Capítulo 5Materiales

Indice Temático Capítulo 5: Materiales

1. El estudio. 3011.1. Motivo y síntesis del capítulo. 301

1.2. Organización. 301

2. El tiempo y los materiales. 3022.1. Desde la historia del cobijo. 302

2.2. Cultura y civilización. 303

2.3. Desde los metales. 306

2.4. El árbol genealógico. 308

3. La revolución científica. 3103.1. La teórica. 310

3.2. La aplicada. 311

4. La revolución industrial. 3114.1. Resumen de la primera. 311

4.2. La segunda revolución. 312

4.3. La cal, el cemento y el dique San Roque. 313

5. Los materiales en norte argentino. 3146. El tiempo y los esfuerzos. 318

6.1. Entrada. 318

6.2. Los esfuerzos como sujeto. 319

6.3. La eficiencia como sujeto. 326

7. La composición de los materiales. 3267.1. Entrada 326

7.2. Producción y degradación. 327

7.3. Fuerzas internas de masa. 329

7.4. Interfaz e interacción materiales estructurales. 331

7.5. El agua, el aire y los sólidos. 332

7.6. Los materiales de estudio. 338

8. Los suelos. 3388.1. Entrada. 338

8.2. El tiempo, el intemperismo y el origen del suelo. 339

8.3. La corteza. 340

8.4. La mecánica de los suelos. 343

8.5. La tensión admisible de los suelos. 345

8.6. El tamaño, hasta donde se puede moler un suelo. 345

8.7. Superficie específica. 347

8.8. La densidad. 347

8.9. De la arcilla al átomo. 349

8.10. Espesor de las partículas. 349

8.11. Forma de las partículas. 351

8.12. Contacto. 351

8.13. La patología de los suelos. 352

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9. El adobe. 3559.1. Definición. 355

9.2. El adobe y la ciencia. 356

9.3. La técnica. 358

10. El cerámico. 35910.1. Entrada. 359

10.2. El olvido y la contra hipótesis. 360

11. El cemento y la cal. 36011.1. Entrada. 360

11.2. Cal. 361

11.3. Cemento. 364

11.4. Afinidad con otros materiales. 365

11.5. Jerarquía y categoría del cemento. 366

12. El hierro. 36712.1. Formación. 367

12.2. Oxidación y corrosión. 369

12.3. Contra hipótesis del acero. 370

12.4. Contenido de carbono. 371

12.5. El acero común. 371

12.6. El acero de construcción. 373

12.7. Acero de alta resistencia. 374

13. El hormigón armado. 37513.1. Historia. 375

13.2. Volumen de tensiones de compresión internas. 377

13.3. Tipos de hormigones. 379

13.4. Motivos de su éxito. 384

13.5. Contra hipótesis del hormigón armado. 390

14. La madera. 39214.1. La madera y el hombre. 392

14.2. Formación. 393

14.3. Las fibras. 395

14.4. El soporte natural. 396

14.5. Maderas elaboradas. 399

14.6. El soporte utilizado por el hombre. 400

14.7. Contra hipótesis de la madera. 401

15. La identidad del material. 40315.1. Entrada. 403

15.2. Los antiguos. 404

15.3. Los modernos. 404

15.4. La resistencia de los materiales. 405

15.5. Tensión de rotura. 408

15.6. Coeficiente de seguridad. 409

15.7. Tensión admisible. 411

15.8. El módulo de elasticidad “E”. 415

15.9. Rigidez EI. 416

15.10. Trabajo y energía. 417

15.11. La resiliencia. 418

15.12. Ductilidad. 420

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16. El destino de los materiales. 42216.1. Entrada. 422

16.2. Eficiencia, durabilidad y destino. 423

16.3. Las cubiertas 426

16.4. Los soportes. 431

16.5. Las paredes. 433

16.6. Los pisos. 440

16.7. Las fundaciones. 441

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1. El estudio.

1.1. Motivo y síntesis del capítulo. En este capítulo intento efectuar una memoria

resumida, una breve e irreverente historia de los materiales de la construcción. Pretender realizar el estudio en un solo capítulo encierra cierta irresponsa-bilidad. En realidad mi disposición es la de mostrar a los materiales desde otra mirada distinta a la ya tan repetida “Resistencia de la Materiales”, disciplina que abarcaría ella sola decenas de tratados de alto vuelo.

También los materiales de la construcción han sido estudiados en su totalidad por otras ciencias como la Elasticidad, la Plasticidad, la Química y también por la Tecnología. Es poco y nada lo que puedo agregar a todo lo dicho y escrito en décadas de investigación y uso. Pero ese conocimiento lo veo metido en nichos cerrados, herméticos de ciencia y academia. Ahora mi interés es analizarlos fuera de sus envoltorios. Trataré de verlos más a la distancia y mezclados. Intentaré ordenar los materiales según su antigüedad en el uso constructivo, su composición, su destino.

Me interesa el estudio de la actividad del hom-bre constructor de cobijos, de viviendas, individuales o colectivas. También las obras comunitarias como los puentes, acueductos, los caminos. Dejo fuera de análisis las manifestaciones extraordinarias; aquellas dedicadas a los dioses, a los reyes o papas que con-tienen espíritu de ofrenda más que de función.

1.2. Organización.Quiero resaltar la dificultad, la incertidumbre en

una tarea escolar donde la maestra pida una com-posición de “los materiales”. Es tan amplio el tema que el alumno quedará mudo un tiempo sin lograr organizar el escrito. Lo mismo me pasa a mí en este momento.

Solo es posible el documento si hay un orden pre-vio. Para disponer mi pensamiento de estudio debo

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clasificar las partes desde este mismo inicio. Lo hago de la siguiente manera:

• Los materiales en la cultura y civilización. Ana-lizo la historia del hombre colocando a su lado los materiales que utilizó en las distintas épocas de su existencia, desde el hombre primitivo hasta el actual.

• Destino de los materiales. Aquí estudio el em-pleo, la función de cada material que puede ser cubierta, soporte, paredes, entrepisos, pisos y fundaciones.

• La composición. Si bien no ingreso al estudio de su formación química, tengo que dar conceptos primarios para entender la conducta de cada material según su formación, origen y disposi-ción de cristales.

• Los materiales puros y los combinados. Es una ampliación del punto anterior donde destaco aquellos materiales de la construcción que se utilizan en forma pura (el hierro, la madera) y los que sirven solo si son combinados (el ladrillo, el cemento, la cal).

• Por último analizo la identidad de cada uno. Lo hago desde sus propiedades: tensión admisible, rotura, módulo elástico, resiliencia.

Mantengo como línea principal de estudio la evo-lución del hombre en sus culturas, sus civilizaciones. Es por ello que en varias ocasiones repito o vuelvo a conductas humanas pero desde su relación diferen-te frente a cada material. Por ejemplo los pueblos nómadas los analizo en tres etapas diferentes; la del esfuerzo, la del destino, y la de la composición del material.

2. El tiempo y los materiales.

2.1. Desde la historia del cobijo.En el tiempo, a los primeros hombres se los ubica

entre los 200 a 50 mil años atrás, en la prehistoria, en el antes de la historia. Los 20 mil no son nada comparados con un millón, dos, tres o mil millones de

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años de la Naturaleza. La presencia del ser humano en el planeta tierra termina siendo un accidente. Una pequeña chispa en el gran incendio. Es por ello que en la actualidad aún existen seres humanos que viven de manera muy similar a nuestros lejanos antepasa-dos. Son sobrevivientes de la prehistoria.

En el diagrama coloco el tiempo re-lacionado con el avance de las culturas. De esta manera exageradamente sim-ple, identifico a dos grupos de hombres o civilizaciones frente a la construcción del cobijo; una que en forma perma-nente y continua fueron avanzando en el conocimiento y costumbres hasta nuestros días, la otra que ha permane-cido casi invariable, constante.

Desde el aspecto de la construcción, la primera está representada por la curva que asciende y se identifica con los edificios torres cada vez más altos, por el largo de los puentes, por el avance de la cien-cia y la tecnología en busca del confort humano. Es la curva que corresponde a las civilizaciones que han mezclados varias culturas para así generar ciencia, técnica y tecnología.

La otra curva, la que algo avanza y queda tempranamente estacionada en el rancho de paredes de enchori-zados de barro y techo de paja, es la tradición, la costumbre, la cultura de diferentes pueblos que permanecen inalteradas por siglos.

En ambas corrientes se produce el círculo de utilización de los materiales y en especial de los metales, tal como indico en el gráfico.

2.2. Cultura y civilización. Con lo anterior, y desde las CC se diferencia la

cultura de la civilización. La cultura es el patrimonio de grupos humanos independientes. La cultura es tradición, es costumbre, es instinto, es permanencia.

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Hay cultura de la música, del idioma, de la pintura y también hay cultura en los modos constructivos. Co-rresponde a todos los períodos del ser humano, así los indígenas más primitivos de la actualidad tienen su propia cultura formada por sus antepasados.

La civilización es el agrupamiento configurados por pueblos que aplican un orden más riguroso en su convivencia, que se mezclan e intercambian conocimientos. Los individuos pierden parte de sus libertades en el acto de respetar y ser respetados. Son grupos humanos que avanzan en el saber, en la investigación y su aplicación. En especial en la comunicación, tanto que las edades de la historia del hombre se clasifican en función del material que utilizaban; así la Edad de Piedra, luego le sigue la Edad del Cobre, la Edad del Bronce y por último la Edad del hierro. Eso fue posible gracias al intercam-bio, a la mezcla de distintas culturas que transmitían cada una sus conocimientos y perduraban aquellas más útiles, más capaces. Hubo una selección natural de los métodos, técnicas y costumbres, así perduraron las mejores. Es algo de la teoría de la evolución de las especies pero desde las CC en busca del confort.

Así planteado el estudio, los materiales que uti-lizaron los seres humanos para construir sus cobijos obedecen al tipo de cultura y su posterior civiliza-ción. Los primeros materiales, sus usos, las mezclas que han acompañado al hombre desde sus orígenes, fueron simplemente porque estaban sobre la superfi-cie de la Tierra. Desde mi interés a los tipos construc-tivos y sus materiales las separo en tres períodos o formas de grupos humanos: las nómadas, las seden-tarias rurales y por último las sedentarias urbanas.

Las nómades no les interesaban más que las pieles, tejidos y algunas varas de fácil transporte para construir sus chozas temporarias. Todo en esas tribus debía ser de fácil y liviano transporte. Llegar, permanecer y partir eran

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actos casi similares. La energía y los recursos destina-dos al cobijo era la mínima. Las tapaderas tensadas, las amarras, todo en tracción. Las varas de puntales en compresión. Una carpa. Sus viajes tenían como destino los lugares donde podrían encontrar subsis-tencia, alimentos.

Domesticar animales fue uno de los primeros actos inteligentes del humano, así el alimento se desplaza-ba con ellos. Las cabras, vacas, gallinas se transfor-maron en una despensa móvil. Pero cuando descubre la agricultura, cuando conoce y practica el acto de sembrar y cosechar en forma muy lenta se transfor-man en pueblos sedentarios. La revolución agrícola no es solo el acto de sembrar, cultivar y cosechar. Este descubrimiento de manejar la siembra produjo un cambio total en las costumbres. Ahora, la tierra, como principal alternativa de alimentos no podía transportarse. La decisión del humano fue permane-cer a su lado.

Esa permanencia crea el hábito de otro tipo de construcción para las viviendas. Ahora el ser humano busca afincarse en los lugares donde la agricultura satisface sus necesidades de alimentos. Con ella tam-bién surge la posibilidad de guardar, de acopiar los granos que sobran. Los excedentes, para ser utiliza-dos en otra estación del año. Entonces además de las viviendas deben construir cubiertas para el acopio. Es el sedentarismo rural, pequeñas, mínimas pobla-ciones que deciden quedarse en un lugar.

Luego cuando surge el comercio, el intercambio de granos por vacas, o leños por cabras surge otra civilización; la sedentaria urbana que da nacimien-to a los pueblos. Aquí ya no sólo se deben construir viviendas y cobertizos, sino también líneas para el transporte de los elementos de intercambio. Serán calles, puentes, acueductos.

Con esta introducción es fácil deducir los cambios que se producen no sólo en los tipos de materiales para cada civilización, sino también sus combina-ciones y mezclas. Muchas de ellas aún perduran intactas. No piense lector que me refiero a las ma-terializadas en los monumentos funerarios, palacios

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o acueductos colosales. Me interesan aquellas que el tiempo las ha destruido pero que perduran en el subconsciente del humano como animal artesanal, el simple rancho de paja y barro. Las pircas, las sogas, los amarres y los nudos.

2.3. Desde los metales.Lo anterior fue el breve resumen del avance del

hombre en el arte de la construcción, pero dentro de ese período hay lapsos de tiempo que participan distintos materiales. Tanta influencia ejercen sobre la humanidad que la historia los clasifica en edades: de la piedra, del cobre, del bronce y del hierro. Según T.A. Wertime;

“…las edades según los metales son clasificacio-nes útiles para una visión general de la historia, pero no dicen nada acerca de los verdaderos orígenes de la metalúrgica…”

Para aproximar una idea del escaso tiempo que lleva el hombre en el uso de los metales, indico en las tablas que siguen los años desde el origen el bípedo hasta la actualidad.

La edad de piedra también es la edad de la madera, de la rama, de las hojas, del cuero. Pero es la piedra la herramienta que se usa para someter

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al capricho del hombre a los restantes materiales. Es difusa la fecha del inicio de la edad de piedra. Coincide con la aparición del razonamiento del hom-bre; ver la piedra, observarla, detenerse y pensar las maneras de utilizarla. Puede ser proyectil ma-nual, punta de lanza, de flecha, de hacha. Filo para el desgarro. Junto a la piedra también se desarrolla el fuego. En los primeros tiempos el fuego era libre. Apilar leños y fuego para apaliar el frío, para que-mar y cocinar.

Cuando el fuego pierde su libertad y se lo aloja en espacios cerrados, en un horno. Se lo confina y la temperatura aumenta notablemente. Con ello apa-rece la alfarería, la arcilla cocida y por un lejano accidente aparecen junto a los cacharros pepitas de cobre. En muy pocos lugares existe el cobre en estado natural. Combinados con otros se los observa en las laderas de las montañas en el color verde vio-leta. Se inicia la Edad del Cobre. Aparece un nuevo material que se lo utiliza de mil maneras pero no en la construcción de los cobijos. En esos siglos se descu-bre otro material: el estaño.

De la combinación de nueve partes de cobre y una parte de estaño se obtiene otro material que marca el inicio de otro período: la Edad de Bronce. Es un material mejor que los anteriores e incluso lo-gran darle cierta flexibilidad y es utilizado para la confección de armas más mortíferas como la espada. No se oxida, tiene características similares al del oro al no poseer corrosión. El bronce cambia la geopolí-tica de las naciones en los años 4.000 a.C., en unos casos por disponer en sus montañas la materia prima del cobre y el estaño. En otros por ser ciudades o poblados situados en la ruta comercial de los me-tales. Así es como una aleación química modifica la geopolítica de algunas naciones de la época.

Las civilizaciones prosperan según las tempera-turas que consiguen con el fuego. A los 100°C en algunas piedras se forman capas de óxido. A los 330 °C la pirita y el óxido de plata se descompo-nen, también el plomo y el estaño. El bronce funde a los 500°C. El cobre a los 1.083°C y cuando logran

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superar los 1.537° C obtienen un nuevo material: el acero.

En realidad se llama la Edad de Hierro. En forma pura es raro en la corteza terrestre, puede ser en los restos de un aerolito. Por otro lado el hierro puro posee cualidades inferiores al del cobre y el bronce. Siempre el hierro aparece combinado. La piedra que más lo contiene es la pirita que al reducirla en los hornos calentados con leña o carbón, éste se combina con el hierro y produce el acero que posee características superiores al del hierro, al cobre y al bronce.

Otra vez un material cambia la situación socio económica de los pueblos. Desaparece la ansiedad de conseguir el cobre y bronce en lejanas tierras porque el hierro se encuentra combinado en la ma-yoría de las piedras naturales. Podría suponer que la Edad de Hierro termina con el comienzo de la utilización del cemento como agente de unión de la piedra, la arena, el hierro.

2.4. El árbol genealógico.Los diferentes materiales se van incorporando al

cobijo, al puente, a los altos edificios en períodos de la historia donde sus tiempos se reducen de manera extraordinaria. La aceleración en los avances de materiales y sistemas constructivos en los últimos 200 años supera por lejos a todos los perío-dos anteriores.

En el esquema de la derecha trato de mostrar un modelo de árbol genealó-gico inverso donde los antepasados, los abuelos o bisabuelos son los materiales que precedieron a los actuales, todo se combina, fluye y se une en las ramas para terminar en el tronco de la edifica-toria actual.

Otra manera de analizar la evolución es con una grilla donde intento compren-der los pasos que da el hombre en su avance con el uso de los materiales para el cobijo. Cuando lo estu-

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dio caigo en la cuenta que todo este libro trata de explicar apenas los sucesos en los últimos 150 o 200 años del total de los 20.000 que el hombre anda vagando por el mundo buscando morada y confort.

Las contra hipótesis se apilan, se amontonan en esos últimos años para dar lugar a que la ciencia conteste en forma precisa y matemática las conduc-tas de los edificios o viviendas que construimos.

Las CC se inician en el tiempo que el hierro es producido en forma continua, los precios bajan y el uso se extiende a las estructuras soportes de puen-tes, edificios y viviendas. Luego aparece el hormigón armado que en el espacio teórico pretende copiar argumentos y demostraciones matemáticas exclusi-

40.000 Cuevas naturales.30.000 Cuevas excavadas.20.000 Cuevas y ramajes.10.000 Chozas de ramas y espartillo agrupadas. 5.000 Poste vertical de columna y cumbrera de

viga. Pendiente en la cubierta.4.000 La arcilla con espartillo y adobe.3.000 El ladrillo cocido. Unión de la madera con

tientos. El cáñamo, las fibras.2.000 El arco a compresión en piedra o ladrillo.

Las uniones de la madera para formar piezas compuestas. El hierro como herra-mienta.

1.000 Cal, arena y piedra. Cemento natural.500 Las uniones con piezas de hierro en la

madera.400 El hiero fundido.300 El alambre de atado.200 El hierro en estructuras o edificios suntua-

rios.150 Inicio de las CC. El hierro barato como

viga. La cubierta metálica.100 El hormigón armado.50 El hormigón de alta resistencia. Hormigón

encapsulado.

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3. La revolución científica.

3.1. La teórica.Los grandes cambios en el pensamiento del

hombre, el paso del rígido dogma hacia la razón se produce en forma lenta. La evolución del pensamien-to estancado por siglos no creo que se haya produci-do por una revolución o sublevación del pensamiento. Algo así tan rápido como abrir la puerta y prender las luces. La Edad Media tan castigada por el con-cepto de su oscurantismo acunó a muchos pensadores que dejaron la semilla invernando para la llegada del Renacimiento.

Los grandes cambios se producen en la modali-dad de la transmisión del conocimiento. Lo que antes era prohibido, secreto, comienza a ser publicado, allí en esas décadas el saber se transforma en público y se pone en marcha la ciencia y lo que se llama Revo-lución Científica. Pero desde las CC sus inicios fueron teóricos y en algunos casos abstractos. Los nuevos descubrimientos tanto físicos como matemáticos en-traban en el aula de la discusión, en el examen de la aprobación o rechazo. Pero siempre desde el ámbito de la teoría, porque aún no existían los materiales que disponemos en la actualidad. Fue la fase de las hipótesis, supuestos y algunas teorías con sustento matemático y experimental.

La Estática y la Resistencia de los Materiales iniciada por Galileo a principios del siglo XVII y seguida por Newton, Hooke, Euler y otros, represen-tó un verdadero modelo en la interpretación de las estructuras y sus materiales. Pero no tuvo aplicación inmediata, las CC aún no habían roto el cascarón.

vas de los materiales homogéneos como el hierro o la madera. Lo consigue, pero deben pasar décadas para encontrar su propia teoría, distinta a la de los restantes materiales.

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3.2. La aplicada. Ese nuevo patrón del razonamiento en las CC queda incubando ante la aparición de la máquina de vapor, el carbón mineral, las nuevas máquinas textiles y por el acero barato. Este último empuja al conocimiento científico teórico y lo coloca en el es-pacio del aplicado. Allí surge la verdadera Ciencia de la Construcción. En esos años, principio y medio del siglo XIX comienzan a someterse a pruebas las teorías, algunas fracasan otras triunfan. Con estas, con las que superan la prueba de la selección se monta lentamente lo que a finales del siglo termina-rán siendo las disciplinas de la Ingeniería Civil y la Arquitectura, que serán las encargadas de difundir, de enseñar el arte del diseño y cálculo de las estruc-turas.

4. La revolución industrial.

4.1. Resumen de la primera. La primera se ubica a mediados del siglo XVIII

cuando la industria textil de Inglaterra genera exce-dentes que necesitan ser exportados a otros países. No es solo el invento de la “mula” que se desplaza sobre un carril y produce el tejido. Detrás está el mo-tivo principal de la revolución: la máquina de vapor que libera a la industria del ciclo biológico de las fuerzas del viento, del agua, de los animales y los hombres. En esa época aparece esa negra máquina con un más negro combustible; el carbón de piedra ubicado justo debajo de Manchester, donde estaba la mayor manufactura del mundo de textiles.

Tras ella aparece un cambio total en los transpor-tes terrestres y de mar. En el primero los animales son desplazados por los ferrocarriles con sus máqui-nas de vapor móviles. Se acortan las distancias y se elimina la dependencia de los viajes en función del buen tiempo. Se anula el atascamiento de carretas o carruajes en caminos de barro y lodo. Algo similar sucede con los barcos, dejan la variable viento para depender solo de la cantidad de carbón combustible

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en sus bodegas.Todo asume mayor velocidad, no solo en el trans-

porte sino también en la producción. La revolución también se produce en el campo de la construcción, con la reducción de los costos de producción del ace-ro y la estandarización de los perfiles metálicos.

Así la primera revolución industrial se configura con la producción de energía, de fuerza, generada por combustibles fósiles o maderas.

4.2. La segunda revolución.Esta no la produce una máquina, sino un material

de la construcción. Es el cemento que pasa de ser un artículo suntuario para pocos a convertirse en el ma-terial de mayor uso. En sus principios no era un ma-terial utilizable para las estructuras. En las primeras décadas del siglo XX los entrepisos de los edificios en alturas se construían mediante perfiles metálicos y bovedillas que sostenía la mezcla de contrapiso y los pisos.

Cuando lentamente se descubre la cualidad del cemento en la mezcla de piedra y arena para pro-teger y adherir a las barras de hierros, comienzan las pruebas, los ensayos en escalas naturales. Aún no existía la teoría para el cálculo de las estructuras de hormigón. Para cada edificio de cierta importancia, antes se realizaban los ensayos a rotura de las vigas y losas.

En nuestra región a principios del siglo pasado el hormigón se lo utilizaba de manera monolítica (sin barras) para afirmar los grandes pesos de las calderas y maquinaria de las desmotadoras de algodón o de las fábricas de tanino. La piedra tanto de canto rodado como partida era difícil de obtener por los largos transportes que demandaba. Entonces se utiliza el cascote de ladrillos y las barras de ace-ro común lisas. Así hasta los años de mitad de siglo. Luego se incorpora la piedra, ya ingresa la teoría para permitir el cálculo, la predicción y las barras mejoran con su estrías para la adherencia. Hasta nuestros días que es el material que más se utiliza en los edificios en altura.

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4.3. La cal, el cemento y el dique San Roque. El dique San Roque en el centro geográfico de la

Argentina encierra gran parte de la historia y evo-lución de la ingeniería Argentina y de los materiales de la construcción. Especialmente nos muestra en un distancia poco mayor a los 100 metros el fin de una era constructiva (cal y canto) y el surgimiento de otra nueva e imparable (el hormigón).

El primer dique, también llamado el viejo dique San Roque, se inaugura en el año 1.891, es el mayor de América en esa época. Actuó como proyectista y director de obra el Ing. Carlos Cassafousth y como empresario el Dr. Juan Bialet Massé. La obra se inicia con la cal traída de Inglaterra. Quince mil kilóme-tros en barco, luego al puerto, de ahí al ferrocarril hacia Córdoba. En carretas hasta la entrada de la quebrada del Suquía, y por fin a lomo de mula. Una de las cales mas caras del mundo. Hasta que Bialet construye el primer horno “El Argentino” entre Carlos Paz y Cosquín. A partir de allí la guerra comercial. Inglaterra contra el dique. La mejor arma fue gene-rar en la población aguas abajo del dique, la sensa-ción de inseguridad, nada menos que en Córdoba. El temor de la rotura del dique se instala en la calle, en periodismo y hasta en las iglesias. Las cales no eran las adecuadas para semejante obra.

El problema se transforma en una cuestión nacio-nal y el presidente Pellegrini nombra a un perito, al ingeniero Federico Stavellius, para definir el asunto. Stavellius, a los pocos meses presenta un informe totalmente desfavorable a los autores de la obra.

El día 7 de Octubre de 1.892 la Policía de Cór-doba se presenta en la Facultad de Ingeniería y en el aula, frente a los alumnos, detienen a Cassafousth. Esa misma noche también es apresado el Dr. Juan Bialet Massé frente al llanto de sus hijos. Luego de más de un año de permanecer en prisión son libera-dos sin culpa y cargo. Cassafousth sale de la prisión destrozado anímica y económicamente, en un esta-do de profundo abatimiento. Bialet Massé pierde familia, bienes y amigos pero con una colosal entere-za, ya que antes asumió como abogado la defensa

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de ambos, desde la cárcel. El primero muere a los pocos años en Gualeguay (Provincia de Entre Ríos), mientras que el segundo sobrevive en la más salvaje pobreza y soledad vendiendo seguros en el puerto de Buenos Aires.

El viejo y acusado dique mantuvo las aguas del lago por más de 50 años sin problemas, hasta que se inaugura el nuevo dique San Roque, apenas a 130 metros aguas abajo del primero, casi con la misma forma pero con un material totalmente dife-rente; el hormigón. Esta es la primera gran obra que se realiza en la Argentina con este material. Así se pone en marcha la segunda revolución industrial en la Argentina y sus promotores fueron Cassafousth y Bialte Massé con el primer horno de cal.

Solo queda por aclarar que el segundo dique, el de hormigón armado, se lo construye para elevar la cota de represa del lago por las necesidades de la pujante provincia. Con los años también surge la increíble novedad que el ingeniero Stavelius era un impostor, no poseía título de ingeniero.

5. Los materiales en norte argentino.

Los escritos anteriores son historias globales de las CC y sus materiales, ahora, en este punto quiero referirme a la regionales, las de nuestra zona, a las del Gran Chaco del norte argentino. Las viviendas, las chozas, dependen de los recursos de materiales de cada región. Hago un análisis solo de los em-pleados en la zona del norte de la Argentina desde remotos tiempos hasta la actualidad. Son culturas y civilizaciones en la región de quebradas y valles de la cordillera de los Andes y las cuencas del Río Bermejo, Pilcomayo y Paraná vistas des-de los cobijos utilizados por los indígenas primero y criollos después.

Comienzo con la imagen un refugio. No alcanza la categoría de choza. Fue cons-truida por indígenas con forma y materiales tan primitivos como los utilizados por los

“Aborígenes del Gran Chaco” Grete Stern. Edición Antorchas.

Pág. 125.

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animales en sus nidos y guaridas. No posee orden es un espacio cubierto mediante ramas y espartillo en forma caótica.

Las imágenes que muestro corresponden al mag-nífico álbum de fotografías “Aborígenes del Gran Chaco” realizado por Grete Stern en los años de 1958 a 1964 en la región antes mencionada. En ella se destacan las ricas expresiones en los rostros de los indígenas, pero la mayoría, como un telón se observa el cobijo, la choza, el refugio; son las imágenes que elijo para mostrar la relación de los originarios con los materiales. El orden o secuencia para mostrarlas se ajusta a la aparición de nuevos materiales, formas y metodologías constructivas. Cada imagen trae un cambio.

En la que sigue aparece un rancho de paredes y techos ejecutados de tacuara y paja donde vivía una familia toba en los alrededores de Resistencia (Chaco) en 1.959. La cubierta presenta un orden primitivo pero con la cumbrera que divi-de el techo en dos pendientes opuestas. Las paredes intentan cierta vertical y la forma busca el ángulo recto en las esquinas. En la morfología y proporción se nota ya la influencia de otras culturas

que conviven en la ciudad de Resistencia. Esta extraña imagen que sigue la autora la regis-

tra en Colonia 20 de Las Lomitas (Formosa) en el año 1.964, rancho Wichi. A diferencia de la anterior, aquí se avanza con el uso del barro de arcilla, en las paredes se observan los enchorizados colgando de tacuaras. La particularidad de este cobijo es su

forma curva, donde la cubierta se continúa con las paredes. La parte su-perior de paja y espartillo que cubren parte del enchorizado de barro de los laterales. La rama en la puerta indica que los moradores se ausentaron.

“Aborígenes del Gran Chaco” Grete Stern.

Edición Antorchas. Pág. 46.

“Aborígenes del Gran Chaco” Grete Stern. Edición Antorchas. Pág. 125.

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El rancho incorpora más material y rigidez. El techo sigue siendo de paja y las paredes más rígidas y firmes que las anteriores con un sector de encho-rizado y otros de palo a pique. Las herramientas: hacha y machete. La foto del año 1.964 en Napalpí (Chaco).

