El Oficio de la Ingeniería Civil
Guía de una de las profesiones de la construcción
El Oficio de la Ingeniería Civil
La ingeniería civil es el arte de diseñar y construir infraestructuras. También incluye los edificios cuando su diseño estructural o su arquitectura, o su impacto en la comunidad, son excepcionales. Se distingue entre infraestructuras de transporte (puentes, túneles, ferrocarriles, carreteras, canales, puertos fluviales y marítimos, etc.), infraestructuras energéticas (centrales nucleares, térmicas e hidroeléctricas, líneas eléctricas, instalaciones subterráneas de almacenamiento, etc.), infraestructuras hidráulicas (redes, plantas de tratamiento y depuración, presas, sistemas de túneles de transferencia, tuberías, acueductos, sistemas de riego, etc.), infraestructuras industriales (fábricas, estructuras industriales, grandes herramientas de física, etc.) e infraestructuras energéticas (centrales nucleares, térmicas e hidroeléctricas, líneas eléctricas, instalaciones subterráneas de almacenamiento, etc.). ), infraestructuras industriales (ingeniería civil para fábricas, estructuras industriales, grandes herramientas de física como ciclotrones, sincrotrones, etc.) y edificios y monumentos arquitectónicos (el Gran Arco de La Défense, aeropuertos, museos, estadios, etc.).
Las estructuras de ingeniería civil suelen tener una larga vida útil. En Europa, muchas estructuras romanas y medievales siguen siendo funcionales. En países cuyo desarrollo se remonta aún más atrás, como China, infraestructuras con miles de años de antigüedad, incluidos los canales, siguen en servicio hoy en día.
En Francia, uno de cada dos puentes ferroviarios tiene más de noventa años, el 80% de los puentes de mampostería tienen más de cien años y 1.600 túneles datan del siglo XIX. Estas estructuras siguen cumpliendo la función para la que fueron diseñadas, o sirven para otros fines en función de las necesidades cambiantes de la sociedad. Así, por ejemplo, algunas líneas de ferrocarril (con sus estructuras de ingeniería) se han convertido en líneas turísticas o carriles bici; los lagos de las antiguas presas se utilizan para la pesca y el turismo náutico...
Ingeniería civil y sociedad
Un reflejo del desarrollo
Las estructuras de ingeniería civil representan un verdadero patrimonio para los países, estimado en Francia en varias decenas de miles de millones de euros. Están en el centro del desarrollo nacional: no puede haber desarrollo sin carreteras y medios de comunicación, que permiten la circulación de mercancías y agentes económicos; no puede haber desarrollo sin energía, agua e industria; no puede haber cultura sin arquitectura.
Estos son también elementos clave del desarrollo sostenible, que se sustenta en tres "pilares": ecológico, social y económico. Entre lo ecológico y lo social, está lo habitable, entre lo social y lo económico, lo equitativo, y entre lo económico y lo ecológico, lo viable. Este cambio relativamente reciente en nuestro enfoque del desarrollo está teniendo un impacto fundamental en el crecimiento tanto de los países industrializados como de los emergentes. Requiere un cierto consenso social. Por ello, la legislación francesa prevé un procedimiento de "debate público" para las grandes obras de ingeniería civil, destinado a crear un consenso sobre los proyectos con un impacto importante en la vida social y el entorno natural.
Impactos y costes
Una línea de ferrocarril, una autopista, una central eléctrica o un sistema hidráulico (desde presas hasta el tratamiento de aguas) son obras de ingeniería civil que tienen un gran impacto en las personas y el medio ambiente.
Algunos de estos impactos son positivos. Son estos impactos los que justifican el coste generalmente elevado de las grandes infraestructuras de ingeniería civil. De hecho, el gasto que supone la construcción se justifica por el valor económico que genera la obra en beneficio de la comunidad.
Otros impactos son negativos y requieren medidas para corregirlos o mitigar sus consecuencias. El coste de estas medidas se suma al de la construcción de las estructuras y al valor del terreno utilizado. Algunas consecuencias indirectas son difíciles de evaluar, en particular los impactos a medio y largo plazo sobre el uso del suelo, los ríos, etc., y requieren esfuerzos de investigación.
