2. primer articulo

“1º Revista Asociacion Nacional de Estudiantes de Ingenieria Civil”

5

ASPECTOS GEOTECNICOS Y GEOAMBIENTALES

EN LA AMÉRICA PRECOLOMBINA

Ing. Civil Roberto Terzariol(1)

Ing. Civil Marco Terzariol(2)

Resumen

En este artículo se brinda un enfoque histórico de la ingeniería geotecnica en las civilizaciones Maya (Centro América), Teotihucana-Azteca (Norte América) e Inca (Sud América), que fueron las más desarrolladas en sus respectivos períodos de supervivencia. En cada una de ellas se describen diversas obras, ciudades y desarrollos, analizando las soluciones geotécnicas empleadas ante problemas tan diversos como fundaciones superficiales en suelos y rocas, fundaciones en suelos blandos, muros de sostenimiento, drenajes, control de inundaciones, estabilidad de laderas, anclajes, refuerzo de suelos, túneles, etc. Finalmente se evalúan estas soluciones estableciendo consideraciones finales a modo de conclusiones para futuros estudios sobre la historia de la geotecnia y su importancia en la enseñanza de esta ciencia/tecnología. Palabras clave: Historia de Geotecnia, Geotecnia Americana

(1) Prof. Plenario Area Geotecnia Univ. Nac. de Córdoba / Prof. Titular Univ. Tecnol. Nacional (2) Docente Adscripto en Estructuras III Facultad de Arquitectura, Univ. Nac. de Córdoba


6

1.- Generalidades

Los conocimientos actuales de geotecnia reconocen un antes y un después de la aparición del libro Erdbaumechanick de K. Terzaghi (1925). Él es quien establece el paradigma y ordena los conocimientos existentes de modo que este campo de estudio se transforme en una ciencia/tecnología, tal como se estudia hoy en día. Existe gran difusión de obras y soluciones de ingeniería empleadas antes de esa fecha, en especial en Europa, Asia y Oriente Medio, dado que de esas regiones provienen las civilizaciones dominantes en la actualidad. En el presente artículo se analizará el empleo de soluciones geotécnicas por parte de las principales culturas precolombinas de América, sin desconocer con ello que otros pueblos, incluso de Argentina han realizado obras similares. En este caso se trata de dar un enfoque práctico a las mismas, poniendo de manifiesto que también por estas tierras, en base al ingenio, se solucionaron importantes problemas constructivos vinculados con esta especialidad.

2. Introducción

Sobre el origen humano en América existen dos corrientes uno que lo estima en unos 12.000 años y otra que lo estima entre 20.000 y 50.000 años, con orígenes diversos. Desde el punto de vista tecnológico se produjeron dos épocas neolíticas independientes, una en América Central, hace unos 10.000 años y otra en la región andina de Sud América, hace 5.000 años aproximadamente. Las civilizaciones que se generaron a posteriori realizaron grandes obras, por parte de grandes ingenieros y arquitectos. Sin embargo los aspectos geotécnicos eran abordados como un arte transmitido de generación en generación, mediante una serie de recomendaciones basadas en la experiencia de las obras construidas y los errores detectados. En todas las civilizaciones analizadas los ingenieros pertenecían al universo del “saber hacer”, es decir de la práctica ingenieril. Si bien comprendían, empíricamente, conceptos como el empuje del suelo, las presiones sobre el terreno, los asentamientos diferenciales y su control, el empleo de pilotes para tomar carga y como inclusiones, la consolidación y compactación del terreno, la necesidad de drenajes, la estabilidad de laderas, el empleo de refuerzos en el suelo, etc., no emplearon lenguaje matemático para su diseño, ni elaboraron teorías al respecto y si lo hicieron su transmisión fue verbal, sin dejarlas escritas para el avance de la conocimiento y para el aprovechamiento de las generaciones de ingenieros posteriores.

3. Análisis de la geotecnia en las civilizaciones precolombinas

Pese a que en toda América hubo ciudades, culturas y civilizaciones primitivas como las Nazca, Mochica, Pueblo, Totonaca, Lima, Tolteca, Zapoteca, Olmeca, etc., en este apartado se analizarán las más evolucionadas desde el punto de vista ingenieril, como son los imperios Maya, Teotihuacano-Azteca, e Inca. Las tres construyeron grandes templos, edificios públicos y ciudades. Mientras las dos primeras se caracterizaron por sus pirámides, problemas de fundaciones, y geotecnia de grandes obras, la última se diferenció por los problemas de estabilidad de taludes, muros de contención y su red vial. Desde el punto de vista geotécnico las realidades que tuvieron que afrontar fueron diversas en función del tipo de edificación y del tipo de suelos que se hallaban en cada lugar.

3.1.- Geotecnia Maya

La cultura Maya se originó unos 1000 años AC, y a la llegada de los europeos durante las expediciones en México y Centro América, ya se encontraba en su fase final y terminó de desaparecer durante el siglo XVII.

