la realidad nacional ointernacional y describe los conceptos y las herramientas básicas de esta disciplina.

 Asimismo identifica los problemas técnicos buscando las mejores alternativas de solucióneficiente permitiendo entender los contenidos de las materias en el pregrado y los camposdel ejercicio profesional, así como las oportunidades para su desempeño, los conocimientos yconceptos que deberá integrar para ejercer la profesión con idoneidad, principios éticos ymorales en su actividad profesional en los ámbitos social, económico e histórico.

La palabra INGENIERÍA deriva de ingeniero y ésta proviene del latín ingenium, ingenii, cuyosignificado se refiere a las cualidades naturales o disposición natural del ser humano, a travésdel temperamento, carácter, genio, invención e inspiración.

INGENIERÍA se define como “estudio y aplicación, por especialistas, de las diversas ramas dela tecnología”. 

CIVIL, es “ciudadano: perteneciente a la ciudad o a los ciudadanos”, “que no es militar ni  eclesiástico o religioso”. 

INGENIERÍA CIVIL, Se la define como la disciplina o“la rama de la Ingeniería que aplica los conocimientosde la Física, Química, Matemática y Geología para laelaboración del diseño, construcción y mantenimiento dediversas obras, tales como edificaciones, carreteras,

ferrocarriles, puentes, aeropuertos, hidráulicas entreotras; en general de gran tamaño y para uso público”.Debido a la gran importancia de estas construcciones enel desarrollo de un Estado, esta rama de la Ingenieríaestá muy reconocida en todos los países,independientemente del nombre que se dé a sutitulación.” 

 A la Ingeniería Civil le corresponde también el controldel medio ambiente, desarrollo de los recursosnaturales, construcciones, servicios de transporte yotras estructuras necesarias para la salud, bienestar,seguridad, empleo y recreación de la humanidad.

Esta disciplina se dedica a la solución o mitigación de los problemas que afectan a lahumanidad, empleando los conocimientos con ingenio, requiere de la habilidad y creatividadde quien la ejerce. Entre algunas de las habilidades podemos mencionar: capacidad decomunicación (oral, escrita, visual), capacidad analítica (analiza cada parte de un conjunto),diseño conceptual (diseño a grandes rasgos de algo), capacidad para descubrir más de unasolución en un problema, dominio de varios idiomas, manejo del aspecto humano, social yético.

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La ingeniería civil nace de la relación que el hombre establece con la naturaleza, en sunecesidad de buscar lugares para vivir, caminos para desplazarse, puentes y túneles parasalvar obstáculos, canales para transportar agua, represas para embalsarla, puertos paraprotegerse de lagos o mares.

Una obra civil es una “obra pública”.

Dentro de la ingeniería civil, es posible distinguir las especialidades referidas a:

- Ingeniería de construcción, estudia, administra, dirige y supervisa las obras, previaplaneación y estudio de costos y presupuestos y la forma en que deben implementarseDurante la ejecución física de las obras.

- Ingeniería hidráulica, que se encarga de todo lo relacionado con los recursos hídricos, elciclo hidrológico para el máximo aprovechamiento hidráulico, de aguas de escorrentíasuperficial y subterránea.

- Ingeniería Sanitaria, abarca el diseño, construcción y control de los sistemas de agua,desagüe y otros cuyo objetivo es mejorar las condiciones de vida del ser humano.

- Ingeniería vial y de transporte, comprende el estudio y diseño de las vías decomunicación y movilización en una sociedad, tanto de personas como de bienes.

- Ingeniería geotécnica, comprende el estudio del comportamiento de los materiales, lamecánica de suelos y rocas para la estructura y una cimentación adecuada, cumpliendo lasnormas de seguridad, servicio y economía.

- Ingeniería estructural, diseña, construye y mantiene edificaciones, cualquiera sea sumagnitud y tomando en cuenta el material del cual se construyen: acero, concreto, rocas,

plásticos, madera, etc.- Ingeniería Ambiental, referida al control de la contaminación y de las condiciones delmedio ambiente natural.

NOCION DE BIENESTAR DE LA SOCIEDAD MODERNA

La ingeniería civil suministra las herramientas y procedimientos para dotar de infraestructura atodas las modalidades del transporte, a la generación, transmisión y distribución de energía, ala agricultura y la ganadería, a la educación y la investigación, a la salud humana y animal.

