Evolución de la Geotecnia de la Prehistoria a los Albores del Siglo XVIII - 4a Parte
Por: Santiago Osorio R.
Cuarta Parte
Sobre el estudio de la historia de la ingeniería geotécnica hasta los albores del siglo XVIII (La Edad Moderna)
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La prehistoria
Las edificaciones en la arquitectura prehistórica
Las primeras estructuras prehistóricas fueron elementales e instintivas, por ejemplo, dos paredes inclinadas en ramas o arbustos, correspondiendo a sencillos refugios temporales y móviles. Las más permanentes, llamadas construcciones megalíticas, eran construidas con piedras sin mortero y apoyadas unas sobre otras; estas se erigieron durante todo el periodo Neolítico y comienzos de la Edad de Cobre (3.200 a 2.200 a.C.). Durante la Edad de Cobre y posteriormente en la Edad de Bronce, se adelantaron construcciones ciclópeas: edificaciones sencillas de piedra, a menor escala y se utilizaron morteros primitivos de arcilla para levantar muros. En la Tabla 1 se describen los principales tipos de viviendas en la prehistoria.
Tabla 1. Tipos primitivos de edificaciones prehistóricas
El período Paleolítico evidencia una sociedad simple y básica, centrada en la caza, la recolección, el nomadismo y la búsqueda de un refugio en los elementos naturales disponibles como grutas (cuevas o cavidades), en las que el hombre prehistórico practica toscas pinturas con figuras de animales y líneas antropomorfas, probablemente en búsqueda de buen augurio en el abastecimiento de alimentos.
Figura 1. Reconstrucción de un crannog (izquierda) y de un terramare (derecha)
El período Neolítico trajo un cambio trascendental pues el ser humano comienza a asentarse en lugares específicos y más permanentes, construyendo cabañas rústicas, donde se refugian mientras pastorean o se dedican a la agricultura. Se asume que existió una mínima división de clases y aparecen elementos más elaborados de cerámica, esculturas (por ejemplo, las Venus prehistóricas) y la arquitectura en piedra con construcciones de gran dimensión y con un diseño, aunque elemental (por ejemplo, dos componentes verticales y uno horizontal cerrando), o bien muy complejo (por ejemplo, en Antequera, Andalucía, donde se evidencia un verdadero proyecto arquitectónico).
Las más interesantes son las construcciones que requirieron un gran esfuerzo constructivo y de intención religiosa tipo crómlech (por ejemplo, Stonehenge en Inglaterra o Évora en Portugal), ya que, sin utilizar arcilla, ladrillo u otros materiales, estos monumentos implicaron el movimiento de grandes bloques de piedra levantados verticalmente y cerrando con otros bloques horizontales. En sitios como Antequera, estos edificios aparecen completamente cerrados con bloques de piedra constituyendo una auténtica cámara con varios espacios diferenciados (Figura 2). Para el hombre prehistórico la piedra ya constituía un símbolo de lo eterno, de lo permanente y de lo indestructible; por ello estos edificios fueron erigidos con intención ritual, mágica o religiosa.
Figura 2. Dolmen de Menga en Antequera, España.
El hombre prehistórico conocía con precisión los períodos de las estaciones, las estrellas y el movimiento del sol, indicio de un estudio detallado que va de la mano del avance de la agricultura. Si en el Paleolítico, la caza y el nomadismo era la regla, en el Neolítico aparecen sociedades complejas que dedican esfuerzos al estudio, a la organización y a la construcción de estructuras gigantescas con el fin de reunir alrededor a la tribu, el clan o a varios pueblos, en días concretos, colocando las bases de los primeros calendarios, e indicando una conciencia de la temporalidad terrenal del ser humano, con miras a un más allá intangible e imperecedero. En la Tabla 2 se describen las características de las edificaciones en la prehistoria según el período.
Tabla 2. Tipos primitivos de edificaciones prehistóricas por período
Las técnicas de investigación del terreno en la época prehistórica
La primera técnica que el hombre utilizó en la investigación del terreno, aunque instintiva, fue la hinca de ramas y troncos de árboles o de osamentas de animales, con una longitud de penetración muy reducida. Excluyendo el refugio natural que brindan las cuevas, la forma más antigua de vivienda fue la construida sobre el ras del suelo, a modo de choza, mediante la hinca en el terreno de ramas y troncos de árboles o de osamentas de animales. Los primeros ejemplos conocidos de estas viviendas tienen, según los investigadores, una antigüedad de unos 400.000 años. Este es el caso de las viviendas descubiertas por Henry de Lumley y su equipo, en el paraje denominado “Terra Amata”, en una colina de Niza (Figura 3). Allí se encontraron agujeros poco profundos, con huellas que indican la antigua presencia de elementos hincados.
Figura 3. Imagen en la portada de Terra Amata V - Comportement et mode de vie des chasseurs acheuléens de Terra Amata, de Henry de Lumley (2016). Describe una choza de hace unos 400.000 años en la Costa Azul de Niza, junto al mar Mediterráneo, durante un periodo cálido
Posteriormente, el hombre comenzó excavar hasta cierta profundidad, para crear un volumen habitable al abrigo de los vientos. Así surgieron las primeras viviendas semi excavadas que, en Europa, datan del 12.000 a.C. Ejemplos de estas viviendas son las descubiertas en los yacimientos de Ahrensburg, cerca de Hamburgo, en los de Gagarino y Kostienki, ubicados en los territorios de la antigua Unión Soviética y en otros muchos campos arqueológicos europeos que corresponden a los períodos auriñaciense y solutrense. Estas viviendas presentan una planta sensiblemente circular, excavada hasta una profundidad variable entre 70 y 80 cm. La excavación del terreno brindó los primeros conocimientos de sus propiedades geotécnicas.
También hacia el 12.000 a.C., el ser humano descubrió que el terreno es fuente de recursos y, con la intención de localizarlos, efectuó las primeras excavaciones profundas. A fines del Paleolítico, ya buscaba sílex a través de galerías subterráneas, cavadas con osamentas de animales, a las que se accedía mediante pozos.
El pozo es la primera prospección profunda del terreno y su empleo en la minería, se remonta a la Prehistoria (Figura 4). La necesaria ubicación de los recursos naturales presentes en el terreno impulsó el aprendizaje de las primeras técnicas de excavación y el ensayo de los primeros métodos para contener excavaciones. Estas técnicas y métodos debieron perfeccionarse rápidamente, a juzgar por el testimonio de historiadores como Plinio el Viejo (23-79 d.C.) de que, durante el Neolítico ya se excavaban pozos que alcanzaban e incluso sobrepasaban los 50 m de profundidad, en secciones de planta rectangular de 1,25 m x 1,50 m, y de 1,40 m x 1,90 m.
Figura 4. Pozos de hace unos 4.500 años encontrados alrededor de Stonehenge
El descubrimiento de los metales durante el Neolítico permitió mejorar los medios y las herramientas de excavación, y en las construcciones lacustres de las regiones del Sur de Alemania, aparecieron unas nuevas soluciones de cerramiento, el tablestacado y la empalizada de madera, probablemente evolucionadas de otras anteriores, procedentes de las técnicas de contención empleadas en las regiones mineras de los Balcanes.
Entre el 5.000 y el 4.000 a.C., apareció un nuevo tipo de vivienda en Europa, característico de las zonas de turbera o de orilla del agua, sobre terrenos muy húmedos y pantanosos (Figura 5). Los cerramientos de estas viviendas fueron construidos a la manera de los tablestacados y de las empalizadas, mediante troncos y tablas hincados en el terreno, hasta una profundidad variable entre 1 m y 3 m (el tronco hincado ya había sido empleado en viviendas más primitivas a menor longitud de penetración). Esta longitud no había sido alcanzada antes y brindó los primeros datos sobre la resistencia a la penetración del terreno en profundidad.
Figura 5. Reconstrucción de viviendas del Neolítico edificadas a la orilla de lagos
La deducción de las propiedades geotécnicas del terreno en la época prehistórica
El primer dato geotécnico del terreno obtenido por el hombre fue su resistencia a la penetración, para la excavación o el hincado. La hinca de ramas y troncos de árboles o de osamentas de animales constituyó el sistema constructivo de las primeras chozas construidas a ras del suelo, cuyos primeros ejemplos datan del 400.000 a.C. (Figura 3).
Hacia el 12.000 a.C., las primeras excavaciones en Europa, para la construcción de viviendas y localización de los recursos minerales, brindaron los primeros conocimientos sobre la facilidad de excavación del terreno.
Hacia el 10.000 a.C. (comienzos del Neolítico), en las zonas de Egipto y de Mesopotamia, el ser humano inició su actividad agrícola y se hizo sedentario. Comienza entonces a preocuparse por prolongar la duración de las viviendas y por mejorar sus condiciones de habitabilidad. Surgen entonces soluciones constructivas de importancia geotécnica, de entre las cuales destacan, por orden de aparición, las siguientes:
- La construcción de muros bajos o pequeños (muretes), que definían el perímetro de la edificación y que constituyeron una de las primeras formas de apoyo lineal de una estructura sobre el terreno.
- El tratamiento del piso de la vivienda, generalmente muy húmedo, que proporcionó las primeras nociones acerca del estado de compacidad de los terrenos, en relación con la humedad de los mismos. Esta práctica nace de la necesidad de conseguir una protección contra la humedad.
En las zonas de los deltas de los grandes ríos (Nilo, Éufrates y Tigris, Indo, Amarillo, etc.), ese tratamiento del suelo se llevó a cabo mediante la compactación por apisonado, lo que requeriría conocimientos geotécnicos sobre las propiedades del terreno que indican la facilidad para la compactación y que sirven para identificar los dos principales grupos de suelos (granulares y arcillosos): tamaño de partículas, permeabilidad, humedad natural, etc.
En otras zonas geográficas como Europa y América Central, el hombre optó inicialmente, por construir un elemento estructural superficial de aislamiento apoyado directamente sobre el terreno (solera de madera), y posteriormente (hacia el 3.000 a.C., en Europa), construyó plataformas levantadas sobre pilotes (palafitos), para independizar el suelo de la vivienda con respecto al terreno (Figura 6).
Figura 6. Vestigios de una edificación en palafito (izquierda) y palafito en la península de Kamchatka (derecha)
La solera de madera que, en Europa, apareció hacia el 5.000 a.C., constituyó una de las primeras soluciones conocidas para lograr el refuerzo del terreno. El uso de palafitos pudo derivarse de la comprobación de los efectos negativos del terreno sobre estas soleras de madera, y se convirtió en el principal antecedente de las cimentaciones “profundas”, mediante pilotes.
Otra importante consecuencia derivada de las diferentes soluciones de tratamiento del suelo de la vivienda es que, puesto que todas ellas eran ensayadas sobre terrenos muy blandos y pantanosos, el hombre tomó conciencia de los efectos que las características del terreno ejercían sobre la estabilidad de sus edificaciones. Surgió así la intencionalidad específicamente geotécnica en el proceso de aprendizaje.
En el período Neolítico, el inicio de la agricultura y la cerámica tuvieron gran influencia sobre el conocimiento de las propiedades geotécnicas del terreno. A través de la agricultura, el hombre aprendió a diferenciar las distintas clases de suelos, habida cuenta de que esta actividad solamente era posible y/o rentable cuando confluían unas determinadas características edafológicas y unas condiciones óptimas de humedad. A través de la cerámica, el hombre aprendió la propiedad que tienen los suelos finos para cambiar de consistencia cuando varía su humedad, lo que le permitió efectuar las primeras comprobaciones acerca de la plasticidad de los suelos.
Las estructuras subterráneas de la prehistoria
La roca definida como un agregado que consta de componentes minerales, se forma a partir de procesos naturales, y se caracteriza por el tipo y la cantidad de minerales empaquetados. El hombre prehistórico utilizó herramientas primitivas que estaban hechas de roca. También vivía en refugios naturales o artificiales excavados en la roca. La roca fue excavada para la minería para extraer materiales valiosos. Las estructuras subterráneas se construyeron y utilizaron para santuarios, tumbas o para el almacenamiento de alimentos. En la Figura 7 se presentan los principales tipos de fallas en cavidades en roca, motivo por el cual, se convirtió en un refugio temporal ideal para los clanes nómadas en el Paleolítico.
Figura 7. Principales tipos de fallas de roca en aberturas subterráneas (Hoek et al. 1995; Palmstrom y Stille 2007).
