Evolución de la Geotecnia de la Prehistoria a los Albores del Siglo XVIII - 8a Parte
Por: Santiago Osorio R.
Octava 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 cimientos soportan las estructuras transfiriendo su carga a las capas de suelo o roca bajo ellos. Hacia el 12.000 a.C. los habitantes neolíticos de Suiza desarrollaron conocimientos de fundación profunda cuando construyeron casas sobre postes largos de madera que hincaron en los lechos blandos de los lagos poco profundos, manteniendo a los residentes alejados de animales peligrosos y vecinos hostiles. Miles de años después, los babilonios solo encontraron profundos aluviones en sus llanuras aluviales entre los ríos Tigris y Éufrates (Figura 1), que se asentaron bajo el peso de sus construcciones. Por lo tanto, levantaron sus enormes monumentos sobre esteras hechas de caña, lo que permitió grandes asentamientos. Los antiguos egipcios sostuvieron las pirámides sobre bloques de piedra que descansaban en un lecho rocoso. Los antiguos griegos cimentaban sus edificios principalmente sobre piedras, incluso si las condiciones del suelo no eran favorables. En la antigua Roma, la ingeniería de cimentaciones dio un gran salto, con la creación de reglas racionales y el uso de concreto puzolánico.
Figura 1. Valle de los ríos Tigris y Éufrates en Mesopotamia (c. 5.500 a.C. al 4.000 a.C.)
Los principios establecidos en el antiguo tratado de Vitruvio se fueron aplicando en Europa hasta el siglo XVIII, cuando los sustituyeron los nuevos principios geotécnicos, obtenidos del conocimiento basado en la experiencia práctica o empirismo. Los constructores medievales sostenían sus estructuras sobre cimientos de mampostería de piedra y ladrillo, sobre balsas o emparillados de madera, o sobre pilotes de madera.
La variedad de estilos arquitectónicos en períodos sucesivos, así como diversas condiciones del suelo en regiones geográficas particulares, contribuyeron al desarrollo de diferentes técnicas de cimentación. Sin embargo, el diseño de los cimientos históricos se basó completamente en la experiencia previa, las reglas antiguas y la intuición. En efecto, la ingeniería de cimientos fue casi siempre el tema más descuidado de la tecnología de construcción.
Refuerzo del terreno de apoyo de estructuras
Los esfuerzos iniciales del ser humano de agregar materiales al suelo para aumentar su resistencia a la tensión se hicieron para estabilizar estructuras sobre suelos pantanosos, utilizando troncos de árboles, arbustos y otros materiales de “refuerzo”. Posteriormente se desarrolló un enfoque más sistemático utilizando, por ejemplo, troncos de árboles uniformes en tamaño y longitud unidos para formar una superficie regular, como la de los caminos de corduroy (o pana) (Figura 2), que eran caminos hechos de troncos de árboles alrededor del año 3.000 a.C.
Figura 2. Enrejado de troncos uniformes de árboles para construcción de un camino corduroy
El suelo es el material de construcción más abundante y económico. El rango de tipos de suelo y estados posibles es muy amplio. Cuando se encuentra a una densidad y contenido de humedad adecuados, la mayoría de los suelos pueden ser lo suficientemente resistentes a compresión y cortante, para ser utilizados como un componente estructural. De otra parte, el suelo es muy débil a la tracción, lo que limita su uso en otras aplicaciones, como aquellas que requieren taludes más inclinados hacia la vertical que el ángulo de fricción interna del suelo que es aproximadamente 30° en la mayoría de los casos.
Sin presencia de agua, los granos secos de suelo no consolidados formarán una pila con un ángulo de pendiente determinado por el ángulo natural de reposo del material, que es el ángulo más pronunciado en el que una pila de granos no consolidados secos permanece estable y está controlado por el contacto de fricción entre los granos (Figura 3 y Figura 4(a)). En general, para los materiales secos, el ángulo de reposo aumenta al aumentar el tamaño del grano, pero por lo general se encuentra entre 30° y 37°.
