PRINCIPALES RAMAS DE LA INGENIERÍA CIVIL 1.- GEOTECNIA (MECANICA DE SUELOS).Es la rama de la Ingeniería que se ocupa del estudio de la interacción de las construcciones con el terreno, mediante mediante el estudio de las propiedades de resistencia, resistencia, las las relaciones esfuerzo-deformación y las características generales de los suelos con el fin de establecer su comportamiento comportamiento bajo cargas de diverso origen. Se encarga de estimar la resistencia entre partículas de la corteza terrestre de distinta naturaleza, granulometría, granulometría, humedad, cohesión y de las propiedades de los suelos en general con el fin de asegurar la interacción del suelo con la estructura. Además realiza el diseño de la cimentación o soporte para edificios, puentes, etc. También estudia o trata el riesgo para los seres humanos, las propiedades y el ambiente de los fenómenos naturales o propiciados por la actividad humana tales como los deslizamientos deslizamientos de terreno, hundimientos de tierra, flujos de lodo y caída de rocas. Karl Terzaghi es considerado el padre de la ingeniería ingeniería geotécnica y la m ecánica de suelos. El suelo.- es un material proveniente de las rocas cuya formación está relacionada a procesos físico-químicos transcurridos en el tiempo. La formación de rocas se desarrolla en un ciclo que comienza en el interior de la tierra donde domina la temperatura (4000°C) y presión muy elevadas que forman el magma, este se desplaza y aflora a la superficie formando la roca ígnea, se enfría y es sometida a los efectos de los ácidos atmosféricos, cambios de humedad y temperatura formando un proceso de degradación denominado meteorización que las va fisurando, lentamente se convierte en roca sedimentaria. Estos bloques de roca sedimentaria afectadas por la intemperie producen compresiones que generan el cambio de sedimentaria sedimentaria a metamórfica, metamórfica, en esta fase sufren un acelerado proceso proceso de desintegración debido a la humedad ambiental y otros agentes externos ocasionando que la superficie de la roca se deteriore dando origen a la formación de gravas, arenas y posteriormente suelos. En el cambio de roca a suelo se debe considerar los movimientos de las rocas debido a avalanchas o arrastres de corriente de agua y la acción de los vientos que desgastan la roca convirtiéndola convirtiéndola en suelo. Una propiedad de los suelos que requiere análisis y estudio es la permeabilidad, que es la facilidad con que el agua puede fluir en su estructura cuya presencia altera el comportamiento comportam iento del suelo ocasionando la consolidación, factor que requerirá un estudio geotécnico. LA GEOTECNIA COMO ESPECIALIDAD.La geotecnia está centrada en tres aspectos: 1.- Experimental en campo.- implica tomas de muestras lo más inalteradas posibles que se aproximen a las condiciones “in situ” para lograr un perfil estratigráfico que permita un mejor conocimiento del suelo de fundación. fundación. 2.- Analítico.- la mayoría de las investigaciones están centradas de manera que permitan predecir la evolución de determinados fenómenos de los suelos que están sujetos a cargas o
a efectos naturales (cambios de humedad y temperatura), que resulta muy complejo debido a la interacción de las fases liquida, sólida y gaseosa que conforman los suelos. 3.- Experiencia profesional.- el diseño y construcción de infraestructuras conlleva a determinar estudios y metodologías para el análisis de los suelos mucho más próximos a la realidad según las características mecánicas, hidráulicas e ingenieriles que un profesional con la suficiente experiencia puede establecer al diseñar y/o construir las cimentaciones para estructuras como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, túneles y carreteras (compactación de terraplenes), estabilización de taludes, deformabilidad del suelo y estimar con mayor precisión los posibles asentamientos de las cimentaciones en edificaciones, etc.