Los mayas no constituyeron un imperio único sino que se trataba de ciudades estado que merced a alianzas o tratados comerciales se unían o disociaban temporal y geográficamente.

Se distinguen tres períodos: · Preclásico (cca. 2700 AC a 300 DC): con una cultura

agrícola, cuyo centro de mayor importancia era El Petén en la actual Guatemala. Tenían contacto con los Olmecas de quienes tomaron la escritura y la numeración. Crearon las primeras grandes ciudades.

· Clásico (cca. 300 DC a 1000 DC): A este período de gran crecimiento cultural y de intercambio comercial, así como de guerras, pertenecen las entre otras las ciudades de Palenque (México), Copán (Honduras) y Tikal (Guatemala), que tenían una estrecha vinculación con Teotihuacan en el centro de México. Copán fue el centro científico, donde mediante mediciones astronómicas se determino el año tropical, se estableció una tabla de eclipses y se enunció una fórmula para corregir el calendario más exácta que la que usa actualmente.

· Posclásico (cca. 1.000 DC a 1.700 DC): Una vez que fueron abandonadas las ciudades del período clásico, tal vez por un problema ambiental de sustentabildiad, tuvieron su apogeo ciudades como Mayapan, Chicén Itzá y Uxmal, ubicadas en la parte norte de la península de Yucatán (México). Finalmente Mayapán dominó a las otras y se convirtió en el centro dominante hasta la llegada de los conquistadores españoles donde toda la cultura maya sucumbió.

Cuando los conquistadores españoles llegaron a estas ciudades la mayoría estaba desabitada y en decadencia por lo que no dieron mayor importancia a esta cultura, llegando a quemar los códices o libros maya. Por ello con el paso del tiempo las selvas de la región cubrieron las edificaciones haciendo olvidar estas ciudades.

7


Resulta de interés remarcar que, recién a fines de la primera mitad del siglo XIX, dos exploradores, un ingeniero y arquitecto inglés llamado Frederick Catherwood y un abogado norteamericano de nombre John Lloyd Stephens, habiendo oído hablar de ciudades y pirámides ocultas en la selva de Centro América, deciden organizar una expedición y recorrer esa zona para verificar esas noticias. Catherwood se encargó de los relevamientos y dibujos de los edificios y monumentos hallados, tarea que ya había realizado anteriormente en sendos viajes por Egipto y Europa. Realizaron dos campañas y redescubrieron todas las ciudades importantes de los tres períodos maya, y demostraron que el tipo y finalidad de las pirámides maya era totalmente diferente de las egipcias, rompiendo con algunos mitos de la época. La amistad entre estos dos hombres continuó más allá de los descubrimientos en mesoamérica, e incluso cuando Stephens adquirió acciones de la empresa que construía el ferrocarril que atraviesa el itsmo de Panamá, donde hoy se ubica el canal, convocó a Catherwood para ser el ingeniero de esa obra y de un proyecto ferroviario en Guyana, antes de viajar a California por la fiebre del oro. Stephens y Catherwood, al finalizar los viajes publicaron un libro llamado “Incidents of a Travel in Central America, Chiapas and Yucatán”. Una vez fallecido Catherwood en un naufragio, Stephens publicó sus mapas y dibujos en el libro “View of ancient monuments in Central América, Chiapas and Yucatán”. Bourbon (1999) se refiere a él como un excepcional documentalista y un extraordinario artista en quien la llama de la curiosidad, el conocimiento y la cultura brillan. Todas las ciudades tenían una conformación urbanística similar, con templos y pirámides, constituidos por muros de mampostería de bloques de piedra y rellenos con argamasa de piedra dispersa. Las cubiertas eran de madera la que se apoyaba sobre vigas de madera y columnas de piedra. Los sitios sagrados, como por ejemplo Chichén Itzá, contaban con una serie de templos, colocados sobre pirámides escalonadas y dedicados a diversas divinidades o para realizar sacrificios, plataformas ceremoniales, edificios públicos y eventualmente un observatorio. Estos elementos son los que definen la arquitectura maya por excelencia.

Figura 1. Plaza y edificios de Tikal y pirámide de Cobá

Los Mayas ocuparon geográficamente la zona de América Central más próxima a México, en lo que actualmente son Guatemala, Honduras y la península de Yucatán (México). Geológicamente esta zona se caracteriza por una formación Kárstica con un escenario de erosión y sedimentación dentro de su ciclo geomorfológico. Existen cavidades y conductos en las rocas calcáreas variando desde poros y fracturas, hasta grandes cavernas cuya profundidad va de los 12 a los 30 m, el colapso de los techos de las cavernas ha formado numerosas depresiones llamadas “dolinas”. Villasuzo Y Mendez (2000) indican que localmente como “reholladas” o “sumideros” cuando no poseen agua, y se les llama “cenotes” (figura 2) cuando el agua es visible.

