Evolución de la Geotecnia de la Prehistoria a los Albores del Siglo XVIII - 17a Parte
Por: Santiago Osorio R.
Décimo Séptima Parte
Sobre el estudio de la historia de la ingeniería geotécnica hasta los albores del siglo XVIII (La Edad Moderna)
Las edificaciones reflejan la cultura, el medio ambiente y la economía de la sociedad y la civilización, y los seres humanos reconocieron la importancia de estos edificios antes desde que comenzaron a poblar el planeta. Al principio, el hombre primitivo utilizaba cuevas y piedras para construir sus hogares en zonas montañosas; en las zonas planas utilizaban arcilla mientras que en las marismas utilizaban juncos y papiros. Todas estas eran unidades de vivienda aisladas. La situación cambió cuando los humanos utilizaron actividades agrícolas para sobrevivir. En esta etapa de la agricultura y la domesticación de animales, necesitaban casas más grandes para satisfacer las necesidades de expansión de los animales y el almacenamiento de los excedentes de la agricultura. Luego requirieron templos para que los “dioses” los protegieran a ellos y a sus propiedades. Las actividades agrícolas requerían trabajo comunitario y ello evolucionó hacia pequeños poblados que luego se convirtieron en ciudades. En esta etapa los edificios tomaron nuevas formas, así como los materiales de construcción. Las ciudades incrementaron su desarrollo y diversificaron los materiales de construcción y los componentes que introdujeron en nuevas formas, como la piedra de mármol y el ladrillo vidriado con imágenes o esculturas destacadas.
Los sistemas constructivos dependen de la unidad de construcción, que se compone de materiales naturales o artificiales o sus mezclas. Los trabajos de construcción suponen el uso de unidades delimitadas por el material utilizado y la distribución de sobrecargas debe ser homogénea. La metodología predominante fue que la carga se traslada desde la cubierta hasta las columnas y cimientos y luego al suelo.
Los cimientos se consideran una de las partes principales de cualquier estructura, como edificios, ferrocarriles, puentes, etc. El tipo de cimientos utilizado depende en gran medida del tipo y las propiedades del suelo. El diseño de cimentaciones requiere muchos factores que deben definirse, como la sobrecarga que los cimientos van a soportar, las condiciones geológicas del suelo debajo de los cimientos, el tipo de suelo y los criterios del código de construcción local.
Las cimentaciones sobre suelos compresibles y los asentamientos en el terreno
Cuando una masa del suelo es sometida a un esfuerzo de compresión, su volumen disminuye. La propiedad del suelo debido a la cual una disminución en el volumen ocurre bajo fuerza compresiva se conoce como la compresibilidad del suelo (Figura 1). La compresión del suelo puede ocurrir debido a:
- Compresión de partículas sólidas y agua en los vacíos
- Compresión y expulsión de aire en los vacíos
- Expulsión de agua en los vacíos
La compresión del suelo saturado bajo una presión estática constante se conoce como consolidación. Esta se debe enteramente a la expulsión del agua de los vacíos.
Figura 1. Compresibilidad según el tipo de suelo
La compresibilidad aumenta a medida que crece la proporción de las partículas pequeñas esto ocurre en suelos de partículas finas como las arcillas y limos, la compresibilidad de los suelos arcillosos se puede relacionar con los siguientes parámetros: la relación de vacíos, el límite líquido, el contenido de agua y el peso unitario seco. La compresión que sufre un suelo se debe a la disminución del volumen de los poros. En suelos saturados la compresión ocurre solamente si se presenta drenaje de agua. Las arcillas de alta compresibilidad (CH) son suelos que cambian de volumen cuando estos ganan o pierden humedad principalmente.
Para la estimación de los asentamientos a largo plazo o asentamientos por compresión de cada estrato de suelo bajo una estructura que aporta una carga, se utiliza el esfuerzo efectivo inicial, el incremento en el esfuerzo efectivo debido a la aplicación de una sobrecarga y la curva de compresibilidad del suelo. El esfuerzo efectivo inicial en cada estrato de suelo es igual al esfuerzo inicial en la mitad del estrato; dicho esfuerzo aumenta en proporción directa con la profundidad, sin embargo, el incremento en el esfuerzo efectivo no es igual al esfuerzo en la mitad del estrato, porque la relación entre el incremento de esfuerzo y la profundidad no es lineal (Figura 2).
Para la obtención más aproximada de la distribución de los esfuerzos dentro de la masa de suelo, se utiliza típicamente la teoría de elasticidad de Frölich o de Boussinesq (1.885); que demuestran como al aplicar una carga al suelo, a medida que aumenta la profundidad, disminuye la concentración de esfuerzos directamente debajo de la carga (Figura 2).
Figura 2. Distribución de esfuerzos en la masa de suelo (izquierda). Reducción en la concentración de esfuerzos directamente debajo de la carga aplicada (derecha)
Una vez obtenidos los valores de los incrementos de esfuerzo para los diferentes estratos que componen la masa de suelo en consideración, se hace una estimación del asentamiento (Figura 3).
Figura 3. Cálculo de asentamiento de una masa de suelo
La ingeniería en Mesopotamia
Los seres humanos son recién llegados a la Tierra, aunque sus logros hayan sido enormes. Sólo durante la época del Holoceno (hace unos 10.000 años) se produjo el desarrollo de la agricultura, teniendo en cuenta que la Tierra y el sistema solar tienen 4.600 millones de años. El ser humano ha pasado la mayor parte de su historia como cazador y recolector de alimentos. Sólo en los últimos 9.000 a 10.000 años descubrió cómo cultivar y domesticar animales. Probablemente estos cambios tuvieron lugar por primera vez en las colinas al norte de lo que hoy es Irak y Siria.