La familia del cacique Temai traba-ja en cestería de totora, legua 105 de Tres Isletas (Chaco). El rancho incorpo-ra el material abundante de la zona; la palma. Es más firme que los anteriores y muestra una novedad en la cubierta: rígida de media palma. Las paredes de palo a pique. En la secuencia de imágenes observo en la construcción de los ranchos la decisión de permanecer en el lugar. El sedenta-rismo se va marcando en la firmeza y solidez de los techos y paredes.

En la provincia de Santiago del Estero donde las lluvias son escasas y los soles abundantes, los ranchos incor-poran otra novedad en la prolongación de los aleros y las galerías. La cubierta de gruesos troncos soportan una espesa capa de tierra que con los años crecen arbustos. En otros colocan espartillos para aliviar la carga de calor.

Una demostración del nudo o apo-yo de las vigas sobre las columnas en modelo primitivo lo muestro en este encuentro de distintas piezas. Cada una con una función estructural bien defini-da. La del palo a pique con su horque-ta que hace de nicho o cama para la viga principal. Sobre ella descansan las correas transversales a distancias de 0,50 a 0,60 metros que soportan las finas tacuaras. Por fin la delgada cama de arcilla y espartillo (adobe) cuya masa hace de cubierta. Esto en una zona cercana a Tinogasta, en la provin-

“Aborígenes del Gran Chaco” Grete Stern. Edi-ción Antorchas. Pág. 72.

Materiales 317

cia de Catamarca.En los albardones, cerca de las

barrancas de los ríos el rancho se com-pone de las ramas de alisos, tacuaras, paja brava y el enchorizado de barro en las paredes. El de la imagen intro-duce en la cubierta un material indus-trial, la chapa acanalada de cartón alquitranado. Aquí se mezcla la tradi-ción, la cultura del rancho de barro con

un material producido en industrias; la chapa. Tam-bién se mejora la vertical de las paredes y el ángulo recto en las esquinas.

En la Quebrada de Humahuca de la provincia de Jujuy, con lluvias aún me-nores, las cubiertas resultan casi pla-nas y el espesor del adobe sobre las tacuarillas de soporte es reducido. Se mezclan las piezas de madera natura-les, los troncos, con las aserradas.

El adobe que surge del secado natural de la mezcla de arcilla con espartillo, es utilizado en toda la región de bajas precipitaciones pluviales. La junta de asiento también se realiza con el mismo material que genera un quiebre en la cul-tura del enchorizado de barro. Presenta un proceso previo de fabricación alejado a la vivienda a cons-truir. Existe una manufactura previa. En los ranchos anteriores, todo el material se procesaba bajo la proyección del mismo rancho.

En otras regiones de montaña se utiliza para las paredes la piedra ordenada por su propio peso gravitatorio. La cubierta con fuerte inclinación por las cargas de nieve se construye de troncos de ma-dera y cubierta de espartillo

Contrahipótesis - Tomo I318

En la página 72 de “Aborígenes del Gran Chaco”, la autora Grete Stern muestra esta imagen y la describe como “casa de material de Heriber-to Galván”. Ella copia el lenguaje de la región. En realidad de material son todas las casas; el barro, la paja, la tacuara, son materiales. Pero cuando ingresa el ladrillo cocido y si la mezcla de asiento posee cal o cemento, cambia la jerarquía de la vivienda. Deja de ser rancho para transformase en “casa de material” que corresponde al sedentarismo rural.

Todas estas antiguas y milenarias construcciones fueron olvidadas o tapadas por el velo de los mate-riales modernos. Así el cemento, la cal, los ladrillos cerámicos, las barras, los perfiles y las cubiertas metálicas. Todos sin excepción resultan de un proceso donde se combinan diferentes materias primas y donde la elevada energía y el calor las combina. De estas viviendas actuales solo queda el terreno, el suelo, donde se asientan como material primi-tivo. El resto todo cambió.

Así de esta manera efectúo una revisión más visual que escrita de los diferentes materiales que se fueron incorporando a la construcción de cobijos en la región norte del país. Es incompleta porque faltan muchos otros testimonios de costumbres cons-tructivas, pero es útil para este capítula al marcar los tiempos y los materiales de la región.

6. El tiempo y los esfuerzos.

6.1. Entrada. En general en este capítulo relaciono al hombre

con los materiales, pero no puedo soslayar que de-

Materiales 319

trás de los materiales hay un concepto innato de los esfuerzos. El conocimiento de los materiales avanza en la medida que cada esfuerzo queda encasillado en un tipo determinado de material y también de la forma. Ese es el objetivo de este punto de análisis. Luego de siglos de investigación y estudio por parte de las CC, ese fue uno de sus mejores logros; llegar al simple producto “EI”, la rigidez. Solo aritmética.

6.2. Los esfuerzos como sujeto. Analizo la relación de los materiales y los esfuer-

zos durante los períodos que el hombre los descubre, los combina y los usa. Los esfuerzos principales en cualquier estructura soporte son los clásicos ya cono-cidos: tracción, compresión, flexión, corte y torsión.

Ahora, en la actualidad nos parecen sencillos, casi naturales, pero fueron necesarios muchos siglos para simplificarlos a estos cuatro esfuerzos. También los hay combinados entre ellos. Cada uno ocupó un período en la historia del hombre y de los materia-les. Los esfuerzos son entidades incorporadas que se evidencian por el material que los contiene, que los confina. Son esfuerzos universales, pero el material y la manera de controlarlos tuvieron una historia que intento estudiarla.

Cada material se caracteriza por el o los tipos de esfuerzos que soporta. El acero y la madera tienen la cualidad de soportar todos los esfuerzos en dife-rentes relaciones de eficiencia. Son materiales que se los utilizan como puntal, viga, tensor o diagonal. Otros como la piedra, el cerámico y el hormigón sim-ple, solo resisten esfuerzos de compresión y en forma muy reducida los de flexión, tracción y corte.

Contrahipótesis - Tomo I320

En el cuadro que sigue muestro una grilla cuyas columnas son los esfuerzos y las filas los materiales, en unos pocos se completan todos los cuadros. Solo hacen bingo la madera longitudinal, el hormigón armado y el acero. El resto solo completan uno o dos casilleros.

En los principios la compresión reina-ba entre todos los esfuerzos generados por el hombre en sus obras. El primitivo ser humano había aprendido una de las acciones elementales de la inteligen-cia: apilar. Lo hacía con lo que tenía a mano, en algunas regiones con piedra, en otras con trozos de madera o ramas. Este período abarca toda la Edad de Piedra y parte de la del Cobre.

Si consideramos la madera como el material primitivo de la construcción, con ella el hombre solo pudo dominar la compresión como poste o puntal y la flexión como viga. A pesar que la tracción es uno de los esfuerzos predilectos de la madera, no fue posible aplicarlos porque no se disponía de ele-mentos de unión. La tracción necesita dispositivos de transferencias entre el esfuerzo y el material made-ra. En el principio de la historia, el hombre solo dis-ponía de un dispositivo de agarre; la mano. Con ella tomaba el extremo de un garrote, de una piedra, de una flecha en el arco y provocaba la tracción en el elemento.

Las uniones entre maderos se realizaban median-te atados de sogas húmedas que al secarse gene-raban elevadas fuerzas de unión. Las carpas de las tribus nómadas también empleaban la tracción en toda la cubierta y solo la compresión en los puntales de soportes.

En la Edad de Bronce se comienzan a descubrir y fabricar dispositivos de enganche y traba. Con ello algo de la tracción se puede transmitir al made-

Materiales 321

ro. Surgen diseños de carruajes con estructuras esbel-tas, en especial, las varas ancladas a la carrocería. También las embarcaciones son mejoradas al sustituir clavijas de madera por las de bronce. Se logra el empalme en tracción de tirantes de madera.

La madera, la rama, la vara existían desde los principios pero no el dispositivo dibujado al pie de la página anterior, que ahora nos parece tan simple como decir “grampa”. La tracción es el más económico de los esfuerzos, porque autocorrige al elemento sometido. Pero se transforma en onerosa cuando se construye el aparato de transmisión de carga. En muchos casos de los elementos de la cons-trucción, las grampas (porque son dos, una en cada extremo) terminan siendo más caras que el tensor.

Con el descubrimiento del trenzado de fibras y el entre tejido surgen objetos como las sogas y las telas que soportan solo la tracción. Este esfuerzo quien lo conocía muy bien fue Tarzán, en sus despla-zamientos de liana en liana. Nunca fue artesano, no hay antecedentes de sus habilidades como tejedor.

También está la tracción en el plano. En las curvas hinchadas de las velas de navíos tensadas por el viento que transmiten en forma lineal la tracción en las cuerdas que empujaban. La mayoría de las telas o tejidos se obtienen de telares que organizan los hilos de manera ortogonal. De esa forma únicamen-te pueden soportar tracción en solo dos direcciones normales. En otros casos se diseñaron tejidos cuyas líneas también poseían direcciones diagonales, es el caso de la trama de esterilla en sillas de maderas. Solo a fines del siglo XX se logran fabricar tejidos (geotextiles) en direcciones caóticas donde los es-fuerzos pueden ser aplicados en cualquier dirección del plano o de la membrana.

Contrahipótesis - Tomo I322

Escribo hierro o acero, pero en realidad es lo mismo en este relato. Ya lo dije, el acero es la com-binación de hierro con el carbono que despiden los leños orgánicos en los hornos de fundición. Cuando aparece este metal, el hombre se encuentra con el primer material que puede asumir todos los esfuer-zos y además es maleable, es dúctil. En los principios se utilizaba con secciones trasversales macizas que se obtenían de la forja de escasa eficiencia estructural. Hasta esta época el hombre dominaba la compre-sión y en forma reducida la tracción y la flexión con su compañero, el corte.

Quien produce un salto brusco en la eficiencia no es un material, sino una forma. Aparece la trian-gulación como configuración estructural. Es posible porque mediante el remachado se logran unir las diferentes piezas y configurar las formas a voluntad del constructor o proyectista. Con el sistema reticu-lado se logra “dibujar” en la realidad de la viga los esfuerzos que provocan las cargas externas. Las cerchas triangulares, en su forma van copiando la magnitud de la flexión. Nula en los extremos con variación a un máximo en el centro. Conocemos el teórico momento flector producido por las fuerzas externas, ahora es bueno introducir un nuevo concep-to; el “contra momento” que en otras partes lo llamo “momento nominal”, es el momento interno formado por la cupla de los materiales del elemento.

Al estudiar los esquemas anteriores observo que la forma del elemento me permite configurar el contra momento para que la eficiencia aumente. Con el advenimiento del hierro para las uniones de todo tipo, se hizo necesario aplicar ingenio y lograr que

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los nominales se acerquen a los teóricos. La diferencia entre el nominal y el teó-rico es el coeficiente de seguridad en cada sección de elemento a la flexión.

No puedo dejar pasar sin volver nuevamente a una de las formas que siempre y todas las veces me asom-bran; la hoja del banano donde se mezclan con arte el material con la forma.

Allí el “EI”, la expresión matemática que tantas décadas y siglos le llevó descifrar al hombre, allí en esa hoja

tan modesta el “EI” cambia en cada infinitésimo de su longitud. Porque la forma se modifica desde el arranque, del empotra-miento hasta el extremo final. Estoy dentro del análisis de los esfuerzos, la forma y el tiempo. Al hombre le llevó uno o dos siglos interpretarlos mate-máticamente, a la natura-leza ciento de millones de años.

Cuando la utilización del acero deja de ser patrimonio de las armas, de las cerraduras y de las bisagras, cuando se extiende a los elementos estructurales de los edificios, los fabricantes acuer-dan normalizar las secciones de las vigas. Fabrican secciones transversales de hierro en forma de “I”,

de “T” o de “L” y otras, que solas o combina-das se adaptan a los esfuerzos externos. Los perfiles metálicos que se comercializan en la actualidad fueron obtenidos luego de varias décadas de prueba, no de la química del ace-ro, sino de la forma.

En el esquema muestro un perfil metálico del tipo “doble te” de una altura total de 30 centímetros. La superficie transversal es de 70 cm2 que la comparo con una planchuela tam-bién de 30 centímetros de alto e igual super-

Contrahipótesis - Tomo I324

ficie. Observe lector la diferencia en los momentos de inercia y módulos resistentes. Esa optimización es eficiencia desde las formas que se produjo durante largas décadas de prueba y error. Hago una com-parativa desde la tracción, la flexión y el pandeo respecto del eje “xx”.

Si los elementos perfil y planchuela los someto a tracción, ambos resisten por igual, porque la tracción es función de la superficie transversal:

σ1 = σ2 = P/S = P/70P: la carga que actúa.S: la superficie de la sección transversal.

No sucede lo mismo si los someto a flexión. Apa-recen otras identidades en la fórmula; el momento flector y el módulo resistente:

σ1 = M/W1 = P/650 (para el perfil)σ2 = M/W2 = P/350 (para la planchuela)

M: momento flector actuante.W: módulo resistente de la sección.

No considero el pandeo por alabeo de la zona superior por la supuesta existencia de elementos transversales (correas) que lo impiden. Con el mismo material, con la misma masa, con la misma superficie, pero con cambio de forma el perfil puede soportar esfuerzos dobles.

Que se asemeja con el pandeo:σ1 = π2EI/l2S = π2E 9800/l270σ2 = π2EI/l2S = π2E 5200/l270

Algo similar le sucede a la viga maciza de made-ra. Lentamente se configura en formas donde resul-tan máximos los módulos resistentes (W) y momentos de inercia (I) con el distanciamiento de sus masas ubicadas en las alas. Las secciones macizas cuadra-das o rectangulares que salen de los aserraderos, son transformadas en nuevos diseños reticulados. Con la llegada del hierro, la madera se posiciona en una nueva jerarquía; es posible construir uniones y nudos por los cuales transmitir mejor la tracción. Se mejo-ran los carros y carruajes, lo mismo que las embarca-ciones.

Materiales 325

En una sección rectangular de viga, el “z” se corresponde con la distancia 2/3 de “h”, su altura. Pero con los nudos metálicos que unen piezas de madera a tracción con las de com-presión, se logran construir reticulados donde el “z” se eleva junto a la resistencia a flexión, quedando esa altura como variable de diseño del proyectista. En la figura de la izquierda

una viga maciza de sección rectangular, a la dere-cha se corta esa viga longitudinalmente al medio y se construye otra reticulada de mayor resistencia.

El hierro tiene la mejor de las cualidades de cualquier entidad o indi-viduo: es amigable con todos los restantes ma-teriales. A fines del siglo XIX se descubre también las buenas relaciones entre las barras de hierro y un nuevo producto que se había comenzado a producir en esos años: el

cemento. Este envuelve y protege a las barras para impedir la oxidación y posterior corrosión.

En forma lenta y en función de la disposición de las barras longitudinales y transversales (estribos) el hormigón armado comienza a consentir y someterse a todos los esfuerzos. Tanta es la bondad de este nuevo producto estructural que en la segunda déca-da del siglo XX se inicia una nueva ciencia: “Estructu-ras de Hormigón Armado”. En algunos países des-plaza al acero que reinaba como principal material para asumir todos los esfuerzos.

Luego a mediados del siglo XX surgen nuevos tipos de hormigones. El hormigón pretensado, el postesado, el de alta resistencia y el encapsulado. En todos los casos la eficiencia aumenta, a menor masa, mayor resistencia.

También está en juego otra variable que asume un notable peso luego de la caída de las torres gemelas; el fuego. Las partes estructurales críticas de

Nominal de MacizaM1 = Cz1 = Tz1

Nominal de la Reticulada M2 = Cz2 = Tz2

Contrahipótesis - Tomo I326

6.3. La eficiencia como sujeto.

un edificio se construyen con hormigón encapsulado que permite prolongar los tiempos de exposición al fuego antes de su debilitamiento.

La eficiencia de una estructura, indiqué en otros capítulos, es la relación entre la carga que soporta y el peso propio del sistema. En el gráfico indico la re-lación de esa eficiencia con el tiempo, con el avance de los sistemas constructivos, sus combinaciones y los dispositivos de unión.

El tramo AB se corres-ponde con las edades de piedra, cobre y bronce, unos 20.000 años AP (antes del presente) hasta el 3.000 AP. El tramo que sigue (BC) es el tiempo de la edad de hierro en combinación con la ma-dera, desde 3.000 AP hasta el 1.700. Por último la eficiencia aumenta de manera asombrosa cuando surge la triangulación y los medios de unión para los esfuerzos de tracción, también está allí presente el hormigón armado en todas sus formas. (Tramo CD)

Para esta época que puede abarcar desde los inicios de la revolución industrial, hasta principios del siglo XX, le corresponden al hierro solo y a la made-ra combinada con fijaciones metálicas ser los ma-teriales que asumen todos los esfuerzos. Hasta que aparece el hormigón armado.

7. La composición de los materiales.

Es imposible abordar en un libro el estudio de la composición de los materiales, menos aún en un capí-tulo. No es necesario que el constructor o proyectista

7.1. Entrada

Materiales 327

7.2. Producción y degradación. A los materiales se los puede estudiar de dos ma-

neras. Una es su historia desde los descubrimientos que realizan el hombre y su proceso constructivo. La otra, la segunda, que resulta más fácil es la degra-dación del material, cómo se descompone, la marcha de su envejecimiento. En ambos casos es necesario tener algunas nociones de química y termodinámica.

Este concepto se explica de manera muy simple: todos los materiales provienen de la corteza del planeta y todos, tarde o temprano, cumpliendo la ley de la entropía, volverán a ser corteza terrestre. En síntesis, las obras, los edificios, las viviendas, termina-rán en el suelo como polvo dentro de cientos o miles de años.

El ladrillo se desintegra lentamente por la acción de sus sales internas y la eflorescencia. El hormigón pierde su alcalinidad, se enferma y envejece con sucesos como la carbonatación, cloruros o la lixivia-ción. El hierro, el acero, puede pasar de la oxidación a corrosión, y luego desaparecer. La madera se pudre o la comen las termitas. Todos los materiales de la construcción, terminan por volver a su condi-ción de origen. Se cumple con la segunda ley de la termodinámica; la entropía. Es por ello que debe ser

conozca la constitución química de todos los materia-les, sin embargo es interesante conocer los principios elementales de la estructura interna de cada uno de ellos. De esta manera se interpreta su conducta ante las fuerzas, frente a los agentes agresivos y su paso por el tiempo.

Interesa ahora el análisis de algunos aspectos que no se los tienen en cuenta en las CC tradicionales:

• La formación, elaboración desde las materias primas.

• El envejecimiento, la decadencia con el transcur-so del tiempo.

• Las fuerzas que se generan en su masa interna por fenómenos físicos y químicos.

• Las fuerzas producidas en la interfaz de mate-riales diferentes.

Contrahipótesis - Tomo I328

interés de los técnicos en la ingeniería y arquitectura conocer los materiales no sólo en su resistencia, sino también en la velocidad de su envejecimiento y las formas para demorarlo. En cada una de las transformaciones del mate-rial existe un intercambio de energía y calor.

La arcilla o el limo que componen la mayoría de los suelos proviene de me-tamorfosis del desgaste y deterioro que se producen en los bloques de piedras vírgenes por acciones; térmicas, mecá-nicas, químicas, antrópicas y biológicas. Son todas actividades que tienden a partir, romper la piedra en bloques cada vez más pequeños. Parte de la entropía modifica el tamaño. Las altas monta-ñas se desgastan, las avalanchas, los terremotos, la nieve, el agua. Todos los días existen miles de tonela-das de piedra, arenas, suelos que son transportados desde partes altas a otras más bajas. Existe una constante degradación. Las grandes partes se trans-forman en pequeños trozos.

Formación no significa creación. Aquí la forma-ción es lo contrario a degradación. El hombre lucha por formar desde partículas pequeñas partes más grandes; la partícula de cemento, de cal, el grano de arena, el fragmento de piedra, una barra lineal de acero, el ladrillo individual. Todas son partes que el constructor ordena para lograr un todo. Que puede ser una vivienda, un edificio o un puente. Son entidades que la estática las considera en equilibrio estable, pero la termodinámica junto con la química las observa como sujetos en el inestable equilibrio de la decadencia permanente.

Formación desde la voluntad humana y degrada-ción desde la termodinámica están en lucha continua. Es fácil conocer el resultado. Me cuesta aceptarlo, pero todo terminará en el suelo como arcilla, limo, óxidos. Es tarea del arquitecto, del ingeniero reali-zar obras en las que la velocidad de degradación sea lenta. Para eso es necesario conocer la composi-

Materiales 329

ción de algunos materiales y así comprender ciertas conductas de los utilizados en la construcción de cualquier obra.

7.3. Fuerzas internas de masa. Cada material responde a los estímulos externos,

sean de cualquier tipo, de maneras diferentes con algo en común; todos producen en su masa interna esfuerzos. Para comprender fácilmente el concepto que sigue tengo que distinguir de manera precisa las fuerzas que actúan sobre cualquier estructura sopor-te:

• Fuerzas externas al sistema. Estas importan a la estática clásica.

• Fuerzas internas del sistema. Estas son las que me interesan ahora.

En la generalidad de las estructuras que sopor-tan edificios, puentes, el diseño se ajusta a las cargas externas que actuarán durante su vida útil. Sean gravitatorias, de vientos, de nieve, de agua o so-brecargas, todas son externas al sistema. Allí reside una contra hipótesis. Porque en muchas ocasiones las fracturas o fisuras que se producen en los elementos del sistema estructural provienen de otras acciones. Fuerzas internas de su masa que no son tenidas en cuenta en el diseño. Son varias y de distintos oríge-nes que están en permanente cambio y variación, son los esfuerzos generados por dilatación, en los cambios de temperatura; las fuerzas de partículas o intermoleculares por las variaciones de humedad. Las producidas en la interfase de materiales distintos. La

expansión del agua que se congela en las pequeñas grietas. Las de expansión por aumento de volumen en el proceso de corrosión. Las bióticas producidas por la vegetación, en especial las raíces. Las antrópicas generadas por el hombre en el uso del edificio, des-

Contrahipótesis - Tomo I330

de el cambio de un solado o el fuerte diferencial de temperatura en una pared que divide el ambiente exterior con el interior enfriado por equipos climati-zadores de ambientes. En la lista distingo las fuer-zas que se consideran en los análisis de cargas, las habituales y también las que se ignoran. Resulta que estas últimas ocupan el mayor espacio en el listado.

Una notable diferencia entre las fuerzas externas y las internas es la visualización. En las primeras las fuerzas se pueden visualizar a través de la presen-cia del volumen y la densidad. Una pared, un mue-ble, una caja fuerte nos transmite a los profesionales de la construcción un sentimiento de “peso o gravi-tación”, posiblemente para un ladrón profesional pueda transmitir una sensación “dureza o fortaleza”. Para ambos el objeto existe y es observable. Sin embargo las fuerzas, esfuerzos, o tensiones internas son invisibles, se desarrollan en el interior de la masa del material y solo se expresan mediante deforma-ciones, fisuras, grietas o movimientos. Creo que por esa notable dificultad de percepción resultan casi imposibles de mensurarlas e ingresan dentro de la bolsas del coeficiente de seguridad que se utiliza en los cálculos.

Una calurosa tarde de febrero, con el sol encendido en todas sus fraguas, produce en la pared occidental de un alto edificio esfuerzos internos diferentes e inversos a los que en el mismo momento se generan en la pared oriental que posee menor temperatura.

Los diferenciales de temperatura pro-ducen una diaria oscilación, sin vientos, sin tormentas, sin sismos. Nadie se da cuenta. De la tarde a la noche, de la noche a la mañana, otra vez a la tarde. El sol va marcando la cadencia de fatiga. Con los años, con muchos años se redu-ce la resistencia. Esto se lo observa en tiempos más cortos en las chimeneas abandonadas. Las fábricas apagaron sus calderas y las altas temperaturas de los gases disminuyen hasta ceder a la oscilación tér-mica diaria. Todas las chimeneas están fisuradas.

Materiales 331

7.4. Interfaz e interacción materiales

estructurales.Todo lo que se construye de alguna manera u

otra transmite cargas, siempre, poca o mucha que al final terminan en los suelos. Una simple vivienda de una sola planta, un edificio de cientos de metros de altura o un terraplén de una defensa, traspasan sus cargas entre los elementos que los componen y siempre llegan en el suelo. Es la meta.

Al suelo hay que analizarlo como una continuación de las superestructuras que se construyen sobre su nivel. Es incorrecto estudiar como disciplinas separa-das las estructuras, las fundaciones y la mecánica de suelos. Este error es habitual cometerlo incluso en la construcción más simple de una vivienda de paredes portantes. Se considera por separado la cubierta, luego las paredes, más abajo las fundaciones y por último el suelo. Todo como elementos libres y autóno-mos. La realidad nos muestra que ellos se encuentran íntimamente vinculados. La historia también.

Cualquier sistema que se construya es un sistema espacial que tiene una medida de frente, otra de fondo y también, la más importante de todas; una altura. Esta altura en la ingeniería hay que consi-derala desde los estratos más profundos del suelo alterado por las cargas hasta el punto más elevado de la construcción. El árbol de la figura no es solo la parte visible; continua en forma subterránea en profundidades de longitud similares al de su altura. Lo mismo pasa con un edificio; se compone de la parte construida y también del bulbo de suelo que lo soporta.

La única obra que es favorecida por una contra hi-pótesis es la Torre de Pisa. En sus mil años de edad lenta-mente se hundió 2,50 metros, pero su fama la adquiere en la irregularidad de ese descenso. Se inclina 5° por la consolidación desigual de una capa de arcilla a unos 20 metros de profundidad.

Contrahipótesis - Tomo I332

7.5. El agua, el aire y los sólidos.Seudo sólidos.

Los suelos, así como el hormigón, la madera, las mezclas de cales, están constituidos por los tres ele-mentos: aire, agua y sólido. Son tres fases. Cada una de ellas participa de una u otra forma en función del tamaño, forma y constitución de las partículas que componen el material. Solo las barras de acero y los perfiles metálicos escapan o renuncia al seudo sólido en sus primeros tiempos o en su temprana edad, porque luego con oxidación y la corrosión aparece el agua y el aire.

En los esquemas muestro la constitución seudo sólida (o también falsos sólidos) del suelo y del hormigón. Una de las diferencias entre ambos es la presión de poros. En el hormigón permanece prác-ticamente estable, mientras en el suelo varía con el contenido de humedad. En los suelos es un parámetro de su estabilidad.

La madera en estado húmeda o verde también entra en la categoría de falsos sólidos porque la masa que la constituye comparte, aire, agua y fibras sólidas. En estado seco se consolida al perder gran parte de uno de los elementos: el agua.

El agua. Con excepción de los materiales metálicos sin

proceso de corrosión, el agua está presente en todos los restantes. La contenida en el suelo, en el hormi-gón, en el mortero, en el ladrillo, en la madera, debe considerarse como parte integral de los mismos. También en los perfiles o barras metálicas que sufren corrosión (oxidación continua). Lo llamativo es su participación en las diferentes formas. Conocer esas particularidades ayuda a interpretar los materiales.

En los siguientes párrafos destaco algunas cuali-dades que se presentan en el agua, en especial en su superficie y en el contacto con otros elementos.

El agua como disolvente diluye o “quiebra” las es-tructuras cristalinas de enlaces iónicos o de hidróge-no. Las sales (cloruro de sodio entre ellas) son com-puestos iónicos cuya estructura cristalina es quebrada

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por el agua. El cristal se transforma en una solución (salmuera en el caso del cloruro de sodio).

Los suelos también se disuelven. Para quitarme el barro, la suciedad que permanece luego de mani-pular una muestra de suelo utilizo el agua. Nada de naftas, querosenes o aceites; solo agua. Esta acción disolvente se produce porque la molécula de agua posee cargas eléctricas descentradas. Por un lado cargas positivas (hidrógeno) y en el otro negativas (oxígeno).

Sus moléculas son bipolares. Es uno de los más poderosos disolventes de los compuestos iónicos. La carga total es eléctricamente estable, solo se encuen-tra descentrada, como las baterías de los autos o las pilas de las linternas. La carga eléctrica total está en equilibrio pero posee bornes, polos, de una lado positivo, del otro negativo.

La acción disolvente del agua es un fenómeno que debe ser tenido en cuenta en la composición y descomposición de algunos materiales. Es un clásico en la química la reacción del agua con el cloruro de sodio (sal de mesa), aquí lo reproduzco:

“Geología física”. A.N. Staher. Ediciones omega. Página 41.

“…se forman cargas parciales en partes diferen-tes de la superficie de la molécula. Cuando rodean iones de sodio y cloro en una solución, las moléculas de agua se orientan a sí mismas hasta presentar una carga opuesta hacia el ion…”.

Al depositar una gota de agua sobre un grano grueso de sal se produce la reacción iónica de diso-lución de los cristales. Insisto en este concepto porque gran parte de los suelos (limos y arcillas) poseen átomos de sodio y otros que ante la carga eléctrica de la molécula de agua modifican su estado crista-lino. La tan usada y abusada “tensión admisible” de los suelos es una contra hipótesis desde el aspecto químico.

La tensión superficial es la cantidad de energía necesaria para estirar o aumentar la superficie de un líquido por unidad de área. Los líquidos que tie-nen fuerzas intermoleculares grandes también tienen tensiones superficiales altas. Así, debido a los enlaces

Contrahipótesis - Tomo I334

de hidrógeno, el agua tiene una tensión superficial mucho mayor que la de gran parte de los líquidos. Las moléculas dentro de un líquido son empujadas en todas direcciones por las fuerzas inter-moleculares; no hay tendencia hacia una sola dirección. Sin embargo, las moléculas de la superficie son empuja-das abajo y los lados por otras molécu-las, pero no arriba de la superficie. En consecuencia, estas atracciones inter-moleculares tienden a empujarlas hacia dentro del líquido lo que ocasiona que la superficie se tense como si fuera una película elástica.

Una gota de agua sobre una super-ficie con moléculas no polares (cera de lustre) adopta la forma de una pe-queña perla esférica porque de esta manera se minimiza el área superficial de un líquido. La superficie cerosa de una manzana húmeda también produce el mismo efecto.

La capilaridad es otra manera de la tensión superficial. El agua sube espontáneamente en un tubo capilar porque se adhiere a la superficie de las paredes. La tensión superficial del agua ocasio-na que esta película se contraiga y empuje el agua hacia la parte superior del tubo. La capilaridad es provocada por dos tipos de fuerzas. Una es la atracción intermolecular entre moléculas semejantes denomina-da cohesión; la otra fuerza, conocida como adhesión, es una atracción entre moléculas distintas, como las del agua y las del tubo de vidrio. En la capilari-dad, la adhesión es más fuerte que la cohesión.

La viscosidad es una medida de la resistencia de los líquidos a fluir. Cuanto mayor es la viscosidad, más lento es el flujo del líquido. La viscosidad siem-pre disminuye con el aumento de la temperatura.

Materiales 335

El agua tiene mayor viscosidad que muchos otros líquidos por su capacidad para forma enlaces de hidrógeno. Este fenómeno de viscosidad se presenta en arenas húmedas donde el agua actúa como unión o adherente entre las partículas. Las arenas secas están sueltas y los granos solo se traban por fricción. Los suelos y otros materiales poseen tres condiciones en relación al agua que contienen:

Seco → Húmedo → SaturadoEn las arenas saturadas existe una presión de

poros neutra o nula, en ese caso disminuye la traba por fricción. Mientras que en las arenas húmedas, además de la fricción actúan las fuerzas de viscosi-dad del agua y es posible configurar volúmenes con formas diferentes.

En la serie de cuatro imágenes de la izquierda-muestro la situación que se le plantea a una arena fina. La primera con la humedad suficiente para mantener sus paredes, luego con el paso de las horas el agua se evapora y con ella se van también las fuerzas capilares y viscosas que mantenían los granos juntos. Al final el armado se somete a la gra-vedad; desmoronado.

En las fotos inferiores, dos situaciones extremas; la arena seca que mantiene su pendiente, su perfil en función de la fricción y trabas que se producen entre los granos. Luego con proceso de saturación con agua inyectada en su masa se produce una leve presión de poros y la configuración se modifica y otra vez la gravedad aplasta al sistema. Son ejem-plo de extrema sencillez pero que en la realidad se configuran en gran escala produciendo efectos no esperados en los terrenos y sus construcciones.

Contrahipótesis - Tomo I336

La composición del material se modifica en función del contenido de humedad. En el esquema indico la variación de las fuerzas que se producen en la masa de suelos finos.

Para suelos muy finos (arcillas) el agua se com-bina eléctricamente for-mando otro tipo de agua en la superficie de la partícula; el agua adsor-bida. Otra cuestión, la densidad del agua varía con la temperatura. Su forma sólida es menos densa que su forma líquida, parece un contra sentido. Dicho de otra forma; el agua congelada ocupa mayor lugar que la líquida. Esto aclara las notables fuerzas que desarrolla el agua en las fisuras saturadas y luego congeladas por el intemperismo.

Todas las cualidades descriptas del agua trans-miten a los materiales conductas distintas, en algunos casos contrapuestos. La contracción por fragüe del hormigón o de la arcilla y las fisuras que provoca es contraria a la atracción que poseen las partículas en su masa endurecida. En el dibujo intento graficar las fuerzas que producen los capilares en el proceso de evaporación y secado, tanto del hormigón durante el frague, como de los suelos en secado. Entre las fisuras de contracción coloco solo un capilar, de millones de la realidad.

El aire.El aire se encuentra en el interior de todos los

materiales de la construcción cuyo proceso de fa-bricación fue la utilización del agua. En los suelos secos hay huecos o poros con vapor de agua y en los saturados llega a tener un 2 % de aire atrapado. La presencia de aire en los suelos permite cierta defor-mación elástica de los mismos, así como lo hace el

Materiales 337

aire en los neumáticos de los vehículos. En el hormigón el aire puede estar

en poros o pequeños globos cerrados incomunicados con el exterior, pero también puede estar presente en con-ductos capilares ya secos. En estos casos permiten el ingreso de gases agresivos del medio que lo rodea y acelera el proceso de carbonatación con pérdida de la alcalinidad. Cuando ese frente de carbonatación llega a las armadu-ras puede dar comienzo a la corrosión de las mismas porque el hormigón pier-

de la lámina de alto pH que protege a las barras.

Los sólidos.Las moléculas del sólido se mantienen en posición

rígida y regular. No tienen libertad para moverse. Muchos sólidos, como las arcillas, se caracterizan por tener un orden, es decir, las moléculas están distri-buidas en una configuración regular tridimensional. En un sólido hay aun menos espacio vacío que en un líquido.

La diferencia en la conducta de los sólidos pro-viene del tipo de enlace atómico o molecular. A nivel atómico los enlaces son de unión iónica, de unión covalente y de unión metálica.

Unión iónica: se presenta entre un elemento elec-tronegativo y otro electropositivo, el primero recibe electrones que entrega el segundo. Es el caso del cloruro de sodio. El cloro acepta el electrón que cede el sodio.

Unión covalente: la unión es covalente cuando los átomos comparten pares de electrones, tal como sucede en la molécula de hidrógeno.

Unión covalente polar: en este caso las moléculas poseen cargas eléctricas orientadas en direcciones diferentes. La carga total está equilibrada pero pero su ubicación asimétricas.

La unión metálica se produce por la facilidad que tienen estos materiales de ceder electrones formando iones positivos. La unión se forma por los electrones

Contrahipótesis - Tomo I338

libres que circulan entre los iones.En las moléculas las fuerzas que las

mantiene unidas provienen de uniones tipo puente de hidrógeno y de las fuer-zas de Van der Vaals.

No es necesario ingresar a los co-nocimientos profundos de la química para interpre-tar la interacción entre los distintos elementos y sus uniones. Creo que las explicaciones y los esquemas anteriores son extremadamente básicos, pero sirven para tener una idea de las diferentes conductas de los materiales que se utilizan en las CC.

7.6. Los materiales de estudio.En el análisis de la composición y degradación

de los materiales elijo solo aquellos más usuales en la construcción que para el estudio los ordeno de la siguiente manera:

• Suelos.• Adobe, arcilla.• Ladrillo cocido, cerámica.• Madera.• Hierro.• El hormigón.Los estudio en ese orden. Los suelos se modifican y

cambian generando otros materiales. Con la energía del amasado y el sol, el adobe. Con el fuego direc-to, los ladrillos. Con el aporte de otros elementos se llega al hierro y al cemento.

8. Los suelos.

8.1. Entrada.Por ser el más antiguo de los materiales le de-

dico el mayor espacio en este capítulo de la histo-ria. Además al conocer su interior, la forma de sus componentes y la transferencia de los esfuerzos en su masa, me permite interpretar mejor a los restantes materiales de la construcción.

Materiales 339

En el suelo están todos los materiales, están todos los elementos: el aire, el agua, los sólidos con dife-rentes átomos formando micro estructuras cristalinas. Son los residuos sólidos galácticos que la enigmática fuerza de la gravedad los atrajo y los dispuso para formar nuestro planeta. El suelo es roca sideral, inte-grado como el basalto o descompuesta como el limo o la arcilla, pero su origen es el mismo.

¿Que otro material utilizado en la construcción de los edificios es mas antiguo que el suelo? No me refiero al suelo superficial, el orgánico, el vegetal, el joven. Es el otro suelo me interesa, el que está más allá de uno o dos metros de profundidad. Ese suelo es el milenario. Ese suelo que utilizaré para sostener las construcciones, las viviendas, los edificios. Nada más antiguo que una piedra partida de canteras de trituración o el canto rodado en el cauce de un arroyo de montaña. Las arenas finas de los fondos de ríos de llanuras, o los limos de sus costas, de sus orillas. La misteriosa arcilla que puede llamarse suelo pero con conductas totalmente diferentes a los ante-riores, tan enigmática y arcana que la misma Biblia hace referencia de ella. La historia del suelo es la historia del planeta. Así de compleja, indescifrable y profunda.

El suelo tiene en la construcción dos grandes destinos. Uno es el soportar las cargas con mínima deformación que llegan de los edificios y el otro es el de proveer otros materiales; el ladrillo, los cerámicos, el cemento, la cal, el hierro, en fin, todos provienen de un proceso donde la energía y el calor transfor-man ese suelo. Estudiar al suelo me sirve de marco para entender mejor la composición de los otros materiales.

8.2. El tiempo, el intemperismo y el origen del suelo.

El intemperismo modifica la genealogía del suelo. Son los procesos naturales que resultan de la acción individual o combinada de factores tales como vien-

Contrahipótesis - Tomo I340

to, lluvias, heladas, terremotos, inundaciones, cam-bios de temperatura y acción de la gravedad que ocasionan la ruptura de la roca origen. Estos efectos pueden ser por agentes físicos como los detalla-dos en el párrafo anterior, o también por acciones químicas, que atacan la roca descomponiéndola, el principal agente es el agua y sus combinaciones: oxi-dación, hidratación, carbonatación, vegetación.

Los suelos denominados residuales fueron produ-cidos por el intemperismo y han permanecido en el lugar de origen, mientras los transportados lo fue-ron por las fuerzas de glaciares, viento, ríos, mares, gravedad. Estos suelos aparecen cuando los procesos químicos del intemperismo predominan sobre los físi-cos, lo que sucede en los terrenos llanos de las áreas tropicales. La acción del agua, de los ríos, disuelven algunos minerales, transportan algunas partículas en suspensión y hacen chocar o arrastrar otras. En la desembocadura de los ríos se depositan los sólidos; primero lo hacen los fragmentos de grava en las pla-nicies de las crecientes; después, las arenas gruesas y medianas y finalmente en las áreas del estuario o delta, las arenas finas o limos.

8.3. La corteza.La corteza superficial terrestre se

forma en la mayoría de los casos por suelos que son productos de la meteori-zación de grandes bloques de piedra. Desde la cordillera andina donde está la roca desnuda, hasta el punto más bajo, en los deltas de los ríos, cada vez los suelos son más finos.

Además entre un punto y otro existen varios cen-tenares de metros de diferencia de altura. Es ener-gía potencial que se activa con los vientos, las lluvias, los terremotos, los arroyos, los ríos. Todo motiva un descenso de las partes de roca al principio, más lejos arena, y pequeñas partículas; los limos. Todo es la meteorización mecánica junto a la otra más pode-rosa; la química. Acción del sol, ácidos de las raíces

Materiales 341

descompuestas, agua, oxígeno, y todos los elementos químicos que existen en la atmósfera se ponen en contacto con la piedra que por miles de años estuvo protegida en las profundidades.

“Los geólogos emplean el término meteoriza-ción de las rocas para describir todos los procesos externos, los que funcionan en la superficie terrestre o cerca de ella, por medio de los cuales la roca ex-perimenta descomposición química y desintegración física”.

“Geología física”. A.N. Staher. Ediciones omega. Página 82 (idea del dibujo).

El esquema de la izquierda del perfil de un es-trato corresponde a un caso general. Este incesante desgaste de las aristas de cordilleras y rellenos en zonas bajas de las cuencas reduce en forma per-manente las partículas de las piedras y junto con los restos de plantas y animales se forman los suelos superficiales.

Por debajo de esa capa está la regolita, mate-riales rocosos mezclados con arenas, limos y arcillas. Luego a más profundidad aparece la roca fractura-da en grandes bloques. Las diaclasas con las fisuras y grietas separan los bloques de piedra.

En las regiones que cubren las grandes cuencas como las provincias del Noreste de la Argentina, están los ríos Paraná, Paraguay, Bermejo, Pilcomayo que por milenios han sido la principal cinta transpor-tadora de suelos. Así se forman y crecen los terrenos a una velocidad aproximada de unos 30 centímetros

por cada mil años. En el perfil que si-gue muestro los tipos característicos de los suelos en estas regiones.

Quiero destacar algo extraño, en el Chaco en varios sondeos realizados para estudios de suelos y otros para las excavaciones de los pilotes en profundi-dades de 15 a 20 metros se ha encon-trado madera de árboles antiquísimos. En ocasiones debajo de ese misterioso bosque ahí apretado con miles de tonelada se encuentra una arena densa limpia. Por arriba; una arcilla muy fina.

Contrahipótesis - Tomo I342

¿Será un bosque exterminado por las cenizas de una arcaica erupción volcáni-ca, que ahora son arcillas? Otro dato que no es menor; entre el bosque apretado y la arena limpia densa también se han encontrado fósiles cuya datación de edad coincide con las de las fibras de troncos extraídos.

“…en la localidad de Laguna Blanca…sobre el arroyo Saladillo existe en las barrancas un manto de tierra blanca…franja visible por su cloración en contraste con el bermejo de la greda…extraí-da muestras fue clasificada como ceniza de origen volcánica…siendo su espesor de 0,45 metros en el perfil de la barranca…”

“Historia de la Provincia del Chaco”. Carlos LópezPiacentini. Editorial Chima Sa. Página 63.

El esquema muestra en detalle de la hipótesis de las capas profundas (14 a 50 mts.).

En algunas áreas de la región aluvio-nal la capa de arcilla profunda es imper-meable y se genera presión en el agua del artesiano o acuífero que se encuentra por debajo, allí existe compresión en los poros de los intersticios de la arena densa compacta. Si esa lámi-na o capa estanca de arcilla es punzada y atravesa-da por una perforación, cualquiera sea su diámetro, se produce un fenómeno deno-minado “licuefacción” del suelo generado por el rápido ascenso del agua hacia los mantos superiores de limos finos.

Se genera así, una instantánea presión de poros en los suelos limo arenosos supe-riores y desestabiliza a los granos provo-cando un descenso de la masa de suelo en la zona.

Materiales 343

8.4. La mecánica de los suelos. La Mecánica de los Sólidos analiza la conducta

de los cuerpos frente a la acción de fuerzas ex-ternas, en especial la gravitatoria. Un segmento de esta ciencia es la Resistencia de los Materiales. Es habitual aplicar los conocimientos de ellas para establecer la capacidad portante de un material, es la relación entre las fuerzas externas actuantes y la superficie del material. Al resultado lo denominan tensión de rotura o tensión admisible si se aplica un coeficiente de seguridad.

Sin embargo la mayoría de los edificios, especial-mente los livianos, no se fisuran por fuerzas físicas externas de gravedad, controladas por esas “ten-siones admisibles”. Sino por fuerzas que se producen a nivel de la partícula en la micro estructura para luego desarrollarse en toda la masa del la construc-ción. Estas ciencias configuran una contra hipótesis al ignorar las fuerzas que se producen dentro del material, las fuerzas de atracción o repulsión entre sus partículas.

La Mecánica de Suelos se apoya en principios de la Mecánica de los Solidos y de la Resistencia de los Materiales, así arrastra contagiada los errores de la tensión admisible. Conocer la historia de los suelos es predecir su conducta futura. La causa de los movi-mientos de los suelos responde a cuestiones físicas de los de granos gruesos (arenas y limos) y a fenómenos electroquímicos para los de granos finos y muy finos (arcillas).

Las fuerzas que se ori-ginan en la masa interna del sólido, producidas por contracción de seca-do o por variaciones de volumen por temperatura son consideradas en un segundo término, como secundarias. En la mayoría de los casos esas fuerzas son tratadas solo en la faz empírica, en la fáctica,

Contrahipótesis - Tomo I344

mediante la realización de juntas de construcción o juntas de dilatación. Disposición que se transforma en tradición, en costumbre. Así se hace, sin conocer las causas.

La conducta de los materiales en su escala real, macro, de visual directa responde y copia a la es-tructura cristalina micro, aquella imposible de per-cibir a simple vista. Es en los suelos donde mejor se nota esta cadena de sucesos que se inicia allí en la misma configuración de uniones atómicas invisibles.

Las fisuras o grietas se forman en la superficie de los suelos ante la pérdida de humedad, provocadas por las fuerzas internas de masa en el proceso de contracción. Los ángulos de encuentro de las líneas de fisura y la geometría que forman las islas es una copia rudimentaria en gran escala de la configura-ción cristalina a nivel atómico.

Cuando existen distintos mantos de diferentes suelos en el espesor de po-cos centímetros, además de las fisuras anteriores se presentan alabeos con distintas curvaturas según la variación en profundidad del contenido de hu-medad del suelo. Estas curvaturas de las “islas” nos indican diferencias de esfuerzos de su masa interna; las fuer-zas de contracción en la parte superior es mayor que en la parte inferior, con este diferencial de fuerzas las placas se curvan.

Si el suelo en su composición tuviera sales como las del tipo cloruro de sodio (suelos sódicos), sus aniones de Cl- tie-nen cargas negativas, mientras que los cationes de sodio Na+, cargas positi-vas. Cuando llega el agua con su pola-ridad eléctrica las disocia, las disuelve de la manera que indico en el dibujo.

Materiales 345

8.5. La tensión admisible de los

suelos.La tensión admisible es una contra hipótesis de la

ingeniería. Se la obtiene de consideraciones mecáni-cas o físicas con el supuesto que los suelos son unifor-mes y no se alteran con el tiempo.

Sin embargo y de acuerdo con lo visto hasta aquí está demostrado que la sola presencia o variación del contenido de humedad en su masa produce una fuerte alteración en su resistencia, tanta que jamás mantendrá una “tensión de rotura” constante a lo largo del tiempo o de las estaciones de lluvia o seca que se producen en el corto plazo de un año. Esta variación de la “tensión de rotura” y su hermana menor, más dudosa, la “tensión admisible” provocan elevados coeficientes de seguridad, en algunos casos superiores a diez, que empujan a realizar diseños de fundaciones inadecuadas.

No sirve la “tensión admisible” de los suelos en forma aislada, es un error utilizarla de esa manera. Es necesario que vaya acompañada de alguna frase como “tensión que se mantendrá, solo si la humedad del suelo no se altera”. No es fácil. Imagine lector una vivienda que comience su construcción en los meses de muy escasas lluvias, y luego a los seis o siete meses comienzan las lluvias intensas; habrá un considerable aumento de humedad en las funda-ciones periféricas, mientras que las del centro man-tendrán invariable la humedad. En esas condiciones se producirán movimientos diferenciales con fisuras en las paredes en una obra que aún está en etapa constructiva.

8.6. El tamaño, hasta donde se puede moler

un suelo.Es útil tener una idea del tamaño de una micro

partícula. Sea de madera, de hormigón, de hierro o de suelo porque a partir de ella puedo justificar algunos fenómenos macro, como puede ser una fisu-ra. Imagino un terrón de suelo seco, lo coloco en un robusto mortero de cerámico y comienzo a molerlo. Me pregunto cual será la última, la más pequeña, la mínima partícula que logro. La parte del más fino

Contrahipótesis - Tomo I346

polvo. ¿Cual será el tamaño? El conjunto forma el polvo, pero cada una de ellas tiene un tamaño que oscila entre la centésima y milésima parte del milí-metro, con la molienda no puedo llegar a un espesor menor.

Le pido al lector imagine esos tamaños (el es-pesor de una fina hoja de papel está entre una a dos décimas de milímetro). Para tamaños inferiores recurro al agua; disuelvo mediante agitado el polvo molido en un recipiente de vidrio con agua. Luego lo dejo quieto. Allí observo que con los minutos se asientan partículas tomadas por la fuerza de gra-vedad. Otras quedan en suspensión, son coloides. Esas me interesan. Quedan ingrávidas suspendidas y tienen tamaños máximos cercano a una centésima o milésima de micra (la micra: 1/1.000 milímetros, la milésima parte del milímetro)

Cuando los rayos del sol rasante en la mañana o en la tarde penetran en una habitación se pueden observar micro estrellitas brillantes suspendidas, que no las podremos tomar, tocar ni sentir. Solo la perci-bimos con la vista por el reflejo. Esas partículas son del tamaño de los coloides. Escapan de la gravedad. Están flotando en el aire.

Volviendo al título de inicio para moler un terrón de arcilla debo colocarlo en el mortero y comien-zo la rotura mediante la energía entregada por la masa. En el inicio hay trozos de tamaños diferentes, pedacitos, granos, polvo. Llega un momento donde no puedo continuar la molienda porque mediante la tarea física de entregar energía por golpes no con-sigo reducir las partículas. Entonces paso al trámite químico, a una reacción. Le entrego energía al suelo con las moléculas de agua y el batido. El agua al tener moléculas polares termina por disgregar las partículas y forman una suspensión acuosa. Con el tiempo algunas partículas son tomadas por la fuerza de gravedad y depositadas en el fondo de la pro-beta. Las otras, las micros quedan suspendidas en el líquido como coloides.

Materiales 347

8.7. Superficie específica. Me interesa el tamaño y la forma. Porque la

velocidad de acción del agua depende del tamaño de las fracciones de suelo. Para disgregar un casco-te grande de suelo con agua lleva más tiempo que si la misma masa estuviera compuesta por partes pequeñas. Para interpretar esta situación hay un concepto “superficie específica”; es la relación que existe entre la superficie expuesta de la partícula y su volumen. En la tabla que sigue puedo establecer la enorme diferencia que existe entre la superficie específica de un mismo volumen pero compuestos de “partes” más pequeñas. El volumen es constante: un cubo de lados (un) milímetro y las otras de menor magnitud. La primer fila puede corresponder a un grano de arena. La segunda a un fino limo (partícu-las de 1 micra) y por último la de las arcillas con la milésima de la micra.

“Mecánica de suelos”. Lambe – Whitman. Editorial Limusa. Página 66.

Este concepto se justifica plenamente cuan-do pienso en un material en contacto con el aire o con el agua. Por ejemplo una pequeña partícula en forma de cubo de 1 centimetro de lados tiene solo una superficie de exposición de 6 cm2, mientras que si la muelo, la desmenuzo con mortero puedo obtener millones de cm2 de exposición. Por ello hay productos “en polvo” así como la leche, el café. Con granos un poco más grandes la sal y el azúcar. Su tamaño es para que el agua los disuelva de manera rápida.

Lados Número de partículas

Volumen Cm3

AreaCm2

Sup. Especifica Cm2/Cm3 = 1/cm

1 1 1 6 61u 1012 1 60.000 60.0001mu 1021 1 60.000.000 60.000.000

8.8. La densidad.La variable “forma” completa la conducta de un

material. Imagine el lector un recipiente de un de-

Contrahipótesis - Tomo I348

címetro cúbico (un litro). Lo puedo llenar con 1.000 pequeñas esferas de 1 centímetro de diámetro o también con 1.000 cubos de 1 centímetro de lado. En el primero cada esfera tiene 6 puntos de contac-to con las vecinas; puntos de contacto. Mientras que en los cubos los contactos se producen por las caras, contactos de superficie. Si las esferas y los cubos fue-ran del mismo material, con la misma densidad se da lo siguiente: un litro de esferas es más liviano que un litro de cubos. Porque entre las esferas hay espacios vacíos.

Saque la cuenta lector: Vc: volumen del cubo. Ve: volumen de la esfera. Si el lado del cubo es igual al diámetro de la esfera.

El litro de esferas pesa solo 0,5233 del litro de cubos. Que lío. Además los contactos entre las esferas son puntos, mientras que en los cubos son superficies. Es más fácil disolver terrones de suelo en forma esférica que cúbica.

También la densidad puede variar en una masa de partículas de igual tamaño y forma. Es el caso de suelos arcillosos compactados con alta energía; las partículas en contacto de cara con arista o esqui-na se reordenan y se posicionan cara con cara. En la imagen que sigue muestro el caso del acopio de ladrillos; la diferencia en la posición relativa entre ellos hace a la densidad del conjunto.

En la imagen superior hay máxima densidad, mientras que en la de abajo mínima.

Esta cuestión de la densidad o también llamada compacidad me sirve para comprender la velocidad de envejecimiento de una hormigón poroso (baja densidad), respecto de otro homogéneo y compacto (alta densidad). El primero posee mayor superficie expuesta al ataque de los gases y aguas nocivas.

333

333

523,066

1

mmddVe

mmldVc

===

===

ππ

Materiales 349

8.9. De la arcilla al átomo. Insisto en el análisis microscópico. Su concepción

me acerca a las conductas de los materiales. La par-tícula de arcilla no tiene la forma cúbica o esférica del grano de arena, tiene otra forma totalmente dis-tinta; es plana, como una hoja, una lámina. Su espe-sor es del orden una millonésima parte del milímetro.

Otra forma de expresar el A°.

Asi llegamos al átomo que con sus enlaces y combinaciones da una característica particular a los materiales.

La caolinita como la illita son tipos de arcillas, así también como la montmorillonita. Se forman desde láminas cuyo espesor varía de 7 A° a 10 A°. Forman redes cristalinas que en el caso de las dos prime-ras participan átomos de oxígeno, aluminio, silicio y potasio. El Amstrong (A°) es la unidad para medir los diámetros de los átomos.

6101000.000.10

1 −⋅== mmmmAo

1 mm. 1 mm. Mm. 1 mm es el lado de la arena en granos. Visible

1-1 mm. 0.1 mm. 0,1mm limos gruesos (décima). Espesor de una hoja de papel. Visible

1-2 mm. 10-1 mm. 0,01 mm limos finos (centésima). Espesor celofán. Con Lupas

1-3 mm. 10-2 mm. Micra 0,001 mm (milésima). Microscopios Comunes

1-4 mm. 10-3 mm. 0,0001 mm (diez milésima). Microscopios Electrónicos

1-5 mm. 10-4 mm. 0,00001 mm (cien milésimas). Invisibles1-6 mm. 10-5 mm. 0,000001 mm (una millonésima). Invisibles

1-7 mm. 10-6 mm. Amstrong 0,0000001 mm (diez millonési-ma). Diámetro del átomo. Invisibles

8.10. Espesor de las partículas. Es tan fina la partícula de arcilla que es difícil

imaginar su espesor, porque dicha magnitud está

Contrahipótesis - Tomo I350

fuera de la sensibilidad de nuestros sentidos, ese es-pesor está casi en el mismo escalón de los diámetros atómicos que es la milésima de la micra (la millonési-ma parte de un milímetro).

Para destacar la diferencia entre los tamaños de los granos o partículas de un suelo planteo el siguiente ejemplo: el tamaño de un gramo de arena es de diámetro o espesor promedio de 1 mm, mien-tras que el espesor de una lámina de arcilla es de aproximadamente 10-6 mm. En realidad estos núme-ros expresan muy poco dado que no tenemos idea de la magnitud en distancia de 1 mm dividido en un millón de veces (1/10-6). A ver, si puedo explicarlo. Cambio de escala. Imagino que una hoja de papel es una de las láminas de arcilla. Necesito un millón de esas “hojas” para llegar a 1 mm del espesor de un pequeño grano de arena.

La más fina hoja de papel tiene 0,1 mm de espesor. Para un milímetro necesita-mos 10 hojas. Para un metro necesitaremos 10.000. Para cien metros, 1.000.000 de hojas. Esta es la compara-ción; una pila de 100 metros de hojas de papel represen-ta lo que el milímetro es al espesor de la lámina de arcilla.

Estas consideraciones comparativas son irremediables, porque tanto para la forma-ción de un material, como para su degrada-ción, el tamaño y forma de una partícula son las variables principales. Cuanto menor es el tamaño, mayor será la superficie expuesta ante los agentes que la hacen reaccionar.

También sucede en el caso de los mate-riales, como la arcilla en redes cristalinas en planos, que un volumen de reducida super-ficie expuesta se transforme en una lámina de elevadísima superficie. En la figura de la derecha muestro el caso de un cubo de 1 cm3 una arcilla.

Materiales 351

8.11. Forma de las partículas. Los granos de arena son cúbicos redondeados en

sus aristas y vértices. Son discretos, es decir lo po-demos pesar y medir. Mientras que la arcilla es una lámina cuyo lado mayor es de una micra (milésima del milímetro), el espesor puede ser alrededor de la milésima parte de la micra (millonésima parte del milímetro), en definitiva la partícula de arcilla, como elemento individual es invisible a visual directa.

La forma laminar posee mayor superficie que la esférica o la cúbica. En hoja anterior analice un volumen de 1 cm3. Ahora analizo un volumen de 1 mm3; si es cúbico tiene 6 mm2 de superficie expues-ta, si es esférico posee 3,14 mm2, mientras que si es plano como las láminas de arcilla (10 A° de espesor) posee ¡2.000.000 mm2!,

Sc: superficie del cubo (lado 1 mm).Se: superficie de la esfera (diámetro 1 mm).Sl: superficie de la lámina arcilla (espesor 1mu).

Con estas consideraciones creo dejar establecida otra unidad para los materiales de la construcción: la de la superficie expuesta. Antes en forma histórica

consideraba solo la longitud, la superficie y el volumen, que nada me decían sobre la po-sible velocidad de deterioro o actividad frente a otros agentes como el agua.

