La tierra contenida ( CE ) es un material de construcción natural diseñado estructuralmente que combina contención, refuerzo económico y paredes de tierra fuertemente cohesivas. La CE es una construcción con sacos de tierra que se puede calibrar para varios niveles de riesgo sísmico en función de la resistencia del suelo de la construcción y los estándares del plan para un apuntalamiento adecuado.
Existe una necesidad reconocida de comprensión estructural de los materiales de construcción alternativos. [1] Actualmente se están desarrollando directrices de construcción para la construcción ecológica, basadas en el código de desempeño de Nueva Zelanda para adobe y tierra apisonada. [2]
El CE se diferencia de la grava contenida (CG) o la arena contenida (CS) por el uso de relleno cohesivo curado, apisonado y húmedo. El CE puede ser modular, construido en contenedores de polipropileno hechos con bolsas de arroz , o sólido, construido en tubos de malla que permiten que el relleno de tierra se solidifique entre hileras.
El hormigón celular, relleno con piedra pómez o grava común y/o piedras pequeñas, se utiliza a menudo como muro de base resistente al agua bajo hormigón celular, que también proporciona una ruptura capilar eficaz. Las bolsas de suelo utilizadas principalmente en aplicaciones horizontales por ingenieros civiles contienen relleno suelto que incluye hormigón celular y hormigón celular. Las capas de hormigón celular, al igual que las bolsas de suelo, pueden contribuir al aislamiento de la base y/o a las cualidades de amortiguación de vibraciones, [3] [4] aunque la resistencia fuera del plano necesita investigación.
Para mayor claridad, las bolsas de tierra construidas con un relleno de baja cohesión o rellenas con tierra seca que no se solidifica no son CE sino CS. El CE sin curar también tiene un rendimiento estructural similar al CS.
Los constructores acostumbrados a trabajar sin ingenieros se enorgullecen de las ilimitadas variaciones de los sacos de tierra. Pocos capacitadores analizan los niveles de riesgo de las obras de construcción o recomiendan pruebas precisas de la resistencia del suelo, a pesar de que la resistencia del suelo es un factor clave para mejorar el rendimiento sísmico de los muros de tierra. [5]
La necesidad o el uso de componentes metálicos son objeto de controversia, incluidas las barras de refuerzo clavadas en las paredes [6] y el alambre de púas entre las hileras, aunque la fricción estática de las superficies lisas de bolsa a bolsa de las paredes CE modulares pesadas es de 0,4 sin adherencia. [7]
El conocimiento de ingeniería sobre los sacos de tierra ha ido en aumento. [8] Se sabe más sobre el rendimiento de los muros construidos con arena o tierra seca o sin curar que sobre la abrumadora mayoría de los edificios construidos con sacos de tierra que han utilizado relleno de tierra húmeda y cohesiva. Los informes basados en pruebas de sacos de tierra y relleno suelto o granular (o relleno sin curar) suponen que la resistencia del suelo es menos importante para la resistencia del muro que la resistencia de la tela de los sacos. [9] Sin embargo, las pruebas de corte muestran claramente que un relleno cohesivo y curado más fuerte aumenta sustancialmente la resistencia del muro de tierra contenida. [10]
El uso de bolsas de tierra se desarrolló gradualmente sin análisis estructural, primero para pequeñas cúpulas, [11] luego para edificios de paredes verticales de muchas formas. Aunque las cúpulas pasaron las pruebas estructurales en California, no se extrajo información estructural de las pruebas de las formas inherentemente estables. [12] Los constructores tomaron prestadas las pautas del adobe para recomendar detalles del plan, [13] pero el código desarrollado en Nuevo México, con bajo riesgo sísmico, no aborda los problemas de las áreas de mayor riesgo. [14] Los niveles de riesgo sísmico de California son casi tres veces más altos que los de Nuevo México, [15] y el riesgo en todo el mundo aumenta mucho más.
El uso de bolsas de tierra se suele utilizar después de desastres en el mundo en desarrollo, incluido el tsunami de Sri Lanka de 2004 , [16] el terremoto de Haití de 2010 [17] y el terremoto de Nepal de 2015. [18]
Los muros CE fallan en las pruebas de corte cuando las púas se doblan o se doblan hacia atrás o (con relleno de tierra débil) al astillar el relleno de la bolsa curada. Los muros CS o los muros CE sin curar fallan de manera diferente, al cortar la tela de la bolsa a medida que las púas se mueven a través del relleno suelto.
Debido a que ningún edificio construido con bolsas de tierra resultó gravemente dañado por un movimiento sísmico de hasta 0,8 g en los terremotos de Nepal de 2015 , el código de construcción de Nepal reconoce las bolsas de tierra, [19] aunque el código no analiza la resistencia del suelo ni el refuerzo mejorado. Nepal exige que los edificios resistan un riesgo de 1,5 g, aunque los mapas de riesgo muestran valores más altos. Los mejores capacitadores asumen el uso de suelo cohesivo y alambre de púas, y recomiendan varillas de refuerzo verticales, contrafuertes y vigas de unión, [20] pero las técnicas empíricas de bolsas de tierra deben diferenciarse de la tierra contenida que sigue pautas más completas.
Los resultados de los daños causados por terremotos confirman la validez de las normas detalladas de Nueva Zelanda para adobe y tierra apisonada no diseñados [21] que permiten edificios no reforzados con niveles de fuerza de 0,6 g.
Aunque los sacos de tierra sin pautas específicas pueden ser a menudo tan fuertes, el adobe convencional puede sufrir daños graves a niveles inferiores a 0,2 g de fuerza. [22] Los sacos de tierra no tradicionales construidos con alambre de púas, suelo apenas cohesivo y sin barras de refuerzo pueden tener la mitad de la resistencia al corte del adobe no reforzado de Nueva Zelanda. [23] En algún punto entre 0,3 y 0,6 g de fuerza, las pautas CE se vuelven importantes.
Basado en pruebas de corte estático (Stouter, P. May 2017): Las siguientes pautas aproximadas suponen un piso único de paredes de 380 mm (15 in) de ancho con 2 hilos de alambre de púas de 4 puntas por hilera. Consulte la norma NZS 4299 para conocer el espaciado de las paredes de arriostramiento y el tamaño de las paredes de arriostramiento y/o los contrafuertes. Las barras de refuerzo verticales deben estar espaciadas a 1,5 m (5 ft) en promedio en el centro y empotradas en el relleno de la pared mientras estén húmedas. Siga las restricciones de la norma NZS 4299 sobre el tamaño del edificio, la pendiente del sitio, el clima y los usos. Hable sobre las inquietudes sobre los cimientos con un ingeniero, ya que la norma NZS 4299 supone una zapata de hormigón armado completa.
A modo de comparación con la norma NZS 4299, los siguientes niveles de riesgo se basan aproximadamente en una aceleración espectral (Ss) de 0,2 segundos a partir de una probabilidad de excedencia del 2 % en 50 años. Los constructores pueden consultar el Manual de Instalaciones Unificadas en línea [24] para conocer estos valores para algunas ciudades del mundo. Estos niveles de riesgo se basan en la resistencia máxima, pero los límites de deformación pueden requerir detalles más rígidos o niveles de riesgo más bajos.
Suelo de resistencia media: 1,7 MPa (250 psi) de resistencia a la compresión sin confinamiento
Suelo resistente: resistencia a la compresión sin confinamiento de 2,2 MPa (319 psi)
Se necesitan investigaciones adicionales y análisis de ingeniería para crear manuales de CE válidos.