Figura 3. (A) Ángulo de reposo, expresado en grados. (B) Pendiente, expresada como porcentaje
Los materiales no consolidados ligeramente húmedos exhiben un ángulo de reposo muy alto debido a que la tensión superficial entre el agua y los granos sólidos tiende a mantener los granos en su lugar y se conoce como tensión capilar en los poros (Figura 4(b)), por ejemplo, cuando la presión del fluido es inferior a la presión atmosférica, resulta en esfuerzos de contacto positivos entre las partículas de arena o “cohesión aparente”, que permite a taludes más empinados permanecer estables hasta una determinada altura. Debido a que el mojado o secado de la arena húmeda conllevará al colapso del talud, no debe confiarse el uso de los esfuerzos capilares para la estabilidad a largo plazo.
Cuando el material se satura de agua, el ángulo de reposo se reduce a valores muy pequeños y el material tiende a fluir como un fluido. Esto se debe a que el agua se mete entre los granos y elimina el contacto por fricción de grano a grano (Figura 4(c)).
Figura 4. Ángulo de reposo de una pila de arena no consolidada a diferentes contenidos de humedad
El agua aumenta la masa, por lo tanto, aumenta la atracción gravitatoria. Otro aspecto del agua que afecta la estabilidad de los taludes es la presión del fluido, la cual contrarresta los esfuerzos normales, por lo que, en presencia de la presión del fluido, se soporta parte del peso de la masa arenosa suprayacente. Esto se denomina “esfuerzo efectivo”, que es igual al esfuerzo normal menos la presión del fluido. Cuando esto ocurre, la fricción se reduce y los esfuerzos cortantes pueden ser lo suficientemente grandes como para provocar la falla del talud. Los esfuerzos cortantes no se ven afectados por la presión del fluido.
La inclusión de refuerzo dentro de la arena, que origina la transferencia de esfuerzos entre los granos de suelo y el refuerzo, puede resultar en estructuras estables por largos períodos de tiempo (Figura 5).
Figura 5. Arena no reforzada vs. arena reforzada: (a) Arena seca no reforzada en ángulo natural de reposo. (b) Arena reforzada internamente por capas de tiras de papel y confinado en la cara externa para evitar el deslizamiento de los granos entre capas de refuerzo, sin función estructural o de soporte de sobrecarga
Los babilonios construyeron zigurat entre 3.000 a.C. y 500 a.C., que eran grandes torres religiosas circundadas por muros de ladrillos de arcilla en un mortero de asfalto que confinaban bloques de barro secado al sol. Se incluyeron en el barro capas de esteras de refuerzo con cañas entretejidas. En algunos zigurats se incluyó refuerzo adicional con cuerdas de unos 50 mm de diámetro, colocadas perpendicularmente a los muros y espaciadas regularmente en sentido horizontal y vertical. El libro del Éxodo 5:6-9 hace referencia en el Antiguo Testamento al uso de ladrillos reforzados con paja por los antiguos egipcios (Figura 6); hace dos afirmaciones básicas: antes del Éxodo bíblico, los israelitas en Egipto se vieron obligados a hacer adobes y construyeron “ciudades de suministro”. En Éxodo 5:6–8, se lee: “El Faraón mandó a los capataces de los [israelitas], así como a sus supervisores: ‘Ya no darán más paja al pueblo para hacer ladrillos, como antes; que vayan y recojan paja para sí mismos. Pero les exigirán la misma cantidad de ladrillos que hayan hecho antes’.” Esto deja en claro que la tarea de los israelitas era fabricar ladrillos de adobe, lo cual, en términos menos específicos, se confirma en Éxodo 1:14: “[Los egipcios] amargaron su vida con duro trabajo en el mortero y el ladrillo y en toda clase de labores del campo”.
Figura 6. Fabricación de ladrillos en Egipto. Pintadas en las paredes de la tumba tebana de Rakhmire (hacia mediados del siglo XV a.C.), que fue el visir (o primer ministro) egipcio, estas escenas realistas representan a esclavos fabricando ladrillos de adobe. Se incluyen todas las etapas de la fabricación de ladrillos (abajo, de izquierda a derecha): ir a buscar agua, amasar la arcilla y llevar la arcilla humedecida a los ladrilleros. La imagen representa de derecha a izquierda: la formación de los ladrillos con un molde, la extracción de los ladrillos moldeados de un molde y el secado de los ladrillos al sol. La paja, que se añade a la mezcla de arcilla como material de base, no aparece
La edificación con suelo es una de las técnicas constructivas más antiguas, proporcionando una vivienda sencilla con material de libre disposición. Los edificios hechos de tierra se encuentran en muchas partes del mundo, en diferentes formas, a veces mezclados con otros materiales de construcción tradicionales como la madera o la piedra, o con inventos más modernos como el cemento y el acero. El suelo húmedo se conforma ya sea como un muro monolítico que luego se deja secar, o en unidades independientes, como ladrillos o bloques, que se dejan secar antes de colocarlos como muro. Además de equilibrar la humedad, los muros de tierra también equilibran la temperatura debido a la masa térmica, una característica que es crítica en áreas con grandes diferencias de temperatura diurna. Los habitantes primitivos utilizaron palos y ramas para el refuerzo de viviendas de barro. El camino de corduroy (Figura 1) fue una solución ancestral para la construcción de caminos a través de terrenos muy blandos (por ejemplo, durante la colonización de América).
