Una estructura de tierra es un edificio u otra estructura hecha principalmente de tierra . Como la tierra es un material ampliamente disponible, se ha utilizado en la construcción desde la prehistoria . Puede combinarse con otros materiales, comprimirse o cocerse para agregarle resistencia.
El suelo sigue siendo un material económico para muchas aplicaciones y puede tener un bajo impacto ambiental tanto durante como después de la construcción.
Los materiales para la construcción de estructuras de tierra pueden ser tan simples como el barro o el barro mezclado con paja para hacer adobe . También se pueden construir viviendas resistentes con césped o turba. El suelo se puede estabilizar mediante la adición de cal o cemento y se puede compactar para formar tierra apisonada . La construcción es más rápida con adobe o adobe prefabricados , bloques de tierra comprimida , sacos de tierra o ladrillos de arcilla cocida . [a]
Los tipos de estructura de tierra incluyen refugios de tierra , donde una vivienda está total o parcialmente incrustada en el suelo o encerrada en tierra. Las cabañas de tierra de los nativos americanos son ejemplos. Las casas de adobe y zarzo utilizan un "zarzo" de postes entretejidos con palos para proporcionar estabilidad a las paredes de barro. Las casas de césped se construyeron en la costa noroeste de Europa y, más tarde, por colonos europeos en las praderas de América del Norte. Los edificios de adobe o adobe se construyen en todo el mundo e incluyen casas, edificios de apartamentos, mezquitas e iglesias. Los tulous de Fujian son grandes edificios fortificados de tierra apisonada en el sureste de China que albergan hasta 80 familias. Otros tipos de estructura de tierra incluyen montículos y pirámides utilizados con fines religiosos, diques , muros de contención de tierra estabilizados mecánicamente , fuertes, trincheras y diques de terraplén .
El suelo se crea a partir de rocas que han sido meteorizadas, transportadas, depositadas y precipitadas química o físicamente. [2] Las partículas del suelo incluyen arena , limo y arcilla . Las partículas de arena son las más grandes, con un diámetro de entre 2 y 0,05 milímetros (0,0787 y 0,0020 pulgadas), y las de arcilla, las más pequeñas, con un diámetro de menos de 0,002 milímetros (7,9 × 10 −5 pulgadas). [3] Tanto la arena como el limo son en su mayoría partículas de roca inertes, que incluyen cuarzo , calcita , feldespato y mica . [4]
Las arcillas son típicamente minerales filosilicatados con una estructura en forma de lámina. [3] Las partículas de arcilla, muy pequeñas, interactúan entre sí física y químicamente. Incluso una pequeña proporción de arcilla afecta las propiedades físicas del suelo mucho más de lo que se podría esperar. [4] Las arcillas como la caolinita no se expanden ni se contraen cuando se humedecen o se secan, y son útiles para la fabricación de ladrillos. Otras, como las esmectitas , se expanden o contraen considerablemente cuando están húmedas o secas, y no son adecuadas para la construcción. [3]
El suelo franco es una mezcla de arena, limo y arcilla en la que no predomina ninguno de ellos. Los suelos reciben diferentes nombres según las proporciones relativas de arena, limo y arcilla, como "franco limoso", "franco arcilloso" y "arcilloso limoso". [5] La construcción con suelo franco, objeto de este artículo, denominada construcción con adobe cuando utiliza ladrillos de arcilla sin cocer, es una tecnología de construcción antigua. Se utilizó en las primeras civilizaciones del Mediterráneo , Egipto y Mesopotamia , en los valles de los ríos Indo , Ganges y Amarillo , en América Central y del Sur . En 2005, alrededor de 1.500 millones de personas vivían en casas construidas con suelo franco. [6] [b]
En los últimos años, el interés por la construcción con barro ha revivido en el mundo desarrollado. Se considera una forma de minimizar el uso de combustibles fósiles y la contaminación, en particular el dióxido de carbono, durante la fabricación, y de crear un entorno de vida confortable gracias a la gran masa y alta absorción del material. [7] Las dos tecnologías principales son la tierra apisonada, la arcilla o el barro, llamada pise de terre en francés, y el adobe , que normalmente utiliza ladrillos secados al sol hechos de una mezcla de barro y paja. [7] [c]
La tierra suele requerir algún tipo de procesamiento para su uso en la construcción. Se puede combinar con agua para hacer barro , se puede añadir paja, se puede utilizar algún tipo de material estabilizador como cal o cemento para endurecer la tierra, y se puede compactar la tierra para aumentar su resistencia. [8]