2.- INGENIERÍA ESTRUCTURAL.Es una especialidad de la ingeniería civil que se ocupa del cálculo y diseño de la parte estructural de elementos y sistemas estructurales tales como edificios, puentes, muros, muros de contención, presas, túneles y otras obras civiles. Un sistema está conformado por: vigas, columnas, losas, zapatas de cimentación, y otros. El objetivo de la ingeniería estructural es conseguir estructuras seguras, resistentes y funcionales que garanticen la vida y preserven los bienes de la comunidad. La ingeniería estructural es la aplicación de la mecánica de medios continuos para el diseño de estructuras que soportan su peso propio (cargas muertas), más las cargas ejercidas por el uso (cargas vivas), más las cargas producidas por eventos de la naturaleza: vientos, s ismos, nieve o agua. El ingeniero estructural inicia su labor con un planteamiento arquitectónico que define dimensiones tanto en planta como en elevación, en esta etapa analiza el material a emplear (concreto, acero, madera, mampostería) así como realiza el pre dimensionamiento de los elementos estructurales (vigas y columnas), características de la cimentación, definición de escaleras, posición de ductos, etc. Luego analizara las fuerzas de reacción y las deformaciones bajo condiciones de equilibrio estático; el método de análisis más generalizado es el de la RIGIDEZ, en el que los elementos estructurales que confluyen en los nudos presentando una capacidad de resistencia y oposición a la deformación producida por las cargas. Luego de la fase de diseño se pasa a la elaboración de planos y las especificaciones técnicas. Los planos deben ser claros, con indicaciones de los materiales a emplear, con detalles sobre los refuerzos, interrupciones de los elementos estructurales por la presencia de ductos, con indicaciones precisas de las dimensiones entre otros. Tanto el análisis como el diseño estructural se apoyan en la estática y la dinámica, las condiciones de equilibrio pueden conducir a ecuaciones diferenciales, las edificaciones conforman sistemas hiperestáticos bajo condiciones de compatibilidad en las que intervienen las deformaciones que imponen las cargas sobre la estructura.
Las solicitaciones predominantes en un análisis estructural son: a) Flexión.- viga, placa, losa, muro de contención. b) Tracción.- cable tensado, catenaria, membrana plástica c) Compresión.- pilar, columna, muro de carga. CARGA ESTRUCTURAL.- Son las solicitaciones mecánicas (fuerzas, momentos, deformaciones, desplazamientos) que deben ser incluidas en el cálculo de los elementos mecánicos considerados como un sistema. Las cargas estructurales se pueden clasificar en: Cargas muertas: actúan de forma continua y sin cambios significativos, se tienen el peso propio de la estructura, empujes de líquidos (dique), empuje de solidos (muro de contención), tensores (puentes) entre otros.
Cargas vivas: varían su intensidad con el tiempo por uso o exposición de la estructura tales como: el tránsito en puentes, cambios de temperatura, acumulación de nieve o granizo, etc. Cargas accidentales: tienen su origen en acciones externas al uso de la estructura y cuya manifestación es de corta duración como eventos sísmicos o ráfagas de viento.
3.- INGENIERÍA DE TRANSPORTE e INFRAESTRUCTURA VIAL.La ingeniería de transporte se ocupa de la planificar, diseñar, evaluar, seleccionar, coordinar dirigir, construir y controlar la ingeniería de vías terrestres con énfasis en la conservación de carreteras, geotecnia vial, tecnología de los materiales para la construcción de carreteras, diseño, construcción y rehabilitación de pavimentos con el fin de proveer un movimiento seguro, conveniente, económico y balanceado entre bienes y personas. Se puede definir también como el conjunto de conocimientos, habilidades y destrezas para satisfacer las necesidades sociales (personas y bienes). Considera los siguientes aspectos: -
Planificación del transporte
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Economía del transporte
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Diseño y mantenimiento de pavimentos
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Diseño de ciclo vías urbanas
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Diseño geométrico de carreteras
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Diseño de estacionamientos.
Dentro de la infraestructura de transportes se tienen: medios de transporte masivo (metros), carreteras, pavimentos, ferrocarriles, aeropuertos, puertos y terminales de transporte. Para el diseño de carreteras y vías férreas el análisis se concentra en el trazo de corredores viales que permitan mayor eficiencia reduciendo el tiempo de viaje, costo de operación y mantenimiento al mínimo.
4.- INGENIERÍA HIDRAULICA.Se ocupa del diseño y construcción de obras relacionadas con el aprovechamiento racional del agua, sea para consumo humano, así como garantizar los cultivos y la producción de energía. Siendo su uso para: obtención de energía hidráulica, irrigación, potabilización, canalización, entre otros. También se ocupa de la construcción de estructuras en mares ríos, lagos o entornos similares. Incluyendo: diques, represas, canales, puentes, muelles, rompeolas, etc. y toma como referencia las maquinas hidráulicas Estas obras están relacionadas con el medio ambiente, tales como las presas filtrantes para el control de la erosión así como las obras de encauzamiento de ríos. A esta especialidad también le competen las obras relacionadas con el suministro de agua potable, las redes de distribución, la construcción de captación y almacenamiento.
