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lunes, 13 de diciembre de 2010

Historia de la Geotecnia - 03 - La Ingeniería Geotécnica Antes del Siglo XVIII



La tierra, uno de los elementos más abundantes en la Naturaleza, ya señalado por los antiguos como uno de los cuatro (4) básicos que componen nuestro inmemoriales como material de construcción. En su manejo y utilización el análisis científico ha ido reemplazando, gradualmente, a las reglas intuitivas, siendo el estado actual del conocimiento la suma de los aportes de diversos científicos, físicos, matemáticos e ingenieros, que desde el pretérito fueron forjando, sin saberlo, una nueva ciencia, nutrida por sus investigaciones.

Revisando el concepto de suelo utilizado en la ingeniería geotécnica y expuesto en "Principles of Geotechnical Engineering" de Braja M., Das. California State University, Sacramento. 2006: "un agregado de minerales no cementados, granos y materia orgánica descompuesta (partículas sólidas) con líquido y gas en los espacios vacíos entre las partículas sólidas"; en conjunto con la representación gráfica clásica de fases de la composición del suelo:



El filósofo, poeta y político griego Empédocles de Agrigento (Sicilia, 490 - 430 A.C.), postuló la teoría de las cuatro raíces, a las que Aristóteles más tarde llamó elementos, juntando el agua de Tales de Mileto, el fuego de Heráclito, el aire de Anaxímenes y la tierra de Jenófanes las cuales se mezclan en los distintos entes sobre la Tierra. Estas raíces están sometidas a dos fuerzas, que pretenden explicar el movimiento (generación y corrupción) en el mundo: el Amor, que las une, y el Odio, que las separa. Estamos, por tanto, en la actualidad, en un equilibrio.

Empédocles de Agrigento

En la geotecnia, se encuentran integrados los cuatro elementos esenciales de la Naturaleza: Aire (fase gaseosa), Agua (fase líquida), Fuego y Tierra (fase sólida con minerales no cementados, granos y materia orgánica en descomposición). De acuerdo a lo anterior y considerando los grandes avances en el desarrollo de la ingeniería geotécnica en el siglo XX, sus principios se basan en los mismos de aquella ciencia milenaria, en permanente retorno a lo básico ("back to basics").

La palabra suelo, proviene del latín solum, que originalmente se refería a la planta del pie y proviene de la raíz indoeuropea swel, y se acepta como un término que se refiere a la superficie inferior de ciertas cosas. En la antiguedad se denominada solum a la superficie sólida de la Tierra y se consideraban tierra y suelo como sinónimos, por lo que el concepto que el suelo era uno de los componentes esenciales de cualquier materia u objeto permaneció por muchos siglos.

El volcán Vesubio en erupción
Dirección y alcance de la erupción del Vesubio

Claro ejemplo del suelo originado en el Fuego, se encuentra en la erupción del Vesubio, en 79 D.C., destruyó Pompeya y Herculano. El primer sitio estaba construido sobre un flujo de lava. Había indicios de erupciones anteriores, una de las cuales ocurrió hacia el siglo VIII A.C. Varias villas destruidas se dedicaban al cultivo de vid, olivos, cereales, vegetales y frutas. Hubo sismos severos hacia 62 D.C., y posteriormente la erupción en 79 D.C., que causó varias muertes por asfixia. En Pompeya perecieron más de 200 personas. En Herculano, los materiales volcánicos fueron acarreados por torrentes de agua lluvia en tres avalanchas de lodo que penetró en intersticios y se endureció, lo cual hizo muy difícil su excavación.

El ingeniero geotécnico frente a un diseño, debe hacer uso de las propiedades de los suelos, las teorías relacionadas con el diseño y su propia experiencia práctica para ajustar el diseño a las condiciones de campo. Debe enfrentar los depósitos naturales del suelo que soportan a la fundación y a la superestructura por encima de ella. Los depósitos de suelo en la naturaleza existen en una forma extremadamente errática, en infinita variedad de combinaciones posibles, que afectan la elección y el diseño de las obras geotécnicas. El ingeniero geotécnico debe tener la capacidad para interpretar los principios de la mecánica de suelos para adaptarse a las condiciones de campo. El éxito o el fracaso de su diseño depende de cuan sintonizado esté con la Naturaleza. (Geotechnical Engineering - Principles And Practices Of Soil Mechanics And Foundation Engineering. Murthy V.N.S., 2002).

ETRURIA


Los etruscos se ubicaron entre los cursos de los ríos Arno y Tiber, en el año 550 A.C. Crearon en Italia la más importante de las culturas anteriores a la romana y fue el único pueblo que creó una civilización y un arte evolucionado y bien determinado. Etruria fue siempre un pueblo marítimo, dedicado intensamente al comercio, especialmente con el Oriente; esto explica el nexo cultural que le une a Grecia durante todo el curso de su historia. Durante los dos siglos siguientes, fueron cayendo en poder de los romanos, una a una, las grandes ciudades etruscas. Finalmente, en el último siglo de la república romana, año 82 A.C. el pueblo etrusco no tardó en romanizarse.