Figura 2. Cenote en Yucatán

En Yucatán predomina superficialmente un material blanco y frágil llamado “sascab” puede ser observado en cortes superficiales de terreno, en depósitos de material y excavaciones; este material corresponde a rocas sin consolidar. El espesor de la capa de sascab puede variar de algunos centímetros a varios metros, su consistencia sugiere que la cristalización de aragonita a calcita, un proceso necesario para la consolidación de una roca, no ocurrió. En la zona de Guatemala y Honduras sobre las rocas calcáreas se han depositado materiales coluvio-aluvionales de diferente espesor, dependiendo de la cercanía a ríos y lagos. En esta región, más húmeda que Yucatán, abundan las selvas tropicales.


38

Con este panorama geológico es evidente que los mayas han fundado sus edificaciones sobre la roca calcárea, se han ubicado cerca de cenotes para abastecerse de agua, han empleado estructuralmente mampostería de bloques unidos por argamasa de calizas y utilizaron el “sascab” para construir los “caminos blancos” que unían sus ciudades. Por ello los Mayas empleaban para los muros cimentaciones superficiales construidas excavando el suelo superficial hasta la roca calcárea, y ejecutando luego una especie de hormigón ciclópeo confinado por mampostería de piedra hasta llegar a la superficie del terreno natural, desde donde disminuían su ancho, como se ve en la figura 3.

Figura 3. Detalles de cimientos mayas de muros

Por ejemplo en la península de Yucatán la escasa precipitación pluvial hizo innecesaria la construcción de barbacanas para los muros de contención, ya que estos servían como elemento arquitectónico, y no para contener el suelo en excavaciones o desmontes inexistentes dada la topografía muy llana de la región. Por otra parte el revestimiento superior de bloques o el material calcáreo compactado daba suficiente impermeabilización a los rellenos del trasdós. En al figura 4 se aprecia un muro lateral del edifico denominado “el observatorio donde se aprecia la ausencia de barbacanas sin inconvenientes.

Figura 4. Muro lateral de la plataforma del “observatorio” en Chichén Itzá

Pese a esta situación ampliamente favorable desde el punto de vista geotécnico, por problemas de heterogeneidades o tal vez de disolución de la roca kárstica, también se presentaban asentamientos diferenciales que dado el gran espesor de los muros no llegaban a provocar el colapso de las edificaciones, como se observa en la figura 5.

Figura 5. Asentamiento diferencial en “casa de las monjas”

en Chichén Itzá

En las pirámides no se observan asentamientos significativos, lo que es lógico dada su gran base apoyada sobre roca. Pero si se pueden observar problemas con la pendiente de las mismas dado su sistema constructivo. Estas pirámides, al igual que las aztecas, teotihuacanas y egipcias, constaban de una serie de muros de contención paralelos entre los que se colocaban fragmentos de roca o detritos del tallado de los bloques de revestimiento. Para lograr mayor pendiente se construían muros más altos o con menor separación. Cuando el talud superaba cierta pendiente, la fuerza deslizante podía superar la resistencia al cortante del conjunto relleno-muro y provocar el colapso parcial de la pirámide. Es decir el ángulo exterior de la pirámide estaba dado por el mayor ángulo que se pudiera obtener con un espesor de muro determinado dado el ángulo de fricción del material de relleno. En la figura 6 se puede apreciar la esquina de una grada donde se ha producido el colapso parcial de la misma. Obsérvese la gran pendiente con que se había construido muy superior a la de otras construcciones en el mismo complejo edilicio.

Figura 6. Colapso parcial de una grada con 75º aprox. de talud

Estas experiencias pasadas de generación en generación dieron por resultado construcciones más seguras como la grada, que se ve en la figura 7.


39

Figura 7. Gradas estables con talud de 60º aproximadamente

Para la construcción de los caminos empleaban la técnica de construir dos muretes laterales (figura 8) los que se rellenaban con “sacba” y luego se compactaban para darle terminación superficial e impermeabilización. Dado el color natural blanquecino del “sacba”, estos caminos se denominaban “blancos” y podían ser vistos fácilmente durante las noches a la luz de la luna.

Figura 8. Camino “blanco”

Sobre las sucesivas declinaciones y renaceres de las ciudades maya, existen varias teorías, pese a que todas aceptan que se trata de procesos lentos y graduales, y de ningún modo el motivo es único y catastrófico. Algunos lo atribuían a de factores endógenos, como ser guerras, revoluciones, epidemias, huracanes, terremotos, etc., otros en cambio se volcaban por factores exógenos como ser invasiones, cambio de redes comerciales, etc. Stuart (1997), plantea que estos factores pudieron incidir debilitando el gobierno y la economía de la región, de modo que la combinación de ellos con cambios climáticos locales, terminaron por hacer colapsar las ciudades maya.

