diseño de adobe.pdf

Universidad de Málaga Escuela Universitaria Politécnica

CÁLCULO Y ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS DE ADOBE PROYECTO FIN DE CARRERA

Alumno: Santiago de la Torre Francia Director: D. Antonio González Herrera MÁLAGA, 2003

AGRADECIMIENTOS:

A D. Antonio González Herrera, director de este proyecto, por su confianza y paciencia. Al colegio de Arquitectos de Andalucía Occidental por su desinteresada ayuda en la mañana de un día frío en Sevilla. A Alfonso Cordero Benasayag y María A Nerea de Ingeniería Sin Fronteras Madrid por su amabilidad que me compró el libro de Julián Salas en Madrid cuando yo no disponía de tiempo A Alejandro Cordero Benasayag. Este caballero castizo lo sabe todo. A Hind Samlal y a María del Mar Sintas Fernández por su amistad A mi abuela D.ª M.ª Victoria Prados por su ánimo A la familia García de la Torre siempre acogedora A mis padres A Nuria por su paciencia

“Un vaso de arcilla cruda, si se rompe puede repararse, pero no el de arcilla cocida.” Leonardo da Vinci.

INDICE

ÍNDICE 1. 1.1.

PARTE I. MEMORIA DESCRIPTIVA .............................................1 OBJETO DEL PROYECTO...............................................................1

1.2. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ...............................................1 1.2.1. INTRODUCCIÓN ............................................................................1 1.2.2. JUSTIFICACIÓN..............................................................................5 1.3. PARTICULARIDADES DEL PROYECTO ...................................15 1.3.1. OBJETIVOS....................................................................................15 1.3.2. METODOLOGÍA ...........................................................................16 1.3.2.1. Metodología general para el análisis estructural ......................16 1.3.2.2. Metodología general del objetivo segundo del proyecto .........19 1.3.2.3. Metodología general del objetivo tercero del proyecto............19 1.3.2.4. Metodología general del objetivo cuarto del proyecto.............19 1.3.3. NORMATIVAS CONSIDERADAS ..............................................20 1.4. GENERALIDADES DEL PROYECTO ..........................................21 1.4.1. INTRODUCCIÓN ..........................................................................21 1.4.2. GENERALIDADES........................................................................21 1.4.2.1. Síntesis de las técnicas de construcciones con tierra resistente21 1.4.2.2. Notas históricas sobre las edificaciones con tierra cruda .........63 1.4.2.3. Breves notas sobre sismología .................................................21 1.4.2.4. Breves notas sobre la acción eólica..........................................86 1.4.2.5. Consideraciones estructurales sobre construcciones con tierra 90 1.4.2.6. Sismos, vientos y construcciones de adobe y tapial...............116 1.4.2.7. El Método de los Elementos Finitos y las construcciones de adobe y tapial .........................................................................124 1.5. ANÁLISIS GENERAL I: CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES........................................................129 1.5.1. BASES DEL ANÁLISIS DE LAS ESTRUCTURAS ..................129 1.5.1.1. Valores característicos de los materiales que se emplean ......129 1.5.1.2. Seguridad de la estructura ......................................................138 1.5.1.3. Características del suelo de fundación ...................................142 1.5.2. Acciones adoptadas para las estructuras del proyecto ..................142

Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

i

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe

1.5.3. SISTEMA ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN DE ADOBE TIPO BÓVEDA DE DIRECTRIZ PARABÓLICA ..................... 145 1.5.3.1. Descripción de los Elementos Estructurales .......................... 146 1.5.3.2. Cumplimiento de las condiciones mínimas de diseño exigibles en la estructura ....................................................................... 146 1.5.3.3. Acciones adoptadas para la estructura de adobe tipo bóveda de directriz parabólica................................................................. 152 1.5.4. SISTEMA ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN DE TAPIAL CON CUBIERTA PLANA........................................................... 152 1.5.4.1. Descripción de los Elementos Estructurales .......................... 154 1.5.4.2. Cumplimiento de las condiciones mínimas de diseño exigibles en la estructura ....................................................................... 154 1.5.4.3. Acciones adoptadas para la estructura de tapial con cubierta plana. ...................................................................................... 160 1.5.5. SISTEMA ESTRUCTURAL DE EDIFICACIÓN DE ADOBE CON CUBIERTA DE MADERA A DOS AGUAS..................... 161 1.5.5.1. Descripción de los Elementos Estructurales .......................... 162 1.5.5.2. Cumplimiento de las condiciones mínimas de diseño exigibles en la estructura ....................................................................... 163 1.5.5.3. Acciones adoptadas para la estructura de adobe con cubierta de madera a dos aguas ................................................................ 167 1.5.6. SISTEMA ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN DE ADOBE TIPO CÚPULA ESFÉRICA......................................................... 168 1.5.6.1. Descripción de los Elementos Estructurales .......................... 169 1.5.6.2. Cumplimiento de las condiciones mínimas de diseño exigibles en la estructura ....................................................................... 170 1.5.6.3. Acciones adoptadas para la estructura de adobe tipo cúpula esférica ................................................................................... 174 1.6. ANÁLISIS GENERAL II: DETERMINACIÓN DE LOS MODELOS DE ELEMENTOS FINITOS .............................................................. 177 1.6.1. TIPO DE ANÁLISIS QUE SE ADOPTA .................................... 177 1.6.2. HIPÓTESIS SOBRE LOS VALORES DE LAS ACCIONES ADOPTADAS .............................................................................. 177 1.6.2.1. Hipótesis sobre los valores de las acciones adoptadas para la edificación de adobe tipo bóveda de directriz parabólica. Acciones de cálculo ............................................................... 178

ii

INDICE

1.6.2.2.

Hipótesis sobre los valores de las acciones adoptadas para la edificación de tapial con cubierta plana .................................179 1.6.2.3. Hipótesis sobre los valores de las acciones adoptadas para la edificación de adobe con cubierta a dos aguas.......................181 1.6.2.4. Hipótesis sobre los valores de las acciones adoptadas para la edificación de adobe tipo cúpula esférica ..............................183 1.6.3. HIPÓTESIS SOBRE COMBINACIÓN DE ACCIONES ............184 1.6.4. BREVES NOTAS SOBRE EL MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS........................................................................................184 1.6.4.1. Fundamentos del Método de los Elementos Finitos...............185 1.6.4.2. Esquema de los pasos para el análisis de una estructura como continuo elástico de tres dimensiones mediante el método de elementos finitos ....................................................................187 1.6.4.3. Formulación matricial de las ecuaciones del elemento..........188 1.6.4.4. Proceso de análisis en el programa ........................................192 1.6.4.5. La interpretación de resultados y errores en el MEF .............193 1.6.4.6. Descripción del programa ANSYS ........................................194 1.6.5. APLICACIÓN DEL MEF AL ANÁLISIS ...................................198 1.6.5.1. Aplicación del MEF al análisis de la edificación de adobe tipo bóveda de directriz parabólica................................................198 1.6.5.2. Aplicación del MEF al análisis de la edificación de tapial con cubierta plana .........................................................................203 1.6.5.3. Aplicación del MEF al análisis de la edificación de adobe con cubierta de madera a dos aguas ..............................................205 1.6.5.4. Aplicación del MEF al análisis de la edificación de adobe con cubierta tipo cúpula esférica...................................................208 1.6.5.5. Ilustraciones de la aplicación del MEF: geometría y mallado213 1.7. RESULTADOS: DETERMINACIÓN DE LA RESPUESTA ESTRUCTURAL DE LOS MODELOS DE ELEMENTOS FINITOS ..............235 1.7.1. .CRITERIOS ESCOGIDOS..........................................................235 1.7.2. RESULTADOS OBTENIDOS .....................................................236 1.7.2.1. Resultados para la edificación de adobe de tipo bóveda de directriz parabólica.................................................................236 1.7.2.2. Resultados para la edificación de tapial con cubierta plana...254 1.7.2.3. Resultados para la edificación de adobe con cubierta de madera a dos aguas .............................................................................268


iii


1.7.2.4.

Resultados para la edificación de adobe con cubierta tipo cúpula esférica........................................................................ 285

1.8. CONCLUSIONES............................................................................ 305 1.8.1. INTRODUCCIÓN ........................................................................ 305 1.8.2. CONCLUSIONES PARTICULARES PARA CADA MODELO305 1.8.2.1. Conclusiones para el modelo de la edificación de adobe tipo bóveda de directriz parabólica ............................................... 305 1.8.2.2. Conclusiones para el modelo de la edificación de tapial con cubierta plana ......................................................................... 308 1.8.2.3. Conclusiones para el modelo de la edificación de adobe con cubierta de madera a dos aguas.............................................. 311 1.8.2.4. Conclusiones para el modelo de la edificación de adobe con cubierta tipo cúpula esférica .................................................. 314 1.8.3. CONCLUSIONES GENERALES................................................ 317 1.8.4. CRITERIOS DE DISEÑO ............................................................ 320 1.8.5. FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN............................... 321 1.9. 2.

BIBLIOGRAFÍA.............................................................................. 323 PARTE II. ANEXOS A LA MEMORIA ....................................... 327

2.1. ANEXO DE CÁLCULO I: MEJORAS DE LOS MODELOS .... 327 2.1.1. VARIACIONES ESTRUCTURALES SOBRE LA ESTRUCTURA DE ADOBE CON CUBIERTA TIPO BÓVEDA DE DIRECTRIZ PARABÓLICA ............................................................................. 327 2.1.1.1. Modificación de la altura de la bóveda de la puerta .............. 327 2.1.1.2. Modificación de la directriz parabólica de la bóveda principal a directriz elíptica...................................................................... 331 2.1.2. VARIACIONES ESTRUCTURALES SOBRE LA ESTRUCTURA DE TAPIAL CON CUBIERTA TIPO PLANA DE MADERA... 334 2.1.2.1. Modificación de las propiedades de arriostramiento de la cubierta................................................................................... 334 2.2. ANEXO DE CÁLCULO II: ROTURAS EN MUROS DE CARGA337 2.2.1. Un borde rigidizado ...................................................................... 337 2.2.2. Dos bordes rigidizados.................................................................. 339 2.2.3. Tres bordes rigidizados ................................................................. 341 2.2.4. Cuatro bordes rigidizados ............................................................. 344

iv

INDICE

2.3. ANEXO DE COSTOS......................................................................347 2.3.1. GENERALIDADES......................................................................347 2.3.2. DATOS DE PARTIDA.................................................................348 2.3.3. ANÁLISIS DE COSTES ..............................................................350 2.3.3.1. Análisis de costes para la vivienda de adobe con cubierta tipo bóveda parabólica...................................................................351 2.3.3.2. Análisis de costes para la vivienda de tapial con cubierta plana .......................................................................................352 2.3.3.3. Análisis de costes para la vivienda de adobe con cubierta de madera a dos aguas.................................................................353 2.3.3.4. Análisis de costes para la vivienda de adobe con cubierta tipo cúpula esférica........................................................................354 2.3.3.5. Comparativa de costes para la viviendas................................355 2.4. ANEXO DE DATOS DE PARTIDA ..............................................357 2.4.1. DATOS GENERALES SOCIO-ECONÓMICOS DEL PAÍS DONDE SE ENCUENTRA LA VIVIENDA DE ADOBE CON CUBIERTA TIPO BÓVEDA DE ARCO PARABÓLICO ..........357 2.4.1.1. Datos generales del país: Bolivia ...........................................357 2.4.1.2. Economía................................................................................361 2.4.1.3. Datos fundamentales del medio físico ...................................362 2.4.2. DATOS GENERALES SOCIO-ECONÓMICOS DEL PAÍS DONDE SE ENCUENTRA LA VIVIENDA DE TAPIAL CON CUBIERTA PLANA.....................................................................364 2.4.2.1. Datos generales del país: Marruecos......................................364 2.4.2.2. Economía................................................................................366 2.4.2.3. Datos fundamentales del medio físico ...................................368 2.4.2.4. Cultura social..........................................................................369 2.4.3. DATOS GENERALES SOCIO-ECONÓMICOS DEL PAÍS DONDE SE ENCUENTRA LA VIVIENDA DE ADOBE CON CUBIERTA DE MADERA A DOS AGUAS...............................370 2.4.3.1. Datos generales del país: Nicaragua.......................................370 2.4.3.2. Economía................................................................................374 2.4.3.3. Datos fundamentales del medio físico ...................................377 2.4.3.4. Cultura social..........................................................................380 2.4.4. DATOS GENERALES SOCIO-ECONÓMICOS DEL PAÍS DONDE SE ENCUENTRA LA VIVIENDA DE ADOBE CON CUBIERTA TIPO CÚPULA ESFÉRICA ....................................381


v


2.5.

ANEXO DE SEGURIDAD E HIGIENE ....................................... 383 2.5.1.1. INTRODUCCIÓN ................................................................. 383

2.6. ANEXO SOBRE COOPERACIÓN AL DESARROLLO: VIABILIDAD GENERAL DE LAS VIVIENDAS SOCIALES Y SU INCLUSIÓN EN LOS PROYECTOS DE COOPERACIÓN AL DESARROLLO.................................................................................... 393 2.6.1.1. Proyectos de cooperación al desarrollo.................................. 393 2.6.1.2. Vivienda y Cooperación para el desarrollo............................ 396 2.6.1.3. Tecnología, tecnología habitacional y cooperación al desarrollo................................................................................ 398 2.6.1.4. Las Naciones Unidas y los Asentamientos Humanos. HABITAT .............................................................................. 400 3.

vi

PARTE III. ANEXO DE ESQUEMAS GRÁFICOS..................... 417

OBJETO DEL PROYECTO

1. PARTE I. MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1.

OBJETO DEL PROYECTO

Se presenta el proyecto con el título de “Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe” realizado por Santiago de la Torre Francia, alumno de la Escuela Universitaria Politécnica de la Universidad de Málaga, y bajo la dirección del Profesor D. Antonio González Herrera, al objeto de obtener su autor el título de Ingeniero Técnico Industrial en dicha Universidad.

1.2.

JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

1.2.1. INTRODUCCIÓN Las viviendas de adobe, así como las de tapial, fabricadas con barro sin cocer, constituyen una de las formas de construcción que tienen en la tierra su material base. Las construcciones con tierra han sido empleadas desde que el ser humano comenzó a cambiar su modo de vida de nómada a sedentaria hace mas de 5000 años. Sin embargo y aunque continúa siendo empleada, para ciertos sectores la tierra sin cocer ha pasado a ser considerada anticuada, como material y técnica constructiva, siendo sustituida por otros materiales, fundamentalmente en los sectores sociales de mayor poder adquisitivo. Los grupos sociales que han mantenido el carácter constructivo de la tierra sin cocer se caracterizan por niveles de renta en el umbral de la pobreza, o inferiores, y además especialmente en las zonas rurales. Esto es debido, entre otras razones al bajo costo de las viviendas fabricadas en tierra. El 30% del total de la población mundial vive en casas de adobe y un 19% del total lo hace en infraviviendas (chabolas, fabelas, etc) o simplemente carece de viviendas. Ocurre además que en las zonas en las que más se emplea la tierra como material constructivo en países en vías en desarrollo suelen ocurrir desastres naturales tales como terremotos y huracanes. Estos inciden en las viviendas de adobe que se convierten en trampas para la población que habita en su interior, ya que tras el desplome de los muros, los techos colapsan irremediablemente. Pero creemos que esta situación no es inevitable, aún manteniendo a la tierra como material constructivo. Un material como la tierra, con capacidad para la resistencia a compresión, que se emplea actualmente compactada para la fabricación de presas en zonas de riesgo sísmico, ofrece carencias resistentes ante las fuerzas horizontales de los sismos y vientos cuando la esbeltez de la construcción es destacada. Pero la construcción


1


reforzada y el cumplimiento de normas adecuadas aporta garantías de seguridad a la construcción con tierra.

Ilustración 1-1: distribución actual de las zonas del mundo donde se construye con tierra sin cocer.

La sustitución de la tierra por otros materiales y técnicas que consideraríamos más actuales y eficaces para nuestra sociedad, no soluciona el problema de la vivienda para millones de personas. El encarecimiento que produciría esa sustitución sería inaceptable. Además un empleo inadecuado del hormigón armado sin el cumplimiento de las normas constructivas y de cálculo puede causar las mismas condiciones de inseguridad ante un sismo que una vivienda de adobe. Por otro lado en las sociedades tecnológicamente más avanzadas se está empezando a tomar conciencia de la necesidad del empleo de materiales con menor incidencia en nuestros ecosistemas: menor gasto energético en la puesta en obra, menor aporte de residuos, etc. Sin duda el adobe, el tapial y las construcciones con tierra en general tienen mucho que decir en este campo. A veces, y con excesiva generalidad, se ha empleado el término adobe para designar el barro sin cocer, y por extensión a las estructuras de adobe como estructuras fabricadas con este barro. Como norma general en este proyecto, y como viene aceptándose en las publicaciones acreditadas, se entenderá como estructura de adobe a una de las técnicas existentes de construcción con tierra. La técnica de adobe es en cierto grado similar a la técnica de tapial, otra de las técnicas de construcción con tierra. Esta similitud se justifica en el apartado 1.2.2. Por esta similitud y con el fin de ampliar los objetivos de este proyecto se incluye en el mismo el análisis de una estructura de tapial junto con las tres estructuras de adobe que también se analizan. 2


En este proyecto se entenderá como construcciones con tierra a aquellas en las que el elemento principal, o uno de los principales que se emplean en su realización, es un aglomerado o mezcla preparada en proporciones determinadas de componentes minerales (áridos) con distintos grosores (piedras menudas, gravas, arenas, ...) cohesionados mediante arcilla, que actúa como aglomerante hidráulico, y que denominaremos hormigón de tierra1 y al que se le asignan propiedades resistentes estructurales en dicha construcción. Aunque en la clasificación general de construcciones con tierra se incluyen también a aquellas construcciones que emplean a la tierra como material pero sin asignarles propiedades resistentes. El presente proyecto se ha organizado en tres partes: una primera formada por la memoria descriptiva, en la que se describen los cálculos realizados y resultados además de una amplia introducción previa. Una segunda parte constituida por los anexos a la memoria descriptiva Y una tercera formada por anexos de planos esquemáticos. Se han considerado los siguientes puntos en la elaboración de la memoria descriptiva: por una parte, la presentación del objeto del proyecto y su justificación, así como la enumeración de los objetivos buscados y la metodología seguida para alcanzarlos, englobados estos dos últimos apartados en lo que se ha denominado particularidades del proyecto. De otro lado, para la amplia introducción anteriormente comentada y que hemos situado en el apartado denominado generalidades del proyecto, se desarrollan distintos temas que con carácter informativo pretenden facilitar la comprensión del proyecto. Son aspectos de las construcciones con tierra, adobe y tapial, tales como propiedades del material, técnicas constructivas y notas históricas, además de distintas ideas sobre las acciones horizontales, viento y terremotos, en las que se centra el presente estudio y su actuación sobre las edificaciones en general y en las edificaciones de tierra en particular. Finalizando este apartado sobre generalidades del proyecto con la exposición de breves notas sobre el método de los elementos finitos destacando su relación con el método matricial de cálculo de estructuras. Llegados a este punto se procede a la descripción del análisis estructural de las edificaciones del presente estudio según la metodología descrita en el apartado sobre particularidades del proyecto. Este análisis se ha dividido en dos: Análisis General I para describir las características generales de los sistemas estructurales que se estudian. Y Análisis General II para el cálculo mediante el Método de Elementos Finitos en el que se describe sucintamente la creación de los modelos en función de

1

Denominación que puede encontrarse en varios textos: desde el libro de Bardou y Arzoumanian hasta la Enciclopedia Larousse, Ed planeta edición de 1971.


3


las características estructurales y las hipótesis de las combinaciones de acciones. Se concluye este apartado con una breve descripción del Método de los Elementos Finitos. Se exponen entonces los resultados mediante “mapas” de las magnitudes que se han considerado significativas sobre la deformada de las estructuras: Tensión Equivalente de Von Mises y Tensión Principal Primera, entre otras, y gráficas de los valores de las magnitudes destacables en zonas que se han considerado representativas para entender el comportamiento estructural, empleándose la herramienta denominada “Paths” del programa ANSYS. Se estudian mediante esta herramienta los muros que actúan como muros de cargas o de cortante, así como partes de la cubierta que se encuentran fabricadas en adobe en ciertas estructuras. Tras el apartado de resultados en el que se aprecia la respuesta estructural de los modelos se procede a la interpretación y enumeración de conclusiones que por cada modelo, por una parte, y en comparación entre ellos, por otra, se han destacado como relevantes. Así mismo se presentan futuras líneas de trabajo a desarrollar en relación al asunto de este proyecto. Para completar la memoria y facilitar la compresión del proyecto, pero por supuesto con una importancia secundaria, se aportan los anexos a la memoria entre los que se encuentran los planos esquemáticos. Los anexos a la memoria se han dispuesto según dos partes. La primera parte se subdivide a su vez en seis puntos: el primero se ha destinado a las comprobaciones que para la mejora del comportamiento de algunas estructuras se consiguen al variar ciertos detalles estructurales. El segundo punto recopila los modelos y deducciones que para muros solicitados por el peso propio y acciones horizontales perpendiculares al plano que los contiene se han obtenido según las diferentes condiciones de contorno. Estos dos primeros puntos se han denominado como anexos a los cálculos, ya que completan y ayudan a entender los cálculos y análisis principales. Un tercer punto contiene un estudio breve y aproximado de costos. Esto es importante en estas estructuras que tienen una vocación social. El cuarto apartado está en relación con el anterior: dado que este trabajo aborda estructuras desarrolladas en países en vías de desarrollo y cuya realización se encuentra justificada en la realidad de estos países, se incluyen aspectos económicosociales de los países donde se han realizado estas estructuras. Son datos relevantes de la realidad social, económica e histórica de los países y de las comunidades en las que se encuentran las edificaciones. El quinto punto contiene resumidamente la recopilación ordenada de riesgos en la construcción de obras de adobe. Y el sexto punto ofrece brevemente los temas que sobre cooperación al desarrollo y viviendas de adobe se han considerado destacados. La segunda parte de los anexos (que es a su vez Tercera Parte del conjunto del proyecto) la constituyen los esquemas gráficos,

4


elaborados como planos esquemáticos de las estructuras para la mejor comprensión de las mismas 1.2.2. JUSTIFICACIÓN Como justificación al proyecto queremos destacar que: o La tierra como material constructivo es el más abundante y de costo más reducido, ofreciendo grandes potencialidades para países en vías de desarrollo y poblaciones de bajos recursos, además de favorecer la autoconstrucción y autogestión. Su empleo es muy extendido en todos los continentes y prolongado en el tiempo, y va unido al cambio de la forma de vida nómada a sedentaria a lo largo de la historia de la humanidad (ver apartado 1.4.2.2), llegando hasta nuestros días testimonios que encontramos en multitud de países como Marruecos, Mali, Perú, Bolivia, Nicaragua, España, Francia y un largo etcétera. o Son las modas y una valoración descuidada de las características del material frente a la acción sísmica y la humedad, y condiciones de diseño, entre otros aspectos, lo que convierte al hormigón de tierra en una realidad tercermundista en vez de una elección sopesada en busca de una solución óptima al problema de la vivienda.

Ilustración 1-2: dos vistas parciales de la Casa de la Cultura en la barriada La Florida en Santiago de Chile. Fabricadas en adobe con cerchas de madera. Pueden apreciarse claramente los contrafuertes.

Este proyecto encuentra su marco justificativo en los siguientes aspectos técnicos, sociales y económicos: Técnicamente •

En cuanto al material estructural


5


El suelo, considerado con fines constructivos, como la franja de la tierra que excluye la capa vegetal superficial, constituida por material no consolidado resultado de la transformación química de rocas y la migración de sustancias, es un material con su propia tecnología, formas arquitectónicas y tipología estructural. Su correcto uso permite la construcción de estructuras con calidad suficiente, tal y como queda demostrado en ciertas construcciones actuales (ver Ilustración 1-2): o Casa de la cultura de la municipalidad de la Florida, Santiago de Chile o El conjunto de viviendas que bajo el nombre de “Le Domaine de la Terre”, y que como experiencia piloto se han realizado en Francia, en Lísle DÁbeau son la prueba evidente de que no existen materiales buenos o malos, sino adecuados, sobre la base de sus propiedades, al resultado técnico que se aspira. El adobe presenta ventajas que deben ser aprovechadas y desventajas que deben considerarse cuidadosamente. Entre las ventajas de las construcciones con tierra destacan: o Simplicidad de ejecución o Economía o Aislamiento térmico y acústico o Producción sin consumo de energía Y entre los inconvenientes de las construcciones con tierra: o Durabilidad o Fragilidad ante desastres naturales (en particular terremotos) o Poca efectividad del material o Baja aceptación social Las dos debilidades más destacables de este material son: la baja resistencia a las acciones laterales, y la degradación de sus propiedades mecánicas por la humedad. Este proyecto se centra en aspectos de la baja resistencia a las acciones laterales. Podemos afirmar que para hacer frente a las acciones verticales las estructuras que emplean adobe necesitan un diseño adecuado y para hacer frente a las acciones horizontales es preciso además el empleo de refuerzos adecuados. •

6

En cuanto a su carácter tecnológico: La Organización de las Naciones Unidas ha querido establecer formalmente el problema de la vivienda y alojamiento en los países llamados en vías de desarrollo desde la celebración de la conferencia Hábitat sobre Asentamientos Humanos en Vancouver (1976). Planteado el


problema de la búsqueda de políticas y soluciones adecuadas, continúa el trabajo con mayor o menor acierto, replanteándose el problema inicial en una búsqueda ajustada lo más posible a la realidad. Es sin duda un proceso lento para tantas y tan acuciantes necesidades englobadas en un factor estratégico del desarrollo de las comunidades y los países como es la vivienda y el alojamiento, pero que perdura, al menos, bajo un respaldo oficial dado por cientos de naciones, aunque adoleciendo de políticas adecuadas.

Ilustración 1-3: dos de las viviendas del conjunto “Le Domaine de la Terre” en las cercanías de Lyon, Francia. Las dos son viviendas de tapial. En el plano se señala la situación de las mismas.

Este planteamiento oficial produce una consiguiente adecuación de conceptos y términos, tales como el de tecnología apropiada, aplicable al problema de la vivienda. La tecnología apropiada contempla, según las Naciones Unidas y otros autores, aspectos como: o el desarrollo de recursos locales o la mano de obra local, la autosuficiencia o la reducción de desigualdades o reforzamiento de las tecnologías tradicionales frente a otras soluciones tecnológicas de tipo industrializadas basadas en elementos prefabricados, por ejemplo, o materiales y técnicas importadas. Por otro lado los problemas fundamentales para una tecnología que quiere ser apropiada o adecuada son:


7


o no se conforma con ser un componente de la producción sino debe asegurarse que se adecua a la sociedad, economía y necesidades a satisfacer o no llega a conocerse su validez hasta que se han cumplido todas las expectativas tan exigentes y necesarias, y que están en total relación con la sociedad y la economía en la que se desarrolla. Es necesaria pues una revisión crítica continua. o no es compatible con la importación tecnológica entendida como la aplicación de la tecnología de los países desarrollados en los países en vías desarrollados que implica bastantes condicionantes y limitaciones para el país comprador-receptor y contrapartidas para los exportadores Tecnología y conocimiento son un binomio inseparable, de forma que cuanto más asentado se encuentra el conocimiento tecnológico, más sencillo es el desarrollo de la tecnología. Así, por ejemplo, para que la construcción con tierra se valore en su justa medida es necesario un cuerpo de conocimientos elaborado (ensayos, normas, etc.) que permita una difusión adecuada y lógica como en cualquier tecnología. Nos encontramos así con otro factor estratégico fundamental del desarrollo: la educación. Y ambas, educación y tecnología, relacionadas con el factor organizativo (social, cultural, político, económico, etc.). La tecnología moderna ha dedicado grandes esfuerzos a las técnicas de nuevos materiales. Pero no se ha establecido en la misma forma un esfuerzo suficiente para el control y solución de las deficiencias de los materiales primitivos o naturales. Sin embargo a la luz de los datos se percibe con claridad que las desventajas son superables. Una estrategia postulada para el desarrollo de la construcción con tierra consta como mínimo de tres puntos: o Investigación de las propiedades del material o Promoción de la información para competir con los materiales de uso en el mercado o Selección por criterios de comparación de resultados y costo, diseño, construcción y uso. •

8

En cuanto a su resistencia ante los terremotos y esfuerzos horizontales: Reconociendo la dificultad de adecuación de las estructuras de adobe y tapial a los requerimientos de la acciones horizontales creemos como otros autores en las posibilidades de mejora.


Según el profesor Vargas Neuman dos ideas son principales: o Mejorar la resistencia del material. o Mejorar las condiciones estructurales: limitando la altura, empleando sobrecimientos, limitando las luces laterales, rigidizando y empleando refuerzos en las zonas delicadas de las estructuras como por ejemplo las esquinas. A pesar de que las estructuras de adobe en varias regiones andinas con tendencia a los movimientos sísmicos están prohibidas o no se recomiendan, la población sigue usando la tierra como material de construcción. Las viviendas de tierra han pasado a ser las viviendas de cierto sector marginal, sin recursos y que construyen fuera del sector oficial. Entonces, por esta misma marginación se construye en adobe sin los debidos cuidados para soportar las acciones laterales. Se desaprovecha, en realidad, el adobe para su uso en la construcción. Y esto podemos afirmarlo ya que las últimas investigaciones indican que la construcción con tierra es válida para regiones con sismos o vientos fuertes siempre que se cumplan una serie de requisitos técnicos. Por otro lado, y en cuanto al viento, son relevantes los aspectos que tienen que ver con la sujeción de elementos de cubierta para lo cual se dispone también de soluciones técnicas apropiadas. Las viviendas de adobe, sin preparar adecuadamente, ofrecen una resistencia bastante baja a esfuerzos horizontales por lo que son auténticas trampas para las poblaciones que buscan cobijo en ellas para hacer frente a los sismos y huracanes. El mayor número de pérdidas de vidas y daños materiales ocasionados en terremotos se produce en las viviendas rústicas de lo que se conoce como tercer mundo. Ocurre que para las zonas de mayor peligrosidad sísmica del globo los países se pueden clasificar en dos grandes grupos: o Países en vías de desarrollo con tecnologías de muy baja calidad, en particular con baja tecnología antisísmica. o Países con alto desarrollo y tecnologías en general de alta calidad, y en particular con alta tecnología antisísmica. La transferencia tecnológica entre estos dos grupos de países es imposible por las diferencias económicas y de técnicas empleadas. Los países en vías de desarrollo no disponen de recursos que dedicar a investigación, en particular en diseño sismorresistente o a la difusión y educación de sus gentes que suelen emplear la autoconstrucción sobre todo en las zonas rurales


9


Todas las estructuras que se consideran en este proyecto no disponen de elementos de refuerzo, de forma que al conocer el comportamiento sísmico de estas viviendas de adobe nos permite ubicar las zonas críticas que deberán reforzarse. •

En cuanto al empleo de la herramienta de cálculo: La consideración de las estructuras de adobe en sus variantes de adobe, propiamente dicho, y tapial, como un continuo tridimensional, isotrópico, homogéneo, unido a la falta de simetría de los problemas en estudio con los objetivos que se proponen en este proyecto, determinan el empleo del método de los elementos finitos para el estudio estático y lineal de la estructura. Además para el estudio avanzado de las estructuras de tierra, mediante el análisis dinámico, se recomiendan estudios previos estáticos para determinar el comportamiento básico de la estructura y las posibles y principales zonas de rotura. La dificultad del problema, sin poder aplicar simplificaciones que parezcan correctas y con un cierto grado de fiabilidad, y las posibilidades de los computadores actuales parecen reclamar el uso de la discretización del Método de los Elementos Finitos como método de resolución. Sobre las ventajas que ofrece ANSYS nos remitimos al apartado 1.6.4.6, destacando brevemente: o gran cantidad de herramientas y funciones o facilidad de uso

Social y económicamente: Consideramos conveniente llamar la atención sobre los artículos primero y segundo de la Declaración Universal de los Derechos Humanos, por su sentido general, y recordar parte de los artículos veinticinco y veintiséis, que se reproducen a continuación parcialmente, para destacar ideas básicas, por su carácter particular: “Art. 25. I. Toda persona tiene derecho a un nivel de vida adecuado que le asegure, así como a su familia, la salud y el bienestar, y en especial la alimentación, el vestido, la vivienda, la asistencia médica y los servicios sociales necesarios; ...” “Art. 26: Toda persona tiene derecho a la educación ...” No queremos llamar la atención sobre la Declaración Universal de los Derechos Humanos para denunciar lo lejos que estamos de su cumplimiento, casi como lo estábamos cuando se firmó, sino para subrayar su carácter de herramienta para reflexionar frente a la marginación.

10


Más de mil quinientos millones de seres se alojan en construcciones de tierra. Frente a los cien millones de seres humanos que no tienen donde vivir. Y más de mil millones viven en chabolas, favelas, etc. Con una población mundial que ronda los 6.000 millones de almas los porcentajes se configuran así:

Ilustración 1-4: porcentajes de distribución de la población mundial en diferentes viviendas: 25% en viviendas de adobe con o sin garantías resistentes, 17% en infraviviendas, 2% sin viviendas, 56% resto del población.

Las cifras de población que en todo el mundo viven en casas hechas de adobe ascienden aproximadamente al 30% del total mundial, que siempre vivirán mas confortablemente que los más de 1.000 millones de personas que carecen de vivienda o viven en refugios provisionales. Sólo en América Latina 130 millones de personas se encuentran alojadas en infraviviendas. Un porcentaje del 56% del resto de población que viven en otros tipos de vivienda tampoco debería considerarse muy afortunado, en términos generales. Basta recordar los efectos producidos por sismos sobre estructuras de hormigón armado construidas con baja calidad en Turquía u otros países, los efectos de los tornados en zonas de los Estados Unidos o la actitud de ciertos empresarios relacionados con el sector de la construcción en tantos paises que se amparan en un sistema judicial lento que se saturaría en caso de demandas por catástrofes (o al menos así creen ellos) para no poner el debido cuidado en el cálculo y en particular en el cálculo antisísmico, o en la calidad de los materiales. La falta de políticas adecuadas a la que nos referimos anteriormente tiene que ver con la falta de realismo y compromiso que impide una intervención efectiva, de calidad, con garantías para afrontar el problema: En América latina 140 millones de personas que ganan, en promedio, menos de 80$/mes y que se encuentran por tanto por debajo del umbral de la


11


pobreza no alcanzan para pagar la mayoría de las promociones de vivienda mínima o social que realizan instituciones como el Banco Mundial, PNUD, HABITAT, etc. Esta situación es generalizada en el resto de países en vías de desarrollo y genera el denominado sector informal o no oficial. Se entiende como sector informal al sector no estructurado o normalizado y asociado a la autoconstrucción. El sector informal representa cada vez más la práctica totalidad de las viviendas realizadas tanto en las urbes de más de 20.000 habitantes como en los medios rurales. Teniendo en cuenta en referencia a las políticas de vivienda que: o con carácter general, y para las zonas periféricas y chabolistas de las grandes urbes, se crean muchas veces viviendas inaccesibles para la mayoría como “solución” a los problemas de vivienda, no por falta de intención de los promotores gubernamentales sino como intento último ante la equivocada creencia de falta de opciones más baratas (esto nos remite a la cuestión del desarrollo tecnológico y su difusión antes mencionada). o y con carácter particular, para las zonas rurales, es más bien la falta de políticas para el medio rural la que genera la baja calidad constructiva de las edificaciones con tierra que siempre se han encontrado y se encuentran en el sector informal en su amplia mayoría. Se puede afirmar que la necesidad de vivienda es pues abrumadora y creciente. En palabras del Dr. Ingeniero Industrial Julián Salas se trata de verdadera hambre de vivienda. Pero las construcciones con tierra no son una mera salida y último recurso no formal al problema de la vivienda: según Naciones Unidas la oferta oficial (no informal) de viviendas de tierra es superior al medio millón por año distribuidas entre las 200.000 en Latinoamérica, 200.000 en África y 100.000 en Asia. En los países desarrollados la vivienda de bajo o muy bajo costo es un 15% más barata que el promedio. En los países en vías de desarrollo es un 90% más barata. Se puede decir pues que las viviendas de tierra autoconstruida y autogestionada es una vivienda sin costo. La repercusión de los materiales en los costes en las viviendas de los países en vías de desarrollo es proporcionalmente muy superior a la de los países desarrollados: del 30 al 40% frente al 10 a 15%, respectivamente. El precio de la tierra es además estable frente al de otros materiales de construcción. Así, la tierra es el material al que puede aspirar una franja de la población con ingresos no estables e inferiores a la media.

12


Se puede decir que las soluciones a base de tierra son competitivas y viables. Destacando en el plano social y económico: o Escasa inversión en equipos o Bajo consumo energético en su fabricación (como mínimo un consumo del orden de 1/3 más pequeño que una de hormigón) o Empleo intensivo de mano de obra


13


14

PARTICULARIDADES DEL PROYECTO

1.3.


Hemos considerado como aspectos particulares del proyecto aquellos que hacen referencia a los objetivos del proyecto y a la metodología seguida para conseguirlos. 1.3.1. OBJETIVOS Los objetivos específicos del proyecto son cuatro, siendo principal el primero de todos ellos y los demás secundarios:

Ilustración 1-5: distintas perspectivas de las cuatro tipologías estructurales que se estudian en este proyecto.

•

Primer objetivo: análisis estructural Destacando, como aspecto fundamental de las estructuras de adobe, la adecuación de la tipología estructural al material que se emplea, se plantea como objetivo principal la determinación de la respuesta estructural de cuatro tipologías estructurales (ver Ilustración 1-5) que tienen en el adobe a su denominador común y material constructivo básico, sometidas a la acción sísmica y del viento, fuerzas laterales, a fin de:


15


o determinar la tipología estructural más adecuada a las acciones laterales u horizontales frente a las que el adobe ofrece baja resistencia o además se pretende conocer hasta que punto la mejora de los materiales influye en la respuesta estructural de cada tipología estudiada o al mismo tiempo determinar el grado de seguridad estructural de cada vivienda, haciendo uso de los coeficientes de seguridad adecuados (mayoración de acciones y minoración de resistencias) o comprobar la efectividad de mejoras en el diseño en ciertas estructuras así como la fiabilidad de los modelos. •

Segundo objetivo: análisis de costo Teniendo en cuenta la necesaria adecuación de estas estructuras y el material constructivo a las sociedades donde se encuentran y el nivel económico de los grupos sociales a los que se dirigen, se pretende determinar una estimación de costos. •

Tercer objetivo: adecuación a la cooperación para el desarrollo Se pretende analizar la conveniencia y adecuación de las viviendas de interés social, entre las que se encuentran las viviendas analizadas en el presente proyecto para la cooperación al desarrollo. •

Cuarto objetivo: seguridad e higiene Teniendo en cuenta la realidad socio-laboral de los colectivos que construyen y habitan estas viviendas y el espíritu de la ley de prevención de riesgos laborales no sólo en España sino en Europa y el resto del mundo, así como las directrices de la OIT se pretende llamar la atención brevemente sobre la Seguridad e Higiene en el trabajo de construcción en una estructura con tierra. 1.3.2. METODOLOGÍA Para alcanzar los objetivos propuestos se seguirá la siguiente metodología para cada uno de los objetivos: 1.3.2.1.

Metodología general para el análisis estructural

Para alcanzar este primer objetivo se han establecido dos pasos que consideramos lógicos: o Análisis de cada estructura

16


o Análisis comparativo de todas las estructuras en función de los datos del punto anterior Para el primer paso consideramos las siguientes etapas para cada tipología de vivienda: Análisis estructural cualitativo basado en consideraciones de diseño básicas de un lado. Cálculo y Análisis mediante el método de los Elementos Finitos. Análisis crítico de los resultados que aporta el cálculo del estado tensional mediante el método de los elementos finitos. Permitiéndonos una comprensión más acertada del comportamiento de las estructuras y aportando datos en un método de análisis elástico lineal para estructuras de albañilería en la vertiente representada por la tierra cruda. Desarrollando estas etapas en sus apartados: Primero. Descripción: Se efectúa la descripción del rango posible de valores de las propiedades de los materiales (módulo de Young, densidad, tensiones de rotura...), coeficientes de seguridad y acciones que se van a emplear a todas las edificaciones de forma común para facilitar el posterior análisis comparativo entre sistemas estructurales. La determinación de las propiedades del material tendrá en cuenta las distintas metodologías de los procesos de fabricación del adobe, así como los límites que los valores de las distintas propiedades pueden obtener, estimando dentro de estos límites unos valores apropiados. Descripción de las edificaciones y valoración de los criterios de diseño, así como una aproximación a las acciones de cálculo. Se establecen a priori las características positivas de su diseño, así como sus carencias, si las hubiere. Segundo. Cálculo mediante el M.E.F: Esta etapa se corresponde con el apartado 1.5.3. Se calculan las estructuras mediante el método de los elementos finitos de las estructuras analizadas en el punto primero de la presente metodología. Se aplica un procedimiento que consta de seis apartados: a. Partiendo del rango de valores característicos de los materiales, que se establecieron en la primera etapa, se determinan las hipótesis de combinación entre los valores del módulo de Young, coeficiente de Poisson y densidad, de los posibles materiales. Estos valores se introducirán como parámetros en el programa en cada hipótesis. En


17


b.

c.

d. e.

f.

g.

18

particular combinamos tres distintos valores del módulo de Young para el adobe con valores invariables de la densidad y coeficiente de Poisson. Criterio de rotura: establecido a partir de los datos de las características del material del apartado a. De esta manera se establecen los límites para determinar las regiones de la estructura que pueden presentar rotura. En particular los límites de rotura están en función de los distintos valores del módulo de Young Simulación de la estructura: a través de un modelo de elementos finitos de tres dimensiones, donde no se tendrán en cuenta determinados fenómenos como: la capacidad de rotación entre el suelo y las paredes, el grado de rigidez en las conexiones entre paredes intersecadas, la influencia de los envigados de las cubiertas... Pero sí, entre otros aspectos, se modeliza: El arriostramiento de las vigas de coronación El efecto de los dinteles sobre los vanos El efecto de la rigidización del sobrecimiento y cimiento. Se emplea el elemento SOLID92 del programa con un tamaño de referencia igual para todas las estructuras de 0,19m. Partiendo de la determinación de las acciones del punto primero se establecen las posibles hipótesis de combinación de cargas. Teniendo presente que cada elección y combinación de acciones tanto verticales y peso propio, como horizontales, esto es acciones sísmicas y eólicas equivalentes, respectivamente, se estudian para unos valores dados de las propiedades de los materiales (representativos de posibles valores característicos del adobe o el tapial y de los materiales de cimentación y sobrecimentación) establecidos en el punto a, se dispondrán las combinaciones entre hipótesis de propiedades de materiales e hipótesis de acciones en este apartado del proceso. De esta manera, las combinaciones entre material y acciones nos llevará a repetir los siguientes últimos puntos las veces necesarias: Análisis mediante el Método de los Elementos Finitos haciendo uso de los datos de los apartados anteriores. Se ejecuta el análisis estático lineal obteniéndose la respuesta solución del modelo ante las acciones. Se elige el caso de carga más desfavorable que será el que produzca una mayor energía de deformación. Es de esperar que el caso de carga más desfavorable será el mismo para las distintas combinaciones de valores de las propiedades de los adobes de una misma estructura. Se toman los valores de tensiones equivalentes máximas de las estructuras y su ubicación.


h. Se eligen zonas representativas de la estructura, analizándose los valores de las magnitudes apropiadas. Tercero: Se comparan los criterios de diseño establecidos en el punto primero con los resultados del modelo de elementos finitos. Es de esperar, por ejemplo, que los valores de tensión más elevados se produzcan en las zonas que se hayan estimado de importancia para la estructura dentro de los criterios de diseño. Esto permite aclarar en parte lo apropiado , o no, del modelo. En base a estos criterios de diseño y a los resultados del cálculo se establecen las posibles acciones para la mejora de la estabilidad de la estructura, si fuese necesario. Además de comparar entre las distintas estructuras los valores que se estimen oportunos. 1.3.2.2.

Metodología general del objetivo segundo del proyecto

Partiendo de unos valores considerados de referencia para el costo por unidad de volumen de estructura de tierra construida y teniendo en cuenta los resultados de la eficiencia del comportamiento estructural y la calidad del adobe establecemos una comparativa de costos de las estructuras. 1.3.2.3.

Metodología general del objetivo tercero del proyecto

Partiendo de un breve resumen sobre los proyectos de cooperación al desarrollo y los elementos básicos en la gestión de dichos proyectos según el método del Enfoque del Marco Lógico, se enumeran los objetivos globales que se consideran fundamentales para planificar la construcción de viviendas en dichos proyectos de cooperación. Además se aportan datos relevantes en materia de cooperación y tecnología habitacional, junto con datos sobre la conferencia de Estambul sobre Asentamientos Humanos de la ONU (Hábitat II). 1.3.2.4.

Metodología general del objetivo cuarto del proyecto

Una vez expuestos los datos que consideramos justifican la importancia de la Seguridad e Higiene para proyectos de cooperación de viviendas de interés social y reconociendo la falta de datos concretos para estudios más detallados, se enumeran riesgos relevantes de una obra bajo hipótesis muy genéricas y aportando una documentación fotográfica relevante Se ha elegido una situación genérica y abierta en este estudio para que muchos de los resultados sean extrapolables.


19


1.3.3. NORMATIVAS CONSIDERADAS Aunque el objetivo del presente proyecto no es la construcción de las tipologías de estructuras analizadas, encontrándose todas ellas ya edificadas mediante criterios técnicos o de tradición particulares, se han considerado de referencia aunque no de obligado cumplimiento las siguientes normas, a efectos de la disposición de criterios de seguridad y obtención de valores de las magnitudes fundamentales y relevantes: o [NR-1]. Norma boliviana para construcciones con tierra: Lakaúta. o [NR-2]. Norma peruana Nte E.080. o [NR-3]. Bases para el diseño y construcción con tapial. (Propuesta de código de buena práctica). o [NR-4]. Norma Básica de la Edificación AE-88, Acciones en la Edificación. o [NR-5]. NCSE-94, Norma de Construcción Sismorresistente. o [NR-6]. EHE, Instrucción de Hormigón Estructural. En aquellos aspectos en que las distintas normativas pudieran establecer criterios divergentes entre sí, se ha optado por los criterios más restrictivos. Por último subrayar que se ha acentuado el aspecto funcional en la consulta de las normativas que no guardan relación con el adobe en detrimento de una lectura en orden al cumplimiento exhaustivo de las mismas que no tendría sentido.

20

GENERALIDADES DEL PROYECTO

1.4.


1.4.1. INTRODUCCIÓN 1.4.2. GENERALIDADES 1.4.2.1.

Síntesis de las técnicas de construcciones con tierra resistente

Se considera en este proyecto el término construcciones con tierra en el sentido ya comentado en al apartado 1.2.1.Y como técnicas de construcción con tierra resistente se entenderá en el contexto de este trabajo al conjunto de conocimientos y procedimientos que emplean en las construcciones con tierra resistente. 1.4.2.1.1.

Propiedades del hormigón de tierra

El hormigón de tierra es pues un material compuesto que se ha venido denominando de forma muy variada según las técnicas constructivas en las que se haya empleado, o de forma genérica y poco precisa como barro o tierra. Sin duda que estos dos últimos términos pueden resultar adecuados en condiciones de uso del material poco cuidadosas, pero el estado de conocimiento en la actualidad es ya suficiente como para que optimizando las variables de la mezcla y su puesta en obra según la técnica constructiva empleada se obtenga un material para edificaciones con un comportamiento aceptable. El hormigón de tierra se forma de la selección y adecuación de los suelos, la regulación de su humedad según la técnica constructiva de su puesta en obra y su posterior curado. Por suelo, desde el punto de vista constructivo, se entiende al conjunto de partículas sólidas inorgánicas, junto con aire y agua, que con proporciones, propiedades y organización variada se encuentran en la corteza terrestre, excluida la capa vegetal superficial, y se forman por la disgregación mecánica de las rocas del sustrato, la meteorización química de los materiales disgregados y la acción de los seres vivos. Se excluye de lo que se entiende suelo en este proyecto las rocas y los depósitos sedimentarios altamente cimentados. Las partículas sólidas se denominan también como granos y constituyen la fracción sólida. Los granos se clasifican de forma genérica atendiendo a su tamaño como gruesos y finos. La constitución mineralógica varía para los granos gruesos y los finos. En los granos gruesos predominan los silicatos, micas, óxidos y carbonatos. En los granos finos, nombrados genéricamente como arcillas y que son el resultado último de la meteorización química, se dan tres tipos de estructuras reticulares de Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

21


dichos compuestos meteorizados: caolinitas (muy estables), montmorilonitas (inestables y expansivas) e ilitas (inestables pero menos expansivas que las montmorilonitas). Entre las reacciones químicas caben destacar la oxidación, hidratación y carbonatación producidas por el agua y aceleradas por la temperatura. Y los compuestos químicos que se pueden encontrar en distintos porcentajes en los suelos y los hormigones de tierra son: Sílice (Si O2), óxido de Hierro (Fe2 O3), óxido de Titanio (Ti O2), óxido de Aluminio (Al2 O3), óxido de Magnesio (Mg O), óxido de Calcio (Ca O), óxido de Sodio (Na2 O3) y óxido de Potasio (K2 O). Predominando la Sílice de forma destacada respecto a los otros compuestos. Todas las propiedades y composición de los suelos son extensivas para los hormigones de tierra que a grandes rasgos podemos decir que se distinguen de los suelos, a partir de los que se forman, por la regulación en las proporciones de sus componentes. 1.4.2.1.1.1.

Proporción de los componentes

En el hormigón de tierra se encuentran los estados sólido, constituido por los materiales minerales, líquido, constituido por agua con sales disueltas y gaseoso constituido por el aire intersticial, de forma similar a los suelos. En orden a su granulometría, las partículas que componen los hormigones de tierra y los suelos se pueden clasificar según la clasificación internacional de partículas de suelos como: PARTÍCULAS

TAMAÑO

Gravas

20mm > φ ≥ 2mm

Arenas gruesas

2mm > φ ≥ 0,2mm

Arenas finas

0,2mm > φ ≥ 0,02mm

Limos

0,02mm > φ ≥ 0,002mm

Arcillas

0,002mm > φ > 0,0002mm

Coloides

0,0002mm > φ

Tabla 1: clasificación granulométrica de los componentes sólidos de suelos y hormigones de tierra según la clasificación internacional de partículas de suelos.

Las distintas proporciones de estos componentes junto con otras propiedades, definen los distintos hormigones de tierra al igual que los tipos de suelos, y en particular aquellos suelos que encontrándose más o menos cerca del lugar de la edificación se emplearán para fabricar el hormigón de tierra. La representación gráfica de la relación entre el tanto por ciento en peso del material según sus diámetros en

22


escala natural y el diámetro de cada tamiz en escala logarítmica constituye la curva granulométrica. Las proporciones de las distintas partículas conviene que sigan los límites dados por la Tabla 2 para considerar que un material terreo dado es apto para ser considerado como un hormigón de tierra. COMPONENTE DEL SUELO

MÁXIMA

PROPORCIÓN EN TANTO POR CIENTO MÍNIMA RECOMENDADA

Grava

26

3

8

Arena gruesa

28

15

22

Arena fina

41

20

30

Limo

40

16

22

Arcilla

19

6

18

Tabla 2: límites recomendados para la composición de los hormigones de tierra.

La tolerancia que se permite en las proporciones es de dos tipos. Una, que se aprecia para los valores máximos y mínimos en la Tabla 2 es amplia. La otra, relacionada con los valores óptimos recomendados para la estabilización (ver apartado 1.4.2.1.1.5), es más pequeña. En cualquier caso, y siempre que sea posible, deberán hacerse pruebas o ensayos de las propiedades resistentes que nos interesen para cada hormigón de tierra una vez que se haya realizado la mezcla en la proporción considerada.

Ilustración 1-6: aproximación de las curvas granulométricas límites de optimización y curva ideal para adobe y tapial.

En cualquier caso cada fracción tiene sus propiedades: el grano grueso, formado por la grava y la arena gruesa, es el más resistente, la arena fina aumenta el rozamiento, el limo y la arcilla actúan como aglomerantes. Un exceso en algunas de


23


las proporciones de alguno o varios de los componentes debilita al conjunto. Esto se entiende si se tiene en cuenta las propiedades de consistencia y cohesión de los productos térreos. Para todas las proporciones que pueden encontrarse en los hormigones de tierra se recomiendan dos límites fundamentales, de manera que su cumplimiento optimiza el comportamiento para el uso como material en edificaciones: Porcentaje máximo de arcilla

19%.

Porcentaje mínimo de arena

35%.

Tabla 3: Porcentajes límites de arenas y arcillas en hormigones de tierra

Para el resto de componentes y conociendo que la resistencia mecánica del hormigón de tierra, es directamente proporcional a la compacidad del material, deberán establecerse las proporciones de forma que el peso específico alcance su máximo posible (de 1900 kg/m³ a 2300 kg/m³) y por tanto una distribución granulométrica heterogénea y adecuadamente graduada sería deseable. El peso específico es el cociente entre el peso total, suma de los pesos de la fracción sólida y la fracción líquida y el volumen total suma de los volúmenes de la fracción sólida, la fracción líquida y la fracción de aire. γ =

Psólidos + Pagua Ptotal = Vtotal Vsólidos + Vagua + Vaire

Aunque el peso específico no es el único factor para conseguir una resistencia óptima del hormigón de tierra (ver apartado 1.4.2.1.1.3), sí es ésta una característica de los hormigones de tierra que no se da en los suelos, en los que las propiedades mecánicas no dependen significativamente de la distribución granulometría, influyendo en los suelos finos, por ejemplo, más su historia geológica y estructuración. Podemos resumir afirmando que en realidad casi cualquier suelo es apto para la elaboración del hormigón de tierra. Las tolerancias en las proporciones de sus componentes permiten esta amplia ventaja constructiva. Además si el suelo elegido tuviera alguna carencia o falta, sobre todo en cuanto al porcentaje de arena y arcillas, no hace falta más que encontrar otro suelo que pueda complementar estas carencias para mezclarlos (Ver apartado 1.4.2.1.1.5) La parte de aire y de agua que también tienen los hormigones de tierra tiene una importancia relevante. Para designarla se emplea el concepto de poro o hueco, que se define como el espacio que entre las partículas de la fracción sólida es ocupado por el aire y el agua. Para medir este espacio se emplea el índice de poros, la porosidad, el grado de saturación y la humedad.

24


El índice de poros es el cociente entre el volumen de poros y el volumen de la fracción sólida. e=

V poros Vsólido

<1

La porosidad se define como el tanto por ciento del cociente entre el volumen de poros y el volumen total. n=

V poros Vtotal

⋅ 100

El grado de saturación se expresa como el tanto por ciento del cociente del volumen de agua y del volumen de poros. s=

Vagua V poros

⋅ 100

La humedad se define como el tanto por ciento del cociente entre el peso de la fracción líquida y el peso de la fracción sólida. h= 1.4.2.1.1.2.

Pagua Psólido

⋅ 100

Estado de consistencia e índice de plasticidad

Se definen cuatro estados de consistencia posibles para los suelos y por tanto para el hormigón de tierra. Y asociados a estos estados se definen tres estados límite, denominados límites de Atterberg, por el científico sueco que los estableció, que definen la transición entre los distintos estados. Cada límite se define por la humedad que determina una consistencia dada. La diferencia entre dos límites representa el rango dentro del cual el hormigón de tierra se mantiene en un cierto estado. Definimos someramente estos conceptos: Estado duro: aquel estado en el que se encuentra un hormigón de tierra para el que un terrón muestra es difícil de desmenuzar manualmente. En este estado es apto para resistir las acciones consideradas en la edificación. Estado blando: estado caracterizado porque el intento de amasar un terrón muestra produce el desmenuzamiento del mismo. Se da en el proceso de curado Estado plástico: aquel estado viscoso para el que el terrón muestra es fácil amasarlo sin producir grietas ni desmenuzarlo. Es el mejor estado para el amasado Estado líquido: estado fluido que no es posible amasar. Límite de retracción, LR: es el estado límite que alcanza una muestra de hormigón de tierra en estado duro comienza a hincharse cuando le añadimos agua. Físicamente se caracteriza por el porcentaje de humedad que representa al agua añadida mencionada en la definición.


25


Límite plástico, LP: es el estado límite que se alcanza cuando un hormigón de tierra en estado blando, y por adicción de agua, pasa a ser moldeable sin desmenuzamiento ni agrietamiento. Físicamente se caracteriza por el porcentaje de humedad que representa al agua añadida mencionada en la definición. Límite líquido, LL: es el estado límite en el que el hormigón de tierra pasa de ser viscoso y moldeable a fluir. Físicamente se caracteriza por el porcentaje de humedad que representa al agua añadida para que el suelo pase de ser viscoso a fluir. Descripción del carácter estructural de la masa del suelo Líquido —————————————— Plástico —————————————— Semisólido —————————————— Sólido

COMPORTAMIENTO

Límite de contenido de agua

FLUYE

d

Límite líquido: ωl

DEFORMACIÓN FÁCIL SIN GRIETAS

d Límite plástico: ωp DEFORMACIÓN FÁCIL CON GRIETAS

dLímite de retracción SE ROMPE AL DEFORMAR

Tabla 4: consistencia y límites de Atterberg.

Si relacionamos el límite líquido con el límite plástico obtenemos el índice de plasticidad. El índice de plasticidad es la diferencia entre el contenido de agua para el que el suelo presenta un estado líquido tipo y el contenido de agua para el que el suelo presenta una consistencia plástica tipo. Es la variación de humedad que puede tener un suelo dentro del estado plástico. Nos indica el margen, en el que el suelo mantiene sus mejores condiciones plásticas para su moldeo así como la retracción que sufrirá. IP = LL − LP La actividad se define como el cociente entre el índice de plasticidad y el porcentaje en peso de las partículas con diámetros inferiores a 0,002mm. A=

IP %φ < 0,002 mm

La consistencia, pues, depende de las propiedades de los componentes, en especial de la arcilla. Resumiendo estas ideas: a medida que se produce la adición de agua a un suelo disminuye la cohesión debida a la atracción eléctrica entre las partículas cercanas entre sí, sobre todo las partículas de arcilla. Esto es: la energía superficial disminuye ya que se emplea en la fijación del agua que se sitúa entre las partículas de arcilla, aumentando la distancia entre éstas e incrementando el volumen, dando lugar al entumecimiento, con la producción de trabajo exterior consiguiente. Así se alcanzará el mínimo de energía superficial en el límite líquido, alcanzándose este estado de equilibrio mientras aumenta la deformabilidad. La cohesión se asocia a los componentes arcillosos del suelo. Conviene recordar también la importancia que tiene el fenómeno de la retracción, sobre todo en suelos arcillosos, que se produce por la contracción del volumen del hormigón de tierra por la pérdida de agua. Este 26


encogimiento provoca un aumento de las tensiones internas del material pudiendo aparecer grietas de hasta 3mm cuando la cantidad de agua de la masa de tierra era excesiva antes del secado.

Ilustración 1-7: gráfica tipo de dependencia de límites de Atterberg con %Arcilla.

1.4.2.1.1.3.

Compactación, consolidación y relación densidad/humedad

La compactación es el aumento de la densidad producido por cargas dinámicas exteriores mientras que la consolidación es el aumento de la densidad pero producido por cargas estáticas. En los hormigones de tierra se pueden considerar los procesos de compactación o de consolidación desde dos aspectos: como parte del proceso constructivo, como se da en las técnicas de adobe y tapial, y como proceso de mejora de las propiedades del hormigón de tierra, en lo que se llama estabilización (ver apartado 1.4.2.1.1.5). En el adobe se da el proceso de consolidación por el amasado, mientras que en el tapial se da la compactación en el apisonado. Una vez que se somete al hormigón de tierra a un proceso de compactación el aumento de densidad se produce al disminuir el volumen de los huecos y aumentar el rozamiento de la masa de suelo. El agua que se añada al suelo hasta una cierta cantidad lubrificará el desplazamiento de las partículas, durante el proceso de compactación, disminuyendo el rozamiento de la masa y ocupando el volumen de los huecos y desplazando al aire que en ellos se encontrase. Sobrepasada esta cantidad de agua sólo se consigue un aumento de volumen. La cantidad adecuada de agua para la que se alcanza la densidad máxima se denomina humedad óptima. Se pueden


27


establecer unas curvas de relación humedad/densidad, donde se aprecia el máximo de densidad seca para un proceso de compactación a distintas humedades. El ingeniero R. Proctor demostró en 1933 que para una valor de trabajo de compactación dado existe una relación entre la densidad seca de un suelo y su humedad. Además existe una densidad seca máxima para una valor determinado de la humedad, encontrándose esta humedad entre el 90 y el 95% de saturación del suelo y siendo la curva de saturación la envolvente de todas estas curvas de relación densidad/humedad. Ocurre que a medida que el trabajo de compactación aumenta la humedad necesaria para alcanzar el máximo de densidad seca disminuye. Se verifica que: LP ≥ HumedadOptima. ≥ 0,29 ⋅ LP La curva de saturación de un determinado suelo, que determina la envolvente de las curvas densida/humedad, que es una función monótona decreciente de la humedad, viene dada por la función: γd =

γs h ⋅γ s 1+ 100

Donde h es el porcentaje de humedad y γ s la densidad seca a saturación del suelo.

Ilustración 1-8: Relaciones humedad/densidad para distintos trabajos de compactación y curva de saturación envolvente

Resumiendo: la proporción de agua óptima es aquella en la que se permite a las partículas del suelo su desplazamiento en la masa sin que se pierda la cohesión de la mezcla ni el aumento de volumen innecesario. Es inversamente proporcional a la presión de compactación o apisonamiento. Suele encontrarse por debajo del límite de 28


plasticidad y depende de la proporción de arcilla. Además el aumento de la energía de compactación aumenta la densidad seca y por tanto la resistencia a compresión, cortante y tracción, disminuyendo la permeabilidad y por tanto la posible pérdida de cohesión del hormigón de tierra. Por tanto, como conclusión práctica: el proceso de compactación en la técnica constructiva de tapial necesitará mucha menos humedad que la consolidación en la técnica de adobe. 1.4.2.1.1.4.

Clasificación de los suelos y del hormigón de tierra

El hormigón de tierra puede considerarse un suelo con una mezcla de componentes de composición granulométrica y propiedades de consistencia deseables y determinadas, se fabrica con mezcla de suelos que no tendrán las propiedades que del hormigón de tierra vamos a requerir. Por lo que deberemos mezclar los suelos de que disponemos, normalmente cercanos al emplazamiento de la obra, a fin de obtener la proporción de arenas y arcillas y la distribución granulométrica adecuada. (Consultar apartado:1.4.2.1.1.5, en referencia a las mezclas de suelos en obra) Clasificación general Hasta el 35% de los granos inferiores a 80µ (HRB) Porcentaje que pasa por el A1 A3 A2 tamiz de: A1a A1b A2-4 A2-5 A2-6 A2-7 2mm.......…………….. 0,40mm...…………… 0,80 µ..……………….

≤50 ≤30 ≤15

≤25 ≤10

Más del 35% de los granos inferiores a 80µ A5 A6 A7 A7-5 A7-6

A4

≥51 ≤10

≤35

≤35

≤35

≤35

≥36

≥36

≥36

≥36

≥36

(...) (...) 0

≤10 ≤40 0

≤10 ≥41

≥11 ≤40 ≤4

≥11 ≥41

≤10 ≤40 ≤8

≤10 ≥41 ≤12

≥11 ≤40 ≤16

≥11 ≥41 ≤20

≥11 ≥41 ≤20

Características de la fracción que pasa por el tamiz de 2mm Índice de plasticidad..... Límite Líquido.............. Índice de grupo............. Denominación general..

<6 (...) 0 Cantos Gravas Arenas

Arena fina

Mezcla de gravas limosas o arcillosas con arenas limosas o arcillosas

Suelos limosos

Suelos arcillosos

Tabla 5: clasificación general de los suelos según la H.R.B.

En cualquier caso siempre se efectuarán, cuando sea posible, las pruebas pertinentes para determinar las características propias del material constructivo, en especial sus propiedades mecánicas y las referentes a la absorción de humedad. En su defecto se adoptará un criterio conservador del lado de la seguridad. Conviene, pues, conocer someramente los tipos de suelos que podemos encontrar. Para esto, y como ejemplo ilustrativo se expone la clasificación de la H.R.B. (Highway Research Board), una de las muchas clasificaciones que se emplean y que se basa en los ensayos del análisis granulométrico con los tamices números 10 (2mm), 40 (0,42mm) y 200 (0,074mm), determinación del límite líquido y del límite plástico y cálculo del índice de grupo (ver Tabla 5). Aunque el número de ensayos parece pequeño comparado con otras clasificaciones, como la Unificada de Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

29


Casagrande que contempla como datos a conocer la forma y tamaño de los granos, tipo de graduación y plasticidad, y que puede ser consultada para el objeto de este proyecto a modo ilustrativo, se ha estimado conveniente la clasificación de la H.R.B. según el criterio de otros autores, por ser más concisa y de utilidad contrastada. El índice de grupo, IG, es un número entero definido por la expresión, IG = 0,2 ⋅ a + 0,005 ⋅ a ⋅ c + 0,01 ⋅ b ⋅ d donde: a: es el tanto por ciento entre 35 y 75 que pasa por el tamiz 200. Varía entre 0 y 40, 0 ,   a = [% # 200 − 35] ,  0 , 

si % # 200 < 35 si 35 ≤ % # 200 ≤ 75 si 75 < % # 200

b: es el tanto por ciento entre 15 y 55 que pasa por el tamiz 200. Varía entre 0 y 40, 0 , si % # 200 < 15   b = [% # 200 − 15] , si 15 ≤ % # 200 ≤ 55  0 , si 55 < % # 200  c: es la parte del límite líquido entre 40 y 60. Varía entre 0 y 20, 0 , si LL < 40   c = [LL − 40] , si 40 ≤ LL ≤ 60  0 , si 60 < LL  d: es la parte del límite plástico entre 10 y 30. Varía entre 0 y 20, 0 , si LP < 10   d = [LP − 10] , si 10 ≤ LP ≤ 30  0 , si 30 < LL  El índice de grupo representa en sus distintos sumandos el decrecimiento de calidad del hormigón de tierra por exceso de limos y arcillas, por exceso de fino y por exceso de la fracción muy arcillosa, respectivamente. Para una misma clase de hormigón de tierra el menor índice de grupo representa una mayor calidad. E incluso puede representarlo entre hormigones de tierra de distintas clases. La descripción resumida de cada uno de los grupos y subgrupos de la HRB ofrece la perspectiva general buscada:

30

•

Grupo A-1: mezcla bien graduada de gravas, arenas y elementos finos no plásticos o de plasticidad muy baja.

•

Subgrupo A-1-a: materiales formados principalmente por piedras o gravas y arenas, bien graduados, con o sin ligante.

•

Subgrupo A-1-b: materiales constituidos por arenas gruesas principalmente, bien graduados, con o sin ligante.


•

Grupo A-3: arenas finas de playa o desierto, sin limos ni arcillas, o con muy escasa cantidad de limos no plásticos. También incluye mezclas de arena fina con algo de arena, media o gruesa, o gravas.

•

Grupo A-2: gran variedad de material granular. En realidad, comprende aquellos suelos con igual o menos de un 35% que pasa por el tamiz 200, que no pueden ser clasificados en el A-1 ni en el A-3.

•

Subgrupo A-2-4: grava o arena con limos o arcillas con plasticidad superior a la tolerada en A-1 y arenas finas con limos no plásticos en cantidad superior a lo tolerado en A-3.

•

Subgrupo A-2-5: análogo al anterior, pero con un LL más alto y por ello más altamente elástico.

•

Subgrupos A-2-6 y A-2-7: semejantes a los anteriores, pero con una fracción fina más arcilloso-plástica. La calidad queda puesta de manifiesto por el índice de grupo que puede llegar a valer 4.

•

Grupo A-4: limos no plásticos o mezcla de arcilla de baja plasticidad. Valores altos de la fracción que pasa por el tamiz 200. Sin embargo, puede tener algunas arenas y gravas. Su calidad queda reflejada en el índice de grupo que puede alcanzar valor 8, y será más bajo cuanto mayor sea la proporción de materiales más gruesos.

•

Grupo A-5: semejante al anterior, pero fuertemente elástico, y que queda de manifiesto por los valores del LL. Su índice de grupo varía de 1 a 12 y el crecimiento se debe a una combinación del aumento del LL, y a la fracción fina (segundo sumando de la expresión del IG).

•

Grupo A-6: materiales arcillosos plásticos generalmente, con una muy alta proporción que pasa por el tamiz 200, aunque puede tener algunas arenas y gravas. Tiene un elevado entumecimiento. Y su índice de grupo varía de 1 a 16 por el aumento del tercer sumando de su expresión.

•

Grupo A-7: similar al anterior, pero con valores altos del límite líquido. El índice de grupo puede alcanzar el valor 20 lo que indica la conjunción de grandes proporciones de material fino, límites líquidos altos y valores notables para el índice plástico. Suele ocurrir que los suelos que se emplean en la elaboración de los hormigones de tierra para la edificación son suelos finos, en los que más del 35% de sus componentes pasa por el tamiz de 80µ. Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

31


1.4.2.1.1.5.

Estabilización del hormigón de tierra

Un hormigón de tierra estable es aquel que presenta una resistencia óptima a la deformación, con una sensibilidad a la humedad baja, que mantiene sus propiedades resistencia mecánicas y de resistencia a la erosión y disgregación, evitando los ciclos de retracción y entumecimiento La estabilización es cualquier proceso dirigido a la creación de un hormigón de tierra estable. La estabilización no busca más que el aumento de la calidad del hormigón de tierra mediante la modificación de las propiedades del sistema y tiene como objetivos: o Mejorar la resistencia mecánica a compresión, a tracción y a cortante. o Mejorar la cohesión. o Mejorar la impermeabilidad. o Mejorar a la resistencia a la disgregación. El material que venimos denominando hormigón de tierra demuestra una resistencia aceptable ante las acciones gravitatorias. Mientras que la necesidad de la mejora de la resistencia mecánica tiene su razón de ser cuando se dan situaciones especiales de solicitaciones tales como asentamientos diferenciales o empujes laterales por viento o sismo, o esfuerzos elevados por el diseño y distribución de cargas, se hace necesaria la estabilización que mejore las propiedades mecánicas del hormigón de tierra. Por otro lado, uno de los problemas que presentan las estructuras de tierra es la degeneración de las propiedades mecánicas del hormigón de tierra ante los agentes atmosféricos. Así, los valores que se consideran aceptables para sus propiedades mecánicas para diseños adecuados, se ven mermados sin la lógica protección. Ocurre que si los agentes atmosféricos, en particular el agua, actúan por espacios breves de tiempo el hormigón de tierra no se ve afectado por la humedad, incluso si no se ha estabilizado, siempre y cuando se dote a la estructura frente a la acción de la humedad y la lluvia con sistemas de revestimientos de los muros exteriores y, o cubiertas en voladizos y la fabricación del hormigón de tierra se hace de acuerdo a los procedimientos propios de la técnica en la que se emplea respetando los tiempos de secado en las condiciones adecuadas y gracias a las propiedades impermeabilizantes de la arcilla. Pero debe efectuarse la protección especial de la edificación mediante la estabilización adecuada ante lluvias y humedad atmosférica intensas o humedades prolongadas del terreno, si las hubiere, y corrientes de agua. Además ante las inundaciones y riadas no sólo es necesario el aumento de la calidad del adobe, sino que se han de considerar aspectos de la situación y emplazamiento de la edificación y la realización de obras de defensa y drenaje. 32


Para decidir la conveniencia del empleo de alguna de las muchas técnicas de estabilización se debe contemplar, de un lado los requerimientos por la humedad, la lluvia y el viento de la zona y los requerimientos estructurales del proyecto, en relación con las propiedades del suelo disponible, y de otro las disponibilidades económicas y los recursos técnicos, siempre limitados y que suelen determinar el que se lleve a cabo la estabilización. Y en cualquier caso se deberán realizar las pruebas o ensayos convenientes para determinar si el método de estabilización elegido ha producido el efecto deseado en el material constructivo. 1.4.2.1.1.5.1.

Clasificación de los métodos de estabilización

Los métodos de estabilización se pueden clasificar en físicos y químicos. Los métodos de estabilización físicos pueden ser de dos tipos: mecánicos o de densificación y de adición o refuerzo. Y los métodos de estabilización químicos pueden ser también a su vez de dos tipos: de aglomeración y de aglutinación o impermeabilización. •

Los métodos de estabilización físicos son los relacionados con el cambio de propiedades físicas del hormigón de tierra o Mecánicos o de densificación: son los métodos físicos relacionados con el aumento de la densidad del hormigón de tierra o De adición o refuerzo: son los métodos físicos relacionados con la adicción de fibras que crea una red anisotrópica y sin cambios de las propiedades químicas del hormigón de tierra

•

Químicos: son aquellos relacionados con los cambios de propiedades físico-químicas derivadas de la adicción de determinados materiales que pueden generar matrices inertes rígidas entre los granos, uniones estables entre los cristales de arcilla e impermeabilización de los granos. o Aglomeración: es el método químico en el que se añade un aglomerante hidráulico que crea una estructura rígida inerte de refuerzo (cementación) o crea uniones químicas estables entre los cristales de arcilla (enlace) o Impermeabilización: es el método químico en el que se adiciona un aglutinante que se dispone como una capa impermeabilizante entre los granos y cubriendo los poros o cambia las propiedades de los granos y huecos impidiendo el desplazamiento del agua y la humedad en su interior


33


1.4.2.1.1.5.2.

Técnicas de estabilización

Las técnicas de estabilización se pueden enumerar agrupándolas según la clasificación de los métodos de estabilización, métodos físicos o químicos, y pretenden la consecución de alguno o varios de los objetivos de la estabilización. Algunas técnicas varían ligeramente en algunos de sus valores de referencia y criterios según las publicaciones por lo que tratando de unificar y buscando utilidad se ha optado por el criterio restrictivo o aportar todos los datos si no hubiera diferencias apreciables entre las distintas directrices. •

Técnicas de estabilización mecánica Las técnicas de estabilización mecánica: pertenecen a las técnicas de tipo físico. Las tres fundamentales son el ceñido, mezcla y compactación. o Ceñido o tamizado Estabilización de tipo mecánica. Consiste en la eliminación de todos los granos que superen o igualen el diámetro de la grava fina, usando el tamiz número 10. Los diámetros de grano que se pretende que permanezcan verificarán: φ ≤ 2mm El objetivo es el aumento de la resistencia mecánica y la cohesión, así como optimizar la técnica de estabilización conocida como densificación. o Mezcla Estabilización de tipo mecánica llamada también suelo-suelo. Componente Arcilla Limo Arena Grava Materia orgánica

Porcentaje 15-20% 10-25% 50-70% 0% 0%

Tabla 6: Composición ideal del hormigón de tierra (Dr. Ing. Nelson Navarro)

Consiste en la mezcla de suelos con distinta distribución granulométrica buscando que la suma de ambos genere un hormigón de tierra que verifique una proporción granulométrica ideal del tipo de la Tabla 6, que ofrece la segunda tolerancia para los valores de la distribución granulométrica.: O que se acerque a la curva granulométrica de Fuller: d p = 100 ⋅   D

34

n


Donde p es el porcentaje en peso que pasa por cada tamiz, d es la abertura de cada tamiz, D es el diámetro máximo de los granos y n es un exponente que varía entre 0,20 y 0,25. El objetivo es el aumento de la resistencia mecánica y la cohesión, así como optimizar la técnica de estabilización conocida como densificación. Para conocer como se deberán mezclar los suelos para obtener el hormigón de tierra del que ya sabemos su composición ideal, tendremos en cuenta que dados dos suelos A y B con unas proporciones de granos {a1, a2, a3, a4} y {b1, b2, b3, b4}, respectivamente, con los que vamos a elaborar el hormigón de tierra H con proporciones granulométricas ideales {h1, h2, h3, h4}, entonces hi será: hi =

ai + bi 4

∑ (a i =1

i

+ bi )

Para lograr mayor facilidad al aplicar este proceso basta tener presente que para alcanzar una mezcla óptima desde el punto de vista de la compresión no hace falta que la curva granulométrica sea la ideal de los hormigones de tierra. Basta que el módulo granulométrico del hormigón de tierra mezcla sea el del módulo granulométrico de la curva ideal del hormigón de tierra. El módulo granulométrico se define como la suma de las cantidades retenidas acumuladas en una serie de tamices y dividida por 100, con la cantidad de tamices suficiente e incluyendo siempre la serie fina: números 4, 10, 40, 200 en el tamizado. Así, se puede encontrar directamente los porcentajes, Χ a y Χ b , de cada hormigón de tierra, con módulos granulométricos M a y M b , que deben mezclarse, resolviendo el sistema lineal de ecuaciones: Χ a ⋅ M a + Χ b ⋅ M b = 100 ⋅ M ideal Χ a + Χ b = 100 Aunque la mezcla puede hacerse de más de dos tipos de suelos, suelen ser de tipo binarias para evitar un encarecimiento del proyecto. Como es relevante la proporción de arenas y arcillas en la composición de los hormigones de tierra conviene tener presente que la gran mayoría de los suelos con los que se van a formar estos hormigones se forman como depósitos aluviales al pie de montañas y


35


cerros, por lo que las capas superiores son predominantemente arenosas y las inferiores arcillosas siempre que no se hayan dado procesos erosivos. Si se va a proceder a una mezcla de tipo arena-arcilla, para estabilizar un hormigón de tierra arenoso o uno arcilloso se procurará: Para el hormigón de tierra arcilloso a añadir que sea de baja plasticidad, muy homogénea y de bajo hinchamiento. Para el hormigón de tierra arenoso a añadir que sea de tipo silícico, bien graduado, de granos duros y angulosos, y de manera que baje la plasticidad del hormigón de tierra arcilloso. Además la mezcla de un hormigón de tierra arcilloso y uno arenoso o al revés, debe efectuarse dentro de unos parámetros correctos de humedad para el hormigón de tierra arcilloso, concretamente en el entorno del punto medio de humedad del estado blando. o Compactación y consolidación Ya vimos este proceso como parte de una técnica constructiva. Ahora trataremos de destacarlo como técnica de estabilización aunque todo lo expresado en el apartado 1.4.2.1.1.3 sigue teniendo validez. Se trata de una estabilización de tipo mecánico que consiste en el aumento de la densidad por reducción de los poros y capilares. Según el tipo de hormigón de tierra la compactación será mediante cargas estáticas, usando prensas de compresión, y o mediante amasado en materiales cohesivos. Y mediante cargas dinámicas, de vibración o impactos, en los no cohesivos. La grado de humedad tiene también un valor óptimo que dependerá del tipo de suelo y de la energía de compactación (ver apartado 1.4.2.1.1.3) y que en general y como valor estimativo es cercano y siempre inferior al límite plástico. En cualquier caso y como quiera que sea el grado de cohesión del suelo a compactar, para conseguir una compactación óptima siempre se deberá cuidar la distribución granulométrica y efectuar una estabilización por ceñido y, o suelo-suelo cuando sea necesario. Los objetivos son el aumento de la resistencia mecánica, de la cohesión y de la resistencia a la disgregación. •

Técnica de estabilización física: técnicas por adición o refuerzo o Adición o refuerzo: Estabilización de tipo físico. Consiste en la adición de fibras. Las fibras que pueden ser de origen vegetal, animal o artificiales, deben disponerse de la forma más homogénea posible.

36


Los materiales que pueden añadirse como fibras para conseguir un efecto óptimo no pueden tener unas dimensiones cualesquiera sino que tengan un largo mayor de 4cm y que oscile entre 4 a 6cm de largo y nunca mayor de 12cm y el diámetro nunca mayor de 2mm. Así mismo la proporción de fibras o granos añadido tendrá un valor óptimo que no superará en ningún caso el límite del 4% del volumen del hormigón de tierra, debiendo mezclarse de forma homogénea. Las fibras vegetales pueden ser: paja, tallos de trigo, cebada, centeno, arroz, cañahua, sisal, coco, cáñamo, hierbas. Y son de gran eficiencia: el bagazo de la caña y las fibras de penca y de caña hueca. Las fibras de origen animal son pelos y cerdas de ganado y estiércol de algunos de animales. Y las fibras artificiales son hilos de orlón, perlón, lana de vidrio, virutas de metales y fibras de hilo. Las fibras tienen como objetivo la mejora de la resistencia mecánica, y la resistencia a la disgregación por la erosión del viento. La resistencia aumenta hasta el 15% y sobre todo la resistencia a tracción y cortante Actúan como refuerzo durante el moldeo, hacen más ligero al hormigón de tierra y disminuyen la retracción al redistribuir los esfuerzos y evitar concentraciones de tensiones fatales para el hormigón de tierra. Además si la fibras son de forma tubular pueden acelerar el proceso de curado actuando como un sistema de drenaje. Además la técnica de estabilización por adición o refuerzo no es incompatible con otras técnicas de estabilización. Además es una técnica con amplio uso. Como desventajas cabe citar que las fibras añadidas en exceso debilitan al hormigón de tierra y la capacidad de protección frente al agua al disminuir la cohesión del material y pueden favorecer los efectos de capilaridad sobre todo si son fibras tubulares, en sentido inverso al proceso de ayuda al secado. Además en presencia de humedad y con fibras vegetales y animales puede darse la putrefacción de las mismas y la presencia de parásitos e insectos. •

Técnicas de estabilización química o Técnicas de estabilización por aglomeración La aglomeración es una técnica de estabilización de tipo químico. Consiste en el aumento de la estabilidad química de la unión entre los granos añadiendo un producto llamado aglomerante hidráulico que modifica las propiedades físico-químicas del material resultante. El


37


nuevo aglomerante añadido tendrá como función reforzar e intensificar la acción de la arcilla. Existen tantas técnicas de aglomeración como aglomerantes hidráulicos como el cemento, yeso, cal. y puzolanas artificiales. Para este tipo de estabilización hay que tener un gran cuidado con el fraguado ya que suelen aumentarse sus tiempos.