Las distintas tendencias artísticas que abarcaron desde la época del siglo VII, VI, V, en adelante, se influenciaron unas a otras debido a las conquistas y al comercio. Las tendencias que marcaron el arte etrusco son dos: la asiática y la griega. Como civilización, aunque su estilo era muy original, tuvieron la desgracia “de no haber tenido nunca tiempo de formarse”.

El alfabeto romano fue desarrollado por los etruscos. Antes de que los romanos llegaran al poder, los etruscos dominaron la península italiana durante el I milenio A.C. y sirvieron de puente entre griegos y romanos.

Etruria, a la par que educadora de Roma, fue la etapa intermediaria de la civilización en su marcha hacia el Oeste. Los anales materiales de la República romana nos informan tal vez mejor sobre el genio etrusco que sobre el de sus fundadores. La bóveda, importada de Asia por los pelasgos y llevada a la Grecia primitiva por la descendencia egea de éstos, fue traída a Roma por su descendencia itálica. La Cloaca Máxima de Roma es obra de ingenieros etruscos y constituye el intestino de la ciudad, la víscera orgánica en torno a la cual habrá de instalarse su profunda materialidad, para crecer paulatinamente y proyectar sus brazos de piedra sobre la totalidad del mundo antiguo. Desde el siglo Vl (A.C.), el etrusco no se conforma ya con donar a Roma su religión y su ciencia augural. Abre también alcantarillas, edifica templos, eleva las primeras estatuas y fragua las armas con que Roma ha de esclavizarlo. Funde el bronce, y esos bronces ostentan una áspera fuerza, encauzada totalmente hacia la mas intransigente expresión, rugosa y entera como la de esfuerzo hermano al suyo. De hecho, las más originales manifestaciones de su arte tienen siempre algo de heleno y sin duda, por su mediación, de Asiria y de Egipto.” - Elie Fauré -.

Los etruscos no conocían el mármol y no utilizaban la piedra en la construcción de sus viviendas. Estas eran de materiales más frágiles y de fácil deterioro como la madera y el barro crudo o cocido, los utilizaban porque eran más moldeables. La piedra se reservó para las tumbas y construcciones militares. Es por esto que lo que pervive de la arquitectura de este pueblo son documentos de las construcciones sepulcrales, y algunos lienzos de fortificaciones destinadas a proteger las ciudades.

Los templos eran construidos en madera, enriquecidos con revestimientos y esculturas de bulto y en relieve realizadas en terracota, entre las que se destacan las Antefijas, (cabeza insertada en el centro de una aureóla o conchilla). A diferencia de los griegos, el edificio se erguía sobre un alto podio.

Reconstrucción de un Templo Etrusco en Madera

Lo que marca la diferencia fundamental entre los etruscos y los griegos es la introducción del arco para sustituir las pilastras y el arquitrabe. Esta novedad arquitectónica se transmite a la arquitectura romana.

Arco Etrusco en Perugia (Italia)

EGIPTO

La civilización egipcia surgió en las orillas del río Nilo al noreste de África, en una tierra fértil donde las inundaciones periódicas inundaban la superficie con limo en forma de lodo entremezclado con materia orgánica sobre el cual se cultivaba cereal. El aprovechamiento de la dinámica fluvial y la localización estratégica permitieron desarrollar un imperio por más de 3000 años.

Ubicación de Egipto

La esperanza en el más allá condicionó una religiosoidad en el pueblo, una gran sumisión al Estado, al orden social establecido y el culto a los difuntos, generó un esplendoroso arte funerario.

Mapa de Egipto

Los grandes edificios de Mesopotamia no estuvieron dedicados a sus muertos, como en el caso de la civilización egipcia y sus pirámides, sino a los vivos. Quizá la razón por la cual los zigurat sumerios no se hayan conservado tan intactos a través del tiempo como las enormes tumbas reales del Egipto Antiguo se deba a esta sustancial diferencia entre ambas filosofías arquitectónicas. Mientras que las pirámides fueron construidas para la inmortalidad, los templos mesopotámicos respondían a las funciones de vida cotidiana de cada ciudad-estado.

A partir del año 3000 A.C. la civilización egipcia tuvo su desarrollo más importante, los reyes y los sacerdotes sumerios cesaron, su civilización desapareció, pero los conocimientos de los Arquitectos sumerios fueron transmitidos mediante la palabra a los Arquitectos egipcios.

Imhotep

Los egipcios realizaron algunas de las obras más grandiosas de la ingeniería de todos los tiempos, siendo una de las más antiguas el muro de la ciudad de Menfis, fundada alrededor del 3050 A.C. por el primer faraón de Egipto, Menes, y construido por el arquitecto real Kanofer. El muro se conocía como "muro blanco" por el color de la piedra caliza utilizada para su construcción.

Tiempo después de construir el muro, Kanofer, tuvo un hijo a quien llamó Imhotep, y que los historiadores consideran como el primer ingeniero cuyo nombre se conoce.


También médico, mago, astrólogo, escritor y filósofo, Imhotep fue el autor de la primera pirámide para el rey Zóser El Magnífico. Fue el artífice de una revolución trascendente de un alcance considerable, puesto que fue el primer arquitecto en construir en piedra un conjunto monumental tan importante como el de Saqqara (3a dinastía), donde se encuentra la pirámide escalonada, realizada por la superposición de mastabas similares a los zigurats sumerios.

Panorámica de Saqqara en el Bajo Egipto

Imhotep fue el sucesor de los arquitectos sumerios; su figura completaba la trilogía de rey, sacerdote y arquitecto. Como en toda la antigüedad, su conocimiento de las leyes del universo permitía la conexión entre el rey, representante de la tierra y el sacerdote, representante del cielo. El arquitecto es el elegido para resolver el caos.

La grandeza de Imhotep debe ser atribuida a que como se indicó anteriormente, los Sumerios no contaban con rocas y por lo tanto desarrollaron su ingeniería exclusivamente en la arcilla. Los Egipcios disponía de roca en grandes cantidades e Imhotep fue uno de los grandes intérpretes de la construcción utilizando este material mucho más perdurable.

Pirámide de Giza (2750 - 2500 A.C.) y Cantera
con restos de extracción de bloques de roca.
Al fondo, la Gran pirámide de Keops

Imhotep inventó la pirámide; las habilidades técnicas requeridas para su diseño, organización y control del proyecto lo distinguen como una de las proezas más grandes y antiguas de la humanidad. La construcción de pirámides era realmente algo notable, considerando los escasos conocimientos del álgebra, así como tampoco se conocían el tornillo ni la polea,

Tras Imhotep los arquitectos egipcios realizaron las más completas ciudades sagradas de la historia, sus templos, pirámides y conjuntos monumentales son muestra de su altísimo conocimiento. Su tradición transmitida en palabra de maestro a aprendiz a lo largo de los siglos alcanzo un altísimo grado de sabiduría que permitió soluciones técnicas y de gestión de recursos, tanto naturales como humanos, de los que hoy no tenemos explicación. Los estudiosos actuales de sus construcciones no consiguen una explicación satisfactoria de como se pudieron realizar las pirámides, ni como se pudo organizar su construcción. Ese conocimiento transmitido de generación en generación se perdió. Los arquitectos posteriores solo han podido vislumbrar parte de la sabiduría de sus antecesores.

En el antiguo Egipto los sacerdotes se transmitían, de generación en generación, las observaciones y registros, mantenidos en secreto, respecto a las inundaciones del río, y estaban en condiciones, con base en éstos, de hacer previsiones que podrían ser interpretadas fácilmente a través de adivinaciones transmitidas por los dioses. Fue en Egipto donde nació la más antigua de las ciencias exactas, la geometría que, según el historiador griego Heródoto, surgió a raíz de exigencias catastrales relacionadas con las inundaciones del río Nilo.

Egipto es la civilización donde el Arquitecto refleja su carácter ARKHITEKTON, el primer obrero, el que sabe. No hemos podido aun hoy en día recuperar la sabiduría perdida que los arquitectos egipcios poseyeron.

Las Pirámides


Una vez aprobado el proyecto de construcción de una pirámide, el arquitecto responsable ordenaba limpiar el terreno de piedras y arena, de modo que aflorara la roca sobre la que debía levantarse la inmensa obra. La preocupación por toda la carga estática era evidente. La mejor prueba de la eficacia de esta cimentación es que las pirámides "aún están de pie" después de tantos miles de años.

Sin embargo, los egipcios no previeron el efecto del continuo aumento del nivel freático de las aguas del subsuelo que hoy día amenaza a muchos de estos monumentos.

Simultáneamente al trabajo de cimentación, los escribas preparaban la relación de las piedras necesarias tanto en lo que respecta al número total como a las dimensiones de los diferentes bloques. Una copia de esa relación se enviaba a las canteras, junto a la orden de comenzar los trabajos.

Antes de iniciar la construcción era necesario localizar con exactitud el norte, para poder orientar con precisión la pirámide. Después, en muchas ocasiones, hubo que nivelar el terreno. En el caso de la pirámide de Queops, fue la superficie de la plataforma de cimientos la que se niveló con precisión, más que el lecho de roca (la base sólo presenta un desnivel de 2,1 cm). Nivelado el terreno, comenzaba a trabajarse en la galería que conducía a la tumba.

Cimentación de una Pirámide

En Egipto existen aproximadamente 10.000 pirámides, donde la mayor fue la del faraón Keops, conocida hoy día como la Gran Pirámide de Guiza, que originalmente tenía 230.4 m de lado en una base cuadrada, y originalmente medía 146.3 m de altura. Contenía unos 2'300.000 bloques de piedra, de aproximadamente 1.1 toneladas en promedio cada uno. La exactitud con que se orientó la base con respecto a la alineación norte-sur, este-oeste fue de aproximadamente de 6 minutos de arco de error máximo, en tanto que la base distaba de ser un cuadrado perfecto por menos de 17.78 cm. Teniendo en cuenta el conocimiento limitado de la geometría y la falta de instrumentos de ese tiempo, fue una proeza notable. Cabe destacar que el único mecanismo que conocían era la palanca, ni la polea ni el tornillo eran de su conocimiento, y el único mecanismo de movimiento a gran escala era la palanca y el plano inclinado. El caballo como bestia de tiro se vino a utilizar 1300 años después. 
Una de las teorías predominantes de cómo se erigieron las pirámides es que se construyeron planos inclinados o rampas alrededor de la pirámide, hasta soterrarla. Al llegar a la cúspide, siguió la tarea de desenterrar la pirámide, lo que explica que con métodos simples, más una fuerza laboral ilimitada, produjeron resultados asombrosos.

Panorámica de una Pirámide

Comenzando alrededor de 2750 A.C., las cinco pirámides más importantes se construyeron en Egipto en un período de menos de un siglo (Saqqarah, Meidum, Dahshur del Sur y del Norte, y Keops).Esto plantea retos formidables en relación a las fundaciones, estabilidad de taludes y construcción de cámaras subterráneas. Entre los principales conceptos desarrollados con la construcción de los monumentos se encuentran la elevada concentración de cargas, en Keops se tenían 5'000.000 ton de roca distribuidas en 230.4 x 230.4 m (aproximadamente 1000 kPa); y la elevada pendiente de los taludes de las caras, en Keops 52° con una altura de 146.3 m.

Pirámides de Guiza

Vista en Corte de Pirámide de Guiza

Comparación de Pendientes de Talud en Pirámides y Presa.
Pirámides de Keops (Egipto) y Pirámide del Sol (México)

Los egipcios se cuentan entre los dibujantes más antiguos de la historia. Los dibujos eran esenciales para el éxito en la construcción de las pirámides, por lo que se plasmaron en papiro, piedra e incluso madera.

Entre los principales elementos de geotecnología utilizados por los Egipcios, para soportar sus pesadas estructuras fundadas sobre suelos blandos, usaban cilindros de roca (pilotes) cuya superficie era alisada para reducir la resistencia a la penetración. Para la construcción de pozos de agua los Egipcios desarrollaron técnicas. El uso de caissons de madera y piedra para la construcción de cimientos sobre suelos blandos ya era conocida en Egipto en el año 2000 A.C. El frente de avance se construía con un bloque redondo de caliza tallada con un orificio en el centro y las paredes se revestían con madera o con bloques de piedra tallada. La superficie externa del caisson se suavizaba para reducir la resistencia a la penetración causada por la fricción (En Soil Mechanics and Foundations. B.C. Punmia, Ashok Kumar Jain, B.C. Punmia, Arun Kr. Jain. 2006). En el proceso de construcción de caissons muchas veces los excavadores debían también ser buzos. Una vez finalizada la excavación se inroducían los pilotes en roca tallada.

Construcción de pozo

Los Materiales de Construcción en Egipto

El Barro

La ausencia de lluvia, la escasez de madera y una abundancia de sol hicieron del adobe el material de construcción preferido en Egipto. El barro arcilloso del Nilo mezclado con paja, resultó en ladrillos sorprendentemente fuertes. Un ladrillo de barro sin paja secado al sol tenía una fuerza menor de 6 kp/cm², la adición de paja dio como resultado un ladrillo tres veces más fuerte (alrededor de 20 kp/cm²). Mientras las aguas subterráneas no disolvían sus cimientos y las inundaciones no los alcanzaban, los bien cuidados muros de ladrillos de barro podían soportar por generaciones.

Fabricación de ladrillos

En todos los lugares, durante un proyecto de construcción se utilizaban moldes de ladrillo de igual tamaño, de entre 45 a 30 cm de de longitud y 20 a 15 cm de ancho. El tamaño del ladrillo fue estandarizado a, por ejemplo, 30 por 15 por 7.5 cm durante el Imperio Medio. En Karnak los ladrillos medían 40 por 20 por 15 cm, en el Período Tardío Naukratis eran casi del mismo tamaño. Estas dimensiones indican que se acomodaban en general, en hiladas en cruz (estilo Inglés). Sin embargo, también se utilizaron aparentemente otros patrones de mampostería.

Estilo inglés de mampostería encontrado en una tumba del Valle de los Reyes

Un fabricante de ladrillos de barro moderno puede producir entre 1000 y 2000 ladrillos por día. Se puede suponer entonces que los trabajadores egipcios eran casi tan eficientes. El trabajo de cinco días era suficiente para producir los 5000 ladrillos necesarios para una casa de un piso de un trabajador, de 60 a 80 m² con paredes de 40 cm de espesor.