Reafirmando esta hipótesis, mediante estudios de los sedimentos de lagos vecinos a los asentamientos mayas se ha podido establecer ciclos de sequía que coinciden temporalmente con las declinación de las ciudades estado. Estas sequías, combinadas con las deforestaciones practicadas en los siglos precedentes, para construir las ciudades, generar cultivos, abastecerse de leña y obtener canteras de roca y cal “viva” para las edificaciones, pudieron incrementar la vulnerabilidad de las poblaciones, que combinada con problemas endógenos y/o exógenos, provocaron la caída de los gobernantes locales y el abandono de las ciudades por ellos regidos. Planteado en términos ingenieriles la sobre-explotación de los recursos naturales, agravada por la falta de respuesta tecnológica a los problemas derivados, potenció los problemas que provocaron el colapso.

3.2.- Geotecnia Teotihuacana y Azteca

Los aztecas provienen de pueblos originales ubicados al norte del actual estado de México, que se trasladaron al sur probablemente por problemas de sustento a partir del siglo XIII de esta era. Su auge se produce durante los siglos XIV y XV. Este pueblo se ubicó en las islas de una región baja formada por el lago Texcoco y varias lagunas y bañados que lo rodeaban (figura 9).

Figura 9. Islas del Lago de Texcoco que ocuparon los aztecas

Pocos kilómetros al norte de esta ubicación, se encontraba una antigua ciudad y centro de culto construido, por la civilización Teotihuacana (siglos I AC – VIII DC), formada por palacios, templos y pirámides, de quien los aztecas tomaron el concepto urbanístico y edilicio. En la figura 10 se puede apreciar una imagen satelital actual de este conjunto urbano y una maqueta del mismo en su esplendor.

Pirámide de la Luna

Pirámide del Sol

Calle de los muertos

Plazas, edificios civiles y templos

Figura 10. Conjunto de Teotihuacan. Foto satelital y maqueta


310

Los lagos y lagunas donde se asentaron los aztecas, son el resultado de la ausencia de desagües naturales de un valle que está rodeado por sierras, volcanes y pequeñas montañas. Esta situación ha hecho que el suelo predominante en el valle de México, en especial en la zona en que se estableció la ciudad de Tenochtitlán de los Aztecas (actual México) sean materiales muy finos y sueltos de deposición lacustre, a diferencia de Teotihuacan que se halla al pie de un volcán, apoyada sobre rocas ígneas que sirvieron además como cantera para sus construcciones. Las pirámides de Teotihuacan son acumulaciones de material suelto formando mastabas, una sobre otra, dejando terrazas entre ellas como en la pirámide de la Luna, o bien cambiando la pendiente de tramo en tramo, como en la pirámide del Sol. Este material acumulado era revestido posteriormente con una mampostería de sillería y una escalinata en uno de sus lados, para el acceso a la parte superior donde podía haber un templo. En la figura 11 se ve las siluetas externas de ambas pirámides, mientras que en la figura 12 se puede apreciar un corte esquemático de la pirámide del Sol.

Figura 11. Pirámides del Sol y de la Luna en Teotihuacan (fotos y maquetas)

Figura 12. Vista del enrocado interior de la pirámide del Sol

Al igual que en el caso de los mayas, la elección de las pendientes finales de este tipo de obras se debe sucesivas etapas de prueba y error hasta encontrar el talud estable, que luego se revestía para evitar problemas de erosión. Los edificios comunes se fundaban superficialmente sobre la roca mediante una base de mampostería de roca rellenada internamente con argamasa y piedras. Esa base se hacia mas angosta hasta alcanzar el ancho final del muro o columna dentro del edificio. En la figura 13 se pueden apreciar las fundaciones de un edificio y el detalle de fundación de una columna.

Figura 13. Detalles de las cimentaciones de edificios en Teotihuacan.

Dado que esta zona es más húmeda que la ocupada por los mayas de Yucatán, en esta ciudad los muros de contención contaban con barbacanas para drenar el trasdós y se habían previstos drenajes de pie y superiores para alejar el agua de los mismos, tal como se ve en la figura 14.

Figura 14. Barbacanas, cuneta de guarda y dren de pie


311

Los aztecas nunca conformaron un verdadero imperio sino que sojuzgaron a los pueblos vecinos para recibir tributos y para comerciar con ellos, pero no les transmitieron su cultura y sólo se ocuparon del bienestar y calidad de vida en su ciudad capital. Establecieron su capital, Tenochtitlán, sobre una isla dentro del propio lago tal como se ve en la figura 15.

