Evolución de la Geotecnia de la Prehistoria a los Albores del Siglo XVIII - 2a Parte
Por: Santiago Osorio R.
Segunda Parte
Sobre el estudio de la historia de la ingeniería geotécnica hasta los albores del siglo XVIII (La Edad Moderna)
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Jean Kérisel y “The history of geotechnical engineering up until 1700”
La conferencia de Jean Kérisel titulada “The history of geotechnical engineering up until 1700 (La historia de la ingeniería geotécnica hasta 1700)” (ver Evolución de la Geotecnia de la Prehistoria a los Albores del Siglo XVIII – Primera Parte), describió la fase pre científica de la ingeniería geotécnica y se convirtió desde su publicación en las Actas de la ICSMFE de 1985, en el punto de partida de numerosos autores, para narrar la historia de la ingeniería geotécnica (por ejemplo, ver La Ingeniería Geotécnica Antes del Siglo XVIII) (Figura 1), pues presenta la evolución humana e histórica de la geotecnia, de un modo estructurado, a lo largo de 92 páginas y diez (10) capítulos, desarrollando una tabla de contenido que aborda diferentes tópicos geotécnicos: estructuras en tierra, cimentaciones superficiales, profundas y bajo el agua, estructuras de contención, vías, hidrotecnia, excavaciones subterráneas y sismo resistencia; incluye también cuatro (4) anexos que complementan algunos capítulos.
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Figura 1. Portada de ‘La Ingeniería Geotécnica antes del Siglo XVIII’ (Osorio S., 2020)
La complejidad de los temas, la profusión de imágenes que acompañan e ilustran el texto, y la extensa bibliografía, permite concluir que la preparación de la conferencia tuvo varias etapas, a las que probablemente le dedicó largas horas, durante muchos meses, hasta que al final obtuvo un resultado comprensible para la audiencia; y un destacado legado histórico para la ingeniería.
A continuación, se presenta la tabla de contenido tratada por Kérisel.
PREFACIO
I – GENERALIDADES
1 – Conocimientos generales sobre suelos
2 – Reglamentos y tratados
3 – La importancia de las fundaciones para nuestros antepasados y su mística
II – DE LA PREHISTORIA A LA HISTORIA
1 – La icnología y la ayuda de la mecánica de suelos
2 – El Homo faber apreciaba la geología y la mecánica de rocas
3 – El Homo sapiens ya tenía una percepción de la estabilidad a largo plazo de las cuevas
4 – De los primeros túmulos a las presas de tierra
4.1 – Estructuras de tierra como monumentos religiosos
4.2 – Diques y malecones
5 – Presas
III – CIMENTACIONES SUPERFICIALES
1 – Cimentaciones sobre suelos compresibles
- Venecia, una ciudad construida sobre una laguna
2 – Tipos comunes de cimentación: zapatas, losas prefabricadas, placas (balsas)
- Los cimientos han cambiado de apoyos individuales a una zapata circular continua
- Antigua Grecia
- Ortostatos
- La Roma imperial
- El consejo de Vitruvio sobre las cimentaciones poco profundas
- India
3 – Cimentaciones con presiones de apoyo muy elevadas
- La torre de pisa
- La Torre Pagoda de Suzhou
- La Pagoda de Longhua
- Las Pirámides de Egipto
4 – Cimentaciones sometidas a un momento de vuelco
5 – Cimentaciones en taludes naturales y estabilidad de taludes artificiales
- Cimentaciones en taludes naturales
- El Templo de Borobudur
- Estructuras pesadas cimentadas en pendientes: Mont St. Michel
- La estabilidad de los taludes artificiales: las Pirámides
- Un problema de ingeniería geotécnica relacionado con las pirámides: las rampas de acceso
IV – CIMENTACIONES PROFUNDAS
1 – Cimientos piloteados
2 – Cimientos de cajones
V – CIMENTACIONES BAJO EL AGUA
1 – Rompeolas; cajones; el uso de ataguías
2 – El faro de Ostia: la primera plataforma marina
3 – El zarbiyyeh egipcio: el cajón (caisson) autohundible
4 – Proyectos marinos
5 – Medidas adoptadas para superar el problema de la socavación
6 – Cimientos de puentes
- Puente de Rialto
- El puente "Tre Archi" en Venecia
- El extraordinario puente de Anchi en China
VI – ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN
1 – En Mesopotamia
2 – Los griegos
3 – La literatura más antigua sobre las presiones de tierra
4 – Elementos de contención incorporados en las pirámides americanas
5 – Estructuras de contención a medida que se acerca el siglo XVIII
VII – CARRETERAS Y PAVIMENTOS
- Calzadas romanas
VIII – INGENIERÍA GEOTÉCNICA Y AGUA
1 – Investigación teórica: Arquímedes y Galileo
2 – Obras subterráneas
2.1 – Drenajes
2.2 – Captación y transporte subterráneo de agua
2.3 – Pozos artesianos
2.4 – Qanats
2.5 – Sifones
2.6 – Acueductos romanos
3 – Diques
4 – Canales
IX – ESTRUCTURAS SUBTERRÁNEAS PARA LA INDUSTRIA Y COMO VIVIENDA
1 – Industria
2 – Viviendas
2.1 – Agujeros verticales
2.2 – Excavación horizontal
2.3 – Cámaras funerarias de los faraones
2.3.1 – Cámaras funerarias asociadas a las pirámides
2.3.2 – Cámaras funerarias excavadas en roca
X – DISEÑO RESISTENTE A LOS TERREMOTOS DE LOS GRIEGOS Y LOS CHINOS
1 – Práctica griega
2 – Práctica china
CONCLUSIONES
ANEXOS
I – UNA NOTA SOBRE ICNOLOGÍA
II – UNA NOTA SOBRE ALGUNOS MONUMENTOS INCLINADOS
III – LOS MUROS DE FORTALECIMIENTO EN LA PIRÁMIDE EGIPCIA Y SU ESTABILIDAD
- Resumen de la teoría del arco
- Muros inclinados
- La estabilidad de los muros de la pirámide de Meidum
IV – LA ESTABILIDAD DE LOS MUROS DE CONTENCIÓN CONSTRUIDOS POR VAUBAN EN YPRES
BIBLIOGRAFÍA
I – Autores griegos y romanos
II – Referencias que aparecen, en más de una división de la Parte III a continuación
III – Secciones y subsecciones
- Sección I
- Sección II y Anexo I
- Sección III-1
- Sección III-2
- Sección III-3 y Anexo II
- Sección III-4
- Sección III-5 y Anexo III
- Sección IV
- Sección V
- Sección VI y Anexo IV
- Sección VII
- Sección VIII
- Sección IX
- Sección X y Conclusiones
El prefacio de “The history of geotechnical engineering up until 1700”
En el Prefacio (Figura 2), Kérisel describe que fue designado para relatar el tema del desarrollo de la ingeniería geotécnica hasta comienzos del siglo XVIII, y encontró una sucesión de experimentos sin ningún carácter científico real ni fórmula científica alguna pues concluye que a principios del siglo XVII, las mentes más avanzadas de la época discutían conceptos sin dar una definición: tanto Galileo Galilei (1564-1642) como René Descartes (1596-1650) hacen referencia a las ideas de velocidad y de distancia recorrida sin establecer primero qué se entiende por tales términos.
Figura 2. Portada de “The history of geotechnical engineering up until 1700”
En siglos previos sólo se encuentra un conjunto de reglas empíricas, sin ecuaciones matemáticas o fórmulas de mecánica de suelos y explica:
“Antes de ese momento sólo encontramos un conjunto de reglas empíricas, y en lo que sigue el lector buscará en vano ecuaciones matemáticas o fórmulas de mecánica de suelos. En este sentido, me dispongo a desalentar a todos aquellos que sean discípulos de la lógica y el rigor”.
A partir de la historia del desarrollo de las técnicas, de manera intensa y refinada en ciertos períodos de tiempo, gracias a una cuidadosa observación y estudio, y a los dones de la imaginación y la intuición se conforma un conjunto de conocimientos que dan origen a las disciplinas y posteriormente, adoptarían el nombre de ciencias.