Pocos ladrillos de barro antiguos sobrevivieron, pero los que lo hicieron pueden ser datados debido a que eran frecuentemente sellados con el cartucho del monarca reinante.

No es de extrañar, dada la escasez de combustible, que los egipcios rara vez utilizaran ladrillos secados al horno. Pero, una de las primeras tumbas que se abrieron en Nebesheh fue construida de ladrillos rojos al horno, que data de la Dinastía XIX de Egipto.

La Piedra

Sólo en los raros casos en que la piedra era más fácil de conseguir que el lodo del río, la gente vivía en edificios de piedra. Incluso los faraones vivían en palacios de ladrillo y la piedra se reservaba para los muertos y los dioses.

La mayoría de piedra utilizada era caliza, relativamente suave cuando está recién extraída y fácil de conformar (ser tallada), una consideración muy importante cuando los cinceles eran de cobre o de bronce y la más herramientas más duras disponibles eran martillos de piedra diorita. Durante el Imperio Nuevo, el hierro se comenzó a usar, pero el uso de instrumentos de hierro sólo se extendió hasta siglos más tarde.

El granito, una de las rocas más duras, se utilizó en algunas ocasiones, a veces a gran escala. Las grandes pirámides estaban cubiertas originalmente con ella y los obeliscos, que pesan cientos de toneladas, fueron esculpidos en granito.

El Mortero

Los antiguos egipcios no conocieron el yeso endurecido por fraguado con cal inventado por los griegos, pero en su lugar utilizaron una mezcla de yeso y cuarzo con pequeñas cantidades de cal cuando se trabajaba con la piedra. Esto no fue tan desastroso en el clima seco de Egipto, como lo que habría sido en unas condiciones más húmedas.

El mortero utilizado para adobes era básicamente el mismo material con el que se fabricaban los propios ladrillos, pero en general no se añadía materia orgánica. Se mezclaba poco antes de ser utilizado y se aplicaba sólo entre las capas horizontales, y no se pegaban los ladrillos a lo largo de sus juntas verticales.

La Madera

No se disponía de madera y por lo tanto la utilizaban con moderación. Las puertas y ventanas estaban hechas de la misma, así como la parte superior de los pisos. Las vigas más largas de madera que se podían cortar tenían entre 3.0 - 4.0 m de longitud. Si el techo era más amplio que eso, tenía que ser soportado con pilares de madera. Los únicos árboles nativos de fácil acceso y con tallos rectos y lo suficientemente largos para ser utilizados con este fin eran las palmeras, cuya madera no es muy fuerte. En la parte superior de las vigas de madera se colocaban tablas y se cubrían con una fina capa de tierra.

Cuando el edificio era abandonado, todas las partes de madera y piedra, tales como puertas, dinteles, etc., eran retiradas para ser utilizadas de nuevo en otras construcciones.

Casa de Djehutinefer

Las Herramientas

Los capataces utilizan varas de medir, cuerdas, líneas de plomada y conjuntos de cuadrados. El nivel del agua era desconocida, aunque su principio fue entendido.

Los trabajadores tenían baldes y canastos para transportar el barro, azadones para mezclarlo con paja y moldes de madera de tamaño estándar. Las carretillas no se conocían y los ladrillos secos tenían que ser transportados, por lo que un yugo era de uso frecuente.

Los constructores de alisado paredes con llanas (floats en inglés) de diferentes tamaños. Había llanas grandes para la primera capa rústica de yeso. Tenían un extremo biselado para trabajar en las esquinas. La capa de fachada se alisaba con llanas más pequeñas y lisas. Los mamposteros tenían su propio conjunto de herramientas de piedra, madera y metal.

Llanas y plomada egipcias

Los Cimientos

Los cimientos de las construcciones egipcias eran a menudo sorprendentemente someros, consistiendo en una zanja rellenada de arena, y con unas hileras de tosca sillería en la parte superior (es probable que la arena tuviese a la vez valores simbólicos y funcionales). Sólo en el período grecorromano se emplearon cimientos sólidos de mampostería propiamente dicha, muchos de ellos con los materiales de derribo de construcciones anteriores demolidas para levantar otras nuevas.

Los edificios de piedra eran a menudo erigidos sobre superficies rocosas. Cuando se debían construir cimientos, las zanjas de fundación se llenaban primero con agua y las líneas horizontales resultantes se marcaban en las paredes de la excavación. El agua era drenada y la zanja se llenaba con arena hasta la marca. Luego se recubría con varias capas de roca fracturada sobre la que se colocaban las losas de piedra que formaban las paredes, y los pilares.