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 lineal - Tronco acostado horizontalmente sobre el terreno
Es posible que el tronco acostado horizontalmente sobre el terreno ya se empleara, entre el 13.000 a.C. y el 12.000 a.C., como sistema de cimentación, por ejemplo, en las viviendas descubiertas en la región de Monte Verde en los bosques del Sur de Chile (Figura 7).
Figura 7. Cimentación continua de las viviendas primitivas en la región de Monte Verde (sur de Chile; c. 13.000 a.C. al 12.000 a.C.), conformada por troncos pequeños y tablas de borde, fijadas con estacas hincadas en un terreno de arena y grava fina. Sobre los troncos se apoyaban los elementos verticales de madera (estructura de las chozas), que se revestían con cuero para cerramiento
El uso en Europa de este sistema es posterior a su empleo como refuerzo del terreno y como elemento de aislamiento frente a la humedad del terreno. Se utilizó en las soleras de las viviendas de turbera y de orilla del agua, ubicadas en las zonas lacustres del río Danubio (c. 5.000 a.C. al 4.000 a.C.).
Entre 3.500 a.C. y 3.000 a.C., en el cabo Krusenstern, al noroeste de Alaska, pescadores de ballenas emplearon en sus chozas el tronco acostado como refuerzo del terreno, previo a su uso como sistema de cimentación (Figura 8). Todas las cabañas tenían varias hileras de grava bordeando perimetralmente la planta de la edificación y numerosos postes verticales encajados en el terreno.
Figura 8. Viviendas construidas por los pescadores de ballenas, en el cabo Krusenstern, noroeste de Alaska (c. 3.500 a.C. al 3.000 a.C.)
El tratado de Vitruvio (25 a.C.) se refiere a este sistema de apoyo estructural cuando cita las cabañas primitivas de los colquideos, habitantes del Ponto (actual Georgia) (Figura 9). En regiones con abundancia de madera, este sistema de cimentación evolucionó hacia la zapata corrida de madera, de la que el tronco acostado horizontalmente sobre el terreno constituye su primer antecedente.
Figura 9. Cabañas primitivas de troncos en versión ilustrada de Ch. Perrault de los Diez Libros de Arquitectura de Vitruvio (1673)
Apoyo lineal - Muro de carga
Las primeras ciudades nacieron en Mesopotamia, entre las planicies aluviales de los ríos Éufrates y Tigris, en la actual Irak (Figura 10), ciudades con miles de habitantes, murallas, grandes templos y un poder central; tal es el caso de ciudades como Eridu, Uruk o Lagash, creadas a partir del 4.900 a.C. con el desarrollo de la civilización sumeria, la primera del mundo. También se dio un incipiente desarrollo urbano en costas asiáticas del mar Mediterráneo y del océano Pacífico, así como en las cuencas de los ríos Nilo e Indo. En Europa los primeros núcleos urbanos podrían haber sido Argos y Atenas, en las costas mediterráneas griegas, perdiendo peso la primera en beneficio de Atenas, que ha sido considerada como el punto de inicio de la civilización occidental. Estas ciudades se ubicaron cerca de los grandes ríos y de la costa.
Figura 10. Reconstrucción parcial de la antigua Babilonia (baja Mesopotamia, actual Irak, c. siglo VII a.C.)
El origen de los primeros núcleos urbanos en Egipto y Mesopotamia, entre el 3.000 a.C. y el 2.000 a.C., coincidió con el surgimiento de nuevas tipologías de edificación y formas de vivienda más desarrolladas, en las cuales el murete ganó altura y pasó a ser un auténtico muro construido de bloques fabricados con los materiales disponibles: piedra, ladrillos crudos y cocidos.