La construcción con barro en capas es uno de los métodos más antiguos para construir muros. El barro húmedo se forma a mano para hacer la base de un muro y se deja secar. Se agrega más barro y se deja secar para formar capas sucesivas hasta que el muro está completo. Con barro encharcado, un molde de barro hecho a mano se llena con barro más húmedo y se deja secar. [9] En Irán, los muros de barro encharcado se denominan construcción de chine . Cada capa tiene aproximadamente de 18 a 24 pulgadas (460 a 610 mm) de espesor y aproximadamente de 18 a 24 pulgadas (460 a 610 mm) de alto. Por lo general, la técnica se utiliza para muros de jardín, pero no para la construcción de casas, presumiblemente debido a la preocupación por la resistencia de los muros hechos de esta manera. [10] Una desventaja de este enfoque es que se puede perder mucho tiempo esperando a que se seque cada capa. [11] Otra técnica, utilizada en áreas donde la madera es abundante, es construir una casa con estructura de madera y rellenarla con barro, principalmente para proporcionar aislamiento. En algunas partes de Inglaterra se utilizó una técnica similar con el adobe. [9]
El adobe , a veces denominado "adobe monolítico", [12] es un material de construcción natural hecho de tierra que incluye arcilla, arena o piedras pequeñas y un material orgánico como la paja . Los muros de adobe generalmente se construyen en hileras, no tienen juntas de mortero y necesitan un 30% o más de arcilla en el suelo. El adobe se puede utilizar como relleno en edificios de postes y vigas, pero a menudo se utiliza para muros de carga y puede soportar hasta dos pisos. Un muro de adobe debe tener al menos 16 pulgadas (410 mm) de espesor, y la relación entre el ancho y la altura no debe ser mayor de uno a diez. [12] Por lo general, se enyesa por dentro y por fuera con una mezcla de cal, tierra y arena. El adobe es ignífugo y su masa térmica ayuda a estabilizar las temperaturas interiores. [12] Las pruebas han demostrado que el adobe tiene cierta resistencia a la actividad sísmica. Sin embargo, los códigos de construcción en el mundo desarrollado pueden no reconocer al adobe como un material aprobado. [13]
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Los ladrillos de césped cortado , llamados terrones en español, se pueden utilizar para hacer paredes resistentes y duraderas. El césped se corta de tierra que tiene una capa gruesa de raíces de hierba, que se puede encontrar en las tierras bajas de los ríos. Se coloca de canto para que se seque antes de usarse en la construcción. [11] Los colonos europeos de las praderas de América del Norte descubrieron que el césped con menos probabilidades de deteriorarse debido a la congelación o la lluvia provenía de pantanos secos. [14] El césped se usó mucho para las paredes de las casas en Irlanda, Escocia e Islandia, donde todavía se pueden encontrar algunas casas de césped. Una casa de césped puede durar cincuenta años o más si se mantiene bien en un clima frío. [15] Los islandeses consideran que el césped de mejor calidad es el Strengur , los primeros 5 centímetros (2,0 pulgadas) del césped. [16]
La arcilla suele ser dura y resistente cuando está seca, pero se vuelve muy blanda cuando absorbe agua. La arcilla seca ayuda a mantener unida una pared de tierra, pero si la pared está expuesta directamente a la lluvia o al agua que se filtra desde el techo, puede saturarse. [17] La tierra puede "estabilizarse" para hacerla más resistente a la intemperie. La práctica de estabilizar la tierra añadiendo cal quemada tiene siglos de antigüedad. [18] También se puede añadir cemento Portland o betún a la tierra destinada a la construcción, lo que le añade resistencia, aunque la tierra estabilizada no es tan fuerte como la arcilla cocida o el hormigón. [18] También se pueden utilizar mezclas de cemento y cal, o puzolana y cal, para la estabilización. [19]
Preferentemente, el contenido de arena del suelo será del 65% al 75%. Los suelos con bajo contenido de arcilla, o con no más del 15% de arcilla no expansiva, son adecuados para la tierra estabilizada. [20] El porcentaje de arcilla se puede reducir añadiendo arena, si está disponible. [21] Si hay más del 15% de arcilla, puede ser necesario más del 10% de cemento para estabilizar el suelo, lo que aumenta el coste. [20] Si la tierra contiene poca arcilla y contiene un 10% o más de cemento, en realidad es hormigón. El cemento no es especialmente respetuoso con el medio ambiente, ya que el proceso de fabricación genera grandes cantidades de dióxido de carbono. [22] La tierra estabilizada de baja densidad será porosa y débil. Por tanto, la tierra debe compactarse ya sea mediante una máquina que haga bloques o dentro del muro utilizando la técnica de "tierra apisonada". [19]
La tapia apisonada es una técnica para construir muros que utiliza materias primas naturales como tierra, tiza , cal o grava . Un muro de tapia apisonada se construye colocando tierra húmeda en un encofrado temporal. El suelo se compacta manual o mecánicamente y luego se retira el encofrado. [23] La tapia apisonada generalmente se hace sin mucha agua, por lo que no necesita mucho tiempo para secarse a medida que se levanta el edificio. Es susceptible a la humedad, por lo que debe colocarse sobre una capa que detenga la humedad ascendente, debe techarse o cubrirse para evitar que entre el agua desde arriba y puede necesitar protección mediante algún tipo de yeso, pintura o revestimiento. [22]
En China, los muros de tierra apisonada fueron construidos por el pueblo Longshan entre 2600 y 1900 a. C., durante el período en el que aparecieron las primeras ciudades en la región. Los gruesos muros inclinados hechos de tierra apisonada se convirtieron en una característica de los monasterios budistas tradicionales en todo el Himalaya y se volvieron muy comunes en las áreas del norte de la India, como Sikkim . [24] La técnica se extendió a Oriente Medio y al norte de África, y la ciudad de Cartago se construyó con tierra apisonada. Desde allí, la tecnología fue traída a Europa por los romanos. [25] Las estructuras de tierra apisonada pueden ser duraderas. La mayor parte de la Gran Muralla China se hizo de tierra apisonada, al igual que la Alhambra en el Reino de Granada . En el norte de Europa hay edificios de tierra apisonada de hasta siete pisos de altura y doscientos años de antigüedad. [22]
Los romanos fabricaron un hormigón duradero y lo suficientemente fuerte como para construir muros de carga. [26] El hormigón romano contiene escombros de ladrillos rotos y rocas colocadas en mortero. El mortero incluía cal y puzolana , un material volcánico que contribuía significativamente a su resistencia. [27] Las estructuras de hormigón romanas, como el Coliseo , completado en el año 80 d. C., todavía se mantienen en pie. [28] Su longevidad puede explicarse por el hecho de que los constructores utilizaron una mezcla relativamente seca de mortero y agregado y la compactaron machacándola para eliminar las bolsas de aire. [29] Aunque se derivan de productos de la tierra, las estructuras de hormigón normalmente no se considerarían estructuras de tierra. [1]
Los ladrillos de adobe son unidades de mampostería modulares preformadas de barro secado al sol que se inventaron en diferentes momentos en diferentes partes del mundo a medida que se desarrollaba la civilización. [30] La construcción con ladrillos evita las demoras mientras se seca cada capa de barro encharcado. Los murales de las paredes muestran que las técnicas de producción de adobe estaban muy avanzadas en Egipto en el año 2500 a. C. [11] La construcción con adobe es común en gran parte de África en la actualidad. [31] Los ladrillos de adobe se fabrican tradicionalmente con arena y arcilla mezcladas con agua hasta obtener una consistencia plástica, con paja o hierba como aglutinante. [32] [d] El barro se prepara, se coloca en moldes de madera, se apisona y se nivela, y luego se saca del molde para que se seque durante varios días. Luego, los ladrillos se colocan de pie para que se curen al aire durante un mes o más. [32]
En el suroeste de Estados Unidos y México, los edificios de adobe tenían paredes enormes y rara vez superaban los dos pisos de altura. Las iglesias de las misiones de adobe nunca superaban los 11 m (35 pies) de altura. [33] Dado que las superficies de adobe son frágiles, se utilizan revestimientos para protegerlas. Estos revestimientos, que se renuevan periódicamente, incluyen yeso de barro, yeso de cal, cal [e] o estuco. [34] Históricamente, los muros de adobe se hacían colocando los ladrillos con mortero de barro, que se hincha y se encoge al mismo ritmo que los ladrillos cuando se humedece o se seca, se calienta o se enfría. El adobe moderno se puede estabilizar con cemento y unir con morteros de cemento, pero los morteros de cemento harán que los ladrillos de adobe no estabilizados se deterioren debido a las diferentes tasas de expansión y contracción térmica. [33]