“Si, por lo tanto, nos ocupamos sólo de la historia del desarrollo de las técnicas, tendré la oportunidad de mostrarles cómo estas técnicas han avanzado en ciertos períodos de la historia, y en ocasiones su notable refinamiento, testigos de una cuidadosa observación y estudio, ya los dones de la imaginación y la intuición. Muy a menudo, por desgracia, estas ideas brillantes no se han transmitido con éxito y se han perdido en la historia.
Si debo limitarme a un período que termina sólo en los albores de la era científica, tengo, no obstante, la ventaja de poder revisar un período de tiempo muy largo. Será posible, en consecuencia, para ciertos monumentos particulares (las Pirámides, la torre de Pisa y una serie de otras estructuras famosas) considerar la cuestión de las deformaciones a largo plazo, una de las áreas menos exploradas de nuestra disciplina.
Muchas fortalezas orgullosas y muchas grandes ciudades se han derrumbado hace mucho tiempo por estar mal cimentadas. Esas estructuras antiguas que aún están en pie llevan un mensaje, que debemos descifrar”.
La importancia del estudio de la evolución histórica de la ingeniería geotécnica
La geotécnica es una de las principales ramas de la ingeniería civil, siendo paralelo su desarrollo en el tiempo y a lo largo de la evolución de la civilización. Hasta comienzos de los 1960s, la ISSMFE (“International Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering”) agrupó a los interesados en la geotecnia, posteriormente, aparecieron nuevas sociedades como la ISRM (“International Society for Rock Mechanics”) en 1962 y la IAEG (“International Association of Engineering Geology”) en 1970 (Figura 3). En 2017 la ISRM adoptó el nombre “International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering”. En 1997, la ISSMFE se transformó en la ISSMGE (“International Society of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering”). Estas sociedades reunieron cada vez más especialistas en su campo y ampliaron el horizonte de la ingeniería geotécnica.
Figura 3. Logos de ISRM (arriba) e IAEG (abajo)
El nombre “Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica” (antes de Fundaciones), involucra una casta científica o teórica (la mecánica de suelos), y otra aplicada o experimental (la geotecnia), coexistencia de distintas formas de pensamiento. Ya en 1962, R.B. Peck (en su artículo “Art and Science in Surface Engineering”, Geotechnique, Vol. XII, pp. 59-66.) lo denomina la dualidad entre Ciencia de la Ingeniería (paradigma de la teoría y sus preceptos deductivos) y Práctica de la Ingeniería (paradigma de la práctica y su criterio subjetivo), enmarcando así también a la geotecnia como una Ciencia Experimental.
Rocca (2009) indica que un paradigma de una profesión se construye alrededor de sus teorías reveladas en libros, conferencias, ejercicios de laboratorio, etc., que son aceptadas por el conjunto de los profesionales. En 1987 J.B. Burland presentó con fines de educación en geotecnia, su triángulo geotécnico (Figura 4), basado en los postulados de K. Terzaghi. En este triángulo cohabitan cuatro disímiles aspectos interrelacionados. Los tres primeros aspectos constituyen los vértices del triángulo y el empirismo ocupan el centro.
Figura 4: Triángulo geotécnico de Burland (izq.). John Boscawen Burland (1936-) (der.)
Las siguientes son las características enunciadas en el triángulo de Burland:
En el diseño geotécnico actual de estructuras o elementos estructurales de cimentación, de contención, excavaciones superficiales y subterráneas, es esencial el conocimiento y uso de casos históricos antecedentes, que la teoría contribuye a demostrar y a verificar. Así, es entonces relevante conocer, comprender y considerar la evolución histórica de la geotecnia, como proceso inductivo, tomando consciencia del tortuoso proceso global de gestación y conformación del método científico, y de su aplicación en el desarrollo de hipótesis que permiten establecer teorías físicas y experimentales. La teoría y el análisis constituyen la base del proceso deductivo, principio de las conclusiones, predicciones de comportamiento y recomendaciones de tratamiento.