Cambian las dimensiones de los muretes primitivos, erigidos a veces de forma inclinada (muros de las pirámides egipcias) y mejora la calidad de la construcción; sus funciones no representan grandes novedades desde el punto de vista mecánico: al igual que los muretes, los muros constituyen el cerramiento de las construcciones, cumpliendo una función resistente y se levantan directamente a partir del nivel original del terreno, sin ninguna clase de cimentación, es decir, el muro constituye, simultáneamente, la superestructura y el propio elemento de cimentación. Las cargas que estos muros transmiten al terreno son mucho mayores que las transmitidas por los muretes primitivos. Este incremento de cargas refleja un importante avance geotécnico en aquella época: la comprobación de la conveniencia del apoyo de las estructuras directamente sobre roca, aunque esta novedad no transformó los tipos primitivos de cimentación, cuyos elementos continuaban siendo indiferenciados de aquellos que constituían la superestructura.
En la ciudad de Ur (ciudad en la región de Sumer, al sur de Mesopotamia, cuyas ruinas se encuentran en lo que hoy es Tell el-Muqayyar, Irak; iniciada hacia el 2.000 a.C.), sus edificaciones (muchas de dos plantas) fueron construidas con ladrillos crudos y con ladrillos cocidos (Figura 11). Sus arranques dibujan con exactitud las líneas de pendiente y las irregularidades del terreno, indicando que fueron levantados directamente, sin ninguna clase de cimentación, a partir del nivel original de la rasante natural.
Figura 11. Muros de las edificaciones en la ciudad de Ur (c. 2.000 a.C.)
En Egipto la mayor parte de sus muros se apoyaban directamente sobre el terreno, posiblemente apisonado y con ligeros desmontes. Solamente, en la pata de algunas pirámides (Saqqarah, Meidum y Keops), se hizo un empotramiento en la roca para impedir su deslizamiento (Figura 12).
Figura 12. Empotramiento en la roca del pie de la pirámide de Keops (c. 2.600 a.C.)
En las murallas de los recintos y templos egipcios los arranques de sus muros estaban resueltos con un zócalo de materiales más resistentes (piedras o ladrillos cocidos) que los empleados en el resto de su altura (en general, ladrillos crudos secados al sol) (Figura 13).
Figura 13. Zócalos de las murallas del recinto de Philae en 1904, antes de ser reubicado el complejo por la construcción de la represa de Aswan (c. 1960)
Apoyo lineal - Zanja bajo muro
El muro sobre zócalo se encuentra bajo los muretes construidos hacia el año 8.000 a.C. y es antecedente de la cimentación en zanja bajo muro. En Europa los primeros ejemplos de muretes y muros construidos a partir de una zanja excavada en la superficie del terreno, datan de aproximadamente el año 1.000 a.C. En la zona central de Italia se encuentran cabañas de planta ovalada o circular en San Giovenale, construidas entre el 1.150 a.C. y el 900 a.C., y las de la vertiente sur del Palatino romano del año 800 a.C. Los muretes de estas edificaciones, construidos mediante ramas mezcladas con arcilla, se levantaban desde una profundidad de unos 0,5 m bajo la rasante del terreno, por lo que se puede hablar de una cimentación en zanja corrida, aunque ésta todavía fuera un elemento indiferenciado de la superestructura del edificio.
En Sicilia, cerca de Siracusa, se utilizaron formas más evolucionadas y calidades constructivas propias de edificios singulares como en el palacio Anaktoron, ubicado en Pantalica. (Figura 14), construido hacia el 800 a.C.; presenta numerosas semejanzas con la primitiva arquitectura griega, con planta rectangular, dimensiones de 39,6 m x 12,2 m, y dividido en varias habitaciones por auténticos muros, construidos mediante grandes bloques de piedra, que se levantaban sobre zanjas excavadas en el terreno.
Figura 14. Anaktoron en Pantalica, Sicilia (c. 800 a.C.)
Hacia el 1.000 a.C. se desarrolló en Europa un prototipo de zapata corrida, aunque es posible que, sobre el origen de este modelo primaran otros motivos distintos de los puramente mecánicos o geotécnicos. Estas primeras zapatas eran elementos indiferenciados de la estructura que soportaban, por lo que no parece que se construyeran con la intención de que funcionaran como elementos de distribución de sobrecargas al terreno. Además fueron construidas en zonas elevadas, sobre terrenos rocosos, donde, desde el punto de vista mecánico, había poca necesidad de que los muros apoyaran o no directamente sobre el terreno.