Ilustración 1-9: Zona granulométrica aproximada para la estabilización con cemento

o Cementación Es el proceso de aglomeración que emplea al cemento Pórtland fundamentalmente, como aglomerante hidráulico, entrando en la composición del hormigón de tierra según el grado de humedad y la técnica constructiva, y de la granulometría en porcentajes variables: El intervalo general se encuentra entre el 5 y el 10% en peso. Nunca será menor del 2% si se pretende algún resultado. En términos generales el mínimo porcentaje de cemento a emplear se encuentra en un 6%. Además la mezcla óptima será lo más homogénea posible evitando la formación de nódulos y efectuada en seco para añadir al agua seguidamente en el grado de humedad buscado. El curado mínimo debe ser de 14 días aunque es mejor si se prolonga por 28 días. La reacción química fundamental se da entre el cemento y entre el cemento y la arena constituyéndose una matriz tridimensional rígida. También puede darse reacciones químicas secundarias entre el cemento y la arcilla que pueden llegar a variar el comportamiento mecánico.

38


Ilustración 1-10: ejemplo de la variación del esfuerzo de compresión para distintos hormigones de tierra con diferentes calidades mediante la estabilización con cemento.

La cementación no es una técnica adecuada si: El contenido en materia orgánica es superior al 1% ya que el efecto de aglomeración queda anulado. El contenido en sulfatos, muy frecuentes en los suelos, es superior al 3%. El contenido de óxidos e hidróxidos metálicos es superior al 5%. Si las aguas que se emplean tienen un contenido en sales superior a 8 g/l.

Ilustración 1-11: gráfica tipo de la variación de la retracción con la estabilización por cementación.

Además el empleo de cemento Pórtland de clase superior a 250 o 350 no produce una mejora en la estabilización que el empleo de cemento de calidades inferiores.


39


Mediante la cementación se consigue el aumento de la resistencia mecánica y reduce la absorción de agua, el entumecimiento y la retracción. El hormigón de tierra que se obtiene por cementación se denomina suelo-cemento. La optimización de la cementación está unida al problema de su aplicación en viviendas de bajo costo por su precio excesivo. Además la cementación alcanza sus óptimos en técnicas constructivas con compactación (ver Ilustración 1-12) y con hormigones de tierra de tipo arenoso.

Ilustración 1-12: ejemplo de la relación de la cementación con la resistencia a compresión y la densidad.

o Yeso La aglomeración con yeso, puede ser de dos tipos: Con yeso rápido, que se obtiene al hornear a 130ºC el sulfato cálcico con 21% de agua cristalizada. Con yeso rápido como aglomerante, y usado en cantidades de mezcla pequeñas debido a la rapidez del fraguado, se consigue un efecto de cementación que será óptimo en un porcentaje no superior al 10-12% del peso del hormigón de tierra Con yeso lento, obtenido por horneo a más de 210ºC del sulfato cálcico con 21% de agua cristalizada. De esta forma se obtiene una mejora de las propiedades mecánicas, aumentando las resistencias en un 15% y disminuyendo la retracción como en el suelo-cemento, pero además el periodo de curado se reduce y el yeso es más barato que el cemento.

40


La gran desventaja que ofrece es la solubilidad en agua después del fraguado y que el tiempo de fraguado llegue a reducirse en exceso para un correcto trabajo del material. Con yeso lento como aglomerante se consigue un efecto de cementación gracias a que durante el horneo a la temperatura apropiada se disocia parte del sulfato, formándose sulfato básico que se endurece con agua como un cemento lento con unos valores de mezcla: En porcentaje no superior al 10-12% del peso del hormigón de tierra Amasado con un 35 a 40% de agua De esta forma se obtienen propiedades mecánicas con resistencias del doble de las conseguidas con yeso lento. Además la mezcla es refractaria a la humedad, no dilata y disminuye la retracción. Además el periodo de curado no se reduce como en el yeso rápido permitiendo un amasado adecuado si fuera necesario en la técnica constructiva. o Cal Aglomerando con cal, viva o apagada (la más empleada en estabilización es la cal apagada, CaOH), se consigue la reacción de la cal con la arcilla generando un ligante puzolánico de muy buenos resultados para las partículas medianas o pequeñas, teniendo presente que los porcentajes de adición dependen de cada tipo de suelo, existiendo un óptimo para cada uno y que además: En general el intervalo del porcentaje está entre el 6 y el 14% del peso seco. A partir del 6% los resultados de la estabilización son relevantes Aunque con sólo un 2 o un 3% de cal ya se pueden obtener resultados positivos modificando la plasticidad y favoreciendo la homogeneización de sus componentes Se recomienda un porcentaje de compromiso entre los efectos estabilizantes y el costo del 10% El proceso de estabilización con cal consta de una secuencia de procesos químicos: Reacción de hidratación de la cal en una reacción muy exotérmica (generación de 300 kilocalorías por kilogramo de cal).


41


Intercambio catiónico entre los iones calcio de la cal con los iones magnesio, sodio, potasio e hidrógeno del suelo húmedo al mezclarse éste con la cal. Precipitación: debido al intercambio catiónico y al aumento de electrolitos en el agua se produce el aumento del tamaño y estructura de los granos finos y se precipitación.

Ilustración 1-13: Zona granulométrica aproximada para la estabilización con cal

Carbonatación: la cal adicionada al hormigón de tierra reacciona con el dióxido de carbono del aire formando una estructura débil de tipo cementosa. Reacción puzolánica: la recombinación del sílice y el aluminio de las arcillas con el calcio en el medio alcalino (de alto pH) que crea la cal, produce silicatos de aluminio y calcio que generan la cementación de los granos. Es la reacción más importante para la estabilización con cal. La estabilización con cal no tendrá el resultado esperado si: La cantidad de cal añadida es reducida o la humedad requerida no se cumple. Es necesario un 0,5 a 1% de la humedad del suelo por cada 1% de cal añadida. La fracción de arcillas es baja o la naturaleza de los materiales arcillosos no dispone de adecuados porcentajes de aluminio, silicatos e hidróxidos ferrosos, como puede deducirse de las reacciones químicas que deben darse. La fracción de materia orgánica se encuentra por encima del 20% se reducirá el intercambio catiónico. Se presentan sulfatos.

42


Ilustración 1-14: Efecto de una estabilización con cal de alta calidad sobre el esfuerzo de compresión para dos tipos de hormigones de tierra

Mediante la estabilización con cal se consigue: Un aumento de la densidad seca y del punto de humedad óptima. Incremento del esfuerzo de compresión que puede llegar desde 2 hasta 5 MPa., una vez que se haya determinado el óptimo de cal a añadir. El óptimo de resistencias por estabilización con cal se obtiene a los dos meses del fraguado Incremento del esfuerzo de tracción según sea la calidad de las arcillas que reaccionaran con la cal Reducción del entumecimiento en un 1% y la retracción en un 10% Como inconveniente destaca su excesivo tiempo de curado y la variabilidad del porcentaje en que entra en la mezcla para cada suelo como ya se ha destacado. Para estabilizar con cal, el hormigón de tierra se encontrará en el estado más homogéneo posible sin que se encuentren estructuras arcillosas apelmazadas de un tamaño mayor a los 5mm. La mezcla se hará cuidadosamente, con dos fases si el contenido en arcillas es alto y hasta 1 o 2 días entre fases. Es de relevancia dos aspectos: que la combinación de cemento Portland en un 4% y cal en un 10%, suma y potencia los efectos de ambos aglomerantes hidráulicos. Y que mediante puzolanas artificiales


43


como las cenizas de cáscara de arroz o de bagazo ligadas con cal se consigue el llamado cemento romano.

Ilustración 1-15: relación de la estabilización con cal y el proceso de compactación

o Aglutinación o impermeabilización mediante betún Se entiende como betún a una mezcla al 40% como mínimo de hidrocarburos pesados con materiales de relleno como arenas y gravas y que hay que distinguir del asfalto que se considera que contiene un máximo del 20% de hidrocarburos en mezcla. El betún se emplea en emulsiones con agua o disuelto con gasolina, queroseno o nafta. Las gotitas de betún en suspensión tanto en disolución como en emulsión se separan convirtiéndose en una fina capa que se adhiere y cubre los granos de suelo al evaporarse el agua, no quedando restos de olor y el color de la tierra apenas afectado. Según se empleé uno u otro se variará el tiempo de fraguado. En cualquier caso la proporción óptima variará según la distribución granulométrica, teniendo en cuenta que: El intervalo óptimo de betún se situará entre el 2 al 4% del peso del hormigón de tierra Y un valor máximo del 8% Mediante esta técnica de estabilización se obtiene: la reducción de la absorción de agua y evitar todos los problemas que se derivan de ella, a partir de un determinado porcentaje de aglutinante añadido a la vez que se aumenta la cohesión en los suelos predominantemente arenosos o limosos La reducción de la densidad seca

44


La resistencia a compresión se incrementa hasta un máximo pudiendo reducirse para un exceso de aglutinante La reducción del entumecimiento durante la mezcla con agua

Ilustración 1-16: Ejemplo de relación de la densidad con el porcentaje de betún añadido en estabilización

No es una técnica de estabilización adecuada en las siguientes situaciones: para suelos finos en regiones secas, con altos pH y gran contenido en sales Para suelos con materia orgánica de tipo ácida (suelos de regiones húmedas) y sulfatos que impiden la unión del betún con los granos Para suelos con porcentajes de sales (Na Cl) en general superiores al 6% Para que este proceso sea lo más uniforme posible la cantidad de agua añadida de la mezcla estará próxima al porcentaje correspondiente a la técnica constructiva de adobe o si se va a compactar (tapial) el grado de humedad será el óptimo para una presión de 2 a 4 MPa, que permita a su vez un aumento de la densidad que no impida al evaporación de los disolventes. En cualquier caso la mezcla se hará con el hormigón de tierra ya húmedo. Para el curado es preferible un ambiente seco y cuanto mayor sea el tiempo de fraguado mayor será la resistencia a compresión.


45


Ilustración 1-17: Ejemplo del efecto y óptimo de la estabilización con betún en el esfuerzo a compresión y efecto del tiempo de curado

Existen una gran cantidad de elementos que pueden usarse como aglutinantes aunque presentan, o un costo excesivo o unas características impermeabilizantes poco contrastadas. Se agrupan como productos sintéticos o naturales. Entre los sintéticos pueden nombrarse: resina de furfural, alcohol furfural, resina de formaldehído, resina acrílica, resina de acetato de polivinilo, ácidos clorhídrico y sulfúrico, hidróxidos industriales, silicatos, especialmente silicato de sodio y jabones. Entre los naturales: goma arábica, copal de palma, lignina, melazas de azucar, excrementos de animales y sangre fresca de animales.

Ilustración 1-18: Aproximación de las curvas granulométricas límites de optimización y curva ideal para adobe y tapial

46


1.4.2.1.1.5.3.

Esquemas de elección de la técnica de estabilización adecuada

Para la determinación, que nunca será completamente exacta, de la técnica o las técnicas más adecuadas para estabilizar un determinado suelo se precisa no sólo conocer en detalle el hormigón de tierra del que partimos y el que queremos obtener sino que, una vez efectuada se deben realizar los ensayos de las propiedades que sean de interés teniendo presente las diferencias entre la elaboración en el laboratorio y la puesta en obra. No obstante se puede seguir un esquema general guía para tener una perspectiva de conjunto de todos los procesos.

Ilustración 1-19: Zonas granulométricas preferentes para el tapial y adobe y curva ideal para el hormigón de tierra (Instituto Torroja).

Como normas generales se pueden establecer: •

Sea cual sea la técnica de estabilización se usará el mínimo esfuerzo posible (técnicas mecánicas) o la mínima cantidad de estabilizante añadido (fibras, cemento, yeso, cal, betún, ...).

•

Y que en cualquier caso a fin de ahorrar esfuerzos y reducir costes se he de tratar de partir de un suelo con una calidad mínima, esto es, con un hormigón de tierra como se ha definido en este proyecto en el apartado 1.4.2.1.1.1 (ver Ilustración 1-19). Un primer análisis de la granulometría y el índice de plasticidad, junto con las solicitaciones y el tipo de técnica constructiva, según conlleve un proceso de compactación o de moldeo por ejemplo, nos permite conocer la idoneidad de las estabilizaciones de tipo mecánico (ver Ilustración 1-6). Para la identificación granulométrica del suelo conviene conocer la curva granulométrica, que será más bien un diagrama de barras en caso de no disponer de un laboratorio adecuado. Una vez determinado este punto, y en función de las posibles acciones horizontales que puedan solicitar la estructura entre otras cuestiones, se valorará la conveniencia de la adición de fibras.


47


Ilustración 1-20: estabilización química idónea según la relación del índice de plasticidad y fracción de suelo inferior a diámetro < 0,08mm.

Como primera aproximación se puede determinar la técnica de estabilización química adecuada mediante la determinación de la fracción de suelo de diámetro menor de 0,08mm y el índice de plasticidad (ver Ilustración 1-20). Se debe considerar la validez del principio práctico que asegura que para suelos con predominio de la fracción arenosa la estabilización con cemento y betún es la que mejor resultados aporta. Mientras que para suelos con predominio de la fracción de arcilla, la estabilización con cal es la más adecuada. CLASIFICACIÓN DE SUELOS SEGÚN LA HRB A-1-a A-1 A-1-b A-2-4 SUELOS A-2-5 GRUESOS A-2 A-2-6 A-2-7 A-3 A-4 A-5 SUELOS A-6 FINOS A-7-6 A-7 A-7-5

ESTABILIZACIÓN QUÍMICA CEMENTACIÓN CEMENTACIÓN CEMENTACIÓN CEMENTACIÓN CEMENTACIÓN / CAL CEMENTACIÓN / CAL CEMENTACIÓN / BETÚN CEMENTACIÓN / CAL CEMENTACIÓN / CAL CEMENTACIÓN / CAL CEMENTACIÓN / CAL CEMENTACIÓN

Tabla 7: Técnicas de estabilización química óptimas fundamentales según el tipo de suelo.

O una adecuada clasificación del suelo por alguna de las clasificaciones aceptadas como la HRB. Para esto debemos determinar la distribución granulométrica (ver Ilustración 1-9, Ilustración 1-18, Ilustración 1-13), el índice de plasticidad y el índice de grupo (consultar el apartado 1.4.2.1.1.4). Para la determinación más concreta de la conveniencia de las técnicas de estabilización química se tendrá en cuenta: la curva granulométrica, la plasticidad y la 48


técnica constructiva a emplear. Ver Ilustración 1-9, Ilustración 1-18, Ilustración 1-13 y Tabla 8. Tipo de suelo Arenoso

Límite plástico Técnica constructiva Estabilizante De 5 a 20 Tapial / Bloque Cemento Pórtland comprimido (4 a 10%)

Arenoso

<13

Adobe

Arcilloso

>15

Arcilloso

>15

Adobe / Tapial / Bloque Cal viva o hidratada comprimido (4 a 10%) Adobe / Tapial / Bloque Cemento-Cal (1:1) comprimido

Emulsión bituminosa

Efecto estabilizador Aumento resistencia húmeda y seca. Disminución de la retracción. Aumento de la resistencia húmeda y disminución de la resistencia seca. Disminuye absorción. Aumento de la resistencia húmeda y seca. Aumento de la resistencia húmeda y seca.

Tabla 8: Tabla ejemplo para la elección de técnicas de estabilización química

Pero sea cual sea la técnica de estabilización a emplear se darán una o más de estas posibilidades teniendo en cuenta su influencia en el encarecimiento o abaratamiento de la estructura: •

La adaptación de la estructura a las disponibilidades de tierras: en la que utilizamos las tierras que se encuentran en la zona de la obra.

•

Transporte de tierras a la obra: en la que usamos las tierras necesarias a la exigencia del proyecto aunque no se encuentren en la zona de la edificación.

•

Adicción de productos transportados a obra: en la que se modifican las propiedades de las tierras del sitio añadiendo productos buscando la compatibilidad con las necesidades estructurales.

1.4.2.1.1.6.

Propiedades mecánicas del hormigón de tierra

La obtención de los esfuerzos admisibles de diseño para las edificaciones elaboradas con los hormigones de tierra se efectuará mediante la realización de los ensayos adecuados, sobre todo en el caso de edificaciones de importancia. Se tendrán en cuenta, tanto la calidad de la unidad constructiva como los valores de la mampostería o los muros, adecuándose los ensayos a la determinación de estas calidades: para la unidad constructiva se determinará la resistencia a compresión sobrepasada por el porcentaje de piezas que se estime oportuno (80% según la norma peruana). Para las estructuras de mampostería se efectuarán los ensayos de resistencia a compresión y a cortante. Reconociendo que todos estos ensayos no son siempre posibles se han estimado distintos valores o procedimientos para la determinación de los valores resistentes buscados. Este es el caso de los valores que empleamos en este proyecto. Para consultar los valores seleccionados para los cálculos en este trabajo ver apartado 1.5.1.1.1.2.


49


Las propiedades mecánicas del hormigón de tierra están relacionadas con su peso específico. La medición estadística del peso específico de unas muestras de hormigones de tierra de la edificación permite determinar dentro de un rango la resistencia característica a compresión, a partir de la cual se calculan los valores de resistencia a cortante y tracción.

Ilustración 1-21: Intervalo de relación Peso/Resistencia característica a compresión para el adobe

Y para la determinación de la resistencia característica a tracción y cortante se hara uso de las expresiones: [Ecuación 1]

ft = 0,05 ⋅ 3 fc 2

[MPa]

[Ecuación 2]

fv = 0,03 ⋅ 3 fc 2

[MPa]

Además y del lado de la seguridad se aceptan para los hormigones de tierra sin estabilizar los valores de las tensiones de trabajo que aparecen en la Tabla 9: Tensiones de trabajo estimativas para paredes de tierra cruda COMPRESIÓN (kg/cm²) Ambiente seco Ambiente húmedo

MIN. 2 1

MAX. 20 18

TRACCIÓN (kg/cm²) MIN. 0,2 0,1

MAX. 2 1,8

CORTANTE (kg/cm²) MIN. 0,3 0,1

MAX. 2,5 2,25

Tabla 9: tensiones de trabajo estimativas mínimas y máximas en paredes de hormigones de tierra sin estabilizar propuestas por algunos autores.

En cuanto a la tensión de rotura a compresión hay también una gran variedad de valores dependiendo de la calidad del hormigón de tierra y del tiempo de secado (ver Tabla 10). Los valores dados pueden llegar a aumentar un 40% tras un año y hasta un 50% tras dos años. Lo cual vuelve a incidir de nuevo sobre un aspecto clave y es la gran variación que aparece en las propiedades del material. 50

GENERALIDADES DEL PROYECTO Intervalos de tensión de rotura a compresión Kg/cm² MPa

Muy baja σ<5 σ<0,5

Baja 5<σ<12 0,5<σ<1,2

Media 12<σ<25 1,2<σ<2,5

Alta 25<σ<50 2,5<σ<5

Muy alta 50<σ<120 5<σ<12

Excelente σ >120 σ >12

Tabla 10: intervalos propuestos de tensión de rotura a compresión

1.4.2.1.1.6.1.

Resistencia característica y módulo de Young

Para la determinación de las deformaciones se acepta como valor característico del módulo de deformación longitudinal el obtenido de la expresión [Ecuación 3] y que depende de la resistencia característica a compresión. [Ecuación 3]

E adobe = 500 ⋅

f ak

[MPa]

Ilustración 1-22: Representación aproximada de curvas tensión (por unidad de peso)deformación (Instituto Torroja) con Módulos de Young para distintos materiales (valores medios). Diagramas aproximados de Tensión-Deformación para distintos materiales. Diagramas aproximados de Tensión-Deformación para Adobe y Hormigón

1.4.2.1.1.6.2.

Rozamiento interno

El valor de resistencia del suelo al esfuerzo cortante viene dado por la fórmula de Coulomb: τ = c + σ ⋅ tan φ Donde: c y φ son la cohesión del suelo y el ángulo de rozamiento interno respectivamente, y se supone que el material es homogéneo y elástico.


51


Ilustración 1-23: Ley de Coulomb en hormigones de tierra arcillosos (cortante invariable). Ley de Coulomb en hormigones de tierra arenosos. Ley de Coulomb en suelos heterogéneos

En los suelos granulares el aumento de la resistencia al cortante se produce con el aumento de la densidad al aumentar la cohesión o por las formas angulosas de las partículas por el aumento de φ . En los suelos cohesivos (arcillas) la resistencia al

Resistencia a Flexotracción a 50 días, (kp/cm²)

cortante se da por la fuerza de cohesión c . Resistencia a Compresión a 50 días, (kp/cm²) σc<25 25≤σc≤50 50<σc 16<σf

α

β

γ

8≤σf≤16

α

β

β

σf<8

α

α

α

Tabla 11: Clasificación cualitativa tipo (tabal de doble entrada) para hormigones de tierra en casas de bajo costo (Instituto Eduardo Torroja). Los hormigones de tierra serán del tipo α, β o γ, según las combinaciones de valores de resistencia a compresión y Flexotracción

En la mayoría de los suelos se produce la combinación de las propiedades de los suelos granulares y cohesivos y especialmente en los hormigones de tierra en los que se busca la combinación de arcilla y arena que maximice la resistencia a cortante.

52


Se ha podido establecer una clasificación muy simple y aceptable mediante intervalos de valores de las principales propiedades mecánicas de la tierra como material constructivo, según las calidades de que se pueden disponer y para edificaciones de muy bajo costo con alturas y luces muy reducidas teniendo en cuenta las resistencias de rotura a compresión pura y Flexotracción. Ver Tabla 11. Esta tabla aporta en esas combinaciones posibles de valores un resumen de todos los datos sobre el material adobe. Para los cálculos se han seguido los datos de resistencia a compresión dentro de cada uno de estos intervalos. Ver apartado 1.4.2.5.3.1 en relación a los posibles estados de agotamiento. 1.4.2.1.2.

Esquema básico de las principales técnicas de construcción con tierra

Las técnicas constructivas de adobe y tapial, que son las técnicas de las edificaciones de este proyecto, y que hemos definido como técnicas de construcción de tierra resistente, representan sólo una pequeña parte de las técnicas de construcción con tierra que engloba a estas y que son aquellas que emplean el suelo más o menos elaborado como elemento constructivo con o sin función estructural y resistente. Ya de principio hemos establecido una clasificación de las construcciones con tierra: las de tierra resistente y el resto, en las que el material resistente puede ser la madera, etc. Pero ésta no es la única. Las clasificaciones de las distintas técnicas de construcción con tierra son tan variadas como los criterios bajo las cuales se elaboran, pero todas buscan la confrontación sistemática de la riqueza del conocimiento actual para la evolución de la construcción con tierra. Una de las clasificaciones, que exponemos resumidamente como muestra de la variedad tecnológica atendiendo al grado de procesamiento del hormigón de tierra (en general suelo) y su grado de humedad, hace hincapié en las técnicas mixtas reagrupando las tecnologías según las tipologías estructurales de las construcciones (A. Hays y S. Matuk). Ver Tabla 12. Todas estas tecnologías de construcción con tierra se distinguen entre sí, además, por la rapidez de ejecución y las necesidades en la cantidad de tierra a emplear. Pero sin duda son también de interés los denominadores comunes: se tratan de tecnologías de bajo costo, adecuadas a las necesidades locales, con uso de materiales propios de la zona, permiten la autoconstrucción, son reciclables en la mayoría de sus materiales y de reducido gasto energético en su construcción, uso y mantenimiento. En la elección de unas técnicas u otras no suelen intervenir razones técnicas sino fundamentalmente culturales y referentes a la tradición de la zona junto con


53


factores climáticos, disponibilidad de materiales y estructura socioeconómica (modelo económico). [ETIQUETA] Técnicas de construcción de tierra. [TCTN] Técnicas de construcción de tierra no procesada: [A] Estructuras de tierra sin procesar [A1] Estructuras autoportantes excavadas en la tierra. [A2] Estructuras de panes de hierba. [A3] Estructuras de bloques de tierra cortados. [TCTP] Técnicas de construcción de tierra procesada: [B] Estructuras portantes de tierra. [B1] Muros monolíticos de tierra. [B1a] Tecnologías sin encofrar. [B1a-1] Por moldeo directo. [B1a-2] “Cob”. [B1b] Tecnologías con encofrado. [B1b-1] Tapial. [B1b-2] Por vaciado de barro líquido. [B2] Muros de albañilería con módulos de tierra. [B2a] Con módulos de tierra sin moldear. [B2b] Con módulos de tierra moldeada. [B2b-1] Adobe. [B2b-2] Bloques extruidos. [B2b-3] Bloques apisonados. [B2b-4] Bloques prensados. [TMCTP] Técnicas mixtas de construcción con tierra procesada: [C] Cerramientos de muros de tierra y estructura portante de materiales no terreos. [C1] Cerramiento independiente de la estructura. “Quiang dao wu bu ta” o adobillo. [C2] Cerramiento aligerado.“Leichtlembau”. [D] Relleno o cubrimiento con tierra de estructura de otros materiales. [D1] Relleno con tierra de estructuras rígidas.

54


[D2] Relleno con tierra de elementos rígidos. [D3] Relleno con tierra de elementos flexibles. [D4] Recubrimiento con tierra de estructuras. [E] Cerramientos de materiales no terreos con revoque de tierra y estructuras portantes. [E1] Elementos de cerramientos a distancia de 7 a20 cm [E2] Elementos de cerramientos a distancia de 5 a 7cm [E3] Elementos de cerramientos a distancia menor de 5 cm [E4] Elementos de cerramientos dispuestos totalmente juntos. [E5] Elementos de cerramientos envueltos en tierra previamente a su colocación.

Tabla 12: Clasificación de las construcciones de tierra, (Hays y Matuk)

A continuación se desarrollan, en sus aspectos fundamentales, las dos técnicas que se emplean en las edificaciones objeto de este proyecto, junto con otras técnicas distintas que permitan valorar las ventajas e inconvenientes de las dos primeras. 1.4.2.1.2.1.

Adobe

Consiste en la fabricación de ladrillos a base de hormigón de tierra mediante la ayuda de moldes sencillos de madera, en los que se dispone la mezcla. En la clasificación anterior (apartado 1.4.2.1.2), tiene la etiqueta [B2b-1]. El tamaño de los ladrillos y por tanto de los moldes, llamados adoberas, es muy variable. Así encontramos bloques desde los 15cmx15cmx30cm hasta los de 15cmx30cmx50cm o más grandes.

Ilustración 1-24: distintos tipos de adoberas.

El secado de los ladrillos al sol requiere de dos a tres semanas y es necesario una atmósfera bastante seca para que los adobes alcancen la solidez buscada. Si el clima de la zona no permitiera al exposición al aire libre pueden emplearse un cubierta apropiada tipo invernadero. Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

55


Describimos las fases de la elaboración de adobes: •

Preparación del hormigón de tierra La fase inicial consiste en la determinación del tipo de suelo y por tanto su procedencia del que vamos a emplear. Normalmente se efectuará un proceso de tamizado o ceñido. Este suelo estará suficientemente seco para disgregar los terrones de arcilla. De esta forma tenemos los componentes del suelo separados pudiendo mezclarlos de nuevo para conformar el hormigón de tierra. Primero se mezclará la arcilla seca con la arena y a continuación este conjunto con la grava. A continuación se contemplan tres aspectos que deben quedar establecidos antes de comenzar una obra de adobe: o La conveniencia de la estabilización del hormigón de tierra con el que se elaborarán los adobes. o Asegurar que la cantidad de material para la elaboración del hormigón de tierra de que se dispone es suficiente. o Asegurar que la cantidad de agua, con lodo o sin él, disponible para el amasado es suficiente, así como su calidad que deberá ser tal que la cantidad de sales disueltas no superará los 8gr/litro. Se preparará el uso de un espacio plano, en donde se dispondrán los moldes rellenos del hormigón de tierra amasado, llamados adoberas, donde se secará el hormigón de tierra y donde se apilarán los adobes ya secos antes de su puesta en obra. La preparación de este terreno es fundamental para la correcta uniformidad de la cara de los adobes que apoya sobre el terreno. Sobre este espacio se dispondrá un cobertizo adecuado en caso de que las condiciones pluviales así lo indicasen, además de la correspondiente inclinación y canalización de aguas que eviten acumulaciones de humedad. Se puede efectuar un nivelado adecuado y disponer de una adecuada capa de arena fina sobre la que se pasará un rodillo tras humedecerla. •

Amasado Cerca del espacio de secado y apilado de los adobes se acumulará el hormigón de tierra, según como quedó definido en sus componentes (ver apartado 1.4.2.1.1.1) así como de un aprovisionamiento de agua también cercano a este espacio de secado. La mezcla del hormigón de tierra y al agua y su posterior amasado se efectuarán en una excavación no mayor de 30cm de profundidad y una superficie que permita un volumen de tierra para la elaboración de adobes durante dos o tres días. A esta excavación se llevará al final del día el hormigón de tierra humedecido para ablandar los gránulos de arcilla donde se le añadirá el agua para el amasado, permaneciendo en remojo durante la noche para facilitar el proceso de amasado, pero en ningún caso dejando que fermente ya que no supone ninguna mejora de las

56


propiedades del adobe e incluso puede llegar a acarrear problemas de salud para el personal de la obra. La cantidad es bastante variable. •

Moldeado La cantidad de hormigón de tierra a amasar, y por tanto con agua ya añadida, depende del número de adoberas, y el espacio preparado para el secado, la producción diaria y apilado la cantidad de agua disponible. Si la cantidad de agua añadida es excesiva ocurrirá que el hormigón de tierra de puesta en obra será líquido y fácil de manejar, pero es menos denso y además el exceso de agua al evaporarse deja canalillos que pueden favorecer.

Ilustración 1-25: moldeado del adobe en la adobera. Empleándose los pies se consigue aumentar la cohesión de los granos.

Ocurre además que en el desmoldado puede desmoronarse el bloque de adobe por lo que debe darse bastante tiempo de secado. Si en cambio la cantidad de agua es poca el hormigón de tierra es más difícil de trabajar pudiendo disminuir la sección resistente al producirse huecos. Los moldes pueden impregnarse de sustancias aceitosas minerales o vegetales o mantenerse las superficies de las adoberas limpias de barro y mojándolas abundantemente. Las dimensiones de las adoberas condicionan las dimensiones de los adobes y éstas las dimensiones de los elementos constructivos. Estas dimensiones son las de sus caras interiores y por tanto la de los adobes que se fabricarán. Una vez rellenas las adoberas y su posterior apisonado se enrasará la cara superior mediante un listón. Finalmente se retirará la adobera sujetándolas de las agarraderas. Para mejorar las propiedades mecánicas del adobe a veces se emplea una cierta presión de compactación en el moldeo. La prensa mecánica más sencilla y económica para este proceso es la CINVA-RAM. Tras desmoldar los adobes y antes de poder ser manipulados, éstos quedan extendidos en la cancha hasta su secado parcial que puede durar entre dos días en condiciones óptimas a varias semanas en condiciones de humedad alta. Los adobes se


57


encuentran en condiciones de ser manipulados cuando al menos existe una capa de cinco centímetros de espesor seca. Esta etapa no es necesaria si los adobes se produjeron con prensa en el moldeo.

Ilustración 1-26: limpieza del adobe y la adobera tras el moldeado.

•

Volteo y apilado Es la etapa en al que se manipulan los adobes para que la mayor superficie posible esté en contacto con el aire, acelerando su secado. Al mismo tiempo se separan del suelo apoyándolos sobre una superficie de madera: este andamio se apoyará sobre durmientes de 10x10cm separados no más de 75 cm, y sobre él hasta cinco filas de adobes espaciados entre si unos 5cm para favorecer la aireación y en cada fila los adobes estarán girados respecto a las filas consecutivas unos 45º para favorecer la estabilidad del conjunto. La última fila dispondrá de un sistema de protección frente a la lluvia para todo el apilamiento mediante un material de aislamiento adecuado.

Ilustración 1-27: volteo de los adobes.

•

58

Ventajas que presenta la técnica de adobe: o Ejecución simple con menor necesidad de mano de obra. o Posibilidad de realizar tipos estructurales muy variados: arcos, bóvedas, ..., viviendas de planta circular.


o Facilidad de realización de las aberturas e instalación de trabajos de carpintería. •

Inconvenientes que presenta la técnica de adobe: o Pérdida de homogeneidad. o Necesidad de un revoque de calidad para proteger de la erosión. o Disponibilidad de una gran superficie para secado. o Necesidad de clima seco. o Manipulación delicada por la fragilidad del material. Para usar adobes de menores dimensiones es conveniente el uso de adoberas adecuadas y no tratar de partir los ladrillos de mayor tamaño. Una variante del adobe consiste en la llamada técnica de bolas de tierra. Los muros se construyen con bolas o panes de tierra modelados manualmente y depositados por capas de 20 cm de altura sin secado. De especial importancia en la técnica de adobe es la colocación de los adobes en obra según el aparejo seleccionado. 1.4.2.1.2.2.

Tapial

Ilustración 1-28: encofrados de tapial.

Aunque en la clasificación (apartado 1.4.2.1.2) anterior se hizo referencia al tapial como una de las técnicas del tipo muro monolítico con encofrado, otros autores


59


(Patrick Bardou y Varoujan Arzoumanian, por ejemplo) la clasifican como técnica de albañilería. Las fases de la preparación del hormigón de tierra para el tapial es idéntica a la del adobe, por lo que nos remitimos al apartado anterior excepto en los siguientes puntos: •

los porcentajes de los componentes son distintos, así como la cantidad de agua a añadir

• no hace falta un espacio llano para el secado. Además hay que elaborar el encofrado, tras lo que se procede al llenado y compactación, siendo éstas las características propias de esta técnica. El encofrado está constituido principalmente por dos tableros paralelos de dimensiones variables pero cercano a los tres metros de largo por uno de alto unidos por travesaños, en cuyo interior se apisona el hormigón de tierra con ayuda de un apisonador, que se denomina pisón tras rellenarse el encofrado con la cantidad adecuada de hormigón de tierra que suele rondar desde en torno los 10 a 15 cm. Cuando la altura de la tierra apisonada alcanza valores de 50 a 80cm se desmonta el encofrado de forma que al desmoldar el travesaño que atraviesa el muro queda un hueco que deberá ser rellenado.

Ilustración 1-29: instante del apisonado en la técnica de tapial.

Se trata de la técnica donde se ilustra el proceso de compactación ya que el porcentaje de agua que se añade es netamente inferior respecto del porcentaje añadido al adobe para alcanzar la densidad seca óptima, debido al trabajo de compactación que se realiza con el pisón. Esta característica, la menor necesidad de agua, puede ser muy

60


conveniente en lugares donde la escasez de agua es significativa y que dificulte el amasado de los adobes. Por otro lado los pisones conviene que tengan dos tipos de cabezales: uno con forma cónica o de cuña, para mejor mezclar y cohesionar las capas de tierra en el apisonado, y otra plana y cuadrada para compactar con efectividad las esquinas y rapidez.

Ilustración 1-30: distintos tipos de pisones.

Una vez desmontado el encofrado se desplaza lateralmente hasta completar la longitud del muro, mediante las series de encoframiento y relleno, constituyendo lo que se conoce como tongada. Las sucesivas tongadas van levantando el muro. Si se dispone de más de un encofrado, el desplazamiento puede hacerse verticalmente mediante correderas. O mediante alguno de los sistemas modernos diseñados, por ejemplo, por el FEB de la universidad de Kassel con uso mínimo de travesaños. También ocurre que se puede disponer de máquinas para la ayuda de la compactación de forma similar al proceso de amasado y compresión en el adobe. Se trata de compactadores eléctricos y neumáticos hidráulicos. •

Ventajas que presenta la técnica de tapial: o Alta homogeneidad de la estructura o Baja retracción o Gran rapidez de construcción incluso para muros de gran espesor o Resistencia al fuego o Inexistencia de huecos donde críen parásitos

•

Inconvenientes que presenta la técnica de tapial: o Baja resistencia a la lluvia si no se estabiliza o se emplea revoque o Los muros han de secarse mientras se levantan y por tanto han de protegerse frente a la intemperie durante la construcción o Necesidad de mano de obra en cantidad y calidad


61


o Cimientos de gran hermeticidad o Poca flexibilidad en los tipos estructurales en los que puede emplearse Una variante del tapial es el tapial con refuerzo de cañas en el que varían algunas de sus propiedades, al igual que a veces se usan cañas para refuerzo en la técnica del adobe. 1.4.2.1.2.3.

Bloque comprimido

Obtenido como se comentó en el apartado 1.4.2.1.2.1, mediante la utilización de prensa manual o automática que permite una compresión elevada del hormigón de tierra en la fase de moldeo. Suele emplearse cemento para mejorar esta estabilización por compactación. Como ventajas se destacan: o el aumento de la resistencia mecánica; o y la disminución del tiempo de secado. Mientras que el inconveniente más importante es el encarecimiento del proceso. 1.4.2.1.2.4.

Panes de hierba

Los elementos constructivos de esta técnica son unidades de construcción recortados directamente de la parte superficial (unos diez centímetros) de un suelo bien cubierto de césped y por tanto con raices. Estos panes de hierba se emplean sin secar ni preparar. De un ancho considerable la tierra será lo más compacta posible. Como ventaja ofrece gran rapidez de ejecución. Como inconvenientes destacan: o la humedad; o falta de dureza durante la ejecución; o parásitos; o baja homogeneidad. 1.4.2.1.2.5.

Entramado

La tierra interviene en esta técnica como un material secundario y de relleno de una estructura, de madera normalmente. En general podemos considerar a esta técnica, con sus ventajas e inconvenientes, como la representativa de todas aquellas que emplean al hormigón de tierra como relleno o tabicado, pero sin función estructural. Como ventajas ofrece: o buen aislamiento térmico y sonoro; o inercia térmica; o estructura elástica; 62


o y construcción barata si los materiales están disponibles en la zona. Mientras que entre los inconvenientes se encuentran: o la sensibilidad a la humedad; o y si la tierra recibe cargas sólo podrá soportarlas a compresión y con una distribución no localizada. Un ejemplo típico es el bajareque.

Ilustración 1-31: detalle de pared de vivienda tradicional de bajareque en construcción en Sudamérica.

1.4.2.2.

Notas históricas sobre las edificaciones con tierra cruda

Como quedó descrito en al apartado 1.4.2.1.2, las técnicas constructivas de adobe y tapial no representan a todas las técnicas de construcción con tierra, tal y como se consideran en este proyecto.

Ilustración 1-32: Vista parcial de la muralla de Niebla, Huelva. Realizada en tapial. Ya restaurada

El término construcciones con tierra se emplea dentro del ámbito de este proyecto en referencia a toda estructura que utilice tierra como elemento estructural, Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

63


resistente o no. Mientras que por otro lado y como ya se ha recalcado podríamos decir que las estructuras de adobe y tapial, como las de este proyecto, conforman una parte de las construcciones con tierra resistente, considerando la tierra resistente como un suelo preparado en una mezcla de proporciones determinadas, estabilizada o sin estabilizar, para aprovechar óptimamente ciertas propiedades mecánicas. Se pretende en este apartado mostrar sintéticamente a la evolución histórica de la construcción con tierra, ya que todas las técnicas están relacionadas más allá de las clasificaciones que queramos emplear (tierra con función resistente o no, o tierra procesada o sin procesar, etc.) La historia de las tecnologías de construcción con tierra, que se remonta a más de 5500 años, es un claro reflejo de la evolución de las culturas donde se desarrollaron. Además de la estrecha unión con los modos de vivir y asentamientos de la población en la que éstas se desarrollaron, manifiesta la fructífera relación entre las destrezas de sus artesanos y maestros y la transferencia con las tecnologías de otras culturas que parecían distantes, demostrando que no existen culturas aisladas, sino que, éstas viven y evolucionan en continuo intercambio.

Ilustración 1-33 : parte de la Gran Muralla China.

Los textos y los restos arqueológicos constituyen las dos fuentes que nos dejan constancia del uso y de la importancia de las construcciones de tierra en la historia de la humanidad. Se exponen a continuación brevemente algunos de estos datos. En los textos aparecen variadas referencias a las construcciones con tierra, como podemos comprobar en estos fragmentos dispuestos cronológicamente:

64


“(...) 3 Y se dijeron unos a otros: «Venid, hagamos ladrillos y cozámoslos al fuego ». Y se sirvieron de ladrillos en lugar de piedras, y de betún en vez de argamasa, (...)»2 “(...) Acarreábanse piedras, ladrillos, palos y espuertas llenas de arena.”

3

“Una vez tendido el puente, aserraron unos troncos y adaptándolos a la anchura del puente, íbanlos colocando en orden sobre los cordajes tendidos, y después de colocarlos allí unos juntos a otros, los trabaron otra vez por encima; hecho esto, los cubrieron de fajina y después de ponerla en orden, encima acarrearon tierra, apisonaron la tierra y tiraron un parapeto a uno y otro lado, (...)”4 “(...) El más amplio de los brazos de agua, el que salía al mar, tenía una anchura de tres estadios, y el parapeto de tierra que le seguía tenía igual amplitud. En el segundo círculo, el recinto de agua medía dos estadios de ancho y el de tierra era de igual magnitud (...)”5 “(...) 97 Gog y Magog no pudieron escalar la muralla ni pudieron hacer un agujero en ella.”6 “(...) no deben amasarse en tierra que contenga pedruscos ni grava (...)”; “(...) cuando las paredes son azotadas por las lluvias, se resquebrajan y se deshacen y la paja con que se han mezclado no traba con la tierra, debido a la aspereza de ésta. Se han de hacer por tanto de tierra blancuzca gredosa, o de almagre, o de arenacho”7

2

Extraído del libro del Génesis refiriéndose a la torre de Babel, Gén 11,3; (alrededor del 1200

a.C.) 3

Extraído de “Los nueve libros de la Historia” de Herodoto, (siglo V a.C.)., libro “Octavo: Urania”, refiriéndose a un muro construido por los griegos para defenderse de los persas ante la batalla de Salamina. 4 Extraído de “Los nueve libros de la Historia” de Herodoto, (siglo V a.C.), libro “Séptimo: Poliminia”, refiriéndose a un puente construido por el rey persa Jerjes, con el que pretendía cruzar el Ponto Euxinos. 5 Extraído de Platón, (siglos V-VI a.C.). “Diálogos: Kritias, o la Atlántida”, fragmento seleccionado de entre las páginas 1190 a 1201 en el que describe el exterior de la Atlántida. 6 Extraído del Corán. Aleya en la que se hace referencia a la Gran Muralla China, que fue construida de tierra en varios de sus extensos tramos. 7 Extraído de Vitrubio, (siglo I a.C.). “Los diez libros de Arquitectura”, Lib. I, cap.V


65


Encontramos más referencias en la “Historia Natural” (Libros XXXV y XLVIII ) de Plinio Segundo, (siglos I-II). “Al Muqaddímah”, de Ibn Jaldún, (siglo XIV), etc. Así como en la carta primera de Hernán Cortés a Carlos I en la que informa de la manera de construcción con adobe de los pueblos centroamericanos, y en la “Historia General de las cosas de Nueva España” de Bernardino de Sahagún, por citar algunos textos en referencia al nuevo continente. En las fuentes arqueológicas los datos son también profusos y de mayor interés para los objetivos de este proyecto.

Ilustración 1-34: recreación en perspectiva de casa del poblado de Mergahr.

Los primeros testimonios sobre el empleo de la tierra como material constructivo corresponden al Mesolítico (8000-5500 a.C.), concretamente a los refugios de las poblaciones cazadoras-recolectoras realizados con ramas recubiertas de tierra arcillosa.

Ilustración 1-35: Ruinas de Mohenjo Daro (siglo II a.C.) en el valle del Indo.

66


Evidencias de estas edificaciones se encuentran en lugares tan dispares como el valle del Rift y Olduvai (en el extremo sureste de la meseta del Serengueti en Tanzania, en la zona denominada como depresión y desfiladeros de Olduvai), y en Molodovo, Ucrania (a los pies de los montes Cárpatos y entre éstos y el río Dniéster).

Ilustración 1-36: Restos arqueológicos de la ciudad de Uruk, Mesopotamia (3000 a.C.).

El inicio del uso de la tierra en la construcción tiene lugar, por tanto, en lugares distantes y, además, de forma independiente: el ser humano en el proceso del dominio de su entorno emplea la tierra, el suelo, a disposición de todas las culturas. Las necesidades ante los cambios de forma de vida, las casualidades, quizás, los conflictos, las migraciones, los intercambios culturales, la comunicación, etc. aumentarán el conocimiento de la tierra y de sus posibilidades constructivas.

Ilustración 1-37: Restos arqueológicos de la ciudad de Ur, Irak (3000 a.C.)


67


Así, imbricadas en la evolución social del hombre, las construcciones con tierra están ligadas al desarrollo urbano desde que éste se produjo Gracias a los estudios arqueológicos se puede asegurar que en las civilizaciones situadas en fértiles regiones que cambiaron su modo de vida del nómada o seminómada, cazador y recolector, al cultivador y sedentario, el uso de la tierra como material de construcción ha sido predominante y decisivo frente al empleo de la piedra y la madera. Estas zonas de asentamiento, como los valles del Tigris y el Éufrates (ciudad de Uruk, Ilustración 1-36), la ribera del Nilo o del Huangho, el río Amarillo, en China o el valle del Indo, (ver Ilustración 1-35), (actual Pakistán), aportaron unas tierras arcillosas y arenosas de tipo aluvial, que mezcladas con los restos vegetales de los primeros cultivos de cereales, a modo de estabilización con fibras, constituyeron el primer material constructivo con cierta solidez y durabilidad.

Ilustración 1-38 Restos de Jericó.

Antes de aportar ciertos datos arqueológicos según los continentes donde se sitúan las edificaciones en estudio, caben destacar brevemente, y dentro del periodo histórico de las construcciones de tierra, que ciudades enteras se construyeron en tierra como Jericó (alrededor del 1600 a.C.) actual Er Riha; Babilonia (alrededor del 2000 a.C.), actualmente Birs-Nimrud, en ruinas, en Irak. Medinat-Al-Zahara (alrededor del 900 d.C..), en Córdoba, España. O que obras monumentales como la Gran Muralla China, ver Ilustración 1-33 (desde el siglo III a.C.) y única edificación realizada por el hombre visible desde el espacio, se encuentra construida en una gran extensión de sus 2415 km con estructura

68


de tierra revestida en piedra. Destacamos como dato significativo que el empleo del tapial, muy extendido en buena parte de Europa, se abandonó en favor de otros materiales debido a las necesidades de conservación frente a otros materiales. • África La historia de las construcciones con tierra en África puede plantearse según cuatro procesos, que pese a diferenciarse según la época, zona geográfica, etc. se interrelacionan entre sí. Son los procesos del Valle del Rift y desfiladeros de Olduvai ya comentados- el de Egipto, el del África negra y el del África islámica. Los estudios revelan que en la ribera del Nilo se produce la evolución desde las construcciones con cañas y ramas cubiertas con barro en el 5000 a.C. hasta el uso de bloques sólidos de adobe estabilizados con productos vegetales, alrededor del 2900 a.C., durante el establecimiento de las Dinastías egipcias. Así, las primeras mastabas (ver Ilustración 1-39) se construyeron mediante bloques de barro crudo con paredes exteriores escalonadas. Excavaciones efectuadas en Saqqara y Abydos muestran construcciones con paredes de ladrillos de barro recubiertas de bloques de piedra. La primera pirámide egipcia, construida en Saqqara (ver Ilustración 1-40) alrededor del 2650 a.C., está edificada sobre una mastaba. Es interesante destacar el hecho de que no se produjo una sustitución de la tierra por la piedra, más dura y resistente, sino que cada material tuvo sus campos de aplicación. Incluso ha quedado demostrado según los estudios de J.P. Lauer, que el uso de la piedra acusa la influencia del empleo de la tierra como material constructivo.

Ilustración 1-39: Mastaba y sección de subsuelo.

Aunque la durabilidad limitada de las construcciones con tierra han reducido los restos de los que se disponen, la magnitud de éstos es significativa, como es el caso de Tell el-Amarna y la necrópolis de Tebas, en donde se tiene conocimiento, a través de las representaciones de las pequeñas vasijas llamadas casas del alma, del uso


69


del barro en las edificaciones. Además, también, de la existencia frecuente de evidencias de construcciones en ladrillos de tierra secada al sol y cimientos de piedras, y que corresponden tanto a hogares y residencias de la nobleza como a los del pueblo llano, con una vida útil de unos 400 años. Por otro lado en la baja Nubia, entre Lúxor y Assuan, se desarrollaron las construcciones abovedadas de ladrillo en torno al 1200 a.C. Precisamente una de las edificaciones que se estudian en este proyecto emplea la bóveda de arco nubio, aunque en una región tan distante de África como es el Altiplano boliviano.

Ilustración 1-40: Pirámide escalonada de Saqqara

La influencia de la tecnología constructiva egipcia sobre el resto de África debe considerarse limitada en las poblaciones seminómadas pero no así sobre el resto, especialmente en el Norte. En el África negra, y en particular en su zona Este, destaca la influencia ejercida por los pueblos asiáticos y melanesios; en el resto del África negra, sin embargo, existe un predominio de cierta independencia en el desarrollo de una tecnología propia. Dicho de otro modo, en los pueblos del Este africano se dejó sentir las migraciones de pueblos del océano Índico, y no menos importantes son las culturas propiamente africanas que han desarrollado y perfeccionado las técnicas y el arte de la construcción con tierra cruda. Así, encontramos los ejemplos de los reinos de Ghana (siglos del VIII al XI d.C.), por mencionar alguno. En particular, el caso de Costa de Marfil representa un ejemplo de adaptación de las técnicas de construcción con tierra a las particularidades locales: la interrelación entre factores geográficos y climáticos como la disponibilidad de suelos apropiados y el régimen de lluvias y vientos- y la organización social y de producción -como el modelo de cultivo empleado- ha generado tres tipologías constructivas en distintas zonas del país. En la zona norte,

70


donde los asentamientos son fijos y unidos a una agricultura muy desarrollada, se emplean ladrillos de barro sin cocer y moldeados a mano que se disponen en chozas de paredes y formas cilíndricas, con techos de paja. En el centro, se emplean tanto la técnica del ladrillo moldeado a mano como la tierra apisonada por la técnica de tapial, en chozas de forma ortogonal, con especial protección de la lluvia, más abundante en esta zona del país. Es esta mayor pluviosidad lo que permite la mayor disponibilidad de madera, la generar mayor volumen de vegetación, por lo que se puede fabricar el encofrado para emplear el tapial. La menor incidencia de viento permite una mayor superficie útil de la forma ortogonal frente a la aerodinámica de la planta cilíndrica en la zona norte. En la zona sur, húmeda y selvática, con sistema de subsistencia de recolección, los asentamientos se denominan campamentos. Son abandonados tras periodos de seis meses a dos años, al terminar la explotación de los recursos naturales de la zona. Las viviendas son de ramajes con paredes de estacas que se entrelazan entre sí y techos de hojas de palma y banano, pudiendo, en algunos casos, disponerse a ambos lados de las paredes de revoques de barro mezclado con paja y en forma de tapial que, si bien no poseen función estructural, sirven de aislantes.

Ilustración 1-41: mezquita de Djinguereber, Tomboectou.

En el Norte de África, se extiende la influencia de los pueblos mediterráneos, entre los que contamos a Egipto, empleando el ladrillo o bloque de adobe y tapial o tierra compactada, hasta el siglo XI. Y es a partir del siglo XI cuando el Islam efectúa una labor de síntesis, asumiendo técnicas y expandiéndolas por el África Norte y Central, adecuándolas a las condiciones locales e introduciendo la tipología propia de la Mezquita, cambiando de esta forma la fisonomía de los pueblos africanos. Como ejemplos se citan las mezquitas de San, Djenné (antigua Jenne-jeno), y Mopti en Mali. Pero esta influencia parece que tuvo su retroalimentación por parte de los artesanos y maestros saharianos en todo el Magreb, desde Mauritania a Libia, Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

71


aportando y propagando las técnicas y estructuras que culminan en las construcciones de las célebres ciudades del sur marroquí.

Ilustración 1-42: edificios de Aït Ben Haddu, sur de Marruecos.

En estas construcciones, el barro llevado hasta su estado líquido se decanta para controlar su calidad, añadiendo a esta mezcla hojas de palmera o paja. En estos países desérticos, las construcciones se clasifican en dos tipos principales, denominados Kasbahs o Dar y Ksar (en plural Ksur). La Kasbah, es la gran casa de la agrupación familiar pudiente, y que en lengua bereber se denomina Tighrmet o Tighremt. Posee funciones y formas múltiples y es de planta cuadrada. El Ksar es la denominación para el poblado fortificado que tras el desarrollo del estado centralizado ha perdido su importancia como unidad política, cayendo en desuso algunos de los lugares públicos que él alberga. De entre los Ksur existentes destacamos el de Aït Ben Haddu (ver Ilustración 1-42). La estructura de tapial que se estudia en este proyecto pertenece a una de las tipologías de casa de agrupación familiar bereber (Tighrmet). • Centroamérica y culturas andinas de América del Sur. Época precolombina El análisis de la evolución histórica de las construcciones con tierra en Centroamérica y América del Sur permite establecer distintos grupos o clasificaciones según dos criterios. Estos dos criterios son el clima y la disponibilidad de materiales apropiados. Según el criterio climático, se establecen dos vías paralelas de desarrollo: o la construcción con tierra en el trópico húmedo a partir de elementos vegetales completados con tierra, de las que sólo quedan vestigios y la tradición que ha llegado hasta nuestros días; y

72


o la construcción con tierra en el trópico seco a partir de tierra completada con elementos vegetales, donde restos de ciudades centenarias permanecen hasta nuestros días: Paquimé o Casas Grandes en México, Chan Chan en Perú y Tulor en Chile.

Ilustración 1-43: culturas precolombinas.

Y si por el contrario, seguimos el criterio de disponibilidad de materiales, encontramos que: o en la costa y las llanuras aluviales predomina el uso de las construcciones con tierra o mientras que en las regiones montañosas la piedra sustituye a la tierra, poco disponible Sin embargo, sigue siendo fundamental el conocimiento del desarrollo cronológico y cultural para entender la historia de las construcciones de tierra en Centroamérica y las culturas andinas de América del Sur. A rasgos generales, se repite la misma situación que la descrita en África: la aparición de la agricultura supone la creación de las estructuras duraderas en asentamientos estables. •

Centroamérica. Época precolombina


73


En Centroamérica, las culturas que se fueron sucediendo están divididas cronológicamente según los periodos siguientes: culturas preclásicas (del 1350 a.C. al 200 a.C.), cultura Olmeca (del 800 a.C. al 300 d.C.), culturas protoclásicas (del 200 a.C. al 300 d.C.), culturas clásicas (del 300 d.C. al 900 d.C.), culturas posclásicas (del 900 d.C. al 1520 d.C.).

Ilustración 1-44: Pirámide del Sol y la Avenida de los Muertos con sus 4km de longitud en Teotihuacán.

Así, tras el dominio de las técnicas de cultivo del maíz, durante el periodo comprendido entre el 1200 a.C. al 300 a.C., aproximadamente, época preclásica, surge la denominada cultura Olmeca (800 a.C. al 300 d.C.), en el periodo intermedio entre la cultura preclásica antes mencionada y la cultura protoclásica. Los Olmecas desarrollaron poblados formados en torno a centros religiosos, como harán las complejas sociedades precolombinas en culturas como la de los Toltecas; los Zapotecas, muy unidos al desarrollo de Monte Albán, y la de los Aztecas. En éstas, el uso del ladrillo secado al sol aparece entre el 500 y el 600 d.C. Se conoce la existencia de elementos estructurales parecidos a cimientos que nivelaban la edificación junto con paredes de ladrillos enlucidas con cal. Además, los Olmecas emplean la tierra apisonada en el centro de grandes edificios de forma piramidal, como la Pirámide del Sol en Teotihuacan (ver Ilustración 1-44), entre otras, perteneciente ya al periodo protoclásico (200 a.C. al 300 d.C.), con 65m de altura y 222x225m de lado en la base, recubierta de roca de lava, y con un volumen de edificación de un millón de metros cúbicos de tierra. Teotihuacán quedó destruida durante el periodo clásico cuando Monte Albán, perteneciente a la cultura Zapoteca, alcanzaba su apogeo. Monte Albán se creo al igual que otros asentamientos de la época clásica, influido por Teotihuacán.

74


Ilustración 1-45: restos de muros enrejados de tierra en Chanchán, capital del antiguo imperio de Chimú, Perú.

La siguiente construcción relevante, ya de la cultura azteca y en la época posclásica (900 al 1500 d.C.), es la ciudad de Tenochtitlán (siglo XIII), en el emplazamiento del actual México, organizada en cuatro regiones administrativas en torno a un centro cultural. Las casas son estructuras de una sola planta y tejado en forma de terraza, construidas enteramente de ladrillos de tierra, blanqueados con cal. La piedra se destinaba para los palacios, edificios religiosos y defensivos. La civilización Maya se desarrolla desde la época preclásica, paralelamente a otras civilizaciones centroamericanas del mismo periodo, manteniéndose durante el protoclásico y clásico, pero de manera independiente y con un mayor nivel de desarrollo. Ocupan la zona situada al sureste de donde se desarrolló la cultura Olmeca, Zapoteca y Azteca, en la península del Yucatán, entre otras regiones. El auge cultural se encuentra en la época clásica con ciudades como Palenque, Tikal, Uaxactún, Coba, Uxmal, y Copán. La construcción maya en piedra es la más destacada de Mesoamérica, perfeccionando las técnicas conocidas e introduciendo el falso arco y la falsa bóveda. Pero, además, los muros están revestidos de piedra caliza tallada en su exterior y se emplea relleno de mortero de cal y gravas en su interior. El templo típico maya es más alto y estrecho que el de las culturas olmeca y tolteca, como la pirámide de Tikal. Entre Centroamérica y Sudamérica, el istmo representa la zona de comunicación entre las culturas desarrolladas en el actual México y Guatemala con una influencia que se extiende hasta los actuales El Salvador, Honduras y la zona atlántica de Nicaragua, y los pueblos de cultura andina: Perú, Colombia, Ecuador, Bolivia cuya influencia alcanza hasta Costa Rica y Panamá. •

Culturas andinas de Sudamérica. Época precolombina


75


En cuanto a las culturas andinas de las civilizaciones sudamericanas los periodos cronológicos que se establecen son: agrícola antiguo (del 2500 a.C. al 1250 a.C.), formativo (del 1250 a.C. al 850 a.C.), cultista (del 850 a.C. al 500 a.C.), experimental (del 500 a.C. al 300 a.C.), floreciente o clásico (del 300 a.C. al 500 d.C.), expansionista (del 500 d.C. al 1000 a.C.), urbanista (del 1000 a.C. al 1440 d.C.), imperialista (del 1440 d.C. al 1532 d.C.).

Ilustración 1-46: las culturas andinas.

Cabe destacar cómo los totems funerales más antiguos de los andes formados por agrupaciones de piedras pasaron a configurarse en estructuras piramidales de paredes exteriores de ladrillos de tierra con un interior relleno de piedrezuelas y tierra apisonada (Río Seco, 1600 a.C.), en el agrícola antiguo. En Perú, encontramos templos cónicos de la cultura Chavín (del 1000 a.C. al 200 d.C.) perteneciente al periodo cultista en la región de Callejón de Huaylas, construidos en ladrillos de tierra, aunque esta cultura destaca por introducir la arquitectura pétrea. En el periodo experimental (del 500 a.C. al 300 a.C.), durante el que se perfeccionan las técnicas agrícolas implantando el riego artificial mediante 76


canales, se encuentra en la actual Bolivia, concretamente en el yacimiento de Chiripá, (junto al lago Titicaca), restos de casas de ladrillos de adobe y cimientos de piedra. Del periodo floreciente o clásico destacamos, en lo que concierne al uso de la tierra para la construcción, la cultura Mochica en el norte del altiplano y la cultura Nazca en el altiplano central. La cultura Mochica (siglos II al VIII) destaca por sus canales de irrigación fabricados de tierra apisonada y ladrillo de tierra, y por las pirámides Huaca del Sol y Huaca de la Luna, enormes moles de ladrillos de adobe en el valle del Moche, cerca de Trujillo. De la cultura Nazca, en el valle del río Nazca, se conservan huellas de pequeñas aldeas construidas con adobe en Cahuachi. Tras el periodo expansionista (del 500 a.C. al 1000 a.C.), con la cultura de Tihuanaco como dominadora y ya en el periodo urbanista (del 1000 a.C. al 1440 d.C.), destaca la capital del Imperio Chimú, Chanchán (siglo XI), construida enteramente con ladrillos de tierra, se extiende sobre una superficie de 20 Km2 rodeada en su totalidad por una muralla de tierra y con docenas de palacios. A la cultura Chimú le sucedió la cultura Inca, tras derrotarla. Y mientras que en las ciudades montañosas de Cuzco, Pisac, Machu Pichu, construidas en el esplendor de la civilización Inca (siglos XV-XVI), durante el periodo imperialista (del 1440 d.C. al 1532 d.C.), se usaron enormes bloques de piedra, en la costa andina se seguía empleando la tierra, destacando la ciudad de Tambo Colorado en el valle del Río Pisco, construida por entero de bloques cúbicos de tierra. Por lo general las paredes construidas de adobe o tapial, se enlucían con arcilla coloreada. Las casas de la autoridad local (curaca) o del administrador (tucriuc) se fabrican siempre en tierra. • América colombina. Por lo que se refiere a la vivienda ,y con independencia de los pueblos que se sucedían unos a otros, de forma más o menos violenta, imponiendo sus culturas sobre la de los vencidos, se puede afirmar de forma genérica que la vivienda más extendida en toda Iberoamérica fue de un solo tipo: el bajareque, que consistía en una estructura redonda, cuadrada o rectangular, de postes de madera clavados en el suelo que se unían tanto en su parte inferior como superior por vigas, con una estructura de cubierta ligera de vigas de madera apoyadas en las vigas de las paredes, y techo de paja. Las paredes se fabricaban trenzando ramas que se recubrían con una mezcla de barro y fibras por una o ambas caras. Era una vivienda ligera, resistente y flexible con grandes ventajas para soportar las acciones sísmicas. Por otra parte, en la zonas donde se utilizaba el adobe, éste se fabricaba moldeándolo a mano, sin molde. Muy parecido a ésta es la técnica de la pared de mano, que se hace en ciertas regiones de los Andes. El tapial no se conocía.


77


Ilustración 1-47: vivienda de bajareque. Se encuentra apuntalada tras los desperfectos causados por la acción de un terremoto.

El encuentro cultural que supuso la llegada de la Corona castellano-aragonesa a la costa americana, se manifestó entre otras cosas en el intercambio de distintas tecnologías: las propias de los pueblos indígenas precolombinos ya vistos, confluyen con la tradición mediterránea y árabe que representaba la corona de la naciente España. De este intercambio cabe destacar como el bajareque fue sustituido, sobre todo en las ciudades, por las construcciones de adobe y tapial del tipo castellano y aragonés. Esto se produjo debido a: o la escasez de madera consecuencia de la deforestación o el incremento de la población; y o la influencia de las capas dirigentes indígenas que procuraban asimilar las costumbres coloniales Dos datos son relevantes en relación con este proceso transformador: o por un lado, la peligrosidad sísmica en ciertas regiones sudamericanas, muy superior a la española. Por ejemplo, el terremoto ocurrido en 1868 en el cantón Otavalo, en Ecuador, con una intensidad que se estima en 11 en la escala de Mercalli, supuso la muerte para del 23% de los españoles europeos frente a sólo el 5,5% de los indios. Estos datos se explican por el porcentaje del 29% de los españoles europeos que vivían en casas de tapial y adobe frente al 71% de la población india que vivía en viviendas de bajareque;

78


o por otra parte, conociendo la importancia de la humedad en las edificaciones con tierra resulta interesante destacar que la tipología constructiva de tapial y adobe empleada en una región como la castellana con precipitaciones anuales de 500-700mm se empleó en regiones sudamericanas con precipitaciones anuales de 1500mm. Así pues, a pesar de que el bajareque ofrecía unas excelentes condiciones resistentes y aunque unas pobres condiciones sanitarias (presencia de parásitos en los techos de paja), los factores económico-sociales determinaron la implantación del adobe y tapial, que primero en el medio urbano, continuando su expansión subsiguiente por el medio rural, sustituyó en una forma rudimentaria y poco efectiva a la tecnología tradicional. La posible y lógica evolución y adaptación de las técnicas importadas a Sudamérica a los requerimientos sísmicos y pluviales del territorio encontró un freno a partir del siglo XX cuando el ladrillo cocido y el cemento Pórtland se imponen en la construcción y relegan las construcciones de tierra a la población con bajos recursos. La tecnología de la tierra se olvida ante la falta de profesionales y expectativas. Entre 1940 y 1960, la aceleración del proceso urbanístico supone el abandono de la construcción con tierra que queda reducida casi con exclusividad al medio rural y comunidades aisladas de muy escasos recursos. Esta situación ha cambiado debido a factores económicos, tecnológicos, culturales y medioambientales, aunque se encuentran todavía resistencias que merman el potencial real de la construcción. Ya comentamos la naturalidad con que el hombre, en su aventura de descubrimiento de su entorno, adopta la tierra como material constructivo y cómo ésta se encuentra desplazada en la actualidad, tanto en los países desarrollados como en los países en vías de desarrollo, de la posición que le corresponde y ligada al sector informal de la producción. Quizás dependiendo injustamente de las modas que afectan hasta a las técnicas constructivas. 1.4.2.3. 1.4.2.3.1.

Breves notas sobre sismología Generalidades sobre el origen de los sismos y caracterización

Las vibraciones de la corteza terrestre que mayor impacto tienen sobre las estructuras son aquellas que tienen su origen en el desplazamiento brusco de las placas en que se encuentra subdividida la corteza terrestre, es decir los sismos de origen tectónico y no los que tienen su origen en el hundimiento de estructuras de tipo Karst, rotura de diapiros, actividad volcánica o desplazamientos del terreno. Este desplazamiento se produce debido a la situación de equilibrio inestable en la que se encuentran las placas tectónicas, sometidas a las presiones generadas en la


79


corteza terrestre por los flujos de magma, por un lado, y las fuerzas de fricción entre las placas, de otro.

Ilustración 1-48: Zonas sísmicas (Houben y Guillaud)

Cuando la energía almacenada por dichas presiones sobrepasa un umbral determinado por las fuerzas de fricción entre placas, se libera de forma ingente y se propaga a través de las rocas en forma de ondas mecánicas, se produce el sismo de origen tectónico. Estas se disipan por tres causas fundamentalmente: la distancia creciente respecto al foco o hipocentro. La distancia creciente al epicentro. La fallas del terreno: apertura de grietas en el terreno, deslizamiento de laderas. Así, la vibración de las edificaciones, y la rotura consiguiente que muchas veces se produce, no supone más que una pequeña disipación de la energía del sismo tectónico y que sin embargo muchas veces acarrea terribles consecuencias, además del efecto indirecto que sobre las estructuras puede producirse por los efectos relacionados con las fallas en el terreno. La transmisión del sismo se debe a dos tipos de ondas: ondas de cuerpo y ondas de superficie. •

Ondas de cuerpo: se propagan a través de las rocas. Que se clasifican en dos: a) Ondas P: ondas principales o de dilatación. En las que el movimiento oscilatorio que confieren al terreno es paralelo a la dirección del movimiento de avance de la onda sísmica b) Ondas S: ondas secundarias o de cortante. En las que el movimiento oscilatorio que confieren al terreno es transversal a la dirección del movimiento de avance de la onda sísmica. La velocidad de propagación de las ondas S es inferior a las ondas

80


P. Generan el movimiento del terreno más intenso y dañino para las estructuras •

Ondas de superficie: debidas a las reflexiones y refracciones de las ondas de cuerpo al llegar a la superficie de la corteza terrestre y a las interfases entre estratos Toda esta variedad de ondas con características propias junto con las irregularidades geológicas (efectos locales) hacen que el movimiento del terreno sea irregular y complejo. GRADO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

INDICADOR DE INTENSIDAD _El sismo se detecta mediante instrumentos muy sensibles. _Lo sienten personas en reposo en edificios altos. _Vibración semejante a la producida en el suelo por un camión. _Advertido por las personas que se encuentran en el interior de las casas. Los carros se balancean. _Es advertido por la mayoría de las personas y la gente nota la dirección del movimiento. _Todas las personas sienten el sismo; dificultad para caminar. Primeros desprendimientos de enlucidos.. _Produce angustia; la gente corre al exterior de las edificaciones; se pierde el equilibrio; los conductores de equilibrio en marcha perciben el sismo y las construcciones de mala calidad comienzan a afectarse. _Dificultad en la conducción de vehículos automotores; se caen chimeneas, muros y monumentos. _Pánico total. Algunas edificaciones se desplazan de sus fundaciones, se agrietan y se desploman. _Destrucción casi total de las construcciones de albañilería; afecta seriamente a edificios, puentes, represas y diques. Se desliza la tierra. _Los rieles ferroviarios se tuercen, las tuberías subterráneas quedan fuera de servicio. _El daño es casi total, hay desplazamientos de grandes rocas; los objetos saltan al aire y las edificaciones sufren grandes torsiones

Tabla 13: Escala Mercalli. Basada en la sensación de personas y observación de daños.

A pesar de esta complejidad, para caracterizar los sismos se emplean entre otras las siguientes propiedades: Magnitud y la Intensidad, además de la peligrosidad de la zona donde se encuentre la edificación. La Magnitud del sismo cuantifica la energía que se libera y se emplea normalmente la escala Richter, llamada magnitud local ML. Se han planteado otras escalas: magnitud de ondas superficiales y magnitud de ondas de cuerpo o la más exacta denominada magnitud de momento sísmico MW. Las escalas actuales como la de Richter, además de la falta de generalidad, o estar basadas en un tipo de ondas, se saturan para valores de magnitud altos, por lo que se han definido otras magnitudes que midan la energía liberada por un sismo como el momento sísmico, denominado M 0 , que es el producto de la rigidez a cortante de la corteza terrestre por el área de ruptura y por el deslizamiento de la falla que genera el sismo. Escalas como la de Hanks y Kanamori permiten relacionar el momento sísmico con los valores de las escalas antiguas a través de la definición de la llamada magnitud del momento sísmico: Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

81


Mw =

(

)

2 ⋅ log 107 ⋅ M 0 − 107 3

Donde M 0 tiene unidades de Newton por metro. Este valor puede relacionarse, gracias a tablas como las publicadas por Nuttli y Hermann en 1982, con los valores de magnitud sísmica de otras escalas. La Intensidad representa la severidad de la sacudida o impacto sísmico en un lugar determinado y es el valor determinante a tener en cuenta para las estructuras. La escala que se considera más precisa es la de aceleración máxima en el lugar, empleándose acelerógrafos que proporcionan la variación de la aceleración con el tiempo en las tres direcciones del espacio donde se encuentren, pero se suele usar la de Mercalli Modificada, y que como inconveniente se puede comentar que no contempla la calidad de la edificación. Se ha constatado que los sismos de máxima intensidad se dan en la costa que rodea al océano Pacífico: el llamado “Cinturón de Fuego del Pacífico” que corresponde al litoral pacífico de América del Sur y América del Norte y continua por el litoral asiático. Pero no sólo es ésta una zona de peligrosidad sísmica, también son de elevada peligrosidad las zonas tropicales o subtropicales de África, Asia y América detectándose cada año cien sismos de intensidad entre 6 y 20 de más de 7 de intensidad en la escala Richter. 1.4.2.3.2.

Efectos de los sismos sobre las estructuras

La fuerza destructiva de un sismo depende de: •

la Magnitud

•

la Intensidad

•

la profundidad del foco

• la geología de la zona De la combinación de estos factores se generan las aceleraciones que actúan sobre los edificios. Así, la caracterización de los sismos en sus efectos sobre las estructuras se realiza mediante el empleo del acelerógrafo, que permite obtener tres parámetros muy importantes:

82

•

la aceleración sísmica, de donde es deducible la velocidad y el desplazamiento;

•

la duración de la fase intensa;

•

el espectro de frecuencias, que se refiere a la rapidez del cambio de dirección del movimiento y por tanto permite determinar a priori las estructuras que serán más afectadas.


Ilustración 1-49: ejemplos de acelerogramas, aceleración (10-2 m/s2) frente a Tiempo (s), de tres sismos típicos correspondientes a Chile 1985, San Salvador 1986, México SCT 1985, respectivamente.

De las seis componentes del movimiento, tres de desplazamiento y tres de rotación, se emplean como máximo dos para la caracterización del movimiento sísmico: el desplazamiento horizontal y el desplazamiento vertical. Podemos describir los sismos, de entre alta y media aceleración, por sus efectos en función de estos valores: •

Sismos de gran duración y frecuencias altas

•

Sismos de baja duración tanto con frecuencias altas o bajas

•

Sismos de gran duración y bajas frecuencias

Estos últimos tipos de terremotos son fácilmente asimilables por las estructuras de adobe y no así los del primer tipo (ver apartado 1.4.2.6). La existencia de una probabilidad determinada y pequeña pero no despreciable de superar un valor determinado y de la intensidad en un lapso de tiempo del orden de magnitud de la vida útil de la edificación permite determinar la peligrosidad sísmica. Es claro que cuando la cercanía a las zonas donde se encuentran las fuentes sísmicas impide la atenuación por dispersión y amortiguamiento, y la intensidad de los eventos sísmicos es elevada el peligro sísmico es elevado. La acción sísmica está considerada como la más dañina de las acciones naturales no excepcionales y se considera en sus efectos sobre las estructuras originada por fenómenos inerciales. Esto es: si no consideramos los fenómenos de falla en el terreno, el comportamiento de las estructuras ante los sismos depende de la intensidad de la excitación inducida al edificio, que a su vez depende de la relación entre las características del movimiento del terreno y las propiedades dinámicas del edificio.


83


Si entre estas propiedades dinámicas consideramos la masa, el amortiguamiento y la rigidez y aceptamos la aproximación de un modelo de oscilador simple, entonces la ecuación del movimiento que represente la respuesta en un edificio ante un sismo será de la forma: d2 d d2 + ⋅ + ⋅ = − ⋅ ys y K y M y C dt dt 2 dt 2 Donde M es la masa del sistema, C el amortiguamiento y K la rigidez, y es M⋅

el desplazamiento relativo de masa sistema respecto del suelo e y s la aceleración del suelo producida por el sismo.

Ilustración 1-50: Modelos de osciladores simples con distintas rigidces

Para distintos periodos de vibración propios del oscilador se obtienen distintos valores de la aceleración, la velocidad y el desplazamiento para un sismo dado. Se obtienen así los espectros de respuesta, de las estructuras según su periodo propio, para estas magnitudes durante el sismo. Para una excitación moderada, respecto a la resistencia estructural, el comportamiento se puede suponer dinámico lineal. Mientras que si la intensidad de la excitación aumenta respecto de la capacidad resistente de la estructura, las propiedades dinámicas de la estructura cambian, la respuesta deja de ser lineal, la rigidez disminuye y el amortiguamiento aumenta, manifestándose hasta que punto la estructura es dúctil o no. Se puede asegurar, a grandes rasgos, que una estructura posee un diseño sísmico adecuado cuando o su resistencia es alta o su ductilidad es alta. Estas características determinarán un tipo de posible falla estructural frágil o dúctil. A rasgos generales los aspectos más importantes a tener en cuenta en las estructuras sometidas a la acción sísmica son:

84

•

los esfuerzos por el flujo de cortante creciente hacia la cimentación. generado por las fuerzas de inercia

•

las concentraciones de tensiones y combinaciones complejas de esfuerzos sobre elementos estructurales que reciben acciones sísmicas


•

el volteo de la estructura por una defectuosa conexión a la cimentación y defectos en el anclaje al terreno

•

la vibración torsional por asimetrías y concentraciones de esfuerzos y fallas locales por configuración inadecuada de los elementos estructurales como momentos torsionales por excentricidades

•

concentraciones de esfuerzos cortantes por interacción entre elementos estructurales y elementos no estructurales

•

protección de elementos no estructurales ante sismos de intensidad moderada Para sismos de intensidad media los valores máximos de deformación horizontal , velocidad y aceleración son: d = 0,1 a 0,3 m m v = 0,1 a 0,3 s m a = 1,5 a 3 2 = 0,15 ⋅ g a 0,3 ⋅ g s El colapso en las viviendas de este proyecto se debe al colapso de los muros y al consiguiente colapso de las cubiertas. Es fundamental pues la estabilidad de los muros. Se establecen unos requisitos mínimos de protección de las estructuras frente a los sismos: 1) Ubicación adecuada: el terreno deberá ofrecer unas condiciones mínimas de resistencia además de buscar la distribución de frecuencias que minimice los efectos dinámicos. 2) Material adecuado: la resistencia y rigidez del material por unidad de peso será la mayor posible. Al igual que el factor de amortiguamiento ante cargas cíclicas. 3) Construcción sin masa innecesaria: al ser las fuerzas sísmicas de carácter inercial dependen de la masa del edificio. 4) Simplicidad, simetría y regularidad estructural: la estructura sencilla es más fácil de predecir su comportamiento y de diseñar y construir. Esto atañe a los fenómenos de vibración y esfuerzos torsores por ejemplo. 5) Rigidez y flexibilidad: la adecuación del comportamiento de la estructura a la rigidez o a la flexibilidad, según se pretenda o se estime adecuado al material o a la tipología estructural determinará el diseño. En cualquier caso deberá elegirse por un tipo u otro de comportamiento estructural si fuera posible.


85


6) Distribución uniforme de la rigidez, resistencia y la ductilidad: evitar puntos débiles donde hay cambios bruscos de la resistencia, rigidez o ductilidad que provocan el comienzo del colapso dela estructura. 7) Estructura redundante: ante el fallo de una parte de la estructura el resto de la estructura es capaz de resistir, sin que se produzca el colapso de toda la estructura. Un estudio apropiado de este aspecto permite definir una estructura redundante. 8) Detalles constructivos apropiados: deben adecuarse los detalles al comportamiento previsto rígido o dúctil. 9) Balance de rigidez y resistencia entre elementos y conexiones: la unión entre los elementos deberá ser adecuada al comportamiento esperado de los elementos. 10) Cimentación compatible: el comportamiento entre la cimentación y la estructura ha de ser compatible durante el movimiento sísmico. 1.4.2.4.

Breves notas sobre la acción eólica

1.4.2.4.1.

Generalidades sobre el origen de los vientos y caracterización.

El viento tiene su origen en las diferencias energéticas generadas por la radiación solar, entrante y saliente, en la superficie y atmósfera de nuestro planeta. Los gradientes térmicos generados establecen la circulación general.

Ilustración 1-51: zonas de formación y desarrollo de huracanes en el mundo.

La circulación general, constituida por el conjunto de vientos que formados por las masas de aire que predominante y persistentemente se desplazan por convección térmica entre las latitudes tropicales y las polares, se ve influenciada determinantemente por la rotación terrestre, la distribución oceánica y continental, las 86


cadenas montañosas, desiertos, bosques, nieve, hielo... Estas influencias tan variadas son las que terminan por generar los vientos como los conocemos y como nos interesan desde el punto de vista estructural.

Ilustración 1-52: succión de aire de los niveles bajos por los vientos de los niveles altos y descenso de aire frío, agua e hielo en el ojo del huracán. Mecanismo de mantenimiento.

Además, la presencia de algunas depresiones en zonas tropicales y en aguas con temperatura superior a los 27ºC, pero alejadas del Ecuador donde la fuerza de Coriolis es nula, puede llegar a generar huracanes, también llamados ciclones o tifones.

Ilustración 1-53: efectos del huracán Celia en hogares de Texas, agosto 1970.

El viento, como fluido en movimiento, posee unas variables que lo definen: densidad, dirección y velocidad además de la presencia de rachas. Estas condiciones genéricas se suelen ver alteradas por las condiciones geográficas específicas de la


87


zona que nos interese: naturaleza del terreno circundante, paisaje, otras estructuras que originan turbulencias en el flujo de aire. 1.4.2.4.2.