Los bloques de tierra comprimida (BTC) se hacían tradicionalmente utilizando un palo para apisonar la tierra en un molde de madera. Hoy en día, por lo general, se hacen a partir del subsuelo comprimido en una máquina manual o motorizada. En el mundo en desarrollo, las máquinas manuales pueden ser una solución rentable para fabricar bloques de construcción uniformes, mientras que las máquinas motorizadas, más complejas y costosas, tienen menos probabilidades de ser apropiadas. Aunque requiere mucha mano de obra, la construcción con BTC evita el costo de comprar y transportar materiales. [35] Las máquinas para fabricar bloques pueden formar bloques que tienen formas entrelazadas para reducir la necesidad de mortero. El bloque puede tener agujeros o ranuras para que se puedan insertar varillas como las de bambú para mejorar la resistencia a los terremotos. [36]
Se debe utilizar tierra adecuada, con suficiente arcilla para mantener unido el bloque y resistir la erosión, pero sin demasiada arcilla expansiva. [37] Cuando el bloque se ha hecho con tierra estabilizada, que contiene cemento, se debe dejar que el hormigón se endurezca durante unas tres semanas. Durante este tiempo, los bloques se deben apilar y se debe evitar que se sequen rociándolos con agua. Esto puede ser un problema en climas cálidos y secos donde el agua es escasa. Apilar los bloques de forma compacta y cubrirlos con una lámina de polietileno puede ayudar a reducir la pérdida de agua. [38]
La construcción con bolsas de tierra es una técnica de construcción natural que ha evolucionado a partir de las técnicas de construcción militar históricas para búnkeres . [39] Se puede utilizar un subsuelo local de casi cualquier composición, aunque sería preferible una mezcla de adobe. El suelo se humedece para que se compacte en una estructura estable cuando se empaqueta en sacos o tubos de polipropileno o arpillera tejidos. A veces se utiliza malla de plástico. Los sacos de polipropileno (pp) son los más comunes, ya que son duraderos cuando están cubiertos, baratos y ampliamente disponibles. [39] Las bolsas se colocan en hileras, con alambre de púas entre cada hilera para evitar que se resbalen. Cada hilera se apisona después de su colocación. [40] La estructura en bolsas de pp es similar al adobe pero más flexible. Con tubos de malla, la estructura es como tierra apisonada. [39] Las bolsas de tierra se pueden utilizar para hacer edificios con forma de cúpula o de paredes verticales. Con la estabilización del suelo también se pueden utilizar para muros de contención. [41]
La técnica de cocción de ladrillos de arcilla en un horno data de alrededor del 3500 a. C. Los ladrillos cocidos se utilizaban para construir mampostería duradera en Europa, Asia y el norte de África en el año 1200 a. C. y siguen siendo un material de construcción importante. [42] Los ladrillos de arcilla cocida modernos se forman a partir de arcillas o pizarras, se les da forma y luego se cuecen en un horno durante 8 a 12 horas a una temperatura de 900 a 1150 °C. [43] [f] El resultado es una cerámica que se compone principalmente de sílice y alúmina, con otros ingredientes como arena de cuarzo. La porosidad del ladrillo depende de los materiales y de la temperatura y duración de la cocción. Los ladrillos pueden variar de color dependiendo de la cantidad de hierro y carbonato de calcio en los materiales utilizados y de la cantidad de oxígeno en el horno. [43] Los ladrillos pueden descomponerse debido a la cristalización de sales en el ladrillo o en sus poros, por la acción de las heladas y por los gases ácidos. [45]
Los ladrillos se colocan en hileras unidas con mortero, una combinación de cemento Portland, cal y arena. [46] Una pared de un ladrillo de espesor incluirá ladrillos de soga con su lado largo y angosto expuesto y ladrillos de cabecera que se cruzan de un lado a otro. Existen varios "enlaces" de ladrillo , o patrones de soga y cabecera, incluidos los enlaces inglés, holandés y flamenco. [47]
La construcción de viviendas con protección de tierra se ha utilizado durante miles de años para hacer viviendas energéticamente eficientes. [48] Existen varias configuraciones. En un extremo, una vivienda con protección de tierra está completamente bajo tierra, con quizás un patio abierto para proporcionar aire y luz. Una casa de tierra puede estar construida en una pendiente, con ventanas o aberturas para puertas en uno o más de sus lados, o el edificio puede estar al nivel del suelo, pero con tierra amontonada contra las paredes, y quizás con un techo de tierra. [49]
Las casas de pozo construidas por los agricultores hohokam entre 100 y 900 d. C., en lo que ahora es el suroeste de los EE. UU., eran estructuras con bermas, parcialmente incrustadas en laderas orientadas al sur. Su exitoso diseño se utilizó durante cientos de años. [50] En Matmata, Túnez , la mayoría de las casas antiguas se construyeron a 12 metros (39 pies) por debajo del nivel del suelo y rodeaban patios de unos 12 metros (39 pies) cuadrados. [51] [g] Se llegaba a las casas a través de túneles. Otros ejemplos de viviendas subterráneas, semisubterráneas o en acantilados en climas cálidos y fríos se encuentran en Turquía, el norte de China y el Himalaya, y el suroeste de los EE. UU. [51] Varios monasterios budistas construidos con tierra y otros materiales en laderas de acantilados o cuevas en áreas del Himalaya como el Tíbet , Bután , Nepal y el norte de la India a menudo están ubicados en lugares peligrosos. A partir de la década de 1970, el interés en la técnica ha revivido en los países desarrollados. [48] Al colocar una casa de tierra en el suelo, la casa será más fresca en la estación cálida y más cálida en la estación fría. [49]
Una cabaña de tierra es un edificio circular construido por algunos de los nativos americanos de América del Norte. Tienen una construcción de postes y vigas de madera y tienen forma de cúpula. [53] Una estructura típica tendría cuatro o más postes centrales plantados en el suelo y conectados en la parte superior por vigas transversales. El agujero para el humo se dejaría abierto en el centro. Alrededor de la estructura central había un anillo más grande de postes más cortos, también conectados por vigas transversales. Las vigas irradiaban desde las vigas transversales centrales hasta las vigas transversales exteriores, y luego tablones o vigas partidas formaban las paredes laterales inclinadas o verticales. [54] La estructura estaba cubierta de palos y maleza o hierba, cubiertos a su vez por una capa gruesa de tierra o césped . Algunos grupos enyesaban toda la estructura con barro, que se secaba para formar una cáscara. [54]
El adobe es una antigua técnica de construcción en la que se entrelazan enredaderas o palos más pequeños entre postes verticales y luego se cubre la pared con barro mezclado con paja y hierba. [55] La técnica se encuentra en todo el mundo, desde el delta del Nilo hasta Japón, donde se utilizó bambú para hacer el adobe. [56] En Cahokia , ahora en Illinois, EE. UU., las casas de adobe se construían con el piso rebajado de 1 a 3 pies (0,30 a 0,91 m) por debajo del suelo. Una variante de la técnica se llama bajareque en Colombia . [55] En la Gran Bretaña prehistórica, se construían simples refugios circulares de adobe dondequiera que hubiera arcilla adecuada disponible. [57] El adobe todavía se encuentra como paneles en edificios con estructura de madera. [58] Generalmente, las paredes no son estructurales, y en el uso interior, la técnica en el mundo desarrollado fue reemplazada por listones y yeso, y luego por placas de yeso . [56]
Los agricultores pioneros europeos en las praderas de América del Norte, donde no hay madera para la construcción, a menudo hicieron su primera casa en una cueva excavada en la ladera de una colina o barranco, con una cubierta sobre la entrada. Cuando tenían tiempo, construían una casa de césped . El granjero usaba un arado para cortar el césped en ladrillos de 1 por 2 pies (0,30 por 0,61 m), que luego se apilaban para formar las paredes. [59] Las tiras de césped se apilaban con el lado de la hierba hacia abajo, escalonadas de la misma manera que el ladrillo, en tres filas una al lado de la otra, lo que daba como resultado una pared de más de 3 pies (0,91 m) de espesor. La pared de césped se construyó alrededor de los marcos de puertas y ventanas, y las esquinas de la pared se aseguraron con varillas clavadas verticalmente a través de ellas. El techo se hizo con postes o matorrales, se cubrió con hierba de pradera y luego se selló con una capa de césped. [60] Las casas de adobe eran fuertes y a menudo duraban muchos años, pero eran húmedas y sucias a menos que las paredes interiores estuvieran enlucidas. [59] Los techos tendían a tener goteras y, a veces, se derrumbaban durante una tormenta. [60]