El pavimento en el templo de Osiris en Tell Tebilla se colocó sobre una capa de 20 cm de espesor de arena. Los cimientos de los muros de Karnak nunca avanzaron más allá de 2.0 - 3.0 m. En Luxor, cerc al río, las paredes fueron construidas sobre tres capas de bloques de piedra cada una de unos 80 cm de altura y los cimientos de ladrillo de las columnatas en el Ramesseum tuvieron menos de 2.0 m de espesor.

La relativa debilidad de estas cimentaciones, las elevaciones en altura de la capa freática y otras causas, llevaron al colapso de los edificios más antiguos: El agua subterránea alcalina en Karnak disolvió la base de arenisca de 11 enormes pilares que se derrumbaron el 3 de octubre de 1899. Estas fundaciones soportaron durante tanto tiempo gracias a la ausencia casi total de lluvias, la composición del suelo y el sol que calcina el terreno de Egipto por encima de la cota de inundación del Nilo, casi a la dureza de la roca.

De acuerdo a la historia de los pilotes, los cedros del Líbano prácticamente desaparecieron exportados a Egipto para construir pilotes de cimentación.

Los Muros y Las Murallas

A lo largo de gran parte de su historia, los antiguos egipcios habitaron en ciudades rodeadas de murallas, e incluso las aldeas eran a veces amuralladas. A pesar de la ausencia de poderosos enemigos externos hasta que el Tercer Período Intermedio, suficientes peligros los acosaron al punto de invertir en la construcción y mantenimiento de fortificaciones.

Detalle de la Paleta Tehenu, Período Pre-dinástico
Se observan las murallas y los enemigos: escorpiones y leones

En la mampostería, el mortero se usaba muy poco. La técnica consistía en colocar una hilada de bloques, nivelarlos en la parte superior y cubrir la superficie con una ligera mano de mortero, cuyo objetivo primordial era el de actuar como lubricante sobre el que se deslizaba y asentaba la hilada siguiente. Las caras inferiores y probablemente las juntas salientes de los bloques se labraban antes de su colocación.

Cada bloque se empotraba directamente en el inmediato, pues las juntas saliente no siempre eran verticales ni formaban ángulo recto con la superficie. Incluso un solo bloque formaba a veces un ángulo interior, y los niveles de las hiladas horizontales quizá se mantenía solo en una distancia corta. En las juntas horizontales, por detrás de la superficie, a veces se colocaban abrazaderas de madera para proporcionar una mayor solidez o para prevenir deslizamientos mientras se colocaba el mortero.

El propósito principal de toda la compleja técnica de las juntas era probablemente reducir al mínimo los materiales de desecho y aprovechar al máximo el volumen del bloque. Los ángulos de los bloques se cortaban a medida cuando se montaban, pero la superficie principal se dejaba sin labrar.

Es probable que los egipcios trabajasen sin instrumentos mecánicos de elevación; el método básico para elevar pesos consistía en enterrar el muro que se estaba construyendo en un montón de escombros. Esa rampa se iba continuando hasta que los muros alanzaban toda su altura. Las piedras se desbastaban, o bien desde las rampas a medida que se iban desmantelando éstas, o desde andamiajes de madera, que probablemente se utilizaban en una fase posterior para labrar la decoración en relieve.

Las varias fases del trabajo de construcción frecuentemente avanzaban a la vez, de modo que podían trabajar simultáneamente los canteros, los proyectistas, los enlucidores, los tallistas de los relieves y los pintores. Como la mayoría de los templos egipcios no llegó a terminarse nunca, el estado en que quedaron los edificios inacabados quizá se consideró normal.

Desde tiempos pre-dinásticos, las victorias eran a menudo descritas por los egipcios como conquistas de las ciudades y la demolición de sus murallas. Las guerras contra los vecinos, y posiblemente contra los extranjeros, fueron frecuentes hasta la unificación y pacificación del país. Estas volvieron a estallar cuando el poder central decayó después de la 6a dinastía, y los monarcas comenzaron a competir por la hegemonía.

Incluso bajo gobiernos estables, los egipcios nunca se sintieron completamente seguros. Bandas de beduinos fueron atraídos a los ricos asentamientos del valle del Nilo y nunca existieron fuerzas policiales lo suficientemente fuertes como para impedir por completo sus incursiones. Por lo tanto, construyeron sus viviendas como pequeños fuertes, rodearon sus ciudades con murallas y levantaron fortalezas en lugares de importancia estratégica.

Las Viviendas Particulares

Vivienda urbana
con ventanas enrejadas

Maqueta en barro de una Vivienda rural

Los Obeliscos

Obelisco Egipcio

Proceso de erección de un obelisco

Una Antigua Obra de Ingeniería que Falló

De acuerdo a los hallazgos, en el 2600 A.C. (justo después de finalizada la primer pirámide en Saqqara) los Egipcios construyeron la Presa Kafara (en la localidad de Wadi Al-Garawi a 30 km al sur de El Cairo) durante 15 años, la cual fue destruida por lluvias intensas poco después de su terminación y por lo cual no se construyeron más proyectos de este tipo. La presa combinaba la estabilidad de los enrocados y la impermeabilidad de un núcleo central. Tenía entre 12 - 14 m de altura, 84 m de base y 56 m de ancho en la cresta y una longitud de 113 m.


Reconstrucción de la Sección de la Presa Kafara

Enrocado del Hombro Aguas Abajo de la Presa Kafara

Los enrocados de los hombros estaban conformados por bloques de caliza escalonados, sin mortero ya que los Egipcios no tenían experiencia en la técnica de sellado de la base y la cara de la presa para evitar la percolación a través y bajo la estructura. El agua erosionó gradualmente cavidades más grandes y desarrolló trayectorias hasta desencadenar el colapso de la presa de 600,000 metros cúbicos de capacidad. Se desconoce si la presa contaba con vertedero, que habría permitido pasar el exceso de agua con seguridad por encima de la misma. Probablemente no lo tuvo y el derrame de agua en cascada a capacidad completa, erosionó la cara aguas abajo y contribuyó a su rápido colapso.

Otra teoría indica que durante el proceso de construcción no se ejecutó un desvío del río del sitio de presa y la obra fue destruida durante una de las raras y muy intensas inundaciones que pretendía controlar. Las consecuencias de ésta falla debieron ser tan graves que los Egipcios dejaron de construir presas durante ocho siglos.

La Construcción de las Pirámides

Heródoto de Halicarnaso (484 A.C. - 425 A.C.)
Papiro de Heródoto de Halicarnaso
Reconstrucción de Mapa del Mundo descrito por Heródoto

El historiador Heródoto (450 A.C.) describió el proceso de construcción de las pirámides según relato de sacerdotes Egipcios:

" En cuanto a la pirámide, se gastaron en su construcción veinte años: es una fábrica cuadrada de ocho pletros de largo en cada uno de sus lados, y otros tantos de altura, de piedra labrada y ajustada perfectamente, y construida de piezas tan grandes, que ninguna baja de treinta pies.

La pirámide fue edificándose de modo que en ella quedasen unas gradas o poyos que algunos llaman escalas y otros altares.

Hecha así desde el principio la parte inferior, iban levantándose y subiendo las piedras, ya labradas, con cierta máquina formada de maderos cortos que, alzándolas desde el suelo, las ponía en el primer orden de gradas, desde el cual con otra máquina que en él tenían prevenida las subían al segundo orden, donde las cargaban sobre otra máquina semejante, prosiguiendo así en subirlas, pues parece que cuantos eran los órdenes de gradas, tantas eran en número las máquinas, o quizá no siendo más que una fácilmente transportable, la irían mudando de grada en grada, cada vez que la descargasen de la piedra; que bueno es dar de todo diversas explicaciones. Así es que la fachada empezó a pulirse por arriba, bajando después consecutivamente, de modo que la parte inferior, que estribaba en el mismo suelo, fue la postrera en recibir la última mano.

En la pirámide está notado con letras egipcias cuánto se gastó en rábanos, en cebollas y en ajos para el consumo de peones y oficiales; y me acuerdo muy bien que al leérmelo el intérprete me dijo que la cuenta ascendía a 4.600 talentos de plata. Y si esto es así, ¿a cuánto diremos que subiría el gasto de herramientas para trabajar, y de víveres y vestidos para los obreros, y más teniendo en cuenta, no sólo el tiempo mencionado que gastaron en la fábrica de tales obras, sino también aquel, y a mi entender debió ser muy largo, que emplearían así en cortar la piedra como en abrir la excavación subterránea? "

Heródoto de Halicarnaso. Libro II. Euterpe. Cap. CXXIV-CXXV.

Construcción de las Pirámides según Heródoto

Máquinas de Izado de Rocas según Heródoto

En otro libro Heródoto también hace referencia a las Pirámides:

" Diez fueron, como digo, los años que se emplearon en la construcción de esa calzada (procesional) y de las cámaras subterráneas de la colina sobre la que se alzan las pirámides, cámaras que, para que le sirvieran de sepultura, Keops se hizo construir –conduciendo hasta allí un canal con agua procedente del Nilo– en una isla. "

Heródoto, Historia, Libro II, 124

Interpretación del método de izado de bloques de roca
descrito por Heródoto, por H. Starub-Roessler

Esto conduce a la más reciente teoría sobre la construcción en la cual el arquitecto francés Jean-Pierre Houdin expuso en abril de 2007 la teoría, según la cual las piedras de la Gran Pirámide de Guiza fueron transportadas por una rampa exterior tradicional hasta una altura de 45 metros (similar al proceso utilizado en las zigurat). Desde ahí los bloques eran subidos por una rampa en espiral, montada dentro de la propia pirámide. Según Houdin: «el túnel (sic) seguiría existiendo hoy en día. y esta hipótesis podría dar veracidad a las narraciones de Heródoto y Plinio el Viejo reflejando relatos de cámaras subterráneas de la pirámide (sic), siendo quizás la famosa Tumba-isla.»