Figura 15. Vista de Norte a Sur del lago de Texcoco y la isla Tenochtitlán

Para ganar terrenos al agua se valieron de “chinampas” (figura 16). Estos eran recintos formados par tablestacados de madera hincados en el suelo blando del lago. Dentro del recinto se compactaba suelo de relleno por capas, entre capa y capa se colocaba un manto de fibras vegetales entretejidas (geotextil) hasta llegar a un nivel superior al del agua. Finalmente se agregaba tierra vegetal, que servía para cultivos y a futuro, eventualmente, para avanzar con la urbanización de la ciudad.

Figura 16. Esquematización de la construcción de las “chinampas”

También con el empleo de suelo reforzado con geotextiles vegetales, se construyó el denominado “Albardón Oriental o de Nezahualcoyotl” en honor al emperador que fué su constructor. Durante un período de grandes lluvias estas provocaron la subida del nivel del lago Texcoco inundando Tenochtitlán. Por ese motivo se decidió construir este terraplén de defensa de 35 m de ancho en la base, 8 metros de altura desde el fondo del lago y 20 km de longitud. Este dique controlaba, además, que durante estos eventos de inundación no se mezclaran las aguas salobres del lago Texcoco con las aguas dulces de los lagos Xochimilco y Chalco. La presa poseía una obra de control con compuertas, que permitían la nivelación de las aguas en épocas de estiaje y el paso de canoas, pero que se cerraban cuando alguno de los lagos aumentaba su nivel. Para su construcción se entrelazaron troncos de árboles con mantas vegetales tejidas y se rellenó con rocas poco permeables y arena, compactándolas por capas. La obra sobrevivió durante siglos, incluso después de la llegada de los españoles, y sirvió como límite oriental de la ciudad. Con el tiempo su parte superior fue empleada como calzada y sirvió al crecimiento urbano, con lo cual el dique desapareció. Los aztecas contaban con abastecimiento de agua mediante dos canales uno desde Churubusco y otro desde Chapultepec. Estos canales estaban revestidos con un estuco de arcilla impermeable. El primero de ellos fue tomado por Hernán Cortez cortando la llegada de agua a la ciudad lo que fué determinante para la caída de ésta. En la figura 17 se ve un mapa realizado durante la dominación española donde se aprecia el albardón y uno de los canales de abastecimiento de agua.

Figura 17. Mapa Español de Tenochtitlán con el albardón y acueducto


312

Cuando los aztecas comenzaron a construir en su ciudad (figura 18) los primeros edificios de mampostería como templos y palacios, descubrieron que los mismos se hundían en el terreno natural junto con el islote que los soportaba. Algunos edificios se hundieron aproximadamente 6,5 metros. Esto llevó a la creación de diversas técnicas constructivas para minimizar estos problemas.

Figura 18. Centro urbano de Tenochtitlán con los alrededores de chinampas

Una de ellas fue el empleo de terraplenes de precarga, incluso los mismos templos piramidales servían en cierto modo de precarga, ya que a medida que se hundían o que iban siendo ampliados los nuevos se construían sobre los anteriores provocando la consolidación de los suelos de cimentación. En la figura 19 se observa un corte en maqueta de las diversas etapas de la construcción del Templo Mayor y una fotografía de las excavaciones que muestran los nuevos muros, construidos a la par de los antiguos, para que contengan el relleno posterior del intradós.

Templo anterior Muro del nuevo templo

Figura 19. Maqueta del Templo Mayor y excavaciones

Otra técnica (Mendoza, 1990) fue la de hincar pilotes de 5 m de largo y 10 cm de diámetro debajo del área que ocuparía el edificio. La parte superior de la estaca se dejaba al aire de modo que quedara empotrada en un cabezal construido con “tezontle” (piedra volcánica porosa y poco densa) inmerso en una matriz de material cementante. Con esto se lograba rigidez y poco peso con lo que se infiere que los aztecas conocían el principio de que a menor carga menor asentamiento y a mayor rigidez asentamientos más uniformes. En la figura 20 se esquematiza este sistema constructivo, y se aprecia este pilotaje descubierto en proximidades del templo mayor.

Figura 20. Esquema de pilotaje y pilotes hallados bajo el templo mayor

En la figura 21 se muestran los pilotajes bajo un cabezal de una columna y bajo un muro, para preservar la madera de estos pilotes los mismos han sido rodeados de material cementicio después de ser excavados.

Figura 21. Pilotes bajo cabezal de columna y muro

La ciudad de Tenochtitlán estaba cruzada por tres calzadas principales. Fuera de la ciudad estas calzadas se diversificaban hacia otros centros poblados y servían para el transito de personas y el tráfico comercial. A la par de las calzadas corrían canales por donde circulaban canoas de carga, ya que en toda América precolombina no se empleaba carruajes, ni animales de carga. En la figura 22 se puede ver un esquema en planta de la ciudad con las calzadas principales que servían de vínculo con tierra firme.