La ingeniería civil ha sido y es uno de los más importantes motores para el desarrollo delmundo, siendo uno de los factores fundamentales de la actual noción de bienestar de lasociedad moderna. Las actividades que desarrolla tiene una trascendental incidencia en lamacro y microeconomía de un país; teniendo en cuenta que la actividad constructorademanda desde mano de obra no calificada, fundamental para los países en vías dedesarrollo, hasta mano de obra altamente especializada para el diseño y construcción deobras de envergadura como presas de embalse, puentes de grandes luces, túneles y otrasobras para actividades de tipo industrial y comercial.

Por otra parte, la actividad constructora estimula el desarrollo industrial, industrias paralelascomo las de los grandes sistemas de financiamiento, la explotación de canteras, la fabricaciónde carpinterías metálicas y de madera, los sistemas de seguridad, ascensores, vidrios, los

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sistemas de fachada y de muros divisorios, alambre, clavos y aceros, aire acondicionado yventilación, iluminación y suministro de electricidad y una enorme cantidad de productosadicionales pero necesarios, dan soporte a las economías nacionales a partir de laconstrucción.Capacidad de comunicación (oral/escrita/visual), capacidad de descubrir más de una solución

en un problema, dominio de varios idiomas, manejo del aspecto humano, social, y ético.

ESCENARIO PARA EL DESARROLLO DE LA INGENIERÍA CIVIL

En todas las regiones vemos que se producen diferentes tipos de bienes los cuales sonconsumidos por otra comunidad diferente, para la producción y transporte de estos bienes serequieren infraestructuras y vías:

- En infraestructura para abastecer de agua, energía y demás servicios que se necesiten.

- En vías para garantizar el buen flujo de comercialización de los bienes, el fácil acceso a lasdiversas regiones para comercializar el producto que desde allí se quiere vender.

La principal característica de la ingeniería civil es dar soluciones a problemas que a diario sepresentan en las diversas construcciones; trabajar intuitiva y grupalmente en estas solucioneses uno de los medios más rápidos para dar prontas soluciones a dicho problema.

En general, existe un gran número de posibles soluciones técnicas para un mismo problema ya veces ninguna de ellas es claramente preferible a otra. Es la labor del Ingeniero Civilconocer todas ellas para descartar las menos adecuadas y estudiar aquellos másprometedores, ahorrando así tiempo y dinero.

Es también labor del Ingeniero Civil el conocimiento de las posibles formas de ejecución de lasolución adoptada o de la maquinaria disponible para ello. Debe, además, tener losconocimientos necesarios para evaluar los posibles problemas que se puedan presentar en laobra y adoptar la decisión correcta, considerando entre otros, aspectos de carácter social ymedio ambiental.

Por todo ello, además de una sólida formación, es vital en la labor de un Ingeniero Civil unadilatada experiencia laboral, que le permita reconocer a simple vista el problema y adoptarsoluciones que hayan demostrado su fiabilidad en el pasado.

HITOS DEL DESARROLLO CIENTIFICO Y TECNOLOGICO

La ingeniería utiliza el conjunto de conocimientos y técnicas científicas aplicadas, que sededica a la resolución u optimización de los problemas que afectan directamente a lahumanidad. El conocimiento, manejo y dominio de las matemáticas y física obtenido mediante

estudio, experiencia y práctica, se aplica con juicio para desarrollar formas eficientes de utilizarlos materiales y las fuerzas de la naturaleza para beneficio de la humanidad y del ambiente.

Ingeniería es el saber aplicar los conocimientos científicos a la invención, perfeccionamiento outilización de la técnica en todas sus determinaciones.

Esta aplicación se caracteriza por utilizar principalmente el ingenio de una manera máspragmática y ágil que el método científico, puesto que una actividad de ingeniería, por logeneral, está limitada a un tiempo y recursos dados por proyectos. El ingenio implica tener una

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combinación de sabiduría e inspiración para modelar y solucionar cualquier problema en lapráctica.

PASADO, PRESENTE Y FUTURO DE LA INGENIERÍA CIVIL

La historia y el progreso de la humanidad están ligados a la ingeniería civil como profesión,que aplicando los principios de las matemáticas y las ciencias físicas se orientó para utilizarlos materiales y las fuerzas de la naturaleza en la búsqueda permanente del progreso de lahumanidad. La ingeniería civil ha proporcionado en el tiempo la infraestructura, motor deldesarrollo de los pueblos.