5.- INGENIERÍA AMBIENTAL.Cuyo objetivo fundamental es analizar las implicancias de las actividades desarrolladas por el hombre sobre su hábitat y a su vez las del medio ambiente sobre la especie humana, siendo una especialidad reciente que ha involucrado los conceptos de la ingeniería s anitaria, debido a que tiene mucho que ver con la hidrología, hidráulica y también con geotecnia, ingeniería estructural y las construcciones, la química fundamental y biología, por tal razón los nuevos profesionales se asocian a ingenieros civiles con el fin de dar soluciones multidisciplinarias integrales a problemas de la sociedad. En el campo de abastecimiento y tratamiento de agua para uso doméstico, el ingeniero ambiental ve sobre la demanda actual y futura para dimensionar las estructuras de tratamiento y abastecimiento (reservorios y redes de suministro de agua), así como de la disposición de aguas servidas o negras, que previo tratamiento se deba evacuar a los ríos o su uso en riegos, procurando minimizar los efectos de la contaminación de ríos, por elementos tóxicos de la actividad industrial, debiendo formular políticas integradas para reducir los efectos contaminantes a un mínimo tolerable. Es importante realizar los tratamientos del agua contaminada y campañas permanentes de socialización, de tal manera que se pueda realizar la recuperación de los ríos, planificando una política de tecnología limpia e imponiendo a la comunidad estrictas medidas que incluyan fuertes sanciones.
6.- INGENIERÍA SISMICA.Debido a que la humanidad ha sido afectada por intensos sismos que causaron millones de muertes y daños materiales muy considerables, se origina la ingeniería sísmica, que planifica y diseña las construcciones, según la actividad sísmica de cada zona o país. La ingeniería sísmica, integra los conceptos provenientes de la geología, geotecnia, comportamiento dinámico de los materiales, ingeniería estructural, y los análisis de riesgos y
vulnerabilidad, para medir el efecto de los sismos en las construcciones, de tal manera que se logre diseños que resistan los sismos sin derrumbarse, reduciendo al mínimo el riesgo de pérdidas humanas y materiales. Estudia también las aceleraciones, velocidad y desplazamientos máximos probables de los terrenos de cimentación, cuando sean sacudidos por los sismos, que permitan un diseño estructural de la edificación y analizando las fuerzas y deformaciones que se puedan presentar. Evalúa la interacción de la construcción con el suelo.
7.- INGENIERIA DE LA CONSTRUCCION.La construcción es una de las más importantes actividades de la ingeniería, puesto que los diseños, proyectos, estudios financieros y técnicos tienen como objetivo final la construcción de algo. Los ingenieros de esta especialidad, ejecutan o construyen lo que otros ingenieros calculan o diseñan, su especialidad es la administración de recursos técnicos. La construcción estimula una serie de industrias complementarias como cemento, ladrilleras, carpinterías de madera y metal, vidrios, plásticos, entre otros. La construcción requiere una adecuada planificación de la adquisición de materiales y mano de obra, que garantice el cumplimiento de la obra en el plazo previsto, considerando no solo la parte física sino también la parte financiera, que deba tomar en cuenta los rendimientos del dinero invertido. Una mala planificación de las etapas constructivas conduce a atrasos y a conflictos y posible pérdida de dinero. Una forma de planificar el desarrollo de la construcción es con empleo de un diagrama de barras, donde se representa las diversas actividades y partidas necesarias, y se programa en tiempo y cantidad de los materiales, mano de obra, equipos y otros a utilizarse, teniendo en cuenta las precedencias de las actividades, determinando así una ruta crítica del proceso constructivo.
8.- INGENIERIA SANITARIA.Se encarga del diseño y construcción de los siguientes sistemas:
Sistemas de alcantarillado y plantas de tratamiento de aguas residuales y pluviales, plantas potabilizadoras de agua y sistemas para evitar la contaminación ambiental. Sistemas de gestión integral de evaluación, tratamiento y disposición de los residuos sólidos, control y prevención de la contaminación de tal manera que pueda intervenir acertadamente en el manejo del medio ambiente identificando problemas y formulando alternativas de solución y mitigación. Sistemas de abastecimiento de agua potable desde la captación hasta la distribución de agua potabilizada a los usuarios.
Se complementa con la ingeniería ambiental, los elementos del medio ambiente susceptibles de contaminación son: el aire el agua y el suelo. El mayor logro de la ingeniería sanitaria fue la drástica disminución de enfermedades de origen hídrico como disentería, tifoidea, diarreas entre otras; esto se logró mediante el tratamiento de agua para consumo humano