La inversión inicial - costes de construcción, costes financieros, costes del terreno, etc. - suelen parecer elevados. Sin embargo, debido a su larga vida útil, se olvida y el valor económico de la estructura ya no depende del coste inicial, sino de los servicios que presta. A veces, su valor económico disminuye porque ya no se adapta a la demanda: las pequeñas líneas de ferrocarril, los viejos canales o las antiguas presas, que ya no tienen una función económica directa, son ejemplos de ello. Corresponde entonces a la sociedad decidir si mantiene o no estas infraestructuras.
Estructuras únicas y complejas
Cada estructura de ingeniería civil es única, ya que cada lugar es diferente en cuanto a su geografía, su entorno socioeconómico y natural, y las funciones que tiene que desempeñar. Algunas estructuras pueden parecer iguales, pero nunca son idénticas, cada una tiene su propia firma.
Las estructuras de ingeniería civil también son complejas. La complejidad difiere de la complicación en que implica una noción de incertidumbre. Un todo complicado puede descomponerse en elementos interconectados, cada uno de los cuales es simple. Un todo complejo no puede descomponerse en elementos simples; por lo tanto, debe abordarse como un todo, lo que requiere más experiencia y conocimientos más amplios. Esto es especialmente cierto en el caso de las estructuras que interactúan fuertemente con la Tierra, como los túneles y las presas: la geología, la hidrología, la hidrogeología, la sísmica, la sismotectónica, la geotecnia, etc. desempeñan un papel importante.
Un túnel, un gran puente o una presa son, por tanto, obras únicas que no pueden reproducirse. Superan el marco puramente reglamentario aplicable a las construcciones ordinarias y apelan a las "reglas del arte", es decir, a las buenas prácticas que resultan de un consenso entre los profesionales del oficio en un momento dado y en un contexto geográfico determinado. Esta singularidad y complejidad explican el valor que se concede en ingeniería civil a la experiencia: experiencia en el diseño y experiencia en la construcción. Aprender de la experiencia y capitalizarla son esenciales para garantizar el mantenimiento de los conocimientos a lo largo del tiempo y la seguridad de las obras.
Los riesgos
Dado el tamaño de estas estructuras y el riesgo que suponen para las personas y los bienes, es esencial comprender y controlar los acontecimientos que generan riesgo. El riesgo se define como la proyección, en un espacio económico y humano, de un acontecimiento asociado a una probabilidad de ocurrencia. Por ejemplo, la crecida de un río tiene una probabilidad de uno en cien años de alcanzar un caudal determinado y ahogar una zona determinada: esto constituye el peligro. Dependiendo de si este suceso ocurre en una ciudad o en una zona agrícola, las consecuencias económicas y humanas son diferentes. En las tierras agrícolas, el impacto depende del uso de la tierra y de la estación: por ejemplo, una inundación antes de la siembra no tiene un impacto importante.
El principal riesgo es que se sobrepasen los costes y los plazos de construcción, o que no se alcance la calidad de servicio esperada. Los sobrecostes y los plazos dependen de la calidad de los estudios preliminares y de la gestión del proyecto. Un aumento del plazo de construcción retrasa la puesta en servicio de la instalación y, por tanto, la fecha en la que producirá el valor para el que fue diseñada. Esto altera el equilibrio económico de la inversión, pero también el financiero, ya que el proyecto no puede servir entonces para reembolsar los primeros plazos de los préstamos suscritos.
El segundo riesgo es la avería o el accidente. Esto puede causar daños materiales, pero también puede tener consecuencias dramáticas, con muertos y heridos. Para mitigar este riesgo, el seguro es obligatorio. Las compañías de seguros y reaseguros están respaldadas por expertos técnicos de alto nivel. Sin embargo, dado lo que está en juego, sería moralmente inaceptable y penalmente erróneo considerar que el seguro exonera a los distintos participantes de su responsabilidad en el acto de construir una estructura de ingeniería civil.
Causas de los defectos y riesgo de fallo de una estructura
Hay varias razones por las que se cuestiona la seguridad de las estructuras. Algunas se derivan de las tensiones aplicadas a la estructura, que llegan a ser mayores de lo previsto. Por ejemplo, el viento, la nieve, la lluvia, las temperaturas extremas, las inundaciones, los terremotos o los corrimientos de tierra que superan las suposiciones realizadas al diseñar la estructura pueden provocar su fallo. Sin embargo, esto es bastante raro, ya que la normativa y la práctica nos llevan a elegir valores de peligro que corresponden a frecuencias poco frecuentes (inundaciones de frecuencia diez milenaria, es decir, que probablemente se produzcan una vez cada 10.000 años, para los aliviaderos de presas). Sin embargo, como parte del análisis de riesgos, es aconsejable comprobar qué ocurriría en caso de tensiones extremas. Por ejemplo, en caso de un fuerte seísmo de una magnitud superior a la utilizada para elaborar el proyecto, es aceptable que una presa pierda algunas de sus funciones, siempre que conserve su capacidad de almacenamiento, es decir, que no se vacíe o que lo haga lentamente y sin riesgo.