La excavación de zanjas para el apoyo de los muros facilitaba las operaciones necesarias para su replanteo y nivelación. Por lo anterior, es posible que el origen de las zapatas corridas, al igual que el de las zapatas aisladas, esté más vinculado con necesidades arquitectónicas compositivas y constructivas que con las estructurales o mecánicas.
Terraza o plataforma
Terraza o plataforma - Plataforma sobreelevada
La losa como sistema de cimentación surgió a partir de la creación de topografías artificiales, mediante la construcción de plataformas sobreelevadas con respecto al terreno. En principio estas terrazas aparecieron condicionadas por las características compositivas de la edificación y no por las características geotécnicas del terreno. Con excepción de los emplazamientos en cerros o colinas, en los que la plataforma permitió nivelar el terreno sobre el que se pretendía edificar, las plataformas sobreelevadas eran una base para los edificios singulares, construida con el objeto de elevar la cota de sus arranques y destacar la importancia de la construcción (Figura 15).
Figura 15. Templo sobre plataforma o terraza sobreelevada
En la construcción de las primeras plataformas se emplearon los materiales heterogéneos resultantes de los movimientos de tierras, con grandes dimensiones en planta respecto de su altura, debido a que, sobre una misma plataforma, se levantaban varias edificaciones. Por ello, su comportamiento era errático pues se apoyaban sobre suelos blandos, y para mitigar estos graves inconvenientes se pudieron desarrollar dos soluciones de mejora:
- Usar técnicas constructivas que permitieran homogeneizar la composición de los rellenos, para que funcionen como una verdadera estructura geotécnica.
- Emplear plataformas independientes para cada uno de los edificios.
La plataforma sobreelevada evolucionó hasta asemejarse a una primitiva losa de cimentación mediante el uso aislado o combinado, de la compactación por apisonado de los rellenos y/o el cerramiento mediante muros en mampostería que servían de contención.
Una de las primeras plataformas conocidas es la descubierta en la región de Bohemia, construida hacia el 6.000 a.C., mediante un relleno de tierra en el que penetraban los postes que soportaban el techo de la edificación en alineaciones paralelas. En su construcción no debió utilizarse ninguna técnica para reducir la deformación de los rellenos, quizá, porque fueron directamente colocados sobre un subsuelo de naturaleza rocosa.
En las plataformas construidas en las regiones aluviales como Mesopotamia y China, se utilizaron técnicas específicas para reducir la deformación de los rellenos que constituían sus fábricas. En Mesopotamia, las explanadas sobreelevadas, construidas por etapas para apoyar los zigurats, eran plataformas de tierra compactada; su lenta construcción (en algunos casos inició antes del 3.000 a.C. y finalizó hacia el 2.000 a.C. e incluso hacia el 1.000 a.C.) mejoró sustancialmente las condiciones iniciales de resistencia de los terrenos, en su mayoría muy blandos, sobre los que se construyeron estas edificaciones. Este método constructivo no estuvo dirigido a lograr la consolidación del terreno de apoyo, debido a la existencia de drenes intercalados entre los depósitos que constituían los rellenos, pero el funcionamiento de estos drenes nunca contribuiría a consolidar el terreno de apoyo, sino solamente los rellenos.
Los constructores de los zigurats intentaron construir un “relleno estructural” en el que la intercalación de drenes y de esteras de cañas trenzadas, en el material para los rellenos, tenía la intención específica de mejorar su compactación, con el objetivo final de reducir las deformaciones. Las sobrecargas derivadas de las grandes construcciones originan en los terrenos muy blandos y compresibles, asentamientos tan considerables que pueden ser fácilmente advertidos, a través de la simple observación, durante unos períodos de tiempo de duración limitada. Entonces, es razonable que los constructores de los zigurats detectaran los asentamientos de los rellenos, e intentaran reducirlos mediante algún tratamiento de mejora del terreno y que, para ello, utilizaran una técnica ya experimentada con anterioridad: la compactación por apisonado (Figura 16).
Figura 16. Vista lateral de un templo zigurat (c. siglo XIII a.C.)
