Puentes: El arte invisible de controlar las fuerzas de la naturaleza

La lectura del Manual de Ingeniería de Puentes, editado por Wai-Fah Chen y Lian Duan, me ha llevado a reflexionar sobre una idea que trasciende los cálculos, los materiales y las normas de diseño. Entre sus páginas se aprecia que los grandes puentes no son únicamente el resultado de la excelencia técnica, sino también de una profunda comprensión de cómo las personas perciben las estructuras. Esa reflexión ha dado lugar al siguiente artículo, en el que exploro por qué la buena ingeniería no consiste solo en construir estructuras seguras y eficientes, sino también en crear obras que transmitan equilibrio, estabilidad y belleza.

¿Por qué ciertos puentes nos quitan el aliento y se convierten en el alma de una ciudad, mientras que otros pasan desapercibidos como simples cicatrices de hormigón? A menudo, el espectador solo ve una masa inerte de acero, pero para el ingeniero humanista, un puente es un organismo vivo en el que la fría precisión del cálculo colisiona con el calor de la experiencia humana. La ingeniería de puentes no es una simple rama de la técnica, sino el «puente» definitivo entre la ciencia, el arte y la voluntad política. Es el arte invisible de controlar las fuerzas de la naturaleza para elevar el espíritu de quienes los cruzan.

El plano antes del bit: el diseño como sueño técnico.

Para el ingeniero M. S. Troitsky, el diseño de un puente es «en parte arte y en parte compromiso». Es la manifestación más pura de la imaginación aplicada, en la que el diseño comienza en la mente mucho antes de que el primer bit sea procesado por un ordenador. El ingeniero debe visualizar la estructura no solo como un diagrama de momentos, sino también como una respuesta creativa ante un vacío.

Esta complejidad técnica y humana es la que lleva a figuras como T. Y. Lin, profesor emérito en Berkeley, a definir nuestra disciplina con una advertencia casi sagrada en el prefacio del Bridge Engineering Handbook:

«De todos los temas de ingeniería, la ingeniería de puentes es probablemente el más difícil sobre el que componer un manual, porque abarca diversos campos de las artes y las ciencias. No solo requiere conocimientos y experiencia en diseño y construcción, sino que a menudo también implica actividades sociales, económicas y políticas».

La ciencia del asombro: el equilibrio topológico del cerebro.

Existe un mito persistente según el cual la belleza es puramente subjetiva. Sin embargo, la ciencia de la percepción, liderada por maestros como Fritz Leonhardt, sugiere que la estética es, en realidad, una disciplina científica. El cerebro humano no «elige» lo que le gusta de forma arbitraria, sino que nuestro sistema límbico procesa la armonía estructural mediante campos de carga electroquímica.

Basándose en la psicología de la Gestalt, Leonhardt explica que el cerebro genera campos electroquímicos topológicamente similares a los del objeto observado. Cuando una estructura posee equilibrio y proporción, se genera un equilibrio topológico en estos campos cerebrales, que percibimos como satisfacción estética o bienestar. Por el contrario, una estructura «brutalista» o desproporcionada genera un conflicto en estos campos, lo que provoca una respuesta de rechazo, ansiedad o fatiga mental. La belleza, por tanto, no está en el ojo del observador, sino en la resonancia biológica con el orden.

Música en tensión: el alma matemática de la estructura.

La conexión entre la música, las matemáticas y la ingeniería no es una metáfora, sino una herencia pitagórica. Pitágoras descubrió que los intervalos musicales armónicos (consonancias) corresponden a proporciones de números enteros sencillos (1:2, 2:3, 3:4). Estas relaciones no son arbitrarias, sino que se basan en formas cuyas ondas presentan nodos comunes, lo que evita la disonancia.

Aunque la sección áurea se cita a menudo como la clave universal de la belleza, expertos como Leonhardt mantienen un sano escepticismo profesional. La realidad es que las proporciones basadas en números enteros —las que rigen la música— tienen un impacto fisiológico más profundo en nuestra percepción genética. El éxito estético de un puente depende de este orden:

  • Proporción: la relación armónica entre las masas y los vacíos, para evitar que la estructura parezca «pesada» o «débil» a la vista humana.
  • Orden: la limitación consciente de las direcciones de las líneas para evitar la confusión visual y el ruido formal.
  • Refinamiento de la forma: el uso de la sensibilidad para corregir lo que el cálculo puro ignora.