Los primeros ejemplos de cimientos poco profundos en suelos compresibles provienen de excavaciones arqueológicas en las regiones del delta, como las de al’Ubaid en Mesopotamia, punto de cruce entre la prehistoria y el umbral de la civilización urbana temprana (c. 5.000 a.C.) (Evolución de la Geotecnia de la Prehistoria a los Albores del Siglo XVIII - 7a Parte). Los muros de las viviendas estaban construidos con cañas trenzadas curvadas en arco y con una capa de betún (asfalto) para rellenar los huecos; estas mismas cañas se usan debajo de los diques en las orillas del Tigris y el Éufrates.
Estas livianas y flexibles estructuras requirieron de una única base conformada por un lecho de juncos. En el delta del Nilo los egipcios, por su parte, utilizaban papiro y sauce de agua. Desde las primeras viviendas, la arquitectura fue producto de la cosecha de la tierra: la primera fuente de materiales fue la vegetación (junco, madera), después se descubrieron diferentes usos para las fuentes naturales de betún; posteriormente, los suelos limosos se utilizaron para hacer ladrillos horneados al sol. En muy raras ocasiones se utilizó roca, e incluso entonces sólo aguas arriba del delta.
La condición única de Mesopotamia (presencia de áreas muy planas y de los ríos Tigris y Éufrates) animó a los seres humanos a utilizar esta tierra. La civilización comenzó allí hace unos 7.000 años. En ese momento la historia de la humanidad marcó el auge del arte de la arquitectura y la construcción en Mesopotamia. Los factores más importantes que contribuyeron a la creatividad y actividad fueron las creencias religiosas de los pueblos que habitaban. En Mesopotamia, tienen que servir a sus dioses construyendo templos lujosos y decentes. De aquí queda claro que la prosperidad de la arquitectura y el crecimiento comenzaron en los templos y el respaldo de la excelencia en los mismos. El edificio más importante que se encuentra en las ciudades enterradas son los templos, que contenían la torre o el zigurat rematado con una casa del dios más grande de la ciudad.
Los semitas y los sumerios desarrollaron la piedra angular de la civilización humana, la primera (que data del 3.500 a.C.) mediante el resurgimiento de la tierra para la agricultura y la vivienda. El poblamiento se inició en la parte sur de Mesopotamia mediante la construcción de chozas en pequeñas aldeas, en los lugares altos y alejadas del río para evitar inundaciones. Estos luego se convirtieron en ciudades. La gente de estas ciudades estaba interesada en la construcción de represas para protegerlas de las agresiones externas y también de las inundaciones. Desde esta perspectiva se construyeron ciudades amuralladas como la ciudad de Kish, Uruk (Warka). También, construyeron templos de ladrillos de barro decorados con trabajos de metal y piedra, e inventaron la escritura cuneiforme, así como mapas e instrumentos de medición que se muestran en la estatua del rey Gudea (Codaa), gobernante de Kish (Lagash). Después de esto, sucesivas civilizaciones dominaron Irak. Los restos de los edificios se encuentran distribuidos por todo Irak.
El área que comprende el actual Irak estuvo habitada originalmente por un pueblo que inventó el arco, la columna, la rueda, el álgebra, la geometría, la astronomía y el torno de alfarero. Sin embargo, hacia el 9.500 a.C., durante el período Neolítico Pre-Cerámico A, la gente vivía de manera mucho más simple, en edificios redondos con estructuras exteriores hechas de ladrillos de adobe. Vivieron en la alta Mesopotamia y el Levante, en el Creciente Fértil (Figura 4).
Figura 4. Mapa de la antigua Mesopotamia
Aunque la civilización en Mesopotamia (“la tierra entre los ríos” en griego), puede haber comenzado varios cientos de años antes que la de Egipto, quedan pocos restos de su arquitectura monumental. Mesopotamia comprendía la mayor parte del área que hoy es Irak. En la antigua Babilonia, esta tierra era predominantemente desolada y estéril, excepto donde el agua de los ríos Tigris y Éufrates proporcionaba riego. Los problemas de inundaciones fueron más graves en Mesopotamia que en Egipto porque el Tigris y el Éufrates transportaban varias veces más sedimento por unidad de volumen de agua que el Nilo. Esto resultó en que los ríos crecieran más rápido y cambiaran su curso con mayor frecuencia en Mesopotamia.
El sistema de riego de la antigua Mesopotamia bajo los sumerios y los babilonios era una red compleja y sofisticada de canales, presas y embalses que permitieron que la región prosperara en el clima árido del Creciente Fértil. Este sistema fue fundamental para el desarrollo de la agricultura, que fue la columna vertebral de la civilización mesopotámica. El riego también estuvo íntimamente ligado a la desaparición de las civilizaciones mesopotámicas. El poder político en Mesopotamia pasó de los sumerios a los babilonios cuando los suelos de Sumer se volvieron demasiado salinos para el cultivo debido a las sales introducidas a través del proceso de riego. El dominio babilónico fracasó cuando sus canales se llenaron de sedimentos provenientes de la erosión de las colinas circundantes. Los babilonios habían extraído madera de las colinas para construir sus ciudades y sus ovejas y cabras pastaban en las colinas, lo que aumentó las tasas de erosión y provocó la deposición de hasta 4 m de sedimento en el área alrededor de Babilonia.
Tanto el sistema de riego mesopotámico como el del delta egipcio eran del tipo cuenca, que se abría cavando un hueco en el terraplén y se cerraba volviendo a colocar barro en el hueco. El agua se izaba mediante el swape, como en Egipto. Las leyes en Mesopotamia no sólo exigían que los agricultores mantuvieran sus cuencas y canales de alimentación en reparación, sino que también exigían que todos ayudaran con azadas y palas en tiempos de inundaciones o cuando había que cavar nuevos canales o reparar los viejos (Figura 5). Es posible que algunos canales hayan sido utilizados durante 1.000 años antes de ser abandonados y otros construidos. Incluso hoy, 4.000 o 5.000 años después, los diques de los canales abandonados siguen presentes. De hecho, estos sistemas de canales sustentaban a una población más densa que la que vive allí hoy. Con el paso de los siglos, la agricultura de Mesopotamia comenzó a decaer debido a la sal del suelo aluvial. Luego, en 1.258, los mongoles conquistaron Mesopotamia y destruyeron los sistemas de riego.
Figura 5. Canal de irrigación (izquierda arriba). Excavadores de canales em Mesopotamia (izquierda abajo). Sistema de irrigación en Mesopotamia (derecha)
La Planicie Mesopotámica no contenía piedra adecuada para construir; y la única madera disponible tuvo que ser traída por el río Tigris desde las colinas asirias. El ladrillo secado en horno o quemado era caro debido a la falta de combustible (madera) para los hornos. En consecuencia, el material de construcción predominante era ladrillo de barro secado al sol, que era fuerte cuando estaba seco, pero se desmoronaba cuando estaba mojado. Los templos y palacios mesopotámicos estaban revestidos con ladrillos secados al horno, pero los interiores se secaron al sol. En consecuencia, cuando se desarrollaron grietas y se dejaron desatendidas, las fuertes lluvias invernales penetraron el ladrillo de barro del interior y los edificios finalmente se desintegraron. La parte superior de las estructuras públicas de Mesopotamia ha desaparecido, pero sus escombros han protegido los cimientos subyacentes.
Los pavimentos de Mesopotamia son los más antiguos que se han encontrado hasta la fecha. Se trata de calles de piedra que datan de alrededor del año 4.000 a.C. y que se encuentran en las ciudades de Ur y Babilonia. Los habitantes de la región del río Éufrates, en el sureste de Mesopotamia, fueron probablemente los primeros en utilizar el asfalto. Esta región, que ahora es Irak, también se conocía como Sumer o Accad, y más tarde como Babilonia. Los antiguos mesopotámicos utilizaban el asfalto para impermeabilizar los baños de los templos. El asfalto se encuentra de forma natural en los lagos de asfalto y en el asfalto de roca, una mezcla de arena, piedra caliza y asfalto. En las vías procesionales que eran características regulares de las ciudades, los ingenieros mesopotámicos colocaron ladrillos planos en un lecho de mortero hecho de cal, arena y asfalto. Sobre los ladrillos se colocaron losas de piedra arenisca. Reglas especiales gobernaban estas calles sagradas; estacionar el carro u otro vehículo a lo largo de una carretera de este tipo podría resultar en empalamiento. Finalmente, se aplicó pavimento a las principales carreteras y luego a las carreteras muy transitadas fuera de las principales ciudades.
Mesopotamia es también el hogar del puente de piedra más antiguo registrado sobre un río. Los puentes anteriores se habían hecho con troncos de árboles, juncos o pieles de cabra infladas. Este primer puente de piedra sobre el río Éufrates tenía 380 pies de largo y descansaba sobre siete pilares construidos con ladrillo cocido, piedra y madera. Debido a los cambios en el canal del río a lo largo de los siglos, se conocen los tamaños del puente y sus grandes pilares, de 28 pies por 65 pies en planta, porque los pilares han sido excavados en tiempos modernos. La mayoría de los puentes grandes y antiguos se construyeron de manera similar: los pilares ocupaban la mitad del ancho del río.
La planicie aluvial de Mesopotamia (Figura 6), está conformada por suelos cuaternarios arenosos que presentan aproximadamente el mismo tamaño, lo que indica una buena clasificación del sedimento. Las partículas del suelo han sido voluminosas, desde casi subangulares hasta una forma ligeramente redondeada, lo que ha reflejado la erosión mecánica de los minerales fuente que formaron el suelo, y esto puede influir en los parámetros de compresibilidad y resistencia al corte. Mineralógicamente, el conjunto principal del suelo ha estado formado por dos tipos de minerales (cuarzo y calcita); dicha variedad es químicamente estable. Se ha observado que, para las condiciones de remojo bajo diferentes presiones, la deformación axial, el índice de compresión y el índice de hinchamiento del suelo son bajos. Esto se ha atribuido a la regularidad del grano. Bajo compresión confinada, el mecanismo de deformación de dichos granos incluye el “deslizamiento de contacto”.
Figura 6. Mapa geológico de la Planicie de Mesopotamia
El sur de Mesopotamia fue gobernado por los sumerios, un pueblo de origen desconocido, desde alrededor del 5.000 al 1.700 a.C. Luego, los babilonios ganaron dominio desde su base en el norte de Mesopotamia hasta aproximadamente el año 1.000 a.C. La gente de Mesopotamia reconoció las diferencias en la fertilidad entre los suelos, evidencia temprana de una “ciencia del suelo”. Los sumerios, construyeron las murallas y los templos de la ciudad y excavaron los canales que constituyeron las primeras obras de ingeniería del mundo. Durante más de 2.000 mil años, las pequeñas ciudades-estado discutieron y pelearon por los derechos del agua.
Los sumerios (pobladores de Sumer) fueron los primeros en desarrollar un medio de comunicación escrito; escribieron en tablillas de arcilla con una mano que evolucionó desde los pictogramas hasta la escritura cuneiforme (de allí nació ‘La Epopeya de Gilgamesh’). Los sumerios eran panteístas y su templo, el zigurat, era una elevación ascendente de ladrillos de barro (Figura 7).
Figura 7. Zigurat de Ur durante el proceso de excavación en 1.923-1.924. Fue destruido en el siglo V a.C., en medio de lo que ahora es un desierto desolado
Otros nombres de lugares mesopotámicos famosos incluyen Babilonia y Asiria. Hammurabi y su código, un conjunto de leyes, se encuentran entre el legado de Babilonia. Se ha encontrado que algunas de las bases de los templos babilónicos eran únicamente de adobe, otras eran de adobe con caras de arcilla cocida y otras con caras de piedra. Los babilonios fueron los primeros en cocer arcilla. Hay otras evidencias del uso de arcilla para la vida diaria. Se han encontrado cabezas de hachas de arcilla, así como armas en forma de hondas y balas, también se encontraron objetos de arcilla con forma de clavos, que se cree que se usaban como morteros o como herramienta para curtir.
