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Al contemplar la historia de la humanidad, principalmente el aspecto escrito por obras de arquitectura e ingeniería, es interesante constatar cómo los grandes cambios en la forma de construir se deben al descubrimiento de nuevos materiales estructurales y cómo el dominio del conocimiento sobre los materiales estructurales han marcado el poder y desarrollo de las naciones a lo largo de los años. Pero, si reflexionamos un poco vemos que no son muchos los materiales constructivos de dichas estructuras; por lo tanto, los arquitectos e ingenieros siempre tuvieron que utilizar creativa e inteligentemente esas escasas opciones a través de proyectos y obras originales. Al respecto, se pueden enumerar los principales materiales estructurales y apenas llegan a cinco: madera, arcilla y cerámica, roca, acero y concreto armado y presforzado. El hielo, el coral, el bambú, y otros materiales, no pasan de ser “curiosidades regionales”. El concreto de cemento Portland
es el más reciente de los materiales constructivos de estructuras; puede ser considerado uno de los descubrimientos más interesantes de la historia. Su descubrimiento a fines del siglo XIX y su uso intensivo en el XX, lo transformaron en el material más usado por el hombre después del agua, revolucionando el arte de proyectar y construir estructuras cuya evolución siempre estuvo asociada al desarrollo de las civilizaciones a lo largo de la historia de la humanidad.
En la antigüedad, los egipcios fueron grandes constructores; dominaron el arte de construir estructuras con bloques de roca, pero no agotaron el potencial de ese material. Tiempo después, los ingenieros medievales usaron la piedra en la construcción de espectaculares iglesias góticas, explorando los límites constructivos de estructuras en roca. Cabe decir que la roca comenzó a ser utilizada como tecnología alrededor de 2,750 a.C. en Egipto, permaneciendo como el más importante de los materiales estructurales por 4,500 años hasta la llegada del acero y de las estructuras metálicas, con la revolución industrial (de 1750 a 1850).

Los arquitectos egipcios inventaron los métodos y procedimientos
para trabajar correctamente la roca como
un material de construcción de estructuras estables y
durables, en sustitución de la madera y la arcilla.

Concreto, desarrollo, ciencia y tecnología
Dos de las más desarrolladas y poderosas sociedades actuales —la estadounidense y la canadiense— consideran la inversión en el estudio de las estructuras de concreto como una de las más importantes inversiones en ciencia y tecnología para obtener y mantener la calidad de vida de sus pueblos y el liderazgo de su parque industrial. Esas sociedades entienden que el profundo conocimiento sobre el concreto coloca y mantiene a su industria en la frontera del saber, asegurando su alta competitividad.

Hasta hace casi dos décadas, en 1989, la National Science Foundation de Estados Unidos y el National Research Council de Canadá aprobaron el apoyo financiero a los consagrados programas del Center for Advanced Cement-Based Materials (ACBM)2, en la universidad de NorthWestern y Béton, Canadá3, en Sherbrooke, en el entendido de que el estudio del concreto debe estar incluido en el conocimiento estratégico de la “inteligencia” de sus países al lado de los recursos naturales, salud, biotecnología y electrónica del espacio exterior, entre otros. Con la misma visión moderna e incluyente, la Federal Highway Administration
(FHWA), en Estados Unidos y la Comunidad Europea han hecho grandes inversiones buscando un conocimiento de las estructuras de concreto. Esas sociedades han comprendido, desde hace años, que ese material y sus estructuras aún tienen mucho por desarrollarse por lo que vale la pena apostar a ese conocimiento.
El resultado no podía ser mejor. El concreto de cemento Portland ha experimentado tal evolución en las dos últimas décadas que se puede llamar una verdadera cuarta revolución en el arte de proyectar y construir estructuras. La reconocida revista Scientific American (www.sciam.com) publicó más de 250 documentos en los últimos diez años sobre descubrimientos y desarrollos en el concreto. Por su parte, Science News on line (www.sciencenews. org) ha publicado numerosas innovaciones en tecnología del concreto tales como HPC; HSC; UHPC; Translucid concrete (Concreto translúcido); GFRC; SFRC; Self-cleaning concrete (Concreto con autolimpieza); Reactive concrete powder (Polvo reactivo de concreto); Fibers concrete (Concreto con fibras), y muchas otras. También la revista Popular Science Magazine (www.popsc.com) reconoce el “conductive concrete” (concreto conductor) como la más importante innovación del mundo en 1996 (una década atrás). Por su parte, en 2005/2006, el National Building Museum, en Washington, Estados Unidos, presentó la exposición New architecture in concrete, cariñosamente llamada “Liquid stone”, con 30 innovaciones en el campo de la tecnología y de las estructuras de concreto. En Francia, el Musée des Arts et Métiers, en París, estuvo presentando de 2005 a 2007, la gran exposición Bétons: Étonnez-vous! (Concretos:
¡Asómbrese!), en donde es posible sorprenderse con la historia y la contribución del concreto para mejorar la salud y la calidad de vida de los pueblos. Esa es la visión que se pretende dar, en este artículo, a ese material de construcción: un material actual y de importancia vital para la economía y para el llamado “construbusiness” (negocio de la construcción); fundamental para la arquitectura moderna; rico y versátil para escribir la historia contemporánea a través de monumentos originales y durables; y principalmente, un material fundamental para el desarrollo de la ciencia aplicada, de la ingeniería y de la calidad de vida de un pueblo, suficiente e indispensable para estar entre las inversiones prioritarias tanto en las grandes como en las pequeñas naciones.