Los elementos subjetivos de inducción, interpretación y criterio persisten como aspectos que distinguen a la ingeniería de las ciencias exactas. En principio, la ciencia y la ingeniería tienen papeles diferentes. El científico tiene que explicar los fenómenos naturales, mientras que el ingeniero tiene que tratarlos, aun cuando no estén totalmente explicados. Entender un problema es distinto de determinar la verdad. Los valores de cálculo no son tomados como una realidad indiscutible, sino como un índice útil de estabilidad que requiere de análisis inductivo para integrar información de otras fuentes, en la derivación de conclusiones predictivas.
El conocimiento de ingeniería da sentido a la información, el criterio lo materializa, pues es el medio por el cual se reconoce la evidencia, se la recopila, se reconcilian conflictos, y se ponderan las evidencias de todas las clases de acuerdo con su significado. Las pruebas experimentales de una hipótesis científica nunca la pueden comprobar. La confirmación por experimentos no es fundamentalmente deductiva, sino inductiva.
La ingeniería trabaja mediante análisis y cálculos que son conducidos por datos y objetivos, que deben ser integrados con criterio subjetivo en decidir qué es lo suficientemente importante para calcular, qué variables se toman para representarlo y al final qué significan los resultados. En el análisis existen suposiciones convenientes y otras inherentes, aunque a veces se las ignore.
La historia y su importancia
Es el estudio del pasado de la humanidad, y la narración cronológica de hechos y procesos que ocurrieron y se desarrollaron, a partir de la examinación crítica de cualquier forma de registro que permita su comprensión, contextualización y visión crítica; ateniéndose a criterios de la mayor objetividad posible.
Para el estudio de la historia es fundamental tener en cuenta tres elementos básicos:
- El espacio: dónde suceden los hechos históricos (p.e. mapas),
- El tiempo: cuándo suceden (p.e. épocas) y,
- Los protagonistas: quiénes son parte de los hechos.
Algunas culturas han diseñado sus formas de medir el tiempo, generales basadas en hitos religiosos. Los griegos contaban los años a partir de los primeros Juegos Olímpicos (año 776 a.C.) y los romanos desde la fundación de Roma (año 753 a.C.). El pueblo judío, profundamente religioso, contaba los años desde la creación del mundo de acuerdo con el relato de la Biblia (3760 a.C.). Los musulmanes tienen como punto de partida la difusión de su religión con las enseñanzas de Mahoma, en el año 622 d.C. Para los chinos desde el 2697 a.C.
El estudio del pasado puede ir desde la acumulación del conocimiento mismo, hasta la comprensión del presente, pues revisando cómo ocurrieron las cosas del pasado, puede entenderse la configuración de la realidad actual. Es por eso que muchas veces el pasado es el punto de partida del estudio de un tema.
La importancia de la historia tiene que ver con el deseo humano de trascender a la muerte: se describe lo ocurrido para que las generaciones venideras puedan enterarse de lo acontecido. Es por ello que se puede saber cómo era la vida hace miles de años, cuáles eran las preocupaciones, los descubrimientos y los peligros a los que se enfrentaron quienes vivieron en un mundo radicalmente distinto al de hoy, ya que sin ellos la humanidad no sería quien es actualmente.
“Preguntas de un obrero ante un libro”
Tebas, la de las Siete Puertas, ¿quién la construyó?
En los libros figuran los nombres de los reyes.
¿Arrastraron los reyes los grandes bloques de piedra?
Y Babilonia, destruida tantas veces,
¿quién la volvió a construir otras tantas? ¿En qué casas
de la dorada Lima vivían los obreros que la construyeron?
La noche en que fue terminada la Muralla china,
¿adónde fueron los albañiles? Roma la Grande
está llena de arcos de triunfo. ¿Quién los erigió?
¿Sobre quiénes triunfaron los Césares? Bizancio, tan cantada,
¿tenía sólo palacios para sus habitantes? Hasta en la fabulosa Atlántida,
la noche en que el mar se la tragaba, los habitantes clamaban
pidiendo ayuda a sus esclavos.
El joven Alejandro conquistó la India.
¿Él solo?
César venció a los galos.
¿No llevaba consigo ni siquiera un cocinero?
Felipe II lloró al hundirse
su flota. ¿No lloró nadie más?
Federico II venció la Guerra de los Siete Años.
¿Quién la venció, además?
Una victoria en cada página.
¿Quién cocinaba los banquetes de la victoria?
Un gran hombre cada diez años.
¿Quién pagaba sus gastos?
Una pregunta para cada historia.
Bertolt Brecht (1898-1956)
La prehistoria
La Prehistoria es el periodo anterior al comienzo de la Historia y abarca desde la aparición del ser humano hasta la invención de la escritura, porque no había un soporte físico duradero en el cual guardar o relatar los sucesos ocurridos, sino que el pasado se transmitía de generación en generación, a menudo mediante el uso de la memoria y de técnicas como la rima, para poder evocarlo.
La Prehistoria se divide en dos grandes etapas: la Edad de Piedra (Paleolítico, Mesolítico y Neolítico) y la Edad de los Metales (Calcolítico, Edad de Bronce y Edad de Hierro). La Edad Moderna es el periodo histórico que empezó en 1492 con el descubrimiento de América y terminó en 1789 con la Revolución Francesa (Figura 5).
Figura 5. Edades de la historia hasta la edad contemporánea
La población del mundo
Los ecólogos han estimado que la Tierra pudo proporcionar a las bandas de cazadores-recolectores alimento suficiente para un máximo de 30 millones de individuos. En los 4 millones de años que requirió la evolución desde el "homo erectus" al hombre actual, no se pudo superar esa cifra. Posiblemente la población total del Paleolítico oscilaría entre 6 y 10 millones de seres humanos.
Hace un millón de años durante el paleolítico inferior, se calcula que el mundo tenía 125.000 habitantes humanos, todos en África. Hace 300 mil años, durante el paleolítico medio, se calcula que el mundo tenía un millón de habitantes humanos que ya ocupaban Eurasia. Hace 10 mil años, poco antes de comenzar el neolítico, se calcula que el mundo tenía 5 millones de habitantes humanos que ya ocupaban todo el planeta.
La revolución neolítica, hace 10 mil años, mediante la aplicación de técnicas agrícolas y ganaderas permitió la primera gran expansión de la especie humana; se calcula que a partir de entonces la población empezó a crecer a un ritmo que la duplicaba cada 1700 años. Al comienzo de nuestra era se calcula que vivían unos 150 millones de personas: una tercera parte en el Imperio Romano, otra tercera parte en el Imperio Chino y el resto diseminado.
La crisis del Imperio Romano estuvo acompañada de las primeras grandes epidemias que provocaron disminución en la población. En el año 1348 se extiende por Europa la Peste Negra, que se estima redujo la población europea en un tercio. A pesar de ello, hacia el año 1600 la Tierra había alcanzado los 500 millones de habitantes. A partir de ese momento se produce la explosión demográfica y la población empieza a duplicarse cada 200 años. En 1800, dos años después de la publicación del "Primer Ensayo sobre el Principio de la Población" de T.R. Malthus, se alcanzan los 900 millones de habitantes (Figura 6).
Figura 6. Incremento de la población mundial entre 500 a.C. y el año 2000
Referencias
Kérisel, J. (1985). The history of geotechnical engineering up until 1700. Golden Jub. Book, XI Conf. ISSMFE, San Francisco, Balkema, Rotterdam, 1985.
Osorio S. (2020). La Ingeniería Geotécnica antes del Siglo XVIII. Blog Relatos de la Geotecnia.
Rocca, R.J. (2009). La Evolución a Largo Plazo de la Ingeniería Geotécnica. Rev. Int. de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 9(1-2).
Osorio S. (2020). La Ingeniería Geotécnica antes del Siglo XVIII. Blog Relatos de la Geotecnia.
Rocca, R.J. (2009). La Evolución a Largo Plazo de la Ingeniería Geotécnica. Rev. Int. de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 9(1-2).
Rocca, R.J. (2015). Tendencias a Largo Plazo en Ingeniería Geotécnica.
Diseño: PatoMOP
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