Los tipos de cimentación primitivos
Las primeras cimentaciones corresponden a sencillas formas de apoyo de las livianas estructuras primitivas sobre el terreno que, generalmente, constituyen una prolongación de la propia estructura de la edificación, y reflejan los dos métodos tradicionales de cimentación estructural: superficial y profunda. En la Tabla 2 se describen los principales tipos de apoyos estructurales en la Prehistoria.
Tabla 3. Tipos primitivos de apoyo estructural
Tipos de apoyo estructural primitivo superficial
Con base en la clasificación de los diferentes tipos de apoyo estructural superficial utilizados en la prehistoria de la Tabla 2, acertadamente planteada en uno de los pocos documentos fuente que se refieren geotécnicamente al asunto, por la arquitecta Ana María García Gamallo en su trabajo de doctorado de 1997: ‘La evolución de las cimentaciones en la historia de la arquitectura, desde la prehistoria hasta la primera revolución industrial’, a continuación, se describen en detalle los sistemas utilizados.
Apoyo estructural puntual
Fue la solución estructural empleada, con mayor frecuencia, en las construcciones primitivas de las diferentes culturas y zonas geográficas. En la gruta de la Mouthe (Dordoña francesa) hay unas pinturas rupestres, del Período Magdaleniense, en las que se representa una choza, vista desde arriba y superpuesta a un grupo de animales, que tiene un techo rectangular apoyado sobre estacas curvadas (Figura 8).
Figura 8. “Sala de la Cabaña”, pintura rupestre de entre unos 25.000 y 10.000 años en la Grotte de la Mouthe (Dordoña francesa)
El poeta romano Ovidio (43 a.C. a 17 d.C.) menciona cómo determinadas chozas se construían “plantando cañas secas a modo de columnas”. Según Vitruvio (25 a.C.), “al principio, clavaron horquillas en el suelo y, colocando juncos entre ellas, acabaron sus paredes con barro” (Figura 9).
Figura 9. Interpretación gráfica de Cesare Cesariano (1483-1543) sobre las viviendas primitivas descritas por Vitruvio en De Architectura
Caramuel de Lobkowitz (1678) muestra en la representación gráfica de la Figura 10, los tipos de cabañas primitivas que encontró en la isla entonces llamada “La Española” (actual Haití). Los tipos denominados “A” y “B” utilizan el apoyo estructural puntual mediante troncos encajados verticalmente en el terreno: en la cabaña “A”, los apoyos soportan el techo y el suelo de la choza, éste último resuelto con una plataforma de madera levantada con respecto al terreno; y en la cabaña “B”, los apoyos solamente soportan el techo de la vivienda, porque su suelo es el propio terreno.
Figura 10. Cabañas primitivas de la isla de “La Española”, según Caramuel de Lobkowitz
El apoyo puntual es la primera, de entre las diversas formas, que los constructores primitivos emplearon para sostener una edificación sobre el terreno. El tronco encajado verticalmente en el terreno siempre aparece como el antecedente de la columna (Figura 11).
Figura 11. Interpretación gráfica sobre el origen de la arquitectura como arte del siglo XVIII. Se destaca el apoyo estructural puntual
Referencias
Akiş, E., Satici, Ö. (2017). Underground Structures, Rock Structures and Rock Mechanics from Ancient Era to the Modern Age. Journal of Geological Engineering 41 (2) 2017; 155-172.
Cesariano, C. (1521). Di Lucio Vitruuio Pollione de architectura libri dece : traducti de latino in vulgare affigurati: commentate : & con mirando ordine insigniti: per il quale facilmente potrai trouare la multitudine de li abstrusi & reconditi vocabuli a li soi loci & in epsa tabula con summo studio expositi & enucleati ad immensa utilitate de ciascuno studioso & beniuolo di epsa opera.
García. A.M. (1997). La evolución de las cimentaciones en la historia de la arquitectura, desde la prehistoria hasta la primera revolución industrial. Departamento de Estructuras de Edificación. E.T.S. Arquitectura.
González, M. y Guzmán, J. (2014). Primeros hombres en la Tierra. Historia Universal.
Kerisel, 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.
https://edition.cnn.com/videos/architecture/2016/07/20/must-farm-excavation-bronze-age-discovery.cnn
Diseño: PatoMOP
2023
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