Figura 22. Vista de Tenochtitlán con las calzadas principales


313

Desde el punto de vista geotécnico estas calzadas eran terraplenes construidos ya sea de piedra, de arcilla y/o argamasa, de entre 15 y 20 metros de ancho por 2 a 3 metros de alto, fundados en la zona lacustre sobre pilotes de madera de 5 metros de largo. Servían además como diques de defensa antes de la construcción del albardón oriental y los diferentes tramos estaban conectados por puentes levadizos que servían para permitir el paso de canoas y como elemento de defensa ante invasiones. La figura 23 es copia de una pintura española que rememora la llamada “noche triste”, cuando los conquistadores intentaron huir de la ciudad con los tesoros a través de una de estas calzadas y los aztecas cortaron un puente y los emboscaron. Pueden verse la empalizada lateral, el relleno y la cubierta de mampuestos.

Figura 23. Huida de los españoles durante la “noche triste”

Las calzadas también se usaban como camino de cirga para remolcar las canoas de carga por los canales laterales. Contaban con equipos de mantenimiento que las reparaban (bacheo), cortaban las malezas y las limpiaban periódicamente. Al ocupar esta ciudad y construir las nuevas edificaciones, los españoles copiaron y adaptaron muchos de estos desarrollos de ingeniería geotécnica.

3.3.- Geotecnia Inca

Los incas a diferencia de los anteriores pueblos, establecieron un imperio, es decir unificaron un territorio bajo un mando único y una sola cultura, explotando sus recursos, creando ciudades y atendiendo a las necesidades básicas de todas ellas. Este imperio se desarrolló en la zona andina de Sud América, extendiéndose, según la división territorial actual, desde el sur de Colombia hasta el norte de Chile y nor-oeste de Argentina, pasando por Ecuador, Perú y Bolivia.

El terreno que ocupaban era montañoso, por lo que los desafíos geotécnicos estaban referidos a la construcción de caminos, túneles, puentes, muros de contención, estabilización de laderas y obras hidráulicas, ya que la cimentación de edificaciones se veía simplificada por apoyarse sobre las rocas de la región. En la figura 24 se muestra la ubicación geográfica de este imperio.

Figura 24. Extensión del imperio inca durante su apogeo.

Luego de una serie de marchas y contramarchas, fruto de invasiones y luchas con pueblos vecinos puede decirse que cerca del año 1438, sólo un siglo antes de la llegada de los españoles, asume el Inca Yupanqui como Zapa Inca, iniciando y consolidando la expansión territorial del imperio que llego a comprender más 4000 km de Norte a Sur de Sud América. Los incas contaban con fuertes de defensa (Pucarás) a lo largo de su territorio y con palacios y templos en sus ciudades y ciudadelas sagradas. La más celebre de estas ciudadelas es la llamada Machu Pichu, ubicada a 2400 m SNM, a 130 km, al Nor Oeste de Cuzco, la capital incaica, en el actual Perú. En la figura 25 se aprecia una fotografía aérea de la ciudad y un plano referenciado de la misma.

Figura 25. Fotografía y plano de Machu Pichu


314

Esta ciudadela no fue ocupada por los españoles, quienes aparentemente no conocían su existencia, o si la conocían no les dieron ningún valor, ya que se encontraba despoblada y lejos de los centros urbanos y de comercio. Finalmente la selva cubrió gran parte de la trama urbana hasta su redescubrimiento en los siglos XIX y XX. Entre 1867 y 1870, aparentemente, el sitio es explotado por un alemán de apellido Berns, para extraer los tesoros, mediante un contrato con el gobierno Peruano, creando la Compañía Anónima Explotadora de las Huacas del Inca. Berns habría extraido tesoros y los vendió a coleccionistas Europeos y Americanos. De lo que quedan dudas, es que a partir de 1870 los mapeos mineros de la zona nombran el sitio como Machu Pichu y en 1874 el alemán Gohring ubica en un mapa de su autoría, las montañas de la zona en su sitio exacto. A comienzos del siglo XX, en 1902, A. Lizarraga, un arrendatario cusqueño, llega a la ciudad y transmite su descubrimiento a otros habitantes de la región. Hiram Bingham un profesor de Historia en Princeton, EEUU, enterado de estas noticias encabezó dos expediciones y llegó a la ciudadela de Machu Pichu. Bingham extrajo aproximadamente 50.000 piezas arqueológicas que llevó a la Universidad de Yale y recién en 2007, fueron devueltas al gobierno peruano luego de años de reclamos. En general en todo el imperio las edificaciones están fundadas mediante zapatas corridas, de mampostería de piedra, sobre el macizo rocoso aflorante, que en general es muy competente y sano, o sobre rellenos confinados por muros de sostenimiento, tal como se ve en la figura 26.

Figura 26. Cimentaciones a media ladera y en zona plana

Este esquema constructivo a media ladera presupone un sistema de drenaje constituido por “mantos drenantes”, compuesto por capas de gravas y roca con junta abierta que desembocan en canales que llevaban el agua hasta corrientes naturales o pozos sumideros donde podían ser aprovechados en tareas agrícolas. En la figura 27 se observan algunos de estos drenajes superficiales.