El refinamiento de la mirada: de la pirámide al dintel.

El ingeniero humanista entiende que la geometría percibida por el ojo humano no siempre coincide con la geometría real. Una columna con caras perfectamente rectas y paralelas puede generar ilusiones ópticas que alteran la percepción de sus proporciones y de su estabilidad.

Los antiguos egipcios y, especialmente, los griegos conocían bien este fenómeno. Por ello, introducían pequeñas correcciones geométricas en sus columnas, como el ahusamiento, que reduce ligeramente la sección en la parte superior, o la éntasis, un imperceptible abombamiento del fuste. Aunque estas modificaciones se apartan de la geometría estrictamente recta, hacen que la columna se perciba visualmente más proporcionada, estable y armoniosa.

Este es un ejemplo de cómo el buen diseño no responde únicamente a criterios estructurales, sino también a la forma en que las personas perciben las estructuras.

Éntasis: primer templo dórico de Hera, conocido como la Basílica, en Paestum (h. 540 a. C.). https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89ntasis

En la ingeniería de puentes, aplicamos estas curvaturas sutiles no solo para optimizar el uso del material —ya que las fuerzas disminuyen con la altura—, sino también para satisfacer la necesidad del ojo humano de percibir una proporción natural. Un pilar con un ligero estrechamiento parabólico no solo es más eficiente, sino que también resulta más «verdadero» para la percepción humana. Es el triunfo de la forma orgánica sobre la rigidez del diagrama.

Puente de Salginatobel, de Robert Maillart  https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4794735

El arte estructural: controlar la fuerza, no el espacio.

Según Billington y Gottemoeller, existe una frontera clara entre el arquitecto y el ingeniero. Mientras el arquitecto controla el espacio para el uso humano (a escala íntima y compleja), el ingeniero controla las fuerzas de la naturaleza a escala monumental.

De aquí nace el «Arte Estructural», una disciplina que rechaza la tradición de las «Beaux Arts» del siglo XIX, que intentaba ocultar las estructuras metálicas bajo pesadas pieles de mampostería. El arte estructural, ejemplificado en obras maestras como el puente de Salginatobel, de Robert Maillart, o el Sunshine Skyway, en Florida, se sostiene sobre tres pilares:

  • Eficiencia: uso mínimo de materiales en busca de la elegancia de la esbeltez.
  • Economía: un diseño sostenible en su construcción y mantenimiento.
  • Elegancia: expresión visual consciente de la manera en que se gestionan las fuerzas.

Le Corbusier describía a los ingenieros como seres «viriles, activos y útiles», pero advertía de que solo el arquitecto realizaba la «creación pura del espíritu». El ingeniero humanista desafía esta visión: la eficiencia es, en sí misma, una forma de elegancia espiritual.

Estética como ética: nuestra responsabilidad con el paisaje.

Diseñar una estructura fea no solo es un error de cálculo, sino también un fracaso ético. Dado que los puentes han dominado el paisaje durante siglos, su fealdad actúa como un contaminante mental. Leonhardt y el biólogo Konrad Lorenz coinciden en que el entorno construido afecta directamente a la salud psíquica de la sociedad.

Lorenz lo expresó con una crudeza necesaria:

«La belleza de la naturaleza y la del entorno cultural creado por el ser humano son aparentemente necesarias para mantener la salud mental y psíquica del ser humano. La ceguera total del alma ante todo lo bello es una enfermedad mental que se propaga rápidamente en la actualidad y que debemos tomar en serio, porque nos vuelve insensibles ante lo éticamente odioso».

Conclusión: monumentos al espíritu humano.

Al proyectar puentes para el siglo XXI, debemos trascender la mera utilidad funcional. No somos solo calculistas de acero y hormigón, sino también guardianes de la armonía en el paisaje civilizado. El desafío de las ciudades modernas es decidir qué legado queremos dejar en el horizonte de la historia.

Al observar la infraestructura que nos rodea, la pregunta es ineludible: ¿estamos construyendo simples conductos para el tráfico o erigiendo monumentos al espíritu humano? De la respuesta dependerá si nuestras ciudades serán refugios para el alma o simples laboratorios de eficiencia fría.