2

22

22

000.000.2000.000.1214,3

66

mmSlmmdSe

mmdSc

=×=

==

==

π

8.12. Contacto.Los flujos de esfuerzos que se forman en el in-

terior de la masa de los elementos estructurales, se conectan mediante el tipo de contacto entre las partículas que lo forman. En el caso de un volumen de piedra (partida o canto rodado) esos esfuerzos se transmiten en los puntos de contacto que pueden

Contrahipótesis - Tomo I352

ser entre todas las combinaciones de cara, arista o esquina. Los espacios entre las partículas lo ocupa el aire.

Si al volumen de piedra anterior lo mezclamos con arena los espacios vacíos se reducen y los contactos aumentan, los flujos de esfuerzos son más uniformes. Aún quedan vacíos pequeños entre las arenas que pueden ser ocupados por polvo de trituración. Así, de esta manera los vacíos se reducen. En esta última situación y en condiciones de compactación y confi-namiento los esfuerzos se transmiten por los contactos entre todas las partí-culas. Una situación real que copia este esquema teórico son los estabilizados granulares para los caminos, que posee todos los elementos anteriores, encima colocados bajo la presión de máquinas de compactación. También podría dar como ejemplo el hormigón, pero con la ventaja de una reacción química entre el polvo (cemento) y el agua.

En materiales formados únicamente por pequeñas laminillas arcillosas las presiones se transmiten a través de fuerzas eléctricas de largo alcance. En suelos sedimentarios arcillosos naturales las láminas poseen orientaciones caóticas, aristas con aristas y las fuerzas de eléctricas son más débiles. Las distancias de separación entre partículas son de aproximadamente de 100 A°. Si el suelo es tratado químicamente mediante productos como la cal o el cemento y además físicamente mediante compac-tación, las láminas tienden a ordenarse en forma paralela cara con cara, resultando más estables.

8.13. La patología de los suelos.Los suelos tienen diferentes matices e interés según

la disciplina que los estudie, por ejemplo el agróno-mo estudia la parte superficial de la corteza terres-tre capaz de sustentar vida vegetal. El suelo joven. Al geólogo le interesan las capas de material suelto sin consolidar que se extienden desde la superficie

Materiales 353

hasta la roca sólida, y que se han formado por el in-temperismo y la desintegración de las propias rocas.Por último al ingeniero civil estudia todo tipo de ma-terial terroso, desde un relleno de desperdicio, hasta areniscas parcialmente cementadas que sean posi-bles soportar las cargas de un edificio o vivienda.

Los escritos en el párrafo anterior son una defini-ción corriente en la mayoría de los libros que tratan los suelos. Con el avance del estudio de las enfer-medades o patologías de los edificios, se demuestra que gran parte de esas anomalías son producidas por el cambio de la configuración original de las partículas que componen el suelo de fundación, en la mayoría de los casos por la presencia del agua con sales agresivas entre las partículas. El agua modi-fica al suelo. Obliga a los especialistas en suelos a estudiarlos desde otro ángulo. No sólo el de la resistencia o de la deformación, sino también desde el deterioro del suelo con las modificaciones que se producen en su masa por la variación del conte-nido de agua en su interior. En definitiva, el suelo, así como las construcciones también se degradan, se modifican y en algunos casos podemos decir que poseen patologías.

El suelo es el producto final de una cadena de procesos de descomposición en la corteza terrestre. Los materiales como el acero, los ladrillos, el cemen-to, la cal, la arena o la piedra, también la madera; todos materiales de la construcción es obvio que pro-vienen del suelo y que también tendrán un proceso de desintegración. Las CC solo estudian los procesos de composición y se olvidan esta lenta transforma-ción hacia la ruina.

En la ejecución de rellenos o terraplenes se utili-zan suelos que son obtenidos de yacimientos. En ellos se excava a profundidades de dos a tres metros, según la maquinaria que se disponga. Esos suelos, allá abajo estuvieron en la más absoluta oscuridad, temperatura y humedad constante por miles de miles de años. Apretados bajo fuertes presiones de los suelos superiores. No conocían el viento, el sol, la lluvia. Un buen día llegan las máquinas, los camiones

Contrahipótesis - Tomo I354

y los llevan a cumplir funciones de terraplenes con toda la agresión del intemperismo. Es natural que ese suelo sea rebele y muestre patologías no espe-radas por los ingenieros.

En la ruta 16 (Provincia del Chaco) se realizó un terraplén de banquina con todas las exigencias de la mecánica de suelos (que por llamarse mecánica se separa de la química). Antes de la inauguración de las obras se produjo retroerosión del suelo. Fenó-meno químico provocado por las moléculas de agua pura, de lluvia, que dispersa los átomos de sodio de la estructura cristalina de las arcillas.

1

La imagen (1) es una vista general de uno de los accidentes. En la (2) una toma más cercana, se observa la diferencia entre erosión (cuestión física) y retroerosión (aspecto químico). La primera es cuando el lavado del suelo se produce solo en superficie, por las fuerzas de corrientes de agua. Mientras que la segunda, también llamada tubificación se genera en profundidad por la dispersión de los cristales de suelo. En la imagen (3) se nota en el talud del terraplén la salida de los túneles de retroerosión.

En la (4) el residuo del suelo que se deposita en las cunetas inferiores, es un suelo totalmente diferente al que esta-ba allá arriba en la banquina. Ahora es un limo fino sin cohesión, desapare-cieron las arcillas que se transformaron en coloides y fueron arrastrados por

2 3

4

Materiales 355

las aguas a decenas o centenares de metros del lugar.

A pocos metros de la banquina afectada, encontré un nido de horne-ro por muchos años más viejo que la nueva ruta. Otra vez la naturaleza me asombra. El pájaro hornero descartó suelos sódicos y eligió otros más esta-bles desde el aspecto químico para construir su morada.

9. El adobe.

9.1. Definición.Es suelo seco, con mínima humedad mezclado con

fibras naturales que pueden ser vegetales o anima-les. El tipo de suelo utilizado es el que contiene ar-cillas con la cohesión necesaria para ser moldeado. Las fibras vegetales son los finos espartillos mezcla-dos con estiércol. Antiguamente se utilizaban las fi-bras animales; pelos o cerdas de vacunos o equinos.

El adobe etimológicamente queda definido tanto por la mezcla del barro con las fibras, como también por el moldeo, por su forma prismática.

Son ladrillos crudos, de barro amasado con agua y secado al aire…resultan económicos, secos y protectores contra el frío.

“Manual del Ingeniero” Hutte. Editorial Gili. Página 1019.

Las partículas de arcilla en su paso del estado plástico de mezclado al seco, adquieren consistencia y las fuerzas de atracción entre ellas aumentan cuando se reduce el agua (humedad) que las sepa-ra. El adobe es un material de proceso reversible. Se puede volver al estado plástico y ser remoldeado. Situación que no se presenta con el resto de los ma-teriales. El adobe, en definitiva es suelo con fibras.

Como el adobe es afectado por el

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agua, en los pueblos con regímenes de precipitaciones importantes, mejoran sus cualidades mediante las técnicas de cocción y surge el ladrillo. Por su clima húmedo estos lugares tienen también importantes extensiones de bosques, que les suministran abundante madera para la combustión en los hornos.

Creo que el ser humano posee en sus códigos genéticos primitivos, las órdenes y secuencias del uso del barro con las fibras naturales. Eso es innato. El moldeo y colocación en traba ya es otra parte de un período de su historia donde la inteligencia se encontraba más desarrollada. Esta cuestión del ins-tinto primitivo lo observo en la conducta de muchos insectos y aves que utilizan la primera fase del ado-be: la mezcla de arcilla con espartillo y el secado en medio ambiente.

Antiquísimas construcciones ya abandonadas y con todas las historias de los esfuerzos; vientos, llu-vias, nieve, terremotos, aún permanecen en pie.

9.2. El adobe y la ciencia.La construcción en adobe es un arte universal y

uno de los más antiguos. Es insólito que la acade-mia no lo estudie porque aún hoy es una modalidad constructiva en varios países. Tiene muchas ventajas en especial la económica y la térmica. Por otro lado en los viejos edificios que deben ser restaurados o reparados con 200 o más años, como los técnicos no saben, no conocen los secretos del adobe, intervienen

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con materiales actuales. En la fotos muestro una intervención realizada en una iglesia de la ruta del adobe en Catamarca (Ar-gentina), alli se esconden materiales nuevos como el metal desplegado o el hormigón para refor-zar antiguas paredes de adobe.

En las zonas de alto riesgo sísmico es necesario el refuerzo, pero también dentro de la tecnología del adobe se establece la manera de generar marcos rígidos con tacuaras o armaduras pero en el interior de la masa de adobe, sin agregar un material nuevo como el hormigón.

La mezcla de materiales antiguos con moder-nos siempre produce una desagradable visual. Este fanatismo por lo moderno lo han sufrido pueblos enteros, cuya belleza y encanto residía en sus calles, veredas y casas. Todos construidos con artesanías antiguas. Los viejos almacenes de ramos generales se transforman en corralones de ventas de cemen-to, hierro, cal. La supuesta jerarquía de la morada comienza a voltear al usuario hacia esos materiales por una cuestión de nivel social. Se termina arruinan-do el valor histórico del pueblo.

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9.3. La técnica.Para la ejecución de los adobes, en la región se

acostumbra a excavar cerca de un metro para des-echar el suelo orgánico. La tierra allí se la desmenu-za, dentro de la misma excavación, se la satura con agua durante unas 24 horas, luego se revuelve y se mezcla con paja picada. Se amasa con pie o con el paso de animales. En los casos donde el suelo virgen no es el adecuado se realizan mezclas de un 30 % de arcilla, un 45 % de arena fina y el resto agua con espartillos.

Una historia interesante surge cuando se realizan tareas de estabilización en uno de los muros de las ruinas jesuíticas de San Ignacio en la Provincia de Misiones. Las piedras fueron asentadas en mezclas de barro con espartillo. Los pequeños restos que aún perduraban en el interior profundo de algunas juntas fueron analizados en laboratorios para tratar de establecer y copiar dichas mezclas. Se realizaron varias pruebas con suelos del lugar pero no había manera de alcanzar la calidad del material original. Hasta que un viejo albañil de la zona con experien-cia indica que el suelo a utilizar debe ser el de arri-ba. Nadie entendía nada. Hasta que aclaró; el suelo que levantan las hormigas, las termitas en sus nidos. Además indicó el tratamiento: moler el suelo a pisón, mezclarlo con cenizas, dejarlo macerar con agua durante una semana, luego la mezcla con espartillo. Excelente resultado. El secreto estaba en la mixtura que realizaban las hormigas utilizando sus secrecio-nes, para construir los montículos.

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10. El cerámico.

10.1. Entrada. Creo que el hombre descubre casi en forma simul-

tánea el fuego y la cerámica. La tan repetida frase la modifico de “donde hubo fuego, cenizas queda-ron” a la de “donde hubo fuego cerámica quedó”. Cualquier fuego de mediana intensidad, realizado con leños sobre suelos arcillosos húmedos produce cambios. Se endureció y modificó el color. Es suelo cocido, cerámico.

Luego con el paso del tiempo se provoca al fenómeno, se lo controla. Humectando, amasando, secando y posteriormente sometiendo a cocción, las arcillas se tornaban estables y resistentes, logrando lo que será por milenios el ladrillo. La temperatura de cocción alcanza valores entre 800 a 900ºC. Una desventaja del ladrillo es su alta porosidad que supera al 20 %. Esos poros son ocupados por aire o agua que producen en determinadas condiciones cristalización de sales, “eflorescencias” en superficie provocando una lenta destrucción del material.

En un principio, esta técnica de cocción se aplicó a la obtención de utensilios domésticos dando origen a la alfarería. Hace unos 5.500 años, que los sumerios por primera vez aplican la cerámica en la construc-ción de edificios, elaborando ladrillos que reempla-zan a la piedra.

Es muy difícil y arriesgado afirmar que tal pueblo o asentamiento humano desarrolló por cuenta propia o adoptó de otros, el uso del ladrillo; máxime si se tiene en cuenta que a través de la historia de estos pueblos se verifican una sucesión de ocupaciones y conquistas. Más bien, pareciera que ese sentimiento casi elemental o primario del ser humano de mode-lar con barro, fue creciendo y desarrollándose en mayor o menor grado, en función de las condiciones naturales que los rodeaban, de su desarrollo cultural y de lo que asimiló de otros pueblos que conquistó o lo conquistaron.

Los constructores comienzan a apreciar las posi-

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bilidades que brinda el uso del ladrillo y es así que pueblos que habían utilizado exclusivamente la pie-dra en sus construcciones, comienzan a reemplazarla por el ladrillo; entre otras por las siguientes razones:

• La técnica de producción más sencilla.• Para utilizar la piedra, es necesario escuadrar-

la y pulirla utilizando herramientas muy rudi-mentarias.

• La unidad del ladrillo se la fabrica en peso y tamaño para ser manipulado con una sola mano, la otra se utiliza para la mezcla.

• Los tiempos de construcción se acortan.• Las posibilidades y variedades de expresión,

sobre todo en fachadas, se enriquecen notable-mente.

10.2. El olvido y la contra hipótesis.Antes dije que el adobe sufrió el olvido de la

academia. También el ladrillo o su producto, la mampostería fue postergada del diseño estructural , tanto que muchos edificios con excelentes paredes de soporte fueron diseñados y calculados con estruc-turas independientes de hormigón armado.

Esta notable contra hipótesis reside en el tiempo del diseño estructural. Los profesionales ingenieros y arquitectos fueron preparados para proyectar sobre la base científica del acero o del hormigón armado. No hay disciplinas dentro de la academia que se enseñe a proyectar edificios con el solo soporte del ladrillo. Esa distorsión, esa dicotomía entre la reali-dad soporte del ladrillo y la teórica del cerramiento es una de las principales causas de las fisuras en los edificios. En definitiva una gran contrahipótesis

11. El cemento y la cal.

11.1. Entrada. Son muchos los productos que se obtienen de la

mezcla del fuego con las piedras. En este párrafo sólo me detengo en el cemento y en la cal. Provienen

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de las mismas piedras que antes fueron utilizadas en forma cruda. El fuego siempre estuvo presente en los descubrimientos de nuevos materiales, también su combustible, la madera.

Imagino al hombre primitivo inclinado sobre los restos de un fuego, revolviendo las cenizas, a veces por curiosidad, otras por limpieza. Allí en esa ac-titud tantas veces se ha encontrado con elementos que no son maderas, tampoco piedra ni suelo. Algo distinto, sin saberlo produce hallazgos una y otra vez que luego con los siglos se transforma en una meto-dología industrial. Este pensamiento se justifica con la artesanía remota de la alfarería. Así, entre esos encuentros sorpresivos, también estuvo la cal y el cemento, que en los inicios de su historia tienen que haber sido restos de una gran fogata sobre piedra caliza.

11.2. Cal.De los productos químicos de origen natural más

antiguos se destaca la cal. Se la obtiene de calcinar la piedra caliza y carbonatos de calcio. En estado puro se denomina cal viva y se compone de óxido de calcio. Al mezclarlo con agua el producto que se obtiene es el hidróxido de calcio. Es el material ce-menticio más antiguo. La producción a nivel industrial se inicia hace unos 200 años atrás.

“La cal utilizada para la fabricación de morteros en el Río de la Plata debió ser traída de otras regio-nes, hay referencias de su importación en 1.623 para la construcción de la Catedral, junto con ladrillos de madera…”

“De las viejas tapias y ladrillos”. C. Moreno. Editorial Iconos. Página 51.

Repito lo escrito en capítulos anteriores. La impor-tación de cales en Argentina llegó hasta la déca-da del 1.880 época del proyecto e inicio del viejo dique San Roque en la provincia de Córdoba. Esa gran obra se inicia con cales importadas de Inglate-rra y Francia, pero luego son desplazadas porque a los pocos meses se pone en producción el primer

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horno de cal en Argentina cercano a la localidad de Cosquín, con un producto de calidad superior.

La imagen, muestra los operarios en la construc-ción del gran muro de contención de las aguas del río Suquía. Obser-ve lector la ausencia de maquinaria, todo era a base de andamio, tablón y dura mano de obra. Con un poco de aten-ción también se ven las herramientas utilizadas en la época: marrón, pico y pala… para construir un dique.

Las piedras grandes, del tamaño de una bo-cha, con otras más pequeñas, junto a la arena y cal permitían construir muros llamados “calicantos”, que poseían resistencia buena a la compresión y muy poco a tracción. Actuaban más por su peso propio. Con este material fue construida la última de las obras de envergadura en América del siglo XIX: el ya citado dique San Roque. Esta obra tiene la par-ticularidad que divide en el mismo lugar geográfico la finalización de una técnica constructiva antigua (calicanto) con otra nueva (hormigón armado). En la geografía están separadas apenas unos cientos de metros en la distancia. En el tiempo se distancian algo más de 50 años. La primera se terminó a finales de la década de 1.880. Mientras que la segunda a finales de 1.940 para elevar la cota del lago y volumen del embalse. En la imagen muestro ambos diques, el de adelante el viejo dique de cal y canto, detrás y más alto el nuevo de hormigón armado.

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Antes de la inauguración de las obras, lentamente comienza a elevarse la cota del embalse. También se elevan los temores de una ciudad que se ubica aguas abajo del dique: Córdoba. El gobierno de la provincia contrata los servicios del ingeniero Cristó-bal Ciagnoni para el estudio de la verificación de estabilidad de las obras. Este informe lo descubro en los Anales de la Sociedad Científica Argentina, tomo XVIII del año 1.884. Muestro la portada del escrito y el esquema transversal del dique.

Es interesante estudiar dicho informe porque me traslado a la ingeniería de 120 años atrás, aplicada a un material que en la actualidad ya se transformó en folclore: el calicanto. El estudio se inicia con la aplicación de las tradicionales ecuaciones del equili-brio: resbalamiento, derrumbamiento y hundimiento.

∑ Fh = 0, ∑ Fv = 0, ∑ M = 0Pero además del control de la estabilidad el

documento también analiza los materiales. En un apartado dice de la piedra “absoluta necesidad que no sea porosa, que una naturaleza absorbente y de fá-cil descomposición a la acción atmosférica sería de tal modo defectuosa como para prohibir absolutamente su empleo…”, con esta consideración Ciagnoni presen-

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ta el actual concepto de superficie especifica como variable del envejecimiento de los materiales.

Sus conclusiones le otorgan estabilidad al dique y termina dando una interesante recomendación: “…pedir a las autoridades del proyecto un informe demostrando que consecuencias podrán resultar para la ciudad y población de Córdoba, si el dique cayera, lo dará idea de la nueva situación que se crearía en esta ciudad…”. Este pensamiento muestra que las hipótesis de los sucesos no terminan en la exacta ingeniería. En el estudio realizado no se tuvieron en cuenta las posibles fuerzas dinámicas de un terremo-to. Las condiciones de borde del dique no terminan en la superficie de contacto de sus paredes con la montaña, también es CB todo lo que hay por debajo de sus aguas acumuladas. Estudiar solo al dique es una contra hipótesis, porque se ignora otros sucesos dinámicos como un sismo y las tres cuestiones geo-gráficas del dique: los sucesos aguas arriba, en el dique mismo y aguas abajo.

11.3. Cemento.Más moderno es el cemento. Como material na-

tural y de pequeños trabajos de unión lo utilizaban hace 2.700 años los etruscos; fabricaban morteros de unión con polvo puzolánico y cal. Todos compo-nentes naturales del cemento. Recién en los años 1.750 al 1.800 se estudian mezclas calcinadas de arcilla y caliza para la fabricación del cemento. Se prueba, se ensaya. Se avanza. En el año 1.818 Vicat establece de manera científica el fenómeno del en-durecimiento de los cementos. Es Asphin quien paten-ta ese polvo cementicio con el nombre de “cemento Pórtland”.

Así lo bautiza por la similitud que posee su pro-ducto con los naturales de Portland de Inglaterra. Una vez probada la eficiencia de ese polvo artificial se instalan las primeras fábricas en Francia y Ale-mania entre los años 1.825 y 1.872. El cemento es producido de manera continua desde hace unos 150 años. El nombre de cemento Portland es empleado

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por un fabricante inglés que responde al color del material muy parecido a las piedras de la ciudad de Portland en Inglaterra. En sus inicios, ese cemento era utilizado como material de la construcción, solo con piedra y arena, sin barras de hierro. Así se llama el hormigón simple o ciclópeo.

La composición química son mezclas de silicato tricálcico, aluminato tricálcico y silicato dicálcico en diversas proporciones y pequeñas cantidades de magnesio y hierro. Se agrega yeso para retrasar el fragüe. Este compuesto es inestable: en presencia de agua reorganiza su estructura y el fenómeno se denomina fragüe que termina en un material sólido endurecido.

El cemento se lo obtiene del suelo, hay que buscar la piedra caliza y la arcilla. De la primera se obtie-ne la cal (CaO, óxido de calcio) y de la segunda la sílice (SiO2, óxido de silicio) y la alúmina (Al2O3 óxi-do de aluminio). Estos minerales molidos se calientan a 2.700°F en hornos rotativos y se forma el cemento. El material se funde y se combina.

Esta fina mezcla se endurece expuesta al aire y con la adición de agua. El cemento es un suelo precocido con determinados componentes y cocido a altas temperaturas. La arcilla finamente molida y secada también se endurece en el agregado de agua y secado.

11.4. Afinidad con otros materiales. Posee afinidad con la piedra, con la arena, con el

agua y con el hierro. Cada uno de estos elementos ocupa no solo un espacio en el volumen estructural sino también desarrolla una función. Todos combi-nados física y químicamente producen uno de los materiales que ha revolucionado la construcción en los últimos cien años; el hormigón armado.

La composición del material depende de la dosifi-cación inicial y tiene la extraordinaria ventaja de ser moldeado. Los encofrados no son más que recipien-tes que darán formas ajustadas al diseño estableci-do por cada proyectista.

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No solo requiere calidad de diseño en el juego de los elementos estructurales: bases, columnas, vigas y losas. También exige diseños de masa interna. La posición de las barras; las longitudinales para los esfuerzos de tracción por flexión o flexocompresión, sino las transversales para la expansión.

Es el material que mayor cuidado requiere en el diseño. El hormigón armado se lo debe ejecutar según las indicaciones del proyectista. La piedra se compra en canteras, lo mismo que la arena. El hierro en las ferreterías o corralones, lo mismo que el ce-mento. La madera en los mercados. Pero el hormigón hay que hacerlo en la obra con la combinación de todos los otros materiales. En definitiva su composi-ción y futura conducta depende del constructor.

11.5. Jerarquía y categoría del cemento.El hombre buscó siempre además del confort, la

imagen para distinguirse de sus semejantes, de sus vecinos. Lo ha hecho con sus ropajes, con sus carrua-jes, con sus moradas. Si el mármol de Carrara es caro, por ello y sin saber sus cualidades impone que revista las escaleras. El cemento a principios del siglo XX tuvo un corto período de gloria clasista. Tenía todas las cualidades para ser deseado; caro, raro, nuevo, extraño y durable.

En sus principios fue intensamente utilizado en la preparación de las mezclas para los arabescos de fachadas, dinteles y cornisas. Luego en forma lenta se introduce entre los elementos estructurales en la compañía de los perfiles metálicos.

Poseer una casa, castillo, palacio que tuviera cemento otorgaba jerarquía y alto nivel social. Así fue cuando en la década del 1.930 un rico estancie-ro de la Provincia del Chaco decide invertir en una sala múltiple de teatro y cine. También era la época de oro de la industria europea del cinematógrafo. Tanto que solo teniendo terreno y dinero se compra-ba el bloque, el atado: la estructura, la cubierta, las butacas, las máquinas proyectoras y el compromiso principal, comprar los filmes de esa industria. Todo

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venía en barco desde Europa para ser montado de manera precisa en una lejana provincia de la Argen-tina.

El motivo de este relato es la terminación que se le daba a toda la estructura metálica, se la recu-bría con mortero de cemento y producía a la vista una superficie similar al revolucionario material de esos años: el hormigón armado. Ese entusiasmo por el cemento ha perdurado por varias décadas, tanto que por una cuestión de escala social muchas vivien-das se construyeron con cubiertas planas de hormi-gón armado renunciando a la noble chapa de hierro galvanizada.

12. El hierro.

12.1. Formación.A diferencia de todos los otros materiales de la

construcción, no posee partículas, son redes cristalinas compuestas por iones de carga positiva. Se mantie-nen unidos por una nube de electrones que gozan de una gran facilidad de movimientos. Las redes forman planos y los electrones de valencia se agitan libre-mente entre ellos.

La característica principal del acero es la unión atómica denominado enlace metálico. Diferente, por ejemplo al de la sal común de mesa, el cloruro de sodio, cuyo enlace es iónico. En este último el mate-rial se compone de iones de cloro y sodio que han perdido o ganado electrones y quedan atrapados entre sí por cargas eléctricas, carga que puede ser anulada en presencia de las moléculas de agua que son bipolares.

La red de iones positivos se mantiene porque en-tre ellos circulan electrones que al moverse con car-gas negativas actúa como un material ligante, mante-niéndose así la estructura. La libertad de movimiento de los electrones permite explicar las propiedades de los metales, su brillo, conductibilidad, maleabili-dad y ductilidad.

Los metales conducen la electricidad por la movili-

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dad de los electrones de valencia. Conducen el calor porque adquieren energía cinética que comunican mediante colisiones a los electrones más cercanos. Son maleables por la disposición en capa de las re-des. Resisten la tracción por las fuerzas de atracción entre los iones positivos y la nube de carga negativa que resulta muy intensa.

La estructura cristalina posee cierta compacidad y ordenamiento. Las fuerzas externas provocan de-formaciones en la configuración de los cristales. La barra de acero común posee los cristales de hierro, carbono y otros compuestos ubicados de una deter-minada forma. Si realizo una grosera simplificación, imaginando los cristales en forma de cubos, estarían posicionadas caras con cara. Cuando la barra es sometida a esfuerzos más allá del período elástico, los cristales tienden a tomar otra posición relativa entre ellos, por ejemplo cara con arista y por último arista con arista. El período de ajuste en la posición de los cristales corresponde a la denominada zona de fluencia. Una vez anulada o retirada la carga, los cristales no vuelven a su posición original. Es otro material donde la compo-sición química no se altera pero la configuración re-lativa entre los cristales se modificó, pierde el perío-do de fluencia y aumenta su resistencia. Hay corri-mientos. En la deformación plástica hay un desliza-miento entre los planos de reticulado. El primer sín-toma del comienzo de la deformación plástica es la disociación de los retículos cristalinos en pequeños bloques que se orientan en distintas formas. Tam-bién hay luego traslación, deslizamientos, rotación.

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12.2. Oxidación y corrosión. Con la acción combinada del oxígeno y el vapor

de agua de la atmósfera, la mayoría de los metales se recubren de una capa de óxido adherente que los protege de ulterior oxidación. Si el óxido no es adherente, la oxidación continua, como sucede en el caso del hierro. Esto es corrosión. Es un proceso conti-nuo de oxidación.

En la imagen muestro el sector de una barra de acero doblada para su función de estribo. En ese lugar el acero de la barra se plastificó y sus cristales adoptaron una posición diferente a la original. Esa zona con los cristales predisociados se encuentra con un proceso de oxidación mayor que el resto. Aún no hay corrosión, es solo oxidación que resulta más veloz

con la reconfiguración de los cristales. Esa oxidación resulta beneficiosa cuando el cemento del hormigón la rodea y juntos forman una película protectora de alta alcalinidad que impide la corrosión.

En la otra imagen aparece la oxi-dación producida por larga exposición de la barra al medio ambiente. Se observan las células con un inicio de corrosión.

Destaco que la corrosión es un fenómeno distinto a la oxidación. La reducción de la durabilidad del hor-migón armado es un proceso químico

electrolítico que posee dos etapas. La primera la sufre el hormigón que rodea a las barras. Se pro-duce con las variables de tiempo y ambiente, con la carbonatación, lixiviación y entrada de iones clo-ruros. Con ello el hormigón pierde su alta condición alcalina y permite la acción de agentes agresivos. La segunda etapa es la descomposición de las barras de acero. El contacto de metales en presencia de una solución electrolítica (humedad ambiente) forma una pila donde el acero que se corroe actúa como ánodo formando el óxido férrico hidratado, herrumbre.

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En la figura de la derecha se observa el violento fenómeno de corrosión que al aumentar el volumen de la barra por los óxidos produce una expansión y fisura al hormigón. En la otra muestro un esquema de las etapas del debilitamiento químico del hormi-gón armado.

La notable afinidad entre el acero y el hormigón es la adherencia entre ellos. Las partículas finas de cemento se “pegan” a la superficie metálica de las barras y forman una película protectora de alta alcalinidad que impide la corrosión de la barra. Cuando el hormigón pierde su elevada alcalinidad (de un pH 12,5 baja a pH 9) por carbonatación o lixiviación puede dar comienzo al fenómeno electro-lítico y se inicia el proceso de corrosión.

12.3. Contra hipótesis del acero.Durante décadas se utilizan las barras de acero

en el hormigón armado. Su ubicación, y cantidad surge de los estudios mecánicos y físicos. Esas barras materializan las fuerzas de tracción en las cuplas de flexión o comparten con el hormigón la compresión de las columnas. Todo el diseño desde un aspecto de inalterabilidad de ambos materiales; eternos. El equilibrio entre las acciones externas y las resisten-cias internas.

Pero desde los años finales de la década del 1.970 aparecen las enfermedades del hormigón. Los

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costos de reparación de las estructuras de puentes y edificios resultan tan elevadas que surge como dis-ciplina la Patología de la Construcción y dentro de ella la del hormigón armado. Ahora las normativas y reglamentos junto a toda la bibliografía actualizada introducen como parámetro secundario de diseño la “durabilidad” que dentro de unos años pasará a ser variable primaria.

12.4. Contenido de carbono. La dureza y fragilidad de los aceros está en fun-

ción del contenido de carbono.Material % de carbono

Hierros homogéneos 0,15

Aceros dulces 0,30Aceros semiduros 0,45

Aceros duros 0,70Aceros extra duros De 0,70 a 1,70

Así, el tenor de carbono en la mezcla modifica al hierro; con porcentuales bajos se obtiene el acero común de la construcción, contenidos más elevados se llega al hierro fundido.

12.5. El acero común.Aquí en esta apretada historia, decir acero es

también hablar del cobre, del bronce, del hierro. También de magnesio, carbono, níquel y otros muchos elementos. La base es el hierro que combinados de diferentes maneras con estos elementos se obtienen aceros de distintas características de resistencia y durabilidad. No existe el hierro en estado natural puro sobre la tierra, siempre estará combinado con otros materiales formando óxidos. Sólo se lo ha encontrando en estado puro en algunos meteoritos. Es el caso de los restos de una gran masa de hierro caído hace unos 5.000 años en Campo del Cielo en la Provincia del Chaco y Santiago del Estero. Su existencia justifica la presencia de algunas puntas

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de lanzas y artefactos, dispositivos utilizados por los indígenas de la región.

No es posible analizar la historia de los mate-riales en la construcción sin dar lugar a un artefacto que permitió el salto en la revolución industrial. Es la máquina de vapor. Con ella se obtuvieron elevadas energías, mucho más que las logradas hasta esa época por el viento, las caídas de agua, los anima-les y el hombre. Con esa fuerza también fue posible obtener acero a bajo costo, tanto que ingresa como material de la construcción que se combina con el ladrillo, la piedra y la madera. Sirve para las unio-nes, nudos en la madera. En las paredes de ladrillos para otorgarle resiliencia. En la piedra con el ce-mento se logra el hormigón armado.

Con la industrialización sucede el primer gran cambio en la historia de estos materiales; dejan de ser utilizados en armas de guerra, naves o puentes estratégicos y se “populariza”. Tanto que las fábri-cas de todo el mundo llegan a un acuerdo; construir perfiles metálicos de configuración común, los PNI, PNU o PNL. Son perfiles que se fabrican sobre de-terminadas normas internacionales. Así entran en el inmenso mercado de la pequeña construcción. Desde una humilde vivienda hasta los puentes más sober-bios comienzan a consumir al hierro en forma de perfiles. Todo este gran acontecimiento apenas tiene una edad de 150 años.

El diseño, la forma, las dimensiones de los PNI y otros, fue obtenida luego de muchas décadas de prueba y error hasta encontrar una configuración óptima de mínima masa y máxima inercia.

La máquina de vapor que se desarrolla a fines del siglo XVII se la instala en industrias, en minas, en barcos, en locomotoras. El resultado es el avance nunca antes visto de las industrias y en el transpor-te. Se modifican los puentes, los existentes no sirven para sostener las cientos de toneladas de un tren convoy carguero. Esa es la revolución industrial.

Los ingenieros se encontraron de forma casi inesperada con un material extraordinario para las estructuras y las máquinas: el acero barato. Empren-

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den entonces una descomunal carrera por construir cosas grandes. Puentes, barcos, locomotoras, gigan-tescos. Lo hacen sin conocer los costos de la influencia que tiene el tamaño en las leyes de las Estática y la Resistencia de Materiales. El pandeo un claro ejem-plo de la influencia del tamaño y la forma.

En el 1.889 se construye una torre de 300 metros de altura en París. Gustave Eiffel su diseñador y constructor. Toda su estructura superior en reticulado metálico. La novedad fueron sus bases, sus fundacio-nes que se realizaron por primera vez en hormigón armado. En la década de 1.910 a 1.920 se logra construir un puente ferroviario de 500 metros de luz entre apoyos.

12.6. El acero de construcción. Los primeros aceros utilizados eran los llamados

“dulces” o “comunes” con bajos tenores de carbono a efectos de mantener la ductilidad, una de las virtu-des más destacadas del acero. Estos aceros tenían una tensión de entrada en fluencia de 3.700 kg/cm2 (370 MPa). Para lograr mayor dureza era necesario aumentar el contenido de carbono pero a su vez se perdía ductilidad. Los aceros resultaban más frági-les y producían roturas bruscas, instantáneas en las estructuras.

“Las obras hechas con material dúctil llegan a la rotura mucho más lentamente que las construidas con material frágil. Si en algún punto se produce una concentración de tensiones, las grandes deformacio-nes del material dúctil tienden a igualar las dife-rencias, mientras que en el frágil se puede originar rotura localizada”. El material dúctil en cierta forma “avisa” que se va a romper, por las grandes defor-maciones que experimenta; el frágil rompe en forma repentina, sin manifestación previa visible.”

“Curso de Hormigón Armado”. Oreste Moretto. Ediciones Ateneo. Página 1.

Había que buscar un acero que mantuviera la ductilidad, que preservara cierto período de fluen-cia y además aumentara su resistencia. Así se produ-ce uno de los descubrimientos más extraños y simples para la industria de la construcción; la misma barra

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de acero dulce puede cambiar su conducta frente a las cargas si pre-viamente se la somete a una carga de fluencia.

En las barras de construcción se rea-liza la deformación mediante elevadas fuerzas de aplastamiento y se les im-pronta el estriado para la adherencia. Es el caso que aparece en la imagen. El número “25” corresponde al diáme-tro de la barra en milímetros.

En un mismo diagrama de tenso deformación muestro los tres tipos característicos usuales de aceros. El inferior es el acero común con pe-ríodo de fluencia en los 240 Mpa y rotura en los 370. Luego con la misma composición química pero con una plastificación previa, el acero actual-mente utilizado en hormigón armado. Se aumenta la fluencia a los 420 Mpa y la rotura cerca de los 550 Mpa. Por último el acero para pretensado cuya composición química cambia. Con período de fluencia muy corto, cerca de los 1.800 Mpa.

12.7. Acero de alta resistencia.Estos aceros poseen una constitución química di-

ferente a los anteriores. Con una resistencia a rotura de 4 a 5 veces superior a los aceros de construcción. Son utilizados para los sistemas de hormigón en pre o pos tensado. En el diagrama anterior muestro las notables diferencias entre los aceros ADN 420 y los utilizados para elementos prefabricados y pretesa-dos APL 1.700. Estos aceros pueden se lisos para pos tesado o en cordones para pre tesado, de dos y tres alambres del mismo diámetro arrollados helicoidal-mente y con paso uniforme, esto permite una eleva-da adherencia dentro de la masa de hormigón.

En ese diagrama no sólo observo las tensiones en “vertical” de rotura, sino también la conducta;

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rigidez, fragilidad, resiliencia, durabilidad. To-das son variables para el adecuado diseño de las estructuras, de no tenerlas en cuenta se transforman en contra hipótesis. En Mecánica de Fracturas mu-cho interesa la configuración de la superficie que se forma por debajo de cada diagrama; nos entrega una idea de la capacidad del material de acumular energía y disipar energía.

13. El hormigón armado.

13.1. Historia.No recuerdo donde lo leí: la palabra hormigón

tiene su origen en el vocablo “formigó” que era un bizcocho preparado con frutas secas, harina, leche y huevos. Donde existían diferentes tamaños de “agre-gados”, desde la más grande almendra al pequeño trozo de nuez. El hormigón como vemos es en defini-tiva un “formigó”, un poco más pesado e indigesto.

Para comprender la rápida evolución del hormigón muestro en esquema grá-fico sus fechas principales. Se observa que sus comienzos se producen apenas unos cien años atrás. Es cuando la cien-cia se interesa, lo estudia, desarrolla sus teorías y lo incorpora a la acade-mia. A partir de esa línea de largada toma una aceleración como ningún otro material lo tuvo en toda la historia de la construcción.

Tiene una extraña historia de apa-riciones y ocultaciones. Sus comienzos se ubican en la antigüedad, pero las obras que aún perduran se posicionan unos 1.900 años atrás. En ese tiempo se construye el Panteón durante el imperio

Romano. Una de las maravillas de la ingeniería de edificios. Con sus 43 metros de diámetro y altura, so-portado por anillos y arcos. En esa obra se combina el cemento puzolánico natural, la piedra, la arena, el hierro, además de las cimbras o encofrados. Junto

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a la desaparición del imperio romano también se desvanece la utilización de ese material.

Nuevamente es utilizado luego de más de 1.500 años en el faro de Eddystone construido en el 1.756 con cemento portland natural. Un siglo después vuelve y es sólo para fabricar planteros, barcas y fachadas rebuscadas, complejas. Esta parte de la historia la relato en el capítulo de la historia de los hombres de la construcción.

Se presume que Lambot comenzó sus experiencias con hormigón armado con mobiliario para jardín en 1.845, pero su obra más difundida fue un bote que fabricó en 1.848, a partir de una malla de alambre reforzada con algunas barras más gruesas.

“Hormigón Armado: notas sobre su evolución y la de su teoría (Lima, Hernández Balat, Bissio).

Es recién a principios del siglo XX, cuando el hormigón armado comienza a ser estudiado en forma científica. Antes se efectuaban ensayos en escala natural; la prueba y el error. Sobre ello se avanzaba. En la imagen se muestra el ensayo de una losa con armadura cruzada cargada hasta la fisuración con bolsas de arena.

Los primeros principios teóricos se realizan desde cálculos algo similares a los ya utilizados para la madera y el hierro. Cuando la respuesta a las accio-nes puede ser pronosticada mediante la matemática, ingresa a la academia. Entra en los claustros de las universidades y en forma espectacular avanza, pero con gran cantidad de teorías prestadas del acero y de la madera.

El avance más significativo surge después de la segunda guerra mundial. En especial en la década del 1.950 a 1.960. A partir de esa fecha se desa-rrolla en forma intensa. Desplaza al hierro y a la madera como materiales en la construcción de edi-ficios. También desplaza a una de las construcciones milenarias; la cal y canto para las paredes y muros. Destierra de la construcción al ladrillo y la bovedilla; surge el entrepiso plano de hormigón armado; la losa o el forjado.

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La edad aproximada de la mayoría de las cons-trucciones en el mundo de hormigón armado tendrían a la fecha unos 70 a 80 años. Para un material de la construcción es apenas el comienzo, si lo compara-mos con los milenarios años de uso de la piedra, el ladrillo, la madera.

En esa época la aparente inalterabilidad del hormigón, como una roca granítica y los altos costos en sus inicios, hace que resulte accesible solo para pocos. Se genera una cuestión social de nivel, de je-rarquía, de clases. Sale al mercado como un material de alto costo y muy poca gente posee capacidad para producirlo. Una cuestión de estatus. Esta si-tuación provoca aún hoy, que la gente cuando se le pregunta que tipo de vivienda posee, conteste; “de material”. En realidad todo es material; la madera, la chapa, el ladrillo. Pero la frase “de material” indi-ca que algo de hormigón armado tiene, o las funda-ciones, o la cubierta. El rango de jerarquía de una construcción lo da el hormigón armado. Una cuestión de interés para las ciencias de sociología.

Ha transcurrido menos de un siglo. Dentro de la historia de la construcción es apenas un momento, un instante o un segundo. En ese cortísimo tiempo comienza también a mostrar sus dolencias, sus enfer-medades y la ciencia, una vez más, desprende una disciplina para tratarlo: surge la Patología de la Construcción. Antes se trataba únicamente a la pie-dra, al hierro y la madera. Correspondía a tareas de recuperación en algunos casos y de mantenimien-to en otros, con herramientas, materiales y costum-bres centenarias. Tareas que correspondía más al arte que a la ciencia.

13.2. Volumen de tensiones de

compresión internas.El acuerdo del volumen en la historia científica.

Parte de la historia del hormigón son los entre-dichos, las discusiones entre los científicos que lo estudiaron. No acordaban criterios únicos respecto a los esfuerzos dentro de la masa de los elementos a flexión, de las vigas.

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Nadie puede ver de manera directa el flujo de las tensiones internas de una viga de material ho-mogéneo como el acero o la madera. Mucho más complejas aún son las que se producen dentro del hormigón armado que es un material heterogéneo. Con los años se sucedieron varias hipótesis y contra hipótesis sobre la forma del volumen de tensiones de compresión. Los de tracción no hay problemas, porque siguen la línea recta de las barras de acero. El problema se presentó en imaginar y concertar la forma del volumen de tensiones en la zona de com-presión.

En las figuras se mues-tran las diversas formas en que se analizaron di-chas hipótesis. La más fácil fue continuar con la iner-cia mental de los materia-les uniformes y homogé-neos: la triangular. Luego se acepta la parabólica rectangular, supuestamen-te la más real pero con una gigantesca complicación en la matemática de su forma. Por último, a más de 150 años del descubrimiento del hormigón armado, se acepta la rectangular. Nada que ver con la rea-lidad, pero la más fácil de establecer mediante una ecuación de equilibrio interna. Otra vez una hipótesis teórica simplista para facilitar el cálculo. El volumen desde su variación diaria.

Lo anterior fue la historia de las idas y vueltas sobre la supuesta forma del bloque de compresión dentro de la viga. Por un lado la real parabólica rectangular y la última la teórica de cálculo. Aho-ra quiero contar los acontecimientos cotidianos de ese volumen real. Está aceptada su forma, pero el tamaño varía según las cargas. Imagino un entrepiso de hormigón depósito de un supermercado. Todos los días hay recambios de mercaderías. Una vez azúcar, al día siguiente fideos, al tercero vacío. Las cargas cambian continuamente. También la cupla interna de la losa de entrepiso, las fuerzas se diferencian, hoy

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son distintas a las de ayer porque dependen de la cantidad y tipo de mercadería que se acopie. El eje neutro sube o baja según aumenten o se reduzcan las cargas. Con estas variaciones imagino al bloque de compresión; le debe suceder algo similar a lo que pretendo dibujar en el esquema.

13.3. Tipos de hormigones. Es imposible enumerar todos los tipos de hormigo-

nes con o sin armaduras que se utilizan actualmente en las obras producidas por las CC. En los párrafos

siguientes solo describo los más comu-nes.

El hormigón simple es solo masa, sin armaduras. Cuando se le incorpora en cantidad y posición adecuadas barras de acero corrugadas se transforma en hormigón armado. El rendimiento mejora si acopio energía, con vainas y tensores que aprietan en sus extre-mos mediante placas o cuñas luego de endurecido.

También logro incorporar energía si primero estiro los hierros, produzco un alargamiento en período elástico (re-siliencia), después cuelo el hormigón y una vez fraguado, suelto las fuerzas de estiramiento. Las barras quieren recu-perar su posición inicial y arrastran al hormigón en su adherencia produciendo la transferencia de esfuerzo.

El hormigón simple monolítico.El hormigón simple se utiliza en la construcción de

los pavimentos urbanos y en algunas rutas. Su resul-tado dependerá de la invariabilidad de la base so-porte, situación muy difícil de lograr en las ciudades por las constantes pérdidas de cañerías subterráneas o por las cercanías de los canteros de veredas. De alguna u otra forma alteran el contenido de hume-

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dad del suelo y se pierde la uniformidad soporte de la base. La placa de hormigón simple se fisura acompañando las defor-maciones.

En el diseño de estas placas de hormigón sim-ple se aplica una de las más repetidas contra hipó-tesis del hormigón armado. Se utiliza una sola junta longitudinal de contracción en los anchos de calles de 8 o 10 metros, sin embargo hace décadas que el hormigón insiste en quebrarse fuera de esa línea. Décadas pidiendo dos juntas longitudinales. Pero el dogma de la ingeniería le adjudica una sola.

El diseño de una sola junta longitudi-nal puede funcionar en algunas regio-nes de suelos y climas apropiados. En la zona del litoral argentino los diferen-ciales de temperatura son elevados y los suelos formados por el arrastre de los ríos, son del tipo residuales. En estas circunstancias, la fisura temprana que se genera a distancias de 1,00 a 1,50 metros de la banquina se debe al fenómeno de contracción de frague y posterior endurecimiento. Otra causa más lejana en el tiempo, en la edad del hormigón, es el debilitamiento del suelo como soporte de la placa de hormigón. El hormigón simple trabaja como vo-ladizo en las cercanías de la banquina y se quiebra.El hormigón armado.

Es el tradicional, el más utilizado. Se preparan los moldes, los encofrados, se colocan las armaduras y se cuela el hormigón. Es universal y en escrito que siguen ensayo algunas explicaciones de su notable dominio en todos los ámbitos de la construcción de edificios.

El hormigón es un seudo sólido; posee en su inte-rior aire, agua, pasta de cemento y los agregados.

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Cuanto menor cantidad de aire y agua, mayor será su resistencia. Hasta hace unos años la cantidad de agua estaba regida por las condiciones de la mezcla en el momento del colado. Le recuerdo al lector, que el agua necesaria para la hidratación del cemento es aproximadamente un 25 % del agua de la mezcla. El resto se evapora o queda en su interior. Los hormigones de alta resistencia se logran cuando la densidad del mismo es elevada, y para ello es ne-cesario bajos contenidos de agua y aire en su masa.El hormigón pretensado y postensado.

Entregarle energía inicial o final a la masa de hormigón provoca un notable aumento de la resistencia del elemento combinado: hormigón, acero y energía acumulada. Pero solo es posible con hormigones de muy buena calidad y aceros de alta resistencia. En todas las grandes obras, en especial en los puen-tes, se utiliza este tipo de tecnología.

En los edificios y viviendas para los entrepisos planos, desde hace años, se usa el pretensado y pre-fabricado. Es un sistema mixto: viguetas, ladrillones y capa de compresión, las denominadas viguetas de hormigón pretensadas que se las produce en plantas o fábricas con riguroso control. Esas viguetas llegan a obra con energía potencial acumulada; es más poseen contra flechas según las luces que cubrirá el entrepiso.

En las imagenes se observa la pista de fabricación de las viguetas. Allí se le entrega una elevada energía a los cordones (1) de acero, para luego hormigonarlos con moldeadora auto-mática (2). Una vez que el hormigón se

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endurece (3) se cortan los cordones (4). Así, eliminada la fuerza de tracción, los cordones se acortan y por adherencia llevan al hormigón que los rodea a un estado de compresión. En el final del proceso los cordones quedarán trac-cionados y el hormigón comprimido. Es decir un tirante o vigueta con energía interna que servirá no sólo para el manipuleo, sino también para sostener bloques livianos que quitan peso propio a las losas.

Es interesante la manera que se puede generar un contra momento en las vigas con las diferentes configuraciones de los tensores y la ubicación de la placa de presión. Dibujo cinco casos de vigas con sus cargas y la respuesta que se obtiene con la disposi-ción de los cordones de tesado;

(a): voladizo con carga concentrada.

(b): viga simple con carga concentrada al medio.

(c): viga simple con carga repartida.

(d): viga simple sin carga y momento de empo-tramiento.

(e): viga simple con carga y momento de empo-tramiento.

Es un buen ejercicio imaginar los momentos flec-tores de las cargas externas y superponerlos con los flectores producidos por los tensores internos. En la primer columna del esquema dibujo la viga elemen-tal, tal como se presenta con las cargas externas. En la segunda dibujo el diagrama clásico del momento flector, en la tercera muestro la disposición del tensor en el interior de la viga (tracción) y la placa (com-presión) en los extremos. En la última columna mues-tro los contra momentos que se producen por el post tensado.

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El hormigón encapsulado.El confinamiento es uno de las ma-

niobras más eficaces por obtener altas resistencias en compresión. Los estribos comunes individuales en edificios media-nos, los estribos continuos helicoidales en edificios altos y zona de sismos, son sistemas de reclusión del hormigón dentro de un volumen; en este caso la columna. En la actualidad, con los gigantescos edificios que alcanzaron y superaron los quinientos metros de altura se utiliza la combinación de hormigones de alta re-

sistencia encerrados en cilindros de chapas de acero. En algunos casos se superponen las barras longitudi-nales, los estribos helicoidales y por fuera las chapas cilíndricas.Mixto; hormigón y perfiles.

No es una novedad, está casi desde los prime-ros años del hormigón ar-mado. Surge de la combi-nación de los perfiles metálicos con los entrepisos de hormigón. En el esquema superior están las esbeltas columnas que soportan en forma secuencial tres tipos de vigas: las primarias en los laterales que sostienen a las secundarias transversales y luego para sostener la placa de hormigón las vigas terciarias.

En la flexión existe una interfase donde se desa-rrollan fuertes tensiones tangenciales longitudinales; es la unión del hormigón de placa en compresión con el perfil inferior. Allí se deben colocar pernos que al igual que los estribos en vigas normales tomen dichos esfuerzos y no se produzca el desprendimiento de la placa superior.

“Tall building structures” B.S. Smith – A. Coul. Página 61.

Encofrado metálico incorporado.Además de la combinación de perfiles metálicos

con las placas de hormigón, desde hace unos años se incorporó un sistema de encofrados de alta inercia flexional y fuerte adherencia con el hormigón, que una vez endurecido toma a este encofrado como

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armadura de tracción en la flexión.En los apoyos con los perfiles me-

tálicos se producen esfuerzos de corte longitudinales elevados. Para ello se utilizan pernos que toman dichas fuerzas. Estos pernos responderían a la parte superior de los estribos en es-tructuras totales de hormigón armado. Impiden el “resbalamiento” de la capa de compresión sobre el ala superior del perfil. En el caso de las chapas doble propósito (encofrado y arma-duras) poseen rugosidad en su superficie para crear la resistencia a los tangenciales. Las tensiones tangen-ciales entre el hormigón y las alas de los perfiles o las chapas deber ser cuidadosamente controladas con los pernos o superficies rugosas.

“Tall building structures”

B.S. Smith – A. Coul. Página 61.

13.4. Motivos de su éxito.No hay en la historia un material que haya tenido

una conquista tan espectacular en tan poco tiempo en el campo de las construcciones. Los motivos son varios, tanto que se mezclan y resulta difícil esta-blecerlos con claridad y propiedad. Los clasifico y ordeno, para luego explicarlos por separado, ellos son: copia de las isostáticas, aspectos económicos, facilidad de moldeo, jerarquía constructiva, dura-bilidad, facilidad del cálculo y resistencia al fuego. Justamente por todas estas poderosas razones es uno de los materiales que mayor cantidad de contra hipótesis encierra.Copia de las isostáticas.

En el interior, en la masa, de los elementos sopor-tes se forman líneas invisibles de flujo de esfuerzos en diferentes direcciones; las isostáticas. Podría utilizar las fibras de la madera de un tronco para ejemplificar o materializarlas. Ellas soportan los esfuerzos de tracción o compresión según la dirección del viento, días del norte, otros del este. Sin vientos, el peso del árbol. Por las dudas la naturaleza diseña al tronco en forma circular y fibras en anillos simila-res. No sucede lo mismo con las grandes hojas de

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palmera o banano que fueron diseña-das para la flexión gravitatoria.

El constructor siempre buscó al ma-terial ideal que pueda copiar las líneas de flujo de esfuerzos. La alquimia de la transmutación de los esfuerzos en material. Lo descubre en el hormigón armado, un material que puede ser moldeado al capricho del proyectista, con las isostáticas de tracción materia-lizadas en las barras longitudinales, las de compresión con la masa del hormi-gón. Con el final a toda orquesta del confinamiento y el cortante. Un material que se puede diseñar en el tablero o en la computadora.

Coeficiente de seguridad.Las vigas simples macizas de madera o metálicas

son dimensionadas con el momento flector máximo de apoyo. Las vigas continuas son dimensionadas con el momento flector máximo de apoyos. El resto de la viga tendrá la misma sección, las dimensiones en el apoyo son iguales a las del tramo.

Esto significa que las dimensiones de estas vigas solo se corresponden con la solicitación en una sola sección; la del máximo momento flector. El resto de la viga está sobredimensionada, con ex-ceso de CS (coeficiente de seguridad). Hay desperdicio de material. Una solución es diseñar con sistemas reticu-lados. Esa es la ventaja del hormigón armado; en sí mismo es un reticulado donde las armaduras de tracción se colocan en función de las exigencias del flector.

Económicas.Las razones económicas están en la comparati-

va de sus precios, de sus costos según la región que se trate. El transporte es una variable de elevada incidencia. Hay regiones donde nada está cerca. La piedra hay que transportarla de 300 kilómetros

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promedio, la arena hay que sacarla con dragas del fondo de los ríos, el cemento y el hierro hay que traerlo de distancias superiores a los mil kilómetros. Lo contrario sucede en otros lugares de sierras o montañas, donde todo está casi a la mano. A pesar de la notable influencia del transporte en la configu-ración del costo, es un material que en las estructuras de edificios es más económico que la realizada con perfiles metálicos. Esto porque en nuestro país el acero es caro. Moldeo.

El dominio de la forma por el hombre fue una de sus principales características respecto de otros seres. Las esculturas, los dibujos y el principal, el moldeo de la arcilla para la alfarería. Encontrar un material es-tructural dócil desde el principio, desde el proyecto mismo a cualquiera de las formas. Solo el necesario recipiente para el moldeo, la horma para el frague.

Esta cualidad provoca al proyectista el reto del diseño del elemento, ade-más del diseño estructural. Lo explico; un soporte de perfiles metálicos solo requiere diseño estructural, porque esas piezas se consiguen en el mercado en largos, formas y tamaño estandariza-dos. Sin embargo el mismo sistema so-porte en hormigón armado además del proyecto estructural es necesario dise-ñar en forma individual cada uno de los elementos; la viga, la columna, la losa y las fundaciones deberán poseer las secciones transversales justas. Además la posición, cantidad y configuración de las barras de acero en su interior. En hormigón armado el moldeo es parte del diseño. Jerarquía.

Por muchos años fue un material que otorgaba jerarquía social a la obra. Esto ya lo adelanté en el tema del uso del cemento como pasta cementicia para los frentes y remates estéticos de fachada. Lue-go con los años se incorpora como elemento estructu-ral y por una cuestión más sociológica que técnica es

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utilizado en forma desmedida en lugares o estruc-turas donde la madera o el perfil metálico poseían mejor conducta. Pero a pesar de ello, fue elegido el hormigón armado.

El argumento anterior se potencia con la tenden-cia casi exagerada de priorizarlo en las universida-des, en especial en las carreras de ingeniería civil. En algunas los programas y las horas de cátedra dedi-cados a su enseñanza superaban a los de los restan-tes materiales. Con el agravante de ser presentado como un material individual. Las llamadas estructuras independientes, son eso justamente, aisladas, separa-das de otros componentes que pueden colaborar a soportar las acciones externas.

De esa manera se conjugan dos acontecimien-tos, por un lado el interés del usuario de tener un material de rango social y del otro, el profesional ingeniero que fue especializado en hormigón arma-do. El exagerado uso del hormigón armado genera construcciones con fallas en el diseño. Es aún una cuestión cultural, de erróneo prestigio en la calle y de equivocado desarrollo intelectual en la academia. Esta argumentación encierra una formidable contra hipótesis del diseño estructural. Durabilidad.

En sus principios se creyó un material perpetuo, así como el granito. El hormigón era la piedra artificial eterna. Por fin el hombre había logrado domar al tiempo que reinaba en la decadencia de las cosas. Tanto que la entropía no ingresaba como parámetro de durabilidad. Opinión generalizada de técnicos, de usuarios y comerciantes. La ecuación ideal para vender y poner con crédito y fama en el mercado un nuevo producto.

Ese equivocado concepto en sus tempranos años de crecimiento y uso perdura aún en el presente. Se diseñan y proyectan sistemas en hormigón armado solo sobre las variables de resistencia, sin la parti-cipación de los parámetros de durabilidad. Es otra contrahipótesis.Cálculo y dimensionado.

Las dimensiones de las piezas de hormigón ar-

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mado surgen de mezclar la estática clásica con la resistencia de materiales del hormigón. El éxito y popularidad es tan rápido que a las CC no le queda otro camino que adoptar la vieja estática y ponér-sela como sayo al hormigón armado. Así los mismos procedimientos utilizados para las solicitaciones en una estructura metálica son también utilizados para el hormigón. Esta displicencia permitió facilismo en el cálculo de las solicitaciones. Por ejemplo durante dé-cadas se utilizó el método Cross haciendo la simplifi-cación de un “EI” (rigidez) de vigas constante, siendo que las secciones varían por la influencia de las losas, de la posición y cantidad de las armaduras. Esta cuestión en el presente queda solucionada con los programas de computadoras mediante elementos finitos y sistemas matriciales. Fuego.

Los grandes incendios históricos, primero el de Roma, luego el de Londres que desplazaron la ma-dera por el hierro y el ladrillo. Luego en el presente, el fuego en las torres gemelas empujó al hormigón hacia la delantera, desplazando al acero. Ahora el fuego es una variables no solo de diseño estructural sino de diseño arquitectónico.Momentos nominales en los apoyos.

La cupla interna resistente de las vigas de hormigón armado, a diferen-cia de todos los otros materiales puede configurarse a voluntad del proyectista. Con el esquema de la figura lo mues-tro. Las dos vigas poseen igual sección, pero una de ellas tiene el doble de armaduras. La fuerza de compresión de la cupla es tomada por la masa de losa y viga en la parte superior, mien-tras que la de tracción por la sección de acero. En definitiva, la viga inferior posee un momento nominal resistente el doble que la de arriba, para una misma sección de hormigón.