Otras investigaciones han demostrado que el interior de las pirámides se encuentra construido con bloques  prismáticos de roca tallados, apilados de manera ordenada pero irregular (algo caótica), recubiertos de una fachada regular (alisada). En el caso de la Pirámide de Meidum (2750 A.C.) el proceso de construcción tuvo varias etapas siendo las principales la construcción de una pirámide escalonada que contaba con una fachada lisa (con taludes de 74° de inclinación) la cual posteriormente fue recubierta con bloques de piedra hasta alcanzar la forma piramidal clásica y una mayor altura.

Interior de la Pirámide de Meidum (2750 A.C.)
Vista originada en deslizamiento en una de las caras

Otro caso geotécnico destacable es el de la Pirámide de Dahshur, originalmente planeada para tener caras a 60° pero debido a problemas en el suelo de cimentación (una arcilla rígida) debió ser replanteada a caras con dos inclinaciones: la inferior a 54,5° y la superior a 43,5°. Los problemas geotécnicos detectados fueron: Efecto de punzonamiento y asentamientos diferenciales que condujeron a agrietamientos y deslizamiento de la cara lateral.


Deslizamiento de la cara lateral
en la Pirámide de Dahshur

Las lecciones aprendidas de las experiencias previas permitieron desarrollar conceptos de interacción suelo - estructura que fueron aplicados en la Pirámide de Keops como el confinamiento horizontal en la base de las caras mediante el uso de un tacón, típico de muros de contención.

Confinamiento lateral en Pirámide de Keops

ISRAEL

Antiguo Mapa de Israel

Salomón, tras recibir en el sueño las instrucciones de JHWH (Yahvé), al respecto de iniciar las tareas de construcción del Templo, las emprende siguiendo las instrucciones dadas por el viejo profeta Natan. Para comenzar estos trabajos Salomón, que gobierna un pueblo de pastores trashumantes, no asentados y, por lo tanto, no instruidos en el arte de construir, recabará los esfuerzos de un hombre versado en estas artes y, por ello, lo reclamará de allí donde estos oficios son casi sagrados y sirven al poder para mejor expresar su esplendor: de Egipto. En señal del pacto, Salomón casará con la hija del faraón Saimón, que se desplazará a vivir en Jerusalén conservando su religión y levantando con ello las primeras críticas de los levitas al nuevo estado de las cosas en Israel.

Representación del Templo de Salomón


El emperador egipcio designó a un experimentado arquitecto de nombre Hiram-Habib (Hiram el Fundidor) para el trabajo de construir el Templo en Jerusalén. Ese arquitecto que viene de Egipto está instruido en las técnicas de la cantería, el arte de fundir metales, los secretos de la geometría y conoce de los modos de organización en los capataces, maestros, albañiles y aprendices, debió ocultar su verdadera nacionalidad y la escondió bajo la lengua y los modos de un fenicio, país vecino y amigo de los israelitas (a nivel popular existía gran rivalidad entre Israelitas y Egipcios).

La edificación se levantó en una explanada del monte Moriah entre los años 969 y 962 A.C. Es significativo que el lugar sagrado de edificación de este templo haya sido el escenario, según la tradición judía, de notables episodios anteriores, como el frustrado sacrificio del hijo de Abraham, el célebre sueño de la escalera celestial de Jacob o los rituales del enigmático rey Melquisedec. El relato de I Reyes ofrece abundantes descripciones sobre las medidas y características particulares del Templo.

Todo detalle parecía crucial para un espacio sagrado en el que se iba a custodiar nada menos que el Arca de la Alianza, de tal manera que a la vista de la suntuosidad que rodeaba la corte no es de extrañar que el espacio a ocupar por el objeto sagrado, el santo de los santos, estuviera recubierto de oro fino, con un altar de cedro revestido del mismo material, oro que según el texto bíblico llegó a recubrir el templo en su totalidad. Dos querubines de olivo silvestre con una envergadura alar de cinco metros cada uno se tocaban por un extremo de sus alas mientras que por el otro rozaban los muros.

En el exterior fueron especialmente célebres las dos columnas de bronce con capiteles vegetales, bautizadas como Yakin –la de la derecha– y Bóaz –la de la izquierda–, piezas que hoy en día también forman parte de la simbología esotérica de la masonería. Se trataba de columnas que físicamente no sustentaban nada de la estructura del templo y que, como los obeliscos egipcios, pudieron tener una utilidad ritual. La destrucción del majestuoso edificio tres siglos y medio más tarde fue obra del rey babilónico Nabucodonosor II, no siendo convenientemente restaurado hasta la irrupción en la historia de Herodes el Grande, quien rehabilitó y amplió el edificio hacia el año 20 A.C. Sus espacios devolvieron el eco de las palabras de Jesús, si hacemos caso a los Evangelios, siendo nuevamente destruido por las tropas del romano Tito en el año 70 D.C.

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