En este audio podéis escuchar las ideas más interesantes que se abordan.

Aquí tenéis un buen resumen del artículo.

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Robert Maillart

Robert Maillart (1872 – 1940). https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15901325

Robert Maillart (Berna, 6 de febrero de 1872 – Ginebra, 5 de abril de 1940) fue un ingeniero civil suizo que innovó en el uso del hormigón armado, creando el arco triarticulado, el arco con tablero armado para puentes y losas sin vigas con columnas en forma de seta para naves industriales. Sus puentes de Salginatobel (1929-1930) y Schwandbach (1933) transformaron la estética y la ingeniería de los puentes, y ejercieron una gran influencia en generaciones de arquitectos e ingenieros. En 1991, la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles declaró el puente de Salginatobel «Hito Histórico Internacional de la Ingeniería Civil».

Maillart creció en el seno de una familia calvinista de Berna y destacó desde joven en matemáticas y dibujo durante su educación secundaria. Entre 1890 y 1894 estudió ingeniería estructural en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH), donde asistió a las conferencias de Wilhelm Ritter sobre estática gráfica, una disciplina clave en su formación. Tras obtener su título, regresó a Berna para trabajar con Pümpin & Herzog (1894-1896) y luego pasó dos años en la administración de la ciudad de Zúrich y en la firma Froté & Westermann. Fue en esta última donde concibió una de sus primeras innovaciones: el diseño del puente de arco de hormigón armado en Zuoz, finalizado en 1901, en el que integró la calzada con el arco estructural, generando una sección en forma de cajón de doble celda. En 1902 fundó su propia empresa, Maillart & Cie. En 1903 diseñó un foso para gasómetro en la ciudad de Sankt Gallen, donde por primera vez incorporó el análisis de los momentos flectores en los cálculos gráficos de las fuerzas internas de una cáscara cilíndrica de hormigón armado empotrada en la losa de cimentación. A finales de ese mismo año, Maillart detectó la aparición de grietas verticales próximas a los estribos en el alma de la estructura del puente de Zuoz. Esta observación derivó en la incorporación de recortes triangulares en los elementos de apoyo y, posteriormente, en 1905, en el desarrollo del puente de arco articulado en tres puntos sobre el Rin en Tavanasa, con una luz de 51 m.

En 1912 se mudó con su familia a Rusia, donde dirigió la construcción de fábricas y almacenes en Járkov, Riga y San Petersburgo, mientras el país se industrializaba con inversiones suizas. Sin embargo, con el estallido de la Primera Guerra Mundial, se vio obligado a evacuar Riga y trasladarse a Járkov. Durante su estancia en Kiev, diseñó grandes estructuras industriales para AEG y otras compañías. La muerte de su esposa en 1916 y la irrupción de la Revolución de Octubre marcaron un punto de inflexión en su vida, obligándolo a regresar a Suiza con sus tres hijos en una situación económica precaria. Al regresar a Suiza, Maillart no tenía dinero y estaba endeudado. Tras su regreso, trabajó para otras firmas, pero lo mejor de sus diseños aún estaba por llegar. En 1920 se incorporó a una oficina de ingeniería en Ginebra, que luego abrió sucursales en Berna y Zúrich. A pesar de estas dificultades, su segunda etapa creativa (1920-1940) se caracterizó por una intensa actividad que culminó con la construcción de 160 estructuras que reflejan el rigor lógico y la sensibilidad artística de su obra. Su mayor contribución a la teoría de estructuras fue la introducción del concepto de centro de cortante y la formulación clara de su teoría en la década de 1920.