Esta posibilidad no la dan los perfiles de acero o las secciones rectangulares de madera, porque la

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cupla interna se ajusta al módulo resistente (W) de la sección que es constante a lo largo de la viga.

Otra situación favorable de diseño es la elección, dentro de ciertos límites del punto de inflexión de los momentos flectores en vigas continuas. Lo explico utilizando ménsulas imaginarias en la zona de apo-yos que sostienen vigas simplemente apoyadas en los tramos. En la realidad eso se logra con el doblado de hierros en el punto de inflexión.

Con estas consideraciones en hormigón armado es necesario distinguir los momentos flectores externos de los nominales internos. Los primeros son lo que se determinan en función de las cargas que actúan, los tipos de apoyo y la longitud de viga. El nominal co-rresponde a la capacidad última de rotura que po-see una sección cualquiera de la viga; se lo determi-

na mediante la cupla interna que forma el volumen a compresión de hormigón y la fuerza de tracción de las armaduras. Estos nominales hacen que algunos au-tores como Nilson recomiendan utilizar denominadores no tradicionales para establecer en la primera aproximación de cálculo los momentos de nudos y tramos en vigas de hormigón armado.

Antes del hormigón armado los ma-teriales como el hierro y la madera resultaban ho-mogéneos y con cierta uniformidad. La viga toda de hierro o toda en madera. Con estos materiales con masa continua era posible realizar los estudios de las líneas de flujo de las tensiones en su interior. Pero con el hormigón armado el asunto es distinto, esas líneas ya no son tan prolijas. Son dos materiales que se mezclan íntimamente sin perder su personalidad; el hormigón y las barras de hierro. El primero posee resistencia y módulos de elasticidad diez veces me-nor que el segundo. Con esta enorme diferencia es

“Design of concrete structures” A. H. Nilson.

Editorial Mc Graw Hill. Página 379.

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un conflicto efectuar las maniobras con las líneas de flujo. Quien llega para rescatar a la ciencia en este embrollo es la “analogía del reticulado”, o también llamado el “método de la biela y tensor”.Plastificación.

Además de las posibilidades en el diseño que ofrecen los nominales y las ménsulas, tal como vimos anteriormente, se presenta el fenómeno de plas-tificación, tanto del hierro como del hormigón. Del hierro los sabemos de tanto observar la curva tenso deformación, pero del hormigón la plastificación sólo se presenta en caso de estar confinado. Ese confina-miento lo dan los estribos y las barras longitudinales.

Las barras de acero, tanto las de los estribos como las longitudinales configuran un “canasto”, donde queda metido el hormigón. De allí no puede escapar, aún estando plastificado. Con esto quiero destacar el protagonismo de los estribos; deben estar en todos los elementos lineales del hormigón armado. Sólo pueden prescindir de ellos las placas, como las losas y bases de fundación.

En resumen la plastificación del hormigón solo es posible si está encarcelado por estribos y barras longitudinales. No hay plastificación en el hormigón solitario, sino veamos lo que le ocurre a las probetas de ensayos.

13.5. Contra hipótesis del hormigón armado.El hormigón armado es el material de la construc-

ción que mayor cantidad de contra hipótesis posee. No sólo por su heterogeneidad, sino porque es el único que es colado, moldeado dentro de encofra-dos y toda las masas se unen en algún punto, la de la viga con la losa, la de la losa con la columna o de la columna con la base. Esta continuidad genera un descomunal caos para establecer el orden que requieren las CB (condiciones de borde). De todos los materiales de la construcción es quien mayor desa-fío presenta al proyectista; son tantas las variables, diría infinitas que se ingresa en el terreno del arte, no del cálculo.

Por otro lado hay que incorporar como CB la

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tecnología, técnica y mano de obra que se utiliza en el transporte, colocación y terminación del proceso de colado. Los equipos y herramientas hacen a la calidad del hormigón. Con la mano de obra tengo la experiencia que un hormigón elaborado un día entre semana es mejor que el realizado un día previo a feriados. También son variables las que correspon-den al clima: viento, calor, frío, lluvias.

Además el hormigón es un material poroso seudo-sólido (sólido, agua, aire). La combinación de estos elementos depende de la cantidad de agua que se emplea para el mezclado. El cemento para su hidra-tación utiliza sólo el 25 % de la totalidad del agua que se coloca en la mezcla, el resto se evapora por pequeños conductos que luego quedarán como el gradiente de porosidad.

En la figura superior muestro en gráfico la cantidad de agua que se necesita para el fragüe, el resto se uti-liza solo para lograr una masa con po-sibilidades de ser trabajada y colada. El agua que el cemento no utiliza para la hidratación, sube a la superficie por conductos capilares. El agua flota, es más liviana que el hormigón. Cuanta más agua en exceso, mayor será la porosidad del hormigón y con notable aumento de las fuerzas de contracción producidas por los capilares en el pro-ceso de frague.

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14. La madera.

14.1. La madera y el hombre.La época que el hombre utiliza la madera como

parte de su cobijo se superpone con el uso de la arcilla y la piedra. No sólo los troncos, las ramas, sino también las hojas. Fue también más generali-zada que la piedra, por la sola circunstancia de la geografía del planeta. No todos los lugares poseen piedras, y menos aún con tamaño adecuado para ser manipulada y armar un cobijo.

En la prehistoria, en los inicios del homo sapiens, fueron solo troncos y ramas para las moradas. Ga-rrote y lanza para la caza y defensa. La madera, tal como la entregaba la naturaleza en árboles y ramas caídas.

En la antigüedad en los comienzos de la Edad de Piedra se logra labrar la madera y producir ciertas formas y encastres pero siempre con sección trans-versal circular, la natural que entrega el árbol. El hombre disponía de una sola herramienta; el hacha o cuña de piedra. El árbol comienza a sufrir el aba-timiento, la muerte en vida; es cortado en su base. La rama en su arranque.

Con el advenimiento de nuevos metales como el cobre y luego el bronce más fuerte, el hacha y cuchilla de piedra dan paso a otras herramientas de la misma configuración pero con diferentes metales y mejor rendimiento. Surge lentamente otro dispositivo para cortar la madera: la sierra, el serrucho, las ho-jas dentadas. Con ello se mejora el corte transversal y se comienzan con las divisiones longitudinales.

En la Edad de Hierro se descubre el material más utilizado por el hombre. De una combinación de hierro con carbono surge el acero. Las herramientas mejoran, los filos y dientes subsisten con el uso. Son todos dispositivos manejados por un solo hombre. En algunos casos muy raros se logran fabricar sierras largas que son movilizadas en la ida y vuelta por dos operarios. Los troncos comienzan a transformarse en vigas y tablas. Mejoran los soportes de los cobi-

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jos y se inventa la triangulación. También las barcas lentamente aumentan su tamaño con las mejoras de las uniones y empalmes.

Llega la revolución científica pero sus avances solo son teorías sin aplicaciones. Le sigue la movida indus-trial con la llegada de la fuerza barata entregada por las máquinas de vapor. Surgen los grandes ase-rraderos que cortan los enormes troncos en tirantes, cabios y correas de secciones rectangulares para la comercialización. También con esa forma se obtienen mejor eficiencia entre el esfuerzo y la masa. Todo se hace de manera intuitiva, el empirismo es guardado en cofres secretos por los maestros carpinteros en las sociedades francmasones. Aún no despierta la cien-cia, no existe el conocimiento público.

A finales del siglo XVIII aparece la ciencia apli-cada, los secretos se hacen públicos y además llega la matemática para demostrar las bondades de la combinación de formas y nudos. Se aplica a las sec-ciones el principio del “módulo resistente” que surge de la teoría de la flexión. Emerge primero la Estática como ciencia y apenas unos años detrás le sigue la Resistencia de los Materiales; juntas dan forma al diseño y cálculo predictivo.

Este corto relato que apenas llega a ocupar una o dos hojas encierra una de las historias más largas que posee el hombre con la naturaleza. Es la made-ra que estuvo millones de años antes. Esperándolo para servirlo en todas sus herramientas.

14.2. Formación.Es posible que de todos los materiales de la cons-

trucción, la madera sea la que reúne mayor cantidad de cualidades positivas para la construcción. Es que la madera fue inventada por la Naturaleza para esa función; sostener grandes árboles. Está confor-mada por fibras que se unen en direcciones precisas según los esfuerzos.

Los árboles fabrican su material para el creci-miento por un proceso de fotosíntesis. Las hojas son pequeños, complejos y numerosos laboratorios que

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combinan el dióxido de carbono de aire con los componentes minerales acuosos del suelo. La energía la entrega el sol. El dióxido de carbono se deposita directamente en las hojas, mientras las soluciones acuosas deben realizar un largo viaje ascendente desde las raíces hasta el laboratorio de la hoja. Allí se produce la savia que recorre otro camino inverso para provocar el crecimiento de la madera. Increí-ble.

El suelo, el agua, el aire son las materias primas y el sol es la fuente de energía. El producto es la ma-dera. De todas las investigaciones realizadas por el hombre, una de las más fatigadas es la de obtener madera sintética. Plagiar el laboratorio que se insta-la en las hojas de las plantas. El ser humano con toda la tecnología y conocimientos, lejos está de producir esa madera artificial.

Además, y solo para destacar otra maravilla. La madera se forma del material que viene en un micro envase (semilla) y con sólo enterrarlo producirá la madera, que no sólo la utiliza la Naturaleza para sostener sus árboles, sino también el ser humano la tiene a su lado como cobijo, arma, bastón, fuego, silla. Está presente, al lado del hombre siempre, pero éste no ha logrado sintetizarla. En la imagen que sigue distingo las partes principales de un árbol.

Las raíces cumplen dos tareas. Una de ellas es estructural, es la base, la fundación que sostiene al árbol. Las finas fibras generan un tejido con el suelo y esa masa posee consistencia distinta al del suelo común, porque tiene la capacidad de resistir esfuerzos de tracción y de compresión, según la dirección del viento que azota al árbol.

La otra tarea es más compleja, difícil de comprenderla. Los filamentos con sus pequeños orificios capilares producen un quiebre de las fuerzas de gravedad: elevan el agua con sus minerales hacia el tronco y de allí a las ramas y folla-jes. Es la materia prima, la savia, que

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luego será elaborada por la fotosíntesis de las hojas en nuevos productos que descenderán para generar las fibras de crecimiento.

Fluidos que ascienden, otros que descienden. Laboratorios que transforman, fibras que se crean, todo en el silencio del árbol, sin ruido, sin pompa ni ostentación.

14.3. Las fibras.Lo anterior es una breve explicación de la ma-

ravilla de un ser, de una entidad, sin movimiento, sin inteligencia, condenada desde el nacimiento a crecer y morir en el mismo lugar. El árbol. Además de con-trolar de manera armónica su forma, también regu-la su peso con la edad. No hay árboles gordos ni flacos. Pero además de este prodigio, tiene un diseño estructural que vale la pena revisarlo.

La imagen corresponde a las fibras de un tronco varias veces milenario encontrado a una profundidad de 17 metros en la ciudad de Resistencia, durante los trabajos de pilotaje para la fundación de un edificio. Para refe-rencia se colocó un escalímetro de 10 centímetros de largo.

Son fibras en direcciones aproxi-madas paralelas, de características

diferentes por su gran tamaño, a las de los árboles actuales que resultan más pequeñas y cortas. Se-gún la profundidad del hallazgo y la velocidad de sedimentación de la región se calcula una edad de esta madera entre los 30 a 50 mil años (la misma antigüedad del sapiens).

“las fibras…su longitud no suele exceder de unos 5 mm y su dimensión máxima, de unos 70 micróme-tros. Las paredes de las células están formadas por varias capas de celulosa y lignina …la celulosa es un polímero lineal cuyas moléculas forman cadena…la lignina actúa como un cementante que liga los elementos de la estructura de celulosa y rigidiza el conjunto…”

“Estructuras de madera”. Fernández, Echenique, Manrique. Editorial Limusa. Página 67.

Contrahipótesis - Tomo I396

Las fibras longitudi-nales están orientadas en dirección paralela a los ejes de los troncos o ramas. Otras son radiales, en dirección transver-sal. Esta combinación de “longitudinal” y “trans-versal” es similar al de las barras y estribos en el hormigón armado. Las primeras toman los es-fuerzos de compresión o tracción, mientras que las transversales o circulares producen el confinamiento para evitar la expansión en compresión.

Se observa la distribución de los conductos o ca-nales de transporte de las sales en la solución acuo-sa ascendente y la savia en otras direcciones para alimentar el crecimiento. También existen conductos transversales, radiales, de almacenamiento, de aco-pio de la savia.

La madera se constituye de moléculas de celulo-sa agregadas unas a otras formando largos hilos y tejidos; son las microfibras que forman los conductos para el transporte de ida y vuelta.

La resistencia depende de su consistencia, den-sidad y posición de las fibras. La durabilidad se corresponde con los contenidos químicos; en el caso de las maderas con tanino su duración es mayor que aquellas con resinas celulósicas.

14.4. El soporte natural.El árbol, ese complejo laboratorio es soportado

por una estructura de alta eficacia. Es una combina-ción de voladizos que se inicia con en el tronco em-potrado en la tierra, luego las ramas que salen en el tronco y por último las hojas y los frutos empotradas en las ramas. Una sucesión de voladizos.

Materiales 397

La madera en el árbol observada desde este análisis cumple cuatro funciones en el mismo espacio: transporte de materia prima, distribución de savia, acopio y sostén. Cuando cortamos el árbol, el tronco o la rama se transforma para el constructor en una sola función; la estructural.

Destaco la generosidad de la madera. En la tabla muestro la relación que existe entre los diferentes materiales en cuanto a su composición, densidad y resistencia. Los valores indicados son las tensiones de rotura a tracción de cada uno de ellos.

El estudio y los resultados de la última columna muestran a la madera como el material de mayor eficiencia estructural. En este estudio la unidad de la eficiencia es una longitud (metros) que resulta de dividir una tensión (kg/m2) por una densidad (kg/m3). Esa longitud sería el largo, la longitud de una barra colgada, de cualquier sección, que rompe por su propio peso.

Explico la tabla. En la columna (1) indico los materiales que analizo y tomaré como referencia al acero. En la columna (2) se establece la densidad del material; los kilogramos por metro cúbico. En la (3) realizo una relación entre la densidad de cada uno de ellos con el acero. Por ejemplo la madera le corresponde 0,10 ≈ 800/7.800. De estos números surge que la madera es la más liviana con un 10 % respecto al del acero.

En la columna (4) se indican las ya conocidas resis-tencias a la rotura por tracción de cada material. En el caso del suelo considero un valor de 2 (kg/cm2),

Material DensidadKg/m3

Relación peso

Resisten-cia roturaKg/cm2

Resistencia roturaKg/m2

Relación resisten-cia

Relación rotura y densidad

1 2 3 4 5 6 7Acero 7.800 1 4.200 4200. 104 1 5.400Madera 800 0,10 700 700. 104 0,09 8.750Suelo 1.600 0,20 2 2. 104 0,0003 12Hormigón 2.400 0,30 20 20. 104 0,003 26Cerámico 1.700 0,22 20 20. 104 0,003 26

Contrahipótesis - Tomo I398

solo de referencia. Sería la resistencia de un suelo seco con alto contenido de arcilla, cohesivo, a la tracción. La columna (5) que sigue es también resis-tencia a tracción pero en unidades de (kg/m2).

En la columna (6) hago la relación entre la re-sistencia de cada uno respecto a la densidad del acero. Esa relación será uno para el acero y todos los restantes, menores que uno. Quiero destacar los valores que entrega esta columna y que forma parte de las contra hipótesis de utilizar solo la tensión como variable de diseño estructural. Solo desde la resis-tencia, por lejos, el acero lleva la delantera. Pero desde la eficiencia, de la relación entre resistencia y masa (columna 7), es la madera quien mejor trabaja. Es el material más efectivo. Por ello fue el elegido por milenios para la construcción. En las CC aún no está totalmente definida en forma matemática la efi-ciencia; en algunos casos, como éste, que analizo es la relación de tensión con densidad, porque estudio al material. En otros estudios se analiza el elemento estructural, por ejemplo en una viga, la eficiencia surge de la relación entre la sobrecarga que soporta y su peso propio.

Con estas consideraciones creo entender la per-manente búsqueda del hombre de materiales simi-lares al de la madera. La reducida durabilidad es uno de los factores que más perjudican a la madera en la línea de largada del diseño estructural. En el presente existen productos químicos que prolongan notablemente la vida útil de los maderos.

Otra cualidad que no he destacado y que debe ser tenida en cuenta es la “amigabilidad” con los otros materiales. La madera participa de una u otra manera con todos los materiales, los antiguos y los actuales. Es dintel en la piedra, adobe y ladrillo. Es viga encadenado en los viejos muros de iglesias y palacios. Si posee taninos es fundación para sostener cobijos. Acepta el sacrificio que le impone el clavo, se desbasta con la mecha o el escoplo afilado. Es piso, es pared, es cubierta. En fin, es el material que por lejos entregó al hombre los mejores servicios.

Materiales 399

14.5. Maderas elaboradas. Otra manera de analizar la madera es desde la

forma que llega a manos del hombre. Las primitivas fueron las “puras”, maderas que no necesitaban de otros materiales para ser utilizados en la construc-ción. En la actualidad es posible lograr “maderas” uniformes utilizando sus propias fibras. La base, la materia es la madera pero con cortes y pegamentos especiales se obtiene la cualidad que mas busca-mos; la uniformidad no solo en la forma sino en la

resistencia. Las piezas, elaboradas con madera mixta no son inventos nuevos. Se las utilizaron miles de años atrás.

“…se desarrolló lo que fue llamado arco mixto. Estos arcos tenían un corazón de madera que, al estar en el centro del espesor del arco, estaba sometido a tensiones bajas. A este corazón se pegaba una superficie de tracción hecha de tendón secado y una cara de compresión hecha de cuerno…”

“Estructuras o porqué las cosas no se caen”. J. E. Gordon. Celeste Ediciones. Página 87.

En la actualidad, los corralones de venta de ma-teriales para la construcción, comercializan planchas de madera mixtas elaboradas con fibras y colas. Po-seen las mismas fibras de la madera natural, porque provienen de ella. Pero sufre distintos procedimientos que permiten obtener productos diversos. En todos los casos son procesos industriales donde se recupe-ran los desperdicios de la madera: aserrín, astillas, virutas, trozos pequeños.Madera multilaminada.

Las más usuales en la construcción son las placas de madera multilami-nadas; se las obtiene de superponer delgadas láminas de fibras en direc-ciones normales entre sí. Son placas que poseen la cualidad de tener igual resistencia en cualquiera de las direc-ciones de su plano.

Aglomerado de aserrín.Es un tablero aglomerado de pequeñas partículas

de madera (aserrín). Recubierto por ambas caras

Contrahipótesis - Tomo I400

con películas decorativas, impregnadas con resinas melamínicas, lo que le otorga una superficie total-mente cerrada, libre de poros, impermeable, dura y resistente al desgaste superficial. La eficacia a la flexión depende de la las láminas que son adheridas a su superficie. Aglomerado de fibras.

Es un panel estructural de astillas o virutas de madera, orientadas en forma caótica en capas cruzadas para aumentar su fortaleza y rigidez, unidas entre sí mediante adhesivos químicos aplicados bajo alta presión y tempera-tura. Posee elevada resistencia mecáni-ca, rigidez, aislación y capacidad para absorber diferentes solicitaciones. En todos estos casos citados el fabricante busca salvar uno de los defectos de la madera na-tural; la diferencia de resistencia entre la dirección paralela a las fibras y la dirección transversal.Tirantes de tacos.

También en los últimos años ingresa al mercado tirantes de madera, que son fabricados de tacos, retazos cortos, que estacionados y cepillados son unidos con pegamentos; con esto se logran secciones y longitudes de piezas estructurales no obtenidas en maderas naturales. La otra virtud de estos tirantes es la ausencia de los nudos, que representan un acci-dente en la uniformidad de las maderas naturales.

14.6. El soporte utilizado por el

hombre.En algunos países la ingeniería en estructuras de maderas es tan amplia como las de hormigón o acero. En la imágen mues-tro un puente carretero con tramos de 42,00 metros entre apoyos y largo to-tal de 182 metros. Es el puente más lar-go construido en madera en la actuali-dad. Se encuentra en Finlandia cercano a Helsinki y la decisión de construirlo en madera responde al entorno que rodea

Materiales 401

al puente; lagos y bosques con fuerte impacto visual. Las dos imágenes que siguen, también de ese país, muetran una cúpula para la cubierta de un restaurant donde los soportes son arcos y anillos que forman el entramado de 17 metros de diámetro.

Las piezas utilizadas para estas estructuras se constituyen de láminas de madera encoladas que permi-ten obtener secciones transversales y con-

figuración longitudinal de acuerdo a las líneas de esfuerzos predominantes en el sistema estructural.

14.7. Contra hipótesis de la madera. Heterogeneidad.

En el análisis de la estática y la resistencia de los materiales se la considera como uniforme. No es así; el tirante, el cabio, provienen del tronco o de las grandes ramas que poseen arranques y salidas con otras ramas, en esos lugares se forman nudos bien definidos con densidad y dirección de fibras distin-tas. Con esta sola consideración se anula la homoge-neidad y uniformidad de la madera.

La viga de tramo y voladi-zo en su longitud modifica los flujos de compresión y tracción. La rotura se producirá en la coincidencia de isostática de tracción con la del nudo.

El nudo en la madera es una contra hipótesis porque repre-senta una fuerte irregularidad en su masa que la teoría la ig-nora. El asunto es que esta con-tra hipótesis, de manera teórica se pretende uniformizarla con un elevadísimo coeficiente de seguridad (CS).

Contrahipótesis - Tomo I402

Líneas de corte.Otra de las contra

hipótesis en las maderas aserradas responde a las características y configu-ración del corte longitudi-nal.

En el arte de la carpin-tería existe una secuencia y posición de las líneas de corte para obtener cierta simetría en las líneas de las fibras, de no cumplirse con ellas las tablas y tirantes tendrán de deformarse en exceso antes y durante el proceso de las cargas.Sistemas de unión.

El uso de la madera por siglos se mantuvo limita-do por los inconvenientes del nudo o la unión. Unir dos tirantes de madera a tracción o a flexión pudo ser posible cuando aparece el hierro en el escenario de la construcción. El perno, el clavo, el tornillo, el bulón, la chapa, las grampas, son todos dispositi-vos para solucionar las uniones. Las cabreadas, las cerchas, son sistemas triangulados donde algunas barras están a compresión y otras a tracción, esto solo se logra con esa ferretería.

Ese nudo que hace posible la configuración trian-gulada tiene un elevado costo puntual. Son necesa-rios dispositivos metálicos de transferencia de los es-fuerzos. Para entender esta composición de diseño y costo es útil comparar una unión de tirante a compre-sión con otra de tirante a tracción. Lo mismo el nudo de una cabreada donde llegan montantes, cordones y diagonales en compresión algunos y tracción otros.

El buen rendimiento de las maderas se obtiene mediante configuraciones geométricas donde el triángulo está presente. Las cabreadas a una o dos aguas, las vigas reticuladas de cordones paralelos, son todos elementos que se componen de piezas pe-queñas unidas por conectores en los nudos.

Si bien la tracción es el esfuerzo más económico para la madera, tiene su contra en los extremos; hay que diseñar mecanismos de toma de tracción que resultan caros. Lo mismo le sucede al cable de acero

“The internacional book of Word”.

Crescent Books. Página 18.

Materiales 403

es lo más adecuado en tracción pero necesita de un gancho o arete en el extremo para tomar las cargas y eso es gravoso.El coeficiente de seguridad.

Todas las irregularidades que posee la madera y que conforman las contra hipótesis anteriores son sal-vadas en la ingeniería clásica mediante la “tensión admisible” nivela para abajo las resistencias. Existen maderas como el urunday, el quebracho que resisten a tracción o compresión esfuerzos que superan los 70 Mpa (700 kg/cm2), sin embargo se utilizan valores admisibles inferiores a 15 Mpa (15 kg/cm2).

Es habitual encontrar coeficientes de seguridad mayores al valor 5 (cinco). Creo que además de esconder las imperfecciones de la madera, estos coeficientes ocultan los compromisos de deformación. Si bien una pieza puede resistir a flexión con valores altos de resistencia, se presentarán luego las elásti-cas tan desagradables para los usuarios.

15. La identidad del material.

15.1. Entrada.Para el vulgo se identifican los materiales solo por

el nombre. Pero para los técnicos en construcciones se lo debe identificar por sus huellas digitales, por su número de documento, por sus rasgos particula-res, de frente y perfil. Cada material tiene indivi-dualidad, siempre habrá una particularidad que lo distingue de otro.

Si digo “acero”, para el poeta ya es suficiente para que lo use como espada, clavo o medalla. En las ciencias de la construcción la sola palabra “ace-ro” no sirve. Hay tantas variedades de acero que se puede cometer el error de elegir uno equivocado en su destino final.

Otras especies como los suelos, los ladrillos cerá-micos, las maderas, en fin, todos los que utilizo para levantar un edificio, los puedo identificar a visual di-recta pero necesito conocer sus datos. La filiación de un material está dada por varias referencias como lo

Contrahipótesis - Tomo I404

son el módulo de elasticidad, la tensión de rotura, la resilencia, la ductilidad, la fragilidad, la elasticidad y la plasticidad. Existen otros datos, mucho más, pero son requeridos por otras ciencias como la mecánica, la electricidad o la termodinámica.

15.2. Los antiguos.La construcción en piedra o ladrillos por siglos, se

efectuó de la misma manera; los trabajos, las trabas, iguales por generaciones de albañiles. Los grandes edificios se mantenían por pura masa. A nadie le in-teresaba descubrir un método científico para prede-cir la seguridad y analizar las fuerzas. La resistencia de los materiales fue por siglos una cuestión empí-rica. El campo científico de la construcción estaba ausente. Entonces la superstición, los ritos, fueron ocu-pando el lugar. Entre ellos; aún queda el bautismo de los barcos con la rotura de una botella de vino espumante o la rama de cualquier árbol sumergida en la última colada de hormigón del futuro edificio.

Las ciencias de la construcción avanzaron durante estos dos últimos siglos a los saltos entre dos revolu-ciones; la científica y la industrial. Aparte de otras que no me interesan por sangrientas. Es interesante estudiar el avance del conocimiento científico sobre la instrucción empírica. La delantera se disputaba una y otra hasta que se impone la ciencia. Es allí donde resulta necesario identificar a los materiales de manera precisa.

Para los antiguos la piedra y el ladrillo no nece-sitaban de cuidadosos ensayos para establecer su identidad porque todos trabajaban a compresión. Las paredes, las columnas, los arcos, las bóvedas. A lo sumo se identificaba la piedra mármol por sus posibilidades estructurales a las del granito. Sin em-bargo la torre de Pisa está construída en gran parte con mármol.

15.3. Los modernos.Durante la revolución científica, en la edad mo-

Materiales 405

Material elástico dúctil resilente resistente DurableMadera X X XPiedra X XCerámico X XHierro X X X X X

15.4. La resistencia de los materiales. Es una ciencia que nace junto con la revolución in-

dustrial, es contemporánea a la producción del acero barato para las construcciones. Fue mal bautizada con el nombre de “Resistencia de los materiales”, porque no solo analiza el aguante de un material ante los esfuerzos externos, también estudia la rela-ción entre esos esfuerzos y las deformaciones. Escu-driña las líneas de flujo de los esfuerzos internos. Es mucho más amplia que la sola palabra “resistencia”.

Lo considero a este italiano, a Galileo como el ini-ciador de la investigación de la estática y resistencia de los materiales moderno.

“cuál es aquel gluten que tan tenazmente man-tiene unidas las partes, de por sí separables de los sólidos…”

“Galileo Diálogos acerca de dos nuevas ciencias”. Editorial Losada. Página 35.

Lo sigue Hooke, que nace unos años antes de la muerte de Galileo y se interesa en la relación que existe entre las deformaciones y las fuerzas que se aplican a un material. Crea la base de la teo-ría elasticidad. Sus pruebas y ensayos le permiten

derna, hay un comienzo en la relación con las fuer-zas y las deformaciones de los materiales. Antes no interesaba como dato preliminar. Con la llegada del hierro en el uso de construcción se plantean interro-gantes por su conducta totalmente diferente al de otros materiales como el ladrillo, la madera o la pie-dra. Tiene cualidades y virtudes que se adaptan a las necesidades de casi todos los elementos estructu-rales de la época. Construyo la tabla de cualidades

El hierro llena todos los casilleros, mientras que a los restantes materiales le quedan algunos vacíos.

Contrahipótesis - Tomo I406

elaborar la correspondencia entre fuerzas y defor-maciones que más tarde se transforma en la “Ley de Hooke”: las tensiones son proporcionales a las defor-maciones. No puede completar su estudio porque en esa fecha aún no estaba claro el concepto de tensión y deformación relativa o unitaria. Por otro lado las herramientas y equipos para ensayos eran impreci-sos.

Quien termina por afirmar, consolidar el concep-to de esa relación y le da nombre propio es Young con su “módulo de Young” que no sólo establece la correlación sino que lo configura como la tangente de la recta en período elástico. Augustin Cauchy y Navier completan los conceptos de elasticidad de los anteriores.