El apisonado para compactar suelos aluviales muy húmedos, permitió a los habitantes de las llanuras entre los ríos Tigris y Éufrates, comprender que la expulsión de agua favorecía la compactación y que, era necesaria para lograr una compactación adecuada; y comprobar que los suelos finos expulsaban el agua con gran dificultad, mientras que los gruesos lo hacían casi inmediatamente (noción de permeabilidad del suelo). Estos conocimientos permitieron llegar a la solución constructiva de intercalar drenes entre los rellenos. Muchos drenes estaban compuestos por la superposición de jarros de cerámica burda, rejuntados con betún asfáltico (Figura 17). Otros eran construidos mediante pozos rellenos con ladrillos cocidos y piedras, más con carácter esotérico que con la intención de facilitar el drenaje de los rellenos pues se ubicaron bajo los edificios religiosos.
Figura 17. Dren vertical construido con vasijas de cerámica (izquierda y centro) utilizado en la construcción de los zigurats. Dren horizontal en terraza (derecha)
Los constructores de los zigurats también pudieron advertir la aparición de deslizamientos, causados por la presencia de empujes horizontales, en los terraplenes que iban sucesivamente elevando, motivo por el que debieron incorporar las esteras de cañas para lograr un refuerzo estructural del depósito. Estas esteras han aparecido colocadas sobre capas de material granular. Hacia 1.400 a.C. los sumerios bajo el rey Kurigalzu I erigieron el templo de Aqar Quf en Mesopotamia cerca de Bagdad, utilizando esteras de caña para estabilizar los cimientos y las paredes de ladrillos ya que sabían que tanto el ladrillo como el suelo casi no poseen resistencia a la tracción y que se necesitaban elementos de refuerzo para inducir fuerzas de tracción en sus construcciones para la estabilización (Figura 18). Transcurrieron casi 1500 años hasta que los romanos inventaron el concreto, llamándolo Opus Caementitium, con el que pudieron construir monumentos tan impresionantes como el Panteón de Roma. El uso de esteras de refuerzo con cañas entretejidas es anterior a la construcción de los zigurats, pues se utilizaron en la construcción de los primeros diques en Mesopotamia (c. 5.000 a.C.).
Figura 18. Refuerzo de los terraplenes de los zigurats con esteras de caña
En China las terrazas utilizadas para constituir la base de algunos palacios y casas reales, durante la dinastía Shang (del 1.590 al 1.300 a.C.), también fueron construidas con tierra apisonada. Además, empezaron a utilizarse plataformas independientes para cada edificio, con frecuencia, superpuestas a una general del conjunto urbanístico. El palacio de Erh-li-T'ou es el primer ejemplo chino conocido de esta tipología. Consta de una gran plataforma de tierra apisonada, de 108 m de longitud en la dirección E-O y de 100 m de longitud en la dirección N-S, sobre la cual fueron construidas otras varias estructuras (Figura 19). Entre éstas, una plataforma más pequeña (de 36 m x 25 m, en planta) constituía la base de un edificio, cuyas dimensiones, también en planta, eran algo más reducidas (30,4 m x 11,4 m). La gran plataforma estaba conformada por tres capas de cantos de río, sobre las cuales se extendieron otras varias de un material denominado “hang-t'u”, cada una de ellas con 4 ó 5 cm de espesor. Numerosos hoyos, de varios tamaños, para postes verticales de madera, definían el perímetro de las plantas rectangulares de los edificios. En este mismo emplazamiento, también se han encontrado numerosas bases de piedra, sobre las que apoyaban muchas de las columnas y de los postes de madera.
Figura 19. Palacio de Erh-li-t'ou conformado por plataformas superpuestas de tierra apisonada, dinastía Shang (c. 1.590 a.C. a 1.300 a.C.)
Otro asentamiento similar se encuentra en la región de An-Yang, y lo conformaron varios edificios de grandes dimensiones, con plantas rectangulares y cuadradas, construidos sobre unas plataformas de tierra apisonada que, en planta, sobresalían con respecto a las construcciones. Estas plataformas servían de apoyo para las paredes de cerramiento de los edificios y para las bases de piedra de sus pilares de estructura (Figura 20). Los ingenieros chinos desarrollaron cimientos de esteras de piedra hacia 3.000 a.C. para edificios colocados sobre suelos pantanosos del río Yangtsé, uniendo las piedras con llaves de plomo.
Figura 20. Centro de An-yang (c. 1.200 a.C.)