Los primeros pasos en el proyecto y la construcción de estructuras
Para entender las otras tres primeras grandes revoluciones en el arte de proyectar y construir estructuras, se debe comenzar retrocediendo 48 siglos cuando la sociedad egipcia reconoció la enorme contribución del brillante político y alquimista Imhotep4, nombrado, por primera vez en la historia de la humanidad, con el título de Arquitecto, ya que la denominación de ingeniero civil se adoptaría muchos siglos después.
La denominación de arquitecto se debe exactamente al hecho de que él había proyectado y construido la primera pirámide durable del planeta —la pirámide escalonada de Zoser, hecha en bloques de roca— así llamada en homenaje al entonces faraón Zoser. Ese mausoleo, que substituyó a los anteriores, probablemente de madera, arcilla y cerámica, se mostró mucho más durable y competente para proteger para la eternidad los restos momificados de los faraones.

Eso ocurrió alrededor de 2,750 a.C. y esa forma de proyectar puede ser considerada la primera gran revolución. Los egipcios, mejor dicho, Imhotep, introdujo —probablemente sin saberlo— el concepto de vida útil en la construcción civil. Para tener una idea de la revolución que eso representó para la sociedad egipcia y para la humanidad, se puede citar que, muchos siglos después, otros pueblos apenas daban sus primeros pasos en el arte de construir estructuras. Por ejemplo, en Inglaterra, otro monumento monolítico, Stonehenge5 —que data de 2,300 a. C, o sea, después de más de 300 años— era todavía mucho menos elaborado desde el punto de vista de la ingeniería de las estructuras.
Los arquitectos egipcios habían descubierto los métodos y procedimientos para trabajar correctamente la roca como un material de construcción de estructuras estables y durables, en sustitución de la madera y la arcilla, hasta entonces los más usados. Apenas 200 años después —no sin antes sufrir por algunos colapsos de otras pirámides que los ayudaron a evolucionar— los arquitectos egipcios proyectaron y construyeron la pirámide de Khufu, en homenaje al faraón Khufu o Keops, considerada una de las 7 maravillas de la antigüedad, con 147 m de altura.

Con ese material de construcción, consiguieron levantar una de las más durables y resistentes obras de ingeniería de la humanidad; ahora con cerca de 4,500 años, aún majestuosa, muestra al mundo el poder y el desarrollo de la civilización egipcia. Después, otras grandes civilizaciones, tales como la griega, la persa, la romana, la maya, la inca, la azteca, y los grandes arquitectos de la Edad Media y del Renacimiento utilizaron la roca y escribieron la historia de la humanidad por medio de sus obras seguras, hermosas, funcionales y durables, que complementan e ilustran la historia tradicional escrita con letras y palabras en pergaminos.

Los cimientos del puente de Brooklyn, en Nueva York, fueron
construidos originalmente en albañilería de bloques de
roca, pues no había aún concreto armado

En la Edad Media, Las catedrales de Colonia y Notre Dame exploraron —con sus arcos góticos y bellos espacios internos— los límites de sofisticación y combinación de la roca natural, bien trabajada, como materia estructural. Las edificaciones de esa época, entre tanto, estaban restringidas a vanos en forma de arcos o bóvedas con dimensiones inferiores a 45 m, paredes soportantes, pisos y cubiertas planas de madera y con vanos muy limitados, lo que impedía construcciones altas y con grandes espacios internos.

Las maravillosas estructuras metálicas
La segunda gran revolución en el arte de proyectar y construir estructuras, ocurrió con la Revolución industrial; es decir, a fines del siglo XVIII y principios del XIX, con la llegada del acero para la construcción de estructuras. Fue entonces cuando la ingeniería consiguió construir puentes de grandes claros. El primero de ellos fue el puente metálico construido en 1781, en arco y todavía con modestos 30 m de luz, denominado Coalbrookedale Bridge, situado en Telford, región reconocida como el centro de la revolución industrial, en Inglaterra, y que hasta ahora se encuentra en uso peatonal.
En 1883, los norteamericanos sorprendieron al mundo construyendo el puente de Brooklyn, en Nueva York. Es interesante notar que los cimientos de ese puente fueron construidos originalmente en albañilería de bloques de roca, pues no había aún concreto armado. Se trataba y trata de un puente suspendido por cables de acero galvanizado, patentados y proveídos por John Augustus Roebling, propietario de la más famosa casa de cables y cuerdas de acero de la época. Roebling acabó también proveyendo cables para el Golden gate (de 1936), con cimientos de concreto. Todavía en el siglo XIX, utilizando de manera magistral este nuevo material de construcción, Gustave Eiffel proyectó y construyó una de las más emblemáticas obras de ingeniería: la torre Eiffel. Hasta esa época el acero estructural venía siendo utilizado principalmente para construir puentes y torres, empleándose poco en edificios que aún continuaban siendo construidos con paredes estructurales de albañilería portante y pisos de madera.
Para alcanzar un uso más amplio fue necesario que el que era hasta entonces un nuevo material de construcción de estructuras —el acero estructural— y la tecnología derivada de éste, recibiesen el impulso de dos importantes descubrimientos y de sus respectivas patentes. El primero, en 1853 en el estado de Nueva York, en donde Elisha Graves Otis desarrolló el primer elevador seguro, sin riesgo de quedarse atorado, utilizado aún en edificaciones altas en el mundo. En la práctica, el primer elevador eléctrico Otis fue instalado en 1889 en un hotel de Nueva York. El segundo —también en los Estados Unidos— es la contribución de Leroy Buffington, quien en 1888 patentó la forma de construir estructuras a través de un esqueleto reticular (pilones, vigas y losas) en sustitución de las paredes soportantes, que pasaron a tener apenas la función de protección, revolucionando la forma de proyectar y construir edificios.

Esos desarrollos dieron origen (en 1891), al inicio de los rascacielos, con la inauguración del edificio Wainwright, con 42 m de altura, en St. Louis, en Estados Unidos. Esa nueva forma de construir fue denominada como la Escuela de Chicago, considerándose al arquitecto Henry Sullivan como el gurú; a partir entonces, el proyecto y construcción de edificios se desarrolló enormemente, siendo la principal forma de construir hasta nuestros días.
Continuará...

Referencias
1 El texto original fue escrito en portugués. La traducción de este idioma al español fue del prof. Gerardo Dávila.
2 A partir de 1989, en Estados Unidos, la National Science Foundation (NSF) reconoce la importancia y empieza a apoyar al Center for Advanced Cement-Based Materials (ACBM), liderado por el prof. Surendra Shah de la NorthWestern University, que junto con otras universidades y el NIST comienzan a investigar y a desarrollar el concreto de forma sistemática y científica, privilegiando tres temas: Waste material utilization (Uso de materiales de desecho); Life cycle prediction (Predicción del ciclo de vida), y High performance concrete (Concreto de alto desempeño).
3 En 1989, el National Research Council de Canadá, y el instituto Network of Centres of Excellence comenzaron a apoyar expresamente los 14 principales centros y áreas de investigación y desarrollo de Canadá, contándose cinco en el campo de Advanced technologies (Tecnologías avanzadas); tres en Engineering and manufacturing (Ingeniería y manufactura); cinco en Health, human development and biotechnology (Salud, desarrollo humano y biotecnología), y uno en Natural resources and environment (Recursos naturales y desarrollo). El proyecto Béton Canadá, liderado por el Prof. Pierre-Claude Aitein de la Universidad de Sherbrook, tienen el siguiente objetivo: La misión de Concrete Canadá es la de posicionar a la industria de la construcción canadiense en la tecnología de punta del concreto, a fin de mejorar su competitividad. Además de otras universidades, se incluyen 65 empresas.
4 Imhotep es considerado como el primer arquitecto y médico conocido por su nombre en la historia. Diseñó la pirámide de Zoser, en Saqqara, Egipto. Pudo haber sido el creador del primer uso conocido de columnas en la arquitectura.
5 El cromlech de Stonehenge está compuesto de un círculo en el cual fueron dispuestos grandes megalitos. Su construcción data de entre 2,500 a.C. y 2000 a.C. Fue en 2200 a.C. cuando tomó su aspecto actual, para lo cual transportaron 32 bloques de arenisca desde las montañas de Preseli, al sudeste de Gales. Cfr. www.wikipedia.org.