Por Julio Vargas*. Charla Maestra “Sismo + resistencia!”. Link video https://youtu.be/sYFUqf_31ZY
Estamos comenzando una época en la que, además de reforzar los muros de tierra, podemos tratar de aislar los movimientos sísmicos, de tal forma que disminuyan sus efectos sobre las construcciones de tierra y piedra. Sin embargo, es necesario ampliar el concepto, pues es importante mencionar problemas incluso mayores que los sismos, especialmente en América occidental. Perú es un país que sufre desastres naturales, como el fenómeno de El Niño, los que detienen su desarrollo y perjudican a una gran cantidad de personas. Tal vez más intrusivos que los terremotos son los problemas que crean el exceso de lluvias no acostumbradas en ciertas zonas, como es el caso de Chan Chan. Los montículos de tierra, de manera silenciosa, muestran como sitios fértiles dejan de existir debido a los periodos muy largos de sequía, cortando la alimentación y desapareciendo los proyectos agrícolas.
Podemos afirmar que la tierra y la piedra son materiales locales en todos los países del mundo, incluyendo a los madereros, como Noruega y Finlandia.
Una de las primeras civilizaciones fue la de Mesopotamia, donde se pudieron desarrollar ciudades de tierra, evidenciada en las mastabas de adobe, pirámides de tierra que colocaban sobre las tumbas y que de alguna forma son precursoras de las pirámides de Giza. Este tipo de construcciones se apreciaban no sólo en Egipto, sino también en Irak.
En América también hubo civilizaciones que durante 2.000 años construyeron con estos mismos materiales. En el norte del Perú, en Sechín, provincia de Casma, pueden encontrarse dos construcciones importantes. La más antigua es la de Sechín Bajo, tiene 5.500 años de antigüedad y ha sido trabajada por un equipo de arqueólogos alemanes dirigido por Peter Fuchs. Estos trabajos demostraron que hubo al menos tres etapas de construcciones con materiales naturales, desplegadas a lo largo de 1.000 años. Entre ellas, la más antigua mantiene jeroglíficos que podría estar asociado a un período formativo temprano, implicando que es más antiguo de lo que pensábamos. Todos estos trabajos han sido documentados y hay suficiente información fotográfica como para seguir y entender las formas constructivas que tuvo esta primera civilización.
Las fuertes temporadas de lluvia, inundaciones, aluviones, hambrunas y epidemias, generan conflictos sociales entre quienes los padecen, lo que termina en éxodos, pérdida de vidas y crisis de desarrollo. En nuestra historia hay claras demostraciones de cómo se han producido estos conflictos cada vez que ha habido sequías o terremotos. Esto fue estudiado por un grupo de investigadores chinos, quienes hicieron un trabajo minucioso para sistematizar dónde y cuándo ocurrieron conflictos a nivel mundial y contrastaron estos datos con las épocas de sequías. A la hora de superponer los mapas de estos dos fenómenos, se encontraron con una coincidencia escalofriante, comprobando que los conflictos sociales son originados por el hambre. Tenemos entonces que, por ejemplo, la Revolución Francesa es producto de una sequía ocasionada por el fenómeno del niño. En nuestro caso, en 1983 tuvimos un fenómeno del Niño muy lluvioso, pero que terminó con un periodo de sequías en el centro del país, donde se creó el movimiento Sendero Luminoso, una época en la que murieron más de 32.000 personas.
Así llegamos a los terremotos. En el caso de América occidental, las placas que están bajo el mar subducen y se encuentran frente a frente con las placas del continente bajo la cordillera. Ese encuentro va produciendo terremotos más superficiales y peligrosos cerca del mar y, conforme se va adentrando hacia el continente, se reducen riesgos.
La preocupación sismorresistente en las construcciones antiguas nació una vez que los terremotos comenzaron a demostrar que son capaces de destruir construcciones. Por ejemplo, en el caso de Zigurat de Uruk, en Irak, hace 5.200 años se construyó una pirámide escalonada con capas de tierra y caña. Es decir, ya había refuerzos hace 5.000 años, se sabía que era necesario reforzar la tierra para defenderse de los terremotos. Lo mismo ocurrió en Caral, Perú, donde encontramos una preocupación sísmica muy clara, con quinchas y postes de madera en la parte superior de las pirámides, cañas y maderas horizontales, es decir, estructuras compuestas en las que además utilizaban adobe ligero de paja-barro.
Sin embargo, lo más notable de Caral en la tarea de reforzar sísmicamente y reducir el efecto sísmico en las construcciones son las “bolsas” conocidas como shicras, en las que se retienen piedras, formando una parte del núcleo de las pirámides. Cuando estos núcleos reciben la energía sísmica, esta mueve las bolsas y gastan bastante fuerza moviendo estos pesos en diferentes direcciones. Las shicras, finalmente, son disipadoras de energía sísmica.
Este concepto es fundamental en la edificación moderna, que utiliza una serie de sistemas que hacen algo similar, produciendo un consumo de energía en la parte inferior de los edificios sin que llegue a la parte superior, aunque este conocimiento ha estado presente hace más de 5.000 años en nuestro continente.
Más interesante aún: Caral está a unos 200 km al norte de Lima, y en el camino se han encontrado pirámides menores que también utilizaban shicras; además, se han encontrado otras construcciones con shicras a 200 km hacia el norte de Caral. Es decir, en una extensión de 400 km de la costa se han encontrado shicras, lo que podemos interpretar como un protocolo de construcción. ¿Cómo se transmitió ese conocimiento y cómo se dieron cuenta de su importancia? Es una tecnología que, además, desaparece sin que se sepa por qué.
Algo que sucedió y sucede hoy es que la forma de defenderse ante estos fenómenos es aplicando tecnología. Hay procesos de observación y la solución es una innovación, y eso es lo que ocurrió hace 5.000 años. Un ejemplo es el Templo del sol en Pachacamac, donde observamos reparaciones de derrumbes, componiendo sus paredes hasta el siguiente terremoto. Sin embargo, si es algo recurrente, ¿por qué no encontrar una solución?
Las ondas de los terremotos son dañinas porque se van moviendo transversalmente en el medio sólido. Las ondas longitudinales pueden desplazarse por el aire, no así las transversales, por lo tanto, al encontrarse con una fisura vertical, rebotan y chocan con el tren de ondas que sigue viniendo. Al chocar, se forma un “chapoteo” de ondas, lo que se ve, por ejemplo, cuando las olas del mar chocan contra una pared. Se crea así una rajadura vertical en la plataforma, siempre muy cerca del borde, porque es allí donde se encuentran. Así es como sale impulsado todo ese material y se dañan las plataformas. A más terremotos, la plataforma se termina de destrozar y se forma un alud con un ángulo de reposo dinámico. Cada vez que esto se reparaba, se volvía a dañar con el siguiente terremoto.
¿Cómo romper el círculo de daño-reparación-daño? Allí aparece la tecnología Caral. A los locales se les ocurre colocar, en la parte baja de la pirámide, bolsas hechas de fibra vegetal y rellenas de piedras, las que permiten que la energía sísmica se gaste moviendo piedras, las que, una vez terminado el sismo, están casi en el mismo lugar, sin efectos mayores. Esto libera las partes superiores de la energía del terremoto. Lo que se destruía en Caral eran las fachadas y sus partes altas, lo que
constituye una destrucción del orden del 3%.
La región americana occidental ha sido permanentemente afectada por terremotos, desde la Tierra del Fuego hasta Alaska. Su inmenso patrimonio cultural es presa de una implacable destrucción. Es un fenómeno común que nos enfrenta al problema de que las primeras civilizaciones utilizaron materiales frágiles, como la tierra y la piedra, generando construcciones demasiado vulnerables frente a los sismos, por lo que era necesario tener soluciones tecnológicas. Los dos grandes problemas en vías de resolver era, en primer lugar, el uso de refuerzos compatibles, es decir, que no dañaran el material original durante el terremoto, sino que acompañaran su desplazamiento; y en segundo lugar el de armar figuras de aislamiento sísmico.
En la cultura de Chavín, de unos 3.500 años, se observan esfuerzos por lograr núcleos de pirámides estables, y lo consiguieron sin tener el conocimiento de las shicras. Tenían unas fachadas de 1,20 m, hechas de rocas inmensas. Los terremotos destruyeron algunas fachadas, pero podemos observar los núcleos de unos 5 a 7 m de altura que hasta el día de hoy se conservan organizados, con líneas perfectamente horizontales. La solución en Chavín son unas piezas de 50 cm, en forma de huesos, con una sección transversal y engrosadas en los extremos. Una capa tiene piezas en paralelo; una capa intermedia de arcilla y luego una capa de norte a sur, perpendicular. Con esta técnica lograron un mejor comportamiento sísmico de los núcleos.Tenían el mismo problema, pero llegaron a una solución sin un intercambio de conocimientos con las culturas de la costa.
Hechos importantes que debemos considerar es que el riesgo sísmico y los fenómenos destructivos del Niño disminuyen a medida que se asciende en altura. Coincidentemente, la ubicación de los principales centros de gobierno se trasladan con el tiempo desde la costa hacia el altiplano, en función de los riesgos. Es obvio que en las alturas se han desarrollado con más comodidad y con menos riesgo de desastres, con un desarrollo más rápido.
Como efecto de los terremotos, se producen vibraciones, desplazamientos y aceleraciones en el suelo que las construcciones de materiales locales no pueden resistir. Los sismos crean daños que se suman a los anteriores. En Perú tenemos casos emblemáticos como la Iglesia Compañía de Jesús, la más antigua de Pisco y que fue destruida en el terremoto del 2007, pese a tener reparaciones que fueron más cosméticas que estructurales. También tenemos el caso de Chavín de Huantar y sus preciosas construcciones, pero en la que la solidez de la piedra es sólo aparente, pues su debilidad reside en el mortero de tierra y que termina por desaparecer en el 500 a.C. Machu Picchu, construido alrededor de 1.500 años atrás, sufrió un sismo en el año 1650 que provocó el colapso de muros.
La vulnerabilidad de las construcciones en tierra o piedra se ha comprobado en mesas simuladoras de sismos en laboratorios, detallando que un refuerzo continuo y compatible evita el colapso de los muros de adobe. Las rajaduras se pueden controlar con los refuerzos para que no hayan trozos que se caigan y puedan producir pérdidas humanas o daños irreparables. No se impedirán las fisuras, pero tampoco se separarán ni engrosarán, evitando los colapsos.
Entre las soluciones para el aislamiento sísmico de viviendas rurales que se vislumbran está la gran innovación de disipación de energía en Caral, conducente a construir mamposterías flexibles en las partes inferiores de las construcciones, utilizando piedras embolsadas en vez de tierra. Esta mampostería flexible protege los muros de tierra.
Se realizó además una investigación, financiada por el Ministerio de la Vivienda de Perú, sobre un sobrecimiento disipador de energía sísmica que actúe como aislante. Se hizo una primera etapa de ensayos clínicos estáticos de siete muretes con distintos ensambles de shicras en dos capas, bajo una solera de madera que impida asentamientos verticales diferenciales. Confirmamos que bastaba con trabajar dos capas y utilizando piedras elipsoides. Con estos resultados, nos sentimos más cerca de llegar a una solución.
*Julio Vargas, Ingeniero estructural. Referencia mundial en reforzamiento de estructuras de tierra. Autor de soluciones de reforzamiento aplicadas en normativas y proyectos a nivel mundial.