Esta profesión aparece como respuesta civil a la disciplina militar que, como necesidadhistórica de responder a tantas confrontaciones bélicas, creó su ingeniería militar en 1646 enel cuerpo de ingeniería francesa para desarrollar sistemas de defensa a los ataques delenemigo.

En 1747 se creó en Francia la primera escuela de ingeniería civil en La École Nationale des

Ponts et Chaussées en París. Luego siguieron la escuela de Caminos, Canales y Puertos enMadrid (1802) y el Imperial College en Londres. Después siguió la tendencia de creación deescuelas de ingeniería en países europeos y en Iberoamérica.

La ingeniería civil en los últimos años ha tenido un gran impulso en el desarrollo de proyectosque han trascendido y nos dan una vía de progreso hacia el desarrollo sostenido. La falta deplaneación y control presupuestal impidió durante muchos años la terminación deinnumerables obras de ingeniería y se perdió la inversión porque obra no terminada, inversiónperdida.

En el presente, tenemos que la ingeniería civil ha crecido en número de facultades oprogramas; hoy se cuenta con más de 50 facultades en formación de gestores y ejecutores deprogreso.

Un país en continuo progreso, aun con sus grandes problemas de subversión y narcotráfico,tiene en la ingeniería civil un soporte muy valioso para sus grandes proyectos de ingeniería ypara dicho profesional se vislumbra un horizonte no lejano de grandes fuentes de trabajo ydesarrollo profesional para su contribución y participación directa en el progreso de la patria.

En esta contribución directa al desarrollo mediante el diseño y la construcción de las diversasinfraestructuras de nuestro país, tenemos un reto muy grande como ingeniería civil, queconsiste en desestigmatizar nuestra profesión de ser partícipe activo del deterioro de lainfraestructura moral en nuestro País.

La ética del ingeniero está seriamente cuestionada por prácticas ilícitas generadas por la

ausencia de valores morales que han permitido la existencia de principios cuestionados comoel “serrucho” y el ¿Cómo es? o la corrupción, causas directas de los fracasos en contratos  millonarios de obras y de servicios públicos.

Nuestro compromiso es mejorar las condiciones éticas de la sociedad, con fuerte énfasis en elsentido del servicio a la sociedad, respetando las normas legales y aplicando nuestro códigode ética profesional, equilibrando nuestros conocimientos con nuestro comportamientohumano.

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Éste es nuestro pasado, nuestro presente y nuestro futuro: la permanente construcción delprogreso en la búsqueda de un desarrollo sustentable mucho más justo con las necesidadesde los pueblos.

RELACION ENTRE LA INGENIERÍA CIVIL Y LA VIDA DIARIA

La ingeniería civil como estilo de vida o como calidad de vida para las personas, es unaherramienta histórica que sirve para suplir las necesidades básicas vitales para las personas,es el adelanto del pensamiento plasmado en el trabajo y en la cultura de cada civilización.

La ingeniería civil es un estudio de las fuerzas que interactúan con la naturaleza y de cómohacer para que dichas fuerzas no acaben con las cosas que necesitamos para vivir, comomuestras casas, edificios, carreteras, etc.

Para esto la ingeniería civil utiliza las matemáticas y la física, para trazar cálculos y calcular lasfuerzas necesarias para que las estructuras resistan las inclemencias de la naturaleza ynuestra sociedad pueda avanzar física y culturalmente.

La vida diaria está íntimamente relacionada con la física, las matemáticas, que nossuministran los elementos de estudio para formular un modelo de equilibrio. Los métodos deingeniería civil deben hacer visible el equilibrio del modelo para que en la vida real se cumplanlos supuestos sobre el mismo.

Entonces podemos decir que la ingeniería civil esta a su vez, íntimamente relacionada connuestra vida cotidiana, y por medio de ella se puede suplir las necesidades del ser humano. Laingeniera civil nace o comienza al advertirse una determinada necesidad (un nuevo centroeducativo, nuevo hospital, un nuevo dique en un puerto, la ampliación o construcción de unacarretera, una presa, etc.). En esta etapa de planificación, la ingeniería civil trabaja en formaintegrada con otras profesiones y en coordinación directa con los usuarios y autoridadesnacionales o locales con poder de decisión.