Fueron más de doscientos años de estudios. El éxi-to lo tienen cuando con dos expresiones matemáticas logran establecer la rigidez de un material tanto en la forma como en su conducta ante las fuerzas:

EI: rigidezI: momento de inercia.E: módulo de elasticidad.Con estas herramientas y con la extraordinaria

ayuda de la matemática, surgen obras de arte en la teoría de la resistencia de materiales. Una de ellas es la predicción de la elástica de una viga en flexión y la otra la carga crítica en columna esbelta por pandeo.

f: descenso o elástica de una viga ante las cargas.Pp: carga crítica de pandeo.

En ambas está presente ese nuevo concepto del material y de la forma “EI”. En la primera como cociente cuyo resultado es el descenso de la viga. El otro como numerador y la fórmula nos entrega la carga justa que produce el pandeo.

Así, en una pieza estructural hay dos tipos de roturas, una que sucede primero y puede no constituir colapso: la rotura de la forma. La otra es la rotura del material, con ella evidencia la rotura total. Una

EIl

PEIqlCf p 2

24 π==

Materiales 407

viga puede estar flexionada (rotura de forma) pero seguir resistiendo, con un aumento considerable de las cargas la llevo a la rotura del material, al colap-so.

Algo parecido sucede con las columnas. El pan-deo produce primero rotura de forma y luego del material. La primera fórmula de la elástica en viga posee varios autores, científicos, genios que la fueron mejorando con el tiempo. Sin embargo en la columna a pandeo hay un solo hombre que la produce. Euler desarrolla una de las composiciones matemáticas más admirables: la teoría del pandeo. Llega a esa ecuación.

Creo necesario “leer” la ecuación una vez más, como una oración, para mantener viva la memoria de este genio. La ecuación responde a una colum-na de altura “l” con sus extremos articulados. Pp es la carga que produce el pandeo. El producto del módulo de elasticidad del material por el momento de inercia de la sección es “EI” y Euler lo denominó rigidez de la pieza. Allí están metidas y mezcladas la característica del material y la forma de la sec-ción transversal.

En el caso de una columna de madera densa y uniforme el “EI” es un valor elevado, del orden de los 100 mil kg/cm2 o 10.000 Mpa. En los esquemas muestro en escala las diferencias entre las formas longitudinales de una columna robusta (sin peligro de pandeo) y una esbelta de madera, ambas de sección cuadrada.

Desde el análisis teórico, la carga de rotura por pandeo de la columna (1) alcanza un valor cercano a las 10 toneladas, mientras que de la columna (2) llega a las 50 tone-ladas, cinco veces más. Esto desde la identi-dad de la forma longitudinal, es decir de la

222

222

2

2

121212h

lh

lbE

lh

lhbE

lhh

lhbE

lI

lEP

EIl

P

p

p

ππππ

π

=⋅

=⋅

==

=

Contrahipótesis - Tomo I408

esbeltez. Si no hubiera pandeo la carga de rotura depende solo de la sección, en ese caso la columna (2) resiste solo 2,25 más que la (1).

15.5. Tensión de rotura.Si los materiales fueran total y absolutamente

homogéneos, continuos en su masa y forma, la resis-tencia de rotura sería siempre la misma. De todos los materiales estructurales el que llega a esa uniformi-dad es el acero de construcción. Las barras someti-das a ensayos de tracción poseen idénticos valores de rotura.

No sucede lo mismo con otros materiales como el hormigón, la mampostería, los suelos y la madera. En ellos existe cierto desorden en su masa. El hormigón es heterogéneo, convive la piedra, la arena, el agua, la pasta de cemento, el aire; es un sólido a medias. En la madera las fibras cambian de dirección, de densidad y en algunos casos se encuentran con nu-dos. En las paredes de mampostería los ladrillos no son todos iguales, menos la uniformidad de la mez-cla que los une. Esta ausencia de homogeneidad en la masa hace que las resistencias de roturas varíen dentro de la misma especie de material.

Ahora que la palabra “tensión” nos parece senci-lla y la identificamos en el acto en la relación de una fuerza con una superficie, hace siglos atrás no era así. Es conveniente leer el libro de Galileo “Diálogos acerca de dos nuevas ciencias”, donde estuvo a punto de descubrir el concepto de tensión.

“……una barra que trabaja a tracción tiene una resistencia que es proporcional al área de su sección.”

“Estructuras o porqué las cosas no se caen”. J. E. Gordon. Celeste Ediciones. Página 46.

Es interesante continuar con la lectura de Galileo porque busca una explicación a esa resistencia. En Segunda Jornada de su libro se encuentra el capítulo “En torno a la resistencia: de los sólidos a la fractura” y los interlocutores son Salviati, Sagredo, Simplicio.

“SAGREDO: Estábamos Simplicio y yo aguardan-do tu llegada … de las conclusiones que pretendías demostrarnos, versó sobre la resistencia que a la fractura ofrecen todos los sólidos; resistencia que

Materiales 409

depende de un gluten que mantiene las partes tan li-gadas y unidas, que solo bajo una poderosa tracción ceden y se separan. Buscamos después la causa de la coherencia…”

“Galileo Diálogos acerca de dos nuevas ciencias”. Editorial Losada. Página 157.

La diferencia entre tensión y presión: la prime-ra actúa sobre un plano (biaxial), la segunda en el espacio (triaxial), actúa en tres direcciones como los fluidos hidráulicos. Cada material posee una tensión rotura propia y única para los esfuerzos de flexión, de tracción y de compresión. Si el material fuera idealmente uniforme cada tensión sería constante para cada esfuerzo.

15.6. Coeficiente de seguridad. Otras de las cuestiones que deben ser discutidas

dentro de la identidad de un material es el coefi-ciente seguridad individual, del material solo, solita-rio, metido en una máquina de ensayos en un asépti-co laboratorio y el otro coeficiente de seguridad que le corresponde a un edificio en su totalidad. Donde ese material individual pasa a ser parte de toda la estructura.

Dos cosas distintas. Una estructura de hormigón armado. Conozco la resistencia del hormigón y del acero por separado. Puedo conocer la resistencia de una viga que someto a ensayo. Pero no puedo determinar por ensayo la resistencia de la estructura en la globalidad. La secuencia de la complejidad es la que sigue:

Material → elemento → estructuraUna estructura toda de acero, toda del mismo

material no significa que posea la misma resistencia que el material en sí mismo. Hay una cuestión de for-ma y tamaño que puede reducir o aumentar (confi-namiento) la resistencia individual.

La resistencia de un material se puede estable-cer mediante Mpa, pero no así la de una estructura. El edificio, la torre, el puente o estadio tiene otro coeficiente de seguridad que en el vulgo se dice “aguantó el temporal” o resistió el terremoto. Entre

Contrahipótesis - Tomo I410

el material individual y el conjunto de una estructura hay un problema de tamaño, de escala que escapa de la tan abusada tensión admisible.

Volviendo al tema del estadio, que lo uso por el compromiso que posee con la cantidad de gente que alber-ga, la seguridad puede pasar por un solo punto. Un micro espacio de todo el estadio que hace a la seguridad del conjunto. Por ejemplo si falla el perno que une los tensores de las vigas prin-cipales de cubierta. Nada sirve utilizar las dimensiones y el material adecuado en ambas si luego se coloca un perno frágil que las une.

En resumen el coeficiente de seguridad de todo el estadio pasa por ese perno. Si este dispositivo tiene un CS igual a 1,5 el resto de toda la cubierta del estadio, así haya sido diseñada con CS igual a 5 se reduce a 1,5. En la ciencia “Mecánica de Frac-turas” este fenómeno se denomina “efecto cadena” que obliga al proyectista a determinar los eslabones más débiles de todo el conjunto estructural. Desde el efecto cadena se demuestra que un perno de costo mínimo debe tener un CS más alto respecto del resto de la estructura, que las vigas y los tensores.

En la tabla que sigue indico las incertidumbres que existen en el diseño, cálculo y ejecución de un preciso y exacto edificio montado por la ingeniería y sus CC.Tipo de incertidumbreCargas Inciertas. Las fuerzas provocadas por los vientos, los sismos, los

diferenciales de temperatura. Las sobrecargas de uso. Todas son estimadas a futuro.

CB (condiciones de borde)

Imprecisas. Los apoyos y el entorno de los elementos que com-ponen un sistema estructural resulta indefinido. Se los suponen a futuro.

Material Irregulares. Los materiales, todos, sin excepción poseen disconti-nuidad en su masa y en su forma. Se modifica su posible tensión de rotura. Incluso algunos se suponen a futuro; el caso del hormi-gón que se estima su resistencia antes de elaborarlo.

Factores humanos. Error de proyecto en la fase de proyecto arquitectónico.Error de cálculo en la fase de diseño y cálculo estructural.Error de ejecución en la fase constructiva.Error en uso y mantenimiento.

Materiales 411

Con las consideraciones de la tensión de rotura y del coeficiente de seguridad voy a entrar al estudio de la “tensión admisible”. Los sinónimos de admisible pueden ser aceptable, tolerable, pasable, probable.

15.7. Tensión admisible. Es una tensión aproximada en defecto para cubrir

las distorsiones de la masa del material, los posibles defectos de la pieza y la discontinuidad de todo el sistema estructural. Por todo ello la ciencia crea el concepto “tensión admisible”, que no es tensión y menos admisible. Por la sencilla razón que es el resultado de una maniobra de reducción, de disminu-ción de la tensión de rotura mediante un coeficiente de seguridad.

El CS es un amasijo de dudas. En su interior está la dispersión de los valores de rotura, la seguridad que se debe brindar al usuario, la inseguridad y errores humanos, el control de las elásticas, las fuer-zas erráticas, el viento, el sismo. También en su valor está escondido un “por las dudas” que lejos está de los preceptos de la ciencia.

Con la asignación de un valor de tensión admi-sible para cada material fue posible armar y apli-car las CC. Pero en la actualidad otras ciencias se acercan a cuestionar esa pobre identificación. Entre ellas Patología de la Construcción y la Mecánica de Fracturas; necesitan de más datos, quieren saber del material su ductilidad, o lo contrario su fragilidad. Les interesa su capacidad de almacenar energía; la llamada resiliencia. Preguntan por la compatibilidad química. Por los sucesos en las interfases de materia-les distintos y también frente a los climáticos, bióticos y antrópicos.

Con estas razones surgen las contrahipótesis. Por-que de alguna manera las teorías de las CC deben interpretar al material, y como algunas cosas de los materiales no son absolutas, entonces se supone, se inventa la hipótesis de lo admisible. Bien definido por el diccionario: digno de ser admitido. Un verda-

CS

rotadm

σσ =

Contrahipótesis - Tomo I412

dero dato blando dentro de las ciencias duras de la ingeniería. Las CC con ese flojo informe monta todo el método de cálculo o dimensionado clásico; el de la tensión admisible por décadas.

Pobre tensión, ahora la realidad la desampa-ra quitándole lo digno. Es un valor que está más o menos por debajo de una tensión absoluta; la de rotura. Así con un enorme esfuerzo y lentísimo avance van cambiando los métodos de cálculo clásicos de tensión admisible, por los denominados de rotura o de resistencia última.

El acto de la rotura no solo da el dato de la resistencia última. Muestra varias otras cosas: tipo de fractura, magnitud de carga, deformación, fisuras, planos de rotura, deslizamientos. En ese instante de colapso hay datos mensurables, ciertos. Sin embargo la tensión admisible, aún hoy utilizada en algunas disciplinas está rele-gada a un valor que depende de un arbi-trario coeficiente de seguridad dudoso y sin importarle los otros acontecimientos. En la imagen muestro una copia de las tradi-cionales tablas de tensiones admisibles del manual “Acero en la Construcción”. Hay in-certidumbre en la frase “como promedio” que figura en las filas de hormigón.Maderas.

Las maderas poseen un valor de rotura notable-mente alto. En tracción las roturas se producen a va-lores superiores a los 60 y 100 Mpa (600 a 1000 kg/cm2), mientras que en compresión oscilan entre 30 a 50 Mpa (300 a 500 kg/cm2), sin embargo las tensiones admisibles usuales rondan los 10 Mpa (100 kg/cm2). En todos estos casos se justifica esta fuerte reducción por la indecisión, la inseguridad, por las alteraciones de la madera con sus fibras y nudos.

Creo que dentro la tensión admisible de las maderas está oculto el coeficiente de seguridad de la elástica. Las maderas puestas en los árboles, así tal cual como ellos la fabricaron, poseen las fibras exactamente igual a las líneas de los esfuerzos y

Materiales 413

las resistencias que alcanzan son superiores a las de rotura de laboratorio. Cortado el árbol, aserrada la madera y colocada en obra como viga, lejos están las líneas de esfuerzos de las líneas naturales de las fibras. Este es otro de los motivos de la reducción de su eficacia.Suelo.

Algo similar sucede con los suelos, se utilizan va-lores de tensiones admisibles entre 0,07 a 0,10 Mpa (0,7 a 1,0 kg/cm2) mientras que ese suelo con hu-medad baja controlada rompe a 0,60 y hasta 1,00 Mpa (6 a 10 kg/cm2). La mecánica de los suelos entrega valores de “tensiones admisibles” pero no establece en sus informes que ese valor se manten-drá para una humedad constante y permanente.

Algo así como establecer la tensión admisible de un trozo de hielo, resiste y sostiene sólo si no au-menta la temperatura. En todos los casos se diseñan y calculan las fundaciones en base a la capacidad portante admisible del suelo, pero no se tienen en cuenta las variables de humedad. Los pavimentos de hormigón urbanos ejecutados en zonas sin cloacas poseen una corta vida útil a causa del aumento de humedad del núcleo de base por la saturación de los pozos negros de las viviendas.Paredes, mampostería.

La mampostería también tiene el estigma de la tradición admisible. Es la más castigada, tanto que la mayoría de los técnicos no conocen sus tensiones de rotura en función de la traba o del tipo de mezcla. Es costumbre trabajar con esfuerzos admisibles de compresión promedios de 10 kg/cm2. Su resistencia a rotura está entre 5 a 10 veces más. Se habla de paredes portantes y otras no portantes, ¿Cuál es la frontera que divide una pared de otra?.

Las paredes en realidad no son otra cosa que vigas de gran altura y las fisuras que muestran en la mayoría de los casos se inician por dos cuestiones:

• La pared fue calculada a compresión y rompe a tracción.

• Los suelos no solo reciben cargas sino que tam-bién las envían (variación de humedad).

Contrahipótesis - Tomo I414

• Las entalladuras en la pared (puertas y venta-nas).

Juntando estas tres variables no queda otra que la fisura se inicie justo en la esquina, en uno de los bordes del dintel de las puertas y ventanas. Aquí mezclamos todo; forma, entalladura, resistencia, va-riación del suelo. En fin, todo lo que la tensión admi-sible trata de cubrir y no lo logra. En las dos imá-genes muestro las características fisuras generadas por la superposición de los parámetros anteriores: diseño, suelos y entalladura.

Hormigón armado.Otra cuestión es con el hormigón; se lo coloca en

obra, se lo cuela en los encofrados, luego recién a los 30 días se conoce su resistencia. Esto es apostar al futuro. Además, las CC le otorgan su correspon-diente tensión admisible, que en definitiva resulta de calcular la “desviación” de los resultados de la rotura de probetas en laboratorios.

El hormigón es el único material que se “cocina” en el medio ambiente. Allí puede estar el sol, el vien-to, el calor, la lluvia, la humedad, el frío. La calidad final del hormigón dependerá de la intensidad de cada una de estas variables que están siempre pre-sentes durante del período de frague.

Es más, la resistencia rotura del hormigón también la cuestiono por otra cuestión que llamo de “oportu-nidad y lugar”. Las probetas de ensayo se preparan en los laboratorios de las plantas productoras, se las llena con extremo cuidado, casi sin moverlas se las traslada a una cámara acondicionada en humedad y temperatura. Permanecen sin movimiento ni vibración alguna. En resumen el ambiente es una incubadora

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de buenas resistencias.Sin embargo el mismo hormigón, el hermano que

siguió viaje en el camión mixers será depositado so-bre una losa a 40 metros de altura. Previo transpor-te, tiempo en demora, bombeo, paleo en el colado, viento, sol, movimientos. Nada que ver con el otro que quedó en la oscuridad descansando.

La justicia llega cuando se realiza el ensayo, que también es una contra hipótesis. La probeta en el laboratorio se ensaya solitaria, solo hormigón. Mientras que en obra el hormigón fue confinado por las barras longitudinales y transversales (estribos). En definitiva pretendo comparar un hormigón libre con otro encapsulado en sus propias armaduras.Acero.

De todas estas contra hipótesis quien se salva es el hierro de construcción en hormigón armado. Entra en fluencia a los 420 MPa (4.200 kg/cm2) , la ad-misible a utilizar en el cálculo será la de 240 MPa (2.400 kg/cm2) que resulta de dividir la anterior por 1,75. Un coeficiente de seguridad preciso y constan-te porque es el único material que sale de fábrica con control de calidad uniforme.

15.8. El módulo de elasticidad “E”. Desde la ciencia, los materiales comienzan a ser

interpretados con el valor matemático que define la relación de su resistencia y deformación y apare-ce el “módulo de elasticidad”. A partir de allí esa entidad extraña, que aparenta ser una tensión con valores muy altos permite identificar a cada mate-rial. En realidad es una tensión ficticia; la necesa-ria para duplicar la longitud inicial de la barra en tracción. En el acero tiene el valor de 210.000 MPa (2.100.000 kg/cm2). Las rectas que dibujo muestran

las diferentes pendientes en la relación entre esfuerzo y deformación dentro del período elástico del material.

El análisis de la ley de Hooke o del módulo de elasticidad de Young, ahora, en nuestro presente es de una extrema

Contrahipótesis - Tomo I416

simpleza, tal como todas las grandes teorías que se transforman en leyes. La cuestión es ubicarnos en la época que vivieron estos hombres, hace unos tres-cientos años atrás. Aún no estaban determinados los símbolos, unificados los conceptos, cada científico hacía su tarea aislado de los otros.

La expresión que sigue es realmente sencilla; parece infantil relacionar fuerzas con deformaciones. Claro, eso nos parece ahora en el siglo XXI donde el lenguaje técnico, el matemático, el físico, el químico poseen iguales símbolos, íconos y la ciencia está a la mano de todos. Pero quiero imaginarme hace cua-trocientos años mostrándole esto a Galileo, incluso diciéndole que fue él quien inicia el estudio.

El gráfico que dibuja el “E” es el diagrama de tenso deformación. El del acero común es un clásico de la Resistencia de los Materiales, pero es costumbre mirarlo desde la línea o de la recta. Interesan los valores en orde-nadas o abscisas; tensiones o deforma-ciones. O marcar las ordenadas de las deformaciones temporarias (elásticas) de las permanentes (plásticas).

MpamMN

mMN

llE

ll

=

∆==

∆=

2

2

σεσε

15.9. Rigidez EI.La rigidez transversal de una pieza es también

una manera de identificarla. Participa en su fórmula la configuración transversal que se expresa por el producto de su momento de inercia “I” y el módulo “E”.

Rigidez transversal → EI En el caso que analice una pieza de la estructura

donde participan varios elementos, por ejemplo un nudo, donde llegan vigas y columnas, a la expresión

Materiales 417

anterior hay que afectarla por la longitud de la pie-za. En ese caso sería la rigidez longitudinal.

En el esquema que sigue muestro en el plano de corte vertical un nudo con las columnas y vigas, cada una de estas piezas participa con una rigidez:

Rigidez longitudinal → EI/lEn donde “l” es la longitud de cada elemento.

Esta rigidez es inversa a la longitud.

15.10. Trabajo y energía. Las ciencias clásicas de la construcción identifican

a los materiales de la siguiente manera (diagrama tenso deformación):

• 01: tensión admisible.• 12: coeficiente seguridad por tensión admisible.• 23: zona ignorada.

El análisis lo realizo desde el trabajo que debe realizar las fuerzas para producir los diferentes estados de deformación. En el caso de una barra la extensión se debe tomar desde el medio de su lon-gitud, dado que su alargamiento es función directa de la distancia del punto que se analiza. Máximo en el extremo superior y nulo en el inferior. Con esta consideración el trabajo desarrollado por la fuerza es la superficie que se encierra entre la curva del diagrama y el eje de las deformaciones.

Las estructuras y sus elementos que fueron dise-ñados para permanecer por debajo de las tensiones admisibles desarrollan el trabajo que se marca en sombreado, es el triángulo A1B. En el caso de llegar en las cercanías de la tensión de fluencia ese trabajo aumenta a la superficie de A2C. Luego para llegar

Contrahipótesis - Tomo I418

a la rotura debe desarrollar un trabajo ciento de veces superior.

La costumbre en la ingeniería de trabajar con las tensiones admisibles conduce a errores como es la elección de un acero para los tensores de una cu-bierta suspendida del estadio de referencia anterior.

La inercia mental nos lleva a pensar que los ten-sores deben ser construidos con cables de acero o barras de alta resistencia. Así, desde el pensamiento tradicionalista. Estos aceros poseen un período plásti-co muy reducido, prácticamente sus deformaciones son mínimas antes de la rotura. Entonces la cubierta del estadio frente a una tormenta extraordinaria romperá con un estallido, sin previo aviso.

Mientras que si el diseño lo ajusta-mos a la realidad del trabajo, de la energía y de la resiliencia, esos tenso-res deben ser construidos con aceros comunes. Aceros con amplio período de fluencia y más aún de rotura. En este caso, la cubierta del estadio se irá deformando con un claro “aviso” para permitir a los espectadores retirarse del lugar.

15.11. La resiliencia.Lo anterior es el concepto general de trabajo.

Ahora, la resiliencia mide la capacidad de juntar energía por unidad de volumen del material antes de la rotura. El trabajo acumulado por unidad de volumen.

El peso de esta definición lo da el solo hecho de comparar la resiliencia de dos materiales: el hierro y el ladrillo. Por lejos más distanciados que la diferen-cia que se plantea en la comparativa de tensión de rotura o de la tensión admisible.

Comparativa tensiones de rotura en tracción:Barra de hierro: 3.700 kg/cm2. Pared de ladrillos: 10 kg/cm2.Relación: 370

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Comparativa de resiliencia:Barra de hierro: 1,37 kgcm/cm3. Pared de ladrillos: 0,0005 kgcm/cm3.Relación: 2.740

Desde la tensión el acero resiste 370 veces más que el ladrillo, pero desde la resiliencia 2.740 veces más, sin embargo el diseño y cálculo de los elemen-tos estructurales solo se lo hace desde la resistencia. No se nombra la resiliencia.

En los diagramas anteriores, con la resiliencia, ingresa un nuevo concepto; la energía que proviene del trabajo que hace una fuerza al desplazar algo.

La pequeña zona negra le corresponde a la ener-gía acumulada en el período elástico, un instante previo a la fluencia. Es un trabajo realizado por las fuerzas que se transforma en energía acumulada. Es la que acumula un resorte o el paquete de elásticos de un gran camión. El fleje de cuerda de un reloj. Es energía elástica que la puedo utilizar en otra cosa y la pieza vuelve a su posición original. Período elásti-co, área A1B.

Compare lector con la zona gris que le sigue cuando efectúa el trabajo en el área plástica. Allí el trabajo es consumido por los desplazamientos rela-tivos entre los cristales formados por los átomos del acero, área A2B.

Si trata de averiguar la diferencia numérica de las dos superficies se dará cuenta de la cantidad de energía en “desuso”. Este concepto de capacidad de energía lo utilizaré para justificar el uso de algu-nos hierros en las paredes construidas con ladrillos cerámicas.

Hay dos tipos de resiliencia; la elástica y la plás-tica. La primera me interesa que la posea el arco que dispara la flecha, la segunda es la que necesito en un apoyo de viga que se plastifica; posee resi-liencia plástica. Galileo hace un intento de obtener en un solo concepto la tensión, la resiliencia y el tamaño.

“…cierta clase de resistencia…va disminuyendo en los sólidos a medida que van alargándose más y más…una cuerda muy larga es mucho menor…para

Contrahipótesis - Tomo I420

sostener una gran peso, que si fuera corta…”“Galileo Diálogos acerca de dos nuevas ciencias”.

Editorial Losada. Página 169.

Hay un error en el concepto, el mismo Galileo lo discute luego en su “Diálogos”. La realidad nos mues-tra que una cuerda larga de igual sección transver-sal que la corta necesita de mayor “trabajo” para romperla siendo que la “resistencia” es la misma para ambas. La cuerda larga acumula energía en el proceso de alargamiento, exige mayor trabajo porque se alarga mucho más que la corta. Es por eso que las cuerdas de amarre de los barcos deben ser muy largas para obtener cierta amortiguación ante el oleaje.

Lo mismo sucede en los tensores que se utilizan en los puentes o estadios para sostener los tableros (cubierta o pavimento). Es necesario que su longitud permita absorber energía y acumularla (resiliencia) en los casos de vientos rápidos y fuertes. Galileo se corrige en siguientes diálogos cuando en vez de la tracción analiza la compresión.

“…una varilla de madera o de hierro podría so-portar más peso, siendo corta, que si fuera larga…”

“Galileo Diálogos acerca de dos nuevas ciencias”. Editorial Losada. Página 169.

En esa época no se conocía el pandeo como rotu-ra de forma, pero Galileo lo intuye en diferencia de conceptos de “largo” y “corto” frente a las fuerzas de tracción o compresión.

15.12. Ductilidad.La resiliencia que posee el material en el período

plástico se denomina “ductilidad”. En los aceros co-munes existe una notable diferencia entre el trabajo de alargamiento del período plástico comparado con el de período elástico. Este último es de mayor amplitud e indica la cualidad dúctil del material. En ese período el material está en alargamiento, pero lo notables es que mantiene su resistencia.

El alambre de atar tiene dos cualidades: es re-sistente y también dúctil. Esta última es la más im-portante porque no pierde su resistencia durante el

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retorcido que se realiza para fijar otros elementos.La ductilidad no se la tiene en cuenta en el diseño

estructural. Sin embargo es utilizada para las tareas previas. En el caso de las barras de acero para la construcción se necesita ductilidad para doblarlas, construir los ganchos o los estribos de vigas y colum-nas. En las chapas negras para realizar los dobleces y conformar vigas o tirantes tipo “C”.

En la fase de diseño es necesario utilizar la ducti-lidad para aumentar su seguridad, como el ejemplo anterior de la cubierta del estadio. El ladrillo con su mezcla de asiento es frágil, débil a tracción, si incorporo barras de hierro le otorgo ductilidad. Pero debe ser en todo el largo de la pared. En la ima-gen muestro el caso de un muro que se fisura por la expansión ascendente del suelo. La solución clásica, errónea; colocar las “llaves” barras de hierro que intentan sostener las partes separadas, fracturadas. Es una mala praxis porque entrego ductilidad solo a un área de la pared, el resto sigue siendo frágil. La próxima fisura surgirá a escasa distancia…donde termine la corta ductilidad de la pared.

Esta pared, con sus “llaves”, sus fisuras y el suelo, sirve para interpretar el “método de las bielas”. Por la expansión del terreno, se forman flujos de tracción en la parte superior, se acumula energía en la masa de la pared y la disipa con una fisura. En la parte inferior el flujo es de compresión, esfuerzo que la pared lo soporta sin problemas.

Contrahipótesis - Tomo I422

16. El destino de los materiales.

16.1. Entrada.En estas historias falta el destino. Están los prota-

gonistas, están los sucesos pero falta marcar el lugar que ocupará cada material en el cobijo. Puede ser cubierta, soporte, entrepiso, pared, piso o fundación.

En una construcción determinada los materiales ocupan un espacio donde permanecerán. La virtud del diseño estructural depende de la habilidad del proyectista de colocar cada material en el destino que merece. Ese destino lo analizo dentro de las contrahipótesis porque me ayuda a establecer los equívocos que cometemos cuando el material no se encuentra en el lugar adecuado. Ejemplo de este error son las paredes; la mayoría fracturadas por fuerzas de tracción, siendo que fueron diseñadas y calculadas para fuerzas de compresión. El destino posee diferentes continentes; puede ser la ciudad, el barrio, la esquina, la viga o el balcón. Dentro de cada uno de ellos hay otros elementos que ocupan un espacio, un lugar. En definitiva un destino.

La velocidad del deterioro de un elemento estruc-tural depende de la correcta ubicación que poseen los materiales que lo componen. Así llego a que el destino tiene algo que ver con la entropía. La entro-pía es la medida del desorden de un sistema. Una masa de cualquier sustancia posee cierto orden en sus moléculas, tiene menor entropía formando gas con sus moléculas libres y en pleno movimiento y des-orden. La entropía es envejecimiento. La pasa de uva posee mayor entropía que la fresca, lisa y brillante grano en el racimo.

La durabilidad de un sistema es el mantenimien-to de su orden, gana entropía cuando ese orden se modifica reduciéndose. La durabilidad estructural es función de la ubicación, del destino de cada una de las piezas que lo componen. En el caso de una colum-na de hormigón armado puedo hablar de su destino, de su ubicación dentro del edificio y también de la posición de cada uno sus componentes; hormigón y

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barras de acero. La masa y el entorno de una columna sin revoques posee las tres fases: sólido, líquido, gas. El primero con la masa del hormigón y las barras de acero, el líquido en los capilares y micro fisuras de contracción y el gaseoso en su entorno y parte exterior de capilares. Estos estados interactúan y generan fenómenos elec-troquímicos como la corrosión del acero y su posterior desaparición.

16.2. Eficiencia, durabilidad y destino.

Destino y eficiencia constantes.Con el eje del tiempo durante miles de años el

ser humano logra una determinada eficiencia que la mantiene constante. Es el caso de la construcción de sus primitivas chozas. Algo parecido a la eficiencia lograda por el pájaro hornero en su nido de barro, o de las cotorras en su nido de ramas. Se mantienen inalterables por milenios. No hay cambios en la efi-ciencia. Decena de siglos mantuvo el mismo sistema, poco cambió el valor de la eficiencia.

Algunos materiales acompañaron al hombre desde siempre, desde su aparición en el planeta. La disposición y destino de esos primitivos materiales fue mejorando hasta el rancho actual que llega a un nivel de diseño y destino estructural que resulta imposible incorporarle mejoras o modificaciones. Considero solo materiales naturales. Al inicio en for-ma individual, la ramas, las hojas, las cuevas. Luego

combinados; la arcilla, el espartillo, la madera y otros son utilizados hasta llegar un momento donde el diseño, los materiales, el método, las mezclas no se pueden mejorar.

En la curva del tiempo ascendente deben haber estado descubrimien-tos como las cuchillas de piedra para cortar las fibras vegetales y preparar los cueros, fabricar los tientos. Junto

Contrahipótesis - Tomo I424

con ellos el dispositivo más repetido en el rancho: el nudo, la atadura. En la imagen muestro tacuaras atadas con tientos para sostener el enchorizado de barro.

Se analiza la eficiencia desde la re-lación entre masa y resistencia. También dentro de eficiencia hay variables como forma y función. Creo que el hombre junto a otros animales evoluciona en la combinación y forma de los materiales, en la manufactura diaria, por siglos. En forma lenta esa artesanía se implantan como códigos genéticos. El picaflor en su minúsculo cerebro posee los caracteres para tejer su nido.

En la edad de los metales se inventan artificios para hacer más cómoda la vida del hombre. Evolu-cionaron con el tiempo tanto en la forma, el tamaño como el material. Algunos han llegado al límite de su eficiencia. Por ejemplo la cuchara para tomar la sopa. La cuchara que heredé de mi abuela tiene mejor diseño y material que las nuevas, las moder-nas. Lo mismo con el hacha, cabo de madera y masa de acero. Cualquier cambio es un fracaso tanto en el material como en la forma y tamaño.

Los materiales modernos surgen en las últimas décadas. Más que mordernos creo que deberían llamarse recientes, tanto que aún los constructores no han aprendido la manera adecuada de las técnicas de su colocación y destino. Muchas veces por la fuer-za que impone el cientificismo sobre el empirismo. En algunas obras se producen desatinos porque está aún en evolución el diseño del destino.Destino y eficiencia variables.

He citado en otros puntos a la eficiencia como la relación entre el peso propio de una estructura respecto de las cargas que soporta. Este concepto es instantáneo porque se refiere a un momento dado de la estructura, dado que la eficiencia varía con el transcurso del tiempo. La eficiencia de una estructura nueva, recién inaugurada es mayor que aquella cer-cana a la salida de servicio del sistema. Esa varia-ción la produce una ley universal: la entropía.

Materiales 425

Con el estudio del destino algo cambia en el con-cepto de eficiencia. Porque ahora debo incorporar una variable no tenida en cuenta antes: la durabi-lidad. El equívoco de un mal destino. La elección y posición del material en una estructura, puede tener buen rendimiento a la resistencia (alta eficiencia), pero baja durabilidad por la elevada velocidad en su descomposición.

Esa variable se acelera cuando se descubren nue-vos materiales de la construcción. Con la fabricación barata del acero, del alambre de atar, las uniones y los perfiles metálicos, más aún con la aparición del hormigón armado. La eficiencia de la resistencia toma un rápido aumento en los últimos 150 a 200 años. Pero se reducen las eficiencias de las formas y la durabilidad. De la estética y la permanencia. Uno o dos siglos en el arte de la construcción es un tiempo muy corto para llegar al mejor diseño en du-rabilidad, estética y destino. En general las estructu-ras soportes de hormigón armado no poseen buena estética y se enferman siendo aún jóvenes.

Para interpretar mejor lo anterior analizo una viga maciza de madera de forma rectangular tradicional y la misma, igual, pero con un tensor y contra puntal en el medio. Apenas difieren unos po-cos kilogramos en su peso propio, pero la segunda logra soportar cargas varias veces mayores que la primera, posee mayor

eficiencia. Pero también es dueña de una cantidad mayor de dispositivos; madera, planchuela, bulón, tensor y sus inter fases con una durabilidad menor que la primera. Cuanto más complejo es un sistema estructural menor es su durabilidad.

Algo similar sucede en rápidas y aceleradas pa-tologías de materiales colocados en destinos equi-vocados. Como ejemplo acerco el caso de las colum-

Contrahipótesis - Tomo I426

nas en nivel subsuelo, en cocheras, de los edificios en altura y las comparo con otras cualquieras del interior de las plantas tipos superiores. Ambas son diseñadas y calcula-das con iguales parámetros de cálculo, pero las de cochera tendrán una durabilidad menor por los gases de combustión de los motores, la humedad permanente y la esca-sa ventilación. El destino entonces modifica el valor de la eficiencia con el tiempo. En el caso de la figura la columna del nivel 0-1

posee condicio-nes de borde y entorno dife-rentes a las del nivel 7-8. Algo similar sucede con las vigas, en la imagen muestro el proceso de corrosión de las barras de acero de vigas de subsuelos.

16.3. Las cubiertas Entrada.

Lo escrito anterior se refiere a los aspectos gene-rales de la relación entre el destino y los diferentes materiales. Ahora quiero entrar a estudiar cuestiones más específicas como lo son las partes de un edificio. Por ejemplo las cubiertas, luego seguir con los sopor-tes, las paredes, los pisos y terminar con las funda-ciones.Cubierta nómades.

Los cobijos de los grupos humanos nóma-das en sus inicios eran desechables, se los construían de ramas y hojas para luego en el desplazamiento dejarlos, abandonarlos. Cobijos descartables. Como los de algu-nas tribus de Nueva Guinea que utilizan la corteza de árboles. Colocadas en forma cir-cular y con lianas como tensores las cubren

“The internacional book of Word”.

Crescent Books. Página 18.

Materiales 427

luego con espartillo. Con los siglos en diferentes culturas surgen las

carpas que podían ser de cueros o telas. Las cubier-tas o cobijos del tipo carpa extendida en tracción posee eficiencia (cantidad de material por metro cuadrado cubierto) muy alta. El destino de cada material es tan preciso que no existe flexión. La es-tructura de las carpas se compone de tres elementos: telas y cuerdas en tracción, puntales en compresión. Es tan alta su eficiencia que todo se puede desar-mar, transportar y volver armar.

El destino de la mayoría de los materiales en este tipo de construcción es soportar esfuerzos de trac-ción. Es el esfuerzo más económico de todos porque además de resistir, provoca una corrección en su lí-nea o plano. Un hilo en tracción busca la recta o una tela en tracción busca el plano. También hay otros ejemplos con diseños diferentes, es el caso de las chozas utilizadas en Asia Central. Es un sistema sin tensores pero las finas varas de madera, todas sin excepción poseen energía acumulada. Se les entregó trabajo para doblarlas, dominarlas y configurar una estructura pre flexionada de alto rendimiento.

El Yurt, transportada por camellos, caballos u otros animales de carga, se erigía en menos de me-dia hora. Ha sido la casa móvil de Asia Central.

“The internacional book of Word”. Crescent Books. Página 19.

Cubiertas de los sedentarios rurales.Los cobijos más primitivos algunos con antigüedad

mayor a los 10.000 años fueron realizados con una

Contrahipótesis - Tomo I428

artesanía similar a los actuales ranchos rurales. En ellos se observan elementos en flexión y compre-sión en mayor cantidad que las carpas. Poseían un pequeño muro perimetral formado por la tierra que se retiraba de una fosa rectangular. Sobre ese pequeño recinto se cons-truían los cabios, correas y cubierta.

En la región del noreste argentino, para la pro-tección de grandes lluvias la pendiente del techo es fuerte y el material con hojas largas y resistentes como la paja brava colocadas con solape superpues-tas. La hoja individual en forma de “v” que combina-das unas hacia arriba, otras hacia abajo forman esa cubierta estanca, por el encaje entre ellas imposibili-ta el paso del agua, así éstas vengan acompañadas de los más fuertes vientos.

También los hay de forma caótica, montones de espartillo, apilados sobre una rústica estructura de ramas.

“…las construcciones consisten en poco más que un techo que actúa como sombrilla y paraguas…la mullida cu-bierta de la choza Kirdi es un triunfo de la arquitectura indígena…”

“Arquitectura sin arquitectos” B. Rudofsky. Eudeba. Figura 143”

La configuración de la cubierta de las viviendas rurales es similar en todos los continentes. El espartillo, la paja brava o las hojas de palmeras en forma de mazo o atado, forman en su conjunto compacto una superficie impermeable a las lluvias,

“Estructuras de Madera”. Francisco Robles Fernandez Editorial Limusa. Página 18.

Materiales 429

al sol y a los vientos. Se apoya sobre la estructura de correas y cabios de tacuaras o ramas. Es algo así como una condición del ser humano. Pero a diferencia de los animales el cobijo del hombre en su historia busca los pla-nos rectos, la vertical, las esquinas. La

horizontal y su contrapartida; la plomada. Son los inventos del hombre desde la choza primitiva.

La inclinación y los materiales de las cubiertas están de acuerdo al clima, en especial a las llu-vias. En zonas húmedas tropicales los techos poseen elevada pendiente y las cubiertas de paja brava. En otras zonas de climas secos, con escasas lluvias, los techo casi planos conformados por generosos espesores de tierra. Estas cubiertas poseen alto rendimiento a la impermeabilidad térmica, no así a la hidráulica. En ambos casos el destino de los materiales se adapta al entorno climático. La primer imagen corresponde a una vivienda de la Provincia de Santiago del Estero, la que le sigue a la zona de Tinogasta, Provincia de Catamarca.Las cubiertas de los sedentarios urbanas.

Para los pueblos o ciudades donde surge una cuestión de nivel social y estético, aparecen otras menos hidráulicas y peor térmicas; las tejas cerámi-cas en todos sus tipos. Elementos que en sí mismas pueden tener alta durabilidad, pero que requieren de una estructura soporte de madera de corta vida útil. Casi en forma simultánea con la producción en fábricas del cemento, surgieron en su tiempo (ahora prohibidas) cubiertas de chapas tipo fibrocemento, de todas las formas y tamaños. Se la produce con la mezcla de fibras de amianto y cemento.

Luego con la llegada el hierro y sus aleaciones se imponen la chapa sinusoidal que cumple con todos los requerimientos de una buena cubierta. Es recha-zada en el diseño estético de arquitectura en parte por sus características de material de industrias o galpones y principalmente por los usuarios, para evi-tar una reducción visual de su nivel social con techos de “chapa”.

Contrahipótesis - Tomo I430

Por último y durante la reciente época donde el hormigón armado figuraba como uno de los mate-riales de más prestigio en la escala social urbana, se lo utilizó como cubierta plana. Un fracaso. Solo para dar cabida a las membranas impermeables asfálticas. Una tecnología surgida del equívoco en la elección del material de cubierta. Mal elegido el destino.

En este relato vemos que el material elegido como cubierta fue dado no por sus bondades técnicas y de costos, sino por aspectos ornamentales o decorativos. Porque para el usuario el techo de su vivienda es un aspecto estético de su condición y abolengo. Con los años, cuando las cuestiones sociales se nivelan y las asperezas de las clases desaparecen vemos que sobre las originales cubiertas de hormigón o de tejas aparecen las humildes y cumplidoras “chapas de zinc”.

Otro error cásico es la costumbre de calcular la losa de hormigón de la terraza con el mismo méto-do que el utilizado para las plantas inferiores. Una tendrá que soportar todas las acciones de la intem-perie, sol, calor, frío, luna, lluvias, heladas, todo el clima. Mientras que la otra, la losa o entrepiso de una planta tipo tendrá la protección de pisos supe-riores, las paredes, los cerramientos, toda protegida. Sin embargo es práctica dise-ñarla, calcularla y construirla con los iguales parámetros. Eso es mala praxis de diseño. Son dos destinos totalmente diferentes, sin embargo utilizo el mismo hormigón, las arma-duras, el recubrimiento, todo igual. El diseño debe cambiar, desde la tecnología de cura-do de hormigón, desde utili-zación de fibras para evitar la micro fisuración, las barras de repartición transformar-las en barras de contracción, también los recubrimientos.

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16.4. Los soportes.Soportes orgánicos.

Las ramas, las varas, los troncos, las tacuaras fueron en sus principios los soportes de las cubiertas. Por miles de años. Fueron y son utilizados en los últimos 20.000 años que el hombre es sapiens.

En la región del noreste de la Argentina, la cubierta se realiza con

atados de manojos de paja que se afirman a una tacuara que sirve de correa longitudinal. Luego los cabios que soportan las tacuaras de ramas rectas o troncos delgados. Todo sujeto a una estructura de horcones y cumbreras.

Cuando las herramientas y máquinas permiten actuar a las sierras para cortar los troncos, los soportes poseen formas rectan-gulares precisas. Allí se distinguen las vigas principales, las secundarias o cabios y las correas que por fin sostienen la cubierta. En la imagen de la izquierda se muestra un sistema de soportes de principios del siglo pasado. Se configura de siete partes. Cada una cumple con función y destino propios.

1. La columna metálica.2. La viga principal.3. El cabio o viga secundaria.4. Correas de soporte ladrillos.5. Los ladrillos.6. Clavaderas.7. La chapa sinusoidal.En este caso la cubierta final es de

chapa de hierro galvanizada y para evitar el calor que ella transmite hacia el interior se coloca una capa de ladri-llos.

La piedra y el ladrillo.Lo anterior era en lugares donde la vegetación

entregaba los medios. En las zonas montañosas y áridas es la piedra como pared y soporte lineal que sustituye a los horcones y vigas primarias. Estas pare-

Contrahipótesis - Tomo I432

des verticales y con la exacta dirección de las fuerzas de gravedad. En otros casos, ya con cierto ingenio y destreza las piedras o ladrillos son colocadas sobre cimbras en forma de arco y la compresión se adapta a la dirección que toman las piedras en compresión.

El ladrillo cerámico cocido en algu-nos lugares desplaza a la piedra por lograr tama-ños y pesos adecuados para la fácil construcción. Además se incorpora un nuevo elemento: la mezcla de asiento.El hormigón armado.

Con la llegada del hormigón armado como material de construcción en los últimos 100 años se produce un tumulto, un disturbio, en las costumbres tradicionales. Es tan fuerte y rápido el cambio que a las ciencias no les da tiempo de armar una disciplina acorde con el nuevo material monolítico. Por ejemplo, en las columnas de hormigón armado se aplican mé-todos de verificación similares al de las de acero. Se utiliza el pandeo como suceso de colapso, se utilizan métodos de cálculos equivocados. La realidad es que no hay pandeo, el suceso es de flexo compresión. Se aplica una teoría para un destino equívoco.

Al hormigón armado se lo manda a todos los des-tinos. Puede ser base, columna, viga, losa, cubierta, en fin todo. Pareciera el material universal. Que sirve para todas las acciones, para todas las solicitaciones y para todas las regiones. Sin embargo con los años aparecen lentas fallas o patologías que mueven y modifican esa idea. Esto lo compruebo con solo observar la cantidad de productos que hay en el mercado de la construcción paliativos de las anoma-lías de las estructuras de hormigón armado. Las columnas.

El destino de las columnas es soportar las cargas gravitatorias verticales. Cuando en el diseño se co-mete el error de enviar flexión aparece una situación incompatible para la función de la vertical columna. Surge el virus de la flexo compresión quebrando las formas originales. Se transforman en vigas verticales

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por la intensidad de la flexión.Estos esfuerzos de compresión mezclados con

flexión pueden ser aceptados solo cuando en la fase de ante proyecto, proyecto y diseño estructural se agotaron todas las instancias de evitarlo. En el caso de una columna que se ubica en medianera y sopor-ta las cargas de dos niveles de una simple vivienda con una base excéntrica, tendrá casi secciones dobles que la de simple compresión.

Muchos son los libros sobre estructuras de hormi-gón armado que analizan estos tipos de columnas, sin advertir que solo deben ser utilizadas en casos especiales. Solo cuando se han agotado todas las alternativas posibles en la fase de diseño estructural.

“Curso de Hormigón Armado” O. Moretto. Editorial Ateneo. Página 798.

“Estructuras de Hormigón Armado”. Instituto del cemento portland argentino.

Página 127.

16.5. Las paredes.“En América se construía con tierra antes de la

llegada de los europeos; cada zona y cada función adhirieron a un sistema Constructivo... Las paredes de chorizos se utilizaron en las primeras construcciones, en Santa Fe, en 1.573.”

“De las viejas tapias y ladrillos”. Carlos Moreno. Icomos. Página 77.

Son numerosas, casi ilimitadas las variedades de paredes. En función del material, de la técnica, del tamaño, de las formas. Pero todas poseen la carac-

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terística de planos verticales que separan ambientes o sostienen cargas.Paredes de enchorizados.

Son las paredes de los ranchos actuales y milena-rios. Son las únicas que se las fabrican “en tracción”. Su proceso constructivo se ajusta a la real condición de esfuerzos futuros. Para construirla primero se clavan en la tierra los puntales u horcones, luego los tientos o alambres tensados y sobre ellos se cuelgan los enchorizados de barro y paja brava que se sola-pan en vertical.

Estas paredes además de su notable tenacidad por las fibras en vertical, los fajos de barro y es-partillo que posee en su interior, tienen también las “armaduras” en horizontal que son los tensores que los soportan. No tengo antecedentes de paredes de enchorizados colap-sadas. De las taperas, de los ranchos abandonados por décadas lentamente desaparece todo, menos sus paredes. Reitero una condición de estas paredes; poseen dispositivos a tracción en dos planos ortogonales, cualidad que no poseen las paredes de ladrillos cerámi-cos o bloques de cemento comunes.

Durante milenios, el hombre ha utilizado el es-partillo de fibra larga para ser embebido en la arcilla en estado fluido plástico. Esa mezcla de masa alargada que en nuestra región se la conoce como “enchorizado” fue y es utilizada para construir las paredes de los ranchos. Creo que esta mezcla de arcilla y espartillo es la actividad en la construcción que el hombre más se acerca a los pájaros que tam-bién lo usan para sus nidos. Las aves en su mayoría poseen la habilidad del tejido. Los nidos de fibras vegetales, otros de cerdas, otros de ramitas secas, los tejidos de hojas verdes o secas. Hasta los gusanos saber tejer con seda.

Este sistema de paredes posee los alambres y los colgantes del enchorizado que están traccionados por las fuerzas de la gravedad durante la construc-ción. Diferente al estado de compresión de las mam-

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posterías de ladrillos comunes al ser asentadas sobre las mezclas. Este un dato para el inventario porque recurriré a él varias veces, en especial cuando estu-dio las líneas de isostáticas de las paredes.

Las paredes de los ranchos, las de enchorizado, están armadas en dos direcciones. En dirección verti-cal por las fibras de la paja brava o espartillo y en la horizontal por los alambres o tientos de aparejos. Es un concepto reiterado, pero necesito fijarlo para destacar la contra hipótesis de las paredes comunes de ladrillos; diseño a compresión, rotura a tracción.

“Se aprecia, arriba, la preparación del chorizo de paja y barro…la aplicación del chorizo sobre una guía de alambre para armar la pared…”

“Aborígenes del Gran Chaco” Grete Stern. Fundación Antorchas. Página 40.

Paredes de adobe y tapias.Las paredes de adobe y las tapias es la confir-

mación del sedentarismo. Es sinónimo de gravedad, de peso, de permanencia. Para ejecutar este tipo de paredes se utilizan las mezclas de arcilla con espar-tillo, moldeadas al tamaño adecuado para el traba-jo de un hombre. Para las tapias se utilizan encofra-dos en cuyo interior se apisonaba tierra a humedad determinada. Era utilizada en los lugares donde no se disponía de piedras y leña para la cocción de ladrillos.

“…la pared de tapia fue empleada ya en la primera fundación de Buenos Aires en 1.536, donde se hubo levantado un muro para el cerramiento del recinto del real…”

“De las viejas tapias y ladrillos”. Carlos Moreno. Icomos. Página 82.

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Si el enchorizado de barro es utilizado en cli-mas templados, el adobe y las tapias se los utilizan en los fríos intensos, en las nevadas. Utilizando el mismo corte para la explicación de la for-mación del suelo, puedo distinguir también los tipos de climas y el destino que tendrán los materiales en las paredes.

Con los adobes y las tapias se producen las primeros errores en la ocupación del material, si bien son adecuadas para proteger al hombre en los climas de frío intenso, poseen la falla de la rigidez. En caso de terremotos, de sismos, las fuerzas dinámi-cas que estos producen llevan a la rotura y colapso de estas paredes. Este final desagradable no sucede con los puntales a tierra y el enchorizado de barro que resisten las fuerzas dinámicas por su continuidad, todo atado en vertical y horizontal. Paredes de ladrillos macizos.

Del avance de los materiales anteriores, en espe-cial el adobe surge el ladrillo, luego del proceso de cocción. Es un material con mayor resistencia y esta-bilidad que el adobe, pero más frágil. Con un golpe de canto con la cuchara albañil se parte un ladrillo, no así un adobe.

Las paredes realizadas con ladrillos también son frágiles, quebradizas, ante los esfuerzos de tracción. Pero el inconsciente del constructor la considera como una pared que siempre estará comprimida, apreta-da por las fuerzas de la gravedad. Es el mal desti-no de las paredes de ladrillos. Esas evidencias que conforman las contras hipótesis las analizo luego de citar otros tipos de paredes similares. Paredes de cerámico hueco.

El destino de estos ladrillos debe estar en función de sus características geométricas. Los de grandes agujeros y reducida relación entre peso y volumen

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son utilizados con los huecos en hori-zontal, en paredes divisorias. Otros con la configuración de huecos diferente y elevada relación peso volumen se utilizan con los agujeros en vertical y se destinan a soportar cargas.

La utilización de arcilla sin fibras es posible en los ladrillos huecos cerámi-

cos, también en las baldosas y tejas. La arcilla sola es posible utilizarla en piezas cuyas paredes resulten delgadas, para evitar las fisuras por la contracción durante su secado y cocido. Es el caso de los ladrillos huecos. Estos ladrillos por la ausencia de fibras y sus delgadas paredes poseen mayor fragilidad que los ladrillos comunes macizos.

Para obtener la resis-tencia de estos ladrillos cerámicos se aumenta la cantidad de “paredes” en su interior, tal como muestro en la imagen. La densidad de masa en los laterales del ladrillo per-mite colocar las mezclas con los huecos en posición vertical.

La manera de construir las paredes con los otros ladrillos, los de baja densidad de paredes es con los huecos en horizontal. En estos casos la mezcla solo se aplica en las caras superiores o inferiores, las ver-ticales solo llevan un reducido relleno lateral. Estos tipos de paredes resultan muy débiles, en especial a los esfuerzos generados por la expansión o contrac-ción del suelo, tal como se observa en la imagen a la izquierda.Paredes de bloques de cemento.

El cemento mezclado con arena y reducida canti-dad de agua sometido a elevadas presiones genera los bloques huecos. Livianos, de paredes delgadas y gran volumen. Estos bloques ladrillos contienen huecos de buen tamaño para colocar armaduras ver-ticales y luego rellenarlos con hormigón. Esto permite

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la ejecución de paredes columnas y con un buen diseño se evitan las vigas y co-lumnas tradicio-nales de hormi-gón armado.

En varios paí-ses son utilizados estos bloques

para la construcción de torres de 15 a 20 pisos, incluso en zonas sísmicas donde se eli-minaron los pórticos vigas y columnas. Estas piezas han permitido el avance del diseño de paredes armadas mediante folletos e instrucciones entregada por los fabricantes.

En paredes construidas con ladrillos comunes macizos se colocan las armaduras en horizontal y vertical de la manera que se muestra en las imáge-nes que siguen.

El destino y las contra hipótesis de las paredes.Las paredes, construidas por ladrillos cerámicos

cocidos o también aquellas de adobe, se las con-sidera desde el aspecto teórico, que solo trabajan a compresión. Así por décadas, por siglos. Esto ha generado una “inercia mental”.

“Bloques de Hormigón Corblock”.

Corcemar.

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Sin embargo, como veremos rompen a tracción por esfuerzos que se generan por diferenciales de cargas externas.

La contra hipótesis es que ninguna pared posee cargas uniformes de compresión. Cualquier altera-ción en la uniformidad genera tensiones tangenciales y de tracción que producen las fisuras. Cualquier desplazamiento en la intensidad de las cargas pro-duce cambios en las isostáticas internas. Esas varia-

ciones en la mayoría de los casos se generan por acciones de los suelos (expansión o contracción) o por los diferenciales de temperatura en la masa de la pared.

Además están las juntas, la unión entre los ladrillos. La mezcla puede tener una resistencia distinta, mayor o menor a la del propio ladrillo y en función de ello serán los caminos que tomarán las fisuras.

En la imagen de la izquierda aparecen dos fisu-ras características; una la principal es de tracción, las partículas se separan y aparece la grieta. La otra es de compresión, detrás de la cresta del revoque están los ladrillos o las mezclas plastificados por rotura. Es interesante estudiar esta imagen porque muestra en forma definida las “bielas” a compresión y los “tensores” en tracción. En este caso particular, ambos se rompieron.

En el cubo elemental teórico se observa la fisu-ra provocada por la tracción y el aplastamiento (en negro) generada por líneas de compresión. La rápida fractura en tracción de las paredes se debe a su fragilidad que también puede ser definida por ausencia de resilencia; no tienen capacidad de acu-mular energía de deformación.

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16.6. Los pisos.La variedad es inmensa, tan grande como dife-

rencias de caracteres posee el hombre. Cada uno quiere pisar sobre algo diferente al que pisa el otro. Se comienza por la tierra apisonada de los pies des-calzos, piel contra arcilla fueron los primitivos pisos. Luego se endurecen con el agregado de las cenizas al húmedo suelo.

Más adelante surge el piso de ladrillo común cerámico con juntas de barro. El cemento con arena y poca humedad a fuerte presión se logran los mosai-cos comunes, los graníticos, llamados así porque en su capa superficial hay mezclas de fina piedra basálti-ca de varios colores. En la misma época las máquinas permiten cortar la madera en finas tablas con en-samble; es el aristocrático piso de madera lustrada. En la actualidad con el avance de la química y todos los posibles derivados del petróleo surgen delgados pisos de plástico, otros de caucho artificial.

Así en la medida que la química de los productos avanza, mayor es la cantidad de pisos en oferta, pero también aumenta la cantidad de avatares de los pisos, sus anomalías y patologías.

El problema actual de los pisos y contrapisos es su independencia con el resto de la vivienda, también un contrahipótesis. Si la fundación de la vivienda es con zapatas corridas o viga encadenada con pilo-tines, las placas internas formadas por el conjunto de contrapiso, mortero de asiento y piso se encuen-tra separado del conjunto de la vivienda al nivel de la capa aisladora.

Es por ello que en viviendas sobre suelos activos se recomien-da la utilización de plateas de fundación; en este caso todo el conjunto queda unido.

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16.7. Las fundaciones.En la actualidad el material para todos los tipos

de fundaciones es el hormigón armado. Pero antes, mucho antes de la producción barata del cemento y del descubrimiento del hormigón armado, los cimien-tos se construían de piedra, mampostería y también en maderas duras, según la geografía de la región.

En mampostería se utilizaba el ladrillo cerámi-co macizo. El espesor de la pared ingresaba en la excavación del suelo y en una profundidad promedio de 0,80 metros se aumentaba. De 0,30 de pared de elevación, pasaba a 0,45 y más abajo incluso a 0,60. Estas bases eran rígidas, no había flexión y por ello no necesitaban hierros para la tracción.

En las zonas con disponibilidad de piedra, se las utilizaba para rellenar las excavaciones de las fundaciones. El ingenio y la calidad se obtenía con mezclas de piedras de varios tamaños, así las más pequeñas quedaban traba-das en los huecos formadas por las más grandes.

Ante la disponibilidad de maderas duras con alto contenido de tanino, que las hace duraderas a la humedad, se hincaban en el suelo estaca con sepa-ración aproximada de 1,00 a 1,50 metros. Sobre ella la viga de madera similar en sección a la de los durmientes del ferrocarril. Luego arriba continuaba la mampostería de elevación.

En el caso de muros cercos asentados sobre arcillas activas, es costumbre colocar bajo los muros una fundación longitudinal, corrida de poca profun-didad alternada con algunos pilotines cortos. Los diferenciales de humedad del terreno, la existencia de árboles o planteros, provocan movimientos de expansión o contracción. El muro copia al suelo y se fisura.

Estos son los casos donde la reacción supera a la acción. El peso del muro se reducido frente a las fuerzas de expansión del suelo. El diseño de fun-

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daciones de los muros en suelos arcillosos es bue-no hacerlos como indico en la figura. Un pilote en coincidencia con la columna de hormigón de refuerzo cada 3,00 o 4,00 metros. La pared armada apoya-da directamente, sin fundación sobre el suelo vege-tal. De esta manera la expansión no empuja hacia arriba la pared. La energía se disipa en un hincha-miento del suelo en los laterales longitudinales del muro.