Existen innumerables ejemplos de edificios de adobe o ladrillos de barro en todo el mundo. La ciudad amurallada de Shibam en Yemen, declarada Patrimonio de la Humanidad en 1982, es conocida por sus edificios de adobe de diez pisos sin reforzar. [61] La mezquita Djinguereber de Tombuctú , Mali, se construyó por primera vez a principios del siglo XIV d. C. (siglo VIII d. H.) a partir de ladrillos de barro redondos y una mezcla de piedra y barro, y fue reconstruida varias veces después, creciendo constantemente en tamaño. [62] Más al sur en Mali, la Gran Mezquita de Djenné , un ejemplo dramático de la arquitectura de adobe del Sahel, fue construida en 1907, basada en el diseño de una Gran Mezquita anterior construida por primera vez en el sitio en 1280. El adobe requiere mantenimiento, y el gobernante fundamentalista Seku Amadu había dejado que la mezquita anterior se derrumbara. [63]
Las ruinas de Casa Grande , ahora un monumento nacional en Arizona protegido por un techo moderno, son una enorme estructura de adobe de cuatro pisos construida por el pueblo Hohokam entre 1200 y 1450 d. C. [64] El primer europeo en registrar la gran casa fue un sacerdote jesuita, el padre Eusebio Kino , quien visitó el sitio en 1694. En ese momento, había estado abandonado durante mucho tiempo. [65] Cuando se instaló un techo temporal en 1903, el edificio de adobe había estado vacío y sin mantenimiento durante cientos de años. [66]
Huaca de la Luna, en lo que hoy es el norte de Perú, es un gran templo de adobe construido por el pueblo moche . El edificio pasó por una serie de fases de construcción, creciendo finalmente hasta una altura de unos 32 metros (105 pies), con tres plataformas principales, cuatro plazas y muchas habitaciones y recintos más pequeños. Las paredes estaban cubiertas por llamativos murales y frisos multicolores; los que se pueden ver hoy en día datan de alrededor de 400 a 610 d. C. [67]
Un tulou de Fujian es un tipo de vivienda rural del pueblo hakka en las zonas montañosas del sureste de Fujian , China. [68] En su mayoría se construyeron entre los siglos XIII y XX. [69] Un tulou es un edificio de tierra grande, cerrado y fortificado, rectangular o circular, con paredes de tierra apisonada muy gruesas que soportan cargas de entre tres y cinco pisos de altura. Un toulou puede albergar hasta 80 familias. Los edificios interiores más pequeños a menudo están encerrados por estos enormes muros periféricos que pueden contener salas, almacenes, pozos y áreas de estar. La estructura se asemeja a una pequeña ciudad fortificada. [70] Los muros están formados por tierra compactada mezclada con piedra, bambú, madera y otros materiales fácilmente disponibles, y tienen hasta 6 pies (1,8 m) de espesor. El resultado es un edificio bien iluminado, bien ventilado, a prueba de viento y a prueba de terremotos que es cálido en invierno y fresco en verano. [70]
Los zigurats eran templos elevados construidos por los sumerios entre finales del IV milenio a. C. y el II milenio a. C., que se elevaban en una serie de terrazas hasta un templo de hasta 200 pies (61 m) sobre el nivel del suelo. El zigurat de Ur contenía unos tres millones de ladrillos, ninguno de más de 15 pulgadas (380 mm) de longitud, por lo que su construcción habría sido un proyecto enorme. [71] El zigurat más grande estaba en Babilonia, y algunos piensan que es la Torre de Babel mencionada en la Biblia . Fue destruida por Alejandro Magno y solo quedan los cimientos, pero originalmente tenía 300 pies (91 m) de altura sobre una base de unos 660 pies (200 m) cuadrados. [72] Se utilizaron ladrillos secados al sol para el interior y ladrillos cocidos en horno para el revestimiento. Los ladrillos se mantenían unidos con arcilla o betún. [73]
Muchas sociedades indígenas precolombinas de la antigua América del Norte construyeron grandes estructuras piramidales de tierra conocidas como montículos de plataforma . Entre las más grandes y conocidas de estas estructuras se encuentra el montículo de los Monjes en el sitio de Cahokia en lo que se convirtió en Illinois, completado alrededor del año 1100 d. C., que tiene una base más grande que la de la Gran Pirámide de Giza. Muchos de los montículos experimentaron múltiples episodios de construcción de montículos a intervalos periódicos, algunos de los cuales llegaron a ser bastante grandes. Se cree que han desempeñado un papel central en la vida religiosa de los pueblos constructores de montículos y los usos documentados incluyen plataformas de casas de jefes semipúblicas, plataformas de templos públicos , plataformas mortuorias , plataformas de osarios , plataformas de casas de tierra /casas adosadas, plataformas residenciales, plataformas de suelo cuadrado y de rotonda y plataformas de baile. [74] [75]
La Pirámide del Sol de 63 metros de altura en Teotihuacan , México, se empezó a construir en el año 100 d. C. La estructura revestida de piedra contiene dos millones de toneladas de tierra apisonada. [25]