En el plano académico nos muestra el cómo y cuál es la forma que la ingeniería civil realizalos trabajos por los diversos métodos matemáticos y físicos y nos plasma ejemplos ilustrativosde cómo en medio de estos caminos constructivos se generan una serie de problemas, quedeben ser solucionados para así lograr el objetivo final.

Las actividades que realizamos a diario tienen que ver con nuestra noción de posición, nociónde equilibrio, noción del momento, la noción del movimiento, el esfuerzo y deformación.

NOCIÓN DE POSICION.-

Es indispensable en todo ser viviente, dondetodos tenemos muy claro y definido cuál esnuestra posición y hacia donde queremosdirigirnos.

No se puede imaginar un mundo en el cual no setenga una noción de posición, pues sin esta nopodrían encontrarse dos personas, y sin un

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tiempo de referencia no podrían ponerse en contacto.

El ingeniero que emplea un lenguaje gráfico, define no solo donde está parado y para dondeva, si no también puede ubicar objetos y definir exactamente su posición y para esto empleaun plano cartesiano, para que los objetos que se dibujen, se pueda imaginar en otra

dimensión.

En el espacio y para su representación en planos, y para definir la posición de un objeto esnecesario establecer un sistema de coordenadas cartesianas x, y, z.

El empleo de las coordenadas, es básico para poder diseñar y construir las edificaciones,carreteras, puertos y otras obras.

Existen en la actualidad varios sistemas de posicionamiento global:

- GPS – NAVSTAR (Estados Unidos)

- GLONASS (Rusia)

- BEIDOU (China) significa “Osa mayor” y cubre el continente asiático y parte delocéano pacifico.

- PROYECTO GALILEO, iniciativa europea, que desarrolla un sistema de radionavegación por satélites.

EL SISTEMA GPS(GLOBAL POSITIONINGSYSTEM o sistema deposicionamiento global).

Es un sistema global de 

navegación por satélite(GNSS) que nos permitedeterminar en todo elmundo la posición de un

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objeto, una persona, un vehículo o una nave, con una precisión de hasta centímetros (si seutiliza un GPS diferencial), aunque lo habitual o de uso común son con precisión de unospocos metros.

Este sistema fue desarrollado, instalado y actualmente es operado por el departamento de

defensa de los Estados Unidos.

en este sistema se distingue tres niveles:

- El segmento espacial, formado por una constelación de 24 satélites, situados en 6planos y separados unos 60 grados unos de otros. Su periodo orbital es de 12 horas yse encuentran a una altitud de 20,000 km. Gracias a esta configuración, cualquierreceptor situado en la superficie terrestre es capaz de observar en forma directa entre 6y 12 satélites en todo momento.

Cada satélite envía una señal única, y esta señal transporta información sobre elsatélite, su posición, parámetros orbitales, etc.

- El segmento de control, formado por una estación base situada en EE.UU. y otrasestaciones que supervisan a los satélites a partir de la señal antes mencionada, dondemediante estos datos enviados y de retorno nos permite establecer el posicionamientoglobal.

- El nivel de usuarios, es el formado por los receptores que reciben la señal de lossatélites (receptor del carro, teléfono móvil, GPS, etc.) que procesan las señales parapoder estimar la posición y velocidad.

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NOCIÓN DE EQUILIBRIO.-

Un cuerpo se encuentra en equilibrio cuando no sufre cambio ni en su estado de reposos ni ensu estado de movimiento de traslación o de rotación.

En una edificación intervienen fuerzas como el peso propio y las cargas que le imponen losusuarios o el medio ambiente (viento, granizo, temperatura, sismos, etc.), los cuales originanun desequilibrio o se genera movimiento, pudiendo significar u originar el colapso con posiblespérdidas de vidas y pérdidas materiales.

Es necesario prever la intervención de fuerzas ajenas a dicha edificación, buscando unequilibrio de dichas fuerzas, buscando un diseño que minimice el riesgo y los probables dañoso pérdidas en especial de las vidas humanas y de las construcciones o edificaciones.

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Ejemplo 01: Viga de concreto armado, que es un elemento estructural donde las cargasaplicadas son principalmente perpendiculares al eje, por lo que su diseño es a flexión y corte ysi las cargas no son perpendiculares se produce una fuerza axial, pero esta no esdeterminante para su diseño.

Ejemplo 02: Pórtico, que es un conjunto de vigas y columnas en el cual las uniones son rígidasy su diseño está gobernado por flexión en vigas y flexo compresión en las columnas.