Efectos del viento en la estructuras

Las estructuras que se encuentran en la trayectoria del viento sufren los efectos de la energía cinética de la masa de aire en movimiento. Está energía será por tanto mayor para los vientos asociados a fenómenos meteorológicos como los huracanes o de velocidad especialmente alta y los que más interesan desde el punto de vista estructural para las estructuras de este proyecto. Las variables asociadas a la velocidad del viento por sus efectos sobre las estructuras son: •

La magnitud de las velocidades sostenidas

•

La duración de las velocidades altas

•

La presencia de efectos de racha, remolinos

• La dirección dominante del viento Mientras que respecto a las estructuras o partes de ella son relevantes las variables: •

Tamaño de la estructura o elemento

•

Forma aerodinámica del objeto

•

Periodo fundamental de vibración de la estructura y sus elementos

• Rigidez relativa de los elementos estructurales y de sus conexiones Además debe de considerarse los posibles efectos por los accidentes geográficos, suelo, paisaje u otras estructuras. Los fenómenos asociados a la acción del viento pueden tener un carácter local o global sobre la estructura. Además, e independientemente del carácter local o global podemos considerar que la acción del viento se divide en dos componentes, una estática y otra dinámica. En general, como fenómeno local la acción estática se corresponde con las velocidades máximas de las masas de aire que durante lapsos de tiempo suficientemente pequeños para el tamaño de la estructura actúan sobre ésta y por la presencia de ráfagas. Ejercen los siguientes efectos: presión positiva de empuje y presión negativa de succión junto con arrastre aerodinámico. Y el fenómeno global es el debido a la velocidad media máxima en un lapso de tiempo suficientemente grande para el tamaño de la estructura. Para los efectos de carácter local la componente estática en los vientos viene representada por la presión sobre la estructura debida a la velocidad de la masas de aire. Estas presiones son de tres tipos:

88


•

Presión positiva directa: es la que se produce sobre las superficies situadas a barlovento y más o menos perpendicularmente a la dirección del viento

•

Presión negativa: es el efecto de succión sobre las superficies situadas a sotavento

•

Arrastre aerodinámico: es la presión que se produce sobre las superficies situadas paralelamente a la dirección del viento

Ilustración 1-54: isobaras y vientos dominantes en Iberoamérica; isobaras en milibares. Vectores de velocidad en km/h.

Los efectos estáticos, pero de carácter global, vienen dados por la fuerza de arrastre que sobre la estructura aparece como suma de los efectos estáticos de carácter local. En general, la componente dinámica se debe a la fluctuación de los valores de la velocidad unida al periodo natural de la estructura o sus elementos por un lado y de otro a la perturbación del flujo aerodinámico por determinadas formas o elementos estructurales que producen fuerzas transversales a la dirección del flujo (vórtices de von Karman), además de otros problemas dinámicos especiales o el aleteo para estructuras muy planas y flexibles. Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

89


Los efectos dinámicos de carácter local pueden resumirse fundamentalmente en: •

Efectos oscilantes: son las sacudidas, agitaciones y oscilaciones sobre elementos de la estructura debidas al cambio de la dirección y la velocidad del viento.

•

Efectos armónicos: que se producen cuando la frecuencia de la onda de presión del viento entra en sincronía con la frecuencia de elementos estructurales. Y en cuanto al carácter global de los efectos dinámicos se producirán cuando la oscilación o la vibración se den para toda la estructura. Por último y debido a la forma de elementos estructurales se producen los efectos de desprendimiento producidos por la fricción de la masa de aire en movimiento sobre elementos de la estructura a los que tiende a desprender del resto de la estructura.

Ilustración 1-55: Relación Velocidad-Presión en unidades del SI para el viento.

El estudio de todos estos efectos se simplifica para las estructuras rígidas de gran masa y forma de cajón, con superficies cerradas y anclajes sólidos al suelo por eliminarse variables del problema no siendo necesario un estudio completo. Este es el caso de las estructuras de adobe y tapial (ver apartado 1.4.2.6). 1.4.2.5.

Consideraciones estructurales sobre construcciones con tierra

1.4.2.5.1.

Introducción. Sistemas estructurales.

Se considera a los sistemas estructurales como aquellos sistemas que pretenden mantener sus formas y cualidades a lo largo del tiempo, ante la acción de fenómenos externos y cargas, y que surgen de la interrelación, entre otros, de los aspectos: • 90

Funcionalidad primaria que define el destino y uso de la estructura.


•

Función resistente que cumple, como: compresión, tracción, abrasión, etc

•

Forma geométrica de los elementos y de la estructura.

•

Naturaleza estructural de los materiales.

•

Unión de los elementos estructurales.

•

La forma en que se producen los apoyos de la estructura.

•

Construcción de la estructura.

•

Condiciones de carga específicas y condiciones de carga especiales.

•

Tamaño de los elementos y de la estructura.

•

Condiciones de uso secundarias.

•

Costes de materiales, construcción, mantenimiento, etc

• Presupuesto. De la interrelación de estos factores se definen las características propias y únicas de cada sistema estructural y por tanto de su respuesta final real ante las solicitaciones. 1.4.2.5.2.

Generalidades estructurales sobre las edificaciones de tierra

Teniendo en cuenta lo anterior se puede afirmar que las edificaciones con tierra están representadas mediante una gran variedad de sistemas estructurales que pretenden dar solución a los problemas que plantea toda estructura: •

Costos y presupuesto del proyecto Nos referimos al costo global y al costo de mantenimiento así como las diferencias entre el costo inicial y el costo final. Teniendo en cuenta el carácter de bajo costo de las estructuras de tierra y en particular las edificaciones de este proyecto esta problemática debe cuidarse más que en ningún otro caso y afecta destacadamente a las posibles mejoras por estabilización (ver apartado 1.4.2.1.1.5) y la disposición de detalles adecuados al soporte de los esfuerzos horizontales por sismos y vientos. Además suele emplearse la autoconstrucción por lo que el costo indirecto puede acrecentarse.

•

Función resistente y necesidades resistentes especiales El cumplimiento de la función resistente constituye una condición necesaria de todo sistema estructural. Precisamente las estructuras de este proyecto se estudian bajo condiciones especiales de carga por la acción sísmica y eólica especialmente intensa. Este es un problema destacado y justificación primordial de la realización del mismo.

•

Problemas de diseño


91


Los problemas de diseño se deben a la dificultad en la definición entre otros aspectos de las acciones, que en este proyecto y para las acciones sísmicas y eólicas se resuelven por la definición de las fuerzas estáticas equivalentes siendo este punto una parte fundamental del presente proyecto. Los detalles estructurales adecuados en las partes delicadas del sistema constituyen otro aspecto fundamental del diseño pero este aspecto escapa a los propósitos del presente trabajo. •

Problemas de construcción Se refieren, entre otros, a la disponibilidad de material y mano de obra. Ensamble entre elementos, velocidad de montaje, arriostramiento temporal de la estructura. Así como la problemática asociada a la seguridad e higiene en la obra.

•

Limitación de tamaño y dimensiones La limitación de tamaño y dimensiones suele encontrarse muy unida a las propiedades del material y a la técnica constructiva que se emplee. Todos los puntos anteriores no son problemas aislados. Todo lo contrario, están íntimamente relacionados y son mutuamente interdependientes. Para estas tipologías, en el apartado 1.4.2.1.2, se introdujo una clasificación de las construcciones de tierra que pretendía mostrar la riqueza, aunque sin detallar sus aspectos, de soluciones estructurales disponibles para este material. Por el contrario ahora se hace necesario un análisis que simplifique la problemática de las estructuras de tierra como sistemas resistentes y que permita un acercamiento algo más detallado. Este análisis no es sencillo, ya que al igual que ocurre en casi todas las estructuras, no hay un tipo estructural puro. Así, se encuentran edificaciones de tierra que se adecuan más a un tipo que otro, pero en general compartiendo características de distintos sistemas. •

92

Por una parte y siguiendo una clasificación genérica que distingue entre estructuras macizas, reticulares y superficiales las construcciones con tierra son de tres tipos, según el tipo de estructura elegido para el techo o Superficial Esto es, que combina la función resistente y la envolvente y poseen suficiente estabilidad. Presentan problemas ante las cargas concentradas y discontinuidades en los vanos. o Combinación de superficial y reticular Se presenta cuando el techo representa a esta estructura reticular realizada en madera o caña. o Reticular


Cuando la estructura principal es de cañas o madera y la tierra es más un material para el revoque de las paredes. Así la tierra no ayuda más que como elemento de arriostre, en todo caso, del marco estructural básico. En el presente proyecto ninguna estructura es de tipo reticular, pero si de los tipos superficial y combinación de superficial y reticular, aunque no es objeto del presente proyecto el estudio de las estructuras reticulares del techo cuando éstas se den. Además ya que para las construcciones con tierra, en general, la masa de la estructura es determinante para la absorción de los esfuerzos, por la baja resistencia por unidad de peso del material, no debemos olvidar un cierto carácter másico. Este carácter másico que se pone de manifiesto en las presas de gravedad de tierra compactada no es tan relevante en las viviendas de tierra, en general, y las que consideramos en especial en el presente trabajo. •

Y por otra parte atendiendo a la clasificación por familias de los elementos estructurales podemos encontrar distintas series de grupos en las construcciones de tierra: sistema de muro estructural (ver apartado1.4.2.5.3.1), bóveda y cúpula (ver apartado1.4.2.5.3.2)

1.4.2.5.3. Hipótesis sobre la función resistente asumidas para las estructuras en este proyecto Los sistemas estructurales, ordenados por familias, que desde el punto de vista resistente, se contemplan en este proyecto son tres: el sistema muro estructural, el sistema bóveda y el sistema cúpula. 1.4.2.5.3.1.

Sistemas de muro estructural. Estos sistemas se subdividen en dos subsistemas:

•

Subsistema muro, propiamente dicho.

Ilustración 1-56: subsistema muros del sistema cajón de muro estructural.

El subsistema muro actúa de dos formas en la estructura:


93


o Como muro de carga sirviendo de apoyo para el piso y, o techo actuando como elemento a compresión, siendo ésta su principal función. o Y como muro de cortante, dando estabilidad ante las fuerzas horizontales que actúan en direcciones perpendiculares a los planos de otros muros, produciéndose un arriostramiento lateral. Este arriostramiento lateral se da en un plano vertical y rígido pudiendo actuar independientemente del resto de la estructura. Puede lograrse la resistencia transversal del muro mediante el ensanchamiento de la base del muro, el engrosamiento local del muro por nervaduras o pilas y el arriostramiento exterior del muro por contrafuertes, puntales, ... En el caso del adobe el espesor y las dimensiones en general de los muros dependen del aparejo que se adopte y por tanto con valores múltiplos de las dimensiones de los bloques de adobe. Para el tapial se dependerá de las posibilidades y limitaciones del encofrado (la cimbra). En cualquier caso el ancho del muro queda definido mediante la condición de estabilidad frente al pandeo (ver apartado 1.4.2.5.3.1.1). •

Subsistema piso y, o techo. Los pisos y techos se corresponden con otro sistema estructural, los sistemas para cubrir claros, que en el caso de que el material con el que estén fabricados no sea el hormigón de tierra no son objeto de interés en este proyecto. 1.4.2.5.3.1.1.

Muro de carga

Se pretende mencionar brevemente distintos aspectos de los muros de carga desde el punto de vista de su resistencia frente a la acción de las cargas que absorbe, las acciones verticales y las horizontales que tienden a volcarlo por un lado, y a su esbeltez, por otro. •

Cargas verticales Se deben considerar los siguientes esfuerzos sobre los muros de carga por la acción de las cargas verticales, con magnitud no excesiva y excentricidad nula o baja: esfuerzo promedio para la sección bruta y para la sección neta, esfuerzo de aplastamiento, Esfuerzo efectivo de columna, esfuerzo de flexión. Estas acciones determinan predominantemente la función resistente del muro de carga: o esfuerzo promedio para la sección bruta y para la sección neta σ neta =

94

P Aneta


donde: P : carga Aneta : área real que absorbe la carga σ bruta =

P Abruta

donde: P : carga Abruta : área total, medida con las dimensiones externas del muro Consideraremos de aquí en adelante en este proyecto que el área que emplearemos es el área neta. o esfuerzo de aplastamiento Para cargas concentradas. Cuando no existe un elemento superficial que reparta la carga en una región suficientemente grande del muro. o esfuerzo efectivo [SdlTF22]de columna Para cargas concentradas y espaciadas entre sí. o esfuerzo de flexión Para cargas no axiales al muro debidas a ménsulas o defectos de diseño o montaje. En general los muros soportan con eficiencia las cargas verticales excepto en situaciones de carga no axial. Suele ocurrir que estas situaciones se dan por un diseño inadecuado de los detalles constructivos que transmiten las cargas verticales a los muros. M S Siendo el momento de flexión sobre el muro: M = P⋅d σ flexión =

Y donde S se denomina módulo resistente en la sección del muro y que dependerá de las solicitaciones que genera el momento flector y de la tensión máxima admisible por el material. Cuando la carga se encuentra aplicada de forma concentrada o distribuida adoptaremos las siguientes expresiones para los valores de las tensiones: Para carga concentrada y peso propio: σ =

P + γ ⋅ A ⋅ (h − x ) A

donde:


95


P : carga A : área γ : peso específico por unidad de volumen h : altura del muro Para la carga distribuida: σ =

q + γ ⋅ b ⋅ (h − x ) b

donde: q : carga b : espesor del muro Cuando la carga se aplica con una cierta excentricidad de valor e, y sin tener en cuenta la esbeltez: σ =

P + γ ⋅ A ⋅ (h − x ) P ⋅ e P + γ ⋅ A ⋅ (h − x ) M ± ⋅y= ± ⋅y A I A I

Ilustración 1-57: Sección longitudinal de muro

Para estos valores reducidos de la carga P y, o la excentricidad la función de la deformada debe cumplir la ecuación: ∂2 E ⋅ I ⋅ 2 y = M = P⋅e ∂x La flecha, que se obtiene mediante el segundo teorema de Mohr, queda representada por la expresión: P ⋅ h2 ⋅ e 2⋅ E ⋅ I La hipótesis admitida según la cual la carga y la excentricidad que se dan no son excesivas, es acertada para encontrarnos dentro del régimen elástico ya que con tan sólo una excentricidad de valor un f =

96


sexto del espesor del muro se alcanza la situación límite antes de que aparezcan las roturas por tracción. Efectivamente: La sección recta del muro considerado como un prisma mecánico se encuentra sometido a compresión excéntrica. En una situación tal el eje neutro divide a la sección en una parte sometida a compresión y otra a tracción. Pero el muro de hormigón de tierra es poco resistente a la tracción. Por tanto para una situación óptima y dentro del rango elástico la carga deberá aplicarse en el muro dentro del núcleo central de la sección de forma que el eje neutro se encuentre fuera de la sección o como máximo en el contorno, definiéndose así una sola región a compresión para la sección del muro. Si para una sección rectangular como la que define el muro se sustituyen los valores de los correspondientes momentos de inercia y área: 1 1 ⋅b⋅l3 I y = ⋅ l ⋅ b3 12 12 en la ecuación de la elipse de inercia: Iz =

A = b⋅l

y2 z2 1 + = Iz Iy A obtendremos: 1 y2 z2 + 2 = 2 12 l b Conociendo los cuatro antipolos de las rectas que definen el contorno y sabiendo que por propiedades de la polaridad el núcleo central queda definido por un rombo con vértices los cuatro antipolos anteriores. Para el antipolo de coordenadas:

(η,0) Las rectas respectivamente:

antipolar

y

polar

de

dicho

punto

son

l l y= 2 2 La ecuación de la polar será también: y=−

η⋅ y 1 = 2 12 l entonces: y=

l2 l = 12 ⋅ η 2


97


por tanto: η=

l 6

Ilustración 1-58: Tensiones de compresión para carga con distintas excentricidades.

Valor que define el máximo para la excentricidad dentro del núcleo central. Teniendo en cuenta esto podemos expresar las tensiones máxima y mínima cuando la carga se encuentra en el núcleo central de la sección como:  P  e   b ⋅ l ⋅ 1 + 6 ⋅ b ⋅    σ = P e    ⋅ 1 − 6 ⋅   b ⋅ l  b Encontrando que para la máxima excentricidad permitida la tensión máxima es el doble de la tensión para una distribución uniforme de la tensión con la carga actuando axialmente. 1 ⋅ σ max ⋅ Aútil = P 2 considerándose como valor límite aproximado de la tensión máxima: σ max =

2⋅ P 2⋅ P 2⋅P = = Aútil bu ⋅ l 3 ⋅ a ⋅ l

siendo a la distancia del centro de presiones al borde más próximo de la sección y por tanto: σ max =

98

2⋅ P b  3⋅  − e ⋅ l 2 


Algunos autores recomiendan un coeficiente de seguridad mínimo de 4 para la carga axil debido a los fenómenos asociados a la excentricidad. •

Esbeltez y excentricidad en los muros: Para contemplar situaciones con carga excesiva o excentricidades también elevadas, al contrario del apartado anterior, consideramos la esbeltez de los muros procediéndose a establecer un coeficiente de pandeo que nos permita definir un espesor de muro que nos de garantías de un comportamiento resistente elástico que permita una transmisión del esfuerzo horizontal a la cimentación o a los muros de cortante y de éstos a la cimentación. Mediante la consideración de la esbeltez nos acercamos a la verdadera dimensión del problema. Todo lo expresado anteriormente tiene sentido si la carga es inferior a la carga crítica. Si la carga es superior a la crítica la situación de partida es de equilibrio inestable. Consideraremos que la carga crítica asociada, al encontrarnos en el régimen elástico, es: π2 ⋅E⋅I 4 ⋅ h2 Que es la de un caso de un prisma recto empotrado en un extremo y libre en el otro y carga con o sin excentricidad. Y el coeficiente de pandeo se define como: Pcrítica =

w=

σ admisible σ crítica

admisible

Siendo la tensión crítica admisible la definida para compensar las deformaciones de la pieza anteriores a la compresión y las excentricidades de la carga mediante un coeficiente de seguridad: σ crítica Pcrítica = n n⋅ A Y en cualquier caso para dimensionar el muro pretenderíamos que se verificara la desigualdad: σ crítica

admisible

=

σ cálculo < σ crítica < σ admisible =

σk γ

Para calcular dicho coeficiente de pandeo determinaremos la esbeltez del muro definida como el cociente entre la altura virtual y el espesor virtual: ζ =

hv ev

Para determinar la altura virtual, teniendo en cuenta que para áreas sísmicas se recomienda una relación entre la altura del borde libre del muro y la distancia entre arriostramientos verticales mayor o igual que 1, resultará que:


99


 h Muro con arriostramiento horizontal hv =  2  h Muro sin arriostramiento horizontal Para el espesor virtual en el caso de lienzos rectos de muro se considerará que el espesor virtual se iguala con el real del elemento. Esto no sería así para elementos estructurales del muro tales como elementos de encuentro, elementos de cruce, elementos arriostrados y reforzados. Se tendrán en cuenta los valores máximos de esbeltez: o La esbeltez de valor 18 se considera máxima para las paredes de adobe. o La esbeltez máxima para las paredes de tapial es 12. Si se sobrepasaran estos valores debería redimensionarse el muro. Si no se ha considerado el arriostramiento en la coronación y dicho elemento recto dispusiera de él, se puede aumentar en un 100% el valor de la esbeltez antes de obtener el coeficiente de pandeo en la Tabla 14: Valores de esbeltez 18 14 12 10 8 6 4

Coeficientes de pandeo 4 2 1,7 1,4 1,2 1 0,8

Tabla 14: coeficientes de pandeo (Bauluz, G. y Bárcena, P.)

Los valores mínimos del espesor de muro se pueden obtener de forma rápida mediante la fórmula: b σ crítica = 225 ⋅ k ⋅   l

2

Obteniéndose K de la siguiente tabla: h/l 0,4 0,6 0,8 1,0 >1,2

k 0,32 0,20 0,16 0,153 0,150

Tabla 15: valores de K (Galindo, M.)

Aunque no es objeto de este proyecto dimensionar las estructuras, sino su comprobación, hemos considerado que estos últimos datos pueden resultar de interés para una comprobación rápida y desde el punto de vista de la seguridad. •

Esfuerzo de flexión por efecto de cargas horizontales de sismo o viento. Por último, teniendo en cuenta la más desfavorable de las situaciones para el muro de carga, la acción horizontal y los esfuerzos de flexión y cortante que se 100


derivan de ésta, se analiza la situación de volteo que puede sufrir el muro de carga debido a estas solicitaciones. Que también pueden entenderse como un aumento de la excentricidad y el módulo de las acciones verticales. Efectivamente: si debido a la acción del viento o del sismo el eje neutro de desplaza hacia el exterior por la combinación del momento debido a las acciones horizontales con la carga axial de las cargas verticales, dándose una situación de compresión excéntrica. Entonces la sección útil disminuye mientras aumenta la tensión máxima como se esbozó en los apartados anteriores. Las cargas verticales vienen dadas por las expresiones anteriores mientras que las fuerzas horizontales vienen determinadas por la expresión: H ( x ) = hsismo ( x ) + hviento ( x ) = δ ⋅ A ⋅ a + q donde: δ es la densidad A es el área a es la aceleración equivalente del sismo q es la carga equivalente del viento El cortante se determinará mediante el equilibrio de fuerzas horizontales según la expresión: d V = − H (x ) dx x

x

0

0

V ( x ) = ∫ dV = − ∫ H ( x )dx = −δ ⋅ A ⋅ a ⋅ x − q ⋅ x V ( x ) = −δ ⋅ A ⋅ a ⋅ x − q ⋅ x Siendo su valor máximo para la base del muro: V (L ) = −δ ⋅ A ⋅ a ⋅ L − q ⋅ L que es muy superior al cortante asociado al flector debido a la excentricidad de la carga perpendicular. Luego el muro de carga va a absorber un cortante considerable y además al mismo tiempo deberá resistir las fuerzas horizontales que tenderán a flectarlo durante la acción del sismo y vientos huracanados. Ante esta situación conviene tener presente que el muro trabajará sin las discontinuidades antes planteadas para el muro de carga en relación a la carga crítica que produce el pandeo. Esto es: a la deformación producida por la acción de las cargas horizontales, actuando en el plano de menor rigidez del muro de carga, se añade la deformación por la carga axil. Así, los momentos flectores finales, suma de los debidos a las cargas horizontales y a la carga axial, son superiores en un 20 y 30% a los momentos debidos únicamente a las cargas


101


horizontales, aunque la carga axil sea tan sólo un quinto de la carga crítica, y para valores de la carga axil en el entorno de la carga crítica absolutamente incompatibles. La tensión normal máxima vendrá dada por la ecuación:

[Ecuación 4] σ ( x ) =

1.4.2.5.3.1.2.

δ ⋅ A⋅ x⋅ g P + ⋅ω ± A A

δ ⋅a ⋅ A⋅

x2 x2 P +q⋅ + ⋅a⋅ x b 2 2 g ⋅ 1 2 ⋅ l ⋅ b3 12

Muro de cortante

Predominantemente absorbe las cargas laterales y se integra, para los edificios de baja altura, como los que son objeto de este proyecto, y al igual que los muros de carga en un sistema de cajón formado por la combinación de diafragmas horizontales y verticales. Para estos sistemas se ha de determinar de que manera todos los muros de cortante de una edificación que hacen frente a la solicitación horizontal se interrelacionan entre sí. Ocurre, en general, que cuando éstos tienen iguales dimensiones las fuerzas laterales se reparten por igual y si las dimensiones son distintas lo harán mediante sus rigideces relativas.

Ilustración 1-59: esquema de la representación del viento.

En una situación óptima de un muro sin vanos o para un lienzo de muro (trozo de muro sin huecos) y ante una ley de cargas horizontales conocida: H ( x ) = hsismo ( x ) + hviento = δ ⋅ a ⋅ +C Donde el coeficiente C representa la fuerza del viento transmitida por los muros perpendiculares al muro de carga: El cortante se determinará mediante el equilibrio de fuerzas horizontales según la expresión: d V = − H (x ) dx

102

GENERALIDADES DEL PROYECTO x

x

0

0

V ( x ) = ∫ dV = − ∫ H ( x )dx = −δ ⋅ a ⋅ x − C ⋅ x V ( x ) = −δ ⋅ a ⋅ x − C ⋅ x Siendo su valor máximo para la base del muro: V (L ) = −δ ⋅ a ⋅ L − C ⋅ L En condiciones económicas favorables y con tecnología adecuada, ante sismos o tornados se emplea albañilería reforzada y no muros de cortante para absorber las acciones horizontales. Pero en las estructuras de este proyecto son los muros, y especialmente los muros de cortante, los que transmitirán a la cimentación las acciones horizontales. Se considerarán los siguientes aspectos para el diseño de los muros de cortante: •

Cuando se estime que el peso propio del muro de cortante no es suficiente para anclar el muro a la cimentación se dispondrán de cuñas especiales o de barras de trabazón

•

La cimentación de los muros de cortante deberá ser cuidada para asegurar un reparto uniforme de los esfuerzos

•

Las uniones entre los muros de cortante y el resto de la estructura deberán de cuidarse especialmente para asegurar la transmisión y consiguiente funcionalidad del diseño

•

Siempre se reforzarán las discontinuidades en un muro de cortante, tales como vanos, esquinas, intersección con otros muros A estos puntos se les dará especial importancia para poder interpretar los resultados de todas las estructuras de este proyecto. 1.4.2.5.3.1.3.

Patologías del muro estructural de hormigón de tierra

Los principales problemas que van a debilitar la función resistente de los muros estructurales, tienen su origen en variados factores, además de los propios derivados de acciones excepcionales por asentamientos o cargas horizontales, y que se pueden agrupar, según su origen sea debido al diseño inadecuado o a la construcción descuidada. •

Deficiencias de diseño: o Excentricidades en la aplicación de cargas o Arriostramientos inadecuados o ausentes o Esbeltez excesiva o Ausencia de barreras impermeabilizantes

•

Errores constructivos:


103


o Mala calidad de los materiales, en general o Verticalidad y alineamiento inadecuados o Errores que provoquen excentricidad de cargas o Anclajes inadecuados en marcos de vanos o Ausencia de revoques o Adelgazamiento de muros Pudiendo actuar conjuntamente todos o algunos de estos factores, normalmente de forma aditiva, acrecientan la debilidad del muro que obviamente se separará de la respuesta ideal esperada. 1.4.2.5.3.2.

Sistemas de bóveda y cúpula

Para salvar luces y cubrir espacios pueden emplearse sistemas de bóveda y cúpula mediante la técnica constructiva de adobe. También puede emplearse el arco pero no es objeto de las edificaciones del presente proyecto aunque puede considerarse la bóveda como un arco con cierta profundidad y la cúpula como la superficie de revolución formada a partir de un arco. En este proyecto las edificaciones que emplean los sistemas de bóveda y cúpula son las dos situadas en Bolivia. Las solicitaciones debidas al peso propio son fácilmente asimilables por los arcos de bóveda o cúpula. Por ejemplo para un arco de catenaria bajo la acción de su propio peso la tensión máxima viene dada por la fórmula: σ =

p ⋅ (a + f ) b⋅h

Donde: p es el peso específico por unidad de longitud a es un coeficiente de la función hiperbólica f es la flecha b y h son las dimensiones de la sección transversal del arco que es de tipo rectangular Para una sección rectangular definida por los valores: b = 0,4m y h = 0,1m Y un arco de flecha y luz: f = 1m y L = 3,35m por lo que: f 1 = = 0,3 L 3,35 entonces, según el cociente anterior: a = 0,459 104


Si además tomamos un valor medio del peso propio: ρ = 18 obtenemos: σ =

kN kg = 1800 3 3 m m

1,35 ⋅ 1800 ⋅ (0,459 + 1) kg kg = 7090,74 2 = 0,709 2 0,4 + 0,1 m cm

Este valor es un orden de magnitud inferior a la menor de las tensiones de trabajo que se pueden considerar (ver Tabla 9 en apartado 1.4.2.1.1.6) kg kg <2 2 2 cm cm Se puede entender que en los sistemas estructurales de tipo arco el problema radica en la absorción de los momento flectores que se van a generar por los esfuerzos horizontales de los sismos y los vientos. Y es que ante la aparición de fuerzas permanentes y accidentales distintas del peso propio y acciones horizontales la línea de presiones se desplaza de la directriz del arco apareciendo excentricidades debidas a la flexión: 0,709

M N Siendo la expresión de la tensión normal máxima de compresión o tracción en e=

el arco: σ =

C  6⋅e ⋅ 1 ±  b⋅h  h 

Donde: C

es la máxima fuerza de compresión (ver apartado )

b

es la anchura de la sección ortogonal a la directriz del arco

h

es la altura de la sección ortogonal a la directriz del arco

e

es la excentricidad

Por ejemplo: el máximo esfuerzo de tensión para un arco de catenaria viene dado por: σ =

p ⋅ (a + f )  6 ⋅ e  ⋅ 1 ±  b⋅h h  

La línea de presiones, en cualquier caso, deberá encontrarse en el tercio central como en el caso de la sección rectangular del muro (ver apartado 1.4.2.5.3.1.1) para evitar la aparición de tracciones. Cuando la directriz no es adecuada para absorber las acciones horizontales si se pretende evitar la excentricidad excesiva se debe aumentar la altura de la sección ortogonal a la directriz hasta valores que pueden resultar poco razonables. De ahí la importancia de calcular adecuadamente la directriz.. Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

105


Ilustración 1-60: Curva ideal para cúpulas en comparación con las curvas de una parábola, una catenaria y un semicírculo (G. Minke).

Las tensiones generadas por los momentos sobre un arco se disponen mediante una ley hiperbólica que se deduce, para piezas de directriz curva apreciable, mediante una variación de la ley de Navier: 1 1 M − = ρ ρ 0 EI donde: ρ

es el radio de curvatura de la línea media deformada

ρ 0 es el radio de curvatura de la línea media antes de la deformación Para arcos representados por prismas de directriz curva y plano medio, con plano de simetría y con las fuerzas que lo solicitan contenidas en dicho plano, admitiendo la hipótesis de Bernoulli (las secciones rectas siguen siendo rectas después de la deformación) ocurre que la fibra media ya no coincide con la línea media. El eje neutro siempre se encontrará entre el centro de gravedad y el centro de curvatura y depende exclusivamente de la geometría de la sección independientemente del valor del momento flector: r0 =

Ω dΩ ∫Ω u

La tensión normal debida al flector viene dada por la expresión: 1 1 σ = − E ⋅ r0 ⋅  −  r r0

 y  ⋅  r0 − y

Que es una ley hiperbólica, que puede expresarse en función del momento flector: σ =−

106

M y ⋅ Ω ⋅ e r0 − y


Ilustración 1-61: ley de tensiones para piezas de directriz curva.

1.4.2.5.3.2.1.

Sistema de bóveda

La bóveda se dispondrá apoyada en todos sus bordes y podrá absorber solicitaciones por peso propio, carga de relleno y solicitaciones excepcionales de carga horizontal, variando las curvas directrices según cada caso: Para situaciones de peso propio la curva directriz viene dada por la catenaria: x y = a ⋅ cosh  a Si la carga es la de relleno más el peso propio: y = a ⋅ x3 + b ⋅ x2 + c ⋅ x + d Si además se dan solicitaciones horizontales las curvas serán del tipo cicloide, elipsoide, etc. En cualquier caso se determinará la excentricidad de la fuerza de compresión respecto a la directriz del arco, asegurando que la directriz de las presiones se encontrará en el tercio central de la sección y la mitad del canto de la bóveda se dispondrá a cada lado del eje. Las luces máximas a cubrir serán de: •

6m con adobe estabilizado

• 4m con adobe estabilizado El canto tendrá un valor mayor o igual a h: h=

L x 1,5 ⋅ sen  a

Y para reducir los empujes horizontales se verificará que la flecha no sea excesiva:


107


flecha ≥ 0.30 Luz Y para zonas sísmicas: flecha ≥ 0.50 Luz El sistema de bóveda que se estudia en este proyecto se da en la edificación tipo Lakaùta, y se trata de un tipo de bóveda denominada bóveda caldea. 1.4.2.5.3.2.2.

Sistema de cúpula

Dispone de geometrías limitadas y suele emplearse la cúpula esférica ya que las luces no son muy grandes. Los esfuerzos en la cúpula se representan por: R⋅g Nu = 1 + cos φ

1 − cos φ − cos 2 φ Nv = R ⋅ g 1 + cos φ

Cuando N v = 0 se produce el cambio de compresión a tracción para el esfuerzo en los paralelos, y que corresponde para el ángulo crítico φ = 51,833º y que condiciona la relación flecha-luz: flecha ≥ 0.24 Luz La cúpula que se estudia en este proyecto está en la edificación de Laguna Carmen Valle Alto. 1.4.2.5.3.2.3.

Patologías de bóveda y cúpula.

Los principales problemas que van a debilitar la función resistente de las bóvedas y cúpulas, tienen su origen, además de los propios derivados de acciones excepcionales por asentamientos o cargas horizontales, se deben a distintos factores que pueden agruparse, según sea su origen debido al diseño inadecuado o a la construcción descuidada. •

108

Deficiencias de diseño Son, fundamentalmente: o excentricidades de la línea de presiones respecto de la directriz o apoyos inadecuados o flecha excesivamente pequeña o cumplimiento de las leyes de resistencia de materiales, poniendo especial cuidado en el estudio de las cúpulas y bóvedas ante la acción de los sismos en tres aspectos: La geometría: tanto en la determinación de la directriz como del espesor asociado a la directriz para evitar excentricidades excesivas


Transmisión adecuada de los empujes a la cimentación de tal forma que los apoyos absorban convenientemente las solicitaciones oblicuas La protección superficial de la estructura Resultará fundamental determinar las luces a salvar y la flecha a emplear, así como las solicitaciones que van a actuar, deforma que la directriz de la bóveda o la cúpula sea concordante con la ley de cargas, evitando excentricidades que alejan el diseño del óptimo. El espesor será tal que evitará las fuerzas de anillo y las excentricidades mayores de 1/6, como ya suponemos. La dirección del empuje dependerá de la geometría de la directriz. Si ésta es muy inclinada en los apoyos, entonces la componente horizontal del empuje será inferior pero también aumentarán la ley de flectores con el consiguiente perjuicio. En cualquier caso el muro donde se apoyan deberá reforzarse especialmente y guardar lo comentado en el apartado en lo referente a la excentricidad. Por esta razón suelen emplearse contrafuertes. •

errores constructivos son, fundamentalmente: o Mala calidad de los materiales, en general. o Alineamiento inadecuados. o Errores que provoquen excentricidad. o Deficiencia en la impermeabilización por protección superficial.

1.4.2.5.4.

Estructuras de albañilería y construcciones de adobe y tapial

Las estructuras de adobe y tapial son estructuras de albañilería. El uso de las estructuras de albañilería, además de para otras funciones, se adecua para realizar muros de carga y cortante, así como los sistemas de cúpula y bóveda, que son los propios de las estructuras en estudio. Desde este punto de vista nos acercamos a nuevos aspectos de las edificaciones del proyecto. 1.4.2.5.4.1.

Estructuras de albañilería

Se denominan estructuras de albañilería a los sistemas constituidos por masas sólidas de unidades individuales unidas por un adhesivo denominado mortero. Consideramos que esta albañilería a la que nos referimos en este proyecto tiene funciones resistentes y no de mero cerramiento. Las eficiencia estructural de los sistemas de albañilería depende de: •

El material de las unidades

•

La forma y tamaño de las unidades

•

El material del mortero y su adecuación al de las unidades


109


Se considera que la capacidad adherente del mortero es muy baja o nula. •

Aparejo o patrón de distribución de las unidades

•

Mano de obra formada

•

Refuerzos Son necesarios debido a la contracción del mortero, las variaciones de temperatura, los movimientos sísmicos, los asentamientos de la cimentación, etc.

•

Juntas de control Funcionan como grietas preestablecidas y junto con los refuerzos permiten controlar las concentraciones de esfuerzos y las grietas.

1.4.2.5.4.2.

Estructuras de adobe y tapial

De forma genérica se puede afirmar y como queda descrito en los apartados 1.4.2.1.2.1 y 1.4.2.1.2.2, que las estructuras de adobe y tapial son estructuras de albañilería. En este sentido caben hacer distintas consideraciones de carácter general y específico:

110

•

Con carácter general y para las estructuras de adobe y tapial de bajo costo a las que se refiere este proyecto o El empleo de refuerzo debe considerarse muy limitado, aunque la necesidad estructural aconsejaría lo contrario, debido a la baja disponibilidad de recursos o Lo mismo debe contemplarse respecto al empleo de juntas de control o La protección frente a la humedad y las corrientes de agua es de especial importancia en las estructuras de adobe y de tapial con respecto a otras estructuras e albañilería

•

Con carácter particular o Para el adobe, el mortero se ha de formar del mismo tipo de hormigón de tierra que hayamos empleado para las unidades. De esta forma las propiedades adherentes del mortero no son en nada despreciables ya que unen unidades con sus mismas propiedades mecánicas. Esta propiedad es fundamental para el establecimiento de las hipótesis de cálculo usadas en el cálculo mediante el método de elementos finitos o Las unidades que se emplean en el tapial, considerado como estructura de albañilería son más grandes que en el caso del adobe y se obtienen como quedó ya dicho apisonando el hormigón de tierra dentro de cimbras


o Para el tapial, además, del mortero, considerado como elemento de unión entre las unidades, puede decirse que no existe como tal, como ocurre en otras estructuras de albañilería (sillares de piedra, etc.) o que la unión entre las unidades se constituye directamente debido al proceso constructivo. En cualquier caso la unión y continuidad entre las unidades está asegurada como en al caso del adobe 1.4.2.5.5.

Cimentación

Muchas construcciones de tierra tradicionales no han empleado, ni emplean, cimientos, tal y como se emplean en la actualidad, sirviéndose de zonas rocosas o especialmente estables del terreno, o de una acumulación de piedras sobre la que se asentaba la edificación. El diseño y construcción adecuado de la cimentación debe considerarse necesario para la rigidización adecuada de la estructura más que por su función como transmisor de esfuerzos al terreno. Para un muro de adobe de altura hasta 3m, espesor 0,3m, una longitud de lienzo de 1m y densidad de 1000kg/m³: H = 3m kg m³ Se verifica que la tensión transmitida al terreno es de: δ = 1000

kg m² Que es muy inferior a los valores más reducidos de tensiones admisibles de terrenos (terrenos sueltos), quedando margen para la carga debida a la cubierta, que además en construcciones de bajo costo suele ser ligera. δ ⋅ H = 3000

kg kg kg = 0,3 < 0,5 m² cm² cm² El verdadero problema para las estructuras de tierra en relación con las cimentaciones radica en los asientos diferenciales, por la baja tolerancia que presentan las estructuras de hormigón de tierra a la distorsión angular. El límite permisible de la distorsión angular, definida como el cociente entre el asiento y la distancia entre los puntos que se comparan se sitúa en 1/300. 3000

∆(u ) − ∆(u 0 ) 1 ≤ u − u0 300 Los materiales con los que se puede fabricar la cimentación son: •

Hormigón armado

•

Hormigón ciclópeo

•

Albañilería de piedra


111


•

Piedra con argamasa de barro

•

Adobe o tapial (en condiciones muy especiales de suelo rígido y protección frente a la humedad) La profundidad mínima de la cimentación será de medio metro y se tendrá en cuenta para la determinación de esta profundidad las condiciones de humedad del suelo, presencia de aguas subterráneas y superficiales, así como posibles heladas. La disposición de los cimientos será corrida a lo largo del muro teniendo en cuenta las discontinuidades en el muro mediante la disminución del ancho del cimiento. Y que para en caso de ser las discontinuidades muy acentuadas se interrumpirá la cimentación o se tendrán en cuenta los esfuerzos de flexión. Esta disposición debe valorarse en su justa medida para zonas sísmicas ya que puede reducir la resistencia a torsión. 1.4.2.5.6.

Sobrecimientos

Es el elemento de transición entre la estructura y su cimentación con el que se consigue: •

Aumentar la rigidez del muro, empleándose en los casos en los que se asegura la rigidez de la unión con el muro como viga de atado

•

Aumentar la rigidez de la cimentación disminuyendo el efecto indeseable de los asientos diferenciales

•

Protección frente a la humedad en distintos aspectos: o Protección frente a la capilaridad, efectuando una impermeabilización del sobrecimiento si la humedad fuera excesiva o Parapeto frente a la presencia de agua por lluvias fuertes o inundaciones. La altura estará en función del régimen de lluvias o inundaciones de la zona y variará desde los 0,25m hasta más de 1m El material con el que se fabrique el sobrecimiento será por tanto suficientemente rígido y resistente al agua y similar a los materiales de cimentación. 1.4.2.5.7.

Protección de la estructura frente a la humedad y el agua

La mayor parte de los defectos de las edificaciones con tierra se generan por la acción de la humedad llegando a debilitar la estructura hasta que las condiciones sean muy distintas de las condiciones de diseño. Esto puede ser crítico cuando la condición de peligro sísmico es elevada ya que la estructura puede quedar inservible. El nivel de protección frente a la humedad de las estructuras de tierra que dependerá de: •

112

La calidad del hormigón de tierra (tamaño y distribución de grano y porosidad. Ver apartado 1.4.2.1.1)


•

Las condiciones meteorológicas y ambientales

• La técnica constructiva Y se incrementará dicho nivel de protección por •

una adecuada estabilización (ver apartado 1.4.2.1.1.5)

•

Mediante la protección superficial mediante revoque

•

Disposición de cubierta

•

Utilización de barrera contra la humedad del terreno mediante material adecuado en sobrecimiento

Ilustración 1-62: esquema básico de protección ideal de muro frente a la humedad.

No se necesitará la misma protección para una estructura de tapial que para una de adobe. El tapial tiene una menor porosidad y densidad y dispone de una protección propia frente a la humedad. Mediante el empleo del revoque se pretende la protección frente a la humedad y los impactos o desgaste por fricción con animales u objetos. Deberá de cumplirse para aplicar el revoque: •

mantener impermeable del exterior (humedad, lluvia e hielo) y proteger de la acción directa del sol a la estructura portante, mientras permanece permeable al interior de la edificación.

•

además dispondrá de la suficiente adherencia y flexibilidad para adaptarse a las deformaciones y procesos de dilatación, contracción del muro, bóveda o cúpula que protege.

•

la calidad de los materiales será la adecuada, dispuestos de forma correcta y cumpliendo los requerimientos del mantenimiento (que puede consistir en aplicar de nuevo el revoque).


113


PROPUESTA DE CLASE GENERAL DE EXPOSICIÓN Clase

Subclase

Interior

Designación

i

humedad media

E1

DESCRIPCIÓN.

EJEMPLOS

- interiores de edificios no sometidos a condensaciones.

- interiores de edificios, protegidos de la intemperie

disgregación no mecánica media

- exteriores sometidos a la acción del agua de lluvia en zonas con precipitación media anual inferior a 600m

construcciones exteriores protegidas de la lluvia - tableros y pilas de puentes en zonas con precipitación media anual inferior a 600mm.

disgregación no mecánica alta

- interiores sometidos a humedades relativas medias altas (>65%) o a condensaciones - exteriores expuestos a lluvia en zonas con precipitación media anual superior a 600mm. - elementos enterrados.

cimentaciones - elementos de hormigón de tierra en cubiertas de edificios en zonas con precipitación media anual superior a 600mm

Altísima disgregación no mecánica

- elementos exteriores de estructuras situadas en las proximidades de la línea costera (a menos de 10 Km.)

- edificaciones en las proximidades de la costa

Tipo de proceso

ninguno

Exterior

humedad alta

Exterior

Marina

E2

M

Tabla 16: Clases generales de exposición relativas a la humedad

Cuando no es posible alcanzar las condiciones óptimas aparecen defectos como: •

114

Desmenuzamiento: se da sobre todo en zonas cercanas a los huecos. Esto es fatal en zonas de peligrosidad sísmica ya que estas partes de la estructura concentran tensiones.


•

Erosionado:

•

Estriado: en forma de grietas pequeñas pero muy numerosas

•

Grietas: menos numerosas pero más grandes.

•

Abombamiento: presentan peligro de caer.

•

Sopladuras: de no más de 20mm. Suelen darse en revoques que emplean cal.

•

Eflorescencia: anillos blanquecinos o grises por depósitos cristalinos o amorfos de sulfatos, carbonatos o nitratos.

•

Infiltraciones: debidas a las eflorescencias o las grietas.

•

Manchas oscuras: por proceso de podredumbre de materia orgánica o manchas de humedad.

PROPUESTA DE CLASE ESPECÍFICA DE EXPOSICIÓN

Clase

Subclase

con heladas

erosión

Designación

H

R

DESCRIPCIÓN

EJEMPLOS

ataque hielo - deshielo

- elementos situados en contacto frecuente con agua, o zonas con humedad relativa media ambiental en invierno superior al 75%, y que tengan una probabilidad anual superior al 50% de alcanzar al menos una vez temperaturas por debajo de -5°C

- construcciones en zonas de alta montaña

abrasión

- elementos sometidos a desgaste superficial por la acción del viento o de animales.

- muros muy expuestos a los vientos dominantes

Tipo de proceso

Tabla 17: clases específicas de exposición relativas a otros procesos de deterioro distintos de la humedad.

El revoque nunca se dispondrá de una sola vez en todo su espesor, sino que se dispondrá en tres capas. Una primera que servirá de soporte a la siguiente capa que se dispondrá tras ocho días y que otorga la impermeabilización. La última capa sirve para tapar posibles grietas y tendrá el menor contenido en aglutinante para evitar las posibles grietas. La protección mediante barreras contra la humedad se efectúa para separar el muro de los posibles efectos de capilaridad debidos a la humedad del terreno, situándose entre el muro y el sobrecimiento. La protección mediante una cubierta adecuada se efectuará de manera que disponga de una superficie de protección impermeable adecuada, incluida la de los alerones que impidan la acción directa de la lluvia sobre los muros. Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

115


Con fines solamente sistemáticos, pero no exhaustivos, de las distintas situaciones que pueden darse, se propone la siguiente clasificación de ambientes con objetivo de proteger al hormigón de tierra frente a la degradación por la acción de la climatología, queriendo destacar con estas tablas la similitud, hasta cierto grado, del hormigón de tierra con el hormigón que emplea el cemento Portland como aglomerante hidráulico. A mayor deterioro previsto como consecuencia del tipo de ambiente se deberá aumentar el espesor del revoque (ver apartado 1.5.1.2.1.2) Como en las estructuras de este proyecto no se emplean refuerzos no se sistematizan los deterioros que estas pudieran sufrir por un ambiente desfavorable ni ataques químicos. 1.4.2.6.

Sismos, vientos y construcciones de adobe y tapial

Tanto las acciones del viento o de los sismos, aunque tengan distinto origen, suponen efectos sobre las estructuras pueden llegar a explicarse en forma muy similar desde el punto de vista del método de las cargas estáticas equivalentes que es el método que se empleará en este proyecto. Las estructuras de adobe y tapial de este proyecto son estructuras cerradas de muros portantes y de cortante, sistema cajón, o estructuras de superficie que emplean bóvedas y cúpulas. Las fuerzas horizontales han de ser transmitidas al suelo a través de los muros de cortante que actúan como diafragmas verticales con mayor rigidez en su base que en su coronación (rigidez relativa del muro). Mientras que el resto de la estructura, muros en planos perpendiculares a las acciones laterales y cubiertas y bóvedas y cúpulas, transmiten las fuerzas laterales y se deforman ante los efectos de las fuerzas. Este sistema se conoce como sistema resistente a fuerzas laterales en cajón o panel. En realidad todos los muros son muros de cortante o muros portantes no hay más que cambiar al dirección de las fuerzas horizontales. En general para edificios de pocos pisos son de consideración los efectos de viento de muy alta velocidad o los estudios locales de zonas ligeras o de grandes áreas expuestas al viento. Considerando los efectos simplificados del viento según se expone en el apartado 1.4.2.4.2: Por un lado, el estudio simplificado contempla el cálculo de las presiones y o la succión en los muros exteriores y las presiones y, o succión sobre las superficies del techo. Y por otro, la fuerza horizontal total sobre el edificio que deberá ser soportada por el sistema resistente lateral. Cuando este sistema resistente transmite el esfuerzo a los cimientos se contemplará el deslizamiento horizontal del edificio y el efecto de volteo. Como aspectos relevantes se tendrán en cuenta el efecto de desprendimiento sobre partes del edificio y el efecto de las aberturas, si las hubiera, como captadoras del flujo de viento. Por último los efectos torsionales, que en este proyecto no se

116


tienen en cuenta, se estudiarían si no hubiera simetría del sistema resistente lateral al flujo de viento y los efectos dinámicos por vibración, agitación, oscilación, etc., que no se tendrán en cuenta para el método de carga equivalente se contemplarán añadiendo elementos de arriostre o contraventeo y atirantamiento. En cuanto al estudio simplificado de las acciones sísmicas tendremos en cuenta que: El adobe y el tapial disponen de distintos patrones de falla, desde el punto de vista dinámico, pero coinciden en la gran masa y rigidez, en la baja resistencia por unidad de peso, de escasa o nula ductilidad y de ínfima resistencia a la tracción. Las fuerzas sísmicas son pues altas, los mecanismos de falla son frágiles y no absorben deformaciones ni cargas elevadas perpendiculares a su plano. Las edificaciones están constituidas por muros encontrados interrumpidos total o parcialmente por vanos. La oscilación sísmica genera esfuerzos de flexión y corte por los cuales se generan las grietas: •

Para muros lineales: Se produce inestabilidad al volteo. Por la evolución dinámica se producen fisuras verticales que dividen al muro en tramos con desplome al interior o al exterior • Muros encontrados: No es posible idealizar su comportamiento. La vibración desordenada de los muros concentra tensiones en: o los encuentros de los muros con desplome al exterior junto con fisuras de corte en las esquinas de vanos o secundariamente se producen fisuras de cortante de tipo diagonal cuyas rutas críticas van siguiendo las esquinas de los vanos o en el encuentro de muros y techos se pueden producir fallas parciales o volteo por concentración de empujes horizontales Las viviendas de adobe, que inicialmente son sumamente rígidas antes de agrietarse, presentan un mal comportamiento frente al sismo, colapsando de forma muy rápida, incluso ante los sismos moderados, lo que generalmente provoca la muerte de sus ocupantes por el desplome de los muros y techos y grandes pérdidas económicas. Este comportamiento frágil se debe a: •

la falta de refuerzo

•

la pérdida súbita de la rigidez lateral , convirtiéndose la vivienda en un sistema muy flexible y con gran masa. El período natural de vibrar se incrementa pero no llega a sobrepasar al período predominante del sismo, aumentando la respuesta estructural


117


Podemos efectuar una sistemática de las situaciones de rotura en los muros, considerados estos como paneles que además de sufrir las cargas verticales sabemos que sufren las acciones de cargas horizontales. Estas cargas según como actúen sobre los muros en relación a los planos en los que están contenidos estos muros hacen que estos trabajen como muros de carga sometidos a fuerzas laterales o muros de cortante. Según actúen las cargas horizontales obtendremos distintas situaciones de rotura asociadas •

Cargas horizontales perpendiculares al plano. Situaciones de rotura asociadas: o Volteo: un sólo borde empotrado o Volteo diagonal: dos bordes empotrados o Volteo parcial por flexión local: tres bordes empotrados o Flexión bidireccional en el plano: empotramiento en los cuatro bordes

•

Cargas horizontales paralelas al plano. Situaciones de rotura asociadas: o Corte basal: debido a la tendencia al desplazamiento del muro respecto del cimiento o sobrecimiento o Compresión diagonal: zona comprimida como consecuencia de la : fuerza resultante de la suma de la fuerza lateral actuante con las verticales existentes o Flexión: es el resultado del momento de volcamiento por el empuje sísmico. En relación con el corte basal o Corte diagonal: situación dada de la combinación de la compresión diagonal y flexión

Ilustración 1-63: cargas horizontales perpendiculares al plano. Situaciones de rotura asociadas.

118


Ilustración 1-64: cargas horizontales perpendiculares al plano. Situaciones de rotura asociadas.

Ilustración 1-65: cargas horizontales paralelas al plano. Situaciones de rotura asociadas.

De esta sistemática podemos aplicarla a situaciones ejemplo en la que se combinan entre sí las distintas grietas

Ilustración 1-66: algunas grietas típicas por esfuerzos horizontales debidos a sismos.


119


En la Ilustración 1-66 y Ilustración 1-67 se muestran grietas debidas principalmente a las fuerzas sísmicas actuantes en la dirección perpendicular al plano de los muros (Gf1, Gf2, Gf3).y grietas debidas a fuerzas sísmicas actuantes en la dirección coplanar a los muros. •

La grieta Gf1 se produce por los grandes desplazamientos laterales en la zona central superior del muro y porque generalmente los muros de arriostre se encuentran muy distanciados. El muro trabaja arriostrado en 3 bordes, con el borde superior libre

•

La grieta Gf2 se forma por desprendimiento vertical entre las paredes perpendiculares, y se debe a la mala transferencia de las fuerzas sísmicas entre esos muros, por la ausencia de refuerzos, capaces de absorber las tracciones que se desarrollan en el encuentro entre los muros. Este desgarramiento vertical resulta muy peligroso, porque se pierde la acción de arriostramiento quedando la pared como un elemento en voladizo en caso de continuar el movimiento sísmico, la pared termina volcándose, principalmente hacia el exterior, debido a que rebota al chocar contra la pared transversal (arriostre)

•

La grieta Gv se presenta en los muros por fuerza cortante coplanar y se caracteriza por adoptar una forma escalonada a través de las juntas verticales y horizontales por la poca adherencia que se desarrolla entre el mortero de barro y el adobe cuando no se ha cuidado la calidad del mortero. La falla por cortante suele ocurrir después de haberse producido las grietas Gf1 y Gf2

•

La grieta Gf3 se produce en el encuentro del sobrecimiento y el muro de adobe. Esta falla se genera por acciones sísmicas perpendiculares al plano del muro

Ilustración 1-67: algunas grietas típicas por esfuerzos horizontales debidos a sismos con zonas de concentración de tensiones. 120


Puede resultar de especial importancia considerar unos principios generales que deberán cumplir las estructuras para disponer de un grado de seguridad aceptable: •

Esbeltez apropiada

•

Reducir el peso de los materiales

•

Densidad de muros y elementos uniforme

•

Continuidad en las formas y volúmenes

•

Vanos pequeños y centrados

•

Forma de la planta: simétrica y regular con distribución simétrica de elementos

•

Emplear refuerzos, interior o exteriormente

•

Cuidado especial de los puntos críticos de concentración de esfuerzos

•

Conexiones adecuadas que garanticen el comportamiento de la estructura y un grado de ductilidad

•

Relación resistencia deformabilidad adecuada

•

Uniformidad del material, rigidez y ductilidad

• Garantizar la durabilidad de los materiales Teniendo en cuenta lo anterior se pueden reelaborar los puntos que sobre condiciones estructurales se enumeraron en el apartado 1.4.2.3.2, traducidos al caso de las estructuras de adobe y tapial tendremos: 1) Ubicación adecuada. El problema de la situación adecuada resulta de especial importancia para las construcciones de adobe. En las zonas rurales, la autoconstrucción lleva a veces a elegir emplazamientos deficientes por las características geológicas o hidrográficas, e incluso de exposición al viento. Por otro lado en la periferia de las ciudades, las viviendas de tierra están muy unidas al sector informal de la construcción, no siendo posible elegir el terreno. Éste se encuentra en emplazamientos muy deficientes o inadecuados como barrancos, terrenos de relleno, pasos naturales de agua... 2) Material adecuado. El hormigón de tierra no presenta alta rigidez ni resistencia por unidad de peso. Aunque si un buen comportamiento en cuanto al amortiguamiento propio. 3) Construcción ligera. El hormigón de tierra es un material con baja resistencia por unidad de peso. Esto supone que en las construcciones en las que el hormigón de tierra tiene funciones resistentes se emplee en grandes cantidades para soportar las cargas en cuanto que estas tengan cierta entidad. No se puede considerar que haya dispuesta masa innecesaria, aunque sí que la Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

121


construcción debido a las características del material ofrece mucha inercia a la acción sísmica. 4) Estructura simple. Para ser sismorresistentes las construcciones con tierra no han de tener nunca más de una planta ya que no podríamos asegurar la transmisión de esfuerzos horizontales de una a otra planta. Simetría en planta y en distribución de masas y rigideces según dos ejes perpendiculares evitando la aparición de momentos torsionales que son muy difíciles de absorber por la estructura de adobe La forma en planta deberá ser lo más simétrica y que permita la vibración homogénea de la estructura. Rigidez lateral de los muros uniforme (minimizar los huecos). 5) Rigidez y flexibilidad. El carácter de las estructuras de adobe y tapial es más bien rígido y los suelos donde se ubican tienen estas mismas características. Esto es beneficioso para la estructura. Deberá potenciarse por tanto el carácter rígido de las estructuras de adobe y tapial para compensar su carácter frágil y poco dúctil y para que puedan absorber las cargas cíclicas alternadas propias de los terremotos. 6) Distribución uniforme de la rigidez. Debido a que las estructuras de adobe y tapial son fundamentalmente de muros estructurales, estos deberán estar uniformemente distribuidos. Los muros aguantan bastante bien las acciones en su plano por lo que si nos aseguramos una distribución uniforme la estructura aguantará convenientemente. Pueden producirse fallos en las uniones del mortero si la puesta en obra no es conveniente más que por deslizamiento o vuelco de los propios muros en sus planos de trabajo. Para evitarlo conviene añadir marcos rigidizadores, y no sólo aumentar el espesor. Para las cargas en direcciones perpendiculares al muro se presentan tracciones que el muro de hormigón de tierra no es capaz de resistir. Para solucionar este problema se recurre al empleo de refuerzos o disponer un segundo muro perpendicular al primero que absorba la carga en su plano. Estos muros se encontrarán convenientemente entrelazados entre sí, lo cual presenta un problema complicado y es conveniente que la estructura disponga de elementos rigidizadores (vigas cadena, techo suficientemente rígido que actúe como si de otro diafragma se tratase) que permitan evitar deformaciones excesivas, ya que al romper una sola unión

122


entre dos muros, éstos se quedan sin resistencia en sus planos perpendiculares. 7) Estructura redundante. La estructura hiperestática de hormigón de tierra es redundante cuando trabaja como un todo durante la acción sísmica. Para esto el techo será rígido o se empleará una viga de coronación o viga cadena o cadena en coronación. 8) Detalles constructivos. Estos detalles se refieren a las uniones entre muros y elementos y a las uniones muros techo o cadena en coronación. 9) Rigidez y resistencia entre elementos y uniones. Las uniones muro-muro y muro-techo defectuosas por diseño o realización suelen ser la parte más débil de la estructura de hormigón de tierra y por donde suele empezar la rotura de no cuidarse este aspecto. 10) Cimentación compatible. En las edificaciones de hormigón de tierra es conveniente el estudio detallado de este aspecto para evitar el deslizamiento entre los muros y el suelo. El deslizamiento es muy probable de producirse por lo masivas de las construcciones, su rigidez y su baja resistencia al cortante. Además deben protegerse de las aguas de escorrentía que socavan fácilmente al muro en su base. Y esta compatibilidad debe contemplar también la impermeabilización que evite los fenómenos de capilaridad. Se recomienda un hormigón de cemento portland pobre como material de cimentación.

Ilustración 1-68: refuerzos internos en casa de bajo costo con bloque especial de adobe comprimido

Algunos autores sostienen que la dificultad en el cumplimiento de estos puntos por las estructuras de hormigón de tierra hace de este material inapropiado para las edificaciones sismorresistentes. Pero puede considerarse que quizás bajo esa opinión se evite la búsqueda de las soluciones técnicas adecuadas. No son escasos los edificios Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

123


de hormigón armado que han colapsado tras un terremoto. Podría ser más importante para las estructuras sismorresistentes, adecuadas condiciones estructurales además de un material de grandes propiedades.

Ilustración 1-69: elemento con refuerzo, ya terminado formando parte de la vivienda. Se puede apreciar el alero para al protección frente a la lluvia.

1.4.2.7. tapial

El Método de los Elementos Finitos y las construcciones de adobe y

La generación de modelos matemáticos, en general, y mediante el método de Elementos Finitos en particular, no asegura una representación fidedigna de la realidad pero ofrece la posibilidad de obtener aproximaciones al comportamiento real de la estructura en estudio, mediante el modelo adecuado. Esta característica se intensifica en las estructuras de albañilería. Las estructuras de adobe y tapial englobadas dentro de la categoría de las estructuras de albañilería (ver apartado 1.4.2.5.3.2.3) participan de todas las características que presentan estas estructuras respecto al Método de los Elementos Finitos: Según algunos autores el uso del Método de Elementos Finitos debe de contemplarse cuando no haya otro método que posibilite un análisis simplificado, como en el caso del sistema cajón, que pueda aplicarse a la estructura, o cuando no se conoce una simplificación en dos dimensiones de la estructura espacial. Además cuando se trata de comparar varias estructuras, o buscar direcciones de la acción horizontal para las que la estructura pueda ofrecer un peor comportamiento y que no sean estas direcciones ortogonales entre sí y paralelas a las direcciones a priori resistentes que ofrecen las estructuras (como sus muros principales), en definitiva, cuando la dificultad del problema es grande y la herramienta de cómputo se adapta a los requerimientos del método de resolución y al modelo requerido, quedaría justificado el empleo del Método de Elementos Finitos.

124


Para contemplar con rigor los resultados de un análisis mediante el Método de Elementos Finitos deben contrastarse los resultados con datos experimentales o en su defecto con comportamientos esperados, aunque sea a nivel cualitativo. Para que el modelo de elementos finitos represente el comportamiento real de la estructura y obtener resultados aceptables, dos dificultades han de contemplarse: •

La disminución de la resistencia a la tracción

• Disponer de leyes constitutivas del material Así el estudio estático equivalente permite detectar las zonas de concentración de tensiones que se producirían. Permitiendo estos datos estudios más detallados de tales zonas donde se producirán las primeras fallas de la estructura. Además, para el estudio dinámico de las estructuras ante cargas sísmicas se debe plantear en una primera aproximación modelos simples en situaciones estáticas y lineales. Estos modelos, generados bajo las hipótesis de elasticidad, homogeneidad e isotropía del continuo, permiten aproximarse al comportamiento de la estructura para representar las situaciones de elasticidad y aparición de las primeras grietas. Y aunque este comportamiento elástico ante sismos de cierta entidad suele durar muy poco permite entender la contribución de los diferentes elementos al comportamiento global de la estructura. Se han establecido elementos de dimensiones regulares, como recomiendan algunos autores (modelos lo más simples posibles para tener el mayor control de los resultados), en la discretización geométrica, y el mallado no se ha densificado en las zonas donde era previsible la aparición de grietas (gradientes de tensión elevados), ya que no es motivo de este proyecto el estudio del avance de las grietas sino la detección de las zonas más problemáticas. Así el mallado, siendo automático y uniforme, es suficientemente fino para que los resultados de las distintas zonas sean comparables con un buen grado de aproximación. Otro problema fundamental es el del ajuste de las solicitaciones horizontales a un nivel adecuado para agotar las estructuras pero no excesivo ya que indicaría zonas de roturas falseadas por un comportamiento resistente irreal de la estructura por una distribución de esfuerzos inadecuada. La determinación de las fuerzas horizontales que se considerarán de referencia se ha efectuado mediante la [Ecuación 4: x2 x2 P +q⋅ + ⋅a⋅ x δ ⋅ A⋅ x⋅ g P b 2 2 g σ (x ) = + ⋅ω ± ⋅ 1 A A 2 ⋅ l ⋅ b3 12 Si bien los valores que se obtengan tendrán un carácter de referencia, ya que se someterán a todas las estructuras a iguales series de valores de aceleraciones sísmicas y presiones de vientos. δ ⋅a ⋅ A⋅


125


Ilustración 1-70: Representación esquemática del muro que se emplea como ejemplo

Considerando ahora que sólo actúa el sismo y que queda representado por su aceleración equivalente, que el máximo de la tensión se da en la base del muro (x=L), y que el agotamiento de la sección se produce por su baja resistencia a la tracción y que la carga P es nula, entonces la expresión de la aceleración que agote al muro será: 4⋅ I ⋅ (δ ⋅ H ⋅ g − σ tracción (H )) δ ⋅ A⋅ H 2 ⋅b Si suponemos unos muros de 2,6m de largo por 2,4m de alto y un espesor de 0,3m con un material de densidad 1200kg/m³ y resistencia característica a compresión de 25Kg/cm² (valores que corresponden a un material de tierra de propiedades medias-bajas) y resistencia característica a tracción prácticamente despreciable de 0,921Kg/cm² (valor obtenido mediante la[Ecuación 1): a≤

2

σ tracción = 0,05 ⋅ 3 σ c = 0,05 ⋅ 3 2,5 2 = 0,0921MPa siendo: l = 2,6m b = 0,3m H = 2,4m kg m3 y suponiendo que la carga aplicada P es nula, entonces: δ = 1200

kg N = 0,0921 ⋅ 10 6 2 2 cm m Y la aceleración sísmica equivalente es: σ tracción = 0,921

a ≤ 2,007

m s2

y por tanto: a ≤ 0,20 ⋅ g 126


La validez de este resultado queda refrendado por los datos experimentales de la Universidad Católica de Perú: para un muro de tierra cruda de características similares al anterior pero arriostrado verticalmente en sus extremos por otros dos muros de iguales características en un ensayo estático con mesa inclinable se obtuvieron como valores de la aceleración estática equivalente: 0,23 ⋅ g ≤ a ≤ 0,29 ⋅ g La diferencia de valores es explicable por el efecto del arriostramiento de la estructura experimental. Además el material empleado en este cálculo corresponde, según los datos de la Tabla 10, a un material de resistencia media-baja, por lo que esto también ha podido influenciar en que los resultados del cálculo sean algo inferiores a los experimentales. Podemos, suponiendo otra situación de carga en la que sólo intervenga el viento, para las dimensiones del muro anterior, tratar de establecer un valor límite de viento. Entonces: W≤

4⋅ I ⋅ (δ ⋅ H ⋅ g − σ tracción (H )) S ⋅ H ⋅b

donde: W es la presión del viento S es la superficie de muro expuesta al viento l = 2,6m b = 0,3m H = 2,4m δ = 1200

kg m3

kg N = 0,0921 ⋅ 10 6 2 2 cm m Entonces los valores de W resultado del cálculo: W ≤ 602,2 Pa σ tracción = 0,921

Que supone una velocidad del viento: v=

20000 ⋅ W km = 122,7 c h

donde: c es el coeficiente eólico dado por el valor ( c = +0,8 ) Este valor de velocidad del viento es excepcionalmente alto. Los valores que se han obtenido sobre la aceleración sísmica equivalente o la presión equivalente del viento sirven de referencia y se emplearán como valores límites a aplicar a las estructuras. Si se quisiera sobrepasar los valores de esfuerzo


127


dados por los límites de aceleración equivalente o de presión de viento anteriores o por combinación de ambos resultaría que por la baja resistencia a tracción y comportamiento frágil del material se obtendría un falseamiento de los datos con situaciones de distribución de tensiones poco reales ya que el modelo de elementos finitos no dispone de este carácter frágil. Como criterio de determinación de la tensión equivalente, se emplearán:

128

•

El principio de Von Mises, para la determinación de los valores de concentración de tensiones de compresión

•

Los valores de tensión principal S1, que nos permite conocer la tensión principal positiva de mayor módulo, y por tanto asociada a la tracción, por similitud del principio del criterio de Saint-Venant o de la teoría de deformación longitudinal unitaria máxima.

ANÁLISIS GENERAL I

1.5. ANÁLISIS GENERAL I: CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES 1.5.1. BASES DEL ANÁLISIS DE LAS ESTRUCTURAS 1.5.1.1.

Valores característicos de los materiales que se emplean

1.5.1.1.1.

Valores característicos de los muros portantes de tierra cruda.

Los valores se presentan en el sistema técnico de unidades y en el sistema internacional elegido para el cálculo con el programa ANSYS. 1.5.1.1.1.1. cruda

Valores característicos no mecánicos de los muros portantes de tierra

Se presentan estos valores para ilustrar propiedades ventajosas del hormigón de tierra, aunque estos valores no se han empleado en el cálculo: •

Coeficiente de conductividad térmica: U = 0,50

•

Calor específico: c = 0,20

•

Kcal J = 3348,8 2 hm ºC h m2 K

Coeficiente de dilatación térmica: α = 0,012

•

kcal J = 837,2 kg kg

Coeficiente de transmisión global para muros de 0,5m: K = 0,80

•

kcal J = 2093 kg kg

mm m = 0,12 ⋅ 10 − 3 mºC mK

Índice de permeabilidad: 10 −6

•

cm s

Absorción de agua: De 5 a 8 % de peso seco.

•

Coeficiente de retracción lineal: ε =3


mm m

129


•

Aislamiento acústico: 58dB (f=500Hz. De 50 cm.)

1.5.1.1.1.2. Valores característicos de resistencia mecánica de los muros portantes de tierra cruda sin estabilizar 1.5.1.1.1.2.1. estabilizar

Tensión de rotura de los muros portantes de tierra cruda sin

Se han tomado tres grupos de valores de rotura representativos de distintas calidades de hormigón de tierra sin estabilizar o estabilizado para ser empleados en el cálculo de forma que se aprecie la influencia en el comportamiento de la estructura según las distintas posibilidades. Se mantiene el mismo criterio de conversión de unidades que en el apartado anterior. •

Tensión de rotura a compresión del adobe sin estabilizar. Según los intervalos dados en la Tabla 11 se han escogido los valores siguientes distribuidos uniformemente de manera que el mínimo sea el valor estimativo más pequeño según la normativa de referencia numerada como [NR-3]: kg   fc1 = 10,0 cm² = 1,00 MPa  kg fc =  fc2 = 37,5 = 3,75MPa cm²   fc = 65,0 kg = 6,50 MPa 3 cm² 

•

Tensión de rotura a tracción del adobe sin estabilizar. Para la obtención de los valores de resistencia a tracción se ha empleado la [Ecuación 1]: ft = 0,05 ⋅ 3 fc 2

[MPa]

Resultando: kg   ft1 = 0,50 cm² = 0,050 MPa  kg = 0,121MPa ft =  ft2 = 1,21 cm²   ft = 1,74 kg = 0,174 MPa 3 cm²  •

Tensión de rotura a cortadura del adobe sin estabilizar. Para la obtención de los valores de resistencia a tracción se ha empleado la [Ecuación 2]: fv = 0,03 ⋅ 3 fc 2 Resultando:

130

[MPa]

ANÁLISIS GENERAL I

kg   fv1 = 0,30 cm² = 0,030MPa  kg = 0,072MPa fv =  fv2 = 0,72 cm²   fv = 1,04 kg = 0,104 MPa  3 cm² 1.5.1.1.1.2.2. •

Módulo de Young, coeficiente de Poisson y densidad

Módulo de Young. Para la obtención de los valores de resistencia a tracción se ha empleado la [Ecuación 3]: Eadobe = 500 ⋅

fc

[MPa]

Resultando: kg   Ea1 = 5000 cm² = 500 MPa  kg Ea =  Ea2 = 9680 = 968MPa cm²   Ea = 12750 kg = 1275MPa  3 cm² A modo ilustrativo se puede apreciar que el rango de posibles valores del modulo de Young queda prácticamente representado por el intervalo asociado a los valores de tensión escogidos para el cálculo: 353,55MPa = 3535,5

kg kg < E < 17320,5 = 1732,05MPa cm² cm²

•

Coeficiente de Poisson. Para el cálculo de las tensiones transversales debidas a las tensiones principales: µ = 0,3

•

Densidad. Como valor medio de la densidad se tomará, según Tabla 2.1. de la NBE AE-88: δ = 1600

kg m3

1.5.1.1.1.2.3. Valores característicos de resistencia mecánica de los muros portantes de tierra cruda estabilizada Como referencia de los efectos de la estabilización, se ofrecen los valores que se obtendrían según diferentes procesos de estabilización, a partir de los valores de tensión de rotura del adobe de los que partimos para el cálculo ( ver apartado 1.5.1.1.1.2) los siguientes valores en relación a los anteriores de hormigón de tierra sin estabilizar.


131


En el cálculo, y por las razones económicas y sociales de las edificaciones de este proyecto, se van a emplear los valores del hormigón de tierra sin estabilizar, aunque los valores que se exponen de las propiedades mecánicas de las paredes de hormigón de tierra estabilizado permiten apreciar: o Las mejoras que se obtienen mediante la estabilización o La variación en la calidad del hormigón de tierra sin estabilizar representa ciertos rangos de valores del hormigón de tierra estabilizado •

Tensiones de rotura de las paredes de tierra cruda estabilizada con cemento Portland. La estabilización con cemento produce un aumento de la resistencia a compresión de aproximadamente un 350% para un 10% de cemento añadido. kg   fc1 = 45 cm² = 4,5MPa  kg fc =  fc2 = 169 = 16,9 MPa cm ²   fc = 276 kg = 27,6 MPa  3 cm²

Y los correspondientes valores de tensión de rotura a tracción, aplicando las correspondientes ecuaciones, serán, respectivamente: kg   ft1 = 1,4 cm² = 0,14 MPa  kg ft =  ft2 = 3,3 = 0,33MPa cm²   ft = 4,6 kg = 0,46 MPa  3 cm² Y a cortante: kg   fv1 = 0,80 cm² = 0,080MPa  kg fv =  fv2 = 1,97 = 0,197 MPa cm²   fv = 2,74 kg = 0,274 MPa  3 cm² •

132

Tensiones de rotura de las paredes de tierra cruda estabilizada con cal y cemento. La estabilización con cemento produce un aumento de la resistencia a compresión de aproximadamente un 225% para un 10% de mezcla de cemento y cal añadida.

ANÁLISIS GENERAL I

kg   fc1 = 32,5 cm² = 3,25MPa  kg = 12,2MPa fc =  fc2 = 122 cm²   fc = 211 kg = 21,1MPa  3 cm² Y los correspondientes valores de tensión de rotura a tracción, aplicando las correspondientes ecuaciones, serán, respectivamente: kg   ft1 = 1,1 cm² = 0,11MPa  kg = 0,26MPa ft =  ft2 = 2,6 cm²   ft = 3,8 kg = 0,38MPa  3 cm² Y a cortante: kg   fv1 = 0,65 cm² = 0,065MPa  kg fv =  fv2 = 1,59 = 0,159MPa cm ²   fv = 2,29 kg = 0,229MPa  3 cm² •

Tensiones de rotura de las paredes de tierra cruda estabilizada con cal. La estabilización con cemento produce un aumento de la resistencia a compresión de aproximadamente un 150% para un 10% de cemento añadido. kg   fc1 = 25 cm² = 2,5MPa  kg fc =  fc2 = 94 = 9,4MPa cm²   fc = 162,5 kg = 16,25MPa 3 cm² 

Y los correspondientes valores de tensión de rotura a tracción, aplicando las correspondientes ecuaciones, serán, respectivamente: kg   ft1 = 0,9 cm² = 0,09 MPa  kg ft =  ft2 = 2,2 = 0,22 MPa cm²   ft = 3,2 kg = 0,32 MPa 3 cm²  Y a cortante:


133


kg   fv1 = 0,55 cm² = 0,055MPa  kg = 0,134MPa fv =  fv2 = 1,34 cm²   fv = 1,92 kg = 0,192 MPa  3 cm² •

Tensiones de rotura de las paredes de tierra cruda estabilizada con asfalto. No se disponen de métodos de cálculo y se hace preciso efectuar ensayos

•

Tensiones de rotura de las paredes de tierra cruda estabilizada con fibras. No se disponen de valores de cálculo y se hace preciso efectuar ensayos para obtener valores fiables.

tensión rotura compresión

1,00

2,50

3,25

3,75

4,50

6,50

9,40

12,2

16,25

16,90

21,10

27,61

Hormigón de tierra sin estabilizar Clasificación por estabilización

Hormigón de tierra estabilizado con cemento Hormigón de tierra estabilizado con cemento y cal Hormigón de tierra estabilizado con cal

Tabla 18: Comparativa de valores de rotura a compresión (en Mpa) según estabilización

Con la Tabla 18 podemos apreciar que el rango de valores: f c ∈ [4,50 , 6,50]

es suficientemente representativo de distintas opciones realistas, por lo que si escogemos el conjunto de valores correspondientes al hormigón de tierra sin estabilizar abarcamos un amplio rango de situaciones constructivas probables, incluidas ciertas estabilizaciones. 1.5.1.1.2.

Valores característicos de los materiales en sobrecimientos y cimientos

Los materiales empleados para los sobrecimientos y cimientos son los mismos, así, aunque sobrecimientos y cimientos tengan funciones distintas, los materiales se agrupan bajo el mismo epígrafe. 1.5.1.1.2.1. Valores característicos no mecánicos de los sobrecimientos y cimientos corridos de hormigón armado y hormigón en masa Para comparar los valores no mecánicos del hormigón de tierra con los del hormigón de la EHE se recopilan los siguientes valores: •

Coeficiente de transmisión global, para muros de 0,5m. K = 1,30

134

Kcal J = 5441,8 2 hm ºC h m2 K

ANÁLISIS GENERAL I

•

Coeficiente de dilatación térmica. α = 1 ⋅ 10 − 2

•

mm m = 1 ⋅ 10 −5 mºC mK

Coeficiente básico de retracción. ε = ε s ⋅ β HR

Siendo: ε s = (570 − 5 ⋅ fc ) ⋅ 10 −6 con fc en β HR

N ,y mm 2

  HR  3   = −1,55 ⋅ 1 −    100    

y siendo HR la humedad relativa en tanto por ciento. 1.5.1.1.2.2. Tensiones de rotura de los sobrecimientos y cimientos corridos de hormigón armado y hormigón en masa La distinción en el cálculo entre el hormigón en masa y el armado, para el presente proyecto y desde el punto de vista del cálculo, se da por los valores de la resistencia característica. •

Tensiones de rotura a compresión de los sobrecimientos y cimientos corridos de hormigón armado y hormigón en masa. Elegimos el menor valor de la serie recomendada en la serie dada en el artículo 39 de la Instrucción de Hormigón Estructural, [NR-6], para el hormigón en masa y otra para el hormigón armado, tal y como se indica en dicho artículo: N   fc1 = 20 mm² = 20 MPa  fc =   N  fc 2 = 30 mm² = 30 MPa 

•

Tensiones de rotura a tracción de los sobrecimientos y cimientos corridos de hormigón armado y hormigón en masa. Para la obtención de los valores de resistencia a tracción se ha empleado la ecuación:

ft = 0,39 ⋅ 3 fc 2

 N   mm 2 

Resultando:


135


N   ft1 = 2,87 mm² = 2,87 MPa  ft =   N  ft 2 = 3,76 mm² = 3,76 MPa  1.5.1.1.2.2.1. Módulo de Young, coeficiente de Poisson y densidad de los sobrecimientos y cimientos corridos de hormigón armado y hormigón en masa •

Módulo de Young de los sobrecimientos y cimientos corridos de hormigón armado y hormigón en masa. Para la obtención de los valores de resistencia a tracción se ha empleado la ecuación: E hormigón = 8500 ⋅ 3 f c

 N   mm 2 

Resultando: N   Eh1 = 23072,55 mm² = 23072,55MPa  Eh =   N  Eh2 = 26411,48 mm² = 26411,48MPa  •

Coeficiente de Poisson de los sobrecimientos y cimientos corridos de hormigón armado y hormigón en masa. Según el artículo 39.9. se tomará el valor medio: µ = 0,20

•

Densidad de los sobrecimientos y cimientos corridos de hormigón armado y hormigón en masa. Según tabla 2.4. de la NBE, AE-88 se tomarán los valores medios: kg  δ h1 = 2300 m³ , para hormigón en masa δh =  kg δ h 2 = 2500 , para hormigón armado m³ 

1.5.1.1.2.3. Valores característicos de los sobrecimientos y cimientos corridos de sillares de piedra 1.5.1.1.2.3.1. Tensiones de rotura de los sobrecimientos y cimientos corridos de sillares de piedra •

Tensiones de rotura a compresión de los sobrecimientos y cimientos corridos de sillares de piedra fc = 300

136

kg = 30MPa cm²

ANÁLISIS GENERAL I

•

Tensiones de rotura a tracción de los sobrecimientos y cimientos corridos de sillares de piedra kg = 4 MPa cm²

ft = 40

1.5.1.1.2.3.2. Módulo de Young y coeficiente de Poisson de los sobrecimientos y cimientos corridos de sillares de piedra •

Módulo de Young de los sobrecimientos y cimientos corridos de sillares de piedra Es = 140000

kg = 14000 MPa cm²

•

Coeficiente de Poisson de los sobrecimientos y cimientos corridos de sillares de piedra µ = 0,20

•

Densidad de los sobrecimientos y cimientos corridos de sillares de piedra. Según tabla 2.4. de la NBE, AE-88 se tomarán los valores medios: δ s = 2800

kg m³

1.5.1.1.2.4. Valores característicos de los sobrecimientos y cimientos corridos de piedra y mortero de tierra-cemento Adoptaremos como valores del material de los sobrecimientos corridos de piedra y mortero de tierra-cemento los intermedios entre los correspondientes a los sillares de piedra y los que emplean hormigón de tierra. 1.5.1.1.2.4.1. Tensiones de rotura de los sobrecimientos y cimientos corridos de piedra y mortero de tierra-cemento •

Tensiones de rotura a compresión de los sobrecimientos y cimientos corridos de piedra y mortero de tierra-cemento fc = 160

•

kg = 16MPa cm²

Tensiones de rotura a tracción de los sobrecimientos y cimientos corridos de piedra y mortero de tierra-cemento ft = 21

kg = 2,1MPa cm²

1.5.1.1.2.4.2. Módulo de Young y coeficiente de Poisson de los sobrecimientos y cimientos corridos de piedra y mortero de tierra-cemento


137


•

Módulo de Young Es = 72500

kg = 7250 MPa cm²

•

Coeficiente de Poisson de los sobrecimientos y cimientos corridos de piedra y mortero de barro µ = 0,20

•

Densidad de los sobrecimientos y cimientos corridos de sillares de piedra. Según tabla 2.4. de la NBE, AE-88 se tomarán los valores medios: δ s = 0,9 ⋅ 2800

1.5.1.1.2.5.

kg kg kg + 0,1 ⋅ 1600 = 2680 m³ m³ m³

Valores característicos de los sobrecimientos corridos de adobe

Serán los mismos que para las paredes de adobe. (Ver apartado 1.5.1.1.1.2) 1.5.1.2.

