Construcción de tierra apisonada

Antecedentes

La tierra apisonada es esencialmente roca sedimentaria hecha por el hombre. En lugar de comprimirse durante miles de años bajo capas profundas de suelo, se forma en minutos compactando mecánicamente la tierra debidamente preparada. La compactación se puede hacer manualmente con un dispositivo similar a un martillo, mecánicamente con una prensa para fabricar ladrillos accionada por palanca o neumáticamente con una herramienta de apisonamiento accionada por aire. La compactación dinámica con pisones manuales o eléctricos no solo comprime el suelo, sino que también hace vibrar las partículas de suciedad individuales, desplazándolas hacia la disposición más compacta posible. Cuando termine, la tierra apisonada es tan fuerte como el hormigón.

Las casas construidas con tierra apisonada tienen varias ventajas sobre la construcción con armazón de madera. Las paredes son ignífugas, resistentes a la putrefacción e impermeables a las termitas. Las paredes sólidas, de 45,72 a 60,96 cm (18-24 pulgadas) de grosor, están casi insonorizadas. Las paredes macizas ayudan a mantener una temperatura agradable dentro de la casa, amortiguando los cambios de temperatura que ocurren normalmente en los días calurosos de verano o en las frías noches de invierno. Cuando se diseña y orienta para aprovechar al máximo la energía solar, una casa de tierra apisonada puede resultar cómoda con un 80% menos de consumo de energía que una casa con estructura de madera. Por otro lado, la construcción inicial es aproximadamente un 5% más cara que la construcción con estructura de madera porque requiere mucha mano de obra.

Historial

La humanidad ha utilizado la tierra misma para construir hogares y otras estructuras durante miles de años. Jericó, la ciudad más antigua registrada en la historia, fue construida con tierra. Los templos, mezquitas e iglesias se construyeron con ladrillos de barro y tierra apisonada en todo el antiguo Medio Oriente. Los faraones egipcios gobernaban ciudades construidas con tierra apisonada. En el Lejano Oriente, la técnica se utilizó no solo para casas, sino incluso para construir los antiguos precursores de la Gran Muralla China. Romanos y fenicios llevaron la tecnología a Europa, donde se utilizó durante más de 2000 años.

En los Estados Unidos, la construcción con tierra apisonada disfrutó de un período de popularidad desde 1780 hasta aproximadamente 1850, cuando los ladrillos cocidos producidos en masa y la madera aserrada se hicieron disponibles. Las casas se podían construir más rápida y fácilmente con ladrillos y madera, que se consideraban materiales más modernos y elegantes que la tierra. La escasez de suministro experimentada después de la Primera Guerra Mundial y durante la Gran Depresión volvió a favorecer la construcción de tierra apisonada durante dos décadas. Frank Lloyd Wright diseñó casas hechas de tierra apisonada.

Cuando terminó la Segunda Guerra Mundial, el país enfrentó una gran demanda de viviendas y las fábricas en tiempos de guerra se dedicaron a fabricar materiales de construcción que podrían usarse para tipos de construcción más rápidos. La tierra apisonada se dejó de lado hasta que se volvió a popularizar durante la década de 1970 con conciencia ambiental. Una versión modificada de la técnica, inventada por Michael Reynolds, utiliza bloques de construcción de neumáticos de automóviles desechados llenos de tierra. Estas casas no solo mantienen los neumáticos usados ​​fuera de los vertederos, sino que pueden ser construidos por constructores novatos y sin experiencia. Cuando un propietario utiliza el trabajo no remunerado de él mismo, parientes y amigos, y cuando puede obtener muchos de los materiales de construcción de forma gratuita, el costo de construcción puede reducirse a menos de la mitad del de una casa con estructura de madera.

Durante miles de años, la construcción con tierra apisonada fue enseñada personalmente por una generación de constructores a la siguiente. A principios del siglo XX en Estados Unidos, no existía tal red de constructores experimentados. El Departamento de Agricultura de EE. UU. Desarrolló y publicó un manual titulado Muros de tierra apisonada para edificios que mostró a la gente cómo construir sus propias casas. Los proyectos de investigación diseñados para mejorar los métodos y la calidad de la construcción con tierra apisonada se informaron en revistas académicas, y aparecieron más de 100 artículos sobre tierra apisonada en revistas comerciales y populares de 1926 a 1950.

Varias innovaciones más recientes aumentan la velocidad y facilidad de construcción y mejoran la integridad estructural del producto final. Por ejemplo, los pisones neumáticos se pueden utilizar para compactar el suelo mucho más rápidamente que el método manual tradicional. Las formas fáciles de ensamblar permiten que las paredes se construyan como paneles sólidos en lugar de construirlas como capas sucesivas de un pie o dos a la vez. Utilizando métodos manuales tradicionales, un equipo de cuatro personas puede erigir entre 40 y 50 pies cuadrados (12,19-15,24 metros cuadrados) de muro de tierra apisonada por día; con herramientas eléctricas, la misma cuadrilla puede construir 300 pies cuadrados (91,44 metros cuadrados) por día. David Easton, fundador de Rammed Earth Works, ha desarrollado varios diseños resistentes a los terremotos para reforzar e integrar estructuralmente las paredes; la elección de la alternativa de diseño depende de varias consideraciones, incluida la distancia a la falla sísmica más cercana.

