Sistemas Estructurales y Materiales para Construcción

Objetivo

Esta línea de investigación tiene como objetivo investigar en las áreas de análisis y diseño estructural, mecánica de sólidos y estructuras, materiales para estructuras y construcción. Esta línea busca el desarrollo de conocimiento avanzado en cuanto a la constitución, comportamiento y aplicaciones de los sistemas estructurales y los materiales que lo componen; el estudio y la adaptación a la realidad nacional de nuevos materiales y sus tecnologías; desarrollo de métodos analíticos, de modelación numérica y física además de mecánica computacional de sólidos.

Justificación

Para cubrir necesidades básicas tales como vivienda, salud, educación y comunicación, la sociedad y en particular nuestro país, requiere la construcción de edificaciones, puentes, túneles, estructuras de contención y de drenaje. Tales obras deben ser el resultado de un análisis y diseño estructural, hidráulico, geotécnico y arquitectónico que asegure su resistencia, estabilidad, funcionalidad y economía. Por lo tanto, es importante contar con una la línea investigación en sistemas estructurales y materiales para construcción que busque métodos de análisis más aproximados al comportamiento real de las estructuras y estudie las características de los materiales utilizados, en el marco de un programa de formación doctoral en Ingeniería Civil.

Desde el año 2000, el grupo de investigación GIES de la Universidad Nacional de Colombia ha contribuido al desarrollo en el campo de los sistemas estructurales y materiales para construcción. En algunos proyectos realizados por el grupo se analizaron las causas del colapso de algunos puentes de la red vial colombiana, se calificaron estructuralmente diferentes tipos de conexiones en edificaciones de acero, se estudió del comportamiento mecánico de la guadua y se evaluaron los diferentes sistemas constructivos con este material. Los resultados de dichas investigaciones se reflejan en la publicación de artículos en revistas, libros y normas técnicas.

Geotecnia y Riesgos Geoambientales

Objetivo

El propósito de esta línea es adelantar investigación sobre las relaciones constitutivas de suelos, rocas y materiales afines, sobre modelación y análisis de problemas geotécnicos y sobre la evaluación de riesgos naturales asociadas al entorno geotécnico. Este tipo de investigaciones se basan en un fuerte soporte de laboratorio, de sistemas computacionales y de trabajo de campo y son fundamentales para aplicar en múltiples frentes de desarrollo y sostenibilidad que requiere el país en temas como las cimentaciones en condiciones complejas, la estabilidad de taludes, la construcción y mantenimiento de infraestructura vial y de transporte, el análisis de obras subterráneas, el diseño y mejoramiento de pavimentos y nuevos materiales y la zonificación geotécnica del territorio.

Justificación

La investigación autónoma y de alto nivel es una necesidad básica para el desarrollo de cualquier país, pues los métodos convencionales para abordar los problemas pueden resultar insuficientes o inapropiados cuando los requerimientos del uso del territorio son cada vez más exigentes por estar sometidos a una gran demanda, lo cual implica que deban utilizarse zonas que anteriormente no estaban intervenidas, que se densifiquen las ciudades y se deban construir nuevas viviendas, nuevas vías, nuevos sistemas de transporte masivo, que se requiera de la utilización de nuevos materiales para construcción, que se generen proyectos industriales y mineros de gran envergadura. Lo anterior requiere que se formen profesionales con la capacidad de comprensión de los problemas y que puedan investigar de manera sistemática sobre los distintos aspectos que de allí se derivan.

Además de los procesos de desarrollo antes mencionados, actualmente el mundo enfrenta la problemática del cambio climático y esto, como se ha visto con el reciente Fenómeno de La Niña, que ha afectado a la mayor parte del territorio colombiano, causa impactos muy importantes, los cuales generan riesgos y pérdidas sobre la población y sobre la infraestructura. Por lo tanto, la investigación geotécnica también tiene un papel fundamental en el entendimiento de las amenazas naturales y en los aspectos que permitan reducir la vulnerabilidad ante procesos tan frecuentes como los deslizamientos, las avenidas torrenciales o los sistemas de protección ante inundaciones.

Con base en las políticas del Plan de Desarrollo Nacional, son retos actuales los aspectos de diseño, construcción y conservación de grandes proyectos de obras subterráneas como el metro de Bogotá o el túnel de la Línea, los proyectos mineros en los que está basada gran parte del presupuesto económico de los próximos años, el desarrollo de proyectos viales de doble calzada como La Ruta del Sol, el desarrollo ferroviario y portuario del país y el reordenamiento territorial, haciendo pertinente los estudios de alto nivel que se planteen en esta línea de investigación.