Los trastornos también pueden deberse a una mala comprensión de los fenómenos implicados, en particular de la geología y de la ciencia del comportamiento de los materiales. La historia de la ingeniería civil a lo largo de los siglos ha sido testigo de este tipo de fallos, a veces durante la construcción, a veces mucho tiempo después: pirámides egipcias, puentes, catedrales, mezquitas y templos, diques y presas y estructuras subterráneas se han derrumbado.
El peligro suele venir de la falta de experiencia, sobre todo cuando las dimensiones de las estructuras superan con mucho lo que ya se ha construido, o cuando las condiciones (clima, geología, sismotectónica, etc.) son muy diferentes de las que dieron lugar a la experiencia. Un experimento planetario tarda mucho tiempo en establecerse y transmitirse, y siempre es incompleto.
A veces se producen accidentes como consecuencia de extrapolaciones mal controladas.
Las principales fases de un proyecto y las personas implicadas
El riesgo asociado a las obras de ingeniería civil se controla y gestiona mediante la organización de las distintas fases en el desarrollo y la ejecución del proyecto, y mediante el reparto de tareas entre las distintas partes implicadas.
Las fases sucesivas del proyecto suelen ser: planificación, estudios de viabilidad -que incluyen estudios económicos y medioambientales (sociales, del entorno natural, geológicos, etc.) y los primeros esbozos del proyecto-, anteproyecto, diseño, construcción, puesta en servicio de la estructura y seguimiento de su comportamiento a lo largo de su vida útil.
Tradicionalmente, la tarea de construir una estructura de ingeniería civil se divide entre el cliente o propietario, que suele ser la autoridad pública, el director del proyecto, que a menudo es también el diseñador (el arquitecto para los edificios y las obras arquitectónicas), y el contratista o contratistas para los distintos oficios.
El propietario del proyecto define el programa, garantiza su financiación y pone en marcha los procedimientos administrativos y reglamentarios. El director del proyecto se selecciona mediante una licitación: las oficinas de proyectos, preseleccionadas por el cliente en función de sus referencias y reputación, presentan una oferta técnica y una oferta de precio para realizar el proyecto. El cliente elige al "mejor postor", es decir, a la empresa que, en su opinión, prestará el mejor servicio. Una vez seleccionado, el director del proyecto diseña la obra, la define y prepara los documentos técnicos y de licitación para seleccionar al contratista o contratistas que trabajarán en el edificio. Del mismo modo, el contratista, tras ser preseleccionado en función de sus referencias, propone las técnicas y los precios para la realización de las obras basándose en los documentos proporcionados por el propietario del proyecto.
El cliente, con la ayuda del director del proyecto, selecciona al contratista con la oferta más baja. Fijar un precio no es tarea fácil. Las condiciones geológicas, climáticas y de otro tipo pueden ser menos favorables de lo previsto, lo que puede justificar un suplemento de precio. La ingeniería civil es una profesión en la que sólo trabaja el ganador del concurso. No hay subcampeones. Por eso es imperativo ganar los concursos para poder llevarlos a cabo. Es función del cliente y del director del proyecto detectar el exceso de optimismo en ciertas ofertas y rechazar el exceso de dramatismo durante la ejecución.
Siguiendo una práctica antigua y mundial (Canal du Midi, Canal de Suez, etc.), las grandes obras se confían a promotores privados. En estos casos, los procedimientos son diferentes de los tradicionales definidos anteriormente. Un grupo privado se compromete a financiar y construir una infraestructura, y luego a explotarla durante un periodo determinado, a cambio del valor económico que genere el proyecto. Es el caso, por ejemplo, de las autopistas o túneles de peaje, ciertas instalaciones portuarias, presas, centrales hidroeléctricas y centrales nucleares. Si la infraestructura no es suficientemente rentable a corto plazo, el Estado o la autoridad local pueden contribuir a su financiación. Según este principio, la responsabilidad de los costes y los plazos recae en el promotor, partiendo de la idea de que es él quien mejor puede controlarlos. A menudo, si el promotor no es él mismo un contratista de ingeniería civil, decidirá adjudicar un contrato "llave en mano" a un contratista. Este tipo de contrato especifica el objetivo final, el coste total y el plazo, y transfiere los riesgos de la construcción al contratista. El contratista repercute en sus precios el impacto de los distintos riesgos que asume.