Seguridad de la estructura

Dado que uno de los objetivos del presente proyecto es la determinación de la zona o zonas donde se producen la acumulación de las tensiones, una vez determinadas se establecerá el valor de la acción horizontal que permite un valor de la seguridad adecuado, mediante un procedimiento de cálculo que adopta las siguientes bases: 1.5.1.2.1.

Bases de la seguridad

1.5.1.2.1.1.

Estados límite

1.5.1.2.1.1.1.

Estados límite últimos

De las distintas situaciones que pueden considerarse como Estados Límite Últimos, entendidos como aquellas situaciones que producen una puesta fuera de servicio de la estructura, por colapso o rotura de la misma o de una parte de ella, se consideran los debidos a fallo por deformaciones plásticas excesivas, rotura o pérdida de la estabilidad de la estructura o parte de ella. Debido a las propiedades del material y objetivos del estudio no se considera la evaluación del Estado Límite de Equilibrio , ni la comprobación del Estado Límite de Fatiga. En la comprobación de los Estados Límite Últimos que consideran la rotura de una sección o elemento, se debe satisfacer la condición: Rd ≥ S d donde: Rd es el valor de cálculo de la respuesta estructural. 138

ANÁLISIS GENERAL I

Sd es el valor de cálculo del efecto de las acciones. 1.5.1.2.1.1.2.

Coeficientes de mayoración

•

Mayoración de acciones permanentes

γG = 1.50

•

Mayoración de acciones variables

γQ = 1.60

•

Mayoración de acciones accidentales

γA = 1.00

1.5.1.2.1.1.3.

Coeficientes de minoración

•

Adobe (Situación persistente o transitoria)

γa = 8,00

•

Adobe (Situación accidental)

γa = 6,00

•

Hormigón (Situación persistente o transitoria)

γc = 1.50

•

Hormigón (Situación accidental)

γc = 1.30

•

Sillería (Situación persistente o transitoria)

γa = 4,00

•

Sillería (Situación accidental)

γa = 3,00

Estos coeficientes variarían en el caso de estudiar los Estados Límite de Servicio, que no se considerarán. Incluyendo bajo esta denominación de Estados Límite de Servicio todas aquellas situaciones de la estructura para las que no se cumplen los requisitos de funcionalidad, de comodidad, de durabilidad o de aspecto requeridos. Similarmente a la comprobación de los Estados Límite Últimos, en la comprobación de los Estados Límite de Servicio se debe satisfacer la condición: Cd ≥ Ed donde: Cd - Valor límite admisible para el Estado Límite a comprobar (deformaciones, vibraciones, abertura de fisura, etc.). Ed - Valor de cálculo del efecto de las acciones (tensiones, nivel de vibración, abertura de fisura, etc.). 1.5.1.2.1.2.

Degradación del material por exposición ambiental

La durabilidad de una estructura es su capacidad para soportar, durante la vida útil para la que ha sido proyectada, las condiciones físicas y químicas a las que está expuesta, y que podrían llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural. Se consideran sólo los posibles factores de degradación para la vivienda ya terminada y no sobre cada una de las fases de proyecto. La agresividad a la que está sometida la estructura se identificará por el tipo de ambiente, de acuerdo con el apartado 1.4.2.5.7.


139


1.5.1.2.1.2.1.

Exposición ambiental de las estructuras

Una estrategia correcta para la durabilidad de la estructura debe tener en cuenta que en una estructura puede haber diferentes elementos estructurales sometidos a distintos tipos de ambiente. Aunque podría ocurrir que los cimientos y elementos estructurales de arriostre estuvieran fabricados en hormigón armado, y sería de hecho deseable para mejorar la resistencia de la estructura, vamos a suponer que debido al carácter rural y de muy bajo costo de las edificaciones del proyecto, son los factores de protección del adobe los que determinan la durabilidad de la estructura (en cualquier caso es más que probable que se de así) no empleándose el hormigón, armado o en masa salvo en cimentaciones y sobrecimentaciones. Además el hormigón no es objeto de este proyecto 1.5.1.2.1.2.2.

Exposición ambiental del adobe

Considerada en sus factores de humedad y viento, la exposición ambiental se habría podido tener en cuenta en el cálculo mediante el aumento de la carga por peso propio de cada estructura disponiendo de los valores experimentales de la densidad del hormigón de tierra, ya que la masa debida al espesor del revoque aumenta la masa inercial de la estructura pero no el momento de inercia del muro, por lo que debería aumentarse la densidad en una proporción determinada por el espesor de dicho revoque. ∆δ =

erevoque b

donde: b es el espesor del muro erevoque es el espesor del revoque dado en la Tabla 19 y Tabla 20, expresado en metros. δ '⋅V = M t = M + M revoque = δ ⋅ V + δ ⋅ Vrevoque δ '= δ + δ ⋅

Vrevoque V

 erevoque   = δ + ∆δ ⋅ δ = δ ⋅ 1 + b  

Ahora bien el valor de la densidad que se ha tomado es un valor medio en el que ya se ha supuesto este porcentaje aplicado de forma uniforme para todas las estructuras de forma semejante. Su empleo particular en cada vivienda teniendo en cuenta las dimensiones exactas del muro no supone una mejora significativa de los resultados. Consultar formas y detalles estructurales en los planos, que faciliten la evacuación del agua y sean eficaces frente a los posibles mecanismos de degradación

140

ANÁLISIS GENERAL I

construidos, así como lo relacionado con la protección de la estructura en el apartado1.4.2.5.7. PROPUESTA DE CLASE GENERAL DE EXPOSICIÓN

Designación

Tipo de proceso

ADOBE SIN ESTABILIZAR FRENTE A LA HUMEDAD

i

ninguno

20

15

humedad media

E1

disgregación no mecánica media

25

20

humedad alta

E2

disgregación no mecánica alta

30

25

Marina

M

Altísima disgregación no mecánica

35

30

Clase

Subclase

Interior

Exterior

Espesor del revoque (mm)

ADOBE ESTABILIZADO FRENTE A LA HUMEDAD

Tabla 19: Espesor en mm del revoque según clases generales de exposición. PROPUESTA DE CLASE ESPECÍFICA DE EXPOSICIÓN

Espesor del revoque (mm)

Designación

Tipo de proceso

ADOBE SIN ESTABILIZAR FRENTE A LA HUMEDAD

con heladas

H

ataque hielo - deshielo

40

35

erosión

R

abrasión

45

40

Clase

Subclase

ADOBE ESTABILIZADO FRENTE A LA HUMEDAD

Tabla 20: Espesor del revoque según clases específicas de exposición.

1.5.1.2.2.

Control de calidad

Por último cabe destacar que todos los valores expuestos hasta aquí se suponen bajo ciertas condiciones de calidad que abarcan la ejecución, uso y mantenimiento y que deberán extremarse especialmente en las viviendas que aquí se estudian, ya que debido a: •

el proceso de tipo artesanal en la construcción;

• el carácter frágil del material; se pueden dar dispersiones del 30 o el 40 % y hasta mayores en las propiedades del material. Además de la gran sensibilidad del material a la humedad y


141


el carácter artesanal en la elaboración del material junto con el del ya mencionado de la construcción misma. 1.5.1.3.

Características del suelo de fundación

La acción del suelo queda representada por unas condiciones de apoyos simples en determinados nodos de la estructura. Esta hipótesis simplificativa no quita generalidad al análisis ya que los materiales de los sobrecimientos y cimientos contrarrestan los efectos del suelo, cuando son más rígidos que éste, o lo representan en alguna medida si son de igual rigidez. Además para entender con claridad posibles efectos por asentamientos del terreno o fenómenos torsionales de la estructura conviene comprender el comportamiento de la estructura alejada de tales situaciones desfavorables. 1.5.2. Acciones adoptadas para las estructuras del proyecto Aunque más propio del análisis estructural es la clasificación entre cargas vivas y muertas, para esta primera parte del análisis se ha optado por una clasificación más cualitativa que cuantitativa entre acciones representativas y las que no se van a considerar para el cálculo además de una subclasificación atendiendo al origen de las acciones. Se persigue en esta primera aproximación a las acciones una primera descripción de las acciones que deberán soportar las edificaciones. 1.5.2.1.1.

Acciones representativas

1.5.2.1.1.1.

Acciones gravitatorias

• Peso propio Es el propio de los muros portantes cuando la cubierta no es bóveda o cúpula de hormigón de tierra sino cubierta de madera. O el peso propio de la bóveda y cúpula y los muros sobre los que se apoya. Se establece mediante la asignación de la densidad del material estructural hormigón de tierra, para el que se ha tomado el valor medio según Tabla 2.1. de la NBE AE-88 (ver apartado 1.5.1.1.1.2.2): kg m3 Este valor será aumentado según un espesor medio de revoque usado para tener en cuenta el aumento de masa inercial que no favorece la resistencia de la estructura en el porcentaje expresado en la tabla del apartado δ = 1600

kg kg kg kg + 9,286 ⋅ 10 − 2 ⋅ 1600 = 1748,571 3 ≅ 1750 3 3 m m m m Calculado para un muro de espesor medio, b, de 0,35m y un espesor de δ = 1600

revoque medio, erevoque , de 32,5mm. 142

ANÁLISIS GENERAL I

• Carga permanente Es la propia de la cubierta sobre los muros de carga, cuando la cubierta no es bóveda o cúpula de hormigón de tierra sino cubierta de madera. Se calculará según la NBE AE-88 y para cada estructura. • Sobrecarga de uso Sólo es necesario su empleo en uno de los cuatro tipos estructurales, que dispone de dos niveles. En el resto no se da esta situación. Se calculará según la NBE AE-88. 1.5.2.1.1.2.

Acción del viento

La acción del viento se estudia mediante la presión equivalente sobre la estructura, eludiendo los fenómenos dinámicos (ver apartado 1.4.2.4), para situaciones de vientos huracanados o tornados. Se aplicarán valores de presión dinámica sobre los muros, y de forma perpendicular a los mismo, con un valor máximo de: W = 2,304

kN m2

La velocidad del viento la deduciremos de: v = 16 ⋅ W con W en kp/cm2 y v en m/s, según la AE-88. Aproximadamente obtenemos que dicha presión dinámica corresponde a velocidades del viento de hasta 240km/h = 66,67m/s propia de huracanes de gran violencia. (Tenemos que tener en cuenta que los huracanes se asocian a vientos de más de 140km/h y los tornados se asocian a vientos de más de 400km/h.) El empleo de este valor máximo de referencia para todas las estructuras, calculado mediante la teoría de resistencia de materiales para un lienzo de muro, permite evitar un comportamiento del modelo irreal y asegurar cierta calidad en los resultados. Para las cubiertas planas o inclinadas y para las cubiertas tipo bóvedas o cúpulas se tomarán los valores característicos de la norma NBE AE-88, y aplicaremos los coeficientes eólicos para la sobrecarga de viento, aplicados a la presión dinámica anterior. Procederemos igualmente con los coeficientes eólicos con los muros verticales, tanto a barlovento como a sotavento. 1.5.2.1.1.3.

Acciones sísmicas

En este proyecto la acción sísmica se estudia desde el punto de vista estático equivalente, eludiendo los fenómenos dinámicos (ver apartado1.4), mediante unos valores de aceleraciones horizontales que generan unas fuerzas inerciales


143


Se aplicarán valores de aceleración sísmica equivalente sobre las estructuras, con un valor máximo dado por: m s2 El empleo de este valor máximo de referencia para todas las estructuras, calculado mediante la teoría de resistencia de materiales para un lienzo de muro, permite evitar un comportamiento del modelo irreal y asegurar cierta calidad en los resultados. a = 0,3

1.5.2.1.2.

Acciones no representativas

No se han considerado como representativas, por su falta de relevancia frente a otras acciones, las siguientes: •

Sobrecarga de uso No haremos uso de esta acción en las hipótesis de carga ya que consideramos altamente improbable la coincidencia de la sobrecarga de uso por mantenimiento de la cubierta con las restantes acciones significativas. Por otro lado, y siguiendo el cumplimiento de la norma Sismorresistente PDS-174, debería plantearse su empleo con un coeficiente reductor pero no lo consideramos de interés a los fines del proyecto. •

Sobrecarga de nieve En todas las viviendas, excepto en la vivienda nicaragüense, y en relación a la altura en la que se encuentran, se podría disponer de la posibilidad de recibir carga de nieve. Sin embargo las hipótesis de carga planteadas suponen que se producirían en situaciones de carga distintas los efectos por la acción de la sobrecarga de nieve y los efectos por las acciones objeto de este proyecto: sismo y viento huracanado, al igual que en el caso de las sobrecargas de uso. Por otro lado, y siguiendo el cumplimiento de la norma Sismorresistente PDS-1-74, debería plantearse su empleo con un coeficiente reductor, que puede ser cero cuando la presencia de nieve no supera los 30 días seguidos, pero además no lo consideramos de interés a los fines del proyecto. •

Acciones térmicas No se considerarán sus efectos por la escasa entidad de sus efectos en comparación con los de las acciones objeto de este proyecto: sismo y huracanes, debido a las propiedades térmicas del hormigón de tierra. Además las hipótesis de carga planteadas suponen que se producirían en situaciones de carga distintas, considerando muy improbable la simultaneidad. •

144

Acciones del terreno Ver apartado 1.5.1.3

ANÁLISIS GENERAL I

•

Acciones reológicas Las hipótesis de carga planteadas suponen que se producirían en situaciones de carga distintas, considerando muy improbable la simultaneidad. No se considerarán sus efectos en comparación con los efectos de las acciones objeto de este proyecto: sismo y huracanes. 1.5.3. SISTEMA ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN DE ADOBE TIPO BÓVEDA DE DIRECTRIZ PARABÓLICA Esta vivienda fue diseñada y realizada por la organización no gubernamental SAHB, Servicio de Asentamientos Humanos en Bolivia, dentro del apartado Construcciones Sostenibles Lakà uta (casas de tierra) del proyecto AHSA, Asentamientos Humanos Sostenibles en el Altiplano de Bolivia, en colaboración con la organización no gubernamental danesa DIB, Dansk International Bosætningsservice, entre los años 1997-2001, la ONG Boliviana CEPRODES y la población beneficiaria. El proyecto fue financiado por la Secretaría de Desarrollo del Gobierno de Dinamarca-DANIDA, encontrándose dentro de las líneas de la guía económica del programa habitacional de la UNCHS Habitat en Bolivia.

Ilustración 1-71: dos de las situaciones donde se pueden encontrar este tipo de vivienda en Bolivia.

Se construyeron viviendas de tipo bóveda de arco parabólico en varias zonas del altiplano, municipio de Sica Sica y Lahuachaca entre otras. La vivienda básica consiste en una habitación única de unos 36m² cubierta por una bóveda de arco parabólico, aunque se han desarrollado en múltiples variantes, combinando la unidad anterior.


145


Ilustración 1-72: Vivienda de adobe tipo bóveda de arco parabólico, alzado anterior. Se aprecia el colector de energía solar pasiva denominado muro Trombe (foto: Antonio González-Herrera).

1.5.3.1.

Descripción de los Elementos Estructurales

•

Estructura Se trata de una estructura envolvente efectuada mediante una bóveda de arco parabólico apoyada sobre muros portantes de espesor reforzado actuando como contrafuertes de espesor 0,4m, toda realizada mediante adobes. La disposición de las unidades de adobe en la bóveda corresponden a una bóveda caldea. o Cimientos Situados inmediatamente debajo de los sobrecimientos y realizados en piedras y mortero de tierra-cemento. Esta disposición es adecuada para ahorro de cemento. El espesor de los cimientos es la misma que la de los muros que sirven de contrafuertes. o Sobrecimientos De igual material los cimientos: piedras y tierra-cemento y con igual espesor que el de los muros que sirven de contrafuertes. 1.5.3.2. Cumplimiento de las condiciones mínimas de diseño exigibles en la estructura 1.5.3.2.1. • 146

Condiciones generales básicas exigibles Condiciones del material y comparación con valores deseables

ANÁLISIS GENERAL I

El material de los terrenos de las zonas de emplazamiento de las viviendas son suelos bastantes sueltos y de bajo contenido de arcilla. Se supondrán como valores característicos de la resistencia de rotura del material los correspondientes al apartado 1.5.1.1.1.2. o Estabilización del hormigón de tierra No consta ningún proceso de estabilización del hormigón de tierra. Los valores que emplearemos serán suficientemente representativos de posibles procesos de estabilización. Se adoptarán los valores de resistencia que aparecen en el apartado anterior. o Coordinación modular No consta el tamaño de las unidades de adobe ni su relación con las dimensiones de la estructura, por lo que se supone que no se ha tenido en cuenta este aspecto. Aunque posiblemente las dimensiones sean 39cm x 19cm x 9cm. Esto puede ir en detrimento de un ajuste adecuado de los elementos de arriostre, si es que estos se utilizaran y puede resultar un problema si se plantea que se realicen muchas viviendas.

Ilustración 1-73: Detalle de disposición de los bloques de adobe en la bóveda y en la construcción de los vanos. Bóveda tipo caldea (foto: Antonio González-Herrera).

1.5.3.2.2.

Condiciones estructurales exigibles

•

Distribución de cargas uniforme La bóveda permite, en primer término, una distribución uniforme del peso propio sobre el muro sin necesidad de usar para este objetivo una viga de arriostre, y además, si la directriz del arco es adecuada también permite la


147


distribución de las fuerzas horizontales accidentales. Pero puede ofrecer problemas en la dirección de dichas fuerzas al transmitirse a los muros donde ha de anclarse la bóveda. Por lo que los contrafuertes tendrán el espesor necesario.

Ilustración 1-74: vivienda de adobe tipo bóveda de arco parabólico, alzado posterior. Se puede observar el apilado de los bloques de adobe antes de su uso y un muro con grandes bloques moldeados a mano y deteriorados por la intemperie (foto: Antonio González-Herrera).

•

Refuerzos y conexiones adecuadas de elementos. En todos los huecos no se emplean dinteles sino arcos. No consta la presencia de otros refuerzos. Supondremos que la conexión entre sobrecimientos y cimientos está asegurada. •

148

Arriostramientos. o Arriostramiento vertical Además del arriostramiento propio de los muros debido al encuentro con los otros muros contrafuertes, especialmente los que cierran los extremos de la bóveda, que actúan en la dirección transversal al eje longitudinal de la estructura, se puede contabilizar el efecto de los muros de contrafuerte donde se ancla la bóveda. o Arriostramiento horizontal muros Además del propio arriostramiento del sobrecimiento, la bóveda como elemento de rigidez que si transmite adecuadamente las acciones horizontales se dispone de la viga cadena de madera de la cubierta que sirve para repartir el peso de la cubierta de forma uniforme en los muros.

ANÁLISIS GENERAL I

No consta detalle para el atado de la bóveda al muro para lo que sería necesario según G. Minke el empleo de hormigón armado, con lo que la vivienda no sería construida exclusivamente con tierra. 1.5.3.2.3. Condiciones estructurales de estabilidad ante el riesgo de carga de viento excesivo Los alerones de la cubierta tan adecuados para la protección de la acción directa de la lluvia y la radiación solar, y debido a la falta de elementos de arriostramientos, pueden vibrar en exceso. 1.5.3.2.4.

Condiciones estructurales de estabilidad ante el riesgo sísmico

La ubicación de las viviendas es adecuada en terrenos suficientemente llanos. El material al no conocer si está estabilizado puede no ofrecer garantías adecuadas. Dentro de los posibles muros portantes de las construcciones con tierra los muros de estas viviendas son muy poco ligeros pero gracias a su muy baja esbeltez ofrecen bastante estabilidad a la bóveda. La condición de simetría de la estructura es aceptable pero no óptima. El número de huecos es bajo, en una posición muy baja en altura y están centrados, pero sin arriostramientos laterales en las ventanas. La ausencia de refuerzos en encuentros de muros y en la unión de los muros y los sobrecimientos son deficiencias a resaltar por la ausencia de otros materiales que no sea el hormigón de tierra. Faltan detalles de diseño adecuados. El que sólo se emplee hormigón de tierra como material estructural parece que imposibilita el empleo de arriostres horizontales del tipo viga cadena o de coronación en madera u hormigón armado como recomienda G. Minke. 1.5.3.2.5.

Condiciones de protección de la estructura

•

Protección de la estructura de adobe ante las precipitaciones Dispone de un enlucido en toda la estructura de cemento, cal y arena. Una adecuada pendiente en los muros de contrafuerte, protegidos por unas tejas, permite evacuar el agua de la bóveda sin deteriorar los muros. Además el sobrecimiento impide que el terreno húmedo por la lluvia esté en contacto con los muros, aunque no consta la presencia de ninguna barrera especial entre los sobrecimientos y los muros para proteger a la estructura de los procesos posibles de capilaridad tal como una capa impermeable. Por otro lado el material del que está diseñado es adecuado por la presencia de cemento en el mortero, si el porcentaje de cemento es adecuado.


149


Ilustración 1-75: Vista de parte de la población de la zona donde se asienta la vivienda (foto: Antonio González-Herrera).

•

Protección de la estructura ante la humedad Dispone de un enlucido de cemento, cal y arena. Además el sobrecimiento tiene la misma función que en el caso del agua de lluvia y presenta los mismos aspectos positivas y las mismas carencias. •

Protección de la estructura de adobe ante el viento erosivo Dispone de un enlucido de cemento, cal y arena.

•

Protección de la estructura de adobe ante la radiación solar Dispone de un enlucido de cemento, cal y arena.

•

Protección de la estructura de adobe ante los elementos vegetales Dispone de un sobrecimiento al que se le supone dureza suficiente para evitar la acción indeseable de las raices de ciertas plantas. Sin embargo no constan directrices sobre el cuidado de este aspecto en el mantenimiento de la estructura. Es destacable recordar la escasa presencia de vegetación en todo el Altiplano. •

Protección de la estructura de adobe ante los animales El sobrecimiento, que tiene el papel de protección de la estructura frente a la acción de los animales, no parece disponer de la altura requerida para este cometido. 1.5.3.2.6. •

Condiciones económicas y culturales

Condiciones económicas El nivel económico de Bolivia puede expresarse mediante su PIB que es de 3.000 $ USA (1997) per cápita y una deuda externa de 5.000 millones de dólares USA. El nivel económico de la zona corresponde a una zona rural del 150

ANÁLISIS GENERAL I

altiplano con elevada pobreza. Estas viviendas tienen el objetivo estratégico claro para el desarrollo de la zona. En este sentido cabe destacar que para la realización de este tipo de viviendas se emplea exclusivamente hormigón de tierra. Así, aunque se desconocen los datos económicos manejados por los responsables del proyecto para su realización estimamos que se encontrarán por debajo de los 100-200$ USA/m² casi con total seguridad.

Ilustración 1-76: la vivienda de adobe con bóveda de arco parabólico. La misma tipología pero con pequeñas variaciones (foto: Antonio González-Herrera).

Se efectúan en régimen de autoconstrucción con mineros y campesinos de las zonas donde se han construido con lo que supone de ahorro y capacitación para la población. •

Condiciones culturales. Los beneficiarios de los proyectos constructivos están concienciados de la debilidad que supone para su desarrollo el que sus viviendas se encuentren en mal estado y que la falta o escasez de madera dificulta las condiciones de vida. La construcción con adobe es conocida en la zona como lo es en toda Iberoamérica por lo que es una tecnología apropiada desde el punto de vista del material. En cuanto a la forma de la vivienda: no se sabe si ésta ha sido consensuada con los futuros dueños (beneficiarios), o la aceptación que estos y el resto de la comunidad tienen después de vivir en ellas.


151


1.5.3.3. Acciones adoptadas para la estructura de adobe tipo bóveda de directriz parabólica Continuando con la clasificación del apartado 1.5.1.3 se describen particularizando para la estructura en análisis los valores de las acciones representativas, comparando los valores que se adoptaron en las acciones horizontales para todas las estructuras con los propios de la región donde se sitúa la vivienda. 1.5.3.3.1.


1.5.3.3.1.1.


•

Peso propio En esta estructura esta acción corresponde a los muros donde apoya la cubierta de bóveda de arco parabólico y la cubierta misma también de adobe. •

Carga permanente No se empleará en esta estructura como tal, al ser la carga que corresponde a la cubierta y estar introducida ya en el peso propio. 1.5.3.3.1.2.

Acción del viento

Para la región donde se sitúa la vivienda el régimen de vientos es tal que la máxima velocidad que se da es de 100km/h y la presencia de ciclones y huracanes en la región se puede considerar nula, con lo que se encuentran dentro del intervalo de los valores que se van a emplear en el cálculo. 1.5.3.3.1.3.

Acciones sísmicas

Para la región donde se sitúa la vivienda los valores del coeficiente sísmico se encuentran en el entorno de 0,02g según la norma boliviana para construcción con tierra con lo que se encuentran dentro del intervalo de los valores que se van a emplear en el cálculo. 1.5.4. SISTEMA ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN DE TAPIAL CON CUBIERTA PLANA Esta vivienda no pertenece a ningún proyecto de cooperación al desarrollo. Se trata de una vivienda típica tradicional autoconstruida en Marruecos, por la población bereber del sur marroquí, en una zona cercana a la ciudad de Midelt y próxima al poblado de Tatioune, en la cara norte de la cordillera del Atlas, donde ISF Málaga, Ingeniería Sin Fronteras Málaga, ha establecido ciertos contactos en vista a colaboraciones con la población. Constando la estructura de: •

152

Tres unidades habitacionales: o Unidad central donde se desarrolla la vida familiar

ANÁLISIS GENERAL I

o Dos laterales donde se duerme o se almacenan los bienes que suman un total de 121m²

Ilustración 1-77: situación donde se encuentra este tipo de vivienda en Marruecos.

Estas casas son construidas por la población bereber, con escasos recursos y para la que no suele haber políticas favorables por parte del gobierno marroquí. A las viviendas no se les efectúa ningún mantenimiento por lo que su vida útil queda muy limitada, trasladándose los ocupantes a otra vivienda que realizan en la misma forma. Conforman un estilo de vida seminómada.

Ilustración 1-78: Vivienda de tapial en el exterior de Tatioune. Perspectiva principal. Se puede apreciar que el emplazamiento elegido no es adecuado. Y en la pared de la derecha dos canales para evacuación de aguas de la cubierta (foto: Antonio González-Herrera)


153


1.5.4.1.


•

Estructura. Se trata de una estructura de muros portantes de 40cm de espesor realizados en tapial para los que no consta ninguna estabilización. o Cimientos. No se emplean cimientos en este tipo de construcciones. o Sobrecimientos. Al igual que en el caso de los cimientos no se emplea sobrecimientos. o Cubierta. Efectuada mediante envigado de madera realizado con ramas gruesas simplemente apoyadas sobre los muros exteriores y los interiores que separan las unidades habitacionales, sobre los que se disponen ramas más finas que contengan una capa de hormigón de tierra que recubre el conjunto.

Ilustración 1-79: Detalle de las vigas del techo en una de las disposiciones típicas de una vivienda como la estudiada en Marruecos.

1.5.4.2. Cumplimiento de las condiciones mínimas de diseño exigibles en la estructura 1.5.4.2.1. •

154

Condiciones generales básicas exigibles Condiciones del material y comparación con valores deseables

ANÁLISIS GENERAL I

El material de los terrenos de las zonas de emplazamiento de las viviendas son suelos bastantes sueltos y de bajo contenido de arcilla,. Se supondrán como valores característicos de la resistencia de rotura del material los correspondientes al apartado 1.5.1.1.1.2. •

Estabilización del hormigón de tierra No consta el empleo de ningún proceso de estabilización a parte del propio del proceso de compactación de la técnica constructiva de tapial. Se adoptarán los valores de resistencia que aparecen en el apartado anterior. •

Coordinación modular No consta el tamaño de los encofrados de tapial. Suponemos un valor cercano a la media (ver apartado 1.4.2.1.2.2). La falta de modulación en las técnicas tradicionales es por otra parte habitual.

Ilustración 1-80: Vivienda de tapial en el exterior de Tatioune. Perspectiva posterior. En la pared de la izquierda se aprecian las canalizaciones de desagüe de la cubierta. Se vuelve a apreciar, igual que anteriormente, los inconvenientes del emplazamiento (foto: Antonio González-Herrera)

1.5.4.2.2.


•

Distribución de cargas uniforme La estructura no dispone de viga cadena por lo que no se asegura la distribución uniforme de cargas en los muros. No obstante, la poca entidad de la carga de cubierta y el espesor de los muros hacen que pueda considerarse


155


uniforme el peso de la cubierta sobre los muros, no encontrándose otra situación de cargas que pudiera acarrear problemas en cuanto a su distribución. •

Refuerzos y conexiones adecuadas de elementos Se emplean dinteles en todos los huecos, pero no consta la presencia de otros refuerzos. •

Arriostramientos o Arriostramiento vertical No consta en la información de que se dispone la presencia elementos de arriostre vertical tales como columnas reforzadas o contrafuertes. Sólo se puede contabilizar a tal efecto el arrostramiento propio de los muros debido al encuentro con los otros muros. o Arriostramiento horizontal muros La estructura no dispone de elementos de arriostre horizontal. No se puede considerar a la cubierta como elemento que produzca este tipo de arriostramiento ya que el envigado apoya simplemente sobre los muros.

Ilustración 1-81: detalle del anclaje de un elemento de refuerzo en la pared de hormigón de tierra en una vivienda en Marruecos.

1.5.4.2.3. Condiciones estructurales de estabilidad ante el riesgo de carga de viento excesivo Pueden producirse fenómenos de vibración en la cubierta plana por la excesiva flexibilidad de su estructura elaborada con vigas de madera fundamentalmente.

156

ANÁLISIS GENERAL I

1.5.4.2.4.


La ubicación de la vivienda, según se puede constatar en las fotografías, es inadecuada por la pendiente del terreno en la que se encuentra. El material estabilizado por el proceso de compactación ofrece garantías adecuadas de resistencia. Los muros son poco esbeltos, ofreciendo mayor estabilidad pero poca ligereza. La condición de simetría de la estructura es media. El número de huecos es muy bajo, en una posición muy baja en altura, y no se encuentran centrados ni disponen de arriostramientos laterales. No se puede asegurar una absorción adecuada de la momentos torsionales, así como la vibración homogénea de la estructura. La ausencia de refuerzos en encuentros de muros y en la unión de los muros al suelo es una deficiencia a resaltar. No se emplean detalles de diseño adecuados. La falta de arriostramientos horizontales debilita bastante la estructura ya que flexibiliza en exceso la cubierta reduciendo la posibilidad de facilitar el trabajo de la estructura lo más hiperestáticamente posible y de forma redundante.

Ilustración 1-82: detalle del interior de la vivienda de tapial durante el proceso constructivo. Se aprecia el detalle del dintel de la puerta y los huecos propios del proceso constructivo (foto: Antonio González-Herrera)


157


1.5.4.2.5.


•

Protección de la estructura de adobe ante las precipitaciones Se dispone de revoque, pero con escaso mantenimiento, para evitar que las condiciones meteorológicas vayan desgastando la estructura hasta que sus ocupantes se trasladen y construyan su hogar otra vez. No se emplean alerones para proteger a los muros estructurales de la acción directa del agua de lluvia. Además la ausencia de sobrecimiento no permite una protección adecuada frente al agua de lluvia. Aunque las precipitaciones no son frecuentes durante la mayor parte del año, la zona dispone de una estación de lluvias torrenciales. Además no consta la presencia de ninguna barrera especial entre el terreno de cimentación y los muros para proteger a la estructura de los procesos posibles de capilaridad (capa impermeable). Es usual el cambio de casa una vez que se ha deteriorado por acción de los agentes atmosféricos.

Ilustración 1-83: aspecto del exterior de una cubierta como la de la vivienda en estudio en Marruecos. La pequeña elevación del encuentro de la cubierta con el muro evita la erosión del muro por el agua de lluvia no canalizada y sin control. Además se emplean ramas para elaborar un sistema de gota

•

Protección de la estructura ante la humedad Para este objetivo sirve el revoque anterior. Como se ha comentado en el apartado anterior, al no disponer de sobrecimiento ni capa impermeable, la humedad del terreno no encuentra barrera. • •

Protección de la estructura de adobe ante el viento erosivo Dispone del revoque anterior para este objetivo.

Protección de la estructura de adobe ante la radiación solar La acción directa de la radiación solar encuentra de barrera de protección el revoque anterior.

158

ANÁLISIS GENERAL I

•

Protección de la estructura de adobe ante los elementos vegetales No dispone de un sobrecimiento al que se le suponga dureza suficiente para evitar la acción indeseable de las raices de ciertas plantas. El mantenimiento de la estructura se puede considerar nulo. •

Protección de la estructura de adobe ante los animales El sobrecimiento, ausente, no puede desempeñar uno de sus papeles: la protección de la estructura frente a la acción de los animales.

Ilustración 1-84: la vivienda de tapial en su proceso constructivo sin el enlucido (foto: Antonio González-Herrera)

1.5.4.2.6.


•

Condiciones económicas El nivel económico de Marruecos puede expresarse mediante su PIB que es de 3.200 $ USA (1998) y una deuda externa de 20.900 millones de dólares USA (1998). Además, y en particular, la población que habita en esta zona y hace uso de este tipo de viviendas presenta una forma de vida nómada con una economía muy débil. El nivel económico de la zona corresponde a una zona rural con elevada pobreza tras la desaparición, hace ya varios decenios, del origen de la riqueza que atrajo a la población a la zona: minas gestionada por empresas francesas que ya no están en funcionamiento. Estas viviendas tienen un objetivo estratégico claro para el desarrollo de la zona. Estimamos el coste de cada vivienda por metro cuadrado inferior a 80 $ USA/m².


159


Se efectúan en régimen de autoconstrucción con lo que supone de ahorro para la población. •

Condiciones culturales Está claro que analizada cualitativamente esta vivienda se aprecian muchas deficiencias que podrían tratar de mejorarse. Pero por otro lado el escalafón social ocupado en la comunidad está relacionado con la calidad de la vivienda. Una mejora en las viviendas que tratara de equiparar estos niveles entre distintas familias podría crear tensiones sociales. Al menos los cambios no habrían de ser visibles o muy apreciables.

Ilustración 1-85: vista parcial de Tatioune y la zona (foto: Antonio González-Herrera).

Estas poblaciones tienen un carácter y forma de vida seminómada. Por lo que un esmero excesivo en el cuidado y protección de la vivienda podría entrar en conflicto con su modo de vida suponiéndoles un gasto que no asumirían. Una discusión sobre el carácter apropiado de esta tecnología no tiene sentido ya que como se ha comentado es una tecnología tradicional de la zona, así como la forma de la vivienda y su carácter estructural. La construcción con tapial es conocida en la zona, como lo es en toda África. 1.5.4.3.

Acciones adoptadas para la estructura de tapial con cubierta plana.

Continuando con la clasificación del apartado 1.5.1.3 se describen, particularizando para la estructura en análisis, los valores de las acciones representativas, comparando los valores que se adoptaron en las acciones horizontales para todas las estructuras con los propios de la región donde se sitúa la vivienda. 1.5.4.3.1.

160


ANÁLISIS GENERAL I

1.5.4.3.1.1.


•

Peso propio En esta estructura esta acción corresponde exclusivamente a los muros donde apoya la cubierta plana de maderos, ramas y barro. •

Carga permanente Viene dada por el peso de la cubierta plana de maderos, ramas y barro, sobre los muros.

1.5.4.3.1.2.

Acción del viento

Para la región donde se sitúa la vivienda el régimen de vientos se va a tomar según los datos de la región de máxima carga de viento de la NTE-ECV que corresponde a 149kg/m² (Z), con lo que nos situamos dentro del intervalo de los valores que se van a emplear en el cálculo. 1.5.4.3.1.3.

Acciones sísmicas

Para la región donde se sitúa la vivienda los valores representativos de los sismos se van a tomar según el valor medio del coeficiente sísmico dado por la Norma Sismorresistente NCSE 94, con un valor de 0,16g, con lo que nos situamos dentro del intervalo de los valores que se van a emplear en el cálculo. 1.5.5. SISTEMA ESTRUCTURAL DE EDIFICACIÓN DE ADOBE CON CUBIERTA DE MADERA A DOS AGUAS Esta vivienda fue diseñada por la asociación INPRHU-SOMOTO, Instituto de Promoción Humana, en Somoto, Nicaragua. Pertenece a un proyecto de autoconstrucción de viviendas en comunidades rurales realizadas para paliar los efectos del huracán Mitch. Todas estas idénticas responden al concepto de Urbanización básica/ Vivienda progresiva, constando la estructura de:

Ilustración 1-86: parte de los dibujos elaborados por la ONG INPRHU que han servido de base para la comprensión de esta estructura y su posterior representación en AUTOCAD y modelizado geométrico en ANSYS.

•

habitación central


161


• cocina (unida por corredor exterior a la vivienda) que suman un total de 65m², con 30,2 m² construidos, sin contar la letrina, y •

letrina (separada de la vivienda)

Ilustración 1-87: situación donde puede encontrarse esta vivienda en Nicaragua.

Ilustración 1-88: perspectiva de la vivienda desarrollada por el INPRHU. No se han representado sobrecimientos ni cimientos.

1.5.5.1. •


Estructura Se trata de una estructura de muros portantes de 30cm de espesor realizados con adobes estabilizados con fibras vegetales. o Cimientos

162

ANÁLISIS GENERAL I

Situados inmediatamente debajo de los sobrecimientos y realizados en piedras y mortero de tierra-cemento. Esta disposición es adecuada para ahorro de cemento. Según detalle constructivo no se aprecia mayor espesor que el de los muros. o Sobrecimientos De igual material los cimientos: piedras y tierra-cemento. Según detalle constructivo no se aprecia mayor espesor que el de los muros. o Cubierta Efectuada mediante cerchas, cabios y viga cumbrera todas de madera, unidas a los muros por la viga cadena. No consta la presencia de correas. Se emplea una cubierta de zinc. 1.5.5.2. Cumplimiento de las condiciones mínimas de diseño exigibles en la estructura 1.5.5.2.1.

Condiciones generales básicas exigibles

•

Condiciones del material y comparación con valores deseables El material de los terrenos de las zonas de emplazamiento de las viviendas son suelos bastantes sueltos y de bajo contenido de arcilla, con arena de cuarzo, cemento calcáreo y silicio, con baja presencia de piedras. Se supondrán como valores característicos de la resistencia de rotura del material los correspondientes al apartado 1.5.1.1.1.2. •

Estabilización del hormigón de tierra La estabilización del suelo se ha dispuesto que sea con paja lo cual aumentará, si se efectúa en las proporciones adecuadas (que no constan), la resistencia a la tracción y cortante. Se adoptarán los valores de resistencia que aparecen en el apartado anterior. •

Coordinación modular No consta el tamaño de las unidades de adobe ni su relación con las dimensiones de la estructura, por lo que se supone que no se ha tenido en cuenta este aspecto. Esto puede ir en detrimento de un ajuste adecuado de los elementos de arriostre y puede resultar un problema cuando se plantean realizar 50 viviendas 1.5.5.2.2. •

Condiciones estructurales exigibles Distribución de cargas uniforme


163


La presencia de la viga cadena o de arriostre asegura la distribución uniforme de las cargas de cubierta, no encontrándose otra situación de cargas que pudiera acarrear problemas en este aspecto.

Ilustración 1-89: vista en perspectiva de detalle de muros y envigado de cubierta. No se han representado sobrecimientos ni cimientos.

•

Refuerzos y conexiones adecuadas de elementos Se emplean dinteles en todos los huecos, pero no consta la presencia de otros refuerzos en planos, detalles, descripción o presupuesto. Supondremos que la conexión entre sobrecimientos y cimientos está asegurada. •

Arriostramientos o Arriostramiento vertical No consta en la información de que se dispone la presencia elementos de arriostre vertical tales como columnas reforzadas o contrafuertes. Sólo se puede contabilizar a tal efecto el arriostramiento propio de los muros debido al encuentro con los otros muros. o Arriostramiento horizontal muros Además del propio arriostramiento del sobrecimiento, se dispone de la viga cadena de madera de la cubierta que sirve para repartir el peso de la cubierta de forma uniforme en los muros. Pero no consta detalle para el atado de la cubierta al muro y arriostre horizontal del propio muro. La estructura de madera de la cubierta , supuesto que la viga cadena está bien fijada al muro, cumple funciones de arriostramiento. Supondremos que la viga cadena está bien fijada a los muros coronándolos.

1.5.5.2.3. Condiciones estructurales de estabilidad ante el riesgo de carga de viento excesivo Los alerones de la cubierta, tan adecuados para la protección de la acción directa de la lluvia y la radiación solar, y debido a la falta de elementos de 164

ANÁLISIS GENERAL I

arriostramientos, pueden vibrar en exceso. El empleo de la cubierta de Zinc, muy ligera, puede ser una desventaja frente a la acción del viento. 1.5.5.2.4.


La ubicación de las viviendas, según se describe en la documentación disponible, es adecuada. El material al estar estabilizado con fibras vegetales obtiene una mejoría necesaria. Dentro de los posibles muros portantes de las construcciones con tierra los muros de estas viviendas son bastante esbeltos con la ventaja que ofrece por la mayor ligereza pero con posible falta de estabilidad. La condición de simetría de la estructura es bastante deficiente, no se trata de una vivienda simple. El número de huecos es excesivamente alto, en una posición muy baja en altura, aunque están centrados, pero sin arriostramientos laterales. No se puede asegurar una absorción adecuada a la momentos torsionales, así como la vibración homogénea de la estructura. La ausencia de refuerzos en encuentros de muros y en la unión de los muros y los sobrecimientos son deficiencias a resaltar. Faltan detalles de diseño adecuados. La falta de correas en la cubierta o arriostramientos horizontales debilita bastante la estructura ya que flexibiliza en exceso la cubierta reduciendo la posibilidad de facilitar el trabajo de la estructura lo más hiperestáticamente posible y de forma redundante. Un diseño de la cubierta a cuatro aguas hubiera sido lo más recomendable. El empleo de la cubierta de Zinc, muy ligera, puede ser una ventaja frente a la acción del sismo. 1.5.5.2.5.


•

Protección de la estructura de adobe ante las precipitaciones Dispone de un enlucido de cemento, cal y arena. Un alerón amplio en toda la cubierta para proteger de la acción directa del agua de lluvia. Además el sobrecimiento impide que el terreno húmedo por la lluvia esté en contacto con los muros, aunque no consta la presencia de ninguna barrera especial entre los sobrecimientos y los muros para proteger a la estructura de los procesos posibles de capilaridad tal como una capa impermeable. Por otro lado el material del que está diseñado es adecuado por la presencia de cemento en el mortero, si el porcentaje de cemento es adecuado. •

Protección de la estructura ante la humedad Dispone de un enlucido de cemento, cal y arena. Además el sobrecimiento tiene la misma función que en el caso del agua de lluvia y presenta las mismas carencias.


165


Ilustración 1-90: perspectiva desde la fachada posterior. No se han representado sobrecimientos ni cimientos.

•

Protección de la estructura de adobe ante el viento erosivo Dispone de un enlucido de cemento, cal y arena para cumplir este objetivo. •

Protección de la estructura de adobe ante la radiación solar Dispone de un enlucido de cemento, cal y arena. Además de un alerón amplio en toda la cubierta para proteger de la acción directa de la radiación solar. •

Protección de la estructura de adobe ante los elementos vegetales Dispone de un sobrecimiento al que se le supone dureza suficiente para evitar la acción indeseable de las raices de ciertas plantas. No constan directrices sobre el cuidado de este aspecto en el mantenimiento de la estructura. •

Protección de la estructura de adobe ante los animales El sobrecimiento, que tiene el papel de protección de la estructura frente a la acción de los animales, no parece disponer de la altura requerida para este cometido. 1.5.5.2.6. •


Condiciones económicas El nivel económico de Nicaragua puede expresarse mediante su PIB que es de 819$ USA y una deuda externa de 6.000 millones de dólares USA,

166

ANÁLISIS GENERAL I

pudiendo afirmarse que todavía se perciben las secuelas del conflicto bélico nicaragüense. El nivel económico de la zona corresponde a una zona rural con elevada pobreza, que además quedó muy deprimida tras el desastre del Mitch, como tantas otras regiones de Nicaragua. Estas viviendas tienen un objetivo estratégico claro para el desarrollo de la zona. Siendo el coste de cada vivienda de: 1.918,43$ USA, con un costo por metro cuadrado de: 28,84$ USA/m². Se efectúan en régimen de autoconstrucción con lo que supone de ahorro y capacitación para la población. •

Condiciones culturales Los beneficiarios de los proyectos constructivos están concienciados de la debilidad que supone para su desarrollo el que sus viviendas se encuentren en mal estado tras el azote del huracán Mitch, así como que la falta de letrinas influye en la aparición de enfermedades. La construcción con adobe es conocida en la zona, como lo es en toda Iberoamérica, por lo que es una tecnología apropiada desde el punto de vista del material. En cuanto a la forma de la vivienda ha sido consensuada con los futuros dueños (beneficiarios) mediante el proceso previo a la construcción en las reuniones organizadas por INPRHU. Además las viviendas son ampliables y amoldables a las necesidades de la familia usuaria. 1.5.5.3. Acciones adoptadas para la estructura de adobe con cubierta de madera a dos aguas Continuando con la clasificación del apartado 1.5.1.3 se describen particularizando para la estructura en análisis los valores de las acciones representativas, comparando los valores que se adoptaron en las acciones horizontales para todas las estructuras con los propios de la región donde se sitúa la vivienda. 1.5.5.3.1.


1.5.5.3.1.1.


•

Peso propio En esta estructura esta acción corresponde exclusivamente a los muros donde apoya la cubierta.

•

Carga permanente Viene dada por el peso de la cubierta, de zinc o tejas, a dos aguas con cerchas de madera.

1.5.5.3.1.2.

Acción del viento


167


Para la región donde se sitúa la vivienda el régimen de vientos se va a tomar según los datos del observatorio de Tacubaya, en México, considerando sus valores representativos de la región centroamericana con un valor medio de velocidad máxima de 18m/s y de 27,6m/s para un periodo de recurrencia de 100 años, siendo esta región una de las zonas del planeta con mayor frecuencia en la aparición de ciclones y huracanes con lo que se encuentran dentro del intervalo de los valores que se van a emplear en el cálculo. 1.5.5.3.1.3.

Acciones sísmicas

Para la región donde se sitúa la vivienda los valores representativos de los sismos se consideran como los propios de una zona del golfo de México con un valor medio anual de 0,01g y un valor máximo de 0,05g para un periodo de recurrencia de 70 años, con lo que se encuentran dentro del intervalo de los valores que se van a emplear en el cálculo. 1.5.6. SISTEMA ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN DE ADOBE TIPO CÚPULA ESFÉRICA Esta vivienda no pertenece a ningún proyecto de cooperación al desarrollo. Se trata de una vivienda tradicional de la región de Cochabamba en Bolivia. La estructura consta de dos edificaciones similares pero independientes.

Ilustración 1-91: dibujos elaborados a plumilla por el arquitecto Fernando Terrazas que han servido de base para la comprensión de esta estructura y su posterior representación en AUTOCAD y modelizado geométrico en ANSYS.

168

ANÁLISIS GENERAL I

Ilustración 1-92: situación donde puede encontrarse esta vivienda en Bolivia.

La más grande a su vez se subdivide en dos unidades que comparten zonas de sus muros, siendo una de ellas de dos plantas, con una planta baja a altura algo más baja que la cota del terreno y la otra a cota de primera planta, y la otra unidad es similar a la otra edificación separada pero de mayores dimensiones, con una sola planta a cota más baja que la cota del terreno.

Ilustración 1-93: vista en perspectiva de la fachada principal de la estructura. No se han representado los cimientos

Se trata en toral de cuatro habitaciones todas caracterizadas por una cubierta construida como una cúpula de adobe de las que no se va a estudiar la estructura separada. La información de la que partimos para su estudio son unos bocetos a tinta. 1.5.6.1. •

Descripción de los Elementos Estructurales Estructura


169


Se trata de una estructura envolvente efectuada mediante una cúpula de arco circular, que se podría definir como pateriforme, apoyada sobre muros portantes de espesor reforzado actuando como contrafuertes de espesor 0,4m realizado todo mediante adobes. o Cimientos Situados inmediatamente debajo de los muros y realizados en piedras y mortero de tierra. El espesor de los cimientos es la misma que la de los muros que sirven de contrafuertes. o Sobrecimientos No consta su empleo, aunque puede considerarse que una ligera elevación sobre el terreno de los cimientos cumple esta función. 1.5.6.2. Cumplimiento de las condiciones mínimas de diseño exigibles en la estructura 1.5.6.2.1.

Condiciones generales básicas exigibles

•

Condiciones del material y comparación con valores deseables El material de los terrenos de las zonas de emplazamiento de las viviendas son suelos bastantes sueltos y de bajo contenido de arcilla. Se supondrán como valores característicos de la resistencia de rotura del material los correspondientes al apartado 1.5.1.1.1.2. •

Estabilización del hormigón de tierra No consta ningún proceso de estabilización del suelo. Los valores que emplearemos serán suficientemente representativos de posibles procesos de estabilización. Se adoptarán los valores de resistencia que aparecen en el apartado anterior. •

Coordinación modular No consta el tamaño de las unidades de adobe ni su relación con las dimensiones de la estructura, por lo que se supone que no se ha tenido en cuenta este aspecto. Aunque posiblemente las dimensiones sean 39cm x 19cm x 9cm. Además, los adobes posiblemente se fabrican moldeados a mano y no mediante adobera. Esto puede ir en detrimento de un ajuste adecuado de los elementos de arriostre, si es que estos se utilizaran y puede resultar un problema si se plantea que se realicen muchas viviendas.

170

ANÁLISIS GENERAL I

Ilustración 1-94: vista en perspectiva de la fachada principal y lateral derecho. No se han representado los cimientos

1.5.6.2.2.


•

Distribución de cargas uniforme La cúpula permite, en primer término, una distribución uniforme del peso propio sobre el muro sin necesidad de usar para este objetivo una viga de arriostre, y además, si la directriz del arco es adecuada también permite la distribución de las fuerzas horizontales accidentales. Pero puede ofrecer problemas en la dirección de dichas fuerzas al transmitirse a los muros donde ha de anclarse la bóveda, por lo que los contrafuertes tendrán el espesor necesario. •

Refuerzos y conexiones adecuadas de elementos En todos los huecos no se emplean dinteles sino arcos. No consta la presencia de otros refuerzos. Supondremos que la conexión entre sobrecimientos y cimientos está asegurada. •

Arriostramientos o Arriostramiento vertical Además del arriostramiento propio de los muros debido al encuentro con los otros muros contrafuertes, que actúan en la dirección


171


transversal, no se puede contabilizar el efecto de otros elementos de arriostre vertical sobre los muros de donde se ancla la cúpula. o Arriostramiento horizontal de muros Además del propio arriostramiento del sobrecimiento, y la cúpula como elemento de rigidez que transmite adecuadamente las acciones horizontales, no se dispone de otro elemento como la viga de arriostre o cadena. No consta detalle para el atado de la cúpula al muro para lo que sería necesario además, según G. Minke, el empleo de hormigón armado, con lo que la vivienda no sería construida mediante técnicas tradicionales. 1.5.6.2.3. Condiciones estructurales de estabilidad ante el riesgo de carga por viento excesivo La forma aerodinámica de la cubierta junto con la posibilidad cierta de transmitir los esfuerzos horizontales a los contrafuertes y la propia acción de los muros transversales como contrafuertes para los otros muros nos permite asegurar unas buenas condiciones de estabilidad al viento. No es previsible que se produzcan fenómenos vibratorios en elementos de la estructura. 1.5.6.2.4.


La ubicación de las viviendas es adecuada, al ser el terreno suficientemente llano. Al no conocer si está estabilizado el material, puede no disponerse de las garantías adecuadas. Dentro de los posibles muros portantes de las construcciones con tierra, los muros de estas viviendas son muy poco ligeros pero gracias a su muy baja esbeltez ofrecen bastante estabilidad a la cúpula. La condición de simetría de la estructura es más que aceptable. El número de huecos es muy bajo, en una posición muy baja en altura y están centrados, pero sin arriostramientos laterales en las ventanas. La ausencia de refuerzos en encuentros de muros y en la unión de los muros y los sobrecimientos son deficiencias a resaltar por la ausencia de otros materiales que no sea el hormigón de tierra. Faltan detalles de diseño adecuados. El que sólo se emplee hormigón de tierra como material estructural imposibilita el uso de arriostres horizontales del tipo viga cadena o de coronación en madera u hormigón armado. 1.5.6.2.5. •


Protección de la estructura de adobe ante las precipitaciones Dispone de un enlucido en toda la estructura de barro y arena. Una adecuada pendiente en los muros de contrafuerte, pero que no cuentan con protección de una pequeña cubierta, permite evacuar el agua de la bóveda sin deteriorar los muros. La ausencia de sobrecimiento no impide que el terreno húmedo por la lluvia esté en contacto con los muros, y no consta la presencia 172

ANÁLISIS GENERAL I

de ninguna barrera especial entre los sobrecimientos y los muros para proteger a la estructura de los procesos posibles de capilaridad.

Ilustración 1-95: perspectiva de la cara posterior y cara izquierda de la estructura. Complementa a las otras vistas. No se han representado los cimientos

•

Protección de la estructura ante la humedad Dispone de un enlucido de barro y arena. y presenta los mismos aspectos positivos y las mismas carencias respecto de la protección frente a la lluvia. •

Protección de la estructura de adobe ante el viento erosivo Dispone de un enlucido de barro y arena.

•

Protección de la estructura de adobe ante la radiación solar Dispone de un enlucido de barro y arena.

•

Protección de la estructura de adobe ante los elementos vegetales No dispone de un sobrecimiento al que se le suponga dureza suficiente para evitar la acción indeseable de las raices de ciertas plantas. No constan directrices sobre el cuidado de este aspecto en el mantenimiento de la estructura. Aunque a la cimentación se le supone una cierta dureza en este sentido. •

Protección de la estructura de adobe ante los animales El sobrecimiento, que tiene el papel de protección de la estructura frente a la acción de los animales, no consta o no parece disponer de la altura requerida para este cometido.


173


1.5.6.2.6.


•

Condiciones económicas El nivel económico de Bolivia puede expresarse mediante su PIB que es de 3000 $ USA y una deuda externa de 5.000 millones de dólares USA. El nivel económico de la zona corresponde a una zona rural del altiplano con elevada pobreza. Como en tantas otras situaciones las viviendas, con sus habitaciones destinadas a almacenes son fundamentales para el desarrollo de la zona, aunque estas viviendas pertenecen a una tipología tradicional están en desuso. En este sentido cabe destacar que para la realización de este tipo de viviendas se emplea exclusivamente hormigón de tierra y algo de madera para los dinteles. Por el material base y su raíz tradicional, y aunque se desconocen los datos económicos podemos estimar que su costo se encontrará por debajo de los 100$ USA/m². Se efectúan en régimen de autoconstrucción con lo que supone de ahorro en la inversión económica y favorecedor de la capacitación para la población. •

Condiciones culturales Los habitantes de la zona no parecen tener conciencia de las carencias de sus construcciones y debilidades frente a los riesgos sísmicos. La construcción con adobe es conocida en la zona como lo es en toda Iberoamérica por lo que es una tecnología apropiada desde el punto de vista del material y la forma de la vivienda es tradicional de la zona. 1.5.6.3.

Acciones adoptadas para la estructura de adobe tipo cúpula esférica

Continuando con la clasificación del apartado 1.5.1.3 se describen, particularizando para la estructura en análisis, los valores de las acciones representativas, comparando los valores que se adoptaron en las acciones horizontales para todas las estructuras con los propios de la región donde se sitúa la vivienda. 1.5.6.3.1.


1.5.6.3.1.1.


o Peso propio En la estructura esta acción corresponde a los muros donde apoya la cubierta de cúpula de arco circular y la cubierta misma también de adobe. o Carga permanente No se empleará en esta estructura como tal, al ser la carga que corresponde a la cubierta y estar introducida ya en el peso propio.

174

ANÁLISIS GENERAL I

1.5.6.3.1.2.

Acción del viento

Para la región donde se sitúa la vivienda el régimen de vientos es tal que la máxima velocidad es de 100km/h y la presencia de ciclones y huracanes en la región se puede considerar improbable, con lo que se encuentran dentro del intervalo de los valores que se van a emplear en el cálculo. 1.5.6.3.1.3.

Acciones sísmicas

Para la región donde se sitúa la vivienda los valores del coeficiente sísmico se encuentran en el entorno de 0,02, siendo el máximo en Bolivia de 0,06, con lo que se encuentran los valores reales dentro del intervalo de los valores que se van a emplear en el cálculo.


175


176

ANÁLISIS GENERAL II

1.6. ANÁLISIS GENERAL II: DETERMINACIÓN DE LOS MODELOS DE ELEMENTOS FINITOS 1.6.1. TIPO DE ANÁLISIS QUE SE ADOPTA Supondremos que todas las estructuras trabajarán en el rango elástico. Las situaciones de carga se estudian desde el punto de vista estático y estático equivalente sin tener en cuenta efectos dinámicos y oscilatorios como consecuencia de sismos y vientos. Los sistemas estructurales que desde el punto de vista resistente se contemplan en este proyecto, ordenados por familias, son: el sistema muro estructural, el sistema bóveda y el sistema cúpula, vistos en los epígrafes anteriores. Así, de entre los posibles tipos de análisis, todas las estructuras de este proyecto se estudiarán desde el punto de vista estático lineal. Además para las acciones horizontales se estudian por su efecto estático equivalente. 1.6.2. HIPÓTESIS ADOPTADAS

SOBRE

LOS

VALORES

DE

LAS

ACCIONES

Establecido el método de análisis de las estructuras, se efectúan las siguientes hipótesis y clasificaciones sobre los valores de las acciones adoptadas como relevantes, sobre el siguiente esquema de acciones: •

Acciones Directas o Acciones Permanentes Serán las debidas al peso propio por un lado y al peso de la cubierta, cuando ésta no esté construida mediante adobe, que estará computada en el peso propio. Aplicaremos como coeficientes de mayoración γG = 1.50 o Acciones Accidentales Consideramos en este grupo la debida al viento. Aplicaremos como coeficientes de mayoración γA = 1.00

•

Acciones Indirectas o Acciones Accidentales Consideramos en este grupo a la debida a la sísmica. Aplicaremos como coeficientes de mayoración γA = 1.00


177


1.6.2.1. Hipótesis sobre los valores de las acciones adoptadas para la edificación de adobe tipo bóveda de directriz parabólica. Acciones de cálculo •

Acciones Directas o Acciones Permanentes El peso propio se calculará como una fuerza inercial para una aceleración gravitatoria de: g = 9,81

m s2

Para poder aplicar un coeficiente de mayoración de γG = 1.50, aumentaremos esta aceleración gravitatoria en un 50%: g cálculo = 9,80 + 0,5 ⋅ 9,80 = 14,7

m s2

o Acciones Accidentales La presión debida al viento se introduce aplicando como coeficientes de mayoración γA = 1.00 a los siguientes valores máximos: Para presión directa sobre los muros de contrafuerte: kN m2 Para succión sobre muros de contrafuerte: W = 2,304

kN m2 Para presión directa sobre bóveda: W = −1,152

W = 1,152

kN m2

Para succión sobre bóveda: kN m2

W = −1,152 •

Acciones Indirectas o Acciones Accidentales Consideramos como acción indirecta accidental a la acción sísmica, calculada como una acción inercial a la que aplicaremos como coeficientes de mayoración γA = 1.00 Al coeficiente sísmico máximo: s = 0,3 ⋅ g

178

m s2


1.6.2.2. Hipótesis sobre los valores de las acciones adoptadas para la edificación de tapial con cubierta plana •


m s2

Para poder aplicar un coeficiente de mayoración de γG = 1.50, aumentaremos esta aceleración gravitatoria en un 50%: m s2 El peso de la cubierta podríamos calcularlo con un valor de la densidad: g cálculo = 9,80 + 0,5 ⋅ 9,80 = 14,7

δ cubierta = 0,6 ⋅ δ madera + 0,4 ⋅ δ tierra = 0,6 ⋅ 700 + 0,4 ⋅ 1600 = 1060

kg m3

para un volumen de: V = 14,82m 3 que representa una masa de: M = 1060

kg ⋅ 14,82m 3 = 15709,2kg 3 m P = 153950,16 N

que podríamos repartir a lo largo de la longitud del muro de forma uniforme al suponer condiciones de apoyo simple, en los muros donde la cubierta apoya: q=

P 153950,16 N N = = 4998,38 L 30,8m m

que tras multiplicar por al coeficiente de mayoración queda: N m sin embargo, para facilitar el cálculo de la fuerza horizontal de la acción sísmica equivalente que la cubierta transmite al resto de la estructura, se ha decidido el aumento de la densidad de los elementos que representan a la cubierta, en vez de sustituirla por dos acciones: una vertical debida al peso propio y otra que suponga el efecto horizontal sobre los muros. De esta forma se añade un volumen exclusivamente encima del muro como si de una viga de atado se tratara pero sin el efecto arriostrante de ésta, ya que disminuimos su módulo de Young. Así conseguimos q c = 7497,57


179


directamente la acción vertical del peso propio de la cubierta y la horizontal por la acción sísmica equivalente. Tenemos pues que determinar la densidad que determinan a los elementos de esa parte del modelo y que deberá representar a la cubierta pero con un volumen inferior al real de la cubierta. δ '⋅V = M donde M yV son: M = 15709,2 Kg V = 3,46m 3 M Kg = 4540,23 3 V m o Acciones Accidentales La presión debida al viento se introduce aplicando como coeficientes de mayoración δ '=

γA = 1.00 a los siguientes valores máximos: Para presión directa sobre los muros de tapial: kN m2 Para succión sobre muros de tapial: W = 2,304

kN m2 Para succión sobre cubierta plana: W = −1,152

kN m2 que multiplicando por la superficie de la cubierta obtenemos: W = −1,152

kN ⋅ 120m 2 = −138,24kN 2 m y dividiendo entre la longitud de los muros en los que se reparte: P = −1,152

q= •

kN − 138,24kN = −3,14 44m m

Acciones Indirectas o Acciones Accidentales Consideramos como acción indirecta accidental a la acción sísmica, calculada como una acción inercial a la que aplicaremos como coeficientes de mayoración γA = 1.00 Al coeficiente sísmico máximo:

180


s = 0,3 ⋅ g

m s2

1.6.2.3. Hipótesis sobre los valores de las acciones adoptadas para la edificación de adobe con cubierta a dos aguas •


m s2

Para poder aplicar un coeficiente de mayoración de γG = 1.50, aumentaremos esta aceleración gravitatoria en un 50%: m s2 El peso de la cubierta lo calculamos con los valores de densidad: g cálculo = 9,80 + 0,5 ⋅ 9,80 = 14,7

M estructura = Vestructura ⋅ δ madera = 2,42m 3 ⋅ 700

kg = 1694kg m3

kg = 2360,75kg m2 kg kg kg δ cubierta = 0,5 ⋅ (δ zinc + δ teja ) = 0,5 ⋅ (10 2 + 61 2 ) = 35,5 2 m m m el peso total de la cubierta con su estructura de cerchas será: M = 1694kg + 2360,75 = 4054,75kg M cubierta = S cubierta ⋅ δ cubierta = 66,5m 2 ⋅ 35,5

P = 39736,55 N que repartiremos a lo largo de la longitud del muro de forma uniforme al suponer condiciones de apoyo simple, en los muros donde la cubierta apoya: P 39736,55 N N = = 2483,53 L 16m m que tras multiplicar por al coeficiente de mayoración queda: q=

N m sin embargo, para facilitar el cálculo de la fuerza horizontal de la acción sísmica equivalente que la cubierta transmite al resto de la estructura, se ha decidido el aumento de la densidad del elemento que representa a la viga de atado de forma que represente a la masa de la cubierta. Así conseguimos directamente la acción vertical del peso propio de la cubierta y la horizontal por la acción sísmica equivalente. q c = 3725,30


181


o Acciones Accidentales La presión debida al viento se introduce aplicando como coeficientes de mayoración γA = 1.00 a los siguientes valores máximos: Para los muros de tapial: Presión directa: W = 2,304

kN m2

W = −1,152

kN m2

Succión:

Para cubierta inclinada: Presión directa: W = 1,44

kN m2

Succión: kN m2 valores que multiplicaremos por las superficies correspondientes de la cubierta: W = −1,152

P = 1,44

kN ⋅ 38m 2 = 54,72kN 2 m

kN ⋅ (38 + 7,8)m 2 = −52,762kN m2 con sus correspondientes cargas lineales: P = −1,152

q=

54,72kN kN = 9,12 6m m

kN − 52,762kN = −5,86 9m m y para el otro sentido: q=

P = 1,44

kN ⋅ (38 + 7,8)m 2 = 65,95kN 2 m

kN ⋅ 38m 2 = −43,778kN m2 con sus correspondientes cargas lineales: P = −1,152

q=

182

65,95kN kN = 7,33 9m m


q=

− 52,762kN kN = −8,79 6m m

Valores que coinciden con los de cálculo (γA = 1.00) •

Acciones Indirectas o Acciones Accidentales Consideramos como acción indirecta accidental a la acción sísmica, calculada como una acción inercial a la que aplicaremos como coeficientes de mayoración γA = 1.00 Al coeficiente sísmico máximo: m s2

s = 0,3 ⋅ g

1.6.2.4. Hipótesis sobre los valores de las acciones adoptadas para la edificación de adobe tipo cúpula esférica •


m s2

Para poder aplicar un coeficiente de mayoración de γG = 1.50, aumentaremos esta aceleración gravitatoria en un 50%: g cálculo = 9,80 + 0,5 ⋅ 9,80 = 14,7

m s2

o Acciones Accidentales La presión debida al viento se introduce aplicando como coeficientes de mayoración γA = 1.00 a los siguientes valores máximos: Para presión directa sobre los muros de contrafuerte: kN m2 Para succión sobre muros de contrafuerte: W = 2,304

kN m2 Para presión directa sobre cúpula: W = −1,152


183


W = 1,152

kN m2

Para succión sobre cúpula: kN m2

W = −1,152 •

Acciones Indirectas o Acciones Accidentales Consideramos como acción indirecta accidental a la acción sísmica, calculada como una acción inercial a la que aplicaremos como coeficientes de mayoración γA = 1.00 Al coeficiente sísmico máximo: s = 0,3 ⋅ g

m s2

1.6.3. HIPÓTESIS SOBRE COMBINACIÓN DE ACCIONES Las hipótesis de combinación de acciones para los Estados Límite Últimos que son los Estados Límite que nos interesa estudiar serán aquellas que cumplan el criterio: Para situaciones de carga permanente con accidental directa:

∑γ j ≥1

G, j

⋅ Gk , j + γ A ⋅ Ak

Y para situaciones de carga permanente con accidental indirecta (acciones sísmicas):

∑γ j ≥1

G, j

⋅ Gk , j + γ A ⋅ AE ,k

donde: γ G, j es el coeficiente de mayoración de las acciones permanentes Gk , j es el valor característico de las acciones permanentes γ A es el coeficiente de mayoración de las acciones accidentales Ak

es el valor característico de la acción accidental directa (viento

huracanado) AE ,k es el valor característico de la acción accidental indirecta (sismo) 1.6.4. BREVES NOTAS SOBRE EL MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS Se pretenden exponer muy resumidamente los fundamentos del método de los elementos finitos mediante la introducción de los pasos básicos en la definición del 184


problema del sólido elástico continuo que se quiere resolver mediante el MEF. Para simplificar se relaciona este método de cálculo con el método matricial de cálculo, evitando introducir conceptos teóricos que se escapan del programa formativo de la titulación de ingeniería técnica industrial. A continuación se esquematizan de forma muy sucinta las etapas básicas de la formulación matricial de un elemento que permite agrupar variables y operaciones de forma compacta, se ha destacado aquí también la relación directa con el proceso matricial. Se comenta brevemente el esquema básico de los errores tipo del MEF. 1.6.4.1.

Fundamentos del Método de los Elementos Finitos

El Método de Elementos Finitos es un método de discretización, y resolución numérica de problemas de valores iniciales y, o de contorno de ecuaciones diferenciales que definen problemas continuos, planteadas a través de una formulación de tipo integral. La idea básica reside en la discretización del continuo de infinitos grados de libertad en partes a las que se denominan elementos finitos con un número finito de grados de libertad pero suficientemente cuantioso como para necesitar de una computadora para la resolución del sistema de ecuaciones diferenciales del sistema discreto que es modelo del sistema real. El aumento de la velocidad de cálculo de las computadoras permite una popularización de este método de cálculo limitado por el aumento excesivo de los grados de libertad finitos del modelo. La utilidad de los métodos de resolución aproximada queda justificada cuando: •

El proceso sobre el medio continuo en estudio ofrece suficientes dificultades como para que impida la simplificación del problema por el cuerpo teórico básico

•

Se pretende complementar o evitar el análisis del problema mediante la construcción y ensayo con prototipos Además el empleo del método de los elementos finitos ha obtenido un gran éxito en la resolución de un variado tipo de problemas de la ingeniería y la física matemática, debido a la generalidad de las ideas que subyacen. Entonces, podemos decir que el objetivo básico del análisis por el MEF es aproximar con un grado suficiente de precisión las incógnitas de la ecuación diferencial de un problema continuo de dificultad manifiesta para ser resuelto por otros métodos. Como introducción al MEF se describen simplificadamente las etapas del análisis matricial de un sistema discreto (estructura de barras):


185


•

Definición de malla de elementos de barras (elementos discretos) que se conectan en los nudos. Cada barra tiene unas propiedades geométricas y mecánicas conocidas. Todos estos son los datos de partida

•

Se calculan las matrices de rigidez y los vectores de fuerza en los nudos de cada barra del sistema

•

Se ensamblan las matrices de todas las barras constituyéndose la matriz de equilibrio global y se resuelve obteniéndose las incógnitas

•

Mediante los valores resueltos de las incógnitas de los nudos se obtienen los valores de propiedades del sistema que dependen de los valores que definen a los nudos Este proceso es análogo al que se sigue en el MEF aunque en vez de nudo hablamos de nodo y la barra que interconecta nudos se “sustituye” por el elemento finito “interconectado” con los otros elementos finitos mediante los nodos. Se puede considerar, hasta cierto grado, que el MEF es una extrapolación al análisis de estructuras de tipo continuo del método de cálculo matricial para estructuras de barras (Courant, R; 1943). El sistema discreto general, base del MEF y que sustituye al continuo, se caracteriza por estar constituido por un número m de componentes (elementos) definidos cada uno por dos series de parámetros discretos: unos describen al elemento y otros el comportamiento del sistema en su conjunto. La reunión de todos los parámetros de todos los elementos conforman un conjunto con número i de parámetros, son los parámetros del sistema que representaremos como:

{ai } Entonces, puede expresarse para cada uno de los m elementos un conjunto de cantidades: Qie = Qie (a ) Y para el sistema, el conjunto de cantidades del sistema que constituyen las ecuaciones obtenidas por simple adición, se expresan como: m

Ri = ∑ Qie e =1

si el conjunto de cantidades de cada elemento es lineal: Qie = K ie1 (a1 ) + K ie2 (a2 ) + ... + f i e y podemos expresar las ecuaciones en la forma: m

(

Ri = ∑ K ie1 + k ie2 + ... + f i e e =1

186

)


La relación entre parámetros discretos del sistema y las cantidades del sistema constituyen un sistema de ecuaciones que dependerá de cada tipo de problema. Para este proyecto esta relación en concreto es lineal y podremos agrupar estas ecuaciones en la forma: R/ = K/ ⋅ a + f/ Que resolviéndolo permite obtener los valores de las variables del sistema. 1.6.4.2. Esquema de los pasos para el análisis de una estructura como continuo elástico de tres dimensiones mediante el método de elementos finitos Comentado el sistema discreto general y el método de resolución mediante el MEF y su relación con la resolución de un sistema de barras mediante el método matricial, concretamos algo más este proceso de discretización para los problemas de tensiones y deformaciones en un continuo elástico de tres dimensiones, más próximo al ámbito de este proyecto, y mediante el método denominado de los desplazamientos. Este proceso pone de manifiesto de nuevo la relación entre la resolución de un medio continuo de tres dimensiones y un sistema de barras resuelto por el sistema matricial: 1. A partir del continuo, proceso y condiciones de contorno en estudio, se selecciona un modelo matemático apropiado a la descripción del comportamiento. Se ha de tener en cuenta las propiedades del material o materiales y la cuantía de la variación esperada en los grados de libertad y que para el planteamiento de las ecuaciones de equilibrio se usará el Principio de los Trabajos Virtuales. 2. Se discretiza el modelo geométrico mediante el mallado de “elementos finitos”, “traduciendo” un problema de infinitos grados de libertad a un sistema discreto de n grados de libertad. Podemos asimilar este proceso a dividir el modelo tres dimensional mediante superficies imaginarias. Los elementos se conectan entre sí mediante puntos discretos denominados nodos, siendo los desplazamientos de estos nodos las incógnitas fundamentales del problema. En los nodos quedan determinados los grados de libertad del sistema. Cada elemento interpola los valores de las variables del proceso en función de los valores en los nodos. De esta forma hemos obtenido los mcomponentes y el conjunto de i-parámetros. 3. Se determina un conjunto de funciones que definan de forma única el campo de desplazamientos para cada elemento en función de los desplazamientos nodales. Estas funciones de desplazamientos deberían elegirse de forma que aseguren la continuidad en el contorno de los elementos. Podemos definir así de manera única el campo de


187


deformaciones. Estas deformaciones junto con las deformaciones iniciales y las propiedades del material definen el estado de tensiones para todos los elementos y en particular en el contorno de éstos. En general podemos decir que se interpolan las variables principales en función de sus valores en los nodos. 4. Mediante el Principio de los Trabajos Virtuales se obtiene la matriz de rigidez de cada elemento, que agrupa las rigideces de dicho elemento K , y el sistema de fuerzas en los nodos f , que equilibran las tensiones en el contorno y las cargas repartidas[SdlTF46].Este cálculo es más complejo al tratarse de integrales en el dominio del elemento, que en el caso de las estructuras de barras Genéricamente se puede hablar de la rigidez como el coeficiente de cada ecuación que se genera por cada grado de libertad. Este apartado se corresponde con la definición de las cantidades de cada de elemento 5. Se ensamblan las matrices de rigidez de todos los elementos constituyendo la matriz del sistema, así como el vector de fuerzas sobre nodos. K ⋅a = f Obteniéndose un sistema de ecuaciones a resolver por el método que se estime oportuno. Ya hemos obtenido así el sistema de ecuaciones de las cantidades del sistema. 6. Se resuelve el sistema de ecuaciones con incógnitas los desplazamientos de los nodos. 7. De los movimientos nodales pueden obtenerse las deformaciones, las tensiones y las reacciones en los nodos con desplazamientos conocidos. Para el proceso descritos en las etapas 4 a 7 se usa normalmente un programa de ordenador. 8. Se analizan los resultados mediante la interpretación y representación gráfica de los mismos. 1.6.4.3.

Formulación matricial de las ecuaciones del elemento

Introducidos los pasos básicos en la definición del problema del sólido elástico continuo a resolver mediante el MEF, se quiere esquematizar de forma muy sucinta las etapas básicas de la formulación matricial del elemento ya que debido al gran número de variables de desplazamientos en el MEF es necesario agrupar variables y operaciones de forma compacta. Esta formulación permite dar una idea general del proceso, que basado en la formulación matricial, sigue el MEF. 188


1.6.4.3.1. forma

Discretización del campo de desplazamientos. Matriz de funciones de

Conociendo que el campo de desplazamientos queda representado por el vector: u = [u , v, w]

T

Las componentes del vector son los desplazamientos según los ejes cartesianos. El campo de desplazamientos en el interior del elemento queda discretizado al expresarlo como función de los desplazamientos de los nodos del elemento: u ≈ uˆ = ∑ N i ⋅ ai = N ⋅ a A la matriz N se le denomina como matriz de funciones de forma y a es el vector de desplazamientos nodales. Siendo la matriz de funciones de forma: N = [N1 ... ... N i ]  Ni N i =  0  0

0 Ni 0

0 0  N i 

y el vector de desplazamientos de un nodo:  ui  ai =  vi   wi  1.6.4.3.2.

Discretización del campo de deformaciones. Matriz de deformación

El vector del campo de deformaciones es:

[

ε = ε x , ε y , ε z , γ xy , γ xz , γ yz


]

T

189


∂  ∂x  εx   0 ε    y  ε   0 ε = z=∂ γ xy   γ yz   ∂y    γ zx   0  ∂  ∂z

 0  0  ∂  u   ∂z  ⋅  v  = S ⋅ u   0   w    ∂  ∂y  ∂ ∂x 

0 ∂ ∂y 0 ∂ ∂x ∂ ∂z 0

La discretización del campo de deformaciones se expresa como: ε = S ⋅ u ≈ ∑ Bi ⋅ ai = B ⋅ a donde B es la matriz de deformación del elemento y que se define: B=S⋅N con tantas submatrices como nodos por elemento:

B = [B1 ... ... Bi ] Bi = S ⋅ N i

 ∂N i  ∂x   0    0 Bi =  ∂N  i  ∂y  ∂N i   ∂z  0 

0 ∂N i ∂y 0 ∂N i ∂x 0 ∂N i ∂z

 0   0   ∂N i   ∂z  0   ∂N i   ∂x  ∂N i  ∂y 

Y por tanto también podemos expresar la discretización del campo de desplazamientos así:

190


∂N i   ⋅ ui   ∂x   ∂N i   ⋅ vi ∂y     ∂N i ⋅ wi n  n   = ∑ Bi ⋅ ai ε ≈ ∑  ∂N ∂z ∂N i i =1  ⋅ u + i ⋅ v  i =1  ∂y i ∂x i   ∂N i  ∂N ⋅ ui + i ⋅ wi   ∂x  ∂z  N Ni ∂ ∂ i  ⋅v + ⋅ wi   ∂z i ∂y  1.6.4.3.3.

Matriz constitutiva

El campo de tensiones se escribe mediante el siguiente vector:

[

σ = σ x , σ y , σ z ,τ xy ,τ xz ,τ yz

]

T

La relación entre estas tensiones y las deformaciones viene expresada por el sistema de ecuaciones siguiente según la teoría de la elasticidad: σ = D ⋅ (ε − ε 0 ) + σ 0 Siendo D una matriz simétrica que para materiales isótropos es:   1   µ 1 − µ  µ  E (1 − µ ) 1 − µ [D] = (1 + µ ) ⋅ (1 − 2µ )  0    0    0 

µ 1− µ

µ 1− µ µ 1− µ

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1 − 2µ 2(1 − µ )

0

0

0

0

1 − 2µ 2(1 − µ )

0

0

0

0

1 µ 1− µ

   0    0    0   0   1 − 2µ   2(1 − µ )  0

Siendo la matriz de propiedades mecánicas o matriz constitutiva: La discretización del campo de tensiones: σ ≈ D⋅B⋅a En general el vector de tensiones tendrá t × 1 componentes. Si n es el número de variables nodales y d los grados de libertad de cada nodo tendremos que la matriz constitutiva es de orden t × t , la matriz de deformación es de orden t × (n × d ) , mientras que la dimensión del vector de desplazamientos nodales es (n × d ) × 1 .


191


1.6.4.3.4.

Aplicación del Principio de los Trabajos Virtuales

La expresión matricial del Principio de los Trabajos Virtuales para un análisis de elementos finitos en tridimensionales:

∫∫∫δε

T

V

σdV = ∫∫∫δu T bdV + ∫∫ δu T tdA + ∑ δaiT qi V

A

i

donde V y A representan el volumen y la superficie respectivamente, del elemento sobre el que actúa las fuerzas de masa b, de superficie t y puntuales qi. 1.6.4.3.5.

Matriz de rigidez y vector de fuerzas nodales equivalentes

Si sustituimos en la expresión del PTV del elemento las relaciones: δu T = δa T ⋅ N T δε T = δaT ⋅ BT Y sacamos factor común los desplazamientos virtuales obtendremos una expresión para cada elemento de la forma: K e ⋅ ae + f e = qe Una vez efectuado esto para todos los elementos se ensamblan estas ecuaciones en la ecuación global obteniendo un sistema de ecuaciones de la forma: K ⋅a = f con elementos de la forma: K e ij = ∫ BiT DB j dV V

f e i = − ∫ N iT bdV − ∫ N iT t dA − ∫ BiT Dε 0 dV + ∫ BiT σ 0 dV V

1.6.4.4.

A

V

V

Proceso de análisis en el programa

Ya ha quedado resumido el proceso del MEF y se apuntó muy brevemente como interviene el uso de la computadora en el cálculo. El uso de la notación matricial del proceso pone de manifiesto el modo computerizado del método de solución. Además el proceso de análisis del MEF se subdivide en todo programa de elementos finitos en diferentes etapas relacionadas con los puntos de los apartados anteriores, estableciéndose cinco subrutinas: Datos, Rigidez, Fuerzas, Solución y Tensión. Además es posible definir el tipo de análisis, lineal o no, relacionado con las propiedades del material y a las variaciones en los grados de libertad y objetivos planteados en el proyecto. Así como de la disponibilidad de un equipo informático

192


adecuado. Además los programas suelen disponer de diferentes métodos de resolución del sistema de ecuaciones en relación con el tipo de análisis. Como se ha establecido anteriormente se ha optado por un análisis lineal que ofrezca los primeros datos para un posterior análisis no lineal, sin detrimento de la calidad de los resultados. 1.6.4.5. 1.6.4.5.1.

La interpretación de resultados y errores en el MEF Carácter aproximativo de la solución

La solución que proporciona el MEF es aproximada y no satisface los requisitos de equilibrio y compatibilidad de la solución exacta. En general se puede decir que: •

La solución es compatible dentro de los elementos cuando la aproximación del campo de desplazamientos sea continua

•

La solución puede no ser compatible entre elementos. Esto dependerá del refinamiento de la malla

•

En los nodos se da siempre la compatibilidad por la continuidad exigida en las variables y el equilibrio impuesto

•

El equilibrio de fuerzas y momentos se da siempre en los nodos

•

En general no se da equilibrio de tensiones entre elementos

•

En general las tensiones no están en equilibrio en el interior de los elementos por la aproximación del PTV

1.6.4.5.2.

Tipos de error en la solución por el MEF

A grandes rasgos los errores que pueden tener lugar al realizar un análisis mediante el Método de los Elementos Finitos y que afectan al carácter aproximado de la solución se derivan de una discretización incorrecta, de un defecto de la aproximación de la geometría, de errores en el cálculo de las integrales del elemento y de defectos en el proceso de resolución del sistema de ecuaciones. •

La discretización depende del refinamiento de la malla por la mayor cantidad de elementos con que se genere o del grado de la interpolación. Entre estas dos variables es necesario alcanzar una solución de compromiso ya que el aumento del número de elementos o del grado de interpolación asociado a los mismos supone un aumento del tiempo de cálculo y del empleo de los recursos limitados del computador.

•

El defecto de la aproximación en geometría depende de la dificultad en la reproducción de la geometría del modelo y se resuelve de la misma forma que el error por discretización


193


•

Los errores en el cálculo de las integrales del elemento se producen por la evaluación por defecto en el cálculo de las integrales de los elementos mediante métodos numéricos. Los defectos en el proceso de resolución del sistema de ecuaciones algebraicas mediante algún método directo (eliminación Gaussiana, Choleski, Frontal, etc.), pueden ser de tres tipos: errores por mal condicionamiento de las ecuaciones, errores de truncamiento y errores de redondeo. o El error de condicionamiento se produce si pequeñas variaciones de K produce grandes variaciones en los desplazamientos. Depende de los errores de truncamiento y de redondeo. o El error de truncamiento depende del número de dígitos que el ordenador es capaz de retener. o El error de redondeo es el debido al redondeo automático que el ordenador efectúa sobre el último dígito de un número durante el cálculo. Suele ser menor que el de truncamiento. Los valores de números irracionales que se empleen deben disponer del máximo número de dígitos que el ordenador emplee. Además de todos estos errores, en el cálculo de estructuras por el MEF cabe destacar el error asociado a la ecuación constitutiva: al estar el módulo de Young y el coeficiente de Poisson relacionados a los desplazamientos y las tensiones, respectivamente en los materiales isótropos y homogéneos, el error asociado a los coeficientes de la ecuación constitutiva producen un error en la solución muy superior a los errores anteriores. Este aspecto es fundamental en este proyecto donde hay una gran indeterminación en los valores del módulo de Young especialmente. 1.6.4.6. 1.6.4.6.1.

Descripción del programa ANSYS Ámbito de aplicación y límites del programa

Los programas de análisis mediante el método de elementos finitos permite la resolución aproximada de sistemas de ecuaciones diferenciales de modelos que representan sistemas físicos o propios de la ingeniería. Frente a otros programas de análisis de elementos finitos tales como ABAQUS, COSMOS, PATRAN, etc. , ANSYS ofrece una gran cantidad de herramientas y funciones combinadas por una facilidad de uso. 1.6.4.6.2.

194

Organización del programa


El programa, trabajando sobre el sistema operativo determinado, está organizado en dos niveles: el Nivel Inicial y el Nivel de Procesador, que generan una base de datos almacenada en una serie de ficheros. El Nivel de Procesador se subdivide en cuatro, que trabajan de forma independiente entre sí, siendo necesario estar en el nivel inicial para cambiar de entre los distintos procesadores. Los nombres asignados a estos tres subniveles son: Preprocesador General (PREP7), Procesador de Solución (SOLUTION) y Postprocesador General (POST1), Postprocesador en el tiempo (POST26). Las etapas de trabajo se adaptan a estos procesadores: Preprocesado Se establecen los parámetros geométricos, cargas, propiedades del material, condiciones de contorno, así como las variaciones de las mismas a lo largo del tiempo, y cualquier información que requiera el programa para posteriormente simular el comportamiento deseado del modelo matemático. Pero el parámetro de mayor importancia por las consecuencias que posteriormente tendrá en el tiempo de computo y en la bondad de los resultados obtenidos es el mallado, es decir, la generación de un conjunto a través de pequeños elementos en los que queda divido. La decisión del grado de discretización se establecerá de forma que sea la malla lo más fina y lo más uniforme posible. Brevemente, las principales fases que se efectúan en el preprocesado: •

Definir los materiales e introducir las propiedades de los mismos

•

Definir constantes reales, es decir, las propiedades de los elementos

•

Definir los distintos tipos de elementos

•

Efectuar el modelado sólido

•

Mallar las entidades

• Aplicar las solicitaciones y las condiciones de contorno Simulación (resolución de las ecuaciones) En este paso el programa inspecciona el modelo y se calculan los desplazamientos de cada elemento en función de sus valores en los nodos, determinando la matriz de rigidez y el vector de carga de cada elemento, y ensamblando todos los elementos para obtener la matriz de rigidez global del sistema y el vector de carga nodal. Una vez calculados los desplazamientos, se pueden obtener las deformaciones, las tensiones, así como cualquier otra variable de cálculo especificada. Para resolver el caso de carga planteado, ANSYS dispone de una serie de parámetros que pueden controlarse, tales como la tolerancia de la solución o el procedimiento empleado en la resolución de los sistemas de ecuaciones. Es


195


importante tener un control preciso de todos estos parámetros relacionados con lo comentado en los puntos anteriores, y que influirán no sólo en la precisión de los resultados, sino también en los tiempos de simulación. Postprocesado Es la etapa en la que se evalúan los resultados una vez que la simulación ha concluido y los desplazamientos, tensiones y otras variables fundamentales han sido calculadas. Existen dos modos de trabajo fundamentales para interaccionar con el programa, que se han empleado en el desarrollo del programa: modo de listado ordenado de comandos (BATCH) y el modo interactivo (INTERACTIVE). Durante la realización del proyecto se ha trabajado iniciando el programa en modo interactivo, y siempre desde el entorno gráfico Interactivo GUI y leyendo ficheros de comandos ordenados generados, por un programa de editado de texto para facilitar el trabajo, usando las herramientas en modo interactivo cuando ha sido necesario. Las extensiones de los ficheros generados por el programa, que constituyen la base de datos del programa accesible desde el programa, son: •

Nombre.LOG. Fichero de sesión: sirve para editar y modificar los comandos

•

Nombre.ERR. Fichero de errores: contiene los mensajes de advertencia y error

•

Nombre.OUT. Fichero de salida: contiene la respuesta de ANSYS a cada comando

•

Nombre.DB. Fichero de base de datos: contiene los datos del modelo

•

Nombre.RST. Fichero de resultados: contiene los resultados del análisis

•

Nombre.Sn. Fichero de paso de carga: recoge la información de cada paso de carga

•

Nombre.ELEM. Fichero de elementos: recoge la información de los elementos

•

Nombre.EMAT. Fichero de elementos: contiene las matrices de elementos en cada fichero. El término Nombre corresponde a la denominación del jobname empleada por el usuario. Para el análisis estructural, una de las aplicaciones comunes del MEF, ANSYS dispone de varios tipos de análisis, siete desde la versión 5.4. De entre ellos se emplea 196


el método estático, que determina los desplazamientos, las tensiones, etc. Bajo condiciones de carga estáticas. Además este análisis será lineal. Asociado a este análisis estático lineal se elegirá un elemento adecuado y que pueda emplearse para el tipo de mallado que se va a emplear. Se trata del elemento tetraédrico SOLID92. Las cargas inerciales que van a emplearse: gravitatoria y sísmica equivalente son admitidas por el análisis estático de ANSYS. De las clases de carga que pueden aplicarse en el análisis estático emplearemos: •

Fuerzas y presiones externas

• Fuerzas inerciales estáticas Por otro lado las etapas del cálculo del MEF anteriormente comentadas encuentran en el análisis estructural propio de ANSYS una acomodación estableciéndose los siguientes pasos: • Construcción del modelo Se especifica el jobname y se trabaja en el entorno del procesador PREP7 para definir los tipos de elementos, las constantes reales de los elementos, las propiedades del material y la geometría del modelo. Se definen aspectos tan importantes como el módulo de Young (EX), la densidad (DENS) que es tan importante para las acciones inerciales. • Aplicación de las cargas Se trabaja en el entorno del procesador SOLU. Se define el tipo de análisis (Static)y opciones de resolución del sistema de ecuaciones. Se aplican las cargas y las condiciones de los pasos de carga • Revisión de los resultados Se trabaja en el entorno del procesador POST1. Los resultados del análisis estático se encuentran en el fichero de extensión .RST. Con unos resultados primarios dados por los desplazamientos y otros datos derivados: tensiones, deformaciones, fuerzas en los elementos, fuerzas de reacción en los nodos, etc. Desde el procesador POST1 se estudian los valores en un solo paso de carga. También se puede obtener en esta fase estimaciones del error porcentual en la energía estructural del modelo que representa el error relativo a un determinado mallado. 1.6.4.6.3.

El modelado y el lenguaje paramétrico en ANSYS

La generación del modelo hace referencia a la creación de los nodos y elementos que representan la disposición del modelo en sus dimensiones espaciales y sus relaciones. Esto es, la generación de la configuración geométrica de nodos y elementos. Para conseguir este objetivo, y de entre las opciones que ofrece ANSYS, se ha elegido la creación del modelo geométrico en el mismo ANSYS, como paso previo al


197


establecimiento de los elemento y nodos, por lo que no se ha empleado la generación directa, ni la importación de un modelo generado en un sistema CAD. Esta elección no ha sido arbitraria, sino que es el método apropiado para modelos volumétricos sólidos de grandes dimensiones, disminuyendo los datos de entrada, permite el uso de operaciones booleanas, modificaciones rápidas de la geometría y otras ventajas que no son de interés para el presente proyecto aunque conlleva desventajas en el tiempo de cálculo y ciertas dificultades en el mallado. La definición geométrica del modelo se ha potenciado con el empleo de la herramienta APDL de ANSYS. APDL son las siglas del lenguaje paramétrico de ANSYS (ANSYS Parametric Design Language). El lenguaje paramétrico de ANSYS permite entre otras cosas construir un modelo en función de parámetros (variables), que permite realizar variaciones convenientes para adecuar el modelo al sistema real. Este lenguaje paramétrico debe emplearse contemplando ciertos aspectos como el número de caracteres, caracteres no permitidos, etc y que puede emplearse en todos los procesadores de ANSYS. 1.6.5. APLICACIÓN DEL MEF AL ANÁLISIS Como se ha pretendido resumir anteriormente el propósito del análisis mediante el método de elementos finitos es el modelizado de un sistema, de la forma más exacta y aproximada al comportamiento real de dicho sistema. Este modelo estará compuesto por nodos, elementos, propiedades del material, constantes, condiciones de contorno, etc... En este apartado y siguiendo los pasos propios del programa ANSYS se va a describir el modelado de las estructuras del proyecto en la fase del preprocesado (PREP7). 1.6.5.1. Aplicación del MEF al análisis de la edificación de adobe tipo bóveda de directriz parabólica 1.6.5.1.1.

Definición del modelo matemático

El modelo es un sólido de tres dimensiones Para la definición del modelo se emplea el lenguaje paramétrico de ANSYS, así como para la introducción de los valores de las propiedades de los materiales que se van a emplear. Los objetivos y tipo de análisis se han presentado a lo largo de los puntos anteriores. Para el mallado de estos sólidos se recomienda entre otros elementos tetraédricos tridimensionales para análisis lineal de estructuras. Ningún sistema estructural de este proyecto presenta planos o ejes de simetría guardándose un cierto cuidado por los detalles estructurales como se apreciará en las imágenes de los modelos geométricos.

198


1.6.5.1.2.

Definición y modelado de la geometría

El modelo sólido en tres dimensiones se define tratando de emplear el menor número de comandos posibles mediante la definición de líneas y líneas especiales (splines) con sus correspondientes puntos claves (keypoints) para construir, efectuando una extrusión tras añadir la correspondiente generatriz, el volumen principal de la estructura: la bóveda de arco parabólico. Se añade mediante este mismo proceso la bóveda que define la cubierta de la puerta de acceso a la estructura, que se suma al volumen anterior, constituyendo un único volumen. Tras estos primeros pasos se definen el resto de volúmenes auxiliares con los que se procede a seguir realizando operaciones booleanas, en estos casos de sustracción de volúmenes, para crear los espacios interiores y los vanos que corresponden a las ventanas y puertas de la estructura real. De esta manera constituimos el modelo geométrico que representa a la parte de la estructura propiamente de adobe. Para el modelizado de los sobrecimientos y cimientos se procede mediante la extrusión del área de altura cero según el sistema de coordenadas global, tras ser seleccionada adecuadamente y una vez definida la generatriz de extrusión, añadiendo tras cada extrusión el volumen que define la pendiente del sobrecimiento y la de la cimentación. 1.6.5.1.2.1.

Modelo que se emplea

Se trata de un modelo tridimensional teniendo en cuenta que debido a ciertas situaciones de carga a las que se somete la estructura genera situaciones asimétricas, por lo que no se pueden plantear sistemas simplificados de cálculo 1.6.5.1.2.2.

Parámetros que se emplean y límites en sus valores

Para la elaboración del modelo se han empleado parámetros para definir las dimensiones geométricas, para las propiedades de los materiales y los valores que definen las acciones. Para el modelo de vivienda de adobe con cubierta de bóveda con directriz parabólica se han definido hasta 100 parámetros (ver tabla Tabla 21). nombre

valor

dimensión

A

1.58000000

SCALAR

AA

1.58000000

SCALAR

A_C

3.40000000

SCALAR

A_CIM

.500000000

SCALAR

A_P

3.40000000

SCALAR

A_PAR

3.40000000

SCALAR

A_PARB

2.60000000

SCALAR

A_PARD

1.05000000

SCALAR


199


200

A_PARM

.000000000

SCALAR

A_PARMM

.000000000

SCALAR

A_PC

.740000000

SCALAR

A_PCH

1.70000000

SCALAR

A_PMAX

2.30000000

SCALAR

A_PMIN

1.58000000

SCALAR

A_PMN

1.75000000

SCALAR

A_S

3.40000000

SCALAR

A_SBR

.300000000

SCALAR

A_SISM

1.96000000

SCALAR

A_VCH

.700000000

SCALAR

A_VMN

1.60000000

SCALAR

A_VMX

1.80000000

SCALAR

A_VSP

1.05000000

SCALAR

B

1.43636364

SCALAR

C

1.43636364

SCALAR

D

1.58000000

SCALAR

DENS_A

1750.00000

SCALAR

DENS_C

2680.00000

SCALAR

DENS_S

2680.00000

SCALAR

E

1.58000000

SCALAR

ESA_P

.400000000

SCALAR

ESA_T

.400000000

SCALAR

ESP_B

.320000000

SCALAR

ESP_C

.780000000

SCALAR

ESP_P

.450000000

SCALAR

ESP_S

.450000000

SCALAR

ES_P

.250000000

SCALAR

E_A

500000000.

SCALAR

E_C

7.250000000E+09

SCALAR

E_S

7.250000000E+09

SCALAR

LMN

6.762420844E-02

SCALAR

L_C

10.0000000

SCALAR

L_P

9.80000000

SCALAR

L_S

9.80000000

SCALAR

MMN

1.00393031

SCALAR

M_AA

1.00000000

SCALAR

M_AP

1.50000000

SCALAR

M_P

1.25000000

SCALAR

NU_A

.300000000

SCALAR

NU_C

.200000000

SCALAR

NU_S

.200000000

SCALAR

N_P

2.55000000

SCALAR

PI

3.16000000

SCALAR

P_P

4.90000000

SCALAR

T

2.89000000

SCALAR

TMN

1.01359444

SCALAR

TT

1.90440000

SCALAR

TTT

.739022416

SCALAR

T_ELE

.190000000

SCALAR


U

.133025269

SCALAR

UUU

.147872715

SCALAR

V

.899653979

SCALAR

VV

1.19722747

SCALAR

VVV

1.69142366

SCALAR

W

1.50347375

SCALAR

WWW

1.14963738

SCALAR

YYY

1.25841920

SCALAR

ZZZ

.739022416

SCALAR

Tabla 21: Listado de parámetros, en orden alfabético, definidos para la vivienda con bóveda de directriz parabólica

1.6.5.1.3.

Definición del tipo de elemento y mallado

Para la elección del tipo de elemento se ha tenido en cuenta el planteamiento de trabajo centrado en el desarrollo del modelo geométrico lo más cercano a la realidad, condicionando la fase de mallado con el elemento correspondiente a este proceso de definición de la geometría. El elemento escogido ha sido SOLID92. La elección del elemento se ve influenciada por el material y el tipo de análisis: Este elemento es capaz de representar las propiedades que le hemos asignado por hipótesis al material de adobe: isotropía, homogeneidad, asignación de propiedades estructurales: módulo de Young, coeficiente de Poisson y densidad. Para los elementos que simulaban partes dela estructura con otros materiales: cimentación de piedras con mortero de barro se ha empleado el mismo elemento por las mismas consideraciones.

Ilustración 1-96: representación del elemento solid 92 con sus 10 nodos I, J, K, L, M, N, O, P, Q y R.


201


En cuanto al análisis: ya que el mallado es del tipo libre y por tanto la forma del elemento no podrá ser hexaédrica en ningún caso, se opta por la opción recomendada para la forma del elemento que es la tetraédrica. Con esta forma, para análisis estructural con elementos sólidos 3-D se dispone de dos elementos: SOLID92 y SOLID72, pero SOLID72 dispone de desplazamientos y rotaciones como grados de libertad, y SOLID92 dispone de más nodos por elemento. Además como se trata de modelos para análisis de estructuras y buscar la mayor cantidad posible de opciones tales como: obtener magnitudes como el error de la energía o aplicar el método de resolución PCG. Este método de resolución es el recomendado para modelos con gran cantidad de grados de libertad (entre 50000 y 1000000 grados de libertad) y para elementos sólidos en análisis lineal. 1.6.5.1.4.

Definición de las condiciones de contorno

1.6.5.1.4.1.

Apoyos

Se han restringido los grados de libertad de los nodos situados en la cara inferior del volumen que modeliza a la cimentación. 1.6.5.1.4.2.

Modelizado de las hipótesis de acciones

Las acciones que se van a aplicar: peso propio, fuerza estática equivalente (sismo), y presión lateral por viento se fijan en el modelo de dos formas: Para el peso propio y la fuerza estática equivalente se usa la opción de fuerzas inerciales que permite el programa ANSYS, aplicando un vector aceleración en la misma dirección y de sentido contrario al deseado para la actuación de la fuerza inercial resultante. Para la presión del viento se opta por la aplicación de la presión sobre los entes superficies del modelo geométrico con los valores de cálculo de dicha presión pero no sobre los elementos. 1.6.5.1.4.3.

Combinación de parámetros e hipótesis de acciones

No todos los valores posibles de los parámetros están permitidos ya que pueden provocar degeneraciones en la geometría del modelo, así como separar la geometría del modelo excesivamente del patrón real sobre la que se ha construido. Como ya quedó aclarado por cada estructura se han realizado tres cálculos, para distintos valores de las propiedades del material. En cada cálculo se generaban nueve situaciones de carga, que se combinaban linealmente y se sometían a una sencilla rutina de comparación en el valor de sus energías de deformación, determinándose la situación de carga más desfavorable que se compara con la situación de peso propio 202


1.6.5.2. plana

Aplicación del MEF al análisis de la edificación de tapial con cubierta

1.6.5.2.1.


El modelo es un sólido de tres dimensiones Para la definición del modelo se emplea el lenguaje paramétrico de ANSYS, así como para la introducción de los valores de las propiedades de los materiales que se van a emplear. Los objetivos y tipo de análisis se han presentado a lo largo de los puntos anteriores. Para el mallado de estos sólidos se recomienda entre otros elementos tetraédricos tridimensionales para análisis lineal de estructuras. Ningún sistema estructural de este proyecto presenta planos o ejes de simetría guardándose un cierto cuidado por los detalles estructurales como se apreciará en las imágenes de los modelos geométricos. 1.6.5.2.2.


El modelo sólido en tres dimensiones se define tratando de emplear el menor número de comandos posibles mediante la definición de líneas con sus correspondientes puntos claves (“keypoints”) para definir la superficie a la que se la aplica una extrusión a lo largo de la línea con la longitud apropiada, definiendo el volumen principal de la estructura: los muros de tapial. Se generan, mediante la definición de sistemas de coordenadas locales en las coordenadas globales adecuadas, volúmenes que definan la dimensión de los huecos de puertas y dinteles, efectuando a continuación las operaciones booleanas de sustracción entre el volumen principal y estos volúmenes secundarios para completar el modelo geométrico. Para el modelizado de la cubierta se genera, también por extrusión de una superficie un volumen inmediatamente por encima de los muros de tapial al que se le darán valores determinados de densidad, entre otros, ya calculados. La rigidez de la cubierta es escasa o nula por lo que no aporta arriostramiento a los muros. Esta estructura no dispone de cimientos o sobrecimientos. Para evitar una rigidización excesiva por las restricciones de los apoyos se añade un volumen con características mecánicas de un suelo, entre los muros y los apoyos. 1.6.5.2.2.1.


1.6.5.2.2.2.


Para la elaboración del modelo se han empleado parámetros para las dimensiones geométricas, para las propiedades de los materiales y los valores que definen las acciones. Para el modelo de vivienda de tapial con cubierta plana se han definido hasta 48 parámetros (ver Tabla 22) Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

203


nombre

valor

dimensión

ADIN

1.20000000

SCALAR

AD_P

2.00000000

SCALAR

AU_P

2.00000000

SCALAR

A_P

3.00000000

SCALAR

A_PCH

.750000000

SCALAR

A_SISM

1.96000000

SCALAR

DENS_A

1750.00000

SCALAR

DENS_C

2680.00000

SCALAR

DENS_M

700.000000

SCALAR

DENS_S

1600.00000

SCALAR

DENS_VG

4545.00000

SCALAR

ESPD_C

.400000000

SCALAR

ESPD_P

.400000000

SCALAR

ESPD_S

.400000000

SCALAR

ESPU_C

.400000000

SCALAR

ESPU_P

.400000000

SCALAR

ESPU_S

.500000000

SCALAR

ESP_C

.400000000

SCALAR

ESP_P

.400000000

SCALAR

ESP_S ESP_VN ESP_VT

.400000000

SCALAR

7.000000000E-02

SCALAR

.100000000

SCALAR

E_A

1.275000000E+09

SCALAR

E_C

7.250000000E+09

SCALAR

E_M

1.030000000E+10

SCALAR

E_S

500000000.

SCALAR

E_VG

500000000.

SCALAR

HDIN

6.000000000E-02

SCALAR

HD_I

2.05000000

SCALAR

HU_I

2.05000000

SCALAR

H_P

2.05000000

SCALAR

H_PMAX

1.60000000

SCALAR

.250000000

SCALAR

H_S H_VN

7.000000000E-02

SCALAR

H_VT

.200000000

SCALAR

L_P

7.00000000

SCALAR

M_AA

1.00000000

SCALAR

M_AP

1.50000000

SCALAR

NU_A

.300000000

SCALAR

NU_C

.200000000

SCALAR

NU_M

.250000000

SCALAR

NU_S

.300000000

SCALAR

NU_VG

.300000000

SCALAR

P_VI

2.00000000

SCALAR

T_ELE

.190000000

SCALAR

VIEN

2.00000000

SCALAR

Tabla 22: Listado de parámetros, en orden alfabético, definidos para la vivienda de tapial con cubierta plana

204


1.6.5.2.3.


Para la elección del tipo de elemento se ha tenido en cuenta el planteamiento de trabajo centrado en el desarrollo del modelo geométrico lo más cercano a la realidad, condicionando la fase de mallado con el elemento correspondiente a este proceso de definición de la geometría. El elemento escogido ha sido SOLID92. La elección del elemento se ve influenciada por el material y el tipo de análisis: se aplican en este modelo las mismas consideraciones que en el caso de anterior. Para los elementos que simulaban partes dela estructura con otros materiales, como la cimentación de piedras con mortero de barro se ha empleado el mismo elemento por las mismas consideraciones. Y el volumen que modeliza la cubierta el material es igualmente tan poco rígido como el adobe. 1.6.5.2.4.


1.6.5.2.4.1.

Apoyos



Las acciones que se van a aplicar: peso propio, fuerza estática equivalente (sismo), y presión lateral por viento quedan fijados en el modelo de igual forma al modelo anterior. 1.6.5.2.4.3.


No todos los valores posibles de los parámetros están permitidos ya que pueden provocar degeneraciones en la geometría del modelo, así como separar la geometría del modelo excesivamente del patrón real sobre la que se ha construido. Como ya quedó aclarado por cada estructura se han realizado tres cálculos, para distintos valores de las propiedades del material. En cada cálculo se generaban nueve situaciones de carga, que se combinaban linealmente y se sometían a una sencilla rutina de comparación en el valor de sus energías de deformación, determinándose la situación de carga más desfavorable que se compara con la situación de peso propio 1.6.5.3. Aplicación del MEF al análisis de la edificación de adobe con cubierta de madera a dos aguas 1.6.5.3.1.



205


El modelo es un sólido de tres dimensiones Para la definición del modelo se emplea el lenguaje paramétrico de ANSYS, así como para la introducción de los valores de las propiedades de los materiales que se van a emplear. Los objetivos y tipo de análisis se han presentado a lo largo de los puntos anteriores. Para el mallado de estos sólidos se recomienda entre otros elementos tetraédricos tridimensionales para análisis lineal de estructuras. Ningún sistema estructural de este proyecto presenta planos o ejes de simetría guardándose un cierto cuidado por los detalles estructurales como se apreciará en las imágenes de los modelos geométricos. 1.6.5.3.2.


El modelo sólido en tres dimensiones se define tratando de emplear el menor número de comandos posibles mediante la definición de líneas con sus correspondientes puntos claves (keypoints) para definir la superficie a la que se la aplica una extrusión a lo largo de la línea con la longitud apropiada, definiendo el volumen principal de la estructura: los muros de tapial. Se generan, mediante la definición de sistemas de coordenadas locales en las coordenadas globales adecuadas, volúmenes que definan la dimensión de los huecos de puertas y dinteles, efectuando a continuación las operaciones booleanas de sustracción entre el volumen principal y estos volúmenes secundarios para completar el modelo geométrico. Para el modelizado de la cubierta se genera, también por extrusión de una superficie un volumen inmediatamente por encima de los muros de tapial al que se le darán valores determinados de densidad, entre otros, ya calculados. Para el modelizado de los sobrecimientos y cimientos se procede mediante la extrusión del área de altura cero según el sistema de coordenadas global, tras ser seleccionada adecuadamente y una vez definida la generatriz de extrusión. 1.6.5.3.2.1.


1.6.5.3.2.2.


Para la elaboración del modelo se han empleado parámetros para las dimensiones geométricas, para las propiedades de los materiales y los valores que definen las acciones. Para el modelo de vivienda de tapial con cubierta plana se han definido hasta 54 parámetros (ver tabla Tabla 23). nombre

206

valor

dimensión

ADIN

1.40000000

SCALAR

AD_P

3.00000000

SCALAR

AD_S

3.00000000

SCALAR

AU_P

3.00000000

SCALAR

AU_S

3.00000000

SCALAR


A_CIM

.500000000

SCALAR

A_PCH

.650000000

SCALAR

A_PMAX

1.90000000

SCALAR

A_SBR

.300000000

SCALAR

A_SISM

1.96000000

SCALAR

A_VCH

.650000000

SCALAR

A_VMN

1.00000000

SCALAR

A_VMX

1.90000000

SCALAR

DENS_A

1750.00000

SCALAR

DENS_C

2680.00000

SCALAR

DENS_M

700.000000

SCALAR

DENS_S

2680.00000

SCALAR

DENS_VG

4023.00000

SCALAR

ESPD_C

.300000000

SCALAR

ESPD_P

.300000000

SCALAR

ESPD_S

.300000000

SCALAR

ESPU_C

.300000000

SCALAR

ESPU_P

.300000000

SCALAR

ESPU_S

.300000000

SCALAR

ESP_VT

.100000000

SCALAR

E_A

500000000.

SCALAR

E_C

7.250000000E+09

SCALAR

E_M

1.030000000E+10

SCALAR

E_S

7.250000000E+09

SCALAR

E_VG

1.030000000E+10

SCALAR

HDIN

6.000000000E-02

SCALAR

HM_D

2.70000000

SCALAR

HN_D

2.10000000

SCALAR

H_U

2.70000000

SCALAR

H_VT

.120000000

SCALAR

LD_P

3.00000000

SCALAR

LD_S

3.00000000

SCALAR

LU_P

5.00000000

SCALAR

LU_S

5.00000000

SCALAR

M_AA

1.00000000

SCALAR

M_AP

1.50000000

SCALAR

NU_A

.300000000

SCALAR

NU_C

.200000000

SCALAR

NU_M

.250000000

SCALAR

NU_S

.200000000

SCALAR

NU_VG

.250000000

SCALAR

PI

3.14159260

SCALAR

P_VI

2.00000000

SCALAR

T_ELE

.190000000

SCALAR

VIEN

2.00000000

SCALAR

Tabla 23: listado de parámetros, en orden alfabético, definidos para la vivienda de adobe con cubierta de madera a dos aguas.


207


1.6.5.3.3.


Para la elección del tipo de elemento se ha tenido en cuenta el planteamiento de trabajo centrado en el desarrollo del modelo geométrico lo más cercano a la realidad, condicionando la fase de mallado con el elemento correspondiente a este proceso de definición de la geometría. El elemento escogido ha sido SOLID92. La elección del elemento se ve influenciada por el material y el tipo de análisis: se aplican en este modelo las mismas consideraciones que en el caso de anterior. Para la cubierta de madera a dos aguas su aporte de rigidez la vamos a considerar en el aumento del módulo de Young. 1.6.5.3.4.


1.6.5.3.4.1.

Apoyos





No todos los valores posibles de los parámetros están permitidos ya que pueden provocar degeneraciones en la geometría del modelo, así como separar la geometría del modelo excesivamente del patrón real sobre la que se ha construido. Como ya quedó aclarado por cada estructura se han realizado tres cálculos, para distintos valores de las propiedades del material. En cada cálculo se generaban nueve situaciones de carga, que se combinaban linealmente y se sometían a una sencilla rutina de comparación en el valor de sus energías de deformación, determinándose la situación de carga más desfavorable que se compara con la situación de peso propio 1.6.5.4. Aplicación del MEF al análisis de la edificación de adobe con cubierta tipo cúpula esférica 1.6.5.4.1.


El modelo es un sólido de tres dimensiones Para la definición del modelo se emplea el lenguaje paramétrico de ANSYS, así como para la introducción de los 208


valores de las propiedades de los materiales que se van a emplear. Los objetivos y tipo de análisis se han presentado a lo largo de los puntos anteriores. Para el mallado de estos sólidos se recomienda entre otros elementos tetraédricos tridimensionales para análisis lineal de estructuras. Ningún sistema estructural de este proyecto presenta planos o ejes de simetría guardándose un cierto cuidado por los detalles estructurales como se apreciará en las imágenes de los modelos geométricos. 1.6.5.4.2.


El modelo sólido en tres dimensiones se define tratando de emplear el menor número de comandos posibles mediante la definición de líneas y líneas especiales (splines) con sus correspondientes puntos claves (keypoints) para construir la generatriz de la cúpula y a partir de ella la superficie de una sección con la que generaremos el volumen de la cúpula mediante la revolución en torno a un eje de dicha superficie. Los muros ce carga los generamos mediante la definición de un volumen mediante las coordenadas de los vértices de sus lados. Así generamos un volumen con la forma esperada pero macizo al que sustraeremos volúmenes similares a los ya descritos pero contenidos en ellos para generar los espacios internos de la estructura. La cimentación se genera mediante la generación de volúmenes por las coordenadas de sus vértices. Mientras que en los dinteles y huecos de puertas se emplea el método de operaciones booleanas con volúmenes auxiliares con las dimensiones adecuadas. La segunda estructura con cúpula, más alta y estrecha que la primera se genera por el mismo procedimiento básico anterior y una vez terminada se desplaza a su posición definitiva sumando los volúmenes generados constituyendo así un único volumen para el mallado adecuado del mismo. 1.6.5.4.2.1.


1.6.5.4.2.2.


Para la elaboración del modelo se han empleado parámetros para las dimensiones geométricas, para las propiedades de los materiales y los valores que definen las acciones. Para el modelo de vivienda de tapial con cubierta plana se han definido hasta 67 parámetros (ver tabla Tabla 23) nombre

valor

dimensión

A

1.43636364

SCALAR

AA

1.50476190

SCALAR

A_SISM

1.96000000

SCALAR

DENS_A

1750.00000

SCALAR

DENS_C

2680.00000

SCALAR


209


DENS_M

700.000000

SCALAR

DENS_S

2680.00000

SCALAR

EEE_P

.300000000

SCALAR

EE_P

.300000000

SCALAR

E_A

500000000.

SCALAR

E_C

7.250000000E+09

SCALAR

E_M

1.030000000E+10

SCALAR

E_P

.300000000

SCALAR

E_S

7.250000000E+09

SCALAR

FF_P

.500000000

SCALAR

F_P

.500000000

SCALAR

6.000000000E-02

SCALAR

HHH_T

.800000000

SCALAR

HH_A

3.50000000

SCALAR

HH_C

4.30000000

SCALAR

HH_P

3.50000000

SCALAR

HH_T

3.25000000

SCALAR

H_A

2.00000000

SCALAR

H_C

3.50000000

SCALAR

H_CIM

.300000000

SCALAR

H_P

2.00000000

SCALAR

H_T

1.74000000

SCALAR

III_C

1.50000000

SCALAR

III_P

.600000000

SCALAR

II_C

4.00000000

SCALAR

II_P

1.80000000

SCALAR

I_C

3.20000000

SCALAR

I_P

1.20000000

SCALAR

JJ_P

2.90000000

SCALAR

LDIN

1.00000000

SCALAR

LLDIN

.700000000

SCALAR

LL_P

1.90000000

SCALAR

LL_T

.300000000

SCALAR

L_P

3.00000000

SCALAR

L_T

.350000000

SCALAR

MM_P

1.40000000

SCALAR

M_AA

1.00000000

SCALAR

M_AP

1.50000000

SCALAR

M_P

2.50000000

SCALAR

NNN_P

2.28000000

SCALAR

NN_P

2.85000000

SCALAR

NU_A

.300000000

SCALAR

NU_C

.200000000

SCALAR

NU_M

.250000000

SCALAR

HDIN

210

NU_S

.200000000

SCALAR

N_P

4.50000000

SCALAR

T

7.45018753

SCALAR

TT

2.78403574

SCALAR

T_ELE

.190000000

SCALAR

U

8.05255207

SCALAR


UU

2.91802015

SCALAR

UUU

3.46079667

SCALAR

V

.201337214

SCALAR

VIEN

2.00000000

SCALAR

VV

.287352633

SCALAR

W

.248368465

SCALAR

WW

.376967924

SCALAR

WWW

.260055729

SCALAR

Tabla 24: listado de parámetros, en orden alfabético, definidos para la vivienda de adobe con cubierta tipo cúpula esférica.

1.6.5.4.3.


Para la elección del tipo de elemento se ha tenido en cuenta el planteamiento de trabajo centrado en el desarrollo del modelo geométrico lo más cercano a la realidad, condicionando la fase de mallado con el elemento correspondiente a este proceso de definición de la geometría. El elemento escogido ha sido SOLID92. La elección del elemento se ve influenciada por el material y el tipo de análisis: se aplican en este modelo las mismas consideraciones que en el caso de anterior. 1.6.5.4.4.


1.6.5.4.4.1.

Apoyos





No todos los valores posibles de los parámetros están permitidos ya que pueden provocar degeneraciones en la geometría del modelo, así como separar la geometría del modelo excesivamente del patrón real sobre la que se ha construido. Como ya quedó aclarado por cada estructura se han realizado tres cálculos, para distintos valores de las propiedades del material. En cada cálculo se generaban nueve situaciones de carga, que se combinaban linealmente y se sometían a una sencilla rutina de comparación en el valor de sus energías de deformación, determinándose la situación de carga más desfavorable que se compara con la situación de peso propio. Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

211


212


1.6.5.5.

Ilustraciones de la aplicación del MEF: geometría y mallado

1.6.5.5.1. parabólica

Ilustraciones de la edificación de adobe tipo bóveda de directriz

1.6.5.5.1.1.

Geometría

Ilustración 1-97: modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de bóveda de arco parbólico y representaciones en perspectiva de la estructura generadas con AUTOCAD. El modelo también dispone de los cimientos y sobrecimientos. Vista principal.

Ilustración 1-98: modelo geométrico de la estructura de bóveda de arco parabólico. Esta parte del modelo es la que simula a la parte de la estructura constituida en adobe enteramente.


213


Ilustración 1-99: modelo geométrico, generado en ANSYS, de la estructura de bóveda de arco parabólico. Con sobrecimientos y cimientos. Vista posterior.

Ilustración 1-100: modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de bóveda de arco parabólico. Con sobrecimientos y cimientos. Vista inferior y anterior.

214


1.6.5.5.1.2.

Mallado

Ilustración 1-101: el modelo de elementos finitos generado mediante mallado libre que representa a la estructura de adobe de tipo bóveda parabólica.

Ilustración 1-102: sección y vista general del mallado de la geometría del MEF de la vivienda parabólica.


215


Ilustración 1-103: detalle del mallado de la geometría correspondiente a la puerta del MEF de la vivienda parabólica.

Ilustración 1-104: detalle del mallado de la geometría correspondiente a la puerta del MEF de la vivienda parabólica. Vista desde el interior.

216


Ilustración 1-105: detalle del mallado de la geometría correspondiente a uno de los huecos de ventana del MEF de la vivienda parabólica. Vista desde el interior.

Ilustración 1-106: detalle del mallado de la geometría correspondiente a uno de los huecos de ventana del MEF de la vivienda parabólica.


217


Ilustración 1-107: vista en perspectiva de las condiciones de contorno (restricciones en los desplazamientos) del MEF y vista en detalle. Puede apreciarse como cada símbolo que representa las condiciones de contorno se encuentra en un nodo de la cara del elemento que malla la superficie.

1.6.5.5.2.

Ilustraciones de la edificación de tapial con cubierta plana

1.6.5.5.2.1.

Geometría

Ilustración 1-108: modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de bóveda de tapial con cubierta plana y representaciones en perspectiva de la estructura con explosionado de los elementos de la cubierta generadas en AUTOCAD: dos armazones de madera perpendiculares entre sí sobre los que se dispone un enfoscado de barro.

218


Ilustración 1-109: modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de tapial. Con dinteles, volumen que representa al techo y volumen que representa el suelo. Vista inferior y posterior.

Ilustración 1-110: modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de tapial. Esta es la parte geométrica que será mallada por el elemento que modeliza al material hormigón de tierra. Vista superior y anterior.


219


1.6.5.5.2.2.

Mallado

Ilustración 1-111: el MEF generado mediante mallado libre de la estructura de tapial.

Ilustración 1-112: detalle del mallado de dos huecos de puerta. En esta ocasión se trata de una puerta interior y parte de una de las tres puertas exteriores. Se aprecia el mallado de dos dinteles y de la parte del modelo asignada al suelo, así como de la parte del modelo que representa la cubierta.

220


Ilustración 1-113: detalle del mallado de uno de los huecos de puerta. Se aprecia el mallado del dintel y de la parte del modelo asignada al suelo (zona inferior del muro), así como de la parte asignada como modelo del techo (zona superior del muro).

Ilustración 1-114: perspectiva del mallado de parte de los muros de la vivienda de tapial de Marruecos. Vista desde el interior.


221


Ilustración 1-115: detalle del mallado de dos huecos de puerta. Se aprecia el mallado en las caras inferiores de los dinteles y del volumen que representa a la cubierta. Vista de sección.

Ilustración 1-116: vista general de las condiciones de contorno (restricciones en los desplazamientos) del MEF y vista en detalle. Puede apreciarse como cada símbolo que representa las condiciones de contorno se encuentra en un nodo de la cara del elemento que malla la superficie.

222


1.6.5.5.3. aguas

Ilustraciones de la edificación de adobe con cubierta de madera a dos

1.6.5.5.3.1.

Geometría

Ilustración 1-117: modelo geométrico generado en ANSYS y vistas de la estructura de adobe con cubierta de madera a dos aguas: perspectiva general y esquema de la cercha de madera de la cubierta y pilares de madera generadas en AUTOCAD. El modelo geométrico generado en ANSYS consta de una parte asignada a representar a la viga de atado y la cubierta.

Ilustración 1-118: modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de adobe con cubierta de madera a dos aguas. Esta es la parte geométrica constituida sólo por el material hormigón de tierra. Vista superior y anterior.


223


Ilustración 1-119: modelo geométrico de la estructura de adobe con cubierta de madera a dos aguas. Con sobrecimientos y cimientos. Vista posterior.

Ilustración 1-120:: modelo geométrico de la estructura de adobe con cubierta de madera a dos aguas. Con dinteles, viga de atado, sobrecimientos y cimientos

224


1.6.5.5.3.2.

Mallado

Ilustración 1-121: el modelo de elementos finitos generado mediante mallado libre de la estructura de adobe con cubierta de madera a dos aguas.

Ilustración 1-122: detalle del mallado de dos huecos de puerta. Se aprecia el mallado de los dinteles, la viga de atado, los sobrecimientos y la cimentación. Vista desde el exterior de la estructura.


225


Ilustración 1-123: vista parcial del modelo de elementos finitos generado de la estructura de adobe con cubierta de madera a dos aguas. Se aprecia con cierto detalle el mallado de un hueco de ventana y otro de puerta.

Ilustración 1-124: detalle del mallado de la unión de muros y huecos de puerta. Se aprecia el mallado de los dinteles, la viga de atado. Vista superior desde el exterior de la estructura.

226


Ilustración 1-125: vista general de las condiciones de contorno (restricciones en los desplazamientos) del modelo de elementos finitos y vista en detalle. Puede apreciarse como cada símbolo que representa las condiciones de contorno se encuentra en un nodo de la cara del elemento que malla la superficie.

1.6.5.5.4.

Ilustraciones de la edificación de adobe tipo cúpula esférica

1.6.5.5.4.1.

Geometría

Ilustración 1-126: modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de adobe con cúpula esférica bóveda y representaciones en perspectiva y secciones de la estructura generadas en AUTOCAD. La estructura cuenta con cimientos pero no sobrecimientos.


227


Ilustración 1-127: modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de adobe con cúpula esférica. Esta geometría es la que será mallada con los elementos finitos que simulan el comportamiento del adobe excluyendo por tanto a los cimientos y dinteles. Vista principal.

Ilustración 1-128: modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de adobe con cúpula esférica. Sección parcial de la misma. Se aprecia la geometría de los cimientos y dinteles.

228


Ilustración 1-129: distintas perspectivas del modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de adobe con cúpula esférica.

Ilustración 1-130: modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de adobe con cúpula esférica. Sección parcial de la misma. Se aprecia la geometría de los cimientos y dinteles.


229


Ilustración 1-131: modelo geométrico generado en ANSYS de la estructura de adobe con cúpula esférica. Destaca la inserción de las cúpulas en los muros. Además de la geometría de los cimientos y dinteles. Vista inferior y posterior del interior de parte de la estructura.

1.6.5.5.4.2.

Mallado

Ilustración 1-132: el modelo de elementos finitos generado mediante mallado libre de la estructura de adobe con cúpula esférica.

230


Ilustración 1-133: detalle del mallado de uno de los huecos de puerta. Se aprecia el mallado del dintel, la cimentación y la inserción de la cúpula en el muro. Vista desde el exterior de la estructura.

Ilustración 1-134: detalle del mallado de uno de los huecos de puerta. Se aprecia el mallado del dintel y la cimentación. Vista desde el exterior de la estructura.


231


Ilustración 1-135: detalle del mallado de uno de los huecos de puerta. Se aprecia el mallado del dintel y la inserción de la cúpula en el muro. Esta estructura no dispone de huecos de ventana. Vista desde el exterior de la estructura.

Ilustración 1-136: detalle del mallado de uno de los huecos de puerta. Se aprecia el mallado del dintel, y la inserción de la cúpula en el muro. Vista desde el interior de la estructura.

232


Ilustración 1-137: detalle del mallado de uno de los huecos de puerta. Se aprecia el mallado del dintel, y la inserción de la cúpula en el muro. Vista desde el interior de la estructura.

Ilustración 1-138: vista general de las condiciones de contorno (restricciones en los desplazamientos) del modelo de elementos finitos y vista en detalle. Puede apreciarse como cada símbolo que representa las condiciones de contorno se encuentra en un nodo de la cara del elemento que malla la superficie.


233


234

RESULTADOS

1.7. RESULTADOS: DETERMINACIÓN DE LA RESPUESTA ESTRUCTURAL DE LOS MODELOS DE ELEMENTOS FINITOS 1.7.1. .CRITERIOS ESCOGIDOS Para la presentación de los resultados se ha establecido: •

la selección de las magnitudes fundamentales para los propósitos del proyecto: tensión equivalente de Von Mises, tensión principal S1, deformación unitaria equivalente, error de energía y la representación de las mismas mediante mapas de dichas magnitudes en la geometría de las estructuras con su deformada según las acciones actuantes;

•

y por otro lado las gráficas de los valores de tensión de Von Mises y tensión principal S1 a lo largo de “paths” definidos en elementos estructurales escogidos de cada estructura: muro de cortante, muro de carga y huecos o zonas destacadas. Y siempre en dos situaciones de carga escogidas de las que se han empleado en el cálculo: la de peso propio y la más desfavorable según el cálculo. Para los “paths” se ha seguido un orden determinado en su presentación consistente en: •

la determinación de los máximos de la tensión equivalente de Von Mises y su relación con los máximos de la tensión principal S1, tanto en la situación de peso propio como en la hipótesis más desfavorable, para el adobe de peor calidad.

•

Luego se procede a determinar como cambian estas magnitudes (tensión equivalente de Von Mises y tensión principal S1) según los distintos tipos de adobe empleados en el cálculo y las hipótesis de cargas anteriores.

•

Posteriormente y de nuevo exclusivamente para el adobe de más baja calidad se plasman las gráficas conjuntas de la tensión equivalente de Von Mises y tensión principal S1 en las dos situaciones de carga, conjuntamente y ampliando, si fuera necesario, zonas concretas.

•

Por último se incluye la gráfica que indica el grado de seguridad en relación a las situaciones de compresión para los puntos del “path” que se trate.


235


1.7.2. RESULTADOS OBTENIDOS 1.7.2.1. Resultados para la edificación de adobe de tipo bóveda de directriz parabólica 1.7.2.1.1.

Mapas de magnitudes

Ilustración 1-139: tensión de V.Mises bajo la acción del peso propio. Destacamos la baja tensión de la parte superior de los muros que sirven de contrafuerte a la bóveda. Así cono la acumulación en la intersección de las bóvedas y el lógico aumento de tensión por el peso propio. Destacamos la baja tensión encima del hueco de la ventana. Los valores de tensión mayores de 166666,67 Pa (tensión de trabajo a compresión para adobe tipo 1) se encuentran fuera del rango de seguridad.

Ilustración 1-140: deformación unitaria equivalente (EPTO, EQV) debida a la carga por peso propio. Nos permite conocer la magnitud de la deformación de la estructura y por tanto la distribución de la tensión de V.Mises. Se aprecia la distribución y el aumento de las deformaciones en los bordes inferiores del muro y los puntos de acumulación de las bóvedas: unión con los muros e intersección entre ambas. 236

RESULTADOS

Ilustración 1-141: tensión de V.Mises para situación de carga más desfavorable (sismo en dirección transversal al eje longitudinal de la bóveda. Continua la baja tensión en la parte superior de los muros de contrafuerte. La tensión en la bóveda aumenta por la transmisión del esfuerzo horizontal, así como la tensión en la intersección de las bóvedas. Los valores máximos y mínimos de tensión varían respecto al caso de carga por peso propio pero la distribución es muy parecida.

Ilustración 1-142: deformación unitaria equivalente (EPTO, EQV) bajo la acción más desfavorable. Apreciamos claramente la transmisión del esfuerzo lateral al muro de contrafuerte correspondiente disminuyendo la deformación en el otro muro con el consiguiente cambio en las deformaciones de la bóveda, aumentando la deformación en la parte superior de la intersección entre bóvedas. La deformada de la sección transversal de la bóveda es la esperada.


237


Ilustración 1-143: error de la energía (SERR) para la situación de carga por peso propio. Es debida a la concentración de esfuerzos y la interacción con elementos finitos que representan a partes de la estructura constituidas por materiales distintos del hormigón de tierra.

Ilustración 1-144: error de la energía (SERR) para la situación de carga más desfavorable. Comparando con Ilustración 1-143 destacamos que la aplicación de las cargas laterales no aumenta el error apreciablemente.

238

RESULTADOS

Ilustración 1-145: valores de la tensión de V. Mises para la sección longitudinal en la situación de carga más desfavorable. Se aprecia la distribución de tensiones en la bóveda y la acumulación de tensiones en el hueco de ventana. El muro de cortante cambia levemente su comportamiento tensional respecto a la situación del peso propio, que se hace más uniforme.

Ilustración 1-146: tensión de V.Mises para distintas secciones, detalle de hueco de puerta y sección transversal de la misma. Se aprecian distintos zonas de concentración de tensiones cuando la geometría presenta cambios bruscos como era de esperar.


239


Ilustración 1-147: valores de la tensión de V. Mises para la sección transversal en la situación de carga más desfavorable. La transmisión del esfuerzo lateral al muro de contrafuerte correspondiente aumenta la tensión de V. Mises y disminuye la deformación en el otro muro. Cambian las tensiones de la bóveda y aumenta la tensión en la parte superior de la intersección entre bóvedas.

Ilustración 1-148: Valores de la tensión de V. Mises para la situación de carga más desfavorable. Vistas en detalle de uno de los muros de cortante con su hueco de ventana y del hueco de puerta. En el muro de cortante se aprecia la asimetría de los valores de la tensión de V. Mises a un lado y otro del hueco de la ventana. En el detalle del hueco de puerta se aprecia la concentración de tensiones en la intersección de bóvedas y el aumento de tensiones a medida que descendemos a la base del muro.

240

RESULTADOS

1.7.2.1.2.

Tensiones según “paths”

1.7.2.1.2.1.

“Path” de muro de cortante

Ilustración 1-149: “Path” definido para el muro de cortante. Se indican las distancias de los puntos singulares donde cambia la geometría.

Ilustración 1-150: mapa de la tensión equivalente de V. Mises y de la tensión principal S1del muro de cortante elegido para definir el “path”, bajo la acción del peso propio.

Ilustración 1-151: mapa de la tensión equivalente de V. Mises y de la tensión principal S1 del muro de cortante elegido al definir el “path”, bajo la acción del peso propio y la fuerza horizontal estática equivalente del sismo.


241


Ilustración 1-152: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de cortante, permiten determinar los máximos por compresión (entre 0m y 4m) y las zonas donde la tracción es predominante (entre 4m y 10m) aunque con valores muy bajos. Se detecta un error en la falta de simetría esperable en los picos de tensión correspondientes a los entornos de las distancias de 0m y 3,4m, que suponemos por defectos del mallado.

Ilustración 1-153: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de cortante, permiten determinar los máximos por compresión, aunque con tendencia a aumentar la tracción (entre 0m y 4m) y las zonas donde la tracción es predominante (entre 4m y 10m) aunque con valores bajos.

242

RESULTADOS

Ilustración 1-154: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo y que ofrece un buen comportamiento frente a la acción lateral estática. Encontramos una cierta variación en la unión del muro con la bóveda entre los valores de distancia 8,5m y 9m.

Ilustración 1-155: valores de la tensión principal S1 a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y el peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). En el mismo caso de carga y para distintos tipos de adobe la similitud de las gráficas permite tener una idea de la bondad del modelo. Comparando distintas situaciones de carga sí encontramos variaciones apreciables especialmente entre los valores de distancia 0m y 3,5m.


243


Ilustración 1-156: entre 0m y 3,5m se aprecia cl cambio de tensión principal y su relación con el cambio de la tensión equivalente de V. Mises para la situación de carga dada por peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La región dentro del recuadro se amplia en la Ilustración 1-157.

Ilustración 1-157: Al actuar las fuerzas horizontales estáticas destacan las zonas de encuentro entre la bóveda y los muros de contrafuerte como las más conflictivas por la tendencia al aumento de la tracción, como era de esperar y especialmente en el entorno del punto con distancia 5m

244

RESULTADOS

Ilustración 1-158: el adobe tipo calificado como tipo 1 no satisface las condiciones de seguridad entre los valores de distancia 0m y 3,5m. Se comprueba otra vez la poca variación que supone la aparición de acción lateral sobre la tensión de V.Mises respecto a la acción exclusiva del peso propio. Se aprecia la mejora en la seguridad estructural al mejorar la calidad del adobe

1.7.2.1.2.2.

“Path” de muro de carga

Ilustración 1-159: "Path" de muro de carga. Se ha escogido el muro de carga más solicitado a compresión con parte de la bóveda ya que la parte superior del muro de carga no ofrece información destacable y la zona de este “path” que coincide con la del “path” del muro de cortante permite comprar las magnitudes de los resultados de las gráficas de esos dos “paths”


245


Ilustración 1-160: mapa de la tensión equivalente de V. Mises y de la tensión principal S1del muro de carga elegido para definir el “path”, bajo la acción del peso propio

Ilustración 1-161: Mapa de la tensión equivalente de V. Mises y de la tensión principal S1del muro de carga elegido para definir el “path”, bajo la acción del peso propio y la fuerza estática equivalente del sismo

246

RESULTADOS

Ilustración 1-162: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de carga y la acción del peso propio, permiten determinar los máximos por compresión (en el entorno de 4m y 10m) y las zonas donde la tracción es predominante (entre 4m y 10m). Se detecta un error en la falta de simetría esperable en los picos de tensión correspondientes a los intervalos de las distancias entre 0m y 4m y el entorno entre 9m y 14m, que suponemos por defectos del mallado

Ilustración 1-163: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de carga y la acción del peso propio y el sismo, permiten determinar los máximos por compresión, y la tendencia a aumentar la tracción (entre 0m y 4m y 9m y 14m) y las zonas donde la tracción es predominante (entre 5m y 8m, entre 14m y 17m y entre 27m y 29m) aunque con valores bajos. Se detecta un error en la falta de simetría esperada en los picos de tensión correspondientes a los intervalos de las distancias entre 0m y 4m y el entorno entre 9m y 14m, que suponemos por defectos del mallado


247


Ilustración 1-164: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para el muro de carga para dos situaciones de carga. La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo. Se deduce que la estructura ofrece un buen comportamiento frente a la acción lateral estática. Encontramos una cierta variación en la zona inferior del muro de carga (entre 0m y 4m, y entre 9m y 14m)

Ilustración 1-165: Valores de la tensión principal S1 a lo largo del “path” definido para el muro de carga para dos situaciones de carga. En el mismo caso de carga y para distintos tipos de adobe la similitud de las gráficas permite tener una idea de la bondad del modelo. Comparando distintas situaciones de carga sí encontramos variaciones apreciables especialmente entre los valores de distancia 0m y 4m y entre 9m y 13m

248

RESULTADOS

Ilustración 1-166: Entre 0m y 4m y entre 9m y 13m, se aprecia cl cambio de tensión principal y su relación con el cambio de la tensión equivalente de V. Mises. La región dentro del recuadro se amplia en la Ilustración 1-167

Ilustración 1-167: Al actuar las fuerzas horizontales estáticas destacan las zonas inferiores del muro del arco de la puerta (en el entorno de 4m y 9m) como las más conflictivas por la tendencia al aumento de la tracción, como era de esperar y especialmente en el entorno de los puntos con distancias 5m y 8m


249


Ilustración 1-168: El adobe calificado como tipo 1 no satisface las condiciones de seguridad entre los valores de distancia 0m y 4m y 9m y 14m. Se comprueba otra vez la poca variación que supone la aparición de acción lateral sobre la tensión de V.Mises respecto a la acción exclusiva del peso propio

1.7.2.1.2.3.

“Path” de hueco en muro de cortante

Ilustración 1-169: "Path" de hueco de ventana de muro de cortante. Se indican las distancias de los puntos singulares donde cambia la geometría del “path”

250

RESULTADOS

Ilustración 1-170: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para uno de los huecos del muro de cortante, permiten determinar los máximos por compresión (entre 0m y 4m) y las zonas donde la tracción es predominante (entre 4m y 10m) aunque con valores muy bajos. Se detecta un error en la falta de simetría esperable en los picos de tensión correspondientes a los entornos de las distancias de 0m y 2,1m, que suponemos por defectos del mallado

Ilustración 1-171: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para uno de los huecos del muro de cortante, permiten determinar el máximo por compresión, aunque con tendencia a aumentar la tracción (en el entorno de 0m) y las zonas donde la tracción es predominante (entre 0,7m y 1,2m y entre 2,2m y 2,7m)


251


Ilustración 1-172: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para uno de los huecos demuro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo y que ofrece un buen comportamiento frente a la acción lateral estática. Apreciamos que la variación según situaciones de carga es amplia aunque no debemos olvidar el factor de escala a la hora de comparar con las gráficas de otros “paths”

Ilustración 1-173: valores de la tensión principal S1 a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y el peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). En el mismo caso de carga y para distintos tipos de adobe la similitud de las gráficas permite tener una idea de la bondad del modelo. Comparando distintas situaciones de carga sí encontramos variaciones apreciables a lo largo de todo del “path”, pero sin cambiar tendencias de compresión a tracción, sino acrecentando la tracción 252

RESULTADOS

Ilustración 1-174: en todo el “Path” apreciamos que su comportamiento en distintas situaciones de carga no cambia, sino que aumenta la magnitud de las tensiones a las que se ve sometido, siendo estas tensiones de tracción. En el entorno del punto con distancia 1m se produce la rotura y en general este “path” presenta una situación inaceptable desde el punto de vista de la seguridad (tensión de trabajo a tracción de 8333,33 Pa)

Ilustración 1-175: las situaciones de compresión no crean situaciones de riesgo en el hueco de ventana del muro de cortante


253


1.7.2.2. 1.7.2.2.1.

Resultados para la edificación de tapial con cubierta plana Mapas de tensiones

Ilustración 1-176: tensión de V.Mises bajo la acción del peso propio de muros y cubierta. Destacamos la distribución de las tensiones y el lógico aumento de tensión por el peso propio por un lado, junto con las acumulaciones de tensiones que se producen en la parte inferior de los muros en el entorno de los huecos de puerta. Así también es destacable la disminución de la tensión en el exterior de las esquinas con la concentración de tensión en la zona cercana e inferior y el aumento de tensión en el interior de las esquinas. Destacamos la baja tensión encima del dintel de los huecos de las puertas. No hay valores de tensión por encima de 166666,67 Pa (tensión de trabajo compresión adobe tipo 1).

Ilustración 1-177: deformación unitaria equivalente (EPTO, EQV) debida a la carga por peso propio. Se aprecia la acumulación de deformaciones en los bordes y zonas inferiores del muro y en las zonas inmediatamente superiores a los dinteles (en sección). Las esquinas ofrecen un comportamiento en su deformación como era de esperar.

254

RESULTADOS

Ilustración 1-178: tensión de V.Mises para la situación de carga más desfavorable (sismo). La distribución de tensiones cambia radicalmente respecto a la situación de peso propio debido a la ausencia de un arriostramiento adecuado en la coronación de los muros. La tensión aumenta drásticamente en las zonas de empotramiento de los dinteles de los huecos de los muros de carga sobre los muros de cortante. Los muros de carga presentan una distribución de tensiones distinta de la correspondiente a un muro sometido a la acción lateral perpendicular a su plano con tres bordes rígidos y el borde superior libre, acumulando tensiones desde los laterales hacia la zona central y superior del muro.

Ilustración 1-179: tensión de V.Mises para la situación de carga más desfavorable (sismo). Igual que la anterior. En relación a la anterior destacamos el comportamiento tan influido por la longitud entre bordes del muro y la fuerza inercial transmitida por la cubierta unida a la falta de rigidización del borde superior del muro provoque una distribución de tensiones tan inluenciada por las fuerzas laterales.


255


Ilustración 1-180: error de la energía (SERR) para la situación de carga por peso propio. Los valores que aparecen son debidos a la concentración de esfuerzos.

Ilustración 1-181: error de la energía (SERR) para la situación de carga más desfavorable. Comparando con Ilustración 1-180 destacamos que la aplicación de las cargas laterales aumentan el error apreciablemente en las zonas de acumulación de tensiones desplazándose esta zona a la parte alta del muro.

256

RESULTADOS

Ilustración 1-182: tensión de V.Mises para la situación de carga más desfavorable (sismo). Detalle para tres huecos de puerta Se aprecian los máximos de tensión de Von Mises en las zonas de empotramiento de los dinteles de los huecos de los muros de carga sobre los muros de cortante. También aumentan las tensiones en las esquinas del hueco de la puerta y el dintel.

Ilustración 1-183: tensión de V.Mises para la situación de carga más desfavorable (sismo). Detalle para dos huecos de puerta y tensiones de parte del muro de cortante. La zona de tensión más baja se desplaza en el sentido opuesto de donde viene la fuerza estática equivalente del sismo.


257


1.7.2.2.2.

Tensiones sobre “paths”

1.7.2.2.2.1.


Ilustración 1-184: “Path” definido para el muro de cortante. Se indican las distancias de los puntos singulares donde cambia la geometría

Ilustración 1-185: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de cortante y la acción del peso propio, permiten determinar los máximos por compresión (en el entorno de 3,5m y 5,5m) y las zonas donde la tracción es predominante (4,5m). La falta de rigidización en cimentación (ausente) y en la coronación del muro provoca una situación de tracción. Precisamente no ocurre esta tracción en el entorno del dintel que crea una rigidización que quizás deba considerarse no real

258

RESULTADOS

Ilustración 1-186: se acentúan las tensiones por tracción en prácticamente en todos los puntos del “path” y especialmente en el dintel. Sobre todo en el entorno de los 5,4m. Por la discontinuidad que ofrece este punto permite la concentración de tensiones derivadas empuje lateral. Igual ocurre en el entorno del punto con valor de distancia 14m, en el que se concentran las tensiones del primer lienzo del muro de cortante

Ilustración 1-187: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo. Ofrece un comportamiento deficiente frente a la acción lateral estática. Encontramos una variación considerable a lo largo de toda la coronación del muro y el dintel y hueco de puerta.


259


Ilustración 1-188: valores de la tensión Principal S1 a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo. Encontramos una variación considerable a lo largo de toda la coronación del muro y el dintel y hueco de puerta. Precisamente esta variación tiene una gran influencia en la tensión equivalente de Von Mises. Por lo que estas zonas están muy influenciadas por la tracción.

Ilustración 1-189: en el entorno de la distancia 13,87m se alcanza una situación crítica por la concentración de tensiones debidas a los esfuerzos horizontales del lienzo contiguo. Igualmente ocurre en el entorno de la distancia 5,17m. La falta de rigidización en cimentación hace que no aumente la tracción y disminuya la tensión de Von Mises. 260

RESULTADOS

Ilustración 1-190: todos los adobes satisfacen las condiciones de seguridad a compresión, y puede comprobarse como la seguridad mejora con el aumento de la calidad del adobe. Se comprueba otra vez que, salvo en las zonas conflictivas, existe muy poca variación en el comportamiento estructural por la aparición de la acción lateral respecto a la acción exclusiva del peso propio. Además en esta gráfica donde los valores están relativizados a los límites de trabajo a compresión no se aprecian las zonas donde ya conocemos que predomina la tracción “Path” de muro de carga.

1.7.2.2.2.2.


Ilustración 1-191: “Path” definido para el muro de carga. Se indican las distancias de los puntos singulares donde cambia la geometría


261


Ilustración 1-192: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de carga y la acción del peso propio, permiten determinar los máximos por compresión (en el entorno de 5,5m y 24m) y las zonas donde la tracción es predominante (en torno a 3m). En la zona correspondiente a la base del muro y su coronación aparece un cierto valor de tracción. Precisamente no ocurre esta tracción en el entorno del dintel.

Ilustración 1-193: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de carga y la acción del peso propio y el sismo, permiten determinar los máximos por compresión, y la tendencia a aumentar la tracción (en el entorno de 2m, 8m, 15m y 21m). Se acentúan las tensiones por tracción en prácticamente en todos los puntos del “path” y especialmente en el dintel. Existe un predominio absoluto de la tracción debido a las fuerzas laterales en el centro del muro de carga (entorno de 8m).

262

RESULTADOS

Ilustración 1-194: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para el muro de carga para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo. Encontramos una variación considerable a lo largo de toda la coronación del muro y hueco del dintel y de la puerta, así como en la base del muro, donde el aumento de la tracción disminuye los valores de la tensión de Von Mises en donde antes predominaba el peso propio (base del muro, entre las distancias de 5,36m a 12m). En coronación del muro, ante el sismo (entre las distancias de 14m a 22m) hay considerable transmisión de fuerza lateral por parte de ésta

Ilustración 1-195: valores de la tensión Principal S1 a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo. Encontramos una variación considerable a lo largo de toda la longitud del muro. Especialmente en coronación del muro , hueco de dintel y puerta y base del muro. Precisamente esta variación tiene una gran influencia en la tensión equivalente de Von Mises. Por lo que estas zonas están muy influenciadas por la tracción.


263


Ilustración 1-196: en el entorno de la distancia 13,87m se alcanza una situación crítica por la concentración de tensiones debidas a los esfuerzos horizontales del lienzo contiguo. Igualmente ocurre en el entorno de la distancia 5,17m. La falta de rigidización en cimentación hace que no aumente la tracción y disminuya la tensión de Von Mises. En cambio el no contar con viga de arriostre en la coronación del muro la fuerza de inercia horizontal de la cubierta “arrastra” al muro deformándolo especialmente a tracción.

Ilustración 1-197: todos los adobes satisfacen las condiciones de seguridad a compresión salvo el adobe tipo 1 en el entorno del valor de la distancia de 2m. Se aprecia como esta seguridad mejora con la mejora en la calidad del adobe. Se comprueba otra vez que, salvo en las zonas conflictivas, existe muy poca variación en el comportamiento estructural por la aparición de la acción lateral respecto a la acción exclusiva del peso propio. Además en esta gráfica donde los valores están relativizados a los límites de trabajo a compresión no se aprecian las zonas donde ya conocemos que predomina la tracción.

264

RESULTADOS

1.7.2.2.2.3.


Ilustración 1-198: "Path" de hueco de puerta de muro de cortante. Se indican las distancias de los puntos singulares donde cambia la geometría del “path”.

Ilustración 1-199: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para uno de los huecos del muro de cortante, permiten determinar los máximos por compresión (en el entorno de 1,5 y 3,5m) y las zonas donde la tracción es predominante (en el entorno de 2,5m) aunque con valores muy bajos. Se detecta un muy leve error en la falta de simetría esperable en los picos de tensión correspondientes a los entornos de 1,5 y 3,5m, que suponemos por defectos del mallado.


265


Ilustración 1-200: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para uno de los huecos del muro de cortante, permiten determinar la tendencia a aumentar la tracción (entre 1,5m y 3,5m) en el hueco del dintel de la puerta.

Ilustración 1-201: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para uno de los huecos de muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo y que ofrece un comportamiento deficiente frente a la acción lateral estática sobre todo en el hueco del dintel (entre 1,5m y 3,5m). Apreciamos que la variación según situaciones de carga es amplia aunque no debemos olvidar el factor de escala a la hora de comparar con las gráficas de otros “paths”.

266

RESULTADOS

Ilustración 1-202: valores de la tensión principal S1 a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y el peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). En el mismo caso de carga y para distintos tipos de adobe la similitud de las gráficas permite tener una idea de la bondad del modelo. Comparando distintas situaciones de carga sí encontramos variaciones apreciables a lo largo de todo del “path”, que además indican cambios en las tendencias del comportamiento acrecentándose la tracción (entre 1,5m y 3,5m).

Ilustración 1-203: en todo el “Path” apreciamos que su comportamiento en distintas situaciones de carga cambia, aumentando la magnitud de las tensiones a las que se ve sometido, siendo estas tensiones de tracción. En el entorno del punto con distancia 1,5m y 3,5m se produce una situación inaceptable desde el punto de vista de la seguridad (tensión de trabajo a tracción de 8333,33 Pa).


267


Ilustración 1-204: las solicitaciones de compresión no crean situaciones de riesgo en el hueco de puerta del muro de cortante. En esta gráfica donde los valores están relativizados a los límites de trabajo a compresión. No se aprecian las zonas donde ya conocemos que predomina la tracción

1.7.2.3. aguas 1.7.2.3.1.

Resultados para la edificación de adobe con cubierta de madera a dos

Mapas de tensiones

Ilustración 1-205: tensión de V.Mises bajo la acción del peso propio de muros y cubierta. Destacamos la distribución uniforme de las tensiones y el lógico aumento de tensión por el peso propio por un lado, junto con las acumulaciones de tensiones que se producen en la parte inferior de los muros en el entorno de los huecos de puerta. También es destacable la disminución de la tensión en el exterior de las esquinas con la concentración de tensión en la zona cercana e inferior y el aumento de tensión en el interior de las esquinas. Destacamos la baja tensión encima del dintel de los huecos de las puertas. No se encuentran valores de tensión por encima de 166666,67 Pa (tensión de trabajo a compresión para adobe tipo 1) los valores de la tensión máxima son mayores que en el caso de la vivienda de tapial.

268

RESULTADOS

Ilustración 1-206: deformación unitaria equivalente (EPTO, EQV) debida a la carga por peso propio. Nos permite conocer la magnitud de la deformación de la estructura y por tanto la distribución de la tensión de V. Mises. Se aprecia la distribución uniforme de la deformación en los muros y la acumulación de deformaciones en los bordes y zonas inferiores del muro y las zonas inmediatamente superiores a los dinteles (en sección). Las esquinas ofrecen un comportamiento en su deformación como era de esperar.

Ilustración 1-207: tensión de V. Mises para la situación de carga más desfavorable (sismo). La distribución de tensiones cambia debido a la acción de la fuerza lateral pero la presencia de un arriostramiento adecuado en la coronación de los muros mantiene un cierto grado de uniformidad en las tensiones acrecentando el hueco siempre presente en todos los lienzos el efecto típico. La tensión aumenta en los muros de carga y en el empotramiento de los mismos en las zonas de empotramiento de los dinteles de los huecos de los muros de carga sobre los muros de cortante. Los muros de carga presentan la típica distribución de tensiones de un muro sometido a la acción lateral perpendicular a su plano con cuatro bordes rígidos, acumulando tensiones en la zona central y acrecentada por la presencia de huecos.


269


Ilustración 1-208: deformación unitaria equivalente (EPTO, EQV) bajo la acción más desfavorable. Apreciamos claramente la transmisión del esfuerzo lateral al muro de contrafuerte correspondiente disminuyendo la deformación en el otro muro con el consiguiente cambio en las deformaciones de la bóveda con el aumento de la deformación en la parte superior de la intersección entre bóvedas. La deformada de la sección transversal de la bóveda es la esperada.

Ilustración 1-209: error de la energía (SERR) para la situación de carga por peso propio. Es debida a la concentración de esfuerzos y por la interacción con elementos finitos que representan a partes de la estructura constituidas por materiales distintos del hormigón de tierra.

270

RESULTADOS

Ilustración 1-210: error de la energía (SERR) para la situación de carga más desfavorable. Comparando con Ilustración 1-209 destacamos que la aplicación de las cargas laterales aumenta el error apreciablemente en las zonas de acumulación de tensiones.

Ilustración 1-211: tensión de V.Mises para la situación de carga más desfavorable (sismo). Detalle para tres huecos de puerta Se aprecian los máximos de tensión de Von Mises en las zonas de empotramiento de los dinteles de los huecos de los muros de carga sobre los muros de cortante. También el aumento en las esquinas del hueco de la puerta y el dintel.


271




272

RESULTADOS


1.7.2.3.2.


1.7.2.3.2.1.


Ilustración 1-215: “path” definido para el muro de cortante. Se indican las distancias de los puntos singulares donde cambia la geometría.


273


Ilustración 1-216: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de cortante y la acción del peso propio, permiten determinar los máximos por compresión (entre 0m y 3,5m) y las zonas donde la tracción es predominante (entre 6 y 10m). Se aprecia una cierta asimetría que consideramos debida al mallado libre (nótese la pequeña diferencia entre la tensión de Von Mises en los puntos de distancia 3,6m y 0m).

Ilustración 1-217: se acentúan las tensiones por tracción en prácticamente todos los puntos del “path” y especialmente en la coronación del muro (entre 6,3m y 9,9m), y en el entorno de los 2m, suponemos que por el poco peso propio en ese punto. Igual ocurre en el entorno del punto con valor de distancia 14m, en el que se concentran las tensiones del primer lienzo del muro de cortante. 274

RESULTADOS

Ilustración 1-218: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo. Encontramos una variación de valores a lo largo del “path” pero un comportamiento similar.

Ilustración 1-219: valores de la tensión Principal S1 a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo. Encontramos una variación considerable a lo largo de toda la coronación del muro y la base del muro. Esta variación tiene una gran influencia en la tensión equivalente de Von Mises en la coronación del muro pero en la base el peso propio compensa este cambio.


275


Ilustración 1-220: en el entorno de la distancia 3,6m se produce una concentración de tensiones debidas a los esfuerzos horizontales. Igualmente ocurre en el entorno de la distancia 5,17m. Al contar con viga de arriostre en la coronación del muro la fuerza de inercia horizontal de la cubierta no “arrastra” al muro aunque se aprecia el predominio de la tracción.

Ilustración 1-221: al centrar nuestra atención en la zona más traccionada apreciamos la importancia del cuidado de los detalles estructurales: la rigidización de la viga de coronación del muro debe “repartirse” (tensión de trabajo a tracción de 8333,33 Pa).

276

RESULTADOS

Ilustración 1-222: todos los adobes satisfacen las condiciones de seguridad a compresión, y puede comprobarse como la seguridad mejora con el aumento de la calidad del adobe. Se comprueba otra vez que, salvo en las zonas conflictivas, existe muy poca variación en el comportamiento estructural por la aparición de la acción lateral respecto a la acción exclusiva del peso propio. Además en esta gráfica donde los valores están relativizados a los límites de trabajo a compresión no se aprecian las zonas donde ya conocemos que predomina la tracción “Path” de muro de carga

1.7.2.3.2.2.


Ilustración 1-223: “Path” definido para el muro de carga. Se indican las distancias de los puntos singulares donde cambia la geometría.


277


Ilustración 1-224: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de carga y la acción del peso propio, permiten determinar los máximos por compresión (en el entorno de 11m, 2,5m, 8,5m y 22m) que corresponden a los extremos de los muros en esquinas y hueco de puerta.

Ilustración 1-225: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de carga y la acción del peso propio y el sismo, permiten determinar los máximos por compresión, y la tendencia a aumentar la tracción (en el entorno de 16m). Se acentúan las tensiones por tracción en prácticamente en todos los puntos del “path” y especialmente en el dintel y coronación del muro. Relacionamos esto último con la longitud excesiva entre bordes arriostrados del muro provocan una situación de predominio absoluto de la tracción debido a las fuerzas laterales en el centro del muro de carga. 278

RESULTADOS

Ilustración 1-226: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para el muro de carga para la situación de carga y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo. Una excepción a este comportamiento eficiente ocurre en la coronación del muro. Es destacable la disminución de tensión en la base del muro en las cercanías del encuentro con el muro de cortante (entorno de 11,02m).

Ilustración 1-227: valores de la tensión Principal S1 a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica. Encontramos una variación considerable a lo largo de toda la longitud del muro. Especialmente en coronación del muro , hueco de dintel y puerta y base del muro. Precisamente esta variación tiene una gran influencia en la tensión equivalente de Von Mises excepto en el entorno de 11,02m. Es destacable subrayar otra vez la influencia de la tensión principal en la variación de la tensión de Von Mises.


279


Ilustración 1-228: podemos apreciar otra vez las zonas que sufren más cambios al hacer aparición las fuerzas horizontales. Como sabíamos en la coronación del muro se da una situación inaceptable de seguridad (tensión de trabajo a tracción de 8333,33 Pa). En el dintel ocurre igual (zona del recuadro que se amplia en la Ilustración 1-229).

Ilustración 1-229: ampliación de la zona recuadrada de la ilustración anterior. Se da una situación inaceptable de seguridad (tensión de trabajo a tracción de 8333,33 Pa).

280

RESULTADOS

Ilustración 1-230: ampliación de la zona de la coronación del muro. Como se señaló anteriormente se da una situación inaceptable de seguridad (tensión de trabajo a tracción de 8333,33 Pa).

Ilustración 1-231: todos los adobes satisfacen las condiciones de seguridad a compresión salvo el adobe tipo 1 en el entorno del valor de la distancia de 2m. Se aprecia como la seguridad mejora con la mejora en la calidad del adobe. Se comprueba otra vez que, salvo en las zonas conflictivas, existe muy poca variación en el comportamiento estructural por la aparición de la acción lateral respecto a la acción exclusiva del peso propio. Además en esta gráfica donde los valores están relativizados a los límites de trabajo a compresión no se aprecian las zonas donde ya conocemos que predomina la tracción.


281


1.7.2.3.2.3.


Ilustración 1-232: “path" de hueco de puerta de muro de cortante. Se indican las distancias de los puntos singulares donde cambia la geometría del “path”

Ilustración 1-233: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para uno de los huecos del muro de cortante, permiten determinar los máximos por compresión (en el entorno de 0,65 y 0m) y las zonas donde la tracción es predominante (en el entorno de 2,6m y 0,4m) aunque con valores muy bajos. Se detecta un muy leve error en la falta de simetría en los picos de tensión correspondientes a los entornos de 0,4m, que suponemos por defectos del mallado.

282

RESULTADOS

Ilustración 1-234: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para uno de los huecos del muro de cortante, permiten determinar la tendencia a aumentar la tracción (entre 1,5m y 3,5m) y en el entorno de 0m aunque varía prácticamente a lo largo de todo el “path”

Ilustración 1-235: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para uno de los huecos de muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo y que ofrece un comportamiento deficiente frente a la acción lateral estática sobre todo en el hueco del dintel (entre 1,5m y 3,5m). Apreciamos que la variación según situaciones de carga es amplia aunque no debemos olvidar el factor de escala a la hora de comparar con las gráficas de otros “paths”. Se aprecia un “desplazamiento“ en la dirección de las fuerzas horizontales de las curvas al actuar las fuerzas horizontales.


283


Ilustración 1-236: valores de la tensión principal S1 a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y el peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). En el mismo caso de carga y para distintos tipos de adobe la similitud de las gráficas permite tener una idea de la bondad del modelo. Comparando distintas situaciones de carga sí encontramos variaciones apreciables a lo largo de todo del “path”, que además indican cambios en las tendencias del comportamiento acrecentándose la tracción (entre 1,5m y 3,5m).

Ilustración 1-237: en todo el “Path” apreciamos que su comportamiento en distintas situaciones de carga no cambia, aunque si cambian ciertos valores de las tensiones aumentando la magnitud de las tensiones a las que se ve sometido, siendo estas tensiones de tracción. En el entorno de los puntos con distancia 1,7m y 3,5m se produce una situación inaceptable desde el punto de vista de la seguridad (tensión de trabajo a tracción de 8333,33 Pa).

284

RESULTADOS

1.7.2.4. esférica 1.7.2.4.1.