En el Nuevo Mundo, las primeras plataformas sobreelevadas datan del 1.800 a.C. y están localizadas, principalmente, en Perú y en Méjico, siendo utilizadas como basamento de los templos. Su sistema constructivo consistía en muros exteriores de “mampostería” de piedras que contenían un relleno de tierra y piedras, sobre el que se colocaban losas de piedra; similar a la usada en China para sustentar los centros ceremoniales del período Chou Occidental, pero con materiales autóctonos. La plataforma se convirtió en una serie de terrazas o en una pirámide escalonada, con lados muy empinados y un plano de coronación, el cual era el centro de los ritos religiosos. Posteriormente, las plataformas se aumentaban con frentes de mampostería de ladrillos y adobe y, posteriormente, con revestimiento de piedra inclinado 60°-70° respecto de la horizontal.
A partir del 200 a.C, los mayas utilizaron las terrazas para nivelar los cerros sobre los que construían sus conjuntos ceremoniales, como los construidos en lo alto de los cerros del Monte Albán (Figura 21), creados sobre topografías artificiales. La nivelación del terreno se efectuaba formando plataformas de cascote y piedra, sostenidas por muros de contención de mampostería. Sobre estas se levantaban estructuras pétreas dispuestas en torno a una serie de plazas abiertas; estructuras conformadas por un muro de mampostería, que encerraba una superficie aproximadamente rectangular rellena de cascote y piedra hasta la altura del muro de contención, que servía para apoyo de los edificios de piedra (pirámides o templos), porque las viviendas, construidas de materiales perecederos, se apoyaban directamente sobre la plataforma original del centro.
Figura 21. Conjunto de edificaciones ceremoniales mayas en Monte Albán (c. 200 a.C.)
Los griegos, chinos y mayas utilizaron con frecuencia losas (bases) de mampostería trabadas con cal, para cimentar sus construcciones. Se extendía una capa de piedras, de 30 a 80 cm de espesor, sobre un suelo nivelado y por encima se echaba otra de piedras más pequeñas y mortero de cal hasta formar una terraza de aproximadamente 1,0 m de espesor. Los rellenos eran seleccionados y los muros de las edificaciones se cimentaban sobre esta plataforma. Los romanos utilizaron más tarde esta técnica para la losa de concreto del Coliseo.
En el
siglo VIII d.C. los mayas cimentaron el centro ceremonial de Lubaantún (Distrito
de Toledo, Belice) sobre una plataforma única, de 2.500 m2 de superficie
(Figura 22); la mayor parte de los cerros próximos a este centro también
estaban coronados con plataformas, hechas con muros de mampostería y rellenos
de piedra y cascote, aunque con unas dimensiones en planta más reducidas. Estos muros de contención tenían una altura variable, entre 1,0 m y 2,0 m, y los rellenos servían para nivelar la coronación y como sistema de cimentación de un gran número de edificios.
Figura 22. Centro ceremonial de Lubaantún en el distrito de Toledo, Bélice (c. 700 d.C.)
En los castros o ciudades fortificadas megalíticas europeas, ubicadas sobre cerros o colinas (hacia el 1.000 a.C.), se construyeron plataformas sobreelevadas, de dimensiones menores a las de Mesopotamia, China o el Nuevo Mundo; como sistema de apoyo de un único edificio.
La plataforma o terraza sobreelevada es el antecedente más cercano a las actuales losas de cimentación, tanto por sus dimensiones en planta y en alzado, como por su sistema constructivo. Probablemente, las acciones sísmicas no influyeron sobre el origen de las plataformas sobreelevadas, pero con el tiempo, fue experimentalmente comprobada la eficacia de este sistema de apoyo para afrontar los terremotos y para reducir sus indeseables efectos sobre los edificios. Algo similar debió suceder con respecto a la comprobación de los efectos negativos causados por los terrenos blandos, muy compresibles, como consecuencia de las cargas derivadas de los grandes edificios. Muchos edificios singulares fueron construidos sobre terrenos blandos y, emplearon la plataforma como sistema de apoyo característico.
Referencias
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.
Kapogianni, E. (2021). Geotechnical Structures in the Ancient World. the Case of the Ziggurat of Ur.
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.
Ziegler, M. (2017). Application of Geogrid Reinforced Constructions: History, Recent and Future Developments. Procedia Engineering. 172. 42-51.
https://www.youtube.com/watch?v=liqM5HI1oz8 - Aerial View of Babylon, Mesopotamia
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