Evolución de la Geotecnia de la Prehistoria a los Albores del Siglo XVIII - 6a Parte
Por: Santiago Osorio R.
Sexta Parte
Sobre el estudio de la historia de la ingeniería geotécnica hasta los albores del siglo XVIII (La Edad Moderna)
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De la prehistoria a la etapa Antigua
Los megalitos y la Geotecnia en la transición de la prehistoria a la etapa Antigua
Los megalitos y los monumentos excavados en la roca están ligados al desarrollo de la civilización humana, y de la ingeniería geotécnica desde su origen. Poseen un significado clave a lo largo de los siglos en diferentes regiones y países del mundo. Para algunos de ellos continúa la discusión sobre su función, transporte y construcción, así como sobre su antigüedad e importancia para las civilizaciones primitivas. Muchas de estas tecnologías pretéritas aún no son reconocidas por la ingeniería y el pensamiento científico contemporáneos, y algunas de ellas se consideran incluso difíciles para las posibilidades técnicas actuales.
Los megalitos suelen estar relacionados con grandes bloques de roca que han sido movidos de su ubicación original, y luego se han conformado parcial o completamente, dando lugar a un proyecto de arquitectura con un importante componente geotécnico (que involucra grandes volúmenes de movimientos de suelos y rocas).
Entre los megalitos se pueden enumerar una serie de formas arquitectónicas como menhires (piedras verticales), dólmenes (piedra “mesa” o piedra “casa”; generalmente un espacio rectangular formado por grandes rebanadas de roca con o sin un pasaje de entrada y un túmulo encima), cromlechs (círculos de piedra), alineaciones (hileras con piedras grandes) y edificios cíclicos (muros, templos, fortalezas, etc.).
La estructura megalítica más común es la tumba del portal o dolmen (‘piedra de mesa ‘) (Figura 1), que consta de varios soportes verticales (ortostatos) rematados con una losa de techo plano o piedra angular. La mayoría estaban cubiertas por un montículo protector de tierra, pero en muchos casos se ha erosionado. Los dólmenes fueron el tipo original de tumba de piedra ciclópea, a partir de la cual se desarrollaron otras dos formas: la tumba de paso y la tumba de galería.
Figura 1. Ruinas de la tumba del portal de Poulnabrone (Claire, Irlanda)
La tumba de paso (Figura 2) se formó básicamente por la adición de un largo pasillo de entrada al propio dolmen, estando toda la estructura cubierta por un montículo circular de tierra, ocasionalmente bordeado con bordillo exterior. Ejemplos famosos de tumbas de paso incluyen la tumba megalítica de Newgrange y la tumba megalítica de Knowth, ambas como parte del sitio del Patrimonio Mundial de la UNESCO de Bru na Boinne en el condado de Meath, Irlanda. La tumba de galería era una cámara funeraria rectangular alargada sin pasaje de entrada, enterrada bajo un montículo. Incluyen túmulos largos británicos, tumbas de la corte irlandesa y Steinkisten (ciste de piedra) alemana. Un ejemplo famoso de una tumba de galería es la tumba de Zuschen, cerca de Fritzlar, Hesse, en Alemania.
Figura 2. Tumba de paso en Bretaña (Francia)
Los menhires (‘piedra alta’) a menudo se disponían en círculos (ciclolitos) (e.g. Stonehenge, Avebury y Ring of Brodgar), semicírculos, elipses a gran escala o en filas paralelas llamadas alineaciones (e.g. 3000 menhires en Carnac, Bretaña, en Francia). Los menhires megalíticos y los círculos de piedra son más jóvenes que las tumbas más antiguas. Otros ejemplos de arquitectura megalítica incluyen: la Taula, una piedra recta y vertical, rematada con otra en forma de 'T'; y el Trilithon, que consta de dos piedras verticales paralelas rematadas con una piedra horizontal (dintel) e.g. (Stonehenge).
Las esculturas megalíticas están representadas por figuras gigantes talladas en piedra (por ejemplo, las dos estatuas de cuarcita de 750 ton cada una de Amenhotep III (Figura 3) transportadas a unos 680 km de distancia en el Antiguo Egipto, o las numerosas “cabezas” volcánicas grandes y alargadas en la Isla de Pascua). Incluso hoy en día se pueden ver algunos bloques de roca gigantes en las antiguas canteras, tales son los casos de Baalbeck en el Líbano y la cantera de Asuán en Egipto. Los monumentos excavados en la roca son, por ejemplo, pozos de roca (copas), agujeros, nichos, círculos, escalones, bordes, tronos, cámaras, pasillos, templos, túneles, laberintos y otras formas arquitectónicas
Figura 3. Estatuas en piedra caliza del templo de Amenothep III en Luxor (Egipto)
Desde la prehistoria y la antigüedad se pueden rastrear dos tipos de actitud sagrada hacia la roca o la montaña. El primero es como tótem lítico, donde la roca o piedra se cree sagrada y asociada a un grupo o tribu, y el segundo es como ídolo lítico (amuleto), donde el objeto sagrado presenta a un solo individuo. La singularidad del objeto se considera como una propiedad importante real o imaginable (morfología: hábito cristalino o agregado mineral interesante; propiedad física: color, dureza, transparencia, brillo, etc.; propiedad química; corte) o lugar y posición en la naturaleza. (pico de la montaña; forma peculiar de la roca; entrada de una cueva; roca golpeada por un rayo, etc.).
Los megalitos representan la expresión de edificar y construir formas arquitectónicas imitando la roca o montaña “sagrada”, como torres de piedra, columnas, obeliscos, pirámides, murallas y ciudades enteras. El caso extremo es el gigantismo lítico: corte, transporte y uso de bloques de roca gigantes o estatuas. La otra tendencia son los monumentos excavados en la roca; ligada a la creencia primitiva de encontrar refugio en la naturaleza (lejos de desastres naturales, animales salvajes o enemigos), generalmente refugios rocosos y cuevas. La expresión extrema de esta tendencia se encuentra en las minas subterráneas, las bases militares y los refugios de guerra contemporáneos, así como en los distintos tipos de túneles de transporte y comunicación.
La geografía, el tipo de formación geológica, la disponibilidad y accesibilidad de materias primas deben ser elementos a considerar para explorar los criterios que las comunidades de la Prehistoria Reciente debieron llevar a cabo en cuanto a la elección de los sitios, las formas arquitectónicas a construidos en los sitios y los procesos constructivos operados en cada proyecto arquitectónico. Otras características geológicas y geográficas para la ubicación de los sitios megalíticos son: entorno geotectónico; zonificación sísmica; actividad solar; peculiaridades climáticas; zonas de rayos y granizo; radiactividad de fondo local (relacionada con las rocas) y ubicación y orientación geomorfológica (paisaje).
Algunos sitios megalíticos importantes
A continuación, se presenta una lista cronológica (con fechas aproximadas) de monumentos conocidos, construidos durante la Edad de Piedra tardía.
Mesolítico
- 9000 a.C.: Comienza el trabajo en edificios megalíticos redondos en Gobekli Tepe (‘colina panzuda’), Turquía. Considerado el templo más antiguo (Figura 4).
- 8000 a.C.: Comienzan las primeras obras conocidas (agujeros para postes) en Stonehenge.
Figura 4. Pilares de piedra caliza en forma de ‘T’ en Göbekli Tepe, actual Turquía
Neolítico
- 5000 a.C.: Monumentos en Portugal en Évora.
- 4800 a.C.: Comienza el trabajo en el montículo de Barnenez.
- 4400 a.C.: Templos de Skorba en Malta (Figura 5).
- 4000 a.C.: Piedras de Carnac, megalitos en Lisboa, Córcega, Inglaterra, Gales.
- 3700 a.C.: Monumentos en Knockiveagh (Irlanda).
- 3600 a.C.: Maumbury Rings, Godmanchester; Templos de Ggantija / Mnajdra, Malta.
- 3500 a.C.: Comienzan los trabajos de megalitos en Gavrinis, Arles, Málaga y Guadiana.
- 3450 a.C.: Monumentos en Bélgica, suroeste de Alemania, Sicilia, Bélgica, Cerdeña.
- 3400 a.C.: Monumentos en Holanda, norte de Alemania, Suecia y Dinamarca.
- 3300 a.C.: Construcción de la cista de piedra alemana conocida como la tumba de Zuschen.
- 3200 a.C.: Hagar Qim y Tarxien en Malta.
- 3100 a.C.: Comienza el trabajo en Newgrange. Zanja y montículo excavados en Stonehenge.
- 3000 a.C.: Monumentos en Ardennes, Dordogne, Languedoc, Vizcaya en Francia.
- 2800 a.C.: punto culminante de la cultura danesa del vaso de precipitados en embudo en Dinamarca.
- 2700 a.C.: Comienzo de las pirámides egipcias del Imperio Antiguo en el Antiguo Egipto.
- 2600 a.C.: Comienza el trabajo en el círculo de piedra de Stonehenge.
Figura 5. Restos del yacimiento de Skorba (Malta), una serie de montantes megalíticos (uno de ellos de 3,4 m de altura), la hilada más baja de los cimientos de los templos, losas de pavimento con agujeros de libación en el pasaje de entrada y el suelo de torba (material similar al cemento), de un templo de tres ábsides
Edad Calcolítica del Cobre (transición entre el Neolítico y la Edad de los Metales 3.000 a 1.700 a.C.)
- 2500 a.C.: Comienza el trabajo en Knowth, sitios en Bretaña, Otranto (Italia), Cerdeña.
- 2450 a.C.: Apogeo de la cultura campaniforme en Iberia, Alemania y Gran Bretaña.
- 2400 a.C.: La cultura del campaniforme es dominante en Gran Bretaña, y en este momento se construyen cientos de círculos de piedra más pequeños en las Islas Británicas.
Figura 6. Tumba Megalítica de Pasaje de Knowth en el valle del Boyne. Antiguo Este de Irlanda
Edad de Bronce
- 2000 a.C.: Monumentos en Bretaña, Italia, Cerdeña, Escocia.
- 1800 a.C.: Megalitos en Giovinazzo, Italia.
- 1500 a.C.: Monumentos en Alter Pedroso y Mourela en Portugal.
Figura 7. Dolmen di San Silvestro en Giovinazzo, Italia
Tipos de apoyo estructural primitivo superficial
Con base en la clasificación de los diferentes tipos de apoyo estructural superficial utilizados en la prehistoria, en la Tabla 2 de Evolución de la Geotecnia de la Prehistoria a los Albores del Siglo XVIII - 4a Parte, se continúan describiendo los principales sistemas de apoyo estructural prehistóricos.
Apoyo estructural puntual - Bases de piedra
Las bases de piedra constituyen un paso intermedio entre el apoyo estructural directo con postes encajados en el terreno y el uso de zapatas aisladas, correspondientes a elementos de interfase entre las columnas de piedra o de madera, y el terreno. Su aparición coincide con la de las primeras construcciones que contaban ya con verdaderas columnas y, en determinadas regiones, muchas de estas bases de piedra aparecen colocadas encima de plataformas sobreelevadas o bien al lado de éstas, pues la plataforma fue un sistema primitivo con frecuencia utilizado para apoyar las primeras edificaciones sobre el terreno.
Parece que los primeros ejemplos de bases de piedra corresponden a la dinastía Shang (entre el 1.590 a.C. y el 1.300 a.C.). Las poblaciones estaban protegidas por muros de tierra apisonada, y las personas vivían en casas rectangulares alineadas construidas de madera y tierra pisada; allí se encontraron numerosas bases de piedra, colocadas sobre plataformas de tierra apisonada (Figura 8), en tres conjuntos de edificios: bajo las columnas y los postes de madera del palacio de Erh-li-T'ou; bajo los pilares del Centro que pudo ser la Casa Real de la dinastía Yin, en la región de An-yang; y bajo los pilares de madera de los edificios construidos en Hsiao T'un.
Figura 8. Arquitectura durante la dinastía Shang
En el Centro de Hsiao T'un, construido unos 200 - 300 años después de los dos anteriores, se encontró una base en piedra construida con cantos rodados de río, y que podría ser uno de los primeros dispositivos antisísmicos conocidos. En el denominado “Sector C”, se ha descubierto una plataforma rectangular, hecha con tierra apisonada y con unas dimensiones en planta de unos 30,0 m de longitud por 7,0 m de anchura, sobre la cual se conserva una alineación de cantos rodados que servía de apoyo para sus pilares, construidos con madera y bronce. La basa de bronce de uno de estos pilares tenía forma de disco, de unos 35 cm de diámetro. Su zona inferior se había hecho con forma cóncava para acoplarse mejor sobre los cantos rodados. Por tanto, se trataba de una auténtica rótula (una articulación) capaz de reducir los efectos de las acciones sísmicas sobre las estructuras verticales, al aumentar la capacidad de éstas para moverse o deformarse sin alcanzar la rotura.
Estas bases perduraron en el tiempo y, con ligeras variantes, fueron incluidas en el denominado Yingzao Fashi (o código Song) (promulgado en el 1.103 d.C.), cuyas recomendaciones estaban orientadas, particularmente, a afrontar los fenómenos sísmicos. Este 'Tratado sobre métodos arquitectónicos o estándares de construcción estatales', es un tratado técnico sobre arquitectura y artesanía escrito por el autor chino Li Jie, quien revisó muchos tratados antiguos sobre arquitectura desde 1.097 hasta 1.100. Para 1.100, había completado su propio trabajo arquitectónico, que presentó al emperador Zhezong de Song; publicó el libro en 1103 para proporcionar estándares arquitectónicos para constructores, arquitectos, artesanos alfabetizados y las agencias de ingeniería del gobierno central (Figura 9).
Figura 9. Edificación china en el tratado de arquitectura Yingzao Fashi del año 1.103
En Egipto, las bases de piedra, colocadas directamente sobre el terreno natural o bien sobre una capa de nivelación hecha con tierra apisonada, aparecen bajo las columnas de la mayor parte de los templos construidos durante el Imperio Nuevo (entre el 1.570 y el 30 a.C.). Bajo las columnas del templo de Karnak en Tebas, dedicado al dios Amón, se reportaron pequeños macizos de piedra de morro que dejaban en falso la transmisión de una parte de las cargas. En 1899, cuando los arqueólogos intentaron liberar estas columnas de los limos acumulados alrededor de ellas, hasta alturas de entre 4,0 m y 6,0 m, se produjo una rotura “en cadena” de once de estas columnas (Figura 10), lo que obligó a efectuar un recalce bajo 111 columnas restantes.
Figura 10. Columnas inclinadas en el templo de Karnak (izquierda). Columnas en la actualidad (derecha)
Durante el recalce se descubrió que las columnas de Karnak no estaban cimentadas sobre macizos de morro, sino sobre talatats, bloques de piedra caliza, de dimensiones estándar (0,54 m x 0,27 m x 0,27 m), que se colocaban ligados únicamente por “la tierra en bruto” y que fueron empleados durante el reinado de la reina Hatchepsout (entre el 1.501 y el 1.480 a.C.). En las Figuras 11 y 12, se observan las bases de piedra que constituyen el apoyo de sus columnas sobre el terreno.
Figura 11. Bases de piedra bajo las columnas del templo funerario de Mentouhotep II
Figura 12. Bases de piedra bajo las columnas del templo de Medinet Habu edificado por Ramsés III en Luxor, Egipto
El uso de bases de piedra bajo las columnas de los edificios únicos se extendió, desde Egipto, a las zonas del Mediterráneo Oriental. En la ciudad de Altintepe, Turquía (c. 800 a.C.), en el antiguo reino de Ararat; junto a una plataforma de piedra sobre la que se levantaban las paredes de un templo, se encontraron 20 discos de piedra que servían de apoyo a unos pilares de madera, de 4,30 m de altura que sostenían la cubierta del peristilo (recinto rodeado de columnas). (Figura 13).