Los movimientos de tierra son obras de ingeniería creadas a través del movimiento o procesamiento de cantidades de tierra o roca no formada. El material puede ser trasladado a otra ubicación y moldeado en una forma deseada para un propósito. [76] Los diques , terraplenes y represas son tipos de movimiento de tierra. Un dique, dique de contención o talud de contención es una cresta natural alargada o un muro de relleno de tierra construido artificialmente que regula los niveles de agua. Por lo general, es de tierra y a menudo corre paralelo al curso de un río en su llanura de inundación o a lo largo de las costas bajas. [77]
Los muros de contención de tierra mecánicamente estabilizada (MSE) se pueden utilizar para terraplenes. [78] Los muros MSE combinan una losa de nivelación de hormigón, paneles de revestimiento de pared, albardilla, refuerzo de tierra y relleno seleccionado. [79] Se puede utilizar una variedad de diseños de paneles de revestimiento de pared. [79] Después de que se ha colocado la losa de nivelación y se ha colocado y apuntalado la primera fila de paneles, la primera capa de relleno de tierra se lleva detrás de la pared y se compacta. Luego se coloca el primer conjunto de refuerzos sobre la tierra. [80] Los refuerzos, que pueden ser polímeros tensados o tiras o rejillas de metal galvanizado, se unen a los paneles de revestimiento. [81] Este proceso se repite con capas sucesivas de paneles, tierra y refuerzos. De esta manera, los paneles se unen al terraplén de tierra para formar una estructura estable con tensiones equilibradas. [82]
Aunque la construcción con los principios básicos de MSE tiene una larga historia, MSE se desarrolló en su forma actual en la década de 1960. Los elementos de refuerzo utilizados pueden variar, pero incluyen acero y geosintéticos . El término MSE se usa generalmente en los EE. UU. para distinguirlo de "Tierra reforzada", un nombre comercial de Reinforced Earth Company, pero en otros lugares el término suelo reforzado es el generalmente aceptado. [78] La construcción con MSE es relativamente rápida y económica, y aunque requiere mucha mano de obra, no exige altos niveles de habilidad. Por lo tanto, es adecuada tanto para países en desarrollo como desarrollados. [83]
La tierra se ha utilizado para construir fortificaciones durante miles de años, incluidas fortalezas y murallas, a menudo protegidas por fosos. La fotografía aérea en Europa ha revelado rastros de fortificaciones de tierra de la época romana y de la época medieval posterior. [84] El dique de Offa es una enorme fortificación de tierra que se extiende a lo largo de la disputada frontera entre Inglaterra y Gales. [85] Se sabe poco sobre el período o el constructor, el rey Offa de Mercia , que murió en el año 796 d. C. [86] Una fortificación temprana de madera y tierra podría ser reemplazada más tarde por una estructura de ladrillo o piedra en el mismo sitio. [87]
Las fuerzas sitiadoras utilizaban las trincheras para acercarse a una fortificación mientras se protegían de los misiles. Los zapadores construían "zanjas" o trincheras que zigzagueaban hacia la fortaleza atacada. Apilaban la tierra excavada para hacer un muro protector o gavión. La profundidad combinada de la zanja y la altura del gavión podía ser de 2,4 a 3,0 m (8 a 10 pies). A veces, la zanja era un túnel, excavado varios pies por debajo de la superficie. Los zapadores eran muy hábiles y estaban muy bien pagados debido al extremo peligro de su trabajo. [88]
En la Guerra Civil estadounidense (1861-1865), las trincheras se utilizaron como posiciones defensivas durante toda la contienda, pero desempeñaron un papel cada vez más importante en las campañas de los dos últimos años. [89] Los movimientos de tierra militares tal vez culminaron en la vasta red de trincheras construidas durante la Primera Guerra Mundial (1914-1918) que se extendía desde Suiza hasta el Mar del Norte a fines de 1914. [90] Las dos líneas de trincheras se enfrentaban entre sí, ocupadas por soldados que vivían en condiciones espantosas de frío, humedad y suciedad. [91] Las condiciones eran peores en las trincheras aliadas. Los alemanes estaban más dispuestos a aceptar las trincheras como posiciones a largo plazo y usaban bloques de hormigón para construir refugios seguros en las profundidades subterráneas, a menudo con iluminación eléctrica y calefacción. [92]
Una presa de terraplén es una enorme barrera de agua artificial . Normalmente se crea mediante la colocación y compactación de un montículo semiplástico complejo de diversas composiciones de tierra, arena, arcilla y/o roca. Tiene una cubierta impermeable natural semipermanente para su superficie y un núcleo denso e impermeable. Esto hace que una presa de este tipo sea impermeable a la erosión superficial o por filtración . [93] La fuerza del embalse crea un empuje hacia abajo sobre la masa de la presa, lo que aumenta en gran medida el peso de la presa sobre su base. Esta fuerza adicional sella e impermeabiliza eficazmente la base subyacente de la presa, en la interfaz entre la presa y su lecho fluvial . [94] Una presa de este tipo está compuesta de partículas de material independientes fragmentadas. La fricción y la interacción de las partículas unen las partículas en una masa estable en lugar de mediante el uso de una sustancia cementante. [95]
El dique de relaves de Syncrude Mildred Lake en Alberta , Canadá, es una presa de terraplén de unos 18 kilómetros (11 millas) de largo y de 40 a 88 metros (131 a 289 pies) de alto. En 2001 se creía que era la estructura de tierra más grande del mundo por su volumen de relleno. [96]
Las regiones con bajo riesgo sísmico son seguras para la mayoría de los edificios de tierra, pero las técnicas de construcción históricas a menudo no pueden resistir ni siquiera niveles de terremotos medios de manera efectiva debido a tres cualidades altamente indeseables de los edificios de tierra como material de construcción sísmica: ser relativamente "débiles, pesados y quebradizos". Sin embargo, los edificios de tierra pueden construirse para resistir cargas sísmicas. [97]
Los factores clave para mejorar el desempeño sísmico son la resistencia del suelo, la calidad de la construcción, el diseño robusto y el refuerzo sísmico. [98]
Los suelos más resistentes hacen paredes más resistentes. Los constructores de adobe pueden probar la resistencia de los bloques curados dejándolos caer desde una altura específica o rompiéndolos con una palanca. [99] Los constructores que utilizan técnicas inmediatas como bolsas de tierra, adobe o tierra apisonada pueden preferir pruebas de trituración aproximadas en muestras más pequeñas que se pueden secar en horno y triturar con una pequeña palanca. [100]
Los constructores deben comprender los procesos de construcción y ser capaces de producir una calidad consistente para edificios resistentes. [101]
Un diseño robusto implica que los edificios sean más cuadrados que alargados, y simétricos, no en forma de L, [102] así como que no haya primeros pisos "blandos" (pisos con grandes ventanas, edificios sobre columnas sin arriostramiento). Las pautas de construcción con tierra de Nueva Zelanda verifican que haya suficiente longitud de pared de arriostramiento en cada una de las dos direcciones principales, en función del espesor de la pared, la altura del piso, el espaciado de la pared de arriostramiento y el peso del techo, el desván y el segundo piso sobre los muros de tierra. [103]
Las técnicas de construcción que son más dúctiles que frágiles, como las bolsas de tierra contenidas o los muros de neumáticos de los earthships , pueden evitar mejor el colapso que la tierra frágil no reforzada. Las capas de base de grava contenida pueden agregar potencial de aislamiento de la base .
La contención de muros se puede agregar a técnicas como el adobe para resistir la pérdida de material que conduce al colapso. [104] La mampostería confinada es eficaz para el adobe contra fuerzas sísmicas de 0,3 g [105] [106] puede ser útil con mampostería de tierra.
Existen muchos tipos de refuerzo que pueden aumentar la resistencia de las paredes, como el plástico o la malla de alambre y las varillas de refuerzo de acero, fibra de vidrio o bambú. La tierra resiste bien la compresión, pero es débil cuando se tuerce. El refuerzo de tracción debe abarcar los puntos de daño potencial y estar bien anclado para aumentar la estabilidad fuera del plano. Las vigas de unión en las partes superiores de las paredes son vitales y deben estar bien sujetas a las paredes. [107]
Los constructores deben tener en cuenta que los refuerzos orgánicos incrustados en las paredes pueden destruirse antes de que se retire el edificio. Los detalles de fijación de los refuerzos son fundamentales para resistir fuerzas mayores. La mejor resistencia al corte del adobe se obtuvo con el refuerzo horizontal fijado directamente a las barras de refuerzo verticales que se extendían desde la zapata hasta la viga de unión. [108]
La madera entrelazada en las paredes de tierra reduce los daños causados por los terremotos si la madera no sufre daños por podredumbre seca o insectos. El entrelazo de madera incluye Dhajji, [109] de tejido fino y otros tipos. [110]