Ingeniería civil e investigación
La investigación sobre las grandes estructuras de ingeniería civil es un deber social. Esta investigación tiene muchas facetas. Se refiere a la seguridad durante la construcción y la explotación, a los métodos de construcción y a las técnicas de gestión para mejorar los costes y los plazos. La investigación fundamental es necesaria. Implica a casi todas las ciencias (ciencias de la tierra, ciencias de los materiales, ciencias humanas, ciencias naturales) y proporciona los conocimientos necesarios en una u otra etapa del ciclo de vida de una estructura de ingeniería civil. Véase la definición de Ingeniería civil en el diccionario.
La modelización es especialmente importante, sobre todo en el caso de estructuras complejas. Los medios de cálculo han progresado considerablemente en las últimas décadas. Al mismo tiempo, se han desarrollado los medios para medir el comportamiento de las estructuras, tanto en construcción como en servicio, así como las técnicas para transmitir los datos medidos y los métodos para sintetizarlos e interpretarlos. Se han desarrollado máquinas de ensayo de laboratorio, tanto estáticas como dinámicas, así como métodos de reconocimiento sobre el terreno. Las matemáticas, la física y la mecánica de los medios continuos han progresado a la par. Puede interesar también lo relativo a los Contratos de Ingeniería Civil.
Sobre la base de todos estos avances, se han desarrollado modelos matemáticos que facilitan el diseño de estructuras y la predicción de su comportamiento en servicio o bajo esfuerzos extremos. También permiten detectar e interpretar las anomalías, las "enfermedades" y el envejecimiento de las estructuras.
Debido a la naturaleza única de las estructuras de ingeniería civil, cada una de ellas debe justificar su propio modelo. La complejidad de estas estructuras hace imposible descomponer estos modelos en elementos simples. Por último, en muchos casos, el conocimiento de los parámetros es difícil. ¿Cómo podemos saber exactamente qué materiales rodean un túnel, o componen los cimientos o el cuerpo de una presa, o el material en el que se basan los pilares de un puente? En estos casos, el modelo es deliberadamente una simplificación de la realidad, como todos los modelos que, consciente o inconscientemente, guían a los constructores en su diseño. No obstante, debe simular el funcionamiento real de las estructuras, teniendo debidamente en cuenta el comportamiento de los materiales. No se trata de una tarea sencilla, y es una de las áreas clave de la investigación.
Para comprender mejor los parámetros de estos modelos matemáticos, a veces la única solución es utilizar el modelo para representar las fases de construcción y puesta en servicio, y medir los parámetros más significativos sobre el terreno durante la construcción y la puesta en servicio. Comparando el modelo con la realidad, es posible asegurarse de que la representación dada es fidedigna, mejorar el conocimiento de los parámetros y, en última instancia, optimizar la predicción del comportamiento futuro. Esto puede llevar a adaptar el proyecto durante la construcción, ya sea para aumentar la seguridad si la realidad resulta ser menos favorable que la hipótesis inicial o, por el contrario, para reducir el coste.
Supervisión y mantenimiento
Debido a su larga vida útil y a su importancia para la comunidad, estas estructuras deben ser supervisadas y mantenidas. Se trata de una tarea que va en aumento, ya que muchas infraestructuras tienen más de cincuenta años.
En Francia, los departamentos gubernamentales, las autoridades locales, los establecimientos públicos y los concesionarios supervisan las estructuras de ingeniería civil mediante visitas de inspección programadas con regularidad y, en el caso de estructuras grandes o especialmente complejas, mediante mediciones de auscultación. Éstas se llevan a cabo mediante equipos instalados en el momento de la construcción -o posteriormente en el caso de estructuras más antiguas- para controlar los cambios en el comportamiento de la estructura. Los valores de estas mediciones, que se recogen regularmente y a veces se transmiten a distancia, se analizan y se elabora un resumen cada año. Los equipos de monitorización son herramientas muy precisas que trabajan en condiciones difíciles: por ejemplo, durante la construcción de estructuras, estas pequeñas maravillas de la tecnología trabajan codo con codo con enormes máquinas de movimiento de tierras. Sin embargo, el riesgo de que sufran daños es alto y estos aparatos no son la principal preocupación del operario, por lo que deben ser muy robustos, ya que es vital que duren.
No es fácil analizar el comportamiento de una estructura en servicio, porque las cargas varían. Algunas están ligadas a las condiciones climáticas, como las variaciones de temperatura, humedad o niveles freáticos; otras, como la carga sobre un puente, dependen de los usuarios. Las cargas extremas que se producen durante los fenómenos climáticos (inundaciones, terremotos, maremotos) o accidentales (incendios, atentados) son difíciles o imposibles de predecir. Es esencial que la vigilancia funcione durante estos acontecimientos. ¡Cuántos terremotos se han producido cuando las baterías de los sismógrafos y otros equipos estaban descargadas!
Por construcción, una estructura presenta un comportamiento elástico reversible, lo que significa que, tras la carga, vuelve a su estado anterior. Las mediciones y los sistemas de análisis estadístico permiten discernir lo que, en el comportamiento de la estructura, es reversible y, por tanto, normal, de lo que es irreversible y, por tanto, debe considerarse una patología o envejecimiento. Es imperativo detectar estos comportamientos irreversibles para poder tenerlos en cuenta en la gestión de la estructura. Una buena comprensión del motivo de la irreversibilidad permite tanto predecir la vida útil de la estructura como proponer trabajos de mantenimiento o mejora.
Los trabajos de mantenimiento y mejora representan más de un tercio de las ventas de ingeniería civil en Francia. Son tareas delicadas, que a menudo requieren un abanico de conocimientos teóricos y prácticos más amplio que el necesario para la construcción de las mismas estructuras.
En los países emergentes, que a menudo carecen de estructuras administrativas y técnicas, las infraestructuras de ingeniería civil están a veces mal mantenidas. Es bueno que la ayuda al desarrollo se dedique a ello.
Los ingenieros y arquitectos diseñan estructuras cuyo aspecto arquitectónico e integración en los paisajes naturales o urbanos son valorados por cada individuo según sus propios criterios. Tienen un impacto en la vida de las personas. Modifican los riesgos a los que cada uno está expuesto. No es de extrañar, pues, que estas estructuras, que movilizan a los mejores en su campo, tengan cierta resonancia en la opinión pública.
Visualización Jerárquica de Ingeniería civil
Transportes > Política de transportes > Política de transportes > Infraestructura de transportes > Obra de fábrica
Grandes proyectos emblemáticos
Existen cinco tipos de grandes estructuras: puentes; túneles y estructuras subterráneas; presas; centrales nucleares y aeropuertos; y grandes estructuras arquitectónicas.
Puentes
En el diseño de los grandes puentes, la innovación tecnológica y la imaginación arquitectónica y estructural desempeñan un papel esencial. La mayoría de las veces, estas estructuras se adjudican en forma de concursos de "diseño-construcción". El adjudicatario es un consorcio, normalmente dirigido por una empresa líder en el campo de las grandes estructuras de ingeniería civil, y que incluye un estudio de arquitectura y una oficina de diseño técnico. En muchos casos, el concurso incluye el arreglo de la financiación y un periodo durante el cual la estructura concedida contribuye, a través de los peajes, al reembolso de los préstamos obtenidos.
Las tecnologías de construcción de puentes evolucionan constantemente. Grandes ciudades como París, Londres y Nueva York son verdaderos museos de estas estructuras. La luz de los puentes de arco de piedra ha aumentado gradualmente, en parte gracias a las técnicas de decantación. El siglo XIX vio la llegada de los puentes de hierro y fundición, seguidos de los puentes de acero, bien arqueados a la manera de los puentes de piedra, bien con vigas reticuladas (como el viaducto de Garabit, una estructura ferroviaria que atraviesa las gargantas del Truyère en la región del Cantal). Los puentes de hormigón armado empezaron a desarrollarse a finales del siglo XIX. Después, la técnica del hormigón pretensado, desarrollada por Eugène Freyssinet, se utilizó ampliamente en la construcción de puentes entre 1955 y 1965, inicialmente con vigas prefabricadas bajo la calzada, y después con puentes construidos mediante ménsulas sucesivas. A partir de 1963, el desarrollo de dovelas prefabricadas combinadas y encoladas permitió la construcción de grandes puentes de autopista, puentes insulares (Oléron, Noirmoutier, Ré), etc. Las estructuras mixtas de acero y hormigón aparecieron en los años 70.
Los puentes colgantes constan de un tablero ligero sostenido por cables. Ya en el siglo XIX se utilizaban dos grandes cables portantes anclados a las orillas y conectados al tablero mediante péndolas (cables verticales que unen el tablero a uno de los dos grandes cables portantes). Tras el derrumbe del puente Tacoma Narrows, en Estados Unidos, en noviembre de 1940, se comprendieron mejor los fenómenos de resonancia asociados al viento. Con los puentes atirantados se consiguen luces muy largas. El tablero está suspendido por un gran número de cables oblicuos, o atirantados, que parten de pilones muy altos. Los puentes de Normandía y Millau en Francia y el puente Rion-Antirión sobre el golfo de Corinto en Grecia son buenos ejemplos.
Túneles y estructuras subterráneas
La construcción de túneles se desarrolló considerablemente en el siglo XIX. La expansión de la red ferroviaria, que no tolera pendientes pronunciadas ni curvas cerradas, llevó a la construcción de más de 1.600 túneles en zonas montañosas de Francia. De forma más general, todas las infraestructuras de transporte (ferrocarriles, autopistas, canales) utilizan túneles para atravesar colinas, montañas, ríos, ensenadas, etc. En Francia, los proyectos más destacados son los túneles transalpinos, en particular el túnel del Mont Blanc (11,6 km) y el túnel de Fréjus (12,9 km), así como el túnel bajo el Canal de la Mancha (50 km, 38 de ellos bajo el mar). El túnel de Seikan, que une la isla de Honshu y la de Hokkaido en Japón, es uno de los túneles ferroviarios más largos, con 53,8 km. Las nuevas estructuras de los Alpes y los Pirineos son los grandes proyectos del siglo XXI. El túnel ferroviario de Lötschberg (34,6 km), en Suiza, se inauguró en 2007.
Sin embargo, los túneles dedicados a las infraestructuras de transporte sólo representan una pequeña proporción de las estructuras subterráneas de ingeniería civil. El trasvase de agua, ya sea para producir energía hidroeléctrica o para transportar agua a través de las montañas, utiliza un gran número de túneles muy largos, que obviamente son invisibles. Por ejemplo, el proyecto hidroeléctrico de Lesotho, que suministra agua a la región sudafricana de Johannesburgo, utiliza 86 kilómetros de túneles cargados.
También se construyen estructuras subterráneas para almacenar productos sólidos, líquidos o gaseosos. Se construyen a partir de antiguas minas en desuso o de cavidades lixiviadas de formaciones de sal soluble. Se ha instalado un laboratorio subterráneo experimental a unos 450 metros de profundidad en Bure (Meuse - Haute-Marne) para estudiar la viabilidad de enterrar residuos radiactivos a gran profundidad en un entorno arcilloso.
Algunas grandes instalaciones de física teórica, como los ciclotrones, también requieren largos túneles que deben estar perfectamente construidos en roca de muy buena calidad.
El desarrollo urbano subterráneo también va en aumento, con el fin de aprovechar mejor el espacio disponible y aliviar la superficie de parte de la contaminación asociada al transporte (de personas, mercancías, energía, agua, cables diversos, etc.).
Presas
En todo el mundo se han construido unas 160.000 presas de más de 10 metros de altura. Un tercio de ellas, junto con las centrales hidroeléctricas, se utilizan para generar electricidad, lo que representa el 20% de la producción mundial. Los dos tercios restantes se utilizan para almacenar agua para el consumo humano, el riego, la protección contra inundaciones, la navegación fluvial y otros fines. Las grandes presas suelen desempeñar varias de estas funciones simultáneamente.
Existen dos tipos principales de estructuras: las presas de hormigón y las presas de terraplén (materiales sueltos o semirrígidos). Las estructuras de hormigón incluyen presas de arco, presas de gravedad, presas de contrafuertes y presas de múltiples arcos. Existen muchos tipos de presas de terraplén, en función de los materiales naturales disponibles in situ o en las proximidades (escollera, tierra compactada, etc.). La impermeabilización se realiza con materiales arcillosos, hormigón de cemento u hormigón bituminoso. La elección del diseñador se basa en la mejor adaptación al lugar. Como en todas las estructuras de ingeniería civil, el aspecto arquitectónico es importante.
En Francia, la actividad se centra esencialmente en el mantenimiento y la mejora del patrimonio nacional de 450 presas de más de 20 metros de altura.
Un gran número de presas están en construcción en todo el mundo. La necesidad de producir electricidad renovable que no emita gases de efecto invernadero de origen fósil está fomentando el desarrollo de la energía hidroeléctrica. Además, el precio de la energía hidroeléctrica es estable o está bajando, mientras que el precio de los combustibles fósiles se dispara. Las presas y las grandes obras de ingeniería civil también contribuyen a satisfacer las necesidades de agua y sirven para el transporte fluvial. La duplicación del Canal de Panamá, cuya finalización está prevista para 2014, es un buen ejemplo de grandes obras relacionadas con el agua y el transporte.
Los avances en el diseño, el equipamiento y los materiales han hecho posible la construcción de presas y estructuras hidráulicas de tamaño cada vez mayor (hasta más de 300 m de altura). La presa de las Tres Gargantas (de más de 2.300 m de longitud y 185 m de altura) en el río Yangzijiang, en China, cuyas obras comenzaron en 1993 y finalizarán en 2009 con la puesta en servicio de todas las turbinas, será la instalación hidroeléctrica más potente del mundo, con una capacidad instalada de 18.200 megavatios, es decir, el 10% de la capacidad total de producción de electricidad del país. La reputación mundial de este proyecto no debe ocultar el hecho de que cada año se construyen un centenar de grandes presas, de forma discreta y eficaz.
Centrales nucleares
La ingeniería civil representa el 15% del coste total de una central nuclear. Se compone esencialmente de la contención y de la envoltura exterior: la primera proporciona la protección definitiva en caso de accidente interno; la segunda protege la central del posible impacto de un avión. La tercera generación de centrales utiliza los mismos conceptos básicos y las mismas tecnologías probadas que las decenas de centrales ya construidas, al tiempo que optimiza la arquitectura general. Las centrales EPR de 1.650 MW se están construyendo actualmente en Finlandia y Francia. Las centrales A.P. de 1.000 MW, basadas en un principio ligeramente diferente, se construirán en China, junto a las centrales EPR y de segunda generación. Las técnicas utilizadas incluyen hormigón de alto rendimiento pretensado por cables de acero tensados por gatos.
Aeropuertos y grandes estructuras arquitectónicas
La ingeniería civil suele representar menos del 10% del coste de estas estructuras. Sin embargo, su aspecto y eficacia dependen de su arquitectura. El resultado depende del diseño del arquitecto, que varía en función de los nuevos materiales estructurales y las nuevas tecnologías utilizadas para las fachadas (vidrio, acero, titanio, hormigones de alto rendimiento), fruto de la investigación teórica y aplicada, y cuyo desarrollo y utilización dependen del impulso de arquitectos e ingenieros y de su aceptación por parte de los clientes. Cada generación crea estructuras que serán la firma de su época y su cultura.
La ingeniería civil desempeña un importante papel económico en todo el mundo. En Francia, las ventas ascendieron a unos 60.000 millones de euros en 2006. Las empresas de ingeniería civil varían en tamaño, desde pequeñas empresas familiares hasta empresas internacionales muy grandes, algunas de las cuales son líderes mundiales. La demanda sigue siendo fuerte en los países industrializados, para el transporte (líneas ferroviarias de alta velocidad, metros, tranvías, canales de vía ancha, túneles ferroviarios, etc.), la energía (centrales eléctricas, almacenamiento de gas, terminales marítimas), el agua (plantas de tratamiento de aguas y efluentes), el tratamiento de residuos y, por supuesto, para las obras arquitectónicas, que son objeto de concursos.
En los países emergentes, las necesidades de infraestructuras generan un gran número de proyectos de ingeniería civil y las inversiones son considerables. En China, Brasil, India, Turquía y otros países se están desarrollando grandes empresas de ingeniería civil.
La experiencia se transmite a través de las sociedades científicas profesionales, oficio por oficio (túneles, puentes, presas, etc.), que reúnen a ingenieros de muchos países. Los ingenieros civiles, técnicos y obreros viajan por el mundo de obra en obra. Acumulan experiencia y la comparten en beneficio de todos.