Resultados para la edificación de adobe con cubierta tipo cúpula

Mapas de tensiones

Ilustración 1-238: tensión de V.Mises bajo la acción del peso propio. Destacamos la baja tensión de la parte superior de los muros que sirven de contrafuerte a la bóveda, el lógico aumento de tensión por el peso propio, las diferencias en la distribución de la tensión de las dos cúpulas. También la baja tensión encima del hueco de los huecos de puerta. Los valores de tensión por encima de 166666,67 Pa se encuentran fuera del rango de seguridad por lo que no es conveniente el empleo del adobe tipo 1 en esta estructura.

Ilustración 1-239: deformación unitaria equivalente (EPTO, EQV) debida a la carga por peso propio. Nos permite conocer la magnitud de la deformación de la estructura y por tanto la distribución de la tensión de V. Mises. Se aprecia la distribución de la deformación en el muro de contrafuerte y la acumulación de deformaciones en el borde inferior del muro y los puntos de acumulación de las bóvedas: unión con los muros e intersección entre ambas. Se puede apreciar la zona de máxima deformación en el hueco de la puerta inferior, que coincide con la de máxima tensión de V. Mises.


285


Ilustración 1-240: tensión de V.Mises para la situación de carga más desfavorable (sismo en dirección transversal al eje longitudinal de la bóveda. En general la distribución de tensiones no varía respecto a la situación de peso propio. Continúa la baja tensión en la parte superior de los muros de contrafuerte, aunque aparece una ligera modificación respecto a la situación de peso propio en los muros de la cúpula de mayores dimensiones. La tensión mínima aumenta por la transmisión del esfuerzo horizontal.

Ilustración 1-241: deformación unitaria equivalente (EPTO, EQV) bajo la acción más desfavorable. Apreciamos claramente la transmisión del esfuerzo lateral a los muros de contrafuerte, aumentando la deformación también en los muros de carga ciertos. El consiguiente cambio en las deformaciones de la bóveda se aprecia con el aumento de los valores de la deformación mínima y la distribución de la deformación.

286

RESULTADOS

Ilustración 1-242: error de la energía (SERR) para la situación de carga por peso propio. Es debida a la concentración de esfuerzos y por la interacción con elementos finitos que representan a partes de la estructura constituidas por materiales distintos del hormigón de tierra.

Ilustración 1-243: error de la energía (SERR) para la situación de carga más desfavorable. Comparando con Ilustración 1-242 destacamos que la aplicación de las cargas laterales aumenta el error levemente en las zonas de acumulación de tensiones.


287


Ilustración 1-244: valores de la tensión de V. Mises para la situación de carga más desfavorable. Vistas en detalle de uno de los muros de carga con su hueco de puerta. En el detalle del hueco de puerta se aprecia la concentración de tensiones en las esquinas superiores del hueco intersección de bóvedas y el aumento de tensiones por peso propio a medida que descendemos a la base del muro y especialmente en la parte de la estructura con mayor altura.

Ilustración 1-245: valores de la tensión de V. Mises para la situación de carga más desfavorable. Vistas en detalle de uno de los muros de cortante con su hueco de ventana y del hueco de puerta. En el muro de cortante se aprecia la asimetría de los valores de la tensión de V. Mises a un lado y otro del hueco de la ventana. En el detalle del hueco de puerta se aprecia la concentración de tensiones en la intersección de bóvedas y el aumento de tensiones a medida que descendemos a la base del muro. 288

RESULTADOS

Ilustración 1-246: valores de la tensión de V. Mises para la situación de carga más desfavorable. Vistas en detalle de uno de los muros de cortante con su hueco de ventana y del hueco de puerta. En el muro de cortante se aprecia la asimetría de los valores de la tensión de V. Mises a un lado y otro del hueco de la ventana. En el detalle del hueco de puerta se aprecia la concentración de tensiones en la intersección de bóvedas y el aumento de tensiones a medida que descendemos a la base del muro.

Ilustración 1-247: Valores de la tensión de V. Mises para la situación de carga más desfavorable. Vistas en detalle de uno de los muros de cortante con su hueco de ventana y del hueco de puerta. En el muro de cortante se aprecia la asimetría de los valores de la tensión de V. Mises a un lado y otro del hueco de la ventana. En el detalle del hueco de puerta se aprecia la concentración de tensiones en la intersección de bóvedas y el aumento de tensiones a medida que descendemos a la base del muro.


289


1.7.2.4.2.


1.7.2.4.2.1.


Ilustración 1-248: “path” definido para el muro de cortante. Se indican las distancias de los puntos singulares donde cambia la geometría.

Ilustración 1-249: mapa de la tensión equivalente de V. Mises y de la tensión principal S1del muro de cortante elegido para definir el “path”, bajo la acción del peso propio.

290

RESULTADOS

Ilustración 1-250: mapa de la tensión equivalente de V. Mises y de la tensión principal S1 del muro de cortante elegido al definir el “path”, bajo la acción del peso propio y la fuerza horizontal estática equivalente del sismo.

Ilustración 1-251: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de cortante, permiten determinar los máximos por compresión (entre 0m y 6m) y las zonas donde la tracción es predominante (entre 9m y 12m). No se detecta un error en la falta de simetría que suponemos por defectos del mallado. Se aprecia que en el encuentro de la cúpula con el muro (entre 9m y 12m) se da una situación inaceptable de seguridad por las tensiones de tracción.


291


Ilustración 1-252: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de cortante permiten determinar los máximos por compresión, aunque con tendencia a aumentar la tracción (entre 0m y 6m) y las zonas donde la tracción es predominante (entre 9m y 12m).

Ilustración 1-253: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo y del buen comportamiento frente a la acción lateral estática. Encontramos una variación en los valores de la tensión entre los valores de distancia 0m y 6m, y entre 9m y 12m. 292

RESULTADOS

Ilustración 1-254: valores de la tensión principal S1 a lo largo del “path” definido para el muro de cortante para la situación de carga dada por el peso propio y el peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). En el mismo caso de carga y para distintos tipos de adobe la similitud de las gráficas permite tener una idea de la bondad del modelo. Comparando distintas situaciones de carga sí encontramos variaciones apreciables especialmente entre los valores de distancia 0m y 6m y entre 9m y 12m.

Ilustración 1-255: entre 0m y 7m se aprecia cl cambio de tensión principal y su relación con el cambio de la tensión equivalente de V. Mises para la situación de carga dada por peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). Así como en el intervalo entre 9m y 13m. en este último intervalo se da una situación inaceptable de seguridad.


293


Ilustración 1-256: al actuar las fuerzas horizontales estáticas destacan las zonas de encuentro entre la cúpula y los muros. A partir de la distancia de 9,2m encontramos una situación de inseguridad.

Ilustración 1-257: todos los adobes satisfacen las condiciones de seguridad. Se comprueba otra vez la poca variación que supone la aparición de acción lateral sobre la tensión de V.Mises respecto a la acción exclusiva del peso propio. Se aprecia la mejora en la seguridad estructural al mejorar la calidad del adobe.

294

RESULTADOS

1.7.2.4.2.2.


Ilustración 1-258: “path" de muro de carga. Las distancias señaladas indican las zonas singulares de la geometría del “path”.

Ilustración 1-259: mapa de la tensión equivalente de V. Mises y de la tensión principal S1del muro de carga elegido para definir el “path”, bajo la acción del peso propio.


295


Ilustración 1-260: mapa de la tensión equivalente de V. Mises y de la tensión principal S1del muro de carga elegido para definir el “path”, bajo la acción del peso propio y la fuerza estática equivalente del sismo.

Ilustración 1-261: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de carga y la acción del peso propio, permiten determinar los máximos por compresión (en el entorno de 4m y 10m) y las zonas donde la tracción es predominante (entre 4m y 10m). Se detecta un error en la falta de simetría esperada en los picos de tensión correspondientes a los intervalos de las distancias entre 0m y 4m y el entorno entre 6m y 12m, que suponemos por defectos del mallado. 296

RESULTADOS

Ilustración 1-262: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para el muro de carga y la acción del peso propio y el sismo, permiten determinar los máximos por compresión, y la tendencia a aumentar la tracción (entre 0m y 4m y 7m y 10m) y las zonas donde la tracción es predominante (entre 4m y 6m, entre 14m y 16m).

Ilustración 1-263: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para el muro de carga para dos situaciones de carga. La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo. Se deduce que la estructura ofrece un buen comportamiento frente a la acción lateral estática. Encontramos una cierta variación en la zona inferior del muro de carga (entre 0m y 4m, entre 7m y 17m y entre 14m y 16m).


297


Ilustración 1-264: valores de la tensión principal S1 a lo largo del “path” definido para el muro de carga para dos situaciones de carga. En el mismo caso de carga y para distintos tipos de adobe la similitud de las gráficas permite tener una idea de la bondad del modelo. Comparando distintas situaciones de carga sí encontramos variaciones apreciables especialmente entre los valores de distancia 0m y 3m y entre 7m y 10m.

Ilustración 1-265: entre 0m y 2,5m y entre 7m y 11m, se aprecia cl cambio de tensión principal y su relación con el cambio de la tensión equivalente de V. Mises.

298

RESULTADOS

Ilustración 1-266: al actuar las fuerzas horizontales estáticas destacan las del dintel del hueco de la puerta (en el entorno de 4,25m y 6m) como las más conflictivas por la tendencia al aumento de la tracción.

Ilustración 1-267: todos los adobes satisfacen las condiciones de seguridad. Se comprueba otra vez la poca variación que supone la aparición de la acción lateral sobre la tensión de V.Mises respecto a la acción exclusiva del peso propio en su efecto sobre las tensiones a compresión.


299


1.7.2.4.2.3.

“Path” de cubierta tipo cúpula

Ilustración 1-268: “path" de hueco de ventana de muro de cortante. Se indican las distancias de los puntos singulares donde cambia la geometría del “path”.

Ilustración 1-269: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para uno de los huecos del muro de cortante, permiten determinar los máximos por compresión en el entorno de 0m, 4,5m y 9m) y las zonas donde la tracción es predominante (en el entorno de 3m y 10m), aunque con valores muy bajos. Se detecta un error en la falta de simetría esperable en los picos de tensión correspondientes a los entornos de las distancias de 0m y 2,1m, que suponemos por defectos del mallado.

300

RESULTADOS

Ilustración 1-270: los valores de las tensiones a lo largo del “path” definido para la cúpula, permiten determinar el máximo por compresión, aunque con tendencia a aumentar la tracción (en el entorno de 0m, 4,5m y 9m) y las zonas donde la tracción es predominante (en el entorno de 3m y 10m).

Ilustración 1-271: valores de la tensión equivalente de V. Mises a lo largo del “path” definido para la cúpula en la situación de carga dada por el peso propio y peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). La similitud para distintos tipos de adobe permite tener una idea de la bondad del modelo y que ofrece un buen comportamiento frente a la acción lateral estática. Apreciamos que la variación según situaciones de carga es amplia aunque no debemos olvidar el factor de escala a la hora de comparar con las gráficas de otros “paths”.


301


Ilustración 1-272: valores de la tensión principal S1 a lo largo del “path” definido definido para la cúpula en la situación de carga dada por el peso propio y el peso propio con fuerza lateral sísmica (estática equivalente). En el mismo caso de carga y para distintos tipos de adobe la similitud de las gráficas permite tener una idea de la bondad del modelo. Comparando distintas situaciones de carga sí encontramos variaciones apreciables a lo largo de todo del “path”, pero sin cambiar tendencias de compresión a tracción, sino acrecentando la tracción.

Ilustración 1-273: en todo el “Path” apreciamos que su comportamiento en distintas situaciones de carga no cambia, sino que aumenta la magnitud de las tensiones a las que se ve sometido, siendo estas tensiones de tracción. En el entorno del punto con distancia 3,5m y 10,2m se presenta una situación inaceptable desde el punto de vista de la seguridad (tensión de trabajo a tracción de 8333,33 Pa). 302

RESULTADOS

Ilustración 1-274: aumentamos la imagen en el entorno donde se da una situación inaceptable por excesiva tracción

Ilustración 1-275: las situaciones de compresión no crean situaciones de riesgo debidas a compresión excesiva en el hueco de ventana del muro de cortante.


303


304

CONCLUSIONES

1.8.

CONCLUSIONES

1.8.1. INTRODUCCIÓN Tras la exposición de aquellos resultados que hemos considerado de más interés para los objetivos del proyecto, pretendemos resumir las conclusiones que en base a estos resultados podemos destacar. Estas conclusiones las hemos ordenado dividiéndolas en dos grandes grupos. Por un lado según cada estructura y por otro y con interés comparativo para todas las tipologías estructurales. Además dentro de esta división general hemos establecido otra clasificación, tanto para las conclusiones particulares como para las generales, atendiendo al carácter de las mismas. Así hemos dividido las mismas según que fueran: •

conclusiones que podían suponerse a priori, tanto en cuanto a comportamiento estructural en general como en posibles situaciones de rotura concretas;

•

conclusiones que aporta el modelo y que no se suponían a priori. También tienen relación con las variaciones que se presentan entre el comportamiento de los modelos de las viviendas y el comportamiento teórico de los lienzos de muro ante las acciones horizontales y según las condiciones de contorno;

•

deducciones sobre las mejoras posibles del diseño;

•

futuras líneas de investigación.

1.8.2. CONCLUSIONES PARTICULARES PARA CADA MODELO 1.8.2.1. Conclusiones para el modelo de la edificación de adobe tipo bóveda de directriz parabólica 1.8.2.1.1. •

Conclusiones

Consideramos que se ha modelado con éxito la estructura de bóveda de directriz parabólica en razón a: o la distribución de tensiones, que es la esperada, tanto en la situación de peso propio como en la de sismo en la que el efecto rigidizador de la bóveda parabólica supone la estabilización de su comportamiento (ver Ilustración 1-139 e Ilustración 1-141);


305


o Consideramos que el error debido a el mallado libre y el método de solución elegido es pequeño (ver Ilustración 1-101, Ilustración 1-106, Ilustración 1-143 e Ilustración 1-144) o Zonas de tendencia a la rotura y situaciones asociadas previsibles: Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la base del muro de cortante por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de un estado asociado a una grieta del tipo Gv3 originada en una situación de corte basal (ver Ilustración 1-156). Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la base del muro de carga por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de un estado asociado a una grieta del tipo Gf3 originada en una situación de tendencia al vuelco (ver Ilustración 1-166). Se detecta una tendencia a concentración de tensiones en la intersección de las bóvedas (ver Ilustración 1-141). Se detecta una tendencia a la concentración de tensiones y a la rotura a tracción en el empotramiento de la bóveda en el muro de carga (ver Ilustración 1-157). •

306

Además el modelo aporta: o La importancia de cuidar la calidad del material por la intensificación del peso propio (ver Ilustración 1-158 e Ilustración 1-168). o La concentración de tensiones en el centro de los bordes inferiores de los huecos de ventana por la diferencia en el peso propio entre la zona inferior a el hueco de ventana y el resto del muro de cortante (ver Ilustración 1-150 e Ilustración 1-151). o Consideramos que el error debido a la asimetría generada por el mallado libre y el método de solución elegido es pequeño (ver Ilustración 1-152). o Zonas de tendencia a la rotura y situaciones asociadas: Se detecta una tendencia a la rotura a compresión en zonas de la base del muro de cortante para el adobe tipo 1. Esta rotura por aplastamiento se da tanto por el peso propio intenso como por la suma de las acciones horizontales en la situación más desfavorable (ver Ilustración 1-158). Se detecta una tendencia a la rotura a compresión en la base del muro de carga para el adobe tipo 1. Esta rotura por


CONCLUSIONES

aplastamiento se da por el peso propio intenso (ver Ilustración 1-168). Se detectan zonas de rotura a tracción en el hueco de la ventana tanto en peso propio como en la situación más desfavorable para todos los adobes con máximos en el centro del arco (ver Ilustración 1-170, Ilustración 1-171 e Ilustración 1-174). Se detectan zonas de rotura a tracción en el hueco de la puerta tanto en peso propio como en la situación más desfavorable para todos los adobes, con máximos en el centro del arco (ver Ilustración 1-160, Ilustración 1-161 e Ilustración 1-167). 1.8.2.1.2.

Criterios de diseño

•

El muro de carga precisa ser arriostrado verticalmente. Su longitud sin arriostrar es excesiva, como puede deducirse de la norma peruana o de las recomendaciones de la monografía del MOPT de España, y por la tendencia a producirse grietas del tipo Gf3 como indica el modelo. De la misma forma, sería conveniente también, reforzar verticalmente el hueco de puerta (ver Ilustración 1-148 e Ilustración 1-166).

•

El muro de cortante al contrario podría aumentar su espesor en la base para evitar la tendencia al agrietamiento del tipo Gv3 (ver Ilustración 1-156).

•

Reducir la dimensión del muro de carga en su parte más alta, en la zona cercana al empotramiento con la bóveda optimizando el gasto de material (ver Ilustración 1-141, Ilustración 1-142, Ilustración 1-147 e Ilustración 1-148).

•

Se ha modelizado esta estructura con ciertas modificaciones buscando un mejor comportamiento (ver apartado 2.1.1 del anexo). Se ha comprobado la idoneidad de modificar la directriz de la bóveda para que cambie de parabólica a elíptica (ver Ilustración 2-13 e Ilustración 2-16). Así mismo se ha comprobado también la ventaja de subir la altura de la bóveda del hueco de la puerta hasta la altura de la bóveda principal (ver Ilustración 2-8 e Ilustración 2-9).

•

Los arcos de los huecos de ventana y puerta disponen de unas directrices poco adecuadas ya que su excesiva deformación supone una transmisión inadecuada de las tensiones aumentando la tracción excesivamente en el centro del arco (ver Ilustración 1-160, Ilustración 1-161, Ilustración 1-166, Ilustración 1-167, Ilustración 1-170, Ilustración 1-171 e Ilustración 1-174).

•

Sería conveniente reforzar la bóveda mediante muros transversales al eje longitudinal bien unidos a la bóveda pero no unos simples tabiques sin función resistente asegurándonos por otra parte su función como contrafuerte de los


307


muros de carga y la bóveda (ver Ilustración 1-139, Ilustración 1-141 e Ilustración 1-160). 1.8.2.1.3. •

Comprobación mediante modelos de que los cambios de diseño sugeridos son efectivos para mejorar el comportamiento de la estructura.

•

Utilización de otros elementos finitos con propiedades distintas (por ejemplo en sus grados de libertad) o que permitan otros tipos de cálculos, por ejemplo no lineal.

•

Cálculos dinámicos de las situaciones de carga de sismo y viento.

1.8.2.2. plana 1.8.2.2.1. •

308

Futuras líneas de investigación

Conclusiones para el modelo de la edificación de tapial con cubierta

Conclusiones

Consideramos que se ha modelado con éxito la estructura de tapial con cubierta plana en razón a: o La distribución de tensiones, que es la esperada, tanto en la situación de peso propio como en la de sismo, en la que a falta de un elemento rigidizador en la coronación del muro varía la distribución de tensiones, apreciándose el efecto de las fuerzas horizontales (ver Ilustración 1-176 e Ilustración 1-178). o La concentración de tensiones en las esquinas y bordes inferiores de los muros debido a la concentración del peso propio de muro y cubierta en los huecos de puertas (ver Ilustración 1-176). o Consideramos que el error debido a el mallado libre y el método de solución elegido es pequeño (ver Ilustración 1-111, Ilustración 1-113, Ilustración 1-114, Ilustración 1-180 e Ilustración 1-181). o Zonas de rotura y situaciones asociadas previsibles: Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la base del muro de cortante por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de un estado asociado a una grieta del tipo Gv3 originada en una situación de corte basal (ver Ilustración 1-189). Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la base del muro de carga por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de un estado asociado a una grieta del tipo Gf3 originada en una situación de tendencia al vuelco (ver


CONCLUSIONES

Ilustración 1-178, Ilustración 1-179, Ilustración 1-193 e Ilustración 1-196). Se detecta concentración de tensiones en la intersección de los muros de carga en el muro de cortante ante la acción más desfavorable junto a los huecos de puertas de dichos muros de carga (ver Ilustración 1-178, Ilustración 1-193 e Ilustración 1-196). Efecto de deformación elástica de los dinteles de los huecos de puertas y concentración de tensiones en los empotramientos de los mismos en las esquinas de los huecos de puerta (ver Ilustración 1-176, Ilustración 1-177, Ilustración 1-185, Ilustración 1-186 e Ilustración 1-189). •

Además el modelo aporta: o La flexibilidad en la calidad del adobe, no siendo exigible un material de propiedades cuidadas por un peso propio poco intenso (ver Ilustración 1-190 e Ilustración 1-197). o Comparación del comportamiento de los muros de carga ante las fuerzas horizontales con distintas condiciones de empotramiento en sus bordes, constatando que es la distancia entre bordes y no sus condiciones de empotramiento exclusivamente lo que influye en el comportamiento de la estructura (ver Ilustración 1-178 e Ilustración 1-179). o Zonas de rotura y situaciones asociadas: Se detecta una tendencia a la disminución de la tensión de Von Mises en zonas de la base del muro de cortante por la suma de las acciones horizontales en la situación más desfavorable. Esta disminución es debida a las fuerzas horizontales de inercia por el sismo en la cubierta que se transmiten a todo el muro modificando las tensiones dadas por el peso propio exclusivamente (ver Ilustración 1-187 e Ilustración 1-189). Se detecta una tendencia a la disminución de la tensión de Von Mises en la base del muro de carga. Esta disminución es debida a las fuerzas horizontales de inercia por el sismo en la cubierta que se transmiten a todo el muro modificando las tensiones dadas por el peso propio exclusivamente (ver Ilustración 1-193 e Ilustración 1-196). Se detectan una tendencia a la rotura por tracción en los huecos de las puertas de los muros de cortante en la situación más


309


desfavorable para todos los adobes, con máximos en los extremos del hueco del dintel (ver Ilustración 1-200 e Ilustración 1-203). Se detectan zonas de rotura a tracción en el hueco de la puerta y su dintel en muros de carga (más en concreto) en la situación más desfavorable para todos los adobes, con máximos en los extremos del hueco del dintel (ver Ilustración 1-193 e Ilustración 1-196). Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la coronación del muro de carga por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de una situación asociada a una grieta del tipo Gf1 originada en una situación de tendencia al volteo parcial por flexión local y asociada a una grieta del tipo Gf3 originada en una situación de tendencia al volteo por flexión (ver Ilustración 1-178, Ilustración 1-179, Ilustración 1-193 e Ilustración 1-196). Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la coronación del muro de cortante por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de una situación asociada a una grieta del tipo Gv3 originada en una situación de tendencia al volteo parcial por flexión local (ver Ilustración 1-186 e Ilustración 1-189). No aparece la tendencia a la rotura a tracción en el muro de carga por la acción de las fuerzas horizontales en el estado asociado a una grieta del tipo Gf5 originada en una situación de tendencia al volteo diagonal, que se daría desde la coronación del muro a la base del hueco de la puerta (ver Ilustración 1-178 e Ilustración 1-179). 1.8.2.2.2.

310


•

Los muros de carga precisan ser arriostrados verticalmente. Su longitud sin arriostrar es excesiva, como puede deducirse de la norma peruana o de las recomendaciones de la monografía del MOPT de España, y por la tendencia a producirse grietas del tipo Gf3. En este sentido sería conveniente arriostrar verticalmente el hueco de puerta (ver Ilustración 1-178).

•

La situación centrada de los huecos de puerta en los muros de carga, reforzados adecuadamente, mejoraría el comportamiento de dichos muros

•

Se ha modelizado esta estructura con ciertas modificaciones buscando un mejor comportamiento (ver apartado 2.1.2 en anexo ). Así se ha podido comprobar el efecto del empleo de la viga de coronación de los muros para el


CONCLUSIONES

arriostramiento de la estructura frente a las acciones horizontales. Todos los muros deben ser arriostrados horizontalmente al menos mediante una viga de coronación y aser posible también con una cimentación adecuada (ver Ilustración 2-19). •

La flexibilidad del dintel supone una transmisión inadecuada de las tensiones concentrándose éstas excesivamente en las esquinas del hueco en cualquier situación de carga. Puede evitarse haciendo que el hueco llegue hasta la altura superior del muro o aumentando la rigidez del dintel aumentando su espesor (ver Ilustración 1-185, Ilustración 1-192, Ilustración 1-193, Ilustración 1-199 e Ilustración 1-200).

1.8.2.2.3.


•


•


•


1.8.2.3. Conclusiones para el modelo de la edificación de adobe con cubierta de madera a dos aguas 1.8.2.3.1. •

Conclusiones

Consideramos que se ha modelado con éxito la estructura de adobe con cubierta de madera a dos aguas en razón a: o La distribución de tensiones, que es la esperada, tanto en la situación de peso propio como en la de sismo, en la que a tanto la cimentación como la viga de coronación realizan un efecto rigidizador que estabiliza la distribución de tensiones con respecto a la situación de peso propio (ver Ilustración 1-205 e Ilustración 1-207). o La concentración de tensiones en las esquinas y bordes inferiores de los muros debido a la concentración del peso propio de muro y cubierta en los huecos de puertas (ver Ilustración 1-205, Ilustración 1-208 e Ilustración 1-211). o Consideramos que el error debido a el mallado libre y el método de solución elegido es pequeño (ver Ilustración 1-121, Ilustración 1-122, Ilustración 1-123, Ilustración 1-124, Ilustración 1-209 e Ilustración 1-210).


311


o Se aprecia el efecto previsible sobre la distribución de tensiones ante las fuerzas horizontales, producido por las distintas longitudes libres entre arriostres verticales de los muros de carga (ver Ilustración 1-207 e Ilustración 1-211). o Zonas de rotura y situaciones asociadas previsibles: Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la base del muro de cortante por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de un estado asociado a una grieta del tipo Gv3 originada en una situación de corte basal (ver Ilustración 1-217 e Ilustración 1-220). Se detecta una tendencia a la rotura en la esquina del muro de cortante por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de un estado asociado a una grieta del tipo Gv1 originada en una situación de compresión diagonal (ver Ilustración 1-220). Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la base del muro de carga por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de un estado asociado a una grieta del tipo Gf3 originada en una situación de tendencia al vuelco (ver Ilustración 1-225 e Ilustración 1-228). Se detecta una tendencia a la rotura en el muro de carga por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de un estado asociado a una grieta del tipo Gf4 originada en una situación de tendencia a la flexión bidireccional (ver Ilustración 1-225 e Ilustración 1-228). Se detecta concentración de tensiones en la intersección de los muros (ver Ilustración 1-211 e Ilustración 1-228). Efecto de deformación elástica de los dinteles de los huecos de puertas con concentración de tensiones en los empotramientos de los mismos en las esquinas de los huecos de puerta y ventanas tanto ante peso propio como bajo la acción del sismo (ver Ilustración 1-205, Ilustración 1-207, Ilustración 1-212, Ilustración 1-213, Ilustración 1-224, Ilustración 1-233 e Ilustración 1-234). •

312

Además el modelo aporta: o La flexibilidad en la calidad del adobe, no siendo exigible un material de propiedades cuidadas por un peso propio poco intenso (ver Ilustración 1-222 e Ilustración 1-231).


CONCLUSIONES

o Consideramos que el error debido a la asimetría generada por el mallado libre y el método de solución elegido es pequeño (ver Ilustración 1-216 e Ilustración 1-233); o Comparación del comportamiento de los muros de carga con distintas condiciones de longitud entre el empotramiento en sus bordes y la presencia de huecos donde se acumulan las tensiones (ver Ilustración 1-205 e Ilustración 1-207). o Zonas de rotura y situaciones asociadas: Se detecta una tendencia a la disminución de la tensión de Von Mises en zonas de la base del muro de cortante por la suma de las acciones horizontales en la situación más desfavorable. Esta disminución es debida a las fuerzas horizontales de inercia por el sismo en la cubierta que se transmiten a todo el muro modificando las tensiones dadas por el peso propio exclusivamente (ver Ilustración 1-220). Se detecta una tendencia a la disminución de la tensión de Von Mises en la base del muro de carga. Esta disminución es debida a las fuerzas horizontales de inercia por el sismo en la cubierta que se transmiten a todo el muro modificando las tensiones dadas por el peso propio exclusivamente (ver Ilustración 1-228). Se detecta una tendencia a la rotura por tracción en los huecos de las ventanas de los muros de cortante ante la acción de los pesos propios o en la situación más desfavorable para todos los adobes, con máximos en el empotramiento del dintel y centro del hueco del dintel (ver Ilustración 1-233, Ilustración 1-234 e Ilustración 1-237). Se detectan zonas de rotura a tracción en el hueco de la puerta y su dintel en muros de carga (más en concreto) en la situación más desfavorable para todos los adobes, con máximos en los empotramientos del dintel y centro del hueco del dintel (ver Ilustración 1-224, Ilustración 1-225, Ilustración 1-228 e Ilustración 1-229). Predomina la tendencia a la rotura por flexión bidireccional (ver Ilustración 1-207). Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la coronación del muro de carga por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de una situación asociada a una grieta del tipo Gf1


313


originada en una situación de tendencia al volteo parcial por flexión local y asociada a una grieta del tipo Gf3 originada en una situación de tendencia al volteo por flexión (ver Ilustración 1-225, Ilustración 1-228 e Ilustración 1-230). Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la coronación del muro de cortante por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de una situación asociada a una grieta del tipo Gv3 originada en una situación de tendencia al volteo parcial por flexión local (ver Ilustración 1-221). 1.8.2.3.2.


•

Si los muros de carga fuesen arriostrados verticalmente trabajarían mucho más adecuadamente y en particular si lo fueran en el entorno del hueco de la puerta y la ventana, aunque su longitud sin arriostrar verticalmente no es excesiva (ver Ilustración 1-207).

•

La situación centrada de los huecos en los muros es adecuada. Sin embargo mejoraría el comportamiento de los muros si los huecos llegaran hasta la altura máxima de los muros. La flexibilidad del dintel supone una transmisión inadecuada de las tensiones concentrándose éstas excesivamente en las esquinas del hueco (ver Ilustración 1-225, Ilustración 1-228, Ilustración 1-234 e Ilustración 1-237).

•

Se ha comprobado lo adecuado del arriostramiento horizontal mediante una cimentación adecuada y una coronación en los muros. Deben cuidarse los detalles constructivos para asegurar la unión rígida con estos rigidizadores (ver Ilustración 1-207).

1.8.2.3.3.


•


•


•


1.8.2.4. Conclusiones para el modelo de la edificación de adobe con cubierta tipo cúpula esférica 1.8.2.4.1.

314

Conclusiones


CONCLUSIONES

•

Consideramos que se ha modelado con éxito la estructura de adobe con cubierta tipo cúpula esférica en razón a: o La distribución de tensiones, que es la esperada, tanto en la situación de peso propio como en la de sismo, en la que la cúpula actúa como elemento rigidizador para los muros, estabilizando la distribución de tensiones para esas dos situaciones de carga (ver Ilustración 1-238, Ilustración 1-240, Ilustración 1-244 e Ilustración 1-246). o Consideramos que el error debido a el mallado libre y el método de solución elegido es pequeño (ver Ilustración 1-132, Ilustración 1-133, Ilustración 1-134, Ilustración 1-242 e Ilustración 1-243). o La concentración de tensiones en las esquinas y bordes inferiores de los muros debido a la concentración del peso propio de muro y cubierta en los huecos de puertas (ver Ilustración 1-238). o Zonas de rotura y situaciones asociadas previsibles: Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la base del muro de cortante por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de un estado asociado a una grieta del tipo Gv3 originada en una situación de corte basal (ver Ilustración 1-252 e Ilustración 1-255). Combinada con la anterior aparece una tendencia a la rotura a tracción en el muro de carga por la acción de las fuerzas horizontales. Se trata de una grieta del tipo Gf4 originada en una situación de tendencia a la flexión bidireccional, que se daría de las esquinas de los huecos de puerta a las esquinas del muro (ver Ilustración 1-262 e Ilustración 1-265). Se detecta aumento de la tensión de tracción en la intersección de los muros con la cúpula (ver Ilustración 1-269 e Ilustración 1-270). Efecto de deformación elástica de los dinteles de los huecos de puertas con concentración de tensiones en los empotramientos de los mismos en las esquinas de los huecos de puerta (ver Ilustración 1-259, Ilustración 1-261, Ilustración 1-262 e Ilustración 1-265).

•

Además el modelo aporta: o La flexibilidad en la calidad del adobe, no siendo exigible un material de propiedades cuidadas por una tensión debida al peso propio no muy alta, aunque parece convenir una calidad media como mínimo (ver Ilustración 1-257 e Ilustración 1-267).


315


o Comparación del comportamiento de las cúpulas con distintas dimensiones. Las características del material no favorecen este tipo de estructura cuando sobrepasa unas determinadas dimensiones encontrando situaciones con seguridad inaceptable bajo la acción del peso propio en el encuentro de la cúpula con los muros (ver Ilustración 1-238 e Ilustración 1-239). o Zonas de rotura y situaciones asociadas: Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la base del muro de carga por la acción de las fuerzas horizontales. Se trataría de un estado asociado a una grieta del tipo Gf3 originada en una situación de tendencia al vuelco por falta de arriostramientos verticales (ver Ilustración 1-262 e Ilustración 1-265). Se detecta una tendencia a la disminución de la tensión de Von Mises en zonas de la base del muro de cortante por la suma de las acciones horizontales en la situación más desfavorable. Esta disminución es debida a las fuerzas horizontales de inercia por el sismo en la cúpula que se transmiten a todo el muro modificando las tensiones dadas por el peso propio exclusivamente (ver Ilustración 1-255). Se detecta una tendencia a la disminución de la tensión de Von Mises en la base del muro de carga. Esta disminución es debida a las fuerzas horizontales de inercia por el sismo en la cúpula que se transmiten a todo el muro modificando las tensiones dadas por el peso propio exclusivamente (ver Ilustración 1-265). Se detecta una tendencia a la rotura por tracción en los huecos de las puertas (de los muros de carga) en la situación de peso propio y en la más desfavorable para todos los adobes, con máximos en el empotramiento del dintel y en el centro (ver Ilustración 1-261 e Ilustración 1-262). Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la coronación del muro de carga tanto por la acción del peso propio como por la acción de las fuerzas horizontales que hacen más desfavorable esta situación. Se trataría de una situación asociada a una grieta del tipo Gf1 originada en una situación de tendencia al volteo parcial por flexión local (ver Ilustración 1-261, Ilustración 1-262 e Ilustración 1-265).

316


CONCLUSIONES

Se detecta una tendencia a la rotura a tracción en la coronación del muro de cortante tanto por la acción del peso propio como por la acción de las fuerzas horizontales que hacen más desfavorable esta situación. Se trataría de una situación asociada a una grieta del tipo Gf1 por la acción del peso propio asociada a una situación de corte diagonal por efecto de las fuerzas laterales sobre la cúpula (ver Ilustración 1-251, Ilustración 1-252 e Ilustración 1-255). 1.8.2.4.2.


•

Si los muros de carga fuesen arriostrados verticalmente trabajarían mucho más adecuadamente y en particular si lo fueran en el entorno del hueco de la puerta y la ventana, aunque su longitud sin arriostrar verticalmente no es excesiva (ver Ilustración 1-240).

•

La situación centrada de los huecos de puerta en los muros de carga es adecuada pero el comportamiento de los muros queda muy perjudicado en su centro por el efecto del peso propio y la inercia ante el sismo de la cúpula. Debería ensancharse el muro en esta zona central de la coronación o reforzarla especialmente (ver Ilustración 1-259, Ilustración 1-260, Ilustración 1-261 e Ilustración 1-262).

•

La flexibilidad del dintel supone una transmisión inadecuada de las tensiones concentrándose éstas excesivamente en las esquinas del hueco. Puede evitarse el dintel haciendo que el hueco llegue hasta la altura superior del muro o aumentando el espesor del dintel (ver Ilustración 1-238, Ilustración 1-240 e Ilustración 1-259).

1.8.2.4.3.


•


•


•


1.8.3. CONCLUSIONES GENERALES Las dificultades encontradas en la creación de los modelos han sido considerables tanto para la determinación y elaboración de la geometría de las estructuras como para la búsqueda del tipo de mallado más adecuado.


317


Una vez resueltas estas cuestiones hemos encontrado dificultades por el excesivo número de grados de libertad, que requerían una gestión de la memoria que lógicamente debía estar en concordancia con los recursos del computador empleado y el tiempo de cálculo. Se han realizado pruebas para la determinación de un tamaño de elemento adecuado e idéntico para todas las estructuras, en relación a las dimensiones de las mismas, el tiempo de cálculo y las disponibilidades de memoria para hacer frente al número de grados de libertad adecuado (en varias ocasiones se produjo el aborto del proceso de cálculo por la inadecuada memoria destinada al denominado "espacio de trabajo" en la gestión de la memoria.). En estas pruebas además del tamaño del elemento se han variado parámetros geométricos. Al mismo tiempo se han probado distintos valores de parámetros para evitar situaciones de errores de "degeneración geométrica" en la construcción del modelo. El error de la solución se sabe que depende fundamentalmente de los valores del módulo de Young y del coeficiente de Poisson frente a otro tipo de errores como ya quedó señalado. Estos valores son muy variables debido a las propiedades del material que estamos empleando por lo que debemos interpretar con precaución los resultados. Aún así, y como también fue señalado anteriormente, se ha empleado el método de resolución PCG de entre los variados métodos de resolución del programa. Los ficheros generados por el programa tenían un tamaño medio de 800 Mega bits, tras la resolución y el estudio de la situación de carga más desfavorable. Se ha constatado que el error en la energía (SERR) depende de las discontinuidades de los modelos, tanto por razones de geometría como por las discontinuidades debidas a las distintas propiedades de materiales que se encuentran juntos y las acciones actuantes. Así como el método de solución de ANSYS elegido (PCG en este caso) Como ya quedó aclarado por cada estructura se han realizado tres cálculos, para distintos valores de las propiedades del material. En cada cálculo se generaban nueve situaciones de carga, que se combinaban linealmente y se sometían a una sencilla rutina de comparación en el valor de sus energías de deformación, determinándose la situación de carga más desfavorable que se comparaba con la situación de peso propio. Las otras situaciones de carga no se han tenido en consideración en la presentación de los resultados para los objetivos de este proyecto a pesar del tiempo empleado en la preparación del fichero de comandos para determinar las cargas adecuadas y el tiempo de cálculo empleado. Quisiéramos destacar que siempre ha sido la solicitación sísmica, mediante su aceleración equivalente en una dirección y sentido determinado en el cálculo estático, la más desfavorable de las

318


CONCLUSIONES

solicitaciones frente a cualquiera de las situaciones que representaban a las generadas por el viento. •

Podemos destacar que se han modelizado con éxito las estructuras presentadas, reproduciendo los comportamientos que se esperaban ante distintas solicitaciones en las distribuciones de las tensiones, la densidad de mallado y los valores en el error de la energía anteriormente mencionados para cada estructura.

•

Es destacable: o el efecto que produce las cubiertas realizadas en adobe sobre el aumento de la tensión por peso propio y que descarta el empleo de adobes de baja calidad. Esto es: la calidad del adobe es fundamental para las edificaciones con cubiertas pesadas (ver Ilustración 1-158, Ilustración 1-168, Ilustración 1-257 e Ilustración 1-267). o el efecto que sobre el comportamiento de las estructuras ante el efecto de la fuerzas estáticas laterales tiene el empleo de arriostramientos horizontales en la coronación de muros o de cubierta suficientemente rígidas para crear este efecto rigidizante ante las fuerzas horizontales (ver Ilustración 1-141, Ilustración 1-207 e Ilustración 1-240). o La necesidad de arriostrar verticalmente los muros de carga cada ciertos intervalos queda patente en el predominio de las deformaciones propias del vuelco cuando la longitud libre sin arriostramientos es excesiva (ver Ilustración 1-178 e Ilustración 1-207). o En la situación de peso propio y cuando los muros no quedan arriostrados horizontalmente tanto por una cimentación adecuada como por una viga de arriostramiento aparece en la base y en la coronación del muro, respectivamente, valores de la tensión principal a tracción en la situación de carga por peso propio. Si tenemos en cuenta que esto no ocurre con la rigidización de los muros por un material como la piedra en cimentación y la madera en coronación, y tampoco se da por tanto en los huecos conformados con dinteles, entonces los resultados de los modelos en este sentido deben ser tomados con cautela ya que se acercarían a la realidad en función de la construcción cuidadosa de las estructuras con un diseño adecuado de los detalles estructurales que aseguren la rigidización cuando esta se pretenda. Lo cual es muy complicado (ver Ilustración 1-152, Ilustración 1-162, Ilustración 1-185, Ilustración 1-192, Ilustración 1-216, Ilustración 1-224, Ilustración 1-251 e Ilustración 1-261).


319


o Al aparecer las fuerzas laterales se acrecientan tanto la tensión de tracción en la coronación de los muros con el aumento de la tensión de Von Mises, y por otro lado se acrecientan la tensión principal uno con la disminución de la tensión de Von Mises en la base del muro. Esto ocurre en todas las estructuras salvo en la vivienda de bóveda de arco parabólico en la que las fuerzas laterales aumentan la tensión de Von Mises en la base del muro. Deducimos que la estructura de bóveda es la que mejor comportamiento presenta ante las fuerzas laterales por la baja inercia que ofrece en la parte alta de la estructura (ver Ilustración 1-156, Ilustración 1-166, Ilustración 1-189, Ilustración 1-196, Ilustración 1-220, Ilustración 1-228, Ilustración 1-264 e Ilustración 1-265). •

Como criterio de partida de las deformaciones y grietas de muros ante fuerzas horizontales tomamos el admitido en el apartado ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.. Para relacionar ese apartado con los modelos de las estructuras calculados se desarrolla el apartado 2.2 del anexo. Así podemos apreciar que más determinantes para el comportamiento estructural que el cumplimiento estricto de las condiciones de contorno teóricas, lo son factores como el ajuste, lo más realista posible, de las condiciones de contorno; la masa de la cubierta y longitud libre entre arriostramientos de lienzo. (consultar Ilustración 2-21 a Ilustración 2-38).

•

La validez de los resultados hace que el esfuerzo en la realización del modelo y su mallado compense por la fiabilidad que ofrece frente a métodos aparentemente simples pero que aportan poca certeza si la geometría es irregular por la cantidad de cálculos a realizar, aunque estos cálculos sean aisladamente sencillos.

1.8.4. CRITERIOS DE DISEÑO Se ha ratificado en general las consideraciones que sobre los refuerzos ante fuerzas laterales se establecen en distintas normas y recomendaciones que de forma resumida se pueden expresar:

320

•

Arriostramientos, tanto horizontales como verticales con detalles cuidados

•

Esbeltez apropiada

•

Reducir el peso de los materiales o aumentar la relación resistencia / peso

•

Densidad de muros y elementos uniforme

•

Continuidad en las formas y volúmenes

•

Vanos pequeños y centrados


CONCLUSIONES

•

Forma de la planta: simétrica y regular con distribución simétrica de elementos

•

Emplear refuerzos, interior o exteriormente, con detalles cuidados. La presencia de tracciones es notoria

•

Cuidado especial de los puntos críticos de concentración de esfuerzos

•

Conexiones adecuadas que garanticen el comportamiento de la estructura y un grado de ductilidad

•

Relación resistencia deformabilidad adecuada

•

Uniformidad del material, rigidez y ductilidad

1.8.5. FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Además de las particulares centradas en las mejoras de cada modelo y la comprobación de su utilidad quisiéramos destacar entre las futuras líneas de investigación aquella en la que entendemos más utilidad puede ofrecer: el cálculo dinámico no lineal ante los sismos y vientos. Una vez determinada las zonas conflictivas de cada estructura y para tratar de ahorra tiempo de cálculo se propone el mallado de esas zonas con los elementos del programa ANSYS adecuados al cálculo buscado, con la opción de colapso o rotura mientras que las zonas de comportamiento menos problemático sería mallado con un elemento como el empleado en este proyecto.


321


322

BIBLIOGRAFÍA

1.9.

BIBLIOGRAFÍA “Resistencia de materiales”. Luis Ortiz Berrocal. Editorial Mc Graw Hill, 1991 “Elasticidad”. Luis Ortiz Berrocal. Editorial Universidad Politécnica de Madrid, 1985 “NBE. Acciones en la edificación, AE-88”. Ministerio de Fomento “EHE. Instrucción de hormigón estructural”. Ministerio de Fomento “Norma boliviana para las construcciones con tierra: Lakaúta”. Anteproyecto del Ing. Mario Galindo R. “Análisis y diseño de estructuras”. James Ambrose. Editorial Limusa, Noriega editores. 1998. “Diseño estructural”. Meli Piralla. Editorial Limusa, Noriega editores. 2001. “Diseño sísmico de edificios”. Roberto Bazán, Enrique Meli. Editorial Limusa, Noriega editores. 1999 “Small-scale manufacture of stabilized soil blocks”. UNIDO/ILO. ONU, 1987 “Métodos de cálculo”. Eladio Dieste. Consejería Obras Públicas y Transporte, Junta de Andalucía, 1998 “Contra el hambre de vivienda”. Julián Salas Serrano. CYTED. Editorial Escala “Enciclopedia Larousse” “Estudios para un plan de mejoramiento de las viviendas humildes”. Pedro Muguruza Otaño. Madrid, 1943. “Enciclopedia Temática Planeta. Historia antigua y medieval”. Editorial Planeta, 1974. “Earth construction”. Hugo Houben y Hubert Guillaud. CRATerreEAG, Intermediate Technology Publications, 1994. “Síntesis de acción del Informe Mundial sobre los Asentamientos Humanos 1986”. United Nations for Human Settlements (Habitat). “Geocard”. Editorial Castellnou, 1995 “Sistematización de la tierra en viviendas de interés social”. Publicación del primer curso internacional. CYTED. La Paz, Bolivia, 1995 “La tierra, material de construcción”. Informes de la construcción. Vol. 37, nº 377. CSIC. Madrid, España, 1986.


323


“La tierra material de construcción”. Equipo V.M.B.C. Coordinador: Julián Salas. Monografía 385/ 386. Instituto Eduardo Torroja. CSIC. Madrid, España, 1987. “Razón y ser de los tipos estructurales”. Eduardo Torroja Miret. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja. CSIC. Madrid, 2000. “Autocad avanzado V.14”. Volumen I. J. A. Tajadura, J. López. Mc Graw Hill, 1998 “Tecnología para viviendas de interés social en iberoamérica”. Publicación del XI curso de estudios mayores de la construcción. Equipo V.M.B.C. Coordinado por J. Salas. Instituto Eduardo Torroja. CSIC. Madrid, 1988. “Timoshenko. Resistencia de materiales”. J. M. Gere. Editorial Thomson.2002 “Cálculo de estructuras por el método de los elementos finitos. Análisis estático lineal”. Eugenio Oñate. CIMNE, 1995 “El proyecto técnico: documentos de que consta e informes técnicos”. Benigno Pérez Carrillo, J. Guerrero-Strachan, O. D. de Cózar. E.U.P. Universidad de Málaga. 1993. “Caminos rurales. Proyecto y construcción”. R. Dal-Ré. MundiPrensa, 2001. “El método de los elementos finitos”. Cuarta edición , Volumen I. O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor. CIMNE. Barcelona, 1994 “Método de los elementos finitos. Introducción a ANSYS”. José Domínguez Abascal. Sevilla, 1999. “Arquitecturas de adobe”. Patrick Bardou, Varoujan Arzoumanian. Editorial Gustavo Gili. Barcelona, 1979. “Manual de ANSYS”. (“Analysis guides”; “Commands manual”; “Elements manual”; “Theory manual”; “Operations Guide”). “Manual de construcción para viviendas antisísmicas de tierra”. Gernot Minke. Universidad de Kasel. Alemania, 2001. “Arquitecturas de tierra: tapial y adobe”. Mariano Olcese Segarra. Colefio Oficial de Arquitectos de Valladolid. Valladolid, 1993. “Manual on production of Rammed Earth, Adobe and Compressed Soil Blocks”. Earth Construction Technology. UNCHS (Habitat). “Manual on surface protection”. Earth Construction Technology. UNCHS (Habitat). “Shelter provision and employement generation”. UNCHS (Habitat).

324

BIBLIOGRAFÍA

“Construir con tierra”. Erhard Rohmer y varios. Ministerio de Fomento. “Introducción a la cooperación para el desarrollo”. Alejandra Boni y Gabriel Ferrero. Asociación Valenciana de Ingeniería Sin Fronteras. Universidad Politécnica de Valencia, 1997. “Masonry structures, historical buildings and monuments”. G. Bartoli y C. Blasi. Dipartimento de Ingegneria Civile, Università di Firenze. Firenze. Italy. (artículo) “Pautas para la evaluación de proyectos”. P. Dasgupta, A. Sen y S. Marglin. Naciones Unidas. New York, 1972. “Diccionario visual de Arquitectura”. Francis D. K. Ching. Gustavo Gili. Barcelona, 1997. “Bases para el diseño y construcción con tapial”. G. Bauluz del Río y P. Bárcena Barrios. Ministerio de Obras Públicas y Transporte. Madrid, 1992.


325


326

ANEXO DE CÁLCULO I

2. PARTE II. ANEXOS A LA MEMORIA 2.1.

ANEXO DE CÁLCULO I: MEJORAS DE LOS MODELOS

El estudio mediante el cálculo de ciertos modelos sometidos a determinadas variaciones va a permitir aumentar la seguridad sobre el correcto comportamiento de los modelos. Se han escogido dos de los modelos: la vivienda de adobe con cubierta tipo de bóveda con directriz parabólica y la vivienda de tapial con cubierta tipo plana de madera por su mayor regularidad geométrica y que ofrecían modificaciones geométricas a realizar más naturales. Todas las modificaciones se han buscado para obtener un mejor comportamiento del modelo. 2.1.1. VARIACIONES ESTRUCTURALES SOBRE LA ESTRUCTURA DE ADOBE CON CUBIERTA TIPO BÓVEDA DE DIRECTRIZ PARABÓLICA 2.1.1.1.

Modificación de la altura de la bóveda de la puerta

Conociendo que las discontinuidades en la geometría de las estructuras concentran esfuerzos y además debilitan el comportamiento estructural ante la acción sísmica se modifica la altura de la bóveda del hueco de la puerta para buscar una mayor continuidad y mejor transmisión de los esfuerzos horizontales.

Ilustración 2-1: geometría y mallado del modelo ya variado. Se aprecia la mayor altura de la bóveda del hueco de la puerta: las generatrices superiores se encuentran prácticamente a la misma altura


327


Ilustración 2-2: comparativa de la geometría del modelo modificado y sin modificar. Se aprecia claramente desde este punto de vista la variación en la altura de la bóveda del hueco de la puerta.

Ilustración 2-3: geometría y mallado del modelo ya variado. Se aprecia más claramente la variación en la altura de la bóveda del hueco de la puerta y su mallado.

Ilustración 2-4: mapas de la tensión de Von Mises para el modelo ya variado y el modelo original sometidos los dos a la hipótesis más desfavorable. Se aprecia el comportamiento distinto en la bóveda secundaria con una distribución de los valores de las tensiones distintos en la zona superior de la intersección de las bóvedas. 328

ANEXO DE CÁLCULO I

Ilustración 2-5: mapas de la tensión de Von Mises para el modelo ya variado y el modelo original sometidos los dos a una de las hipótesis de acción sísmica. Están representados desde el mismo punto de vista. Se aprecia el mejor comportamiento en la bóveda con mayor altura ya que su inserción en la bóveda principal permite una distribución más uniforme y no concentrada de la tensión. Podemos considerar prácticamente iguales los valores de las tensiones de Von Mises en ambos modelos, aunque los mínimos y los máximos de estos valores están en el modelo modificado, aspecto que puede relacionarse con una mejora sensible en el comportamiento. Por otro lado es destacable las tensiones que aparecen en el muro de cortante. Si la comparamos con la situación de la hipótesis de carga más desfavorable (que corresponde) con el sentido opuesto en la dirección de las fuerzas estáticas equivalentes se aprecia el efecto de contrafuerte que para la bóveda principal produce la bóveda del hueco de la puerta

Ilustración 2-6: mallado y mapa de la tensión de Von Mises para el modelo ya variado sometido a la hipótesis más desfavorable. Se aprecia la continuidad en los valores de la tensión en las distintas bóvedas. Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

329


Ilustración 2-7: mapas de la tensión de Von Mises para secciones transversales del modelo ya variado y el modelo original sometidos los dos a la hipótesis de peso propio. Se aprecia más en detalle el mejor comportamiento en el modelo con la bóveda secundaria más alta, transmitiéndose mejor los esfuerzos.

Ilustración 2-8: mapas de la tensión de Von Mises para secciones transversales del modelo ya variado y el modelo original sometidos los dos a la hipótesis más desfavorable. Se aprecia más en detalle el mejor comportamiento en el modelo con la bóveda secundaria más alta, transmitiéndose mejor los esfuerzos al no aparecer concentración de tensiones en la intersección de las bóvedas.

Ilustración 2-9: mapas de la tensión de Von Mises para secciones transversales del modelo ya variado y el modelo original sometidos los dos a una de las hipótesis de acción sísmica. Se aprecia más en detalle el mejor comportamiento en el modelo con la bóveda secundaria más alta, transmitiéndose mejor los esfuerzos al ser menor la concentración de tensiones en la intersección de las bóvedas. 330

ANEXO DE CÁLCULO I

2.1.1.2. Modificación de la directriz parabólica de la bóveda principal a directriz elíptica La directriz parabólica ofrece buena resistencia ante el peso propio pero ante las acciones horizontales otras direcciones son más apropiadas. Por ejemplo la directriz elíptica.

Ilustración 2-10: geometría y mallado del modelo ya variado. Se aprecia la directriz elíptica de la bóveda.

Ilustración 2-11: comparativa de la geometría del modelo modificado y sin modificar. Se aprecia claramente desde este punto de vista las dos directrices.


331


Ilustración 2-12: geometría y mallado del modelo ya variado. Se aprecia más claramente la directriz elíptica de la bóveda y su mallado

Ilustración 2-13: mapas de la tensión de Von Mises para el modelo ya variado y el modelo original sometidos los dos a la hipótesis de peso propio representados desde el mismo punto de vista. Se aprecia el mejor comportamiento en la bóveda de la directriz parabólica. Mientras que los valores máximos más pequeños se dan en la estructura con directriz elíptica, aunque este aspecto hay que tomarlo con cautela por la distinta cantidad en los volúmenes de los dos modelos.

332

ANEXO DE CÁLCULO I

Ilustración 2-14: mapas de la tensión de Von Mises para el modelo ya variado y el modelo original sometidos los dos a la hipótesis más desfavorable representados desde el mismo punto de vista. Se aprecia el mejor comportamiento en la bóveda de la directriz elíptica que al distribuir las solicitaciones horizontales adecuadamente aumentan las tensiones máximas. Mientras que los valores máximos más pequeños se dan en la estructura con directriz parabólica. Se aprecia como al deformarse más la bóveda de directriz parabólica por la acción de las fuerzas horizontales aumenta más la tensión en la zona de la intersección de las bóvedas.

Ilustración 2-15: mapas de la tensión de Von Mises para secciones transversales del modelo ya variado y el modelo original sometidos los dos a la hipótesis de peso propio representados desde el mismo punto de vista. Se aprecia más en detalle el mejor comportamiento en la bóveda de la directriz parabólica. Mientras que los valores máximos más pequeños se dan en la estructura con directriz elíptica, aunque este aspecto hay que tomarlo con cautela por la distinta cantidad en los volúmenes de los dos modelos. Se aprecia como se deforma más la bóveda de directriz elíptica por la acción del peso propio mientras que la bóveda de directriz parabólica transmite mejor estos esfuerzos. Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

333


Ilustración 2-16: mapas de la tensión de Von Mises para secciones transversales del modelo ya variado y el modelo original sometidos los dos a la hipótesis más desfavorable representados desde el mismo punto de vista. Se aprecia como aumentan las tensiones máximas y además el aumento en la intersección de bóvedas no tiende a concentrarse. Se aprecia como se deforma más la bóveda de directriz parabólica por la acción de las fuerzas horizontales mientras que la bóveda de directriz elíptica transmite mejor estos esfuerzos.

2.1.2. VARIACIONES ESTRUCTURALES SOBRE LA ESTRUCTURA DE TAPIAL CON CUBIERTA TIPO PLANA DE MADERA 2.1.2.1.

Modificación de las propiedades de arriostramiento de la cubierta

La variación del Módulo de Young, aumentándolo, para la parte del modelo que representa a la cubierta permite representar una capacidad de arriostre mejorada en la coronación de los muros.

Ilustración 2-17: geometría y mallado del modelo ya variado. Estos son idénticos a los del modelo sin variar ya que sólo se modifica el valor del Módulo de Young.

334

ANEXO DE CÁLCULO I

Esto nos permite apreciar el efecto de arriostramiento tan importante para soportar las fuerzas horizontales que la estructura original de tapial del estudio no posee.

Ilustración 2-18: mapas de la tensión de Von Mises para el modelo ya variado y sometido a la hipótesis más desfavorable representado desde dos puntos de vista. La flecha indica la dirección de las fuerzas horizontales que están actuando

Ilustración 2-19: mapas de la tensión de Von Mises para el modelo ya variado y el modelo original sometidos los dos a la hipótesis más desfavorable representados desde el mismo punto de vista. La flecha indica la dirección de las fuerzas horizontales que están actuando. Se aprecia claramente un comportamiento considerablemente distinto en la distribución de tensiones entre los dos modelos. Nótese los menores valores de las tensiones de Von Mises en el modelo variado.


335


Ilustración 2-20: detalles del modelo ya variado y el modelo original, sometidos los dos a la hipótesis más desfavorable, representados desde el mismo punto de vista. Se aprecia claramente el efecto de contención de un elemento de arriostre en la coronación de los muros frente a un comportamiento que se aleja considerablemente de la distribución de tensiones por la acción del peso propio. Se disminuye la concentración de tensiones en las esquinas de los huecos de las puertas en el modelo variado. Nótese los menores valores de las tensiones de Von Mises en el modelo variado

336

ANEXO DE CÁLCULO II

2.2. ANEXO DE CÁLCULO II: ROTURAS EN MUROS DE CARGA En el apartado de generalidades de la memoria descriptiva se presentó las roturas típicas que presentan los muros de carga según las condiciones de carga. Como queda reflejado en las conclusiones es muy relevante importante para estudiar estos tipos de roturas, ya que pueden modificarse respecto a lo descrito en las generalidades. Así resulta relevante el peso de la cubierta y también la exacta descripción de las condiciones de contorno. Este último aspecto se ha considerado destacado en el análisis de los resultados de las estructuras de este proyecto ya que la rigidización vertical de los muros de carga por parte de los muros de cortante no imponen la anulación de todos los desplazamientos en los bordes rigidizados del muro de carga, por lo que se estudian los muros de carga según las condiciones de contorno en los bordes tal y como se presentan en las generalidades y con una de las posibles variaciones para estas condiciones de carga (Uy=0) para los bordes con coordenadas Y distintas de cero. 2.2.1. Un borde rigidizado Esta situación quedó descrita gráficamente mediante el diagrama en la Ilustración 2-21:

Ilustración 2-21: esquema de la situación que representa el modelo en este apartado junto con el tipo de rotura esperada

El modelo de elementos finitos que representa a la situación de carga por peso propio para esta condición de contorno da como resultados para la tensión de Von Mises los valores y la distribución que aparece en la Ilustración 2-22. Y el mismo modelo geométrico y mallado sometido además del peso propio a la acción sísmica del mismo orden que la empleada en las estructuras de este proyecto, y según el esquema que aparece en la Ilustración 2-21 da como resultados para la tensión de Von Mises los valores y la distribución que aparece en la Ilustración 2-23. Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

337


Ilustración 2-22: se aprecia una distribución de tensiones similar a las obtenidas bajo la hipótesis de peso propio en los elementos similares de las estructuras del proyecto. Las condiciones de contorno son las representadas en la Ilustración 2-21

Ilustración 2-23: se aprecia como aumenta la tensión en la cara del muro que aparece comprimimda y la disminución en la zona del muro en la que aparecen tensiones de tracción como consecuencia de las fuerzas horizontales. La dirección y sentido de dichas fuerzas horizontales aparecen representadas mediante las flechas correspondientes. Puede observarse la concentración de tensiones propia de la situación descrita en la Ilustración 2-21 correspondiente al volteo

En este caso no hay bordes rigidizados con coordenadas Y distintas de cero.

338


2.2.2. Dos bordes rigidizados Esta situación quedó descrita gráficamente mediante el diagrama representado en la Ilustración 2-24:

Ilustración 2-24: esquema de la situación modelizada en este apartado junto con el tipo de rotura esperada

El modelo de elementos finitos que representa a la situación de carga por peso propio para esta condición de contorno da como resultados para la tensión de Von Mises los valores y la distribución que aparece en la Ilustración 2-25:

Ilustración 2-25: se aprecia una distribución de tensiones distinta a las obtenidas bajo la hipótesis de peso propio en los elementos similares de las estructuras del proyecto. Las condiciones de contorno son las representadas en la Ilustración 2-24

Y el mismo modelo geométrico y mallado sometido además del peso propio a la acción sísmica del mismo orden que la empleada en las estructuras de este proyecto, y según el esquema que aparece en la Ilustración 2-24 da como resultados para la tensión de Von Mises los valores y la distribución que aparece en la Ilustración 2-26:


339


Ilustración 2-26: puede apreciarse como se concentran las tensiones de mayor valor según la grieta tipo que puede observarse en la Ilustración 2-24 propia del volteo diagonal tanto por efecto de la compresión en la esquina inferior como de la tracción en la esquina superior. Los valores de las tensiones debidas a la tracción son más altas de las posiblemente reales.

Al permitir desplazamientos según el eje Y (con dirección paralela a la dirección que indica la altura del muro) modificamos significativamente la respuesta estructural.

Ilustración 2-27: esta distribución de tensiones de Von Mises se produce como consecuencia de la acción del peso propio y la condición de contorno nueva y es más cercana a la realidad y a los resultados de los cálculos obtenidos en el proyecto.

340


Ilustración 2-28: las acciones horizontales no suponen una variación muy grande en la respuesta de los modelos según las distintas condiciones de contorno como puede comprobarse al comparar esta ilustración con la Ilustración 2-26. Aunque entendemos una mayor concordancia en este caso con la transición lógica desde el caso de volteo con un borde rigidizado. Además los valores de la tensión por tracción en la esquina superior son inferiores a los representados en la Ilustración 2-24.

2.2.3. Tres bordes rigidizados Esta situación quedó descrita gráficamente mediante el diagrama representado en la ilustración:

Ilustración 2-29: esquema de la situación representada en el modelo de este apartado junto con el tipo de rotura esperada

El modelo de elementos finitos que representa a la situación de carga por peso propio para esta condición de contorno da como resultados para la tensión de Von Mises los valores y la distribución que aparece en la Ilustración 2-30:


341


Ilustración 2-30: se aprecia una distribución de tensiones distinta a las obtenidas bajo la hipótesis de peso propio en los elementos similares de las estructuras del proyecto. Las condiciones de contorno son las representadas en la Ilustración 2-29

Y el mismo modelo geométrico y mallado sometido además del peso propio a la acción sísmica del mismo orden que la empleada en las estructuras de este proyecto da como resultados de la tensión de Von Mises los valores y la distribución que aparece en la ilustración:

Ilustración 2-31: puede apreciarse como se concentran las tensiones de mayor valor según la grieta tipo que puede observarse en la Ilustración 2-29 propia del volteo parcial. La distribución de tensiones nos parece poco realista. Por ejemplo los valores máximos por tracción de las esquinas superiores 342


Al permitir desplazamientos según el eje y (con dirección paralela a la altura del muro) modificamos significativamente la respuesta estructural:


Ilustración 2-33: aparece una distribución de tensiones distinta de los valores representados en la Ilustración 2-31. Tenemos pues una variación apreciable en la respuesta de los modelos según las distintas condiciones de contorno. Creemos que existe una mayor concordancia en este caso con la transición lógica desde el caso de volteo diagonal con dos bordes rigidizados


343


2.2.4. Cuatro bordes rigidizados Esta situación quedó descrita gráficamente mediante el diagrama representado en la ilustración:

Ilustración 2-34: esquema de la situación que representa el modelo de este apartado junto con el tipo de rotura esperada

se aprecia una distribución de tensiones distinta a las obtenidas bajo la hipótesis de peso propio en los elementos similares de las estructuras del proyecto. Las condiciones de contorno son las representadas en la Ilustración 2-35:

Ilustración 2-35: se aprecia una distribución de tensiones distinta a las obtenidas bajo la hipótesis de peso propio en los elementos similares de las estructuras del proyecto. Las condiciones de contorno son las representadas en la Ilustración 2-34.

Y el mismo modelo geométrico y mallado sometido además del peso propio a la acción sísmica del mismo orden que la empleada en las estructuras de este proyecto da como resultados de la tensión de Von Mises los valores y la distribución que aparece en la ilustración:

344


Ilustración 2-36: puede apreciarse como se concentran las tensiones de mayor valor según la grieta tipo que puede observarse en la Ilustración 2-34 propia de la flexión bidireccional. La distribución de tensiones nos parece poco realista. Por ejemplo los valores máximos por tracción de las esquinas superiores

Al permitir desplazamientos según el eje y (con dirección paralela a la dirección que indica la altura del muro) modificamos significativamente la respuesta estructural:



345


Ilustración 2-38: aparece una distribución de tensiones distinta de los valores representados en la Ilustración 2-36. Tenemos pues una variación apreciable en la respuesta de los modelos según las distintas condiciones de contorno. Creemos que existe una mayor concordancia en este caso con la transición lógica desde el caso de volteo parcial con tres bordes rigidizados.

346

ANEXO DE COSTOS

2.3.

ANEXO DE COSTOS

Se pretende establecer una propuesta de estudio comparado del costo de las viviendas del presente proyecto. 2.3.1. GENERALIDADES Para la elaboración de este anexo se han tenido presente los siguientes presupuestos: •

El costo al que nos referimos en este anexo es al relacionado con las horas empleadas en la preparación, elaboración y la construcción de la parte fabricada en hormigón de tierra de cada estructura exclusivamente y en ningún caso se hace referencia a otras partidas. No hacemos referencia al costo comercial ni mucho menos al costo social.

•

Suponemos que un parámetro propio de cada país como es el salario medio por hora de trabajo para una familia situada en el nivel de la pobreza, es prácticamente igual para todos los países donde se sitúan las estructuras: Bolivia, Nicaragua y Marruecos. De esta manera seremos capaces de obtener el coste que supone para estas familias el insertarse en un proceso de autoconstrucción.

•

Supondremos también que aunque en la técnica de tapial se levanta más volumen construido una vez preparado el encofrado, la disposición de éste lleva un tiempo que ralentiza la marcha de las obras. Así las estimaciones de tiempo y costo propuestas para el adobe se aplicarán al tapial directamente.

•

Según los estudios del Doctor Ingeniero Julián Salas mientras que una vivienda de las sociedades occidentales con tecnología actual presenta la siguiente proporción en el reparto de su costo: o el gasto por construcción se sitúa en un 35% del total; o a su vez, la gestión de proyectos y los gastos financieros en un 33%; o y la partida por el suelo representa el 38%; en una vivienda en el sector de baja renta en un país en desarrollo en Latinoamérica estos porcentajes cambian, disminuyendo el costo de financiero y de gestión y el costo del suelo; y aumentando el costo por construcción. Aceptaremos para todas las viviendas de este estudio lo porcentajes siguientes: o el gasto por construcción se sitúa en un 80% del total; o el costo de la gestión de proyectos y los gastos financieros en un 20%; o despreciamos el porcentaje debido al suelo


347


2.3.2. DATOS DE PARTIDA Un obrero precisa de ocho horas de trabajo para colocar en obra 120 bloques de adobe: 120 bloques adobe 8 horas trabajo Y que se acepta como válida la expresión según la cual la relación del número de adobes y cantidad de tierra a emplear es: 110 adobes 1 m 3 de tierra Entonces en ocho horas de trabajo se edificará un volumen de obra correspondiente a: 1,1 m 3 de obra 8 h de trabajo O lo que es lo mismo: τ = 0,14

m 3 de obra h de trabajo

t = 7,14

h de trabajo m 3 de obra

Y a la inversa:

Siempre y cuando se den las necesarias condiciones de acopio de adobes para lo cual resulta fundamental: •

la limitación fundamental que supone el número de adoberas;

•

una dimensión mínima de la cancha para admitir la producción de dos días de labor;

•

el tamaño adecuado del pozo de amasado;

•

junto con el correspondiente gasto de agua en esta etapa que se puede estimar en 230 litros de agua 1 m 3 de tierra

•

Además de los correspondientes tiempos de secado: o Para los adobes secados al sol el tiempo de secado a 60% de humedad y 17ºC: T(17 º C ,60%) = 40 horas. o Para los adobes secados sin suficiente sol el tiempo de secado a 60% de humedad y 17ºC: T(17 ºC ,60%) ≈ 14 × 24 horas

348


ANEXO DE DATOS DE PARTIDA

Recordando que se puede establecer un límite del umbral de pobreza y conociendo que el salario mensual de una familia en situación de pobreza ronda los 100$, podemos calcular el “salario” por una hora de trabajo: $ h que equivalen a 125 horas al mes, que pueden parecer pocas horas de trabajo. Pero debemos tener en cuenta que para una familia, con ese nivel de ingresos y que levantará su vivienda posiblemente en régimen de autoconstrucción, lo hace fundamentalmente en el fin de semana e intervienen los niños y abuelos. No se puede establecer unas jornadas intensas de trabajo. Teniendo presente lo anterior y que se dan las condiciones necesarias en el acopio de adobes, planteamos la siguiente fórmula para obtener la comparación buscada entre las distintas estructuras y que permita evitar las diferencias de costo entre distintos países: ς = 0,8

2 ⋅V  1  C obra de tierra = ς ⋅ V ⋅ t +  + ς ⋅η ⋅ V ⋅ τ  2 ⋅τ  el primer sumando se refiere al proceso de colocación en obra y amasado y el segundo sumando se refiere al acopio de material antes del amasado de donde tendremos: 1   2 C obra de tierra = V ⋅ ς  t + + η ⋅  2 ⋅τ   τ Por otro lado el costo total será la suma del costo de la obra más el 20% del propio costo de obra que representa los costos de suelo y gestión: C total = C obra +

0,2 ⋅ C obra E ⋅η

donde: ς representa el precio de una hora de trabajo en la región de la edificación. Supondremos en relación al umbral de pobreza ya comentado y como valor de referencia: 0,8 $ USA. η es un coeficiente que representa la calidad del adobe. Estará en función del costo del método de estabilización empleado en la región de la edificación por unidad de volumen de obra. Supondremos un valor de 2, 6, 18 para los adobes denominados tipo 1, 2 y 3 en el cálculo de este proyecto, respectivamente. E es la eficiencia resistente de la estructura calculada como el valor medio de los valores mínimos de las relaciones de seguridad calculadas sobre los “paths” del muro de carga y de cortante para cada una de las estructuras de este proyecto, dividido por el límite de trabajo a compresión correspondiente: Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

349


E=

max (σ trabajo − σ cálculo ) σ trabajo

V representa el volumen total de obra de tierra en la estructura correspondiente. t representa el tiempo que por unidad de volumen se emplea en obra. Según lo anterior t = 7,14

h de trabajo m 3 de obra

τ es volumen de tierra que se prepara o pone en obra en una hora Sabemos que E es función de η y de la tipología estructural, luego obtendremos de forma muy aproximada una relación entre costo y calidad del adobe para una tipología estructural dada. 2.3.3. ANÁLISIS DE COSTES Representamos en las gráficas para cada vivienda: •

El coste de obra y el coste total tanto para la eficiencia representada por la situación del sismo, como en la situación de peso propio. Queremos expresar con el aumento del coste total ante la aparición del sismo el hecho del desgaste de la estructura y su repercusión en los gastos indirectos por la disminución de la vida útil de la estructura y por tanto la repercusión en la inversión realizada.

•

el cociente del coste de obra dividido por el coste total C obra C total frente a la escala elegida para representar la calidad del adobe η , que permite apreciar el efecto de la mejora del adobe en el coste de la estructura tanto para la situación representada por la situación del sismo, como en la situación de peso propio.

350



2.3.3.1. Análisis de costes para la vivienda de adobe con cubierta tipo bóveda parabólica El volumen de hormigón de tierra a emplear, según el modelo de cálculo de esta vivienda es: 26,436 m3.

Ilustración 2-39: el rango de valores obtenido coincide con lo esperado para una vivienda social, aunque puede resultar excesivo el costo para adobes de mucha calidad que por otra parte son necesarios en esta vivienda según los cálculos. El costo total en la situación de acción sísmica aumenta por los posibles desperfectos a reparar en la vivienda, desde los 400 $ a los 150 $ USA respecto al coste de obra. Este coste corresponde en esta vivienda al de prácticamente toda la vivienda elaborada casi enteramente en adobe.

Ilustración 2-40: a medida que aumentamos la calidad del adobe el coste total se hace independiente de la situaciones de carga accidentales que puedan aparecer.


351


2.3.3.2.

Análisis de costes para la vivienda de tapial con cubierta plana

El volumen de hormigón de tierra a emplear, según el modelo de cálculo de esta vivienda es: 34,52 m3.

Ilustración 2-41: el rango de valores obtenido coincide con lo esperado para una vivienda social, aunque puede resultar excesivo el costo para adobes de mucha calidad. Pero en esta vivienda no es necesario un adobe alta calidad. El costo total en la situación de acción sísmica aumenta por los posibles desperfectos a reparar en la vivienda, desde los 400 $ a los 200 $ USA respecto al coste de obra. Este coste no corresponde al de toda la vivienda aunque se acerca bastante.


352



2.3.3.3. Análisis de costes para la vivienda de adobe con cubierta de madera a dos aguas El volumen de hormigón de tierra a emplear, según el modelo de cálculo de esta vivienda es: 21,383 m3.

Ilustración 2-43: el rango de valores obtenido coincide con lo esperado para una vivienda social, incluso para adobes de mucha calidad. El costo total en la situación de acción sísmica aumenta por los posibles desperfectos a reparar en la vivienda, desde los 300 $ a los 100 $ USA respecto al coste de obra. Este coste no corresponde al de toda la vivienda, elaborada con otros materiales.



353


2.3.3.4. esférica

Análisis de costes para la vivienda de adobe con cubierta tipo cúpula

El volumen de hormigón de tierra a emplear, según el modelo de cálculo de esta vivienda es: 55,561 m3.

Ilustración 2-45: el rango de valores obtenido coincide con lo esperado para una vivienda social, aunque puede resultar excesivo el costo para todos los tipos de adobes. Además es excesivo para adobe de calidad en aumento y estos adobes pueden resultar necesarios. El costo total en la situación de acción sísmica aumenta por los posibles desperfectos a reparar en la vivienda, desde los 700 $ a los 300 $ USA respecto al coste de obra. Este coste corresponde en esta vivienda al de prácticamente toda la vivienda elaborada casi enteramente en adobe.

Ilustración 2-46: a medida que aumentamos la calidad del adobe el coste total se hace independiente de la situaciones de carga accidentales que puedan aparecer. 354


2.3.3.5.


Comparativa de costes para la viviendas

Ilustración 2-47: se aprecia la lógica incidencia que el volumen de obra de tierra tiene en el costo de obra y la variación de este en una posible inversión en calidad del hormigón de tierra para las distintas viviendas según las ecuaciones planteadas.

Ilustración 2-48: al tener en cuenta la eficiencia estructural ante las fuerzas horizontales la vivienda de cubierta plana y de bóveda parabólica distancian levemente sus costes totales. Recordemos que la estructura de bóveda parabólica era más eficiente ante las fuerzas horizontales. A partir del intervalo de valores entre 5 y 10 de la escala de calidad del adobe el coste total crece rápidamente.


355


Ilustración 2-49: al tener en cuenta la eficiencia estructural ante las fuerzas horizontales la vivienda de cubierta plana y de bóveda parabólica acercan sus costes totales. Recordemos que la estructura de bóveda parabólica era más eficiente. A partir del intervalo de valores entre 5 y 10 de la escala de calidad del adobe el coste total crece rápidamente.

356


2.4.



2.4.1. DATOS GENERALES SOCIO-ECONÓMICOS DEL PAÍS DONDE SE ENCUENTRA LA VIVIENDA DE ADOBE CON CUBIERTA TIPO BÓVEDA DE ARCO PARABÓLICO 2.4.1.1.

Datos generales del país: Bolivia

Estado sudamericano, situado en la parte centro-occidental de América del Sur, entre los 9°56' y 23° de latitud sur, y los 57°20' y 69°33' de longitud oeste, está atravesada por los Andes y limita con Chile y Perú, al oeste; con Brasil, al norte y al este; y con Paraguay y Argentina, al sur.

Datos básicos República de Bolivia Capital: Sucre (constitucional); La Paz (sede del gobierno) Principales ciudades: Santa Cruz de la Sierra, Cochabamba, Oruro, Potosí, Tarija, Trinidad Extensión: 1.098.580 km2 Población: 7.826.352 (1998) Índice de Desarrollo Humano (IDH): 0,530 (ONU; 1992) (113º en el mundo) Población Natalidad: 31,43‰ (1998) Mortalidad: 9,89‰ (1998) Mortalidad infantil: 63,86‰ (1998) Crecimiento anual: 2% (1998) Esperanza de vida Población total: 60,89 años Hombres: 57,98 años Mujeres: 63,94 años (1998) Nivel de alfabetización: 83,1% (1995)


357

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe Religiones: católicos (89,5%), protestantes (3,7%), no religiosos (2%), religiones tribales (1,8%), otros (3%) Lengua: castellano o español, quechua, aimara, tupiguaraní Grupos étnicos: quechua (30%), aimara (25%), mestizo -mezcla de blanco y amerindio(25%-30%) y blanco (5%-15%) Forma política: República presidencialista División administrativa: 9 departamentos Constitución: 2 de febrero de 1967; revisada en agosto de 1994. Sufragio: universal y obligatorio mayores de 21 años; y obligatorio menores de 18 años casados. Partidos políticos: Falange Socialista Boliviana (FSB); Acción Democrática Nacionalista (ADN); Movimiento de la Izquierda Revolucionaria (MIR); Partido Socialista Uno (PS-1); Partido Demócrata Cristiano (PDC); Movimiento Revolucionario Tupac Katari de Liberación (MRTKL); Conciencia de Patria (CONDEPA); Movimiento Bolivia Libre; Izquierda Unida; Movimiento hacia el Socialismo y Partido Comunista de Bolivia; Frente Único de Liberación Katariasta (FULKA) Organizaciones Internacionales a las que pertenece: ONU, OEA, FAO, G-11, G-77, BIRD, UNCTAD, UNESCO, UNIDO. Otros datos de interés Hora oficial: GMT-4 horas (normal/verano) Fiesta nacional: 6 de agosto, Día de la Independencia Población Étnicamente la población se compone de más de un 50% de indios, que habitan principalmente en los valles (los quechua) y en el Altiplano (los aymara ). Los mestizos constituyen alrededor de un tercio de la población y el resto son blancos. La densidad de población es muy baja, 7,0 h/km². La estructura de la población boliviana pertenece al tipo joven. Más del 53% de los habitantes se concentran aproximadamente en el 16% del territorio, que corresponde a la región del Altiplano; sin embargo, en el extenso país llano de Oriente sólo viven el 19% de los bolivianos, aunque sus departamentos hayan tenido en las tres últimas décadas unos elevadas tasas de crecimiento demográfico (Santa Cruz, 4,19; Beni, 3,34 y Pando, 2,93). Desde la década de 1.970 se ha producido un incremento demográfico en el Oriente (supone un 60% de la extensión del país) como consecuencia del desarrollo de centros de colonización agrícola y explotación minera. Debido a las aglomeraciones urbanas, el mercado laboral no ha podido absorber a los jóvenes trabajadores, tanto a los urbanos como a los que provienen del campo, siendo de esta forma el desempleo una de las lacras urbanas de Bolivia más importantes, con una tasa de 24,5%, en 1990. El idioma oficial es el español, hablado por casi el 40% de la población. Sin embargo, influencias indígenas han mantenido otras lenguas: Aymara, hablado en casi todo el altiplano (24'56%); Guaraní, hablado en el sur (25'1%); Quechua, utilizado en una parte del altiplano y en los valles (36'52%), en Itonama, Yura, Sirionó; y otras muchas lenguas empleadas por grupos humanos en las selvas del oriente y otros parajes. La religión que profesa la gran mayoría de la población es la católica (94% en 1.981). La Constitución garantiza la libertad religiosa y proclama la separación entre Iglesia y Estado. Las prestaciones sanitarias son dispensadas por el Estado a través del ministerio correspondiente, por un sistema de seguridad social y por clínicas privadas. Los servicios médicos son, en general, suficientes en los núcleos urbanos, pero escasos en las áreas rurales.

358

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA El país, por estar situado en un área tropical, reúne las condiciones ambientales óptimas para el desarrollo de la malaria, fiebre amarilla y dengue, por lo que el Estado debe implantar de manera continua planes y campañas para la erradicación de dichos males. También, debido a la dieta monótona de los habitantes del Altiplano, éstos sufren un tipo de bocio endémico, que es combatido en la actualidad con sal y aceites yodados entre los alimentos básicos. Alto porcentaje de analfabetismo total, 22,5% en 1990, del que el 15,3% corresponde a los hombres y el 29,3% a las mujeres. Además del problema financiero estatal (el gasto público en educación supuso el 2,7% del PIB en 1991), este bajo nivel de alfabetización viene dado, en parte, por la presencia de un alto contingente de población adulta que no habla castellano o si lo hace es con dificultad; por lo que, en la actualidad, se está usando un alfabeto unificado de lenguas Aymara y Quechua. En general, el analfabetismo ha disminuido considerablemente entre niños y jóvenes, ya que hoy día algo menos del 90% de ellos asisten a escuelas primarias, y el 35% a colegios secundarios. La enseñanza superior o universitaria en las últimas dos décadas ha triplicado el número de estudiantes, actualmente el 16% de los jóvenes con edades comprendidas entre los veinte y veinticuatro años asisten a dicho tipo de enseñanza. Administración y gobierno Bolivia es una República unitaria que alcanzó la independencia de la mano de Simón Bolívar en 1825. Por tratarse de un Estado unitario, el gobierno central nombra, entre otras autoridades políticas, a los prefectos, que están al frente de los departamentos que componen el país; los subprefectos, encargados de las provincias en que se subdividen los departamentos; y los corregidores, autoridades máximas de los cantones. La reforma electoral de 1956 estableció el sufragio universal, hasta entonces no tenían derecho a voto los hombres analfabetos ni las mujeres, con lo que el cuerpo electoral era un porcentaje bastante reducido de la población. El poder ejecutivo, recae en el presidente de la República, elegido por sufragio universal por un período de 4 años. Está asistido por una Vicepresidencia y un Gabinete de 18 miembros nombrados por el presidente. El poder legislativo, lo ostenta un Parlamento Bicameral constituido por el Senado y la Cámara de Diputados. El poder judicial, es ejercido por el Tribunal Supremo, compuesto por 12 miembros, nombrados por la Cámara de Diputados para un período de diez años; los Tribunales de Distrito y los Tribunales Locales. En cada departamento existe una corte de distrito y además, tribunales de primera y segunda instancia. Las poblaciones más pequeñas cuentan con jueces de paz. Constitución Sancionada por la Asamblea Constituyente en 1966-1967, y promulgada el 2 de febrero de 1967. Partidos políticos Durante largo tiempo los gobiernos militares no permitieron la actividad de los partidos políticos y sus principales dirigentes fueron deportados o tuvieron que exiliarse. Una vez restablecido el régimen democrático, las principales formaciones políticas son las siguientes: Falange Socialista Boliviana (FSB), fundación del año 1937 que en sus orígenes profesaba una concepción exaltada de los sentimientos nacionalistas. Fue una tardía traducción boliviana del nacionalismo de la época de los fascismos europeos, aunque su naturaleza ha sido mucho más moderada. Su fundador fue Oscar Urizaga de La Vega, a quien sus partidarios continúan considerando


359

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe víctima de la represión del gobierno del MNR en los años 50, al haber muerto en un oscuro episodio de violencia ocurrido en aquella época. Principal dirigente: José Mario Serrate Paz. Acción Democrática Nacionalista (ADN), fundada el 15 de agosto de 1978, es el partido de la derecha conservadora, no extremista, formado por los seguidores del que fuera jefe de Estado, Hugo Bánzer Suárez, entre los años 1971 a 1978. Ocupa un espacio político similar al de los partidos conservadores europeos. En las elecciones de 1985 experimentó un importante ascenso y en las últimas, mayo de 1989, fue el segundo partido más votado. Movimiento de la Izquierda Revolucionaria (MIR), surge a principios de los años 70, y se organiza en torno a políticos que habían abandonado los cuadros de la Democracia Cristiana. En esa época la militancia se vio reforzada por jóvenes que habían tomado parte en la guerrilla de Teoponte y que simpatizaban con la figura del "Che" Guevara. Con un credo anti-imperialista y de liberación nacional, actualmente goza de especial implantación entre la juventud, aunque en la universidad ha perdido el primer puesto. Pertenece a la Internacional Socialista y podría ser caracterizado como partido social-demócrata. Principal dirigente: Oscar Eid Franco. Partido Socialista Uno (PS-1), fundado por Marcelo Quiroga Santa Cruz, aglutinó en su seno a jóvenes universitarios, trabajadores y personas de clase media. La combatividad de su jefe, asesinado durante el golpe de Estado de García Meza, produjo un notable ascenso de este partido en las elecciones de 1980. Representa una izquierda marxista sumamente combativa. Fallecido su fundador, la dirección fue asumida por un grupo de personas, entre las cuales destaca Walter Vázquez. Principal dirigente: Ramiro Velasco. Partido Demócrata Cristiano (PDC), fundado en 1.954, siguiendo las orientaciones del humanismo cristiano erigiéndose en firme defensor de los principios ecuménicos de la iglesia y de sus dogmas, aunque de forma avanzada y con una actitud de solidaridad hacia el Tercer Mundo. Principal dirigente: Jorge Agreda. Otros partidos importantes son: Movimiento Revolucionario Tupac Katari de Liberación (MRTKL). Principal dirigente: Víctor Hugo Cárdemas. Conciencia de Patria (CONDEPA). Principal dirigente: Carlos Palenque Avilés. Movimiento Bolivia Libre. Principal dirigente: Antonio Araníbar Quiroga. Izquierda Unida, agrupación formada por Corriente Autogestionaria (Filemón Escobar), Movimiento hacia el Socialismo (Luis Añez Pedraza), y Partido Comunista de Bolivia (Jorge Ibáñez Castro). Frente Único de Liberación Katariasta (FULKA). Principal dirigente: Max Fernández. Sindicatos Central Obrera Boliviana (COB), de orientación marxista. Componen está organización numerosas federaciones, entre ellas la Federación Sindical de Trabajadores Mineros de Bolivia (FSTMB), y la Confederación Sindical Única de Trabajadores Campesinos de Bolivia (CSUTCB). Secretario ejecutivo: Víctor López Arias. Cámara de Representantes El Congreso se compone de dos cámaras: Senado y Cámara de Diputados. La Cámara de Diputados Formada por 130 miembros (a razón de un diputado por cada 40.000 electores). Composición según partidos y escaños: Movimiento Nacionalista Revolucionario (MNR) y Movimiento Revolucionario Tupak Katari de Liberación, 53; Unión Cívica Solidaridad (UCS), 20; Acción Democrática Nacionalista (ADN), 19; Movimiento de Izquierda Revolucionaria (MIR), 16; Conciencia de Patria (CONDEPA), 7; Movimiento Bolivia Libre (MBL), 7; Acción Socialista 360

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA Democrática (ASD), 1; Eje de Convergencia Pachakuti, 1; Alianza Renovadora de Bolivia (ARBOL), 1; e Independientes, 5. (Elecciones generales de 6 de junio de 1993). El Senado, integrado por 27 miembros (tres por departamento). Composición según partidos y escaños: Movimiento Nacionalista Revolucionario (MNR) y Movimiento Revolucionario Tupak Katari de Liberación, 17; Unión Cívica Solidaridad (UCS), 1; Acción Democrática Nacionalista (ADN), 5; Movimiento de Izquierda Revolucionaria (MIR), 3; Conciencia de Patria (CONDEPA), 1.

2.4.1.2.

Economía

Producto Interior Bruto (PIB): 23.100 millones $ (1997) Crecimiento real: 4,4% (1997) Producto Interior Bruto (PIB) per cápita: 3.000 $ (1997) Producto Interior Bruto (PIB) por sectores Agricultura: 17% Industria: 26% Servicios: 57% (1995) Inflación: 7% (1997) Fuerza laboral: 2,5 millones de trabajadores Tasa de desempleo: 10% Moneda: boliviano (4,69Bs=1US$; 1994) Economía Actualmente Bolivia es uno de los países menos desarrollados de Latinoamérica. La mayor parte de la actividad económica boliviana se desarrolla en el sector agrícola, donde trabaja casi la mitad de la población activa, que genera en torno al 16-17% del PIB. Las dimensiones del mercado interior son muy reducidas; además, una parte importante de la población, concentrada en el Altiplano, se encuentra escasamente integrada en el mercado nacional, y se dedica a cultivos de subsistencia, que mantienen la agricultura en un estado bastante atrasado. Por otro lado, no se puede olvidar un elemento que por su incidencia condiciona de forma singular la economía boliviana: el narcotráfico. Asentada en una producción arraigada en la tradición campesina boliviana, la producción de hoja de coca ha conocido una fuerte expansión en los últimos años. Agricultura Ha sido uno de los sectores que mejor evolucionó hasta 1983, año en que las desfavorables condiciones climáticas hicieron caer la producción en más de un 20 por 100. El principal cultivo en cuanto a superficie cultivada (45%) es el de cereales, después de la hoja de coca. Minería El sector minero viene manifestando una tendencia decreciente desde 1977. Sus dificultades derivan de un fuerte atraso tecnológico, que repercute en altos costes de producción y baja productividad, agotamiento de una parte de los yacimientos, y escasos incentivos para la inversión en la explotación de nuevos yacimientos, así como en los ya existentes. Todo ésto se une al bajo valor añadido que genera la producción de minerales y a la inestabilidad de los precios en los mercados internacionales; y se ha traducido en un retroceso casi constante desde mediados de la década de los setenta, con la excepción de los años 1976 y 1981. Sólo la producción de gas natural ha experimentado en los últimos años una evolución positiva, alcanzando la cifra de 3.900,1 millones de m3 en 1992; en cambio, la producción de petróleo


361

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe crudo ha venido descendiendo desde mediados de la década de los setenta, ante el agotamiento de los yacimientos y la falta de explotación de otros nuevos (1.218,7 m3, en 1992). Industria La industria manufacturera boliviana está escasamente desarrollada. Su contribución al PIB oscila entre el 15 y el 16% y la mayor parte de la actividad manufacturera (el 60 por 100) se dirige a la producción de bienes de consumo perecederos (alimentos, bebidas, tabaco y textiles). Transportes y comunicaciones El problema de las comunicaciones ha tenido importancia decisiva para Bolivia desde siempre. Con el fin de asegurarse una salida al mar, el país luchó en la Guerra del Pacífico contra Chile, al lado del Perú (1879-1883), y tras la derrota, quedó privado de costas. Por otro lado, la peculiar topografía boliviana plantea graves dificultades para la comunicación entre las distintas regiones del país: La doble cadena de los Andes sólo tiene algunos pasos a menos de 4.570 m de altitud, lo que dificulta la construcción de redes de carreteras y ferrocarril y hace que se circule por las ya existentes con bastante lentitud. El alejamiento del mar impone también una dependencia del ferrocarril, las carreteras y las vías aéreas, tanto para el transporte interior como el exterior. La navegación fluvial está poco desarrollada porque las corrientes navegables se encuentran en las áreas menos pobladas, lo que hace muy difícil la conexión de los diferentes ríos. Ferrocarriles En el año 1992, la longitud de la red ferroviaria era de 3.698 km. Actualmente se encuentra fraccionada en dos grandes sistemas: el occidental, más antiguo, construido para comunicar los centros urbanos y mineros altiplánicos con los puertos chilenos de Arica y Antofagasta y el peruano de Matanari; y el oriental, con poco más de 1.500 km. de longitud, que tiene como nudo central a la ciudad de Santa Cruz. De esta localidad parten los tendidos de raíles que conectan con la red de ferrocarriles brasileños, con Argentina y con el territorio oriental amazónico. Carreteras La red nacional de carreteras tenía una longitud de 42.711 km en el año 1990, de los cuales sólo el 4,2% están asfaltados. Los caminos bolivianos, vistos a nivel nacional, corresponden a un sistema de comunicación interna creado para unir preferentemente las capitales de los departamentos. Tráfico aéreo En el Lago Titicaca funcionan las líneas de navegación más altas del mundo, con una importancia decisiva para el enlace con Perú. En las tierras llanas del noroeste hay, al menos, 20.000 km de vías fluviales, navegables durante casi todo el año y de vital importancia para esas zonas, que carecen de otros medios de comunicación que no sean las aéreas. Todas las ciudades importantes disponen de aeropuertos, servidos por la compañía aérea nacional (Líneas Aéreas Bolivianas, L.B.). Los aeropuertos más importantes del país son: La Paz (escala en las rutas internacionales de Sudamérica) y Santa Cruz.

2.4.1.3.

Datos fundamentales del medio físico

Geografía. Superficie. Superficie terrestre: 1.084.390 km2 Superficie acuática: 14.190 km2 Fronteras:

362

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA Total de frontera terrestre: 6.743 km Países fronterizos: Argentina (832 km), Brasil (3.400 km), Chile (861 km), Paraguay (750 km), Perú (900 km) Desarrollo costero: 0 km Puntos extremos: Punto más alto: Nevado de Illimani (6.882 m) Punto más bajo: Río Paraguay (90 m) Orografía El territorio de Bolivia, conocido como "el Tibet de Sudamérica", se extiende en casi un tercio de su superficie por la sección central de los Andes, que alcanza dentro de sus fronteras su mayor amplitud. El territorio boliviano no tiene salida al mar, está repartido entre altas montañas y depresiones aluviales húmedas, y ofrece una gran variedad de ambientes como consecuencia de las diferencias de altitud y de los grandes contrastes climáticos. Los Altiplanos son altas llanuras secas que se extienden sobre 800 km desde el lago Titicaca a la frontera con Argentina, entre los 3.400 y 5.000 m. Están formados por una sucesión de cuencas endorreicas cubiertas de depósitos lacustres y pluvio-glaciares al norte; de costras salinas separadas por pequeñas cadenas, al sur; y de estrechas mesetas a menudo volcánicas. El lago Titicaca se encuentra en el norte de los altiplanos, a 3.810 m sobre el nivel del mar. El río emisario del lago Titicaca es el Desaguadero, que se pierde en el Salar de Uyuni, antiguo lago desecado del pleistoceno cubierto de depósitos salinos formados por evaporación. Más al sur, se extienden las altas llanuras salineras y áridas que anuncian el desierto de Atacama, ya en territorio chileno. El altiplano es la región más característica y más densamente poblada de Bolivia. La cordillera Occidental o de la Costa, se extiende a lo largo de la margen occidental del país, donde los altiplanos pasan a ser inmensas mesetas de lavas realzados por grandes conos volcánicos, tales como el Sajama (6.519 m) y el Payachatas (6.340 m), con sus picos nevados. Algunos volcanes reposan sobre un vasto abobamiento que sirve de base a las efusiones volcánicas. Los volcanes tuvieron gran actividad durante el período Cenozoico, como demuestran las gruesas capas de lavas y tobos que cubren los abundantes estratos calizos del Cretácico. La vegetación característica corresponde a la zona de la puna seca ( 3.400 a 4.300 m.). Las asociaciones vegetales son bastante homogéneas: en las regiones altas está la "psila boliviensis", en los suelos húmedos y salobres la "fetusca", y en las depresiones arenosas abunda la "tola". La Cordillera Oriental, está formada por espesas series de esquistos de la era primaria, elevados al final de la terciaria por un inmenso levantamiento de gran radio de curvatura, y atravesados por batolitos de edades diferentes. El levantamiento fue acompañado de hundimientos localizados que han dado lugar al nacimiento de cubetas como la de Cochabamba, Sucre y Tarija, que forman valles interandinos, labrados en la actualidad por cursos fluviales. Al norte del paralelo 17º se levantan las grandes cordilleras, como la Cordillera Real, una de las más destacadas, donde se encuentra la cumbre más alta del país (Nevado de Illampu, con 6.580 m). A la latitud de Oruro se bifurca en tres ramales que dan origen a la Cordillera Oriental, Central y de los Frailes. El último de estos ramales, más al Sur, toma el nombre de Cordillera de las Chichas y de Líper, y al igual que ésta toma una orientación este-oeste, y cierra la cuenca del Altiplano, ya que se conecta con la Cordillera Occidental. La amplitud de los desniveles (6.000 m) sobre distancias relativamente cortas, multiplica la diversidad de paisajes naturales: bosque denso con helechos arborescentes y bambúes, sobrepasando los


363

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe 3.500 m de altitud, en las zonas frescas; y bosque seco y espinoso, en el piso inferior de los Andes orientales del Sur. Clima Bolivia está dentro del dominio tropical, pero su clima está fuertemente determinado por el relieve, que produce un escalonamiento de las temperaturas desde las llanuras tropicales, hasta el clima ártico de los macizos montañosos por encima de los 5.000 m, límite inferior de los hielos. En los valles profundos de las "yungas" (valles de las tierras calientes), clima tropical y húmedo con precipitaciones en torno a 2.000 mm. anuales, consecuencia de que estas tierras están expuestas a la acción de los húmedos vientos monzónicos. En el altiplano, clima templado de montaña con oscilaciones térmicas muy acusadas que, en ocasiones, sobrepasan los 30°C. Durante los meses de enero y diciembre, las precipitaciones se concentran en esta región, aunque los pluviómetros sólo llegan a recoger 600 mm. anuales, disminuyendo esta cantidad en la zona sur altiplánica. La temperatura media oscila entre los 7° y 9°C y durante la noche, suele descender hasta los 20° bajo 0. Sólo en las riberas del Titicaca, las temperaturas son más suaves y alcanzan una media de 11°C. En el altiplano las temperaturas se mantienen relativamente bajas durante todo el año como consecuencia de la altitud ; la temperatura media de La Paz es de 10°C. En el Oriente, próximo a la depresión amazónica, el clima es eminentemente tropical. Hidrografía Los ríos bolivianos pertenecen a tres sistemas: Amazonas, en el nordeste; Paraguay, en el sudeste (que no penetra en territorio boliviano, sino que corre paralelo al extremo sudoriental de la frontera brasileña); y lago Titicaca, en el oeste. El lago Titicaca se encuentra en el noroeste, sobre la frontera peruana, con una superficie de casi 9.000 km². Es uno de los mayores lagos sudamericanos y el más alto del mundo. El río Desaguadero, con un curso de 300 km de longitud, conecta el lago Titicaca con el lago Poopó (lago muy salino debido a la intensa evaporación y a su sistema cerrado de drenaje) que tiene su única salida visible en el río Lacajahuira que a su vez, desemboca en el salar de Coipasa. Cerca del lago Poopó, en el altiplano, nace el Pilco mayor, afluente del Paraguay. En la zona de los llanos existen ríos alimentados por constantes lluvias, con cursos de agua que fluyen al norte, afluentes del río brasileño Madeira y que suponen en conjunto el 10% del caudal del Amazonas. Estos ríos son el Beni y Marmoré, que atraviesan grandes llanuras pantanosas, y el Guaporé.

2.4.2. DATOS GENERALES SOCIO-ECONÓMICOS DEL PAÍS DONDE SE ENCUENTRA LA VIVIENDA DE TAPIAL CON CUBIERTA PLANA 2.4.2.1.

Datos generales del país: Marruecos

Reino situado en la costa noroccidental del continente africano, entre los 27° y los 36° de latitud norte y los 1° y 13°09' de longitud oeste; limita al sur y sudoeste con Mauritania y al este y sudeste con Argelia, estando bañado por el océano Atlántico al oeste y parte del norte y por el Mediterráneo una franja que se extiende desde el estrecho de Gibraltar hasta la frontera con Argelia. En esta costa septentrional se hallan los puertos de Ceuta y Melilla, que están bajo soberanía española. En el sudoeste del país se encuentra el Sáhara occidental, aún bajo administración marroquí pero que ha iniciado un proceso de autodeterminación auspiciado por la ONU, lo que podría modificar las fronteras

364

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA en la zona. Es el país árabe más occidental y el estado africano más próximo a Europa, de la que le separan los 14 km del estrecho de Gibraltar.

Resumen de datos. Datos básicos Nombre original: al-Mamlakah al-Maghribiyah Nombre oficial del país: Reino de Marruecos Capital: Rabat Principales ciudades: Casablanca, Fés, Meknés, Marrakech, Oujda, Salé, Tánger, Kenitra, Tetuán Extensión: 446.550 km2 Población: 29.661.636 (1999) Índice de Desarrollo Humano (IDH): 0,549 (ONU; 1992) (111º en el mundo) Población Natalidad: 25,78‰ (1999) Mortalidad: 6,12‰ (1999) Mortalidad infantil: 50,96‰ (1999) Crecimiento anual: 1,84% (1999) Esperanza de vida Población total: 68,87 años Hombres: 66,85 años Mujeres: 70,99 años (1999) Nivel de alfabetización: 43,7% (1995) Gentilicio: marroquí Religiones: musulmanes (99,6%), otros (0,4%) Lengua: árabe (oficial), bereber, francés, español Grupos étnicos: árabes-bereberes (99,1%), otros (0,7%), judíos (0,2%) Administración y Gobierno. Forma política: Monarquía parlamentaria División administrativa: 35 provincias, 8 prefecturas excluyendo el Sáhara Occidental Constitución: 10 de marzo de 1972; revisada el 4 de septiembre de 1992 y enmendada en septiembre de 1996.


365

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe Sufragio: universal; mayores de 21 años Poderes del Estado Jefe del Estado: rey Mohamed VI (desde el 23 de julio de 1999) Ejecutivo: Primer Ministro y gabinete (Consejo de Ministros) Legislativo: Parlamento bicameral: Cámara de Consejeros o Cámara Alta (270 escaños) y la Cámara de Representantes o Cámara Baja (325 escaños) Judicial: Corte Suprema y tribunales inferiores Partidos políticos: Unión Socialista de Fuerzas Populares (USFP); Partido Istiqlal; Partido del Progreso y el Socialismo (PPS); Organización de Acción Democrática y Popular (OADP); Partido Socialista Democrático (PSD); Frente de Fuerzas Democráticas (FFD); Movimiento Popular Constitucional y Democrático (MPCD); Unión Constitucional (UC); Movimiento Popular (MP); Partido Nacional Democrático (PND); Movimiento Nacional Popular (MNP); Movimiento Social Democrático Organizaciones Internacionales a las que pertenece: ONU, Liga Árabe, Unión del Magreb Árabe, FAO, G-77, BIRD, FIDA, OSCE, UNCTAD, UNESCO, UNIDO Otros datos de interés Hora oficial: GMT (normal/verano) Fiesta nacional: 18 de noviembre, Día de la Independencia Administración y gobierno Marruecos es una Monarquía constitucional con instituciones democráticas y multipartidismo, según la Constitución de 1992, aunque en la práctica el poder se concentra totalmente en la persona del Rey, que nombra y cesa al Primer Ministro y preside los Consejos de Ministros. También controla el legislativo, pues tiene la facultad de disolver la Cámara de Representantes, asamblea legislativa cuyos miembros son elegidos en parte por sufragio universal directo (un tercio de ellos los eligen las asociaciones de trabajadores y empresarios) y cuyo mandato dura seis años. El Rey no sólo tiene facultades ejecutivas y legislativas, pues es también Comandante Supremo de las Fuerzas Armadas y máxima autoridad religiosa de la nación. El Estado marroquí se divide en 36 provincias y 2 municipalidades ("wilayah") y es miembro de la ONU, OUA, Liga Árabe y Unión del Magreb Árabe. El Sáhara Occidental (antiguo Sáhara Español), que pertenece a Marruecos desde 1975, ha estado en permanente conflicto desde la retirada de los españoles. Las acciones armadas del Frente Polisario, que lucha por la independencia del territorio, han obligado a Marruecos ha mantener un importante contingente militar en la zona. A principios de los noventa se ha puesto en marcha el proceso de autodeterminación del pueblo saharaui, para lo cual se ha de celebrar un referéndum bajo el control de la ONU, que ha creado la MINURSO (Misión de las Naciones Unidas para el Referéndum en el Sáhara Occidental). Una vez se cumplan todas las fases previstas, la República Árabe Saharaui Democrática podría independizarse con el reconocimiento de Marruecos. Arte y cultura La rica historia nacional ha legado conjuntos arquitectónicos de gran belleza, como la ciudad imperial de Fez, con la mezquita de Qarawiyin, y Marrakech, donde se encuentra la mezquita de Kutubia. Las construcciones civiles también son de gran interés, especialmente los barrios árabes tradicionales y las aldeas bereberes, así como las ruinas romanas de Volubilis.

2.4.2.2.

Economía

Producto Interior Bruto (PIB): 107.000 millones $ (1998) 366

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA Crecimiento real: 6,8% (1998) Producto Interior Bruto (PIB) per cápita: 3.200 $ (1998) Producto Interior Bruto (PIB) por sectores Agricultura: 14% Industria: 33% Servicios: 53% (1997) Inflación: 2%-3% (1998) Fuerza laboral: 11 millones de trabajadores (1997) Tasa de desempleo: 19% (1998) Presupuesto Ingresos: 8.400 millones $ Gastos: 10.000 millones $ (1998) Producción eléctrica: 11.500 millones kWh (1996) Exportaciones Valor total: 7.000 millones $ (1997) Principales artículos: alimentos y bebidas, bienes semielaborados, bienes de consumo, fosfatos (1995) Principales socios: Unión Europea, 63%; Japón, 7,7%; India 6,6%; Estados Unidos, 3,4%; Libia, 3,4% (1996) Importaciones Valor total: 10.000 millones $ (1997) Principales artículos: bienes semielaborados, bienes de capital, alimentos y bebidas, combustible y lubricantes, bienes de consumo, materias primas (1995) Principales socios: Unión Europea, 57%; Estados Unidos, 6,6%; Arabia Saudita, 5,3%; Brasil, 2,8% (1996) Deuda externa: 20.900 millones $ (1998) Moneda: dirham de Marruecos (9,05DH=1US$; 1994) Transportes y Comunicaciones Vías férreas: 1.907 km Carreteras Total: 60.626 km Pavimentadas: 30.556 km No pavimentadas: 30.070 km (1996) Gaseoductos/Oleoductos: petróleo crudo: 326 km; productos petrolíferos: 491 km; gas natural; 241 km Puertos: Agadir, El Jadida, Casablanca, El Jorf Lasfar, Kenitra, Mohammedia, Nador, Rabat, Safí, Tánger, también las colonias de Ceuta y Melilla Flota mercante: 40 naves (1998) Aeropuertos: 69 (1998) Teléfonos: 1.312.596 (1999) Televisores: 1.210.000 (1998) Radios: 5.100.000 (1998) El sector primario ocupa a la mayor parte de la población activa marroquí, casi un 40%, y genera importantes ingresos derivados de la exportación. La actividad agrícola se divide entre los cultivos comerciales dedicados a cítricos y hortalizas, introducidos durante la colonización francesa y muy apreciados en el mercado europeo, y las explotaciones tradicionales destinadas al consumo


367

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe interno, cuyos principales productos son la cebada, el trigo, el maíz y el arroz. Estas últimas son menos rentables, pues no se emplean en ellas técnicas modernas, lo que obliga a importar cereales para cubrir la demanda alimenticia. La ganadería extensiva y trashumante se practica en las zonas montañosas y su importancia económica no es muy grande, a diferencia de la pesca, que se beneficia de la riqueza del banco canario-sahariano y cuya aportación a los ingresos derivados del comercio exterior es creciente. La principal riqueza del país son los fosfatos, de los que es el primer exportador y tercer productor mundial, que se extraen en los yacimientos de Khouribga y Youssoufia. La industria está poco desarrollada, con predominio de las industrias alimentarias y textiles, que se sitúan principalmente en Casablanca, donde se concentra la mitad de la industria nacional. En Safi está el principal complejo químico y las industrias de conservas de pescado y en Nador predomina la industria siderometalúrgica. El turismo es también una importante fuente de ingresos, aunque la extensión del integrismo en los países árabes ha retraído a los visitantes occidentales, lo que ha perjudicado notablemente a la economía nacional. Las exportaciones se basan en los fosfatos, a los que siguen en importancia los productos textiles, pesqueros y agrícolas, que encuentran su principal mercado en la Unión Europea, y en especial en Francia. Se adquieren productos energéticos, muy escasos en el subsuelo del país, cereales y manufacturas, con una balanza comercial desfavorable. La moneda nacional es el dirham, que se cotiza aproximadamente a 9,23 dirhames por cada dólar de EEUU.

2.4.2.3.


Geografía. Superficie. Superficie terrestre: 446.300 km2 Superficie acuática: 250 km2 Fronteras: Total de frontera terrestre: 2.017,9 km Países fronterizos: Argelia (1.559 km), Sáhara Occidental (443 km), España (Ceuta) (6,3 km), España (Melilla) (9,6 km) Desarrollo costero: 1.835 km Puntos extremos Punto más alto: Jebel Toubkal (4.165 m) Punto más bajo: Sebkha Tah -55 m Marruecos presenta un relieve muy accidentado, con dos cadenas montañosas de origen alpino que condicionan el clima y la red hidrológica del país. Entre el estrecho de Gibraltar y la desembocadura del río Mulaya, cercana a la frontera con Argelia, se extiende la alineación montañosa conocida como el Rif, que da origen a unas costas muy abruptas y difícilmente accesibles. Hacia el sur, y separado del Rif por una llanura (corredor de Taza), se encuentra la cordillera del Atlas, que discurre de sudoeste a nordeste y se divide en tres zonas: El Atlas Medio, que es la parte más septentrional y alcanza sus máximas alturas en su parte este, mientras que en el oeste desciende suavemente hacia la costa atlántica; el Alto Atlas, que se extiende desde el cabo Ghir y la ciudad de Agadir hasta territorio argelino y en el que está el monte más alto de Marruecos, el Toubkal, con 4.165 m, y por último el Anti-Atlas, que se levanta al sur del anterior y está separado de él por la llanura regada por el río Sus. Sus máximas altitudes son menores a las del Alto Atlas, pues no superan los 2.000 m. El territorio no

368

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA ocupado por estos tres conjuntos montañosos está compuesto de mesetas y llanuras cuya aridez aumenta en dirección sur, donde el terreno adquiere características desérticas. Las precipitaciones y la altitud media del país, que permite la concentración de nieve en las cumbres más elevadas, posibilita la existencia de la red fluvial más importante del Magreb. En el Atlas Medio nacen el Sebu y el Um er-Rbia, que desembocan en el Atlántico, donde también vierten otros ríos meridionales de caudal más irregular, como el Tensift, el Sus y el Draa, que nacen en el Alto Atlas. El Rheris, Ziz y Guir son cauces estacionales que se secan en verano y penetran en territorio argelino para desaparecer en el interior del desierto. Por último hay que hacer mención al Mulaya, que es el único río importante que desemboca en el Mediterráneo. El clima varía en función de la altitud, la latitud y la proximidad del mar. Al noroeste del Atlas predomina el clima mediterráneo, con temperaturas altas en verano y lluvias invernales que superan los 800 mm anuales en el Rif occidental y descienden en dirección al sur y al este. En el corazón del Alto Atlas desaparece la influencia del Mediterráneo, lo que se traduce en temperaturas más bajas y mayor pluviosidad invernal, con frecuentes nevadas en las montañas. Al sur y sudeste del Atlas predomina el clima árido de estepa, con las temperaturas más altas del país y las menores precipitaciones (inferiores a 250 mm anuales) con períodos prolongados de sequía. La vegetación en las regiones más húmedas se compone de bosques de tipo mediterráneo, con encinas, pinos, cedros y alcornoques, mientras que en las áridas aparece la estepa, con especies como la palmera enana y abundancia de matorrales y arbustos. En las zonas altas montañosas aparecen especies herbáceas que resisten el frío y la humedad, propias de la tundra alpina.

2.4.2.4.

Cultura social

Población Marruecos es junto con Argelia el país más poblado del Magreb, con más de 29 millones de habitantes, y crece un 1,84% anual debido a la diferencia entre la elevada tasa de natalidad (25,78 por mil) y la tasa de mortalidad (6,12 por mil) que ha descendido de forma constante en los últimos años, lo cual provoca que la sociedad marroquí sea muy joven, con más del 50% por debajo de los veinte años. El porcentaje de población alfabetizada es del 43% y la esperanza de vida se sitúa en los 68,87 años, cifras ambas que superan la media africana pero que aún están lejos de las habituales en la vecina Europa, donde trabajan más de un millón de marroquíes (sobre todo en Francia), obligados a emigrar debido a la saturación del mercado laboral y la falta de perspectivas del medio rural. La densidad es alta a escala africana, 63 h/km², y se reparte desigualmente, pues la mayoría de la población habita en las regiones costeras, donde están las principales ciudades y el medio físico es más favorable para la agricultura, mientras que en el interior y el sur del país hay amplias zonas casi despobladas. La población urbana es un 46% del total y se concentra en su mayor parte en el eje nortesur costero, que va desde Tánger y Tetuán, situadas en el estrecho de Gibraltar, a Marrakech, que con casi un millón y medio de habitantes es la segunda ciudad más poblada del país y que se asienta en las laderas del Alto Atlas. Entre estos dos puntos se encuentran Kenitra, Rabat (capital del Estado) y Casablanca, una de las ciudades más populosas de África, pues se aproxima a los tres millones de habitantes. En el corredor de Taza, que avanza hacia Argelia desde la costa atlántica, se encuentran Fez, Oujda y Mequínez, que superan los 500.000 habitantes (Fez se acerca al millón). La mayor parte de la población marroquí es árabe; los bereber, pobladores originales del territorio, son una cuarta parte del total y habitan en las zonas montañosas del Rif y el Atlas. En las regiones del sur hay restos de población negra, descendientes de esclavos procedentes de los países africanos del sur del Sáhara, que están muy mestizados con árabes y bereberes. Había también una Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

369

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe numerosa colonia judía, que ha disminuido desde la creación del Estado de Israel, a donde han emigrado la mayor parte de los judíos marroquíes. La lengua oficial es el árabe, utilizada por la mayor parte de los marroquíes. Los bereberes conservan su lengua propia, con dialectos diferentes en el Atlas Medio y Alto, y el francés está muy extendido, a diferencia del español, que sólo es utilizado en el extremo norte y la región del Ifni. La religión mayoritaria y oficial del Estado es la musulmana sunnita.

2.4.3. DATOS GENERALES SOCIO-ECONÓMICOS DEL PAÍS DONDE SE ENCUENTRA LA VIVIENDA DE ADOBE CON CUBIERTA DE MADERA A DOS AGUAS 2.4.3.1.

Datos generales del país: Nicaragua

Nicaragua: país de América Central, situado en el istmo centroamericano, entre los 10° 45' y los 15° 05' de latitud N y los 83° 11' y 87° 42' de longitud O; limita al N y al S, respectivamente, con Honduras y Costa Rica; al E con el océano Atlántico, y al O con el océano Pacífico. Presenta la forma de un trapecio irregular cuyos lados alcanzan las siguientes longitudes: en la costa atlántica, 450 km; en la costa del Pacífico, 305 km; en la frontera con Honduras, 540 km, y en la frontera con Costa Rica, 220 km.

Resumen de datos. Datos básicos Nombre original: República de Nicaragua Nombre oficial del país: República de Nicaragua Capital: Managua Principales ciudades: Chinandega, León, Masaya, Granada Extensión: 129.949 km2 Población: 4.583.379 habitantes (1998) Índice de Desarrollo Humano (IDH): 0,583 (ONU; 1992) (106º en el mundo) Población Natalidad: 36,04‰ (1998) Mortalidad: 5,8‰ (1998) Mortalidad infantil: 42,26‰ (1998) Crecimiento anual: 2,92% (1998)

370

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA Esperanza de vida Población total: 66,62 años Hombres: 64,26 años Mujeres: 69,08 años (1998) Nivel de alfabetización: 65,7% (1995) Gentilicio: nicaragüense Religiones: católicos (77%), protestantes (15%), otros (8%) Lengua: español (oficial), inglés y lenguas indígenas en zonas reducidas Grupos étnicos: mestizo (mezcla amerindios y blancos) (69%), blancos (17%), negros (9%), aerindios (5%) Administración y Gobierno. Forma política: República presidencialista División administrativa: 15 departamentos y 2 zonas autónomas Constitución: 9 de enero de 1987 Sufragio: universal; mayores de 16 años Poderes del Estado Jefe del Estado: Presidente Arnoldo Alemán Lacayo (desde el 10 de enero de 1997) Ejecutivo: Presidente Arnoldo Alemán y gabinete Legislativo: Asamblea Nacional unicameral (93 escaños) Judicial: Corte Suprema y tribunales inferiores Partidos políticos: Partidos de derecha: Partido del Camino Cristiano Nicaragüense (PCCN); Partido Liberal Constitucional (PLC); Partido Liberal Independiente de Unidad Nacional (PLIUN); Partido Conservador Nacional (PCN); Partido Liberal Nacionalista (PLN) Partidos de centro-derecha: Partido Neoliberal (PALI); Partido de Resistencia Nicaragüense (PRN); Partido Liberal Independiente (PLI); Proyecto Nacional (PRONAL); Movimiento de Acción Conservadora (MAC). Partidos de centro-izquierda: Movimiento de Renovación Sandinista (MRS); Partido Social Demócrata (PSD); Partido Social Cristiano (PSC); Movimiento para la Unidad Revolucionaria (MUR); Partido Integracionista de América Central (PIAC); Alianza Unida (AU); Partido Conservador de Nicaragua (PCN); Partido Nacional Democrático (PND); Partido Unionista de Centro América (PUCA); Alianza UNO-96; Movimiento Democrático Nicaragüense (MDN). Partidos de izquierda: Frente Sandinista de Liberación Nacional (FSLN). Organizaciones Internacionales a las que pertenece: ONU, OEA, MCCA, FAO, G-77, BIRD, OPANAL, UNCTAD, UNESCO, UNIDO Otros datos de interés Hora oficial: GMT-6 horas (normal/verano) Fiesta nacional: 15 de septiembre, Día de la Independencia Administración y gobierno Sistema político Tras el triunfo de la Revolución sandinista, el Gobierno de Reconstrucción Nacional derogó la constitución de 1974. El 20 de julio de 1979, la Junta Revolucionaria promulgó el Estatuto Fundamental de la República, por el que se reconocían y garantizaban las libertades individuales básicas. Siete años más tarde, la Asamblea Nacional aprobó una nueva Constitución que entró en vigor el 9 de enero de 1987. La misma define a Nicaragua como un estado independiente, libre, soberano, unitario e indivisible, y garantiza la existencia del pluralismo político, la economía mixta y el no


371

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe alineamiento. En 1995, el gobierno y la Asamblea Nacional negociaron una modificación de la carta constitucional con el fin de que el poder legislativo tuviera mayor poder eliminar la capacidad con que gozaba hasta entonces del Presidente para vetar leyes aprobadas por la Asamblea. La República de Nicaragua es, según su Constitución, un Estado libre e independiente, soberano, representativo y participativo en todos los asuntos organizativos, tanto económicos como sociales y políticos. Su gobierno está dividido políticamente en cuatro poderes: ejecutivo, legislativo, judicial y electoral. Poder Ejecutivo. Es ejercido por el Presidente de la República, que es Jefe de Estado, Jefe de Gobierno y Jefe Supremo de las Fuerzas de Defensa y Seguridad de la nación. Es elegido por sufragio directo para un mandato de cinco años. Poder Legislativo. Reside en la Asamblea Nacional, integrada por noventa representantes elegidos por un período de cinco años. Poder Judicial. Consta de una Corte Suprema de Justicia y órganos subordinados de apelación, locales y de distrito. La Corte Suprema consta de 12 miembros que son elegidos por la Asamblea Nacional para un periodo de 7 años. Poder Electoral. Consiste en un Consejo Supremo Electoral formado por cinco magistrados elegidos por la Asamblea Nacional por cinco años, que tiene como misión organizar y controlar la limpieza de los referéndum, elecciones y consultas populares. En Nicaragua tienen derecho a voto todos los ciudadanos mayores de 16 años. Principales formaciones políticas y sindicatos -Frente Sandinista de Liberación Nacional (FSLN). Partido revolucionario de ideas marxistas, fundado en 1961. Secretario general: Daniel Ortega Saavedra. -Partido Conservador Demócrata (PCD). De tendencia socialdemócrata y fundado en 1979. Coordinador nacional: Enrique Sotelo Borge. -Partido Liberal Independiente (PLI). De orientación liberal y fundado en 1944. Presidente: Wilfredo Navarro. -Movimiento de Unidad Revolucionaria (MUR). Tendencia socialdemócrata. Fue fundado en 1989. Coordinador general: Francisco Samper. -Partido Social Cristiano (PSC). De tendencia socialcristiana y fundado en 1956. Presidente: Francisco Taboada. -Partido Liberal Independiente de Unidad Nacional (PLIUN). De orientación liberal y fundado en 1988. Presidente: Eduardo Coronado Torres. -Partido Popular Social Cristiano (PPSC). De ideología socialcristiana y fundado en 1976. Secretario general: César Delgadillo Machado. -Partido Comunista de Nicaragua (PC de N). De ideología marxista-leninista y fundado en 1970. Secretario General: Eli Altamirano Pérez. -Partido Socialista Nicaragüense (PSN). De ideología socialista y fundado en 1944. Secretario General: Gustavo Tablada Zelaya. -Movimiento de Acción Popular Marxista-Leninista (MAP-ML). Partido radical de ideología marxista-leninista fundado en 1972. Secretario General: Isidro Téllez. -Alianza Política Opositora (APO). Anteriormente conocida como Unión Nacional Opositora (UNO), es una coalición integrada por cuatro partidos políticos (Partido de Acción Nacional, Partido Comunista de Nicaragua, Partido Liberal Independiente y Partido Nacional Conservador). Fue creada en 1993 para sustituía a aquélla formación política, que reunía a 14 partidos en 1987, y en 1990 logró tomar el poder con Violeta Barrios de Chamorro. -Movimiento Renovador Sandinista (MRS). Fundado en 1995 por Sergio Ramírez Mercado. 372

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA Los sindicatos más importantes son: -Frente Nacional de los Trabajadores (FNT-Sandinista). Está integrado por las siguientes organizaciones: Central Sandinista de Trabajadores (CST), Asociación de Trabajadores del Campo (ATC), Unión Nacional de Empleados (UNE), Confederación de Profesionales de Nicaragua (CONAPRO), Federación de Trabajadores de la Salud (FETSALUD), Asociación de Educadores de Nicaragua (ANDEN) y Unión de periodistas de Nicaragua (UPN). -Congreso Permanente de los Trabajadores (CPT). Lo integran: Central de Trabajadores Autónoma (CTNA), Confederación General del Trabajo Independiente (CGTI), Central de Acción y Unificación Sindical (CAUS) y Confederación de Unificación Sindical (CUS). -Alianza Liberal (AL). Fue creado por Arnoldo Alemán, presidente desde 1968 del Partido Liberal Constitucionalista (PLC), y en 1996 venció en las elecciones legislativas y presidenciales. Elecciones legislativas Composición de la Asamblea Nacional tras las elecciones celebradas el 20 de octubre de 1996, según partidos y escaños: -Alianza Liberal (AL), 42. -Frente Sandinista de Liberación Nacional (FSLN), 36. -Partido del Camino Cristiano (PCC), 4. -Partido Conservador Nicaragüense (PCN), 3. -Otras formaciones, 8. Organización administrativa Territorialmente, Nicaragua está dividida en regiones y zonas especiales, departamentos y municipios. Cada región abarca varios departamentos y éstos a su vez se dividen en municipios. Éstos constituyen la unidad básica de la división política y administrativa del país, y el ordenamiento jurídico les reconoce personalidad jurídica y capacidad plena. El gobierno y la administración corresponde a las autoridades municipales, que gozan de autonomía en el ejercicio de las atribuciones y competencias que les son propias. Los concejales y los alcaldes constituyen las autoridades municipales. Los primeros forman el Consejo Municipal, que es la autoridad colegiada que establece las orientaciones fundamentales de la gestión municipal en los asuntos económicos, políticos y sociales. Están presididos por un Alcalde elegido entre los otros concejales que integran el Consejo. Los concejales son elegidos por el pueblo mediante sufragio universal, igual, directo, libre y secreto. El número de concejales que integran el Consejo Municipal varía de acuerdo con el número de habitantes de cada municipio. En el caso concreto de la capital, Managua (un millón de habitantes), son veinte concejales, elegidos, al igual que en el resto del país, para un mandato de seis años. Los Consejos Municipales celebran sesiones ordinarias cuya periodicidad está preestablecida, con un mínimo de tres sesiones al trimestre, y extraordinarias cuando así las convoca el Alcalde, por iniciativa propia o a solicitud de la mitad menos uno del número legal de concejales que integran el Consejo Municipal. Las sesiones siempre se desarrollan conforme al orden del día que acompaña a la convocatoria. El Alcalde es el órgano unipersonal que preside las sesiones del Consejo Municipal y dirige con facultades propias la administración municipal. Es la máxima autoridad ejecutiva del gobierno municipal y representa legalmente al municipio. Su elección tiene lugar en el Consejo Municipal entre los concejales que lo integran. Asimismo, puede ser destituido mediante acuerdo adoptado por el Consejo Municipal. A los Consejos asiste el Secretario del Consejo Municipal, designado por éste para que levante las actas, certifique y transcriba o notifique los acuerdos del Consejo Municipal.


373

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe La Ley Municipal contempla de una forma amplia la participación ciudadana en los asuntos municipales y considera al municipio como cauce inmediato de participación de todos los ciudadanos en los asuntos de las comunidades. En esta ley se presentan diversas y múltiples formas de participación. Así, las sesiones del Consejo Municipal son públicas y es el propio pueblo quien elige a sus representantes municipales. Del mismo modo, se contempla la celebración de cabildos municipales abiertos en los que los pobladores participan de manera libre y voluntaria para conocer, criticar y aportar sus iniciativas. Esta participación se manifiesta igualmente mediante el suministro de información al público de aquellos datos que plantean su relación con la administración y su participación en la mejora de los servicios públicos a través de iniciativas, sugerencias o peticiones. En la Ley Municipal también se reconoce de manera expresa el principio de autonomía municipal, que constituye el pilar básico del funcionamiento de la administración local y no obsta para el simultáneo acatamiento del principio de unidad y la posición jerárquica del Estado. Relaciones internacionales El triunfo de la Unión Nacional Opositora (UNO), que llevó a Violeta Barrios de Chamorro a la presidencia y cerró la etapa al frente del gobierno del Frente Sandinista de Liberación Nacional (FSLN), abrió una nueva etapa en las relaciones internacionales de Nicaragua. Por un lado, la Presidenta inició fructíferos contactos para lograr inversiones y ayudas extranjeras, a la vez que pudo negociar acuerdos para la reducción del déficit exterior. Por otro, el nuevo gobierno de Nicaragua formó parte de la Comisión de Seguridad de Centroamérica, cuyo objetivo fundamental es el mantenimiento de zonas desmilitarizadas en una región azotada durante décadas por guerras civiles. El gobierno de Arnoldo Alemán, que sustituyó a Violeta Chamorro en 1996, adquirió el compromiso de continuar con la política de su predecesora. En esta línea, relanzó las negociaciones para incentivar la colaboración económica y política entre los países del área (con el apoyo de los Estados Unidos), cuyo objetivo final es la creación de una zona de libre comercio. A grandes rasgos, se pretende favorecer la cooperación entre estados vecinos para acometer las necesarias políticas de desarrollo y transformación estructural. Nicaragua es miembro de la Organización de las Naciones Unidas y de sus órganos y agencias especializadas (Banco Mundial, Fondo Monetario Internacional, Organización Mundial de la Salud, etc). Asimismo, pertenece a la Organización de Estados Americanos (OEA), al Movimiento de Países No Alineados, al Banco Interamericano de Desarrollo, al Mercado Común Centroamericano y al Banco Centroamericano para la Integración Económica, entre otras organizaciones supranacionales.

2.4.3.2.

Economía

Producto Interior Bruto (PIB): 9.300 millones $ (1997) Crecimiento real: 6% (1997) Producto Interior Bruto (PIB) per cápita: 2.100 $ (1997) Producto Interior Bruto (PIB) por sectores Agricultura: 34% Industria: 21% Servicios: 45% (1995) Inflación: 11,6% (1996) Fuerza laboral: 1,5 millones de trabajadores (1995) Tasa de desempleo: 16% (1996) Presupuesto Ingresos: 389 millones $ 374

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA Gastos: 551 millones $ (1996) Producción eléctrica: 1.760 millones kWh (1995) Consumo eléctrico per cápita: 416 kWh (1995) Exportaciones Valor total: 635 millones $ (1996) Principales artículos: café, pescado, carne, azúcar, oro, bananas Principales socios: Estados Unidos, América Central, Alemania y Canadá Importaciones Valor total: 1.100 millones $ (1996) Principales artículos: bienes de consumo, maquinaria y equipamiento, productos petrolíferos Principales socios: América Central, Estados Unidos, Venezuela y Japón Deuda externa: 6.000 millones $ (1996) Moneda: córdoba oro (9,47Córdobas=1US$; 1997) Transportes y Comunicaciones Vías férreas: 0 km Carreteras Total: 18.000 km Pavimentadas: 1.818 km No pavimentadas: 16.182 km (1996) Vías navegables: 2.200 km Gaseoductos/Oleoductos: petróleo crudo: 56 km Puertos: Bluefields, Corinto, El Bluff, Puerto Cabezas, Puerto Sandino, Rama, San Juan del Sur Flota mercante: ninguna Aeropuertos: 185 (1997) Teléfonos: 66.810 (1993) Televisores: 260.000 (1992) Radios: 1.037.000 (1992) Perspectiva económica general Nicaragua es el país más pobre de América tras Haití, a pesar de que dispone de grandes recursos económicos y de que cuenta con una relativamente escasa densidad de población. La economía nicaragüense se basa en la agricultura, aunque la construcción, la minería, la pesca y el comercio están apuntándose como motores de desarrollo en los últimos años. Por otro lado, la celebración de elecciones democráticas, que marcaron el fin del periodo revolucionario sandinista en 1990, abrieron una nueva etapa en la economía nacional, ya que el nuevo gobierno, opuesto a gran parte de las tesis revolucionarias del FSLN, consiguió atraer inversiones extranjeras, a la vez que pudo potenciar el turismo, uno de los sectores más prometedores, que se había estancado como lógico efecto de la guerra civil y la inestabilidad política. Hay que señalar también que la política económica nicaragüense está amparada por el Fondo Monetario Internacional (FMI), organismo que confía en solucionar algunos de los problemas estructurales del país. Como consecuencia de estos planes, la inflación, aunque elevada, se ha ido reduciendo paulatinamente, ya que ha descendido de un 12,2% en 1996 a un 8% en 1997. El país cuenta con un Producto Interior Bruto (PIB) de 2.068 millones de dólares (1997), y con un crecimiento sostenido de aproximadamente un 5% durante el último lustro. El sector de los servicios aporta la mayor cantidad al PIB (44%), seguido de la agricultura (34%) y la industria (20%). Aunque todos los sectores han crecido con referencia a años anteriores, es el industrial el que presenta mayores dificultades para su desarrollo, ya que desarrolla su actividad entre límites muy estrechos.


375

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe Como ya se ha indicado, la fuerza laboral de Nicaragua está compuesta por aproximadamente 1,7 millones de personas, de los cuales un 36% trabaja en situaciones de subempleo (actividades temporales, contratos precarios, y escasamente remunerados). Como consecuencia, el nivel de desempleo es alto (afecta a más de 250.000 personas), y la renta per cápita muy escasa, de tan sólo 447 dólares (1997). Agricultura y ganadería Este sector ocupa prácticamente a la mitad de la población activa y aporta una tercera parte del PIB. La concentración de la propiedad, hasta tiempos recientes, ha supuesto un grave obstáculo al desarrollo agrícola, ya que en 1994 sólo el 10% del territorio se dedicaba a explotaciones agrícolas. Este hecho fue una de las causas que favoreció el triunfo de la revolución somocista. A pesar de los proyectos para extender los regadíos, subsisten diferencias entre las regiones orientales, que necesitan importar gran parte de los alimentos, y las zonas del Pacífico, autosuficientes en este capítulo pero limitadas por las condiciones climáticas. Las cosechas más importantes en Nicaragua son las de café, azúcar, bananas y otras frutas tropicales, todas ellas orientadas a la exportación. Otros productos, como el maíz, el fríjol, la patata, la mandioca y algunos tipos de hortalizas, se cultivan para el consumo interno. Estos productos se obtienen, casi siempre, en explotaciones de subsistencia (en minifundios familiares, con técnicas anticuadas y carencia de adecuados medios materiales). La ganadería, por su parte, es abundante y está orientada a la exportación de carne y de productos lácteos. Como reflejo de ello, el 45% del territorio nacional se dedica a pastizales para el ganado vacuno (1,8 millones de cabezas), y proliferan mataderos industriales para el procesamiento de la carne. En Nicaragua también abunda el ganado porcino (0,4 millones) y las granjas avícolas. Pesca y riqueza forestal El aprovechamiento forestal se ve favorecido por la extensión del manto vegetal. En el país abundan especies de madera preciosa como la caoba, el cedro, el guacayo y el palo de rosa. Asimismo, los bosques nicaragüenses permiten el aprovechamiento de otros productos, como las esencias naturales y las resinas. La pesca se practica mayoritariamente a lo largo de la costa atlántica. Gran parte de las capturas (mariscos, sobre todo camarones) se destinan a la exportación. Minería Los principales recursos mineros, como el hierro, el cobre, el oro y la plata, están poco explotados. Los principales yacimientos son los de Libertad, Nueva Segovia, y Pis Pis. Algunas explotaciones mineras se dedican al filtrado de las arenas fluviales, especialmente en las corrientes de los río Coco y Prinzapolca. Industria y energía El sector industrial aún permanece poco desarrollado, ya que en 1997 aportó sólo un 20% al Producto Interior Bruto (PIB), lo que supone una producción de 324 millones de dólares EEUU anuales. Las industrias más importantes en Nicaragua son las relacionadas con las bebidas y la alimentación en general, entre las cuales destacan los ingenios azucareros. Aparte de éstas industrias alimentarias, hay que mencionar las refinerías de petróleo de Managua, los astilleros y plantas metalúrgicas instaladas en Puerto Cabezas, las fábricas textiles diseminadas en los núcleos urbanos, las plantas de elaboración de cigarrillos y cigarros puros, y las industrias químicas. Sector terciario y finanzas Aunque el nivel de las exportaciones totales de Nicaragua ha aumentado, sobre todo tras la normalización política, en 1990, este país sigue dependiendo de las importaciones para surtir de materias primas indispensables a la industria y abastecer a la población de alimentos y otros productos fundamentales. Así, Nicaragua debe hacer frente a una balanza comercial desfavorable en 612 millones 376

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA de dólares EEUU en 1997, dado que ese año exportó por valor de 420 millones de dólares, mientras sus importaciones se dispararon en más de un 25% con respecto al año anterior. Esta situación se traduce en una gran dependencia de los préstamos internacionales (22% del PIB en 1996) y un acusado déficit público. Otra de las características del sector de los servicios en Nicaragua es la del gran peso del Estado, que capitaliza un adicional 5% del PIB y controla un 30% del sector bancario. Los productos con más incidencia en las operaciones de exportación son los agrarios (café, azúcar, bananas y semillas vegetales), la carne y las capturas de crustáceos. Los clientes principales son los Estados Unidos de América, que compran el 43% del total exportado, los países de la Unión Europea, los miembros del Mercado Común Centroamericano y México. Con respecto a las importaciones, Nicaragua necesita comprar petróleo y derivados, así como productos de primera necesidad. Sus proveedores son los Estados Unidos, los miembros del Mercado Común Centroamericano, Venezuela, y la Unión Europea. Las condiciones geográficas de Nicaragua han condicionado el desarrollo de sus vías de comunicación. El sector del Pacífico, menos accidentado, ha favorecido la construcción de vías de comunicación, mientras que en el resto del país éstas escasean. Así, faltan infraestructuras viarias en la zona montañosa central, donde casi no existen carreteras practicables que permitan unir una costa con la otra. La red vial total era en el año 1995 de 17.000 km, de los cuales estaban pavimentados un 11%. Las principales carreteras son la Panamericana, la del Pacífico, la carretera al Rama y la carretera Sébaco-Matagalpa-Jinotega. Asimismo, existen otros ramales que empalman con la Panamericana. Con respecto al ferrocarril, la construcción de este medio fundamental de transporte se inició en 1878, cuando se inauguró el primer tramo de la ruta entre Corinto y Chinandega. Sucesivos sectores se abrieron en 1881, 1898, 1929, 1936, 1940 y 1976. En los últimos años, el uso del ferrocarril ha experimentado un importante incremento. Nicaragua cuenta con cinco puertos internacionales y diez puertos utilizados en el transporte fluvial y lacustre. Los principales puertos marítimos en el océano Pacífico son el de Corinto, el de Puerto Sandino, el de San Juan del Sur y el de Potosí, y en el océano Atlántico, el Puerto Cabezas, el Benjamín Zeledón, el de El Bluff y el Puerto de Bluefields. Diez son los aeropuertos comerciales en Nicaragua. A nivel internacional, opera la línea aérea nacional, Aeronica (NICA), y diversas compañías extranjeras mantiene vuelos con Managua, el único aeropuerto internacional. A nivel doméstico, Nica, Seta y otras compañías privadas enlazan las dos costa, mal comunicadas entre sí, como se ha señalado anteriormente. En el año 1887 se estableció el servicio telefónico entre las principales ciudades de entonces, Masaya y Granada. Actualmente esta red se ha ampliado a toda la nación: en 1992 funcionaban 48.375 líneas telefónicas.

2.4.3.3.


Geografía. Superficie. Superficie terrestre: 120.254 km2 Superficie acuática: 9.240 km2 Fronteras Total de frontera terrestre: 1.232 km Países fronterizos: Costa Rica (309 km), Honduras (922 km) Desarrollo costero: 910 km Puntos extremos


377

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe Punto más alto: Mogoton (2.438 m) Punto más bajo: Océano Pacífico (0 m) Relieve y regiones naturales El territorio de Nicaragua se puede dividir esquemáticamente en tres grandes zonas geomorfológicas: la llanura del Pacífico, el macizo montañoso central y la llanura atlántica. De ellas, la parte más antigua y estable es la que se refiere a toda la sección central del país, formada por un haz de cadenas montañosas que se abren en abanico hacia el E y SE hasta llegar a fundirse con la llanura sedimentaria costera que baña las aguas del Caribe. Llanura del Pacífico. Es la franja que discurre paralela a la costa de este océano, en dirección NO-SE, formando un surco paralelo a la misma y separado de ella por una delgada pero compacta alineación de cumbres volcánicas. Es la zona de los grandes lagos, los volcanes y las tierras llanas aptas para el cultivo, así como la región del país donde se encuentra la mayor concentración de población e infraestructura, a pesar de la inestabilidad de sus tierras por el acentuado vulcanismo. La cadena volcánica se orienta también el sentido NO-SE y se prolonga hacia El Salvador y Costa Rica. De N a S sobresalen el volcán Cosigüina (846 m), famoso por la erupción del año 1835 y situado en la península del mismo nombre, que se adentra en el golfo de Fonseca. A continuación aparece la cadena de los Marrabios, que se inicia con el Chonco, y el volcán San Cristóbal, conocido también como Chinandega o Viejo, el más alto de Nicaragua (1.745 m), cuyas laderas están cubiertas por bosque de robles y pinos. Al N de Managua sobresale el Momotombo, con 1.280 m y "decapitado" por una serie de erupciones que tuvieron lugar a lo largo del siglo pasado, y hacia Granada aparecen el volcán Masaya y el Mombacho. Dentro del lago de Nicaragua se encuentran los volcanes Concepción y Maderas. Las erupciones ocurridas dentro del lago de Managua provocaron su separación del contiguo lago de Nicaragua, con el que antiguamente formaba una cuenca única. La depresión ocupada por las grandes cuencas lacustres comienza a la altura del golfo de Fonseca, unido en otro tiempo al lago de Managua, y queda flanqueada por los volcanes de la cordillera de los Marrabios. Macizo montañoso central. Se abre en cuña desde el vértice, en el S, hacia el N, en donde ocupa la parte más amplia del territorio colindante con Honduras. Esta zona está densamente poblada y urbanizada, si bien en menor proporción que la llanura del Pacífico, y su relieve es sumamente accidentado, aunque en ningún caso alcanza altitudes por encima de los 2.000 m; sólo diez picos tienen cotas que superan los 1.500 m sobre el nivel del mar. Dentro de este conjunto montañoso se pueden distinguir las siguientes subdivisiones: -Macizo Segoviano. Es la parte más antigua, en la cual se encuentran la cordillera de Dipilto y la de Jalapa. Sus escarpadas montañas tienen una elevación media de 1700 m, y el pico más alto es el Mogotón, con 2.107 m. -Escudo Central. Está formado por tres cordilleras, en cuyas faldas se forman las grandes cuencas hidrográficas del Caribe: la cordillera Isabelia, entre la cuenca del río Coco y la del Tuma; la Cordillera Dariense, entre la del Tuma y la del Grande de Matagalpa, y la Cordillera Chontaleña, entre la del Grande de Matagalpa y la del San Juan. Llanura atlántica. Se trata de una amplia llanura paralela a esta costa, de manglares y espesuras, escasamente poblada y urbanizada, y accesible en su mayor parte sólo por las vías fluviales. Sus principales núcleos de población se sitúan en la costa, y en el interior únicamente en torno a los centros de explotación minera y maderera. Es una planicie delimitada por costas bajas jalonadas por lagunas, cuya altitud no sobrepasa generalmente los 100 m de altitud, a excepción de ciertos cerros o colinas que se elevan hasta los 500 m. Hidrografía

378

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA El territorio de Nicaragua está recorrido por numerosos cauces fluviales, que otorgan al país una gran riqueza hidrográfica. Así, a pesar de lo exiguo de su territorio, los 85 ríos más importantes suman una longitud total de 7.356 km. La mayor parte de la red hidrográfica se encuentra en la vertiente del Caribe. Vertiente del Caribe. Los principales cursos de agua son los que parten de la zona montañosa y recorren hacia el E las áreas selváticas para desembocar en el océano Atlántico. De N a S sobresalen: el río Coco o Segovia, que sirve de frontera con Honduras y es el mayor de toda Centroamérica, por su caudal y longitud (780 km); los ríos Huahua, Prizapolca, Grande de Matagalpa, Curinhuas, Escondido y San Juan, que hace de frontera con Costa Rica y, por ser navegable en toda su longitud y permitir el desagüe del lago Nicaragua y de toda la cuenca lacustre, se ha convertido en una alternativa para la construcción de un canal interoceánico. Vertiente del Pacífico. Menos importantes que los anteriores por el escaso desarrollo de la vertiente del Pacífico, sus ríos principales son el Negro, que, a pesar de nacer y desembocar en Honduras, efectúa parte de su recorrido en Nicaragua; el Estero Real, que desemboca en el golfo de Fonseca, y el Grande del Sur. Vertiente lacustre. En el lago Managua o Xolotlán vierte sus aguas el río Grande o Viejo, que fue antaño uno de los más caudalosos de América Central, pero que hoy ha cedido gran parte de sus afluentes y caudal al Grande de Matagalpa. Asimismo, Nicaragua cuenta con dos lagos importantes, el ya citado Managua o Xolotlán y el de Nicaragua o Cocibolca. Estos dos lagos están unidos por el río Tipitapa, que atraviesa una especie de istmo fluvial. Nicaragua cuenta, además, con un embalse y 32 lagunas, que suman en conjunto una superficie de 10.351 km². El lago de Managua tiene una longitud máxima de 60 km y una anchura de 28. El fondo y la orilla son muy irregulares a causa de la presencia de los Marrabios, que se elevan en su ribera meridional y asoman a veces de entre sus aguas. No evacua al mar y está fuertemente contaminado. El lago de Nicaragua, Gran Lago o lago de Granada, es de proporciones mayores que el Xolotlán, con una longitud máxima de 161 km y una anchura de 71. Al igual que el anterior, el lago Nicaragua limita también en su orilla meridional con una importante cordillera volcánica que va desde el Masaya, junto al istmo de Tipitapa, hasta el Concepción, el cual se levanta sobre la isla de Ometepe, en medio del lago (tiene una superficie total de 8.000 km²). Está comunicado con el océano Atlántico por el río San Juan. Clima A las tres zonas descritas en el apartado sobre el relieve de Nicaragua corresponden condiciones medioambientales y ecológicas diferentes. El clima nicaragüense está relacionado con el influjo del alisio del noroeste, que descarga su humedad sobre los relieves centrales y orientales, mientras que la costa occidental, a sotavento, resulta más resguardada y es, por tanto, más seca. El clima presenta caracteres diversos de una costa a otra, de acuerdo con el predominio de las influencias procedentes del Atlántico y del Pacífico. La llanura del Pacífico presenta un clima caluroso permanentemente, con dos estaciones: una húmeda que se corresponde con el invierno y se extiende de mayo a noviembre, y otra seca (verano) que ocupa los otros seis meses. El macizo montañoso, por su parte, presenta una mayor variedad de temperaturas, en general algo más frescas que en el Pacífico, y, aunque se manifiestan también dos estaciones, las lluvias son más intensas y no desaparecen del todo en la estación seca. Por último, la selva del Atlántico mantiene un régimen de lluvias prácticamente constantes a lo largo de todo el año. En consecuencia, se puede decir que en Nicaragua se presentan cuatro regiones climáticas bien diferenciadas: la región baja del Pacífico, de tipo tropical seco; la región alta del Pacífico, de tipo


379

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe subtropical seco; la región alta del Caribe, de tipo subtropical húmedo, y la región baja del Caribe, de tipo tropical húmedo. Región tropical seca del Pacífico. El clima de esta región se caracteriza por temperaturas medias que oscilan entre los 24 °C y 30 °C, una humedad relativa siempre por encima del 50% (un 80% en la estación lluviosa) y una precipitación pluvial que va de los 875 mm en los sectores semidesérticos hasta los 1.875 mm en las partes más lluviosas. El promedio suele ser de 1.375 a 1.500 mm. Región subtropical seca del Pacífico. El clima de esta región templada y seca del Pacífico se caracteriza por temperaturas más bajas que la región anterior, con promedios que oscilan entre los 24 °C y 16 °C. Sin embargo, debido a lo complejo de la orografía de la región, existen notables y amplias variaciones de temperatura y humedad. Región subtropical húmeda del Caribe. Las temperaturas medias oscilan entre 14 °C y 22 °C, y la precipitación pluvial varía entre 2.125 y 3.500 mm en su sector oriental menos elevado. En las aristas de las cordilleras y cumbres más elevadas la precipitación disminuye, compensándose este descenso con una mayor nubosidad y frecuente presencia de nieblas bajas que no se disipan sino hasta muy entrado el día. Por idénticas razones, la humedad relativa de esta zona es muy elevada durante todo el año. Región tropical húmeda del Caribe. Esta región ofrece un clima caracterizado por su gran uniformidad: de 24 °C a 26 °C. Aquí se encuentran selvas húmedas tropicales en las que se presentan diferencias de temperatura media entre el mes más cálido y el más frío de poco más de 3 ºC. Las lluvias son muy abundantes en esta región, y se distribuyen en sentido decreciente de S a N con un máximo de 6.000 mm en San Juan del Norte y un mínimo de 2.700 mm en la comarca del Cabo.

2.4.3.4.

Cultura social

Población Nicaragua contaba con una población de 4.583.379 habitantes en 1998, lo que supone una densidad de 34,2 h/km². La tasa de crecimiento anual ha sido algo superior al promedio centroamericano entre los años 1990-95, debido a un índice de natalidad muy elevado (36,04 por mil), en 1998. La tasa de fecundidad y natalidad se mantiene, aún así, muy alta (50‰ y 35‰), mientras la tasa de mortalidad es relativamente moderada (5,8 por mil). La esperanza de vida al nacer de la población nicaragüense es de 66,62 años (64,26 para los varones y 69,08 para las mujeres), lo que contrasta con las cifras de la década anterior, cuando se registraba una esperanza de vida media de 59,8 años. Como consecuencia de estas cifras, Nicaragua posee una pirámide de población muy amplia en su base, que se reduce a medida que ascienden las edades y que le convierte en uno de los países más jóvenes del mundo, con una edad media de veinte años y la mitad de su población menor de 16 años. Entre la población mayor de 15 años existe una tasa de analfabetismo que afecta al 23,3% de la población (1997), el 21,5% hombres y el 24,5% mujeres. Dadas las condiciones sociales y económicas del país, el abandono escolar es elevado: sólo el 28% completan todo el ciclo de la enseñanza primaria, y apenas un 9,8% cuenta con estudios superiores. En 1998, la fuerza laboral estaba compuesta de 1.500.000 personas, de las cuales el 16% estaban desempleados. De la población activa, más de una tercera parte desempeñaba trabajos marginales o con contrarios precarios. Desde el punto de vista étnico, Nicaragua presenta una gran diversidad, dado el gran mestizaje: los mestizos alcanzan el 69%; los blancos, el 14%; los negros (de origen jamaicano), el 8%; los zambos, el 5%, y los amerindios, el 4%. En la región del Pacífico predomina el elemento indígena, mientras en la región atlántica gran parte de la población es resultado de la fusión de población de origen indígena y negra. Entre los grupos indígenas cabe citar los matagalpa, núcleo muy minoritario en las tierras altas de los departamentos de Jinotega y Matagalpa; los misquito, que constituyen el grupo 380

ANEXO DE DATOS DE PARTIDA más numeroso de los indígenas nicaragüenses de la costa atlántica, aunque muchos son en realidad zambos y aun más minoritarios son los sumus, ramas y garífonos. El grupo blanco más o menos puro, de procedencia hispana y de otros países, es bastante reducido. En general, se podría afirmar que el mestizaje y la aculturación en Nicaragua han tendido a borrar las diferencias raciales. Medio urbano y rural La población urbana en Nicaragua es mayoritaria (55%), si bien la distribución de la población revela profundos desequilibrios entre los distintos departamentos y las grandes regiones del país (el Pacífico, el Altiplano Central y el Atlántico). De hecho, se han prolongado las pautas de asentamiento de los primeros colonizadores españoles y, posiblemente, de los grupos indígenas precolombinos. La región del Pacífico, la de menor extensión, acoge a un 60% de la población y es la más densamente poblada. En ella, un 76% de sus habitantes son población urbana. Por su gran peso demográfico adquiere una relevancia crucial la capital del país, Managua, cuyo departamento alberga casi la mitad de la población de toda la región y algo más de una cuarta parte del número total de habitantes del país. La región central mantiene un cierto equilibrio entre su extensión y la población total. La densidad coincide más o menos con la media nacional, y sólo una tercera parte de su población habita en núcleos urbanos, proporción que disminuye en la mitad sur y en la mitad oriental del altiplano, menos pobladas. La región atlántica se presenta, finalmente, como una vasta región despoblada que ocupa más de la mitad de la superficie del país y alberga tan sólo a un 10% de la población, con una densidad muy baja. La población urbana se concentra alrededor de los principales puertos y la población rural restante reside en núcleos muy dispersos. Además de la capital, Managua, las ciudades más importantes son León, Jinotega, Matagalpa, Granada y Chinandega. Lengua y religión El idioma oficial de la República de Nicaragua es el español, aunque se habla también inglés (en su forma jamaicana) y varias lenguas indígenas (misquito y dialectos sumus), especialmente en la vertiente del océano Atlántico. Además, en las tierras altas de los departamentos de Jinotega y Matagalpa, los matagalpa constituyen un núcleo muy minoritario. En lo referente a la religión, existe total libertad de cultos, ya que el Estado se ha declarado aconfesional; no obstante, la mayoría de la población profesa el catolicismo y una parte cada vez más significativa se adscribe a diversos cultos protestantes. Pese a la separación de poderes consagrada por las distintas constituciones, la influencia de la Iglesia en la vida política y social del país ha sido tradicionalmente muy intensa. Desde la década de los años sesenta comenzó a destacar un sector del clero de ideas progresistas, algunos de cuyos componentes tuvieron un papel importante en la lucha antisomocista. Desde su llegada al poder, el sandinismo contó entre sus principales dirigentes con sacerdotes católicos, en tanto que la estructura formal de la Iglesia sirvió a menudo para la expresión de las protestas contra el régimen y, posteriormente, actuó como mediadora entre el gobierno y la oposición.

2.4.4. DATOS GENERALES SOCIO-ECONÓMICOS DEL PAÍS DONDE SE ENCUENTRA LA VIVIENDA DE ADOBE CON CUBIERTA TIPO CÚPULA ESFÉRICA Estos Datos son los de Bolivia, ya resumidos anteriormente y que no repetiremos. Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

381


382

ANEXO DE SEGURIDAD E HIGIENE

2.5.


2.5.1.1. 2.5.1.1.1.

INTRODUCCIÓN Justificación

Estamos totalmente de acuerdo con aquellos especialistas que opinan que el problema de la prevención de riesgos laborales es un problema de asunción de riesgos. Así en las obras de construcción de tierra pareciera que no existen riesgos generados por dicha actividad constructiva. Pero más bien ocurre que existen los mismos que en cualquier otro tipo de obra. Como es conocido entre las funciones de la Organización Internacional del Trabajo se encuentra la elaboración de convenios internacionales en materia laboral y en particular y destacadamente, convenios sobre seguridad e higiene en el trabajo, tanto generales como específicos. Estos convenios se hacen eficaces mediante su trasposición a los Ordenamientos Jurídicos Internos de cada país. Sin embargo la falta de una legislación propia en un país en desarrollo, que supone en el mejor de los casos el establecimiento de unas condiciones mínimas, poco o nada exigentes, respecto a la seguridad y la salud del trabajador, y fuera del marco legal, en nada liberan de responsabilidad a los técnicos con conocimientos sobre la aplicación de medidas adecuadas de salud e higiene en el trabajo. Además se ha de añadir que según la Organización Internacional del Trabajo y el Banco Mundial se acepta como sector informal al conjunto dinámico de personas que actúan en innumerables actividades generadoras de ingresos, no reguladas contractual ni legalmente. Este sector informal es susceptible de entrar a formar parte de las políticas de estas instituciones, y por tanto en todo lo referido a seguridad y salud puede y debe ser contemplado desde el punto de vista formal. Y por tanto, el sector informal de la construcción, en el que se encuentra buena parte de la construcción con tierra. Destacamos aquí un breve resumen sobre la parte del convenio nº169 de la OIT que trata sobre derechos laborales y formación de los pueblos indígenas y tribales. Hemos escogido este convenio porque una gran parte del sector informal lo constituyen los grupos tribales, que están en una posición siempre más desfavorecida que los simplemente pobres, a los que se les reconoce derechos que a los indígenas le son regateados:


383


Contratación y condiciones de empleo (artículos 20 al 23 del convenio nº169 de la OIT): El artículo 20 contiene disposiciones sobre contratación y condiciones de empleo de los pueblos indígenas y tribales. Generalmente estos pueblos son los más vulnerables en sus países. Frecuentemente trabajan fuera de la economía formal o pueden ser trabajadores rurales que no están sindicalizados y no están protegidos por ninguna ley. Asimismo, son los trabajadores o trabajadoras que están más expuestos a la explotación por parte de contratistas inescrupulosos o son trabajadores migrantes que consiguen los trabajos más onerosos y los peor remunerados. El artículo 20 dispone que los gobiernos deberán adoptar medidas especiales para asegurar una protección efectiva para estos pueblos en materia de contratación y condiciones de empleo. Además, dispone que estas medidas sean tomadas en cooperación con los pueblos interesados, en la medida que no estén eficazmente protegidos por la legislación aplicable a los trabajadores en general. Este artículo especifica áreas concretas en las cuales deben tomarse medidas apropiadas: a saber, remuneración igual por trabajo de igual valor; asistencia médica y seguridad e higiene en el trabajo. Los pueblos indígenas y tribales siempre deben tener derecho a asociarse y derecho a adherir a los sindicatos de trabajadores y de participar en las actividades sindicales. Deberán tomarse medidas especiales para los trabajadores estacionales, eventuales y migrantes, ya sea en la agricultura o en otra actividad. Deberá protegerse a los trabajadores sometidos a condiciones peligrosas de trabajo, especialmente por su exposición a plaguicidas u otras sustancias tóxicas. Se deben tomar medidas para evitar que los trabajadores indígenas o tribales estén sujetos a sistemas de contratación coercitivos, incluyendo todas las formas de servidumbre por deudas. Este es un problema que afecta a muchos millones de personas pertenecientes a pueblos indígenas o tribales en todo el mundo. Finalmente, se debe procurar que exista igualdad de oportunidad y de trato para hombres y mujeres en el empleo. En relación con las trabajadoras indígenas, este artículo contiene una disposición, única en el ámbito internacional, tendiente a protegerlas en contra del hostigamiento y abuso sexual.

Formación profesional y actividades económicas tradicionales (artículos 21 al 23 del convenio nº169 de la OIT): otro aspecto del trabajo y de tas condiciones laborales es la formación profesional que estos pueblos reciben. En el artículo 22 del Convenio se aclara que se deberán tomar medidas para promover la participación voluntaria de los pueblos indígenas y tribales en programas de formación profesional de aplicación nacional. También se especifica que, si los programas existentes no responden a sus necesidades especiales, los gobiernos deberán asegurar, con la participación de los pueblos indígenas y tribales, programas y medios especiales de formación. Estos programas especiales de formación deberán establecerse teniendo en cuenta el entorno económico, las condiciones socioculturales y las necesidades concretas de los pueblos interesados, y en cuanto sea posible, estos pueblos deberán asumir las responsabilidades, organización y operación de estos programas, si así lo desean. Otro tema de importancia para estos pueblos es el tipo de actividades económicas que deben estimularse y a las cuales se deben orientar los programas de formación. Puede resultar muy destructivo para sus economías tradicionales y formas de vida si se les encamina hacia ocupaciones que la gente de fuera piensa sería lo mejor para ellos. De ahí que el artículo 23 prevea que la artesanía, las industrias rurales y las actividades tradicionales relacionadas con la economía de subsistencia de los pueblos interesados como la caza, la pesca, la caza con trampas y la recolección deberán reconocerse como factores importantes del mantenimiento de su cultura y de su autosuficiencia y desarrollo.

Creemos que cabría preguntarse, si en muchos proyectos de cooperación las Organizaciones No Gubernamentales actúan como promotoras ayudando a coordinar 384


el trabajo de grupos beneficiarios del país receptor, ¿por qué no aplicar principios y criterios que aunque no sean exigidos en dicho país receptor si velen por la seguridad de una población ya de por sí bastante desvalida?. No deja de ser paradójico el pensar en el hecho que en un proyecto de cooperación al desarrollo y por una caída al vacío de uno de los trabajadores, desde dos metros de altura, una posible fractura de brazo que no tendría complicaciones bajo ciertas condiciones de desarrollo, pueda convertirse en una tragedia bajo ciertas condiciones de subdesarrollo. O la infección de heridas sencillas. O amputaciones de dedos, manos, etc. Si a esto añadimos el hecho del uso habitual de mano de obra infantil o el trabajo de toda la familia en el proceso de autoconstrucción (con no todos los miembros de la misma en plenas facultades físicas), apreciamos un entorno de trabajo hostil hacia las personas que desarrollan una labor de autocunstrucción. 2.5.1.1.2.

Identificación de riegos

Aunque no se pueden aplicar las normativas que sobre seguridad e higiene en obras de construcción que se aplican en España, tanto en sentido estricto como por los diferentes usos técnicos y situaciones que pueden darse, el espíritu de la ley se mantiene a todos los efectos. La Ley 31/ 1.995 de 8 de noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales hace un esfuerzo de síntesis para definir los ámbitos de aplicación de dicha norma. Así como para entender a quienes se consideran trabajadores susceptibles de entrar en el ámbito de la ley. Sin duda que estrictamente una familia construyendo su casa en régimen de autoconstrucción o dentro de un proceso cooperativista de ayuda entre familias, etc, no entra en este rango (además de que no tienen la nacionalidad española), pero los riesgos son riesgos en cualquier caso con sus posibles repercusiones en el trabajador. Además, en la misma ley en la que se hace mención explícita de la exclusión de relación laboral a la relación laboral especial del servicio del hogar familiar, se subraya la obligación del titular del hogar a velar por las condiciones de seguridad e higiene de sus empleados. Las condiciones de seguridad e higiene en el trabajo son un derecho de toda persona y exigibles para cualquier labor más allá de los ámbitos de aplicación o de exclusión explicitados en la Ley. Por otro lado no se puede obligar a otros países a cumplirla pero en el ámbito en el que se relacione una ONG española puede promoverla como criterio de mínimos exigibles o de referencia. Inspirándonos en la ley Española de Prevención de Riesgos Laborales del 31/1995 (siendo trasposición de la Normativa Europea y de la O.I.T. podemos asegurar casi con total seguridad que satisfará con holgura las disposiciones que en distintos países se hubieran podido establecer), llegamos a la conclusión de la


385


necesidad de establecer como mínimo un Estudios Básicos de Seguridad y Salud en la redacción de los proyectos de construcción de viviendas de interés social, ya que la puesta en juego de recursos en la construcción de una vivienda de interés social, para una familia en el nivel de la pobreza, es de gran importancia. Aquí no podremos hacerlo por falta de datos más concretos, pero sí exponemos una lista de riesgos relacionados con fases de la obra para reflejar la existencia de ciertos riesgos reales en una obra de tierra sin cocer. No vamos a plantear las medidas para evitar riesgos o las medidas de control de los riesgos inevitables. Se trata de una identificación muy superficial de riesgos sin entrar en más detalles ya que no lo consideramos objeto de este proyecto. Queremos llamar la atención sobre el hecho de la cantidad de fotos en los materiales documentales empleados para promover y comunicar aspectos de las construcciones con tierra en las que se aprecian situaciones de riesgo claras para los trabajadores. Es importante definir el ámbito para el que se realiza esta enumeración de riesgos. Supondremos una obra dentro de un proyecto de cooperación para el desarrollo de viviendas de carácter social de adobe o tapial en régimen de autoconstrucción mediante cooperativas de carácter familiar pudiendo usarse camionetas para el transporte de ciertos materiales o personas o maquinaria como la compresora CINVA-RAM o que incluso hayan conseguido contratar una pequeña excavadora para acelerar y mejorar el trabajo de cimentación. Lo trabajos se desarrollaran en un medio rural. Fases de la obra: o Preparación del terreno y movimientos de tierras o Acopio de materiales o Preparación de la cancha o de elementos para los encofrados o Elaboración de primeros adobes o Señalización de terreno o Cimentación y Estructuras o Cubiertas planas, inclinadas, materiales ligeros o Terminaciones Riesgos más frecuentes: •

386

Caídas: al mismo nivel. Tanto en la preparación del terreno, como en los movimiento de tierras si los hubiere, como en la elaboración de la cimentación, de la estructura, la cubierta y el enfoscado y demás trabajos; caídas al interior de la excavación: normalmente en la excavación de la cimentación;


caída en pozo de agua: en las labores de construcción de pozo o extracción del agua para las múltiples tareas que requieren del líquido elemento; desde andamios o borriquetas; desde encofrado de tapial; por rotura de andamio o borriquetas. •

Quemaduras: por incendios de limpieza de matojos; por la preparación de comida; en impermeabilizaciones.