Los suelos aluviales del sur de Mesopotamia
Suelos aluviales de los Ahwar
Los suelos de los Ahwar están formados principalmente por sedimentos recientes no consolidados compuestos de arena fina y sedimentos de limo que se depositaron en los canales principales de los ríos. La segunda zona de deposición es en las riberas de los ríos en las que se depositan limos, arena fina y arcilla. En tercer lugar, la zona de la llanura aluvial recibe depósitos principalmente de arcilla y se producen procesos activos de bioturbación.
La sección de 1.0 m de sedimentos aluviales se compone de tres tipos de suelo de la siguiente manera:
- la capa superficial arenosa aluvial rica en materia orgánica tiene aproximadamente 7 cm de espesor,
- la capa de limo arcilloso con cáscara incluye una variedad de conchas de moluscos y varía entre 7 y 30 cm de profundidad, y
- la capa arcillosa y limo-arcillosa oscila entre 30-100cm e incluye una amplia variedad de organismos marinos microscópicos.
La materia orgánica de la primera capa oscila entre el 2 y el 20% y suele ser adecuada para la formación de carbón. Incluye entre un 20-60% de cal en forma de calcita o dolomita precipitada químicamente, y también incluye de forma intermitente las conchas de organismos microscópicos o incluso conchas de organismos más grandes. El análisis del tamaño de las partículas revela que la composición es de aproximadamente 62% limo, 21% arena y 17% arcilla. El análisis mineral revela la presencia de muchos minerales arcillosos como esmectita, alita, paligorskita, caolinita y clorita, además de minerales no arcillosos como calcita al 43%, cuarzo al 21%, dolomita al 10% y feldespato al 9%. y yeso autigénico al 5%.
Suelos de las Marismas (pantanos) Centrales
Son deposiciones aluviales recientes que comprenden depósitos de arcilla limosa con alto contenido de calcita. El suelo de 50 cm de espesor se caracteriza por una capa de color gris a negro debido a la turba, además de otras materias orgánicas mezcladas con el limo. También incluye nódulos de cal y conchas de moluscos. Los principales minerales son el cuarzo, minerales arcillosos y aproximadamente un 50% de depósitos de cal; este último típicamente representado por la composición del lago Bagdadia-Zikri. La composición de calcita disminuye hacia el río, lo que indica un origen no fluvial y, por lo tanto, se considera que es resultado de la alta evaporación de los cuerpos de agua abiertos. Los minerales arcillosos de los cuerpos de agua se asemejan a los depósitos fluviales en los deltas y la llanura aluvial, lo que confirma el origen fluvial.
Los zigurats de Mesopotamia
Para hacer los templos más impresionantes, los levantaron sobre plataformas piramidales de ladrillo. Estas pirámides se hicieron cada vez más grandes hasta que evolucionaron dos tipos distintos de estructura sagrada. El primero era el templo propiamente dicho: una enorme sala con columnas en el suelo. El otro era el zigurat, una elevada pirámide de ladrillo, con retranqueos, escaleras y un santuario en la cima.
Sus creencias religiosas y filosofía politeísta, inspiraron a los habitantes mesopotámicos del delta, a erigir estructuras más aventureras y más pesadas, en homenaje a sus dioses, soportadas por los suelos blandos de esa región, lo que produjo muchas dificultades. El tipo de estructura más importante era el zigurat: se trataba de un gran montículo con forma de pirámide escalonada a partir de una base simple (rectangular, ovalada o cuadrada), de varias hileras construidas con ladrillos secados al sol (adobes) en su parte interna y con ladrillos cocidos en su cara externa (vitrificados en diferentes colores); con pendientes laterales medias relativamente empinadas que conducían a una plataforma sobre la que se construía el templo: alcanzaban grandes alturas por encima de los alrededores (Figura 8). El terreno y la morada de los dioses quedaba así protegido de las inundaciones y era visible desde lejos. El acceso se realizaba mediante escaleras situadas en los lados del zigurat o que ascendían en espiral hasta la cima (Figura 9).
Figura 8. Etapa inferior del Zigurat de Ur; después de la excavación en 1.923-1.924
Y ahora debo describir cómo se utilizó la tierra excavada para hacer el foso y el método de construcción del muro. Mientras se excavaba, con la tierra que se sacaba con la pala se formaban ladrillos, que se cocían en hornos tan pronto como se conseguían suficientes cantidades; Luego, utilizando betún caliente como mortero, los trabajadores comenzaron a revestir los ladrillos a cada lado del foso y luego continuaron a erigir el muro real. En ambos casos colocaron esteras de junco entre cada treinta hileras de ladrillos.
Heródoto, i. 179 (de Babilonia)
Los habitantes del sur de Mesopotamia se enfrentaron a un entorno desafiante con temperaturas muy altas y precipitaciones muy bajas. Esta es la razón por la que el entorno de los humedales fue fundamental para el desarrollo de la agricultura, lo que a su vez permitió asentamientos humanos a gran escala. El cultivo se transfirió desde el norte de Mesopotamia como un sistema de labranza no dependiente de las precipitaciones. En el sur de Mesopotamia, las semillas se esparcieron inicialmente en humedales, pero esta técnica no era confiable ya que las inundaciones eran impredecibles y susceptibles de destruir los cultivos. El bajísimo nivel de precipitaciones no benefició exclusivamente a la agricultura de secano. Luego, el cultivo se realizó en la parte superior de los diques de suelos aluviales formados por los lechos secos de los brazos serpenteantes de los ríos. Más tarde, el drenaje de las marismas (ciénagas) y la construcción de presas y canales de irrigación fueron avances tecnológicos importantes introducidos por primera vez durante el período Ubaid y perfeccionados por los sumerios, que más tarde construyeron presas en el Tigris y el Éufrates para expandir la agricultura tierra adentro. Algunos ejemplos de importantes obras hidrológicas centralizadas están registrados en tablillas cuneiformes y restos arqueológicos. Una tablilla del período Ur III proporciona detalles de las técnicas utilizadas para el drenaje de las marismas, su protección contra inundaciones mediante vastos diques y el desarrollo de un intrincado sistema de irrigación por parte del rey Ur-Nammu. Esto permitió superar un régimen hídrico no propicio aprovechando los recursos hidráulicos e introduciendo el cultivo de nuevos cereales, en particular trigo y leche, asegurando excedentes agrícolas. La producción ganadera (ovina, caprina y bovina) también dependía en gran medida de los recursos disponibles en las marismas, tanto agua como grandes cantidades de juncos cosechados como forraje.
Las ciudades del sur de Mesopotamia se construyeron con barro que se encuentra en abundancia localmente. El barro se utilizaba como material de construcción para fabricar ladrillos (Figura 9) y estuco. El barro también se utilizaba para la cerámica secada al sol y otros objetos pequeños, mientras que la arcilla se cocía para crear recipientes, estatuas, conos, tablillas de escritura y otros objetos pequeños, pero también canales de drenaje de agua de lluvia y pavimentos alrededor de edificios ceremoniales como los zigurats. El primer uso de ladrillos de arcilla se registra en la quinta capa de Uruk. El barro era más abundante y más fácil de obtener en zonas pantanosas y la composición del barro utilizado como material de construcción en las ciudades de la llanura aluvial refleja las condiciones ambientales en el momento en que se excavó. Investigaciones recientes en Eridu muestran que en todos los niveles el barro está mezclado con conchas de caracoles de agua dulce del tipo que vive en las marismas. Hay otros indicios de que se utilizaba paja de caña para templar el barro utilizado para los ladrillos en el sur de Mesopotamia. Decenas de textos cuneiformes atestiguan la importancia del barro y la arcilla para la vida material y religiosa. Los rituales religiosos acompañaban el corte y colocación de ladrillos, y se creía que el barro era lo que el dios principal había utilizado para crear el primer templo en Eridu y el primer hombre que lo adoró en este templo.
Figura 9. Ladrillos y adobes utilizados en la construcción de un zigurat. Cada uno de los ladrillos cocidos y secados al sol medía aproximadamente 11,5 x 11,5 x 2,75 plg (29 x 29 x 7 cm) y pesaba hasta 33 libras. La parte inferior del zigurat, que sostenía la primera terraza, habría utilizado unos 720.000 ladrillos cocidos y secados al sol
El zigurat más antiguo que se conserva es el Tappeh Sialk en Kashan, datado en el III milenio a.C. Donde la altura de un zigurat superaba los 15 m, los ladrillos habrían comenzado a deformarse plásticamente. Un descubrimiento temprano de las civilizaciones antiguas fue que, al agregar paja a la mezcla de arcilla, no solo se podía reducir el agrietamiento debido a la contracción, sino que también, y lo que es más importante, se podía impartir cierta resistencia a la tracción a los ladrillos. Yendo un paso más allá, y mostrando una excelente comprensión del problema, los sumerios tuvieron la idea de colocar a intervalos una capa de cañas apelmazadas entre las capas de ladrillos. De esta manera la estructura podría asentarse, pero como un bloque sólido sin extensión lateral (Figura 10).
Figura 10. Zigurat de Choga Zanbil entre Irak e Irán, a 40 kilómetros al suroeste de Susa, provincia de Juzestán
Tell de Eridu
Con el tiempo, los suelos debajo de las estructuras se consolidaron generando asentamientos y resultando en un aumento de la resistencia. A menudo, los sumerios construyeron otros templos sobre los antiguos, como por ejemplo en Eridu, la ciudad santa más antigua del sur de Mesopotamia, hacia finales del V milenio a.C. (Figura 11). Tell Eridu (también transliterado Eridug y conocido con su nombre moderno de Tell Abu Shahrain) se encuentra a 40 km al suroeste de An Nasiriyah, el centro administrativo de la gobernación de Dhi Qar, y a 12 km al suroeste de Ur (Tell Muqayyar) y comprende siete montículos. Sólo se puede acceder al sitio a través de un camino de tierra de 10 km. Eridu era la más meridional de un conglomerado de asentamientos ubaidas y ciudades sumerias que crecían alrededor de templos, casi a la vista unas de otras. Eridu, hoy en un entorno desértico, estaba rodeada por una laguna pantanosa y un canal la conectaba con Ur. A lo largo de más de 8.000 años, los asentamientos en Eridu se extendieron por más de 25 km2. Aunque hoy se encuentra en el desierto, en la antigüedad el principal activo ecológico de Eridu eran las marismas del sur de Irak, una ecología que ha sido dramáticamente alterada desde los años 1.970.
Figura 11. Ubicación de Eridu (izquierda). Reconstrucción hipotética del templo de Enki en Eridu (derecha)
Tell Eridu es un típico tell en forma de cono, de medio kilómetro de diámetro, que se eleva unos 25 m sobre la llanura (Figura 12). Los límites de la propiedad siguen los contornos topográficos inferiores del Tell. Seis tell más pequeños están repartidos alrededor de Tell Eridu, lo que indica que el centro de población se movió a lo largo del tiempo, tal vez de acuerdo con la cambiante costa de la laguna. Cinco de estos montículos más pequeños y la depresión donde se formó la laguna original están incluidos en la zona de amortiguamiento de la propiedad que coincide con el límite oficial del sitio arqueológico de Eridu y está marcada en el suelo por una berma de arena. El componente cubre 33 ha y la zona de amortiguamiento c. 1069 ha.
Las ruinas del zigurat, que datan del reinado del rey Amar-Sin (c. 2047–2039 a.C.) de la III Dinastía de Ur, se encuentran en la cima del tell y se consideran el ejemplo más antiguo de este tipo de construcción. Los restos del zigurat son un montículo de adobe muy erosionado y compactado que culmina a 9,5 m. El zigurat es la única estructura visible hoy en día en el sitio y domina un sitio arqueológico cubierto de dunas de arena y rodeado por un espectacular paisaje desértico.
Figura 12. Zigurat de Eridu en 2013
El zigurat fue excavado brevemente por George Taylor en 1855, quien lo describió como una plataforma de arena fina rodeada por un muro de arenisca, de 6 metros de altura, con las esquinas orientadas hacia los puntos cardinales, en la parte noroeste de la cual había una pirámide. Torre de dos pisos, construida de adobe, revestida con un muro de ladrillo cocido en horno, el conjunto aún en pie a una altura de unos 20 m sobre la plataforma. A la cima de la primera etapa se llegaba por una escalera en el lado sureste, de 4 a 5 m de ancho y 20 m de largo, construida con losas de mármol pulido, sujeta con pernos de cobre, flanqueada al pie por dos curiosas columnas. Una carretera inclinada conducía al segundo tramo por el lado noroeste. Trozos de alabastro y mármol pulidos, con pequeños trozos de oro puro y clavos de cobre con cabeza de oro, encontrados en y alrededor de la parte superior del segundo nivel, indicaron que una cámara sagrada pequeña pero ricamente adornada, aparentemente revestida de oro por dentro o por fuera, coronaba anteriormente la cima de esta estructura. Alrededor de toda la torre había un pavimento de ladrillo cocido con inscripciones, apoyado sobre una capa de arcilla de unos 60 cm de espesor. En la parte sureste de la terraza se encontraban los restos de varios edificios que contenían suites de habitaciones. Las inscripciones en los ladrillos identificaron el sitio como el de Eridu.
El sitio fue explorado y estudiado sistemáticamente por la Dirección General de Antigüedades entre 1946 y 1949. Se encontró una secuencia de 18 templos de adobe superpuestos debajo del zigurat, este último construido 3.000 años después de la fundación de la ciudad. El templo más antiguo, que data de Ubaid I (5.300-4.700 a.C.), constaba de una pequeña habitación con un posible nicho de culto y una mesa de ofrendas. Se construyeron templos cada vez más grandes en el mismo sitio, en cada nivel con la adición de características más sofisticadas, como enlucido interior y luego una rampa de acceso. De nivel XIV, el edificio tenía mucho en común con otros edificios monumentales de la época encontrados en el norte de Mesopotamia: una espaciosa cámara central rodeada de habitaciones más pequeñas, nichos y contrafuertes en las paredes, y una distribución simétrica. En el nivel VIII, se produjo un cambio completo en el carácter y el plano del edificio, con un edificio mucho más grande y paredes más gruesas. En el nivel VI, más de 1.000 años después de que se erigiera el santuario inicial, el edificio se volvió monumental. Cada nuevo edificio se construyó nivelando el anterior, formando así plataformas que la mayoría de los arqueólogos consideran que proporcionan un patrón original para la construcción de zigurats.
En una etapa posterior, en la época de la III dinastía de Ur, existió un zigurat en el mismo sitio, construido con los mismos métodos de construcción descritos. Se construyeron zigurats similares en otros lugares, especialmente en Ur y Uruk. Este último estaba coronado por el Templo Blanco dedicado al dios Anu, y los cimientos de esta estructura alcanzan los 12 m bajo el nivel del suelo.
Durante un período de tres milenios, en Mesopotamia se desarrolló el arte de construir zigurats, en la mayoría de los casos sobre suelos aluviales muy débiles. Debido a la escasez de piedra, estas estructuras altas y macizas estaban hechas de ladrillos cocidos al sol (adobes) dispuestos en hileras sucesivas. A medida que avanzaba la construcción, el aluvión subyacente pronto cedía bajo el peso, lo que provocó que la base se extendiera lateralmente. El trabajo avanzó muy lentamente con largas pausas entre etapas, de modo que poco a poco la tasa de asentamiento y esparcimiento disminuyó. Finalmente, fue posible construir un pequeño templo en la parte superior (Figura 13). Alrededor del 2.100 a.C., los sumerios comenzaron a colocar gruesas capas de 2 cañas tejidas entre cada seis u ocho hileras de ladrillos secados al sol. De esta forma se resistieron las tensiones horizontales provocadas por la tendencia a extenderse de las fundaciones. Como resultado, los zigurats podrían construirse con lados casi escarpados y templos enormes en la parte superior. Esta innovación se cita a menudo como el primer ejemplo de tierra reforzada.
Figura 13. Construcción de uno de los primeros zigurats según Kérisel, J.: (1) Relleno. (2) Aluvión blando. (3) Temenos (plataforma para el templo o recinto sagrado)
Tell Al Muqayyar o de Ur
Hoy día ubicado bien tierra adentro, Ur fue una vez el puerto sumerio más importante ubicado en un brazo del Éufrates con acceso al mar. La ciudad estaba rodeada de pantanos. A finales del III milenio a.C., controlaba un vasto imperio conocido como el estado de Ur III y conectaba el sur de Mesopotamia con socios comerciales en el Golfo Arábigo, la India y el norte de Mesopotamia. La administración Ur III utilizó registros escritos a una escala sin precedentes: hasta la fecha se han descubierto más de 80.000 tablillas cuneiformes, lo que proporciona una visión única del mundo sumerio y destaca la importancia del entorno de humedales para la economía, el sistema de creencias y la literatura sumerios. Ur siguió siendo uno de los centros administrativos, intelectuales y religiosos más destacados de Mesopotamia hasta el período helenístico.
El zigurat de Ur (Figura 14) fue construido hacia el 2.300 a.C. sobre el terreno aluvial de la desembocadura del río Eufrates, con una altura total de 21 m sobre la superficie del terreno. La relación entre el lado de la planta y la altura era de 100:45. La concentración de esfuerzos en la base de apoyo representaba unos 400 KN/m2. Estaba rodeado por una muralla de unos 8 metros de altura y fue parcialmente restaurado a finales de los años 1.970. Tiene una planta rectangular de 64 m × 45,7 m y 15 m de altura, aunque probablemente tuvo mayor altura que se perdió por la erosión y otras causas; se estima que sus dimensiones fueron de 64 m (210 pies) de largo, 45 m (148 pies) de ancho y más de 30 m (98 pies) de altura.
Figura 14. Panorámica del zigurat de Ur
El zigurat es el edificio más destacado en Ur y sus restos son claramente visibles. Está situado en la parte nororiental del recinto sagrado. Fue construido sobre una plataforma de 4 a 5 m de altura durante el reinado de Ur-Nammu y su hijo Shulgi (período Ur III) y reconstruido en el siglo VI a.C. por Nabonido, el último rey de la Imperio neobabilónico. Las ruinas cubren un área de 1.200 m de noroeste a sureste por 800 m de noreste a suroeste y se elevan hasta unos 20 m sobre el nivel actual de la llanura. Actualmente sólo son visibles la primera terraza (62,5 x 43 x 11 m) y la segunda terraza (37 x 26 x 5 m). Del núcleo de la tercera terraza sólo quedan vestigios. Podría haber habido un pequeño templo sobre esta terraza dedicado al dios de la luna Nanna. Estructuralmente, el zigurat está formado por un núcleo de adobe cubierto con muros de ladrillo cocido movidos por una secuencia de contrafuertes y hornacinas. Los muros de las terrazas no eran verticales sino ligeramente inclinados. El zigurat tiene tres escaleras centrales perpendiculares desde la base hasta la cima, unidas en los niveles uno y dos por dos escaleras laterales convergentes. Los agujeros rectangulares sobre la estructura ayudaron a drenar el agua de lluvia (Figura 16).
El zigurat sirvió como centro administrativo de la ciudad y era un santuario del dios lunar Nanna, la deidad patrona de Ur. La construcción del zigurat fue terminada en el siglo XXI a.C. por el rey Shulgi, quien, para ganarse la lealtad de las ciudades, se proclamó dios. Durante su reinado de 48 años, la ciudad de Ur creció hasta convertirse en la capital de un estado que controlaba gran parte de Mesopotamia. El interior está completamente formado por ladrillos de adobe. Las paredes del exterior están hechas de ladrillos cocidos y como mortero utiliza el betún asfáltico, estando cada pared orientada hacia un punto cardinal (Figura 15). El acceso a las plantas superiores se realizaba a través de tres escaleras exteriores que aún se conservan. Llegó a tener siete terrazas, de las que la primera constituye la mayor parte de la masa, y de las que sólo se conservan las tres primeras.
Figura 15. Zigurat de Ur
Las partes inferiores sobrevivientes del zigurat de Ur, incluyen sorprendentes detalles de ingeniería y diseño. Por ejemplo, debido a que el núcleo de ladrillos de adobe sin cocer del templo, según la estación, estaría más o menos húmedo, los arquitectos incluyeron agujeros a través de la capa exterior cocida del templo para permitir que el agua se evaporara de su núcleo. Además, se construyeron desagües en las terrazas del zigurat para evacuar las lluvias invernales (Figura 16).
Figura 16. Drenajes anulares en Ur. Entre la pared del pozo de drenaje situado más a la izquierda y el propio drenaje anular, se encontró el habitual relleno de tiestos para mejorar el drenaje (material filtrante)
Los arqueólogos han descubierto evidencia de una ocupación prehistórica en Ur durante el período Ubaid tardío (c. 4.000 a. C.). Estos primeros niveles fueron sellados con un depósito estéril que los excavadores de la década de 1920 interpretaron como evidencia del Gran Diluvio del Libro del Génesis y la Epopeya de Gilgamesh. Ahora se entiende que la llanura del sur de Mesopotamia estuvo expuesta a inundaciones periódicas del Éufrates y el Tigris, con una fuerte erosión causada por el agua y el viento.
Ur está registrada en la historia escrita como una ciudad estado desde el siglo 26 a. C. bajo la Primera Dinastía de Ur. Aunque ya debe haber sido un centro urbano en crecimiento durante el cuarto milenio, los restos visibles datan en su mayoría del tercer milenio, cuando la ciudad experimentó un renacimiento bajo la Tercera Dinastía de Ur (c. 2.120-2.000 a.C.). El sitio arqueológico está rodeado por un muro de adobe de forma ovalada. En el interior, un temenos o recinto sagrado casi rectangular (400 x 220 m) construido con ladrillos cocidos con las fachadas exteriores cubiertas con vidriado rodea una serie de edificios religiosos, reales y públicos.
Tell Aqar Quf
El zigurat sobreviviente más impresionante es el de Aqar Quf (c. 1.400 a.C.) (Figura 17), fue construido a principios del siglo XIV a.C. por Kurigalzu I, sobre una roca caliza y ubicado 32 km al oeste de Bagdad, en el área occidental de la ciudad y está dedicado al principal dios babilónico Enlil, quien los sumerios creían que gobernaba el viento, el aire, la tierra y las tormentas. Tiene fuertes pendientes laterales de 10:1 y una altura de unos 57 m (171 pies). La relación entre el lado de la planta y la altura era de 100:1.000. La concentración de esfuerzos en la base de apoyo representaba unos 1.000 KN/m2.
Figura 17. Zigurat en Aqar Quf (izquierda), sitio arqueológico de Dur Kurigalzu, al oeste de Bagdad, Irak. Detalle de las capas del zigurat (derecha)
La base del zigurat mide 69 m x 67 m y fue construido con una esencia monumental y bien templada con muchos ladrillos cocidos estampados incorporados a la estructura, llevando el nombre de Kurigalzu y su dedicación del templo Enlil. Mirando hacia el frente, se puede acceder al Zigurat desde tres escaleras principales que conducen al primer nivel (Figura 18). De pie sobre el nivel se encuentra un complejo en terrazas, construido por capas de niveles que retroceden. En su núcleo, hay ladrillos cuadrados consistentes secados al sol con esteras de caña colocadas cada siete capas de ladrillo para ayudar a mantener la estructura en su conjunto. Se descubrió un tramo axial de escalones que se extendía desde el centro del costado del zigurat hacia el complejo del templo y estaba construido con ladrillos macizos cocidos al horno y revestidos de betún.
Figura 18. Panorámicas del zigurat de Aqar Quf, en 1915 (arriba y abajo izquierda) y luego de la reconstrucción del primer nivel (abajo derecha)
Si se tiene en cuenta que entre las fechas de terminación de los zigurats de Ur y Aqar Quf transcurrieron casi 1.000 años, durante los cuales pudo observarse el comportamiento de algunos de los zigurats más célebres ya desaparecidos, no resulta extraño el hecho de que el zigurat de Aqar Quf fuera edificado intencionadamente sobre roca, con más pendiente y con mayor altura que el de Ur (Figura 19).
Figura 19. Terrazas del zigurat de Aqar Quf
El zigurat de Aqar Quf incluye capas de juncos con una capa de arena y grava entre cada octava o novena capa de ladrillos. Los juncos de caña se unían para formar cables de unos 10 cm de diámetro que se tendían a intervalos estrechos a lo largo de todo el ancho de la estructura a manera de capas. Están bien conservados y todavía son relativamente fuertes. Estas capas intercaladas desempeñaron un papel adicional al actuar como drenajes para la disipación del exceso de presión intersticial acumulada en los ladrillos a medida que aumentaba la altura de la estructura (Figura 20).
Figura 20. Capas de refuerzo de caña, detalle del núcleo del zigurat de Aqar-Quf (izquierda). Estera de caña entre capas de ladrillos de barro en el Zigurat de Inanna en Uruk (derecha)
De esta notable invención es evidente que los sumerios eran conscientes del problema de los esfuerzos tangenciales que actúan en la estructura, y podría decirse que previeron la acumulación de presiones de agua intersticial y apreciaron la necesidad de proporcionar capas de drenaje libre. El uso de esteras de juncos no estuvo exento de inconvenientes, ya que a veces causaron daños al sufrir una combustión espontánea.
Se ubica em Dur-Kurigalzu, ciudad que fue fundada por el rey casita de Babilonia, Kurigalzu I (fallecido c. 1.375 a.C.) y que fue abandonada tras la caída de la dinastía Kasita (c. 1.155 a.C.).
Tell Etemenanki
Otra estructura notable que no ha sobrevivido, es el célebre zigurat de Etemenanki en el centro de Babilonia, que se cree que es la Torre de Babel de la Biblia. Se estima que esta estructura tenía 75 m o más de altura y probablemente incluía siete terrazas. Con una presión de carga de 1500 kPa, la finalización de esta estructura sobre los suelos blandos existentes en Babilonia, con el nivel freático cerca de la superficie, fue un logro formidable (Figura 21).
El zigurat de Etemenanki data de la época de Nabucodonosor I (c. 1.130 a.C.) quien emprendió la construcción de numerosos proyectos prestigiosos en Babilonia que, sufrió grandes asentamientos: en particular, la Ciudadela del Sur se asentó a la altura de un completo piso. La ciudad de Babilonia tenía una forma aproximadamente rectangular con un perímetro de 8 km y estaba dividida en dos partes desiguales por el río Éufrates. Se llegaba al zigurat de Etemenanki a lo largo del famoso Camino Procesional que cruzaba el Éufrates en el primer puente construido sobre este río (Figura 21).
Figura 21. Ilustración que representa el zigurat Etemenanki en Babilonia
Para el famoso zigurat de Etemanki, el que pudo ser la bíblica “Torre de Babel”, construido en la ciudad de Babilonia, se ha estimado una altura total (con sus siete terrazas) de 75 m y una concentración de esfuerzos sobre la base de apoyo de 1.400 KN/m2. De haber existido un conocimiento a priori de la relación entre la concentración de esfuerzos sobre la base de apoyo y las características de esta cimentación, no habrían sido transmitidos unos esfuerzos tan elevados sobre un terreno particularmente blando y con nivel freático casi superficial. Pero el análisis de su ruina (aunque tradicionalmente atribuida a la confusión de lenguas), al igual que la observación combinada de este caso, de otros fracasos y de otros tantos éxitos, pudieron conducir al conocimiento de que, en la transmisión de cargas al terreno, no era posible superar ciertos límites o, lo que es lo mismo, que existía una carga máxima admisible por el terreno, en función de su naturaleza.
El zigurat más famoso fue levantado en Babilonia en honor a Marduk, el Júpiter babilónico. La Biblia llama a este zigurat la Torre de Babel. Para los babilonios era Etemenanki, la Piedra Angular del Universo, construida originalmente por los propios dioses. Después de varias destrucciones y reconstrucciones, alcanzó su forma final bajo Nabucodonosor II, alrededor del año 600 a.C. Luego se elevó hacia el cielo por casi 300 pies (91 m) y fue cubierto con ladrillos esmaltados con diseños coloridos, como si estuviera vestido con la piel escamosa de algún reptil monstruoso.
¿Podría la leyenda de la Confusión de Lenguas ser un eco de los problemas laborales durante la construcción de Etemenanki? Es una especulación tentadora, pero ¡ay! ninguna evidencia lo respalda. Aunque los zigurats de Mesopotamia se parecen un poco a las pirámides de Egipto, no hay razón para pensar que exista una conexión real entre los dos tipos de estructura. Los zigurats evolucionaron a partir de plataformas de templos, mientras que las pirámides egipcias nunca fueron más que tumbas.
La aparente similitud de los zigurats mesopotámicos con las pirámides egipcias y, de hecho, con las pirámides de América Central, se explica por el estado de la ingeniería en estas tierras cuando se construyeron estas estructuras. Si se propone construir un edificio de varios cientos de pies de altura cuando la arquitectura está en su infancia, el arco y la bóveda son prácticamente desconocidos y el refuerzo metálico es algo inimaginable, hay que adoptar una forma piramidal en aras de la estabilidad.
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