Figura 27. Red de drenajes en Inga Pirca, Ecuador

Figura 28. Muros de sostenimiento con barbacanas en Inga Pirca, Ecuador.

Tanto para establecer sus terrenos agrícolas, como para la construcción de sus edificios y caminos, los incas construían andenes o terrazas contenidos con muretes de mampostería de piedra. El relleno de cada andén se efectuaba cumpliendo con la ley de filtro de los materiales empleados, es decir colocando piedras más grandes en la parte inferior, luego cascajo, arcilla y finalmente suelo vegetal para el cultivo. El ancho de los andenes, y el alto de los muretes guardaban una relación de que como máximo variaba aproximadamente entre 1 y 3, dependiendo de la zona, generando con ello una pendiente estable, no sólo por los deslizamientos sino para problemas geoambientales como la erosión superficial. Los andenes no eran superficialmente horizontales sino que presentaban una ligera pendiente hacia el valle, lo que facilitaba el escurrimiento del agua de lluvia sin provocar erosiones en los cultivos. Todo ello se aprecia en la figura 29.


315

Figura 29. Terrazas o andenes y muretes en las laderas de las montañas

Para comunicar su imperio el inca contaba con caminos, pero muy especialmente el denominado “camino del inca” que recorría prácticamente de Norte a Sur el imperio. Este camino era peatonal, ya que los incas, como las otras civilizaciones analizadas, no empelaban carros ni animales de carga, y se construía en desmonte o a media ladera en las zonas montañosas o en terraplén en los valles. En el caso de montañas los muros de contención tenían las características ya descriptas en cuanto a construcción y drenajes y el suelo colocado en el trasdós era compactado y seleccionado, de acuerdo a su granulometría, para su colocación. En la parte superior se colocaban piedras seleccionadas a modo de carpeta de desgaste o pavimentación. En la figura 30 pueden verse dos secciones de este camino, una en valle y otra en zona de montaña.

Figura 30. Diversos aspectos del camino del inca

Al llegar a zonas de topografía abrupta y siendo muy complicado rodear una montaña se recurría a la ejecución de túneles tal como el que se ve en la figura 31. Se supone que estos se construían con el antiguo método de calentar la roca y enfriarla bruscamente para que se fracture y luego retirar con herramientas de mano los pedazos, para repetir nuevamente la operación.

Figura 31. Túnel en el camino del inca


316

Figura 32. Puente colgante y su anclaje en roca

Este tipo de puentes se construyen aún hoy con la misma técnica original y se emplean para el transporte peatonal (figura 33).

Figura 33. Puente colgante actual y en uso

A lo largo del camino existían postas o “tambos” en los que se encontraban mensajeros (chasquis) que suplían a quien llegaba, hasta la próxima posta, donde encontraban abrigo y alimento. Tanto para uso agrícola como para abastecer de agua a las ciudades los incas empleaban acueductos que tomaban el agua de vertientes y deshielos en las montañas. Estos acueductos eran de mampostería y en la parte superior tenían un canal revestido. En algunas partes podían servir como parte del camino incaico. Para salvar saltos y evitar problemas geotécnicos como erosiones retrogradantes se construían saltos y disipadores de energía de mampostería. En la figura 34 se pueden apreciar estas obras.

Figura 34. Acueducto, saltos y disipadores en Typon, Perú.

Para la defensa de su imperio, sus ciudades, sus caminos y establecimientos agrícolas, los incas construían fortificaciones denominadas Pucarás. Estos se ubicaban estratégicamente a lo largo del camino o en valles de ríos, pero siempre en las zonas altas y a una distancia tal que siempre hubiese comunicación visual con el próximo Pucará, y de ese modo poder transmitir las novedades del caso. En la figura 35 se puede apreciar las fundaciones del Pucará de Tilcara, en la provincia de Jujuy, Argentina.

Figura 35. Pucará de Tilcara, Jujuy, Argentina


317

Otro aspecto geoambiental con el que debieron enfrentarse los ingenieros incas fue el de los sismos. Sus edificaciones ubicadas en la cordillera de los Andes, en una zona de las de mayor actividad sísmica en el mundo han resistido estas acciones, sin presentar mayores problemas estructurales. La solución que encontraron los ingenieros incas fue la de emplear paredes de mampostería de bloques piedra, encastrando estos entre si mediante un perfecto tallado y vinculándolos con pasadores de madera a modo de refuerzo. En la figura 35, se pueden ver bloques con la perforación para colocar el refuerzo y mampuestos tallados para encastrar perfectamente entre si.

Figura 36. Bloques con orificios para refuerzos y con entalladuras labradas

4.- Consideraciones Finales

De las descripciones efectuadas y sus correlatos históricos y actuales pueden establecerse algunas consideraciones finales a modo de conclusiones:

· Las civilizaciones precolombinas conocían y empleaban soluciones de ingeniería geotécnica para solucionar sus problemas constructivos.

