ANÁLISIS DE LA INGENIERÍA INCA (TIPÓN).

ANÁLISIS DE LA INGENIERÍA INCA (TIPÓN). Diego Enrique Saloma Valdivia.(1) Jorge Pérez Loaiza.(2)

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Estudiante, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Andina del Cusco. [email protected], [email protected]

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Estudiante, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Andina del Cusco. [email protected], [email protected] Cusco, Perú.

RESUMEN Al observar las Estructuras Incas, se puede notar la gran tecnología aplicada en sus construcciones debido a su gran complejidad y resistencia, es así que muchas de sus construcciones continúan en pie. Asimismo se sabe de la gran propiedad sismo resistente de las estructuras Incas, al observar el comportamiento de estructuras como el templo del Qoricancha que utilizadas como base de construcciones coloniales soportaron grandes sismos como el del año 1950 ocurrido en el Cusco. El parque arqueológico de Tipón es un gran ejemplo de la aplicación de los conocimientos de ingeniería civil Incaica. Tipón tiene gran importancia hidráulica debido a la combinación de usos de distintas fuentes de agua en una manera balanceada y lógica, aún cuando se mide con estándares de ingeniería moderna. Es muy importante desarrollar nuevas técnicas de restauración empleando métodos ingenieriles modernos para su reconstrucción de manera adecuada, importante para su conservación a través de los años. Además es importante realizar estudios sobre los sistemas hidráulicos y estructurales utilizados por los incas. 1. INTRODUCCIÓN

Las construcciones incas representan un reto para la ingeniería actual, mientras que las construcciones actuales cuentan con un procedimiento tecnológico comprobado analítica y experimentalmente. Aunque actualmente muchas construcciones incas continúan en proceso de estudio resulta muy difícil realizar una interpretación del sistema constructivo utilizado por esta cultura, muchas veces la condición de patrimonio cultural de estos complejos arqueológicos limita la intervención ingenieril con métodos comunes para el análisis de estas construcciones. Al respecto del estudio estructural de estas construcciones existen diversas cartas como son: la Carta de Venecia, la Carta de Machupicchu o la Carta de Atenas, las cuales establecen los principios y objetivos básicos para realizar trabajos de investigación en construcciones de este tipo. Actualmente la ingeniería estructural cuenta con métodos modernos los cuales permiten realizar estudios estructurales de las diferentes construcciones históricas, esto es importante ya que nos permite analizar la estructura así como realizar un control del desempeño estructural de la misma. Muchas veces las instituciones encargadas de la restauración o la conservación de estas construcciones no se basan en métodos ingenieriles

para la intervención de las construcciones utilizando simplemente la experiencia, muchas veces los resultados de estas intervenciones resultan deteriorando la propia estructura generando su colapsamiento por la falta de estudios técnicos El patrimonio cultural inca, en sus diversas expresiones, tanto materiales como inmateriales, representa la síntesis de las culturas milenarias andinas que poblaron extensos territorios sudamericanos en un área de influencia, del cual hoy forman parte varios países. 1.1 Constructores incas Los constructores supieron aprovechar los relieves topográficos para adecuar a ellos la construcción de recintos, plazas y calles. Las edificaciones prehispánicas ubicadas en el Centro Histórico de la ciudad del Cusco tienen una excepcional calidad constructiva, alcanzada por los constructores incas, quienes forjaron el esplendor de la capital imperial.

Figura 01: Muro de terraza inca en Tipón

En las edificaciones supieron prever la perdurabilidad de las mismas, al aplicar una tecnología de estructuras líticas monolíticas, logradas al utilizar elementos líticos de andesita, basalto, diorita y caliza, de propiedades físicas y comportamiento mecánico, resistentes al intemperismo, la meteorización y los impactos ambientales. Este estilo constructivo se aprecia en la variedad de los aparejos o formas de colocación de los líticos, logrando mamposterías monolíticas, de una cohesión adhesiva y ensamblaje perfecto de uniones herméticas, que permitieron obtener una condición especial sismo resistente para un óptimo comportamiento, semejante a las placas utilizadas en el contexto actual 1.2 Muros antisísmicos Para habitar la ciudad del Cusco (Qosqo), los primeros españoles utilizaron los muros de las edificaciones incas como elementos de apoyo a sus construcciones de estilo europeo, conocidas como estilo colonial, de tal manera que con los sismos registrados en los últimos 500 años, un gran número de estas construcciones colapsó, permaneciendo incólumes las edificaciones prehispánicas. Es el caso de los muros incas del Templo del Sol o Qoricancha, que, con ocasión del sismo de grado severo ocurrido el 21 de mayo de 1950, tuvieron un excepcional comportamiento sismo resistente. A causa de este terremoto colapsó gran parte del Templo de Santo Domingo y, sin embrago, permaneció inalterable el templo del Qoricancha. Existen otras edificaciones importantes en el Centro Histórico del Cusco, como el Palacio de Inca Roca y el Aqlla Wasi

(residencia de las mujeres escogidas), entre otras, que por siglos vienen soportando enormes sobrecargas de edificaciones hispánicas sin afectar la estabilidad de la estructura lítica de sus muros. Estas evidencias demuestran, sin duda, que la tecnología constructiva inca no tiene comparación alguna, pues ha permanecido inalterable ante los embates de fenómenos geodinámicos externos, lo que prueba su invulnerabilidad, por lo que es improbable que en el tiempo las construcciones incas pierdan su originalidad e intangibilidad.

En el contexto universal, Machu Picchu ha sido reconocida como maravilla cultural y natural de la humanidad por sus colosales edificaciones de estructuras líticas sismo resistentes, que conjugan con la biodiversidad natural de su entorno. Estas evidencias demuestran que la tecnología constructiva inca no tiene parangón o comparación, pues ha permanecido inalterable ante los embates de fenómenos geodinámicos externos. Esto hace improbable que en el tiempo las construcciones incas se degraden a un estado ruinoso. Por todo esto se concluye que calificar de ruinas a las expresiones culturales más relevantes del patrimonio inca es incoherente, inapropiado, inverosímil e irreverente.

2. ANTECEDENTES Figura 02: Muro sismo resistente por el cual desciende un canal de Agua.

Tipón es un parque arqueológico Nacional Ubicado al Este de la Ciudad del Cusco, distrito de Oropesa, provincia de Quispicanchis, departamento de Cusco, Se encuentra entre 3 400 - 3 780 msnm. (196 543E, 8 499 194N) Tipón es cubriendo un territorio de 2200 hectáreas aproximadamente se encuentra en el único complejo arqueológico que en la actualidad continua en funcionamiento el 95% de su sistema hidráulico.

1.3 Permanecen en el tiempo

Figura 03: Vista superior del Parque Arqueológico de Tipón

Figura 04: Fuente Ceremonial de Tipón

encuentra una construcción ovoide de manera de torreón. -Intiwatana: Habitación de primera calidad con exquisitas hornacinas trapezoidales. Se encuentra ubicadas a mayor altura sobre una elevación montañosa que protege todo el conjunto. -Recintos Menores: Son habitaciones que pertenecía a personas que no eran de la nobleza. Son de menor calidad, construidas con piedra inicialmente y concluidas de adobe. -Mirador del Cusco: Ubicado en la parte Norte del conjunto arqueológico desde donde se divisa la parte occidental de la ciudad del Cusco. -La Muralla: Es posible que Tipón haya sido ocupada por señoríos que liberaban guerras de muchos años y para asegurar sus terrenos se construyeron grandes murallas, las cuales posteriormente quedaron obsoletas por que luego todo sería parte del Tahuantinsuyo. Cuenta con peldaños saledizos enormes los cuales se colocaron como clavos líticos dispuestos a manera de escalera, que fueron construidos para evitar ocupar espacios con escaleras tradicionales. 2.2 Tipón para los Ingenieros Civiles

2.1 El Parque Arqueológico El parque arqueológico de Tipón se encuentra ubicado sobre una superficie sumamente irregular. En la época de los incas no existieron terrenos planos ni horizontales, todo fue modificado por los habitantes del Tahuantinsuyo para satisfacción de su monarca. Los principales sectores que conforman Tipón son: -Recintos Reales y Jardines: Habitaciones y jardines levantados en base de megalíticos bloques de piedra constituyeron la Casa real que Huiracocha mandó a construir. Cuenta con hermosas fuentes y canaletas que hasta el día de hoy siguen vertiendo agua, que aflora de misteriosos canales subterráneos. Al sur de los andenes se

Tipón está incluido como uno de las 16 visitas arqueológicas más importantes para el turista que visita la zona, aparte de ser un complejo arqueológico más, se puede encontrar una de las más grandes obras de irrigaciones en las terrazas llamados también andenes, la increíble distribución de los conductos de agua al aire libre. El respeto al entorno natural y la tecnología usada para movilizar las aguas de los manantiales son un modelo de ingeniería hidráulica al servicio del hombre y la naturaleza. El ingeniero hidrogeólogo estadounidense Kenneth Wright publicó un libro sobre estructuras hidráulicas, que han merecido el título de "Maravilla de la Ingeniería Civil" en la Asociación de Ingenieros Civiles de Estados Unidos (ASCE)

3. OBJETIVO GENERAL Analizar las estructuras incas mediante métodos ingenieriles modernos, para poder aportar un punto de vista más técnico para su adecuada reconstrucción y conservación. 4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.-Estudiar los conocimientos sobre ingeniería en los sistemas de construcción Inca. 2.-Conocer aspectos geológicos y estructurales de las construcciones incas. 3.-Estudiar sistemas hidráulicos de manejos de agua en los sistemas de irrigación que utilizaron los Incas. 4.-Estudiar, mediante modelamiento la parte estructural de las construcciones Incas con ayuda del programa SAP2000 v14. 5. HIPÒTESIS “Las estructuras Incas son construcciones muy complejas que continúan hasta la actualidad debido a la elevada ingeniería utilizada para su construcción, esto puede ser demostrado mediante métodos ingenieriles modernos, los cuales nos permiten su adecuado análisis estructural así como su correcta restauración y conservación ”. 6. METODOLOGÌA 6.1 Prospección y terreno

estudio del

Figura 05: Mapa del Parque Arqueológico de Tipón

Se realizó un estudio general por los responsables del proyecto, para definir la probable fuente de agua del canal principal.

Se realizó observaciones continuas de los canales y acuíferos. Al mismo tiempo que se planificaba la localización de las 4 estaciones totales que se llevarían para hacer el levantamiento topográfico. 6.2 Instrumentos de Medición de Campo Se utilizaron tres Estaciones Totales Leica TC-407 y una estación total Leica TS-02 estos equipos de ingenieros registraron las terrazas del sector principal, los canales de las terrazas, las caídas de agua, el manantial, la fuente ceremonial y otros. 6.3 Cartografía Se preparó varios croquis de características arqueológicas hidráulicas especiales de los lugares a explorar.

las e

6.4 Modelamiento en SAP 2000 V14 Se utilizó el programa SAP 2000 para poder obtener la estabilidad de los muros antes las fuerzas laterales actuantes por empujes del terrenos. Esto se vio en uno de los muros de Tipón, tomando como base el levantamiento topográfico, y a su vez utilizando como base la Sección

Figura 06: Muro inca (58m x 2.80m) modelado es SAP 2000 v14

descrita por Kenneth R. Wrigth en su libro “ TIPON Obra maestra de la ingeniería hidráulica del imperio de los Incas” 7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

- Se procesaron los datos calculados luego de realizar

Figura 07: Resultado del Análisis de Cargas

estudios de la presión lateral producidos por las terrazas, así como la resistencia de las rocas utilizadas para la construcción. - Las terrazas están conformadas por tres estratos, en la parte superior se encuentra tierra humosa muy buena para la agricultura, en el segundo estrato se encuentra un suelo más arenoso, y en el último estrato (parte inferior) se encuentra un suelo más gravoso con presencia de rocas de gran tamaño.

- La longitud del muro modelado es de 58m y la altura es de 2.80m, para su construcción se utilizaron aproximadamente 1032 rocas (sus medidas aproximadas de 0.45 x 0.35m, sin contabilizar las piedras de gran tamaño incrustadas en los muros a manera de escalera). - De acuerdo a los datos obtenidos se puede evidenciar que el ancho de la base utilizado en sus muros es aproximadamente el 50% de la altura del muro. - De acuerdo a todos los datos procesados en el software se puede obtener el siguiente modelamiento.

- Se puede observar que el mayor esfuerzo en los muros se encuentra en la parte inferior, y el resto de las cargas están distribuidas case de manera uniforme a lo largo de todo el muro.

- Todas las piedras utilizadas se encuentran trabajando bajo compresión, debido a que los incas buscaban alcanzar la mayor resistencia posible puliendo sus piedras de manera precisas para que encajen una con otra, logrando muros sismo resistentes.

8. CONCLUSIONES - Para el cálculo estructural de los muros se tuvo en cuenta la presión lateral ejercida por los tres tipos de estratos presentes en las terrazas, y además para el modelamiento se consideró los pesos específicos tanto de los estratos como el de las rocas. - Trabajos de análisis estructurales de estructuras incas es de suma importancia para las labores de reconstrucción, conservación y evaluación de estas. Así como realizar estudios de vulnerabilidad. - Algunas estructuras complejas incas dificultan el trabajo de moldeamiento debido al análisis de los materiales que conforma cada estructura. - Las construcciones incas representan un reto muy particular de la ingeniería actúa debido a su gran complejidad, además su condición de patrimonio histórico limitan el estudio desde el punto de vista ingenieril de cada construcción. - Tipón es una obra de ingeniería la cual combina estudios estructurales e hidráulicos muy avanzados por parte de los incas. - Los incas poseían conocimientos estructurales muy avanzados, prueba de ello es que la mayoría de sus construcciones continúan de pie hasta el día de hoy. 9. REFERENCIAS - “ TIPON Obra maestra de la ingeniería hidráulica del imperio de los Incas” - Kenneth R. Wrigth. "Experiencias Recientes de evaluaciones estructural de edificaciones históricas" - Universidad Nacional de Ingeniería.