Figura 13. Bases de piedra bajo los pilares de un templo construido en Altintepe, Turquía (800 a.C.)
En el Nuevo Mundo, también se han encontrado bases de piedra bajo las columnas de edificios singulares, por ejemplo las descubiertas bajo las pilastras de las grandes Kivas, construidas por los indios Pueblo en las cercanías de Chaco Canyon, consistentes en discos de piedra prefabricados, con 1,0 m de diámetro y 4 cm de espesor, que se colocaban superpuestos (3-4 bajo cada columna).
El hecho de que las bases de piedra siempre aparezcan relacionadas con las construcciones singulares, dio pie a que los autores especializados en Geotecnia vincularan el origen de tales bases con la necesidad de obtener una distribución en superficie, de las cargas que las columnas de tales edificaciones transmitían sobre el terreno, cargas muy superiores a las debidas a los elementos verticales de las chozas o viviendas comunes.
Con los conocimientos actuales acerca de los diferentes sistemas de cimentación, enfrentar el problema de transmitir al terreno importantes cargas verticales mediante la instalación de un elemento de interfase cuya área sea capaz de reducir los esfuerzos verticales producidos por la estructura, entre la superestructura y el terreno; parece intuitiva y corriente. Pero en la época en la que surgieron las primeras bases de piedra, esta solución no era ni tan intuitiva ni tan corriente, y la aparición de estas bases de piedra en áreas culturales y geográficas alejadas entre sí, con amplia variedad de terrenos, no permite establecer ninguna relación entre su empleo y la calidad del terreno. Además, tales bases cuando no eran simples montones de piedras, eran muy delgadas, es decir, su canto resultaba insuficiente para asegurar la distribución de esfuerzos sobre el terreno. Desde el punto de vista de la arquitectura, las bases de piedra eran independientes de la calidad del terreno y de la interacción suelo-estructura, con el simple objetivo de nivelar, para utilizar elementos estructurales (e.g. columnas) de altura constante y proteger del deterioro la base de estos.
La base de piedra es una pieza más del conjunto de elementos que compone la columna y su origen está vinculado a unas directrices compositivas de las construcciones, cuyo espesor podía ajustarse no solamente a las diferentes alturas de los elementos verticales integrantes de una alineación, sino también a las irregularidades, topográficas y estratigráficas, del terreno que constituía el plano de apoyo de dicha alineación. Por ello las bases de piedra fueron utilizadas en diferentes regiones del planeta, bajo las alineaciones de otros elementos que no constituían las columnas de un edificio. Este es el caso de la alineación de las estatuas colosales de la isla de Pascua que, probablemente, fueron asentadas sobre unas bases de altura variable, para conseguir que todas las cabezas quedasen, aproximadamente, al mismo nivel. (Figura 14).
Figura 14. Alineación de estatuas colosales de la isla de Pascua sobra bases de piedra
Desde el punto de vista morfológico, el resultado obtenido en la alineación de las estatuas de la isla de Pascua es el mismo que en las alineaciones megalíticas de Stonehenge y Karnak, pero las soluciones constructivas empleadas en cada uno caso son diferentes, debido a los medios disponibles en cada sitio y cultura.
En las alineaciones megalíticas, el nivel de coronación se alcanzaba mediante el procedimiento de hacer excavaciones a la medida de cada uno de los menhires, en función de la altura de la correspondiente piedra, de modo que la excavación colaboraba en la operación de colocar el bloque de piedra en la posición vertical. Esta colaboración no fue necesaria en otras culturas más avanzadas, en las que ya se disponía de ciertas máquinas que, aunque fueran muy elementales, permitían el izado de grandes piedras.
Referencias
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Linares, J.A. (2020). Construction materials of the monuments of Los Llanetes group, El Pozuelo cemetery (Huelva, Spain). Selection, exploitation and provenance of stone blocks. Megaliths and Geology. Boaventura, Mataloto & Pereira, eds. (2020). pp. 87-108.
Osorio S. (2020). La Ingeniería Geotécnica antes del Siglo XVIII. Blog Relatos de la Geotecnia.
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