· En muchos caso, estas soluciones, con ligeras variantes o ayudadas por avances tecnológicos y sustentadas en fundamentos científicos, son las mismas que emplean los ingenieros geotécnicos en la actualidad.

· Los Mayas debíeron lidiar con suelos kársticos. Aprovechaban sus ventajas en cuanto a material de construcción, y suelo de apoyo y se cuidaban de sus peligros referidos a colapsos por disolución, utilizando para su consumo el agua de los “cenotes”. La falta de un criterio geoambiental sustentable fue una de las causas de la decadencia de esta civilización.

· Debido a la presencia de suelos blandos, los Aztecas debieron ejecutar pilotajes, aplicar precargas y emplear suelo reforzado, para poder fundar sus edificios, aprovechar sus zonas de cultivo y construir sus caminos. Una buena comprensión de las necesidades geoambientales, les hizo construir terraplenes con obras de control, para defensa contra las inundaciones, y para evitar la salinización de los lagos que rodeaban la ciudad de Tenochtitlán.

· Los Incas construyeron ciudades en zonas de alta montaña, para lo que debieron estabilizar las laderas, ejecutar obras a media ladera, construir muros de contención, caminos, túneles y puentes colgantes. Para lo cual tenían, al menos empíricamente, los conceptos geotécnicos de empuje de suelos, drenajes, anclajes en roca, pendientes de talud estables, etc. Su buena ingeniería geoambiental les permitió construir zonas de cultivo aterrazadas que no sólo fueron útiles para etabilizar las laderas, sino que además embellecieron el paisaje agreste de la alta montaña. Comprendieron los problemas de las erosiones y construyeron saltos y disipadores de energía que en nada envidian a los modernos diseños actuales. Para atender a las necesiades sismorresistentes de sus construcciones diseñaron refuerzos dentro de la mampostería de bloques.

De la lectura de estos ejemplos, se hace necesaria la enseñanza en todas las Universidades y Escuelas de formación profesional, de la historia de la Ingeniería, y en particular de la geotecnica, para comprender que forman parte de un colectivo social que tiene tradición y que las soluciones empleadas hoy muchas veces son redescubrimientos de tecnologías ya desarrolladas por los antepasados en esta profesión. Es muy importante que se estimule el estudio de la historia de la geotecnia tanto local como internacional. En este aspecto, este artículo, con todas sus limitaciones, pretende ser sólo el comienzo de una serie de investigaciones sobre el tema.

5.- Referencias Asimov, Isaac (2007) – “Historia y Cronología de la Ciencia y los Descubrimientos”, Ed. Hurope, Barcelona, España. Bourbon, Fabio (1999) – “The lost cities of the mayas – The life, art and discoveries of Frederick Catherwood”, Edizioni White Star, Vercelli, Italia. Mendoza, M. (1990). "Problemática de la ingeniería de cimentaciones en el Valle de México. Comportamiento de cimentaciones", en J. Kumate y M. Mazari (coords.) Problemas de la Cuenca de México. El Colegio Nacional. México. Gugliotta, Guy (2007) – “La Gloria y Caìda de los Mayas”, National Geographic en español, pgs. 2 a 47, Vol. 21, Nº 2, Ed. Televisa, México. Romo, M. P. (1990). "Problemática de la ingeniería de cimentaciones en el Valle de México. Aspectos sísmicos", en J. Kumate y M. Mazari (coords.) Problemas de la Cuenca de México. El Colegio Nacional. México. Sarria Molina, Alberto (1999) – “Introducción a la ingeniería Civil”, Ed. Mc Graw Hill Interamericana, Bogotá, Colombia. Stuart, George (1995) – “The timeles vision of Teotihuacan”, National Geographic, pgs 2 a 36, Vol. 188, Nº 6, Ed. National Geographic Society, USA. Stuart, George (1997) – “The royal cryptes of Copán”, National Geographic, pgs 68 a 94, Vol. 192, Nº 6, Ed. National Geographic Society, USA. Terzariol, Roberto (2006) – “Cinco décadas de Ingeniería Geotécnica en Argentina (1875-1925)”, Conferencia Inaugural del XVIII Congreso Argentino de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica – XVIII CAMSIG 2006 – San Juan, Argentina. Williams, A. R. (2006) – “Pirámide de la muerte”, National Geographic en español, pgs. 2 a 11, Vol. 19, Nº 4, Ed. Televisa, México.

· Los Teotihuacanos se sirvieron la roca ígnea aflorante en su emplazamiento urbano como material de apoyo y para los mampuestos de sus construcciones. Conocían la necesidad de drenajes y de ensanches en las fundaciones para disminuir la carga sobre el terreno.

2. primer articulo

Documents