Puente de Salginatobel en Schiers. De Rama – Trabajo propio, CC BY-SA 2.0 fr, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4794735

Robert Maillart tuvo un ingenio intuitivo con el que supo aprovechar la estética del hormigón. Gracias a sus contribuciones al diseño estructural, el lenguaje arquitectónico del hormigón armado se consolidó durante la primera mitad del siglo XX. Diseñó arcos triarticulados que combinaban el tablero y las nervaduras del arco, creando estructuras integradas que evolucionaron hacia arcos rígidos de hormigón armado delgados y losas del mismo material. El puente de Salginatobel (1930) y el puente de Schwandbach (1933) son ejemplos clásicos de estos diseños, reconocidos por su elegancia y su influencia en la ingeniería de puentes posteriores. Estos conceptos superaron los límites del diseño de la época. Ambos puentes demuestran su habilidad para simplificar proyectos, maximizar el uso de materiales e integrar la belleza del entorno. Maillart fue seleccionado entre 19 participantes por el bajo coste de su propuesta y comenzó la construcción del puente de Salginatobel en Schiers en 1929, que fue inaugurado el 13 de agosto de 1930.

Maillart es conocido por su innovador diseño de columnas con forma de seta en varios edificios. Su primer techo de este tipo lo construyó para un almacén en Zúrich, para el que trató el tablero de hormigón como una losa, sin vigas. Una de sus obras más famosas es el diseño de las columnas de la planta de filtración de agua de Rorschach. Al abandonar los métodos tradicionales, Maillart creó «el método de construcción europeo más racional y bello». En su diseño de columnas, ensanchaba las partes superiores para reducir el momento flector y formar ligeros arcos que transferían las cargas al suelo. También abocinó la base de las columnas para distribuir mejor la carga y reducir la presión sobre el suelo. Aunque muchos usaron este método con madera y acero, Maillart fue pionero al emplear hormigón, que soportaba eficazmente el aislamiento contra la congelación. Su técnica se utilizó para construir el puente de Ciolo, en Apulia.

Todas las partes del puente se integraron según su función constructiva, de modo que la carretera ya no era un peso que el arco debía soportar, sino un elemento que colaboraba como parte resistente de la estructura. Los puentes de Maillart superan la tradicional separación entre peso propio y cargas útiles, y se convierten en obras de arte por su economía de medios, equilibrio armónico y fuerza constructiva. Su principal innovación fue la viga cajón de tres articulaciones que utilizó en el puente de Tavanasa sobre el río Rin, construido en 1905 y destruido en 1927. Entre sus estructuras destacadas se encuentran la nave del Almacén de Aduanas de Chiasso, en 1924, y la gran nave de hormigón para la Exposición Nacional de Suiza de 1939 en Zúrich. La invención más importante para edificios fue la construcción de techos sin vigas apoyadas en capiteles en 1908, técnica que se popularizó a partir de 1910. Este sistema elimina la transición columna-viga-losa, dejando solo la columna-losa, lo que ahorra material, reduce el tiempo de ejecución y otorga flexibilidad, ligereza y elegancia al diseño.

Aunque no destacó en teorías académicas, comprendió la importancia de hacer suposiciones y visualizar las estructuras al analizarlas. A Maillart le molestaba el uso excesivo de las matemáticas, ya que prefería emplear el sentido común para prever el rendimiento a gran escala. Como rara vez probaba sus puentes antes de la construcción, los verificaba una vez terminados y los cruzaba él mismo. Esta actitud fue clave para sus diseños innovadores. En palabras de Mirko Gottfried Roš: «Maillart fue un ingeniero en el sentido más estricto del término. Puso la teoría y los avances científicos al servicio de la arquitectura: la primera era su herramienta y la segunda su propósito. Consideraba la experiencia y el conocimiento científico como socios equivalentes».

Cuando Robert Maillart falleció el 5 de abril de 1940, el mundo de la construcción en hormigón armado perdió a un auténtico «virtuoso del hormigón» y a un genio de la ingeniería estructural. Mirko Gottfried Roš lo describió en su obituario con estas palabras: «Fuiste tanto ingeniero como artista, porque tu credo fue la armonía entre magnitud, belleza y verdad».

Principales contribuciones a la teoría de estructuras:

  • Zur Frage der Biegung [1921/1]
  • Bemerkungen zur Frage der Biegung [1921/2]
  • Ueber Drehung und Biegung [1922]
  • Der Schubmittelpunkt [1924/1]
  • Zur Frage des Schubmittelpunktes [1924/1, 1924/3]
  • Zur Entwicklung der unterzugslosen Decke in der Schweiz und in Amerika [1926]
  • Einige neuere Eisenbetonbrücken [1936]

Os dejo un vídeo sobre este insigne ingeniero.