•

Caídas de objetos: sobre operarios: durante todas las fases de la obra; de materiales transportados.

•

Choques o golpes contra objetos

•

Atrapamientos y aplastamientos: por partes móviles de maquinaria al comienzo de la obra en el transporte; en general durante la realización de las obras;

•

Lesiones y/o cortes en manos y pies: por aplastamiento del pisón en la técnica de tapial al elaborar la estructura;

•

Sobreesfuerzos: por transporte de número excesivo de adobes (sobre todo mano de obra infantil).

•

Ruido, contaminación acústica: de la maquinaria presente; de vehículos de transporte; por labores con uso de martillo manual.

•

Vibraciones: por empleo de compresoras de vibración en técnica de tapial.

•

Ambiente pulvígeno: durante la elaboración de los adobes; durante el acopio de material; durante la puesta en obra.

•

Cuerpos extraños en los ojos.

•

Ruinas, hundimientos, desplomes: normalmente durante las últimas fases del trabajo.

•

Condiciones meteorológicas adversas


387


•

Trabajos en zonas húmedas o mojadas

•

Problemas de circulación interna de vehículos y maquinaria.

•

Desplomes, desprendimientos, hundimientos del terreno.

•

Contagios por lugares insalubres

•

Explosiones en cuartos donde se hayan guardado sustancias como gasoil para maquinaria

•

Derivados del acceso al lugar de trabajo durante todo el periodo de duración de las obras

•

Atropellos, colisiones, alcances y vuelcos de camiones: durante todas las fases de la obra.

•

Dermatosis por contacto de hormigón: si se empleara en la cimentación.

•

Dermatosis por contacto de cemento y cal: si se empleara como estabilizador

•

Inhalación de vapores, de sustancias tóxicas, ambientes pobres en oxigeno: en cuartos donde se hayan guardado sustancias como gasoil para maquinaria.

•

Radiación solar

2.5.1.1.3.

Documentación gráfica

Ilustración 2-50: máquinas para la construcción con tierra. Compresora y trituradora. No disponen de elementos de protección.

388


Ilustración 2-51: la compresora de bloques CINVA-RAM. Esta posición de trabajo puede resultar dañina para la espalda por el sobreesfuerzo al que puede ser sometida. Es un trabajo fatigoso y puede derivar en caída del operario.

Ilustración 2-52: secado de los adobes en la cancha. Posición incorrecta para la espalda del trabajador motivada por la posición de los adobes y falta de formación del trabajador.

Ilustración 2-53: zanjas elaboradas en las obras de viviendas sociales. Son de pequeña altura pero son un obstáculo más en la zona de trabajo y un derrumbe parcial puede causar molestas magulladuras.


389


Ilustración 2-54: superficies de trabajo poco ordenadas y limpias son motivo de tropiezos, caídas y lesiones diversas.

Ilustración 2-55: la altura de los muros en construcción los convierte en obstáculos de la superficie de trabajo. Las varas metálicas de refuerzo son otro elemento con el que el trabajador puede herirse. Es destacable el nulo uso que se hace de guantes y otros elementos de protección.

Ilustración 2-56: la altura que gana el trabajador subido en una borriqueta es escasa pero la caída, por inesperada, puede ser aparatosa.

390


Ilustración 2-57: el riesgo de caída es manifiesto desde el encofrado del tapial.

Ilustración 2-58: riesgo de lesión por aplastamiento de pie. Un descuido por fatiga en el apisonado es sencillo tras unas cuantas horas de trabajo. Los zapatos aportan especial protección pese a lo peligroso de la operación.

Ilustración 2-59: situaciones de riesgo por caída.


391


Ilustración 2-60: situaciones en las que el riesgo de caída al vacío es patente.

Ilustración 2-61: mano de obra infantil. La enseñanza de las técnicas constructivas tradicionales a las nuevas generaciones es importante para la continuidad del conocimiento. Pero el control de estas situaciones para evitar daños a los despreocupados chavales que se cansan y pierden la concentración pronto es fundamental. Cargar con un adobe mediano puede ser muy fatigoso para un crío.

392

ANEXO SOBRE COOPERACIÓN

2.6. ANEXO SOBRE COOPERACIÓN AL DESARROLLO: VIABILIDAD GENERAL DE LAS VIVIENDAS SOCIALES Y SU INCLUSIÓN EN LOS PROYECTOS DE COOPERACIÓN AL DESARROLLO Las viviendas de adobe de este proyecto, al igual que otras muchas, son una parte muy importante de las viviendas de interés social. A fin de centrar ideas y aunque se pueda perder generalidad entenderemos por viviendas de interés social en una región a aquellas que han sido destinadas desde su diseño a mejorar la situación habitacional de los grupos sociales caracterizados por un nivel máximo de ingresos anual por unidad familiar de, aproximadamente, tres veces el salario mínimo mensual de la región. Una cierta cantidad de las viviendas de adobe se realizan en el marco de los proyectos de cooperación al desarrollo. Esto no es casual, sino que las viviendas de interés social suponen un elemento clave del desarrollo de las regiones. 2.6.1.1.

Proyectos de cooperación al desarrollo

Cualquier proyecto, aunque no sea de cooperación al desarrollo, se puede definir como una serie de pasos organizados, planificados, con características propias, limitado en un espacio breve de tiempo e inscrito dentro de un proceso más amplio. Los pasos característicos propios son seis: estudio previo, formulación, planificación detallada, seguimiento, revisión y evaluación. En los proyectos para la cooperación al desarrollo, además, es destacable: •

el carácter iterativo de la planificación del proyecto, que se encuentra asociado a la evaluación y revisión de todo el proyecto y de sus distintos pasos y apartados, adquiere una especial importancia y perdura a lo largo de la vida del proyecto, tanto en su estudio como en su realización, y no sólo al final, siendo una parte fundamental. Esta evaluación, por tanto, se efectúa tanto a nivel estratégico: estudiando la política de desarrollo; como táctico: evaluando el país y sus sectores en relación al proyecto; y operacional: seguimiento y evaluación de actividades, revisiones, etc.

•

el proceso, donde se encuentran inscritos los pasos propios del proyecto, es un proceso de desarrollo, por tanto de carácter social ante todo y de duración idealmente ilimitada. La importancia de la evaluación del proyecto se debe a que las decisiones que se adoptan en un proceso de análisis o evaluación de un proyecto suelen tener grandes repercusiones. Es por esto que la adopción de un método claro aunque no asegura el Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

393


éxito de las conclusiones si puede llegar a dejar claro la justificación de las decisiones a adoptar. La dificultad de la evaluación se debe entre otras razones a: 1. Existen culturas profundamente distintas en intensa interrelación, siendo fundamental el respeto de las costumbres locales. A pesar de todo el cuidado que se ponga es normal que surjan posibles conflictos. El equilibrio entre las culturas tan distintas a veces necesitará de la referencia de la Declaración Universal de los Derechos Humanos; 2. Se necesita una gran cantidad de información aportada por los propios beneficiarios y que conviene ser compartida entre todos los actores del proyecto para lograr el éxito del mismo. Anonimato y confidencialidad de los informantes de datos relevantes del proyecto para minimizar las consecuencias negativas del proceso en la comunidad. Es necesaria una gran consideración con los informantes a la hora de establecer los lazos con ellos con el fin de no interferir en el desarrollo de las actividades cotidianas de los mismos; 3. La diferencia entre culturas y la inevitable interrelación puede llevar a un peligroso juicio de intenciones y valores de personas que ha de evitarse 4. Aplicar una gran paciencia, voluntad y rigor para lograr la integridad de la información que se maneja evitando omisiones que deprecien la visión completa del proyecto y sus consecuencias, contrastando siempre la información 5. Necesidad de entender como se produce el desarrollo de una comunidad para optimizar los proyectos de desarrollo. Esta necesidad de entender el desarrollo encuentra cierta dificultad para ser satisfecha ya que no hay una teoría que explique el desarrollo. Se consideran tres de estas teorías como las más extendidas: a. Teoría de la modernización: defensa del comercio libre y globalizado, enfatizando en la tecnología moderna y la industrialización con grandes inversiones a la vez que se subraya el papel del Estado para lograr la industrialización b. Teoría de la dependencia: defensa del proteccionismo y de un comercio no globalizado integrado dentro de áreas limitadas, enfatizando la labor del estado como planificador, inversor y distribuidor de los recursos. Las unidades de producción son de tamaño reducido, emplean tecnología simple y se destinan a la satisfacción de necesidades básicas c. Teoría de la liberalización: defensa de la inversión y desarrollo del sector privado, enfatizando la producción y la productividad (sobre todo para el mercado externo) frente a la distribución y los aspectos institucionales y culturales

394


Aceptamos que el desarrollo se configura como un conjunto de convicciones y postulados teóricos previos que al final quedan reflejadas en el marco en el que se desenvuelve el proyecto, durante su gestión, estando éste al servicio de dichas políticas. Las políticas de ayuda las constituyen tanto el país donante como al receptor La gestión de un proyecto de desarrollo se realiza siempre en función de estas políticas de desarrollo y según se efectúe esta gestión las políticas de desarrollo recibirán un tratamiento teórico u otro. La gestión puede llevarse a cabo mediante: •

la denominada gestión por objetivos, dirigida a los objetivos que se pretenden alcanzar;

•

se puede recurrir a la gestión por procesos, dirigida al funcionamiento del proyecto durante su desarrollo y su efecto en el contexto. El enfoque del marco lógico es una propuesta de gestión y evaluación que combina el método por objetivos con el método por procesos a los que denomina factores de desarrollo. Los objetivos son jerarquizados quedando divididos en globales, específicos, resultados e insumos, así como los supuestos que se asuman sobre el contexto donde se realice el proyecto. Los resultados, haciendo uso de los insumos, han de quedar garantizados por la administración del proyecto; mientras que los objetivos globales y específicos están más allá del control del proyecto. Enumeramos a continuación estos objetivos jerarquizados, haciendo especial hincapié en los objetivos globales y su relación con los proyectos relacionados con el hábitat y las viviendas de interés social para destacar el carácter estratégico de los proyectos de cooperación para el desarrollo relacionados con viviendas de interés social: •

Objetivo global: objetivo principal al que el proyecto pretende contribuir. Es el reflejo de las políticas de desarrollo del país donante y la política general del país receptor, mediante pautas de carácter muy general. Está relacionado con las estrategias globales y principios comunes que indican los medios principales para alcanzar los objetivos generales y los principios comunes de aplicación fundamental. Como objetivos globales podrían considerarse aquellos que se refieren a la lucha contra el subdesarrollo. Cualquier objetivo de los siguientes está en perfecta coordinación con un proyecto de desarrollo basado en viviendas sociales: o disminuir la incidencia de la pobreza en amplias capas de la población, tanto rural como urbana; o aumentar los niveles de participación en los procesos económicos, sociales, culturales y políticos;


395


aumentar los niveles de nutrición; aumentar el nivel de escolarización y alfabetización; ampliar el acceso a los medios sanitarios y promoción de la salud; disminuir las tasas de desempleo; diversificar los sectores económicos, evitando un predominio del sector primario; y especialmente: o control del crecimiento exponencial de la población que ejerce una gran presión sobre recursos escasos o mal repartidos y gestionados o control de las migraciones por causas ambientales por deterioro o catástrofes, políticas, guerras, desequilibrios económicos o control de la urbanización acelerada por crecimiento vegetativo, migración desde las zonas rurales y crecimiento de la extensión de las ciudades o o o o o

•

Objetivo específico: efecto que el proyecto pretende conseguir en un plazo razonable, encontrándose en consonancia con el objetivo u objetivos globales que se pretendan alcanzar. En un proyecto de cooperación relacionado con el hábitat y las viviendas sociales, el fomento de la constitución de una cooperativa para la enseñanza y desarrollo del arte constructivo de viviendas sociales con tecnologías propias podría constituir un objetivo específico.

•

Resultado: contribución directa a la consecución del objetivo específico. Es la consecuencia de la gestión de los insumos por parte de la administración del proyecto. En un proyecto de cooperación relacionado con el hábitat y las viviendas sociales la vivienda construida podría constituir un resultado del proyecto.

•

Insumos: recursos financieros, personal, materiales, etc que se emplean

•

Supuestos: acontecimientos, condiciones del país receptor fuera del control de la administración.

2.6.1.2.

Vivienda y Cooperación para el desarrollo

La realidad de muchos países presenta un gran número de argumentos para desarrollar planes de cooperación en materia de hábitat. Esta oportunidad se basa en los supuestos siguientes:

396

•

déficit inmenso de viviendas;

•

la vivienda es un sector estratégico para el desarrollo. Si aceptamos que los proyectos de desarrollo tratan de relacionar las políticas de desarrollo reflejadas en las prioridades escogidas de los objetivos globales y estrategias con las metas a corto plazo, entonces podemos


afirmar que en los proyectos de cooperación relacionados con el hábitat y las viviendas sociales, las metas y objetivos son un todo que en general no entran en contradicción. Además tienen un enorme beneficio social al ser evaluados respecto a otros proyectos; •

creciente conocimiento en todo el mundo de las diferentes técnicas de construcción con tierra (factor tecnológico, ver apartado 2.6.1.3)

•

la cooperación en materia de vivienda permite un trabajo directo con el receptor y en muy variadas formas (ver Tabla 25).

Nivel

Tipo

Actores

Resultados

Trasferencia

1.

NO RETORNABLE O COOPERACIÓN PARA EL DESARROLLO

ONG-ONG; AECIGobiernos locales; Gobierno-Gobierno; Inst. Multilaterales

Conjuntos habitacionales; Realizaciones piloto: Mejoramiento barrial;...

DE RECURSOS HUMANOS; ECONÓMICA.

2.

INSTITUCIONAL

Entre Departamentos Ministeriales; Com. Autónomas-Gobiernos locales

Cursos, seminarios y estancias; Implantación de Programas

DE FORMACIÓN; DE POLÍTICAS.

3.

PROGRAMA CYTED Instituciones Univ. y de Programa de becas de la I+D; Grupos de CIENTIFICO-TECNICA AECI; Convenios investigación. intercentros;

4.

EMPRESARIAL

Entre Corporaciones; Empresa-empresa.

Unión Empresarial Temporal; Alianza Empresarial; Jointventure

“KNOW-HOW” EMPRESARIAL; TECNOLOGÍAS ESPECIFICAS.

5.

NEGOCIOS

Delegaciones o filiales en el país

Ejecución de obras y proyectos concretos.

EXPLOTACIÓN DE TECNOLOGÍAS; REALIZACIONES.

INTERCAMBIO DE CONOCIMIENTOS; DIVULGACION DE RESULTADOS

Tabla 25: clasificación de la "Cooperación" en el sector vivienda-asentamientos humanos según J. Salas.

Se encuentra potenciada por diversos factores: •

sensibilidad generalizada en materia de vivienda en los países cooperantes;

•

infraestructura del país cooperante presente en el país receptor;

•

empresas y técnicas del país cooperante presentes en zona del país receptor;

•

existencia de programas marco que favorezcan la cooperación además de tratados entre los países actores; Prácticamente todos los gobiernos de América Latina destacan la gran conveniencia para el "Sur" y la alta rentabilidad para la cooperación, de que sea la financiación del "Norte" el motor de una cooperación solidaria y coordinada del "Sur con el Sur" en materia de vivienda, planificación urbana y organización municipal en América Latina. Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

397


Si, como afirma J. Salas, tenemos en cuenta la importancia del costo constructivo sobre el coste total de la vivienda en los sectores de rentas más bajas de los países menos desarrollados, frente al porcentaje de este costo en los países desarrollados (ver Tabla 26), entonces, se aprecia: “la importancia de unos de los postulados adoptados en las políticas de cooperación para que las agencias financieras internacionales apoyen con recursos suficientes, procesos de producción social y concertación equitativa del hábitat, superando el impacto puntual de experiencias novedosas, con base en la cooperación descentralizada cuyas contrapartes nacionales son organismos comunitarios, no gubernamentales y gobiernos locales”. Las posibilidades son muy variadas para la cooperación en este sector (ver Tabla 25). LOCALIZACIÓN

SUELO

CONSTRUCCIÓN

GESTIÓN (incluida financiación)

TOTALES ESTIMADOS (Precios del m2 en $USA y equivalencia en salarios mínimos)

MADRID CENTRO

42%

25%

33%

2000 $/m2; +/- 4 sal. / m2

MADRID CORONA METROPOLITANA

17%

50%

33%

700 $/m2; +/- 1,5 sal. / m2

LATINOAMÉRICA

15%

60%

15%

500 $/m2; +/- 5 sal. / m2

L. A. SECTOR FORMAL

20%

65%

15%

300 $/m2; +/- 3 sal. / m2.

L. A. SECTOR INFORMAL

5%

80%

15%

100 $/m2; +/- 1 sal. / m2.

Tabla 26: comparación estimativa de tres importantes partidas del precio de las viviendas (suelo, construcción y gestión) en cinco supuestos distintos.

2.6.1.3.

Tecnología, tecnología habitacional y cooperación al desarrollo

La innovación tecnológica aplicada al desarrollo en los países en vías de desarrollo se caracteriza por la escasa entidad de la inversión y la falta de intercambio entre países con idénticas necesidades y condiciones e incluso entre regiones y sectores del mismo país. Al menos este intercambio no se produce a la velocidad deseada y necesaria. Esto mismo ocurre en Latinoamérica. Se proponen por parte de J. Salas cuatro sectores diferenciados en la tecnología habitacional, con unas determinadas condiciones en relación a la transmisión del conocimiento tecnológico en cada uno de esos sectores (ver Tabla 27): •

Transferencia tecnológica en el Sector A: El Sector A se encuentra más influenciado por una fuerte transferencia desde las tecnologías de otros países más avanzados, que de las experiencias válidas de Latinoamérica. Consecuentemente las formas, el estilo y las soluciones tecnológicas son importados. El sector profesional asociado es altamente cualificado. • 398

Transferencia tecnológica en el Sector B:


Presenta tres tendencias: o Modelos de ciudades de las periferias (a la usanza de las ciudades dormitorio europeas): urbanizaciones -condominios- a base de viviendas llave en mano, en bloques de apartamentos en altura,... con una mimética adopción de tecnologías constructivas foráneas intensivas en capital y blandas en mano de obra- (sistemas prefabricados en plantas fijas, procesos racionalizados de ejecución,...) nacieron en forma simultánea y de la mano de los organismos nacionales de promoción de viviendas sociales (ININVI; CORVI; INFONAVIT; COHAB; INAVI; B.C.H; etc.). Este modelo parece agotado. CARACTERÍSTICAS

Superficie: Precio unitario (construcción) por m2 en salarios: Equivalente $ USA:

Estrato social Participación de profesionales titulados en el proyecto /construcción

SECTOR "A"

SECTOR "B"

SECTOR "C"

SECTOR "D"

> 100 m2

+/- 75 m2

+/- 50 m2

+/- 30 m2

> 8 sal./M2

> 3 sal./M2

+/- 1 sal./M2

+/- 0,7 sal./M2

> 64.000 $ USA

> 18.000 $ USA

+/- 4.000 $ USA

+/- 1.680 $ USA

Clase dominante 10% - 15% total

Clases medias 20% - 35%

Familias pobres 30% - 50%

Familias indigentes 15%-30%

No siempre y en Prácticamente sin Participación similar Ninguna, salvo casos de muchos casos más intervención, salvo casos a la del Norte cooperación solidaria nominal que real de realizaciones oficiales Muy subsidiadas en Escasamente décadas pasadas. subsidiadas. En muchos Escasamente en el casos sector informal presente

Sin apoyo ni subsidios Sector informal mayoritario.

Tipo de subsidios

Sin subsidios, libre mercado.

Tipo de entidad constructora

Constructoras

Constructoras locales

Carencias más notables del Sector

No carece de nada

Carente de tecnologías y de tipologías apropias

Carente de componentes, materiales,... de menor costo.

Influencia tecnológica

Muy intensa del Norte en formas, códigos, modas, patrones, liderazgos,...

Intensa influencia del Norte en el pasado inmediato.

Formas, tipologías, Intensa con el Sector "C". patrones, ... autóctonos, Muy alejada de patrones de libre transferencia. tecnológicos

Autoconstrucción Autoconstrucción aislada asistida, cooperativas, ...

Carentes de todo menos mano de obra.

Tabla 27: los sectores habitacionales en Latinoamérica y sus transferencias tecnológicas

o Variaciones de las soluciones estructurales del Sector A empobreciéndolas en sus prestaciones y reduciendo sus dimensiones.(Transferencia del sector A) o Aplicación al sector formal de las soluciones válidas del sector informal viable. El interrogante característico de este sector lo formula J. Salas así: “¿que tipo de planeamiento, tipologías, soluciones


399


tecnológicas, materiales, ... pueden hacer posible la consecución de viviendas dignas sin sobrepasar los tres salarios-mes mínimos (200-300 $ USA) por metro cuadrado construido?.” •

Transferencia tecnológica en los Sectores (C+D): Los sectores C y D representa más del 50% del hábitat latinoamericano. Son las llamadas "soluciones habitacionales", tales como: o callampas o mediaguas (Chile); o pies de casa (México); o soluciones de precaristas, paracaidistas; ranchos (Venezuela); o fabelas (en Brasil); o pueblos jóvenes (Perú); o conventillos (Uruguay); o villas miseria, cités (Argentina); o arrabales (Puerto Rico); o barbacoas (Cuba); o chabolas (España). Presentan dos tendencias en sus relaciones tecnológicas: o Adecuación del conocimiento heredado artesanal a circunstancias bien concretas y específicas. o Intercambio de conocimiento sin pago de derechos de propiedad. La pregunta a responder en este sector: “¿Qué hacer con el equivalente a 4.000 $USA - !del orden de 50 salarios-mes latinoamericanos¡ - en forma de solución habitacional de cierta dignidad?. No es fácil la respuesta desde la informalidad y menos desde el sector formal.” Estos datos no son extrapolables a otras regiones del mundo que no sean Latinoamérica pero dan información de la evolución del sector habitacional en una amplia región y puede facilitar el acercamiento al problema de la vivienda en el resto del mundo. 2.6.1.4.

Las Naciones Unidas y los Asentamientos Humanos. HABITAT

Se ha citado en la justificación de este proyecto las conferencias Hábitat, que se vienen realizando desde 1976 organizadas por la ONU, en las que se trata el problema de la vivienda de interés social y los asentamientos humanos. Consideramos estas conferencias fundamentales, y los principios y conclusiones que se redactan en ellas, un importante elemento de acercamiento a la situación de la problemática de la vivienda que en todo el mundo se vive. No se puede afirmar que las conferencias Hábitat I y Hábitat II del Centro de las Naciones Unidas para los Asentamientos Humanos (UNCHS, HABITAT), están

400


dirigidas solamente hacia los asentamientos de los extra radios de las grandes urbes a pesar del reconocimiento expreso que se hace sobre la distribución actual y futura de la población mundial, ya que a pesar de todo, hay un alto porcentaje de población en el medio rural y la importancia e influencia de los asentamientos rurales sobre los asentamientos urbanos es destacable y así se hace constar en los documentos de la ONU (pueden consultarse los puntos 163 y siguientes de la conferencia HABITAT II al final de este anexo). De Hábitat I (Vancouver, 1976) y en relación a los aspectos tecnológicos tan importantes en este proyecto cabe destacar las siguientes ideas recogidas por J. Salas: •

la simple adopción de técnicas occidentales no beneficia, en general, la solución de la vivienda de las familias bajo el umbral de la pobreza;

•

es necesario el uso de tecnologías adaptadas a cada comunidad y sus condiciones económicas, sociales, culturales, medio ambientales;

•

es necesario frenar la salida de divisas causada por importación de materias primas, materiales semielaborados, componentes y sistemas constructivos para favorecer la producción autóctona del hábitat;

•

las normas y reglamentos basados directamente en modelos del mundo desarrollado, aplicados en países en desarrollo, hacen la vivienda inaccesible a las capas populares De Hábitat II (Estambul, 1996), que recogía el testigo de la anterior conferencia, tomamos, entre otros, los siguientes objetivos de partida: •

El intercambio de experiencias exitosas;

•

La transferencia efectiva de las tecnologías más modernas disponibles;

•

La facilitación del intercambio de expertos y soluciones propias;

•

La creación de mecanismos de contacto entre operadores, expertos, consultores, sectores privado y público, en todos sus niveles, organizaciones comunales, etc. Vale decir, establecimiento de redes mundiales de información e intercambio de experiencias eficaces y permanentes;

•

El fortalecimiento de la cooperación financiera destinada al desarrollo estable y sostenible de los asentamientos humanos; De la declaración de Estambul sobre Asentamientos Humanos de Junio de 1996 (Conferencia Hábitat II), hemos destacado los siguientes puntos considerándolos relevantes, tanto por la información genérica de los principios y objetivos de la ONU sobre asentamientos humanos, como por la información sobre aspectos particulares. (sobre vivienda adecuada pueden consultarse los puntos 60 y siguientes; sobre tecnología y vivienda pueden consultarse 205 y siguientes, por ejemplo). El carácter genérico de la declaración la convierte en una herramienta de trabajo fundamental en Escuela Universitaria Politécnica, Universidad de Málaga

401


la planificación estratégica de los proyectos de cooperación para el desarrollo en materia de hábitat. Extracto de la conferencia de Estambul 53. Hace 20 años en Vancouver, en la primera Conferencia de las Naciones Unidas sobre los Asentamientos Humanos, la comunidad mundial aprobó un programa para el desarrollo de los asentamientos humanos. Desde entonces, se han producido cambios notables en las circunstancias demográficas, sociales, políticas, ambientales y económicas que repercuten en el panorama estratégico. Esos cambios han llevado a muchos gobiernos a adoptar y promover políticas que propician la acción individual, familiar, comunitaria y del sector privado encaminada a mejorar las condiciones de los asentamientos humanos. No obstante, se calcula que al menos mil millones de personas carecen aún de vivienda adecuada y viven en condiciones inadmisibles de pobreza, principalmente en los países en desarrollo. 54. Aunque la tasa de crecimiento de la población está disminuyendo, durante los 20 últimos años la población mundial ha pasado de unos 4.200 millones a unos 5.700 millones de personas, de las que casi la tercera parte son menores de 15 años, y ha aumentado también el número de personas que viven en ciudades. Para el final del siglo, la proporción de la humanidad que reside en zonas urbanas superará el 50%. Atender las necesidades de los casi dos mil millones de personas más que se esperan en los dos próximos decenios y ordenar los asentamientos humanos de modo que sean sostenibles será una tarea ingente. Particularmente en los países en desarrollo, el rápido proceso de urbanización y el crecimiento de pueblos, ciudades y megalópolis, donde tienden a concentrarse los recursos públicos y privados, plantean nuevas dificultades y al mismo tiempo ofrecen nuevas oportunidades. Es preciso hacer frente a las causas fundamentales de estos fenómenos, inclusive la migración del campo a la ciudad. 55. En la esfera económica, la reciente mundialización de la economía hace que las personas y sus comunidades actúen en mercados más amplios y que los fondos para inversiones procedan más a menudo de fuentes internacionales. Como resultado, el nivel de desarrollo económico de muchos países ha aumentado. Al mismo tiempo, se han acrecentado las diferencias entre los pobres y los ricos, tanto países como personas, y de ahí la necesidad de asociaciones para crear un entorno económico internacional más favorable. Las nuevas tecnologías de las comunicaciones ofrecen un acceso mucho mayor a la información y aceleran todos los procesos de cambio. En muchas sociedades han surgido nuevos problemas de cohesión social y seguridad personal, y la solidaridad se ha convertido en una cuestión central. El desempleo, la degradación del medio ambiente, la desintegración social y los desplazamientos de población en gran escala, así como la intolerancia, la violencia y las violaciones de los derechos humanos, se han convertido también en factores críticos. Debemos tener presentes estas nuevas condiciones al elaborar las estrategias de asentamientos humanos para los dos primeros decenios del siglo XXI. 56. Mientras que Hábitat II es una conferencia de Estados y hay muchas medidas que los gobiernos nacionales pueden adoptar para que las comunidades locales puedan resolver los problemas, la mayoría de los agentes que determinarán el éxito o el fracaso de los intentos por mejorar la situación de los asentamientos humanos se encuentran a nivel de la comunidad en los sectores público, privado y no lucrativo. Son ellos, las autoridades locales y otras partes interesadas, quienes marchan a la vanguardia en la tarea de alcanzar las metas de Hábitat II. Aunque las causas estructurales de los problemas deben abordarse a menudo a nivel nacional y a veces a nivel internacional, los progresos dependerán en gran medida de las autoridades locales, la participación cívica y el establecimiento de asociaciones a todos los niveles de la administración pública con el sector privado, el sector de las cooperativas, las organizaciones no gubernamentales y comunitarias, los trabajadores y empresarios y la sociedad civil en general. 57. Hábitat II forma parte de una serie extraordinaria de conferencias mundiales celebradas bajo los auspicios de las Naciones Unidas durante los cinco últimos años. En todas ellas se trataron importantes cuestiones relativas al desarrollo sostenible centrado en la persona, inclusive el crecimiento económico sostenido y la equidad, para cuyo logro es necesario adoptar medidas en todos los planos, especialmente en el local. Las estrategias sobre cuestiones sociales, económicas y ambientales, de reducción de desastres, población, discapacidad y sexo habrán de aplicarse tanto en las zonas urbanas como en las rurales, en particular, donde los problemas son más agudos y provocan tensiones.

402

ANEXO SOBRE COOPERACIÓN 58. En Hábitat II, los representantes de los gobiernos a todos los niveles, de las comunidades y del sector privado han estudiado la forma de promover en el plano local el logro de los dos principales objetivos de la Conferencia, a saber, "Vivienda adecuada para todos" y "Desarrollo sostenible de los asentamientos humanos en un mundo en proceso de urbanización", mediante un proceso que permita a las personas, las familias y sus comunidades desempeñar un papel estelar. Este es el rasgo distintivo del Plan de Acción Mundial de Hábitat II y de las estrategias para su aplicación. La ejecución de esas medidas habrá de adaptarse a la situación concreta de cada país y comunidad. 59. La estrategia del Plan de Acción Mundial se basa en la habilitación, la transparencia y la participación. Con arreglo a esa estrategia, la labor de los gobiernos se basa en el establecimiento de marcos legislativos, institucionales y financieros, gracias a los cuales el sector privado, las organizaciones no gubernamentales y los grupos comunitarios podrán contribuir plenamente al logro de vivienda adecuada para todos y un desarrollo sostenible de los asentamientos humanos y conseguir que todas las mujeres y los hombres colaboren entre sí y en sus comunidades con la administración a todos los niveles para determinar colectivamente su futuro, decidir cuáles son las esferas de acción prioritarias, encontrar y asignar cursos equitativamente y establecer asociaciones para lograr metas comunes. La habilitación permite crear: a) una situación en la que se movilizan todo el potencial y los recursos de todos los agentes en el proceso de construcción y mejora de las viviendas; b) las condiciones necesarias para conseguir que mujeres y hombres ejerzan sus derechos individuales y asuman sus responsabilidades por igual y puedan poner sus aptitudes al servicio de actividades que mejoren y sostengan el entorno en que viven; c) las condiciones adecuadas para la interacción y el establecimiento de redes entre organizaciones e instituciones, con la creación de asociaciones encaminadas a alcanzar los objetivos de vivienda adecuada para todos y un desarrollo sostenible de los asentamientos humanos; d) las condiciones necesarias para que todas las personas puedan mejorar su condición; e) las condiciones propicias para el aumento de la cooperación internacional. •

Vivienda adecuada para todos 60. Una vivienda adecuada significa algo más que tener un techo bajo el que guarecerse. Significa también disponer de un lugar privado, espacio suficiente, accesibilidad física, seguridad adecuada, seguridad de tenencia, estabilidad y durabilidad estructurales, iluminación, calefacción y ventilación suficientes, una infraestructura básica adecuada que incluya servicios de abastecimiento de agua, saneamiento y eliminación de desechos, factores apropiados de calidad del medio ambiente y relacionados con la salud, y un emplazamiento adecuado y con acceso al trabajo y a los servicios básicos, todo ello a un costo razonable. La idoneidad de todos esos factores debe determinarse junto con las personas interesadas, teniendo en cuenta las perspectivas de desarrollo gradual. El criterio de idoneidad suele variar de un país a otro, pues depende de factores culturales, sociales, ambientales y económicos concretos. En ese contexto, deben considerarse los factores relacionados con el sexo y la edad, como el grado de exposición de los niños y las mujeres a las sustancias tóxicas. 61. Desde que se aprobó la Declaración Universal de Derechos Humanos en 1948, el derecho a una vivienda adecuada se ha reconocido como uno de los componentes importantes del derecho a un nivel de vida adecuado. Todos los gobiernos sin excepción tienen algún tipo de responsabilidad en el sector de la vivienda, como demuestran la creación de ministerios de la vivienda u organismos estatales análogos, la asignación de fondos al sector de la vivienda y las políticas, programas y proyectos de todos los países. El suministro de vivienda adecuada a todas las personas no sólo exige medidas por parte de los gobiernos sino de todos los sectores de la sociedad, incluido el sector privado, las organizaciones no gubernamentales, las comunidades y las autoridades locales, así como las organizaciones y entidades asociadas de la comunidad internacional. En un contexto global de creación de condiciones propicias, los gobiernos deben adoptar medidas apropiadas a fin de promover, proteger y velar por el logro pleno y gradual del derecho a una vivienda adecuada. Esas medidas son, entre otras, las siguientes: a) disponer que, en materia de vivienda, la ley prohibirá toda forma de discriminación y garantizará a todas las personas una protección igual y eficaz contra la discriminación por motivos de raza, color, sexo, idioma, religión, opinión política o de otra índole, origen nacional o social, posición económica, nacimiento o cualquier otra condición;


403

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe b) facilitar a todas las personas, incluidas las mujeres y las personas que viven en la pobreza, seguridad jurídica en cuanto a la tenencia e igualdad de acceso a las tierras, así como protección eficaz frente a los desalojos forzosos que sean contrarios a la ley, tomando en consideración los derechos humanos y teniendo presente que las personas sin hogar no deben ser penalizadas por su condición; c) adoptar políticas encaminadas a lograr que las viviendas sean habitables, asequibles y accesibles, incluso para aquellos que no pueden conseguir una vivienda adecuada por sus propios medios, haciendo, entre otras cosas, lo siguiente: i) aumentar la oferta de viviendas asequibles con medidas de regulación e incentivos de mercado apropiados; ii) aumentar el número de viviendas asequibles concediendo subvenciones y subsidios de alquiler y de otro tipo a las personas que viven en la pobreza; iii) apoyar programas de vivienda en régimen de alquiler y de propiedad de base comunitaria, cooperativos y sin fines de lucro; iv) promover los servicios de apoyo para las personas sin hogar y otros grupos vulnerables; v) movilizar nuevas fuentes de recursos financieros y de otra índole, públicos y privados, para la vivienda y el desarrollo comunitario; vi) crear y promover incentivos con base en el mercado para alentar al sector privado a satisfacer las necesidades de viviendas asequibles en régimen de alquiler y de propiedad; vii) promover pautas sostenibles de desarrollo espacial y sistemas de transporte que mejoren el acceso a los bienes, los servicios, los medios de esparcimiento y los lugares de trabajo; d) supervisar y evaluar con eficacia las condiciones de alojamiento; inclusive el número de personas sin hogar y de viviendas deficientes y, en consulta con la población afectada, formular y adoptar políticas de vivienda apropiadas y poner en práctica estrategias y planes eficaces para hacer frente a esos problemas. 62. Puesto que conduce a la movilización plena de todos los recursos locales posibles, una estrategia de vivienda basada en un criterio de creación de condiciones propicias contribuye sobremanera al desarrollo sostenible de los asentamientos humanos. La ordenación de esos recursos debe estar centrada en la población y debe ser ecológica, social y económicamente racional. Esto sólo podrá ocurrir si las políticas y medidas que se adopten en el sector de la vivienda se integran con otras políticas y medidas que tengan por objeto promover el desarrollo económico, el desarrollo social y la protección del medio ambiente. Por lo tanto, uno de los objetivos fundamentales de este capítulo consiste en integrar las políticas de vivienda con las políticas que orientarán el desarrollo macroeconómico y social y la ordenación racional del medio ambiente. 63. Un segundo objetivo fundamental del presente capítulo es ofrecer a los mercados, principal mecanismo de oferta de viviendas, las condiciones necesarias para que realicen su función con eficacia. Para lograrlo, y al mismo tiempo contribuir al alcanzar las metas sociales, se recomienda la aplicación de medidas que comprendan, cuando proceda, el establecimiento de incentivos basados en el mercado y la adopción de mecanismos de compensación. Otros objetivos y recomendaciones se refieren a los componentes de los sistemas de oferta de vivienda (terreno, financiación, infraestructura y servicios, construcción, materiales de construcción, mantenimiento y rehabilitación) en los sectores privado, comunitario y público de alquiler de viviendas, y a la forma de lograr que presten mejores servicios a toda la población. Por último, se presta especial atención a todos los que, al carecer de seguridad de tenencia o no poder participar en los mercados de vivienda, corren un riesgo considerable, especialmente las mujeres. Se recomienda la adopción de medidas para reducir su vulnerabilidad y permitirles obtener una vivienda adecuada de modo justo y humanitario. 64. La cooperación internacional y nacional a todos los niveles será necesaria y beneficiosa para fomentar la oferta de viviendas adecuadas para todos. Esa necesidad se hace sentir especialmente en las regiones afectadas por la guerra o los desastres naturales, industriales o tecnológicos y en los casos en que los recursos necesarios para la reconstrucción y la rehabilitación son superiores a los recursos nacionales. [...] •

Cooperación y coordinación internacionales 194. La meta de garantizar vivienda adecuada para todos y de hacer que los asentamientos humanos y las comunidades sean productivos, salubres, seguros, no discriminatorios, equitativos y sostenibles contribuirá al logro de la paz, el desarrollo, la estabilidad, la justicia y la solidaridad humana en todo el mundo. La cooperación

404

ANEXO SOBRE COOPERACIÓN internacional adquiere más significación e importancia a la luz de las recientes tendencias hacia la mundialización y la interdependencia que se observan en la economía mundial. Apremia redefinir y reactivar los procesos y la estructura de cooperación y formular modalidades nuevas e innovadoras de cooperación, a fin de que la humanidad pueda hacer frente a los desafíos que plantea el desarrollo de los sectores rurales y urbanos. Son necesarias, pues, la voluntad política de todos los Estados y medidas concretas a nivel internacional a fin de establecer, inspirar y promover nuevas modalidades de cooperación, asociación, coordinación a todos los niveles e inversión de todas las fuentes, incluido el sector privado, con objeto de contribuir eficazmente a la creación y el mejoramiento de condiciones de vivienda en los asentamientos humanos, especialmente en los países en desarrollo, teniendo en cuenta la diversidad de las necesidades y oportunidades de los asentamientos humanos de los distintos países. 195. La formulación y aplicación de estrategias de desarrollo de los asentamientos humanos son responsabilidad primordial de cada país a nivel nacional y local, en el marco del ordenamiento jurídico de cada país, y deben reflejar la diversidad económica, social y ecológica de la situación de cada país. Sin embargo, la disminución general de la asistencia oficial para el desarrollo, es motivo de profunda preocupación. En algunos países, esa tendencia ha ido acompañada también de aumentos considerables de las corrientes internacionales de capital y de una creciente participación del sector privado en el desarrollo y la gestión de la infraestructura y los servicios. La tendencia a la transición de la asistencia al comercio revela claramente la necesidad de que el sector privado intervenga en la configuración de la cooperación internacional. La comunidad internacional, incluidos los organismos multilaterales y bilaterales de asistencia, las instituciones financieras internacionales y el sector privado, deben desempeñar una importante función en la aportación de recursos adicionales para reforzar los esfuerzos nacionales por crear un entorno que propicie el logro de los objetivos de vivienda adecuada para todos y desarrollo sostenible de los asentamientos humanos. 196. La mundialización de la economía mundial presenta oportunidades y retos para el proceso de desarrollo, así como riesgos e incertidumbres. En este contexto, la cooperación internacional adquiere más significación e importancia a raíz de las recientes tendencias hacia la mundialización que se observan en la economía mundial, por un lado, y del persistente deterioro de la difícil situación de los países en desarrollo, por el otro. Los problemas que tienen su origen en la pobreza, la urbanización, la falta de vivienda adecuada, incluida la vivienda social, el rápido crecimiento demográfico, la migración de las zonas rurales a las urbanas, el estancamiento económico y la inestabilidad social son particularmente agudos. [...] •

Recursos financieros e instrumentos económicos 203. La demanda de vivienda y de servicios de infraestructura en los asentamientos humanos está en constante crecimiento. Debido al rápido aumento del costo de la vivienda, de los servicios y de la infraestructura física, las comunidades y los países, en especial los países en desarrollo, tienen dificultades para movilizar recursos financieros adecuados. Es necesario contar con recursos financieros nuevos y adicionales de fuentes diversas para lograr los objetivos de vivienda adecuada para todos y desarrollo sostenible de los asentamientos humanos en un mundo en proceso de urbanización. Hay que potenciar los recursos de que disponen los países en desarrollo públicos, privados, multilaterales, bilaterales, internos y externos- mediante mecanismos flexibles e instrumentos económicos apropiados en apoyo del suministro de viviendas adecuadas y del desarrollo sostenible de los asentamientos humanos. 204. La aplicación cabal y efectiva del Programa de Hábitat, especialmente en todos los países en desarrollo, en particular los países africanos y los menos adelantados, requerirá la movilización de recursos financieros de diversas fuentes en los planos nacional e internacional y una cooperación más efectiva a fin de promover la asistencia para las actividades en materia de vivienda y asentamientos humanos. Para ello, entre otras cosas, habrá que: dar mayor prioridad a los objetivos de vivienda adecuada para todos y desarrollo sostenible de los asentamientos humanos entre los donantes multilaterales y bilaterales y movilizar el apoyo de éstos en favor de los planes de acción nacionales, subregionales y regionales de los países en desarrollo; [...] •

Transferencia de tecnología e intercambio de información 205. La utilización y transferencia de tecnologías ecológicamente racionales que tienen profundos efectos en las modalidades de producción y consumo son indispensables para el desarrollo sostenible de los asentamientos


405

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe humanos. Las tecnologías avanzadas y apropiadas y los sistemas de conocimientos en que se basa su aplicación brindan nuevas oportunidades para emplear de manera más eficiente los recursos humanos financieros y materiales, instituir prácticas industriales más sostenibles y crear nuevas fuentes de empleo. Las organizaciones internacionales deben desempeñar una función importante en la divulgación y promoción del acceso a información sobre las tecnologías que puedan transferirse. Queda entendido que en la transferencia de tecnología se tendrá en cuenta la necesidad de proteger los derechos de propiedad intelectual. 206. La comunidad internacional debe promover y facilitar la transferencia de tecnología y de conocimientos especializados para apoyar la ejecución de los planes de acción nacionales en favor de una vivienda adecuada para todos y el desarrollo sostenible de los asentamientos humanos, entre otras cosas: a) alentando el establecimiento y fortalecimiento, según proceda, de redes mundiales entre todas las partes interesadas, a fin de facilitar el intercambio de información sobre tecnologías ecológicamente racionales, en particular las relacionadas con la vivienda y los asentamientos humanos; b) velando por que el proceso de transferencia de tecnología evite la transferencia de tecnologías perjudiciales para el medio ambiente y por que la transferencia de tecnologías favorables al medio ambiente y de los correspondientes conocimientos tecnológicos, en particular a los países en desarrollo, se haga en condiciones favorables, de forma convenida mutuamente, teniendo en cuenta la necesidad de proteger los derechos de propiedad intelectual; c) facilitando, desarrollando o intensificando la cooperación técnica con todas las regiones y entre todas las regiones, incluida la cooperación Sur-Sur, a fin de intercambiar experiencias, en particular respecto de las mejores prácticas, propiciar el desarrollo de la capacidad técnica y tecnológica y aumentar la eficiencia de las políticas y la gestión en materia de vivienda y asentamientos humanos, con el respaldo coordinado y complementario de mecanismos multilaterales y bilaterales; [...] •

Cooperación técnica 207. Para poder hacer frente a los retos que plantea un mundo en acelerado proceso de urbanización es necesario garantizar que las redes internacionales y regionales faciliten más eficazmente el intercambio y la transferencia de conocimientos y experiencias sobre los marcos institucionales, jurídicos y reglamentarios y divulgar las mejores prácticas en lo que respecta a los asentamientos humanos sostenibles en las zonas urbanas y rurales, incluidas, entre otras, las que se reflejan en los resultados de la Conferencia Internacional sobre Mejores Prácticas para la mejora del entorno de vida, celebrada en Dubai en noviembre de 1995. El Centro de las Naciones Unidas para los Asentamientos Humanos (Hábitat), con arreglo a su mandato, debe actuar de catalizador de la movilización de cooperación técnica. Se podrían explorar las posibilidades de mejorar la divulgación y el intercambio de ideas sobre cooperación técnica en los planos nacional e internacional. 208. En particular, la comunidad internacional debe: a) teniendo en cuenta las redes existentes, estudiar el establecimiento de redes mundiales de información eficientes, accesibles y de costo razonable sobre asentamientos humanos, en forma de conferencias "electrónicas" permanentes que deben incluir información actualizada sobre el Programa de Hábitat y sobre las mejores prácticas, así como informes sobre la ejecución de los planes de acción nacionales; b) mediante redes mundiales de información sobre asentamientos humanos, ayudar a las administraciones públicas a todos los niveles, a los principales grupos de agentes y a los organismos internacionales de desarrollo a evaluar la información, desglosada por sexo, sobre las consecuencias sociales y ambientales de las políticas, las estrategias, los programas y los proyectos de desarrollo sostenible de los asentamientos humanos y de suministro de vivienda; c) con miras a apoyar y facilitar los esfuerzos nacionales y locales en la esfera de la gestión de los asentamientos humanos, elaborar y reforzar programas de fomento de la capacidad y fomentar el intercambio de experiencias y políticas en materia de urbanización y desarrollo regional integrado, en el marco de las estrategias de desarrollo nacionales; d) fomentar la capacidad de las autoridades nacionales y locales para determinar y analizar los problemas críticos en materia de asentamientos humanos, elaborar y aplicar eficazmente políticas y programas encaminados a resolverlos y gestionar de manera eficiente el proceso de desarrollo de los asentamientos humanos a nivel local, en

406

ANEXO SOBRE COOPERACIÓN particular por conducto del Centro de las Naciones Unidas para los Asentamientos Humanos (Hábitat), con arreglo a su mandato; e) seguir apoyando los programas de cooperación técnica encaminados a prevenir y mitigar los efectos de los desastres naturales y de los desastres causados por el hombre, así como las actividades de reconstrucción en los países afectados; f) facilitar el suministro de asistencia técnica, jurídica e institucional a los gobiernos a todos los niveles pertinentes, cuando lo soliciten, en estrecha cooperación con las actividades de fomento de la capacidad que lleven a cabo las organizaciones competentes del sistema de las Naciones Unidas, en particular por intermedio del Centro de las Naciones Unidas para los Asentamientos Humanos (Hábitat), conforme a su mandato y dentro de los límites de los recursos existentes. •

Cooperación institucional 209. La tarea de lograr los objetivos de vivienda adecuada para todos y desarrollo sostenible de los asentamientos humanos, frente a la creciente interacción económica mundial, requiere la cooperación internacional de las instituciones públicas y privadas que realizan actividades de desarrollo de los asentamientos humanos, de modo que se puedan mancomunar recursos, información y capacidad para resolver de manera más eficaz los problemas de los asentamientos humanos. 210. El Programa de Hábitat incorpora nuevos elementos al temario de medidas nacionales y cooperación internacional y promueve una percepción común de las prioridades en materia de asentamientos humanos. El Programa de Hábitat debe aplicarse en un marco coordinado que asegure que se dé amplio seguimiento a todas las conferencias de las Naciones Unidas y que los programas de acción convenidos sean cabalmente aplicados, supervisados y examinados, junto con los resultados de otras conferencias recientes de las Naciones Unidas que guardan relación con los asentamientos humanos. •

Aplicación y seguimiento del Programa de Hábitat 212. El efecto a largo plazo de los compromisos asumidos por los gobiernos y la comunidad internacional, junto con las autoridades locales y las organizaciones no gubernamentales en Hábitat II dependerá de la aplicación de las medidas acordadas a nivel local, nacional, regional e internacional. Será preciso desarrollar o reforzar, según corresponda, planes nacionales de acción u otros programas y medidas nacionales pertinentes para alcanzar los objetivos de la vivienda adecuada para todos y del desarrollo sostenible de los asentamientos humanos y su aplicación habrá de ser supervisada y evaluada por los gobiernos en estrecha cooperación con sus asociados en el desarrollo sostenible a nivel nacional. Análogamente, será preciso evaluar los progresos realizados en la aplicación del Programa de Hábitat con miras a alentar y capacitar a todas las partes interesadas con el fin de mejorar su actuación y reforzar la cooperación internacional. 213. Incumbe a los gobiernos la responsabilidad primordial de aplicar el Programa de Hábitat. Como entidades encargadas de facilitar la aplicación, los gobiernos deben crear y reforzar en cada país asociaciones eficaces con las mujeres, los jóvenes, los ancianos y las personas con discapacidad, los grupos vulnerables y desfavorecidos y los indígenas y con las comunidades, las autoridades locales, el sector privado y las organizaciones no gubernamentales. Deben establecerse o mejorarse, según corresponda, mecanismos nacionales para coordinar las medidas a todos los niveles pertinentes de la administración que tengan efectos en los asentamientos humanos y para evaluar esos efectos antes de adoptar las medidas. Debe apoyarse a las autoridades locales en sus esfuerzos por aplicar el Programa de Hábitat si es necesario adoptar medidas en el plano local. Deben desarrollarse y utilizarse todos los mecanismos adecuados de participación, en particular las iniciativas del Programa 21 Local. Los gobiernos tal vez deseen coordinar la ejecución de sus planes nacionales de acción mejorando la cooperación y la asociación con las organizaciones subregionales, regionales e internacionales, entre otras, el sistema de las Naciones Unidas, incluidas las instituciones de Bretton Woods, que tienen una función muy importante que desempeñar en diversos países. 214. En el marco de la cooperación y la asociación a nivel internacional, en la aplicación eficaz de los resultados de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre los Asentamientos Humanos (Hábitat II) debe tenerse en cuenta la integración de los objetivos de una vivienda adecuada y del desarrollo sostenible de los asentamientos humanos con otras consideraciones más amplias de carácter ecológico, social y económico. Los principales agentes intergubernamentales a nivel mundial de la aplicación y el seguimiento del Programa de Hábitat continuarán siendo todos los Estados, la Asamblea General de las Naciones Unidas, el Consejo Económico y Social, y, en particular, la


407

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe Comisión de Asentamientos Humanos, de conformidad con su mandato y su función, contenidos en la resolución 32/162 de la Asamblea General, de 19 de diciembre de 1977, y en todas las demás resoluciones pertinentes de la Asamblea. También tienen una importante función que desempeñar en la aplicación del Programa de Hábitat otros órganos y organizaciones competentes del sistema de las Naciones Unidas. El Centro de las Naciones Unidas para los Asentamientos Humanos (Hábitat) y todos los órganos y organizaciones del sistema de las Naciones Unidas deben tener en cuenta el Programa de Hábitat con miras a aplicarlo en sus respectivas esferas de competencia. 215. Todos los Estados deben realizar esfuerzos concertados por lograr la aplicación del Programa de Hábitat mediante la cooperación bilateral, subregional, regional e internacional, así como a través del sistema de las Naciones Unidas, incluidas las instituciones de Bretton Woods. Los Estados también pueden organizar reuniones bilaterales, subregionales y regionales y tomar otras iniciativas apropiadas para contribuir al examen y la evaluación de los progresos realizados en la aplicación del Programa de Hábitat. 222. La Comisión de Asentamientos Humanos, bajo la dirección del Consejo Económico y Social, debe tener, entre otros, los objetivos, funciones y responsabilidades siguientes, en particular en vista de su función de promover, examinar, vigilar y evaluar los progresos realizados en la aplicación de los objetivos de la vivienda adecuada para todos y el desarrollo sostenible de los asentamientos humanos en todos los países, de conformidad con el Programa de Hábitat: a) fomentar políticas integradas y coherentes a todos los niveles, encaminadas a alcanzar los objetivos de una vivienda adecuada para todos y el desarrollo sostenible de los asentamientos humanos en todos los países, teniendo debidamente en cuenta la capacidad máxima de carga del medio ambiente, de conformidad con el Programa de Hábitat; [...] 223. Teniendo en cuenta las recomendaciones formuladas por la Asamblea General en su quincuagésimo primer período de sesiones, la Comisión de Asentamientos Humanos, en su próximo período de sesiones, debería examinar su programa de trabajo a fin de asegurar el seguimiento efectivo y la aplicación de los resultados de la Conferencia, en forma compatible con las funciones y contribuciones de otros órganos pertinentes del sistema de las Naciones Unidas, y hacer recomendaciones al respecto al Consejo Económico y Social, en el marco de su examen de las actividades de sus órganos subsidiarios. La Comisión también debería examinar sus métodos de trabajo a fin de lograr que participen en su labor los representantes de autoridades locales y entidades pertinentes de la sociedad civil, en particular el sector privado y las organizaciones no gubernamentales, en la esfera de la vivienda adecuada para todos y el desarrollo sostenible de los asentamientos humanos, teniendo en cuenta su reglamento. 236. Las instituciones financieras internacionales deben contribuir a movilizar recursos para la aplicación del Programa de Hábitat. Con este fin, se invita a las instituciones pertinentes a que adopten las medidas siguientes: a) debe invitarse al Banco Mundial, al Fondo Monetario Internacional, a los bancos y fondos regionales y subregionales de desarrollo y a todas las demás organizaciones financieras internacionales a que integren en mayor medida los objetivos de vivienda adecuada para todos y desarrollo sostenible de los asentamientos humanos en sus políticas, programas y operaciones, por ejemplo otorgando mayor prioridad a esos objetivos, cuando sea posible, en sus programas de crédito; [...] •

Participación de las autoridades locales y de la sociedad civil, con inclusión del sector privado 237. La aplicación eficaz del Programa de Hábitat exige fortalecer las autoridades locales, las organizaciones comunitarias y las organizaciones no gubernamentales en las esferas de la educación, la salud, la erradicación de la pobreza, los derechos humanos, la integración social, la infraestructura y el mejoramiento de la calidad de la vida, y el socorro y la rehabilitación, para que puedan participar de modo constructivo en la adopción y aplicación de políticas. Para ello será necesario: a) establecer marcos legislativos y de reglamentación, disposiciones institucionales y mecanismos de consulta para que las organizaciones puedan participar en el diseño, aplicación y evaluación de las estrategias y programas de asentamientos humanos; [...] •

408

Evaluación de resultados, indicadores y mejores prácticas

ANEXO SOBRE COOPERACIÓN 239. Es esencial evaluar los efectos que las políticas, estrategias y las medidas adoptadas tienen en los objetivos de proporcionar vivienda adecuada y conseguir el desarrollo sostenible de los asentamientos humanos. Los resultados de estas evaluaciones serán examinados por los órganos pertinentes de las Naciones Unidas, entre ellos la Comisión de Asentamientos Humanos. El Centro de las Naciones Unidas para los Asentamientos Humanos (Hábitat), junto con otras organizaciones pertinentes, se encargará de establecer un proceso adecuado para el análisis y la observación de las principales tendencias de la urbanización y los efectos de las políticas urbanas. En particular, debe reunirse información desglosada por edad y por sexo sobre los efectos que la urbanización tiene en los grupos vulnerables y desfavorecidos, incluidos los niños, teniendo en cuenta otros trabajos pertinentes en esta esfera. 240. Todos los participantes en el Programa de Hábitat, incluidos las autoridades locales, el sector privado y las comunidades, deben vigilar y evaluar periódicamente su propia actuación en lo que respecta a la aplicación del Programa de Hábitat mediante indicadores comparables de asentamientos humanos y vivienda y las mejores prácticas documentadas. La responsabilidad del Centro comprenderá la prestación de asistencia para preparar directrices de supervisión nacional y local y evaluación de la aplicación del Programa de Hábitat mediante la aplicación de programas indicadores de la vivienda y los asentamientos humanos. Se fortalecerán las capacidades de reunión y análisis de datos de todos los participantes y se les prestará asistencia, si procede, a todos los niveles, especialmente a nivel local. •

Población y desarrollo sostenible de los asentamientos humanos 125. La calidad de vida y las actividades de todas las personas en los asentamientos humanos están estrechamente relacionadas con los cambios y los modelos demográficos, en particular, el crecimiento, la estructura y la distribución de la población, y las variables de desarrollo como la educación, la salud y la nutrición, los niveles de utilización de los recursos naturales, el estado del medio ambiente y el ritmo y la calidad del desarrollo económico y social. 126. Los movimientos de población dentro de los países y entre ellos, incluido el crecimiento muy rápido de las ciudades, así como la distribución regional desequilibrada de la población, deben tenerse en cuenta para asegurar la sostenibilidad de los asentamientos humanos. 127. A fin de atender a las cuestiones relativas a la población que afectan a los asentamientos humanos y de integrar plenamente las preocupaciones demográficas en las políticas sobre asentamientos humanos, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales y otras partes interesadas, deben: a) velar por que se tengan debidamente en cuenta las cuestiones demográficas en los procesos de adopción de decisiones, especialmente los relativos a la planificación y la ordenación urbanas y regionales, la infraestructura básica y la prestación de servicios básicos u otras políticas conexas; [...] •

Asentamientos humanos ambientalmente sostenibles, sanos y habitables 128. Los asentamientos humanos sostenibles dependen de la creación de un entorno mejor para la salud y el bienestar humanos, que mejore las condiciones de vida de las personas y reduzca las disparidades en su calidad de vida. La salud de la población depende por lo menos tanto del control de los factores ambientales que perjudican la salud como de las respuestas clínicas a las enfermedades. Los niños son particularmente vulnerables a un medio urbano dañino y deben ser protegidos. Las medidas preventivas son tan importantes como disponer de tratamiento y atención de salud apropiados. Por lo tanto, es esencial dar un enfoque integrado a la salud en el que la prevención y la atención se sitúen en el contexto de la política ambiental y reciban apoyo de sistemas eficaces de gestión y planes de acción que prevean objetivos fijados en función de las necesidades y capacidades locales. 129. Los problemas de salud relacionados con condiciones ambientales adversas, incluida la falta de abastecimiento de agua pura y saneamiento, la eliminación inadecuada de desechos, el drenaje deficiente, la contaminación del aire y la exposición a niveles excesivos de ruido, así como servicios de salud ineficientes e inadecuados, afectan muy negativamente a la calidad de vida de millones de personas y a su contribución general a la sociedad. Pueden agravar asimismo las tensiones y desigualdades sociales y aumentar la vulnerabilidad de las personas a los efectos de los desastres. Un enfoque integrado del suministro de infraestructura ecológicamente adecuada en los asentamientos humanos, en particular para las personas que viven en la pobreza en zonas rurales y urbanas, constituye una inversión en el desarrollo sostenible de los asentamientos humanos que puede mejorar la


409

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe calidad de vida, reducir los efectos negativos sobre el medio ambiente, mejorar la salud general de la población y reducir la carga de la inversión en medicina curativa y mitigación de la pobreza. 136. A fin de mejorar la salud y el bienestar de todas las personas a lo largo de su vida, en particular de las personas que viven en la pobreza, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, en asociación con otras partes interesadas, deben: a) formular y ejecutar planes o estrategias nacionales, subnacionales y locales de salud y fortalecer los servicios de higiene ambiental para prevenir, mitigar y hacer frente a las enfermedades y a la mala salud resultantes de las malas condiciones de vida y de ambiente de trabajo y las condiciones de la gente que vive en la pobreza, y seguir tratando de alcanzar el objetivo del Programa 21 de lograr un mejoramiento de los indicadores de salud de un 10 a un 40% para el año 2000; [...] 142. Para mejorar la habitabilidad de los asentamientos humanos, los gobiernos a los niveles apropiados, en asociación con otras partes interesadas, deben promover: a) la plena participación de todas las partes interesadas en la planificación del espacio, el diseño y las prácticas que contribuyen a la sostenibilidad, la eficiencia, la conveniencia, la accesibilidad, la seguridad, la estética, la diversidad y la integración social en los asentamientos humanos; [...] •

Utilización sostenible de la energía 145. La utilización de la energía es esencial para el transporte, la producción industrial y las actividades domésticas y el trabajo de oficina en los centros urbanos. La actual dependencia de fuentes de energía no renovables en la mayoría de los centros urbanos puede provocar cambios climáticos, contaminación atmosférica y problemas consiguientes para el medio ambiente y la salud humana, y puede representar una grave amenaza para el desarrollo sostenible. Es posible mejorar la producción y utilización sostenibles de energía fomentando el rendimiento energético, por medios como una política de fijación de precios, la sustitución de combustibles, la utilización de fuentes alternativas de energía, el transporte público masivo y la sensibilización de la opinión pública. Hay que coordinar activamente las políticas de asentamientos humanos y de energía. 146. A fin de fomentar la utilización eficiente y sostenible de la energía, los gobiernos a los niveles apropiados, en asociación con el sector privado, las organizaciones no gubernamentales, las organizaciones de base comunitaria y los grupos de consumidores, deben, según proceda: a) promover la planificación urbana y rural y concebir soluciones que propicien la utilización eficaz de la energía y presten la debida atención a los usuarios finales y a sus actitudes y prácticas; [...] •

Mejorar las economías urbanas 155. Las economías urbanas son parte integrante del proceso de transformación y desarrollo económicos. Son condición previa para la creación de una base económica diversificada que genere oportunidades de empleo. Será necesario crear muchos empleos nuevos en las zonas urbanas. Las ciudades generan actualmente más de la mitad de la actividad económica nacional en todo el mundo. Si se hiciera frente en forma efectiva a otros factores, como el crecimiento demográfico de las ciudades y la inmigración urbana, entre otras cosas, mediante la planificación urbana y el control de los efectos negativos de la urbanización, las ciudades podrían desarrollar la capacidad necesaria para mantener su productividad, mejorar las condiciones de vida de sus habitantes y proceder a la ordenación de los recursos naturales en forma ecológicamente sostenible. La industria, junto con el comercio y los servicios, da el impulso principal a este proceso. 160. A fin de ofrecer oportunidades a la pequeña empresa y a los sectores de la microempresa y las cooperativas, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, en consulta con organizaciones no gubernamentales, organizaciones comunitarias e instituciones financieras y de capacitación profesional, deben: a) facilitar la extensión de la protección de los derechos humanos en la esfera del trabajo al sector no estructurado y fomentar el respeto de los convenios pertinentes de la Organización Internacional del Trabajo (OIT), incluidos los relativos a la prohibición del trabajo forzado y el trabajo de niños, la libertad de asociación, el derecho a la organización y la negociación colectiva y el principio de no discriminación; [...]

410

ANEXO SOBRE COOPERACIÓN 161. A fin de afianzar las economías urbanas para que puedan competir en una economía en proceso de mundialización, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, en consulta con todas las partes interesadas deben, entre otras cosas: a) mejorar la educación y promover la capacitación en el empleo para elevar la calidad de la fuerza de trabajo local; [...] •

Desarrollo equilibrado de los asentamientos en las zonas rurales 163. Las zonas urbanas y las rurales son interdependientes desde el punto de vista económico, social y ambiental. Al final de este siglo una proporción importante de la población mundial seguirá viviendo en asentamientos rurales, particularmente en los países en desarrollo. A fin de asegurar un futuro más sostenible para la Tierra es preciso valorar y prestar asistencia a esos asentamientos. La falta de infraestructura y servicios, la carencia de tecnologías ecológicamente racionales y la contaminación causada por los efectos negativos de la industrialización y la urbanización no sostenibles contribuyen enormemente a la degradación del medio rural. Además, la falta de oportunidades de empleo en las zonas rurales favorece la migración del campo a la ciudad con la consiguiente pérdida de capacidad humana en las comunidades rurales. Las políticas y programas de desarrollo sostenible de las zonas rurales que integran esas regiones en la economía nacional requieren instituciones locales y nacionales sólidas para la planificación y ordenación de los asentamientos humanos que presten particular atención a los vínculos entre el campo y la ciudad y traten a las aldeas y las ciudades como los dos extremos de una serie continua de asentamientos humanos. 164. En muchos países, las poblaciones rurales, incluidas las indígenas, desempeñan una función importante en cuanto a la seguridad alimentaria y el mantenimiento del equilibrio social y ecológico en grandes extensiones del territorio y aportan así una gran contribución a la tarea de proteger la diversidad biológica y los ecosistemas vulnerables y la utilización sostenible de los recursos biológicos. Medidas 165. A fin de promover el desarrollo sostenible de los asentamientos humanos y reducir la migración del campo a la ciudad, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, deben: a) fomentar la participación activa de todas las partes interesadas, incluidos los que viven en comunidades aisladas y remotas, a fin de tener en cuenta en forma integrada los objetivos ambientales, sociales y económicos de las actividades de desarrollo rural; b) adoptar las medidas oportunas para mejorar las condiciones de vida y de trabajo en los centros urbanos regionales, las ciudades pequeñas y los centros de servicios rurales; c) promover un sistema agrícola sostenible y diversificado a fin de constituir comunidades rurales vigorosas; d) proporcionar infraestructura, servicios e incentivos para la inversión en zonas rurales; e) promover la educación y la capacitación en zonas rurales a fin de facilitar el empleo y la utilización de tecnología apropiada. 166. A fin de promover la utilización de tecnologías nuevas y perfeccionadas y prácticas tradicionales apropiadas en el desarrollo de los asentamientos rurales, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, en cooperación con el sector privado, deben: a) mejorar el acceso a la información sobre la producción, la comercialización y los precios agrícolas en las zonas rurales y remotas utilizando, entre otras cosas, tecnologías de comunicaciones avanzadas y accesibles; b) fomentar, en cooperación con asociaciones de agricultores, grupos de mujeres y otras partes interesadas, la investigación y la divulgación de los resultados obtenidos en lo que respecta a la utilización de tecnologías tradicionales, nuevas y perfeccionadas para, entre otras cosas, la agricultura, la acuicultura, la silvicultura y la agrosilvicultura. 167. Los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, al establecer las políticas de desarrollo y ordenación regional sostenible, deben: a) promover programas de educación y capacitación y establecer procedimientos para la plena participación de las poblaciones rurales e indígenas en la fijación de prioridades para un desarrollo regional equilibrado y ecológicamente viable;


411

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe b) aprovechar al máximo los sistemas de información geográfica y los métodos de evaluación ambiental en la preparación de políticas de desarrollo regional que sean racionales desde el punto de vista ecológico; c) aplicar planes y programas de desarrollo regional y rural basados en las necesidades y en la viabilidad económica; d) establecer un sistema eficaz y transparente de asignación de recursos a las zonas rurales sobre la base de las necesidades de la población. 168. A fin de fortalecer el desarrollo sostenible y las oportunidades de empleo en las zonas rurales empobrecidas, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, deben: a) fomentar el desarrollo rural mediante la promoción de las oportunidades de empleo, la provisión de servicios e instalaciones para la educación y la salud, el mejoramiento de la vivienda, el fortalecimiento de la infraestructura técnica y el estímulo de las empresas rurales y la agricultura sostenible; b) fijar un orden de prioridades respecto de las inversiones en infraestructura regional sobre la base de las posibilidades de rendimiento económico, la equidad social y la calidad del medio ambiente; c) alentar al sector privado a establecer y afianzar mercados al por mayor e intermediarios para la comercialización de los productos rurales sobre la base de contratos a fin de instaurar en las zonas rurales un régimen económico que facilite la circulación de dinero en efectivo o la celebración de contratos de futuros o mejorar el régimen existente; d) promover el acceso equitativo y eficiente a los mercados y, cuando proceda, sistemas de precios y de pago de los productos rurales, especialmente los productos alimentarios consumidos en zonas urbanas; e) promover los productos procedentes de las zonas rurales en los mercados urbanos y en los centros de servicios rurales mejorando el acceso a la información sobre el mercado y a los centros y redes de distribución; f) reducir en forma apreciable o eliminar las subvenciones perjudiciales para el medio ambiente y otros programas, como los que favorecen el uso excesivo de plaguicidas y fertilizantes químicos, y los sistemas de control o subvención de los precios que perpetúan prácticas y sistemas de producción insostenibles en las economías rurales y agrícolas. 169. A fin de promover un desarrollo urbano y rural equilibrado y basado en el apoyo mutuo es preciso adoptar un planteamiento integrado. Para lograr ese objetivo, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, con el apoyo de las instituciones internacionales y regionales competentes, deben: a) establecer un marco jurídico, tributario y de organización apropiado que sirva para reforzar las redes de asentamientos pequeños y medianos en las zonas rurales; b) facilitar la creación de una infraestructura eficaz de distribución y comunicación para el intercambio de información, mano de obra, bienes, servicios y capital entre las zonas urbanas y las rurales; c) fomentar una amplia cooperación entre las comunidades locales a fin de buscar soluciones integradas para los problemas relativos al uso de la tierra, el transporte y el medio ambiente en un contexto urbano-rural; d) aplicar un método participativo para lograr un desarrollo urbano y rural equilibrado y mutuamente complementario, basado en un diálogo permanente entre las partes interesadas en el desarrollo urbano y rural. 11. Capacidad de prevención de desastres, mitigación de sus efectos, preparación para casos de desastre y rehabilitación posterior 170. Son cada vez mayores los efectos de los desastres naturales y los causados por el hombre sobre las poblaciones y los asentamientos humanos. Con frecuencia los desastres son causados por situaciones de vulnerabilidad creadas por la acción del hombre, como los asentamientos humanos no sujetos a control o mal planificados, la falta de infraestructura básica y la ocupación de zonas expuestas a desastres. Los conflictos armados también tienen consecuencias que afectan a los asentamientos humanos y a todo el país. Por consiguiente, tanto en casos de desastre como de conflicto armado, se requiere una acción especial y procesos de rehabilitación y reconstrucción que pueden requerir la participación internacional a solicitud del gobierno del país afectado. Los efectos de esos desastres y situaciones de emergencia son especialmente graves en los países que carecen de una capacidad suficiente de prevención, preparación, mitigación e intervención para hacer frente a las situaciones de esa índole. 171. Los sistemas más eficaces y eficientes de preparación para casos de desastre y los mejores medios de intervención tras los desastres suelen ser los que prestan los voluntarios y las autoridades locales en los barrios, que pueden funcionar independientemente, a pesar de la reducción, el deterioro o la destrucción de la

412

ANEXO SOBRE COOPERACIÓN infraestructura o la capacidad en otros lugares. Se requieren también medidas concretas a los niveles de gobierno apropiados, incluidas las autoridades locales, en asociación con el sector privado y en estrecha coordinación con los grupos comunitarios para desarrollar la preparación para casos de desastre y la capacidad de intervención con una planificación coordinada y una ejecución flexible. La vulnerabilidad a los desastres y la capacidad de intervención cuando éstos se producen guardan relación directa con el grado de acceso descentralizado a la información, las comunicaciones, la adopción de decisiones y el control de los recursos. Las redes nacionales e internacionales de cooperación pueden facilitar un rápido acceso a los especialistas, lo que puede contribuir a fomentar la capacidad de reducción de los desastres, a la alerta temprana en casos de desastres inminentes y a mitigar sus efectos. Las mujeres y los niños son los más afectados en casos de desastre y sus necesidades deben tenerse en cuenta en todas las fases de la gestión de las actividades en casos de desastre. Debe fomentarse la participación activa de la mujer en la planificación y gestión de actividades en casos de desastre. 172. A fin de mejorar la prevención de los desastres naturales o causados por el hombre, la preparación para esos casos, la mitigación de sus efectos y la intervención, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, en estrecha consulta y cooperación con entidades como compañías de seguros, organizaciones no gubernamentales, organizaciones comunitarias, comunidades organizadas y círculos académicos, médicos y científicos, deben: a) formular, aprobar y aplicar normas y reglamentos apropiados para la ordenación territorial, la construcción y la planificación basados en evaluaciones de la peligrosidad y la vulnerabilidad realizadas por profesionales; b) asegurar la participación en la planificación para casos de desastre y la gestión de las actividades en esos casos de todas las partes interesadas, incluidas las mujeres, los niños, las personas de edad y las personas con discapacidad, en reconocimiento de su vulnerabilidad especial a los desastres naturales o causados por el hombre; c) alentar la movilización continua de los recursos nacionales e internacionales para las actividades de reducción de los desastres; d) promover y difundir información sobre los métodos y las tecnologías de construcción de edificaciones y obras públicas en general que sean resistentes a los desastres; e) concebir programas que faciliten, en lo posible, la reinstalación voluntaria y el acceso de toda la población a zonas menos expuestas a los desastres; f) preparar programas de capacitación sobre métodos de construcción resistentes a los desastres para diseñadores, contratistas y constructores. Algunos programas deberán estar dirigidos en particular a las pequeñas empresas, que se encargan de la construcción de la mayor parte de las viviendas y otras edificaciones pequeñas en los países en desarrollo; g) adoptar medidas para aumentar, si fuera necesario, la resistencia de las infraestructuras importantes y de las instalaciones y los servicios esenciales para la supervivencia, en particular en las zonas en que los daños pueden ocasionar desastres secundarios o dificultar las operaciones de socorro de emergencia. 173. Todos los gobiernos y organizaciones internacionales con conocimientos técnicos en materia de limpieza y eliminación de contaminantes radiactivos deben considerar la posibilidad de prestar la asistencia adecuada que haga falta con fines correctivos en las zonas adversamente afectadas. 174. Con respecto a la mitigación de los efectos de los desastres, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, en colaboración con todas las partes interesadas, deben, según proceda: a) establecer un sistema de información completo que determine y evalúe los riesgos en las zonas expuestas a desastres e integrar ese sistema en la planificación y el diseño de los asentamientos humanos; b) promover y apoyar soluciones factibles y económicas y métodos innovadores para hacer frente a los riesgos críticos de las comunidades vulnerables, entre otras cosas, mediante programas de cartografía de las zonas de riesgo y programas comunitarios de reducción de la vulnerabilidad; c) alentar, promover y apoyar soluciones factibles y económicas, métodos innovadores y normas de construcción apropiadas para hacer frente a los riesgos críticos de las comunidades vulnerables, entre otras mediante programas de cartografía de las zonas de riesgo y programas comunitarios de reducción de la vulnerabilidad; d) delimitar claramente las funciones y responsabilidades de los diversos sectores y agentes fundamentales en la gestión de las actividades previas a los desastres, la preparación para esos casos y la


413

Cálculo y Análisis de Estructuras de Adobe mitigación de sus efectos como, por ejemplo, la evaluación de riesgos y peligros, la vigilancia, la predicción, la prevención, el socorro, el reasentamiento y la intervención de emergencia, así como los cauces de comunicación entre ellos; e) alentar a todos los sectores de la sociedad a que participen en la planificación de la preparación para casos de desastre en ámbitos como el almacenamiento de agua y alimentos, el combustible y los primeros auxilios, así como en la prevención de desastres mediante actividades encaminadas a crear una cultura de la seguridad; f) establecer sistemas de alerta temprana en los planos mundial, regional, nacional y local para advertir a la población de un desastre inminente o reforzar los sistemas ya existentes. 175. A fin de prevenir desastres tecnológicos e industriales, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, deben, según proceda: a) promover los objetivos de prevención de graves accidentes tecnológicos y limitación de sus consecuencias mediante, entre otras cosas, las políticas de ordenación territorial y la promoción de tecnologías seguras; b) adoptar las medidas necesarias, mediante procedimientos de consulta apropiados, a fin de facilitar la aplicación de las políticas establecidas con arreglo a lo dispuesto en el inciso a) supra, para regular la ubicación de nuevos conjuntos habitacionales cercanos a lugares en que se realicen actividades industriales peligrosas que puedan agravar el riesgo de que se produzcan accidentes importantes; c) definir claramente las funciones y responsabilidades de los diversos sectores fundamentales en materia de prevención de desastres y preparación para casos de desastre, en particular la evaluación, la vigilancia, la predicción, la prevención, el socorro, el reasentamiento y la intervención de emergencia, así como los cauces de comunicación entre ellos; d) fomentar y alentar una participación de base amplia en las actividades de preparación para casos de desastre proporcionando a la población que viva en las cercanías de un lugar donde se realice una actividad peligrosa información adecuada y periódica sobre los posibles peligros; e) establecer sistemas de alerta temprana en los planos mundial, regional y local para advertir a la población en caso de grave accidente tecnológico o reforzar los sistemas ya existentes. 176. Al preparar y ejecutar actividades de socorro, rehabilitación, reconstrucción y reasentamiento después de un desastre, los gobiernos a los niveles apropiados, incluidas las autoridades locales, en colaboración con todas las partes interesadas, deben: a) establecer o reforzar sistemas de preparación para casos de desastre e intervención posterior en que se delimiten claramente las funciones y las responsabilidades de los diversos sectores y agentes en las actividades de preparación para casos de desastre y en la intervención posterior, incluidas las medidas de ordenación, socorro y rehabilitación de emergencia, así como los cauces de comunicación entre ellos; b) preparar ejercicios para ensayar la intervención y el socorro en casos de emergencia, fomentar la investigación sobre los aspectos técnicos, económicos y sociales de la reconstrucción después de un desastre y adoptar estrategias y directrices eficaces para la reconstrucción posterior; c) establecer sistemas de comunicación fiables y mecanismos de adopción de decisiones y de intervención a los niveles nacional, local y comunitario; d) establecer planes de reserva, sistemas de ordenación y asistencia y disposiciones para la rehabilitación, la reconstrucción y el reasentamiento; e) reforzar la capacidad científica y técnica de evaluación y observación de los daños, así como técnicas especiales de rehabilitación y reconstrucción; f) prestar apoyo a todas las partes interesadas en la realización de actividades de socorro, rehabilitación y reconstrucción; g) identificar y apoyar enfoques adecuados para hacer frente a las apremiantes necesidades de vivienda de las personas que vuelven a su lugar de origen y de las internamente desplazadas, incluida, según proceda, la construcción de viviendas provisionales dotadas de servicios básicos, teniendo en cuenta las necesidades específicas de hombres y mujeres; h) indicar enfoques adecuados para reducir al mínimo la interrupción de la asistencia de los niños a la escuela;

414

ANEXO SOBRE COOPERACIÓN i) apoyar la labor de remoción de minas terrestres antipersonal inmediatamente después del cese de un conflicto armado; j) cerciorarse de que se tengan en cuenta las necesidades especiales de las mujeres, los niños, las personas con discapacidad y los grupos vulnerables en todas las actividades de comunicación, rescate, reubicación, rehabilitación y reconstrucción; k) promover una dimensión cultural en los procesos de rehabilitación después de los desastres; l) reconocer, apoyar y facilitar la función de la Federación Internacional de Sociedades de la Cruz Roja y de la Media Luna Roja, así como de sus sociedades nacionales miembros, en la prevención de los desastres, la preparación para casos de desastre, la mitigación de sus efectos y la intervención en esos casos, a los niveles local, nacional e internacional; m) alentar al Comité Internacional de la Cruz Roja a que en tiempo de conflicto armado adopte medidas para aliviar el sufrimiento de las víctimas de los conflictos y las personas desplazadas.

Por último, queremos subrayar el hecho de que la verdadera cooperación está sustentada en una revisión continúa, en la evaluación del proceso de cooperación, que permita corregir posibles desviaciones y cambios del objetivo inicial. Esta precaución evitará la repetición de procesos sin sentido último y evitará una actitud estática por temor a desempeñar una labor equivocada. Y es que hay derecho a equivocarse, pero también hay un deber a cumplir, cuando sea necesario: corregir.


415


416

ANEXO DE ESQUEMAS GRÁFICOS

3. PARTE III. ANEXO DE ESQUEMAS GRÁFICOS


417

diseño de adobe.pdf

Recommend Documents