El actual Doctorado en Ingeniería-Geotecnia ha permitido el desarrollo de investigaciones en rocas lodosas y en suelos residuales, dos tipos de materiales muy abundantes en el país, que requieren estudios adicionales para entender aspectos del comportamiento como características esfuerzo-deformación-tiempo, procesos de degradación o efecto de los ciclos de humedecimiento y secado. Además, están en proceso investigaciones sobre propagación de ondas en macizos rocosos y sobre comportamiento geomecánico de materiales aluviales. Se cuenta en la sección de Geotecnia con cinco profesores de tiempo completo o de dedicación exclusiva con formación doctoral que son quienes pueden dar soporte en la dirección de las investigaciones, adicionalmente hay un profesor de cátedra quien viene dirigiendo tesis doctorales en geotecnia y dos profesores más están en curso de su formación doctoral. También la sección cuenta con equipos de laboratorio, de campo y con software especializado que permite el desarrollo de investigaciones a nivel de doctorado. Es previsible que una vez esté estructurado el Doctorado en Ingeniería – Ingeniería Civil, el actual Doctorado en Ingeniería – Geotecnia sea incorporado, trasladando inmediatamente a todos los estudiantes al nuevo programa.

Planeación e Infraestructura del Transporte

Objetivo

El objetivo de esta línea es el desarrollo e implementación de sistemas de gestión de infraestructura vial, tanto a nivel rural como urbano. Un sistema de este tipo comprende un conjunto coordinado de actividades relacionadas con la planificación, modelación computacional, diseño, construcción, conservación, evaluación e investigación de infraestructura vial.

Justificación

De acuerdo con los documentos de la Política Nacional y específicamente el documento Conpes 3167 [[i], [ii]], la política nacional de transporte urbano consiste en fortalecer a las ciudades en la planificación, gestión, regulación y control del tráfico y del transporte.

Parte de las iniciativas de esta política buscan incentivar que las ciudades y los núcleos urbanos promuevan el desarrollo de infraestructuras para la puesta en marcha de sistemas de transporte que atiendan las necesidades de movilidad de la población, bajo criterios de eficiencia operativa, económica y ambiental.

Dependiendo del tamaño de los núcleos poblacionales, se busca la expansión de la capacidad de la infraestructura disponible por un lado y por el otro la optimización de la capacidad existente, así como la aplicación de soluciones operativas de menor costo y alto impacto en el transporte.

En este orden de ideas, la línea de transporte busca incentivar el desarrollo e implementación de sistemas de gestión de infraestructura vial, tanto a nivel rural como urbano. Esto involucra, pensar en conjuntos coordinados de actividades relacionadas con la planificación, modelación computacional, diseño, construcción, conservación, evaluación e investigación de la infraestructura del transporte en sus diferentes niveles: táctico, estratégico y operacional.

El objetivo de la línea es la de investigar y generar conocimiento para el desarrollo de teorías, técnicas, métodos y modelos analíticos que permitan entender y ofrecer soluciones integrales (estructuración, diseño, construcción, mantenimiento, operación y conservación) sostenibles y que respondan de manera adecuada a los problemas relacionados con el transporte y sus infraestructuras, con la movilidad de personas y bienes, así como la implementación de sistemas de gestión de logística en el ámbito territorial urbano, regional, nacional e internacional.

La Universidad Nacional de Colombia ha identificado, a través del Programa de Investigación en Tránsito y Transporte, proyectos institucionales interdisciplinarios de investigación con alto impacto para la movilidad del país. En este sentido han sido desarrollados proyectos de extensión e investigación orientados a proponer soluciones en las ciudades pequeñas e intermedias a través de planes de movilidad y de seguridad vial en los que interactúan diferentes disciplinas tales como la ingeniería, la economía, la logística, la política y la jurisprudencia.

De esta manera, grupos como el PIT y el semillero de investigación STyT han promovido la implantación de tecnologías limpias en los sistemas de transporte público, así como estrategias no motorizadas que deben desarrollarse y proponerse como soluciones de largo plazo en ciudades de centralidades [[iii]] hacia una movilidad inteligente. En este sentido se considera pertinente y necesario el desarrollo de la línea de investigación en planeación e infraestructura de transporte como parte del programa de Doctorado en Ingeniería Civil.

[i]. Departamento Nacional de Planeación (DNP). (2011). Bases del Plan Nacional de Desarrollo 2010-2014 – Prosperidad para todos. Bogotá. Colombia.

[ii]. Documento Conpes 3167, Transporte Urbano Departamento Nacional de Planeación (DNP), 2003.

[iii]. Christaller, Walter, Die zentralen Orte in Süddeutschland. Gustav Fischer. Jena, 1933.