Materias primas

Como su nombre lo indica, el material principal utilizado en la construcción de tierra apisonada es la tierra misma. Hay cinco tipos básicos de suelo (grava, arena, limo, arcilla y orgánico), y la tierra en un lugar determinado es generalmente una combinación de todos o la mayoría de estos tipos. Históricamente, los muros de tierra apisonada más duraderos estaban hechos de tierra que era 70% arena y 30% arcilla. El suelo de un nuevo sitio de construcción se prueba para determinar su idoneidad. El material orgánico debe eliminarse del suelo y, si es necesario, se puede transportar un tipo diferente de suelo y mezclarlo con la tierra existente para crear una mezcla que funcione. Se puede agregar cemento al suelo para aumentar tanto su fuerza como su resistencia a la humedad, generalmente en aproximadamente un cuarto de la proporción que se usaría para hacer concreto.

Las barras de refuerzo de acero se colocan en los cimientos y, a veces, en las paredes. La madera contrachapada se utiliza para hacer las formas extraíbles para la construcción estándar de tierra apisonada. Las láminas de madera contrachapada de 1,9 cm (tres cuartos de pulgada) son lo suficientemente gruesas. Los paneles de recubrimiento de alta densidad (HDO), que tienen un revestimiento plástico delgado en un lado, funcionan especialmente bien porque se desprenden más fácilmente de la pared después de la construcción. Esto no solo deja un acabado limpio en la pared recién terminada, sino que deja las tablas de encofrado en buenas condiciones para ser utilizadas en proyectos futuros.

La construcción de llantas con tierra apisonada utiliza llantas de automóviles desechadas, latas de aluminio y cartón, además de tierra compactada. Se utilizan alrededor de 1,000 llantas para construir las paredes de una casa de 2,000 pies cuadrados (609.6 metros cuadrados).

Diseño

Las casas de tierra apisonada están diseñadas a medida para hacer el uso más eficiente de la energía del sitio. Pueden diseñarse con éxito para muchas regiones climáticas, incluidas áreas húmedas con inviernos fríos. El tamaño y la ubicación de las ventanas es un factor importante para aprovechar la calefacción solar en el invierno y las brisas refrescantes en el verano. La casa se puede colocar para aprovechar las colinas que ofrecen protección contra las tormentas. Los árboles de sombra o las enredaderas en espaldera ofrecen alivio del calor del verano, pero admiten la cálida luz del sol en invierno.

El
proceso de fabricación

Las casas de tierra apisonada se pueden construir de tres formas básicas. Los ladrillos individuales de tierra apisonada se pueden formar y utilizar con técnicas de construcción estándar; de hecho, estos ladrillos pueden usarse para formar los pisos de una casa de tierra apisonada construida con otras técnicas. La construcción estándar de tierra apisonada implica erigir encofrados de madera y compactar La construcción estándar de tierra apisonada implica levantar formas de madera y compactar el suelo preparado en estos moldes, que se quitan después de las paredes se completan. En el método de llantas, una fila de llantas de automóvil usadas simplemente se coloca sobre la base de concreto, quizás centrada alrededor de acero barras de refuerzo que se extienden fuera de la zapata. Luego, los neumáticos se llenan de tierra. Se utilizan alrededor de 1.000 neumáticos para construir las paredes de una casa de 2.000 pies cuadrados (1609,6 metros cuadrados). la tierra preparada en estos moldes, que se eliminan después de que se completan las paredes. El método del neumático de tierra apisonada es una alternativa comúnmente utilizada. Las descripciones que siguen son descripciones generales de los métodos estándar y de neumáticos.

Preparando el sitio

• 1 Una pulgada o dos (2.5-5 cm) de tierra vegetal se quita del sitio de construcción y se almacena para que pueda ser reemplazada alrededor de la estructura completa. La materia orgánica, como las malas hierbas y las raíces, se elimina y se puede convertir en abono para su uso en el paisajismo posterior a la construcción. Una vez que se despeja el sitio, se marca el contorno de la casa. El suelo se excava a una profundidad que garantiza una superficie nivelada; la excavación incluye el área del piso del edificio, así como una zona de amortiguamiento circundante de 3 pies (1 m). Se puede cavar una zanja para que las paredes queden ancladas en el suelo a una profundidad por debajo de la línea de congelación invernal.

Sentando las bases

• 2 La cimentación, que está hecha de hormigón armado, consta de una zapata que puede ser tan estrecha como el espesor de la pared o hasta tres veces ese espesor, dependiendo de la resistencia del suelo subyacente. La zapata se extiende por encima del nivel del suelo para formar una pequeña "pared de vástago" que conectará las paredes de tierra apisonada a la zapata. Dependiendo del diseño arquitectónico, también se puede verter un piso de losa.

Analizando el suelo

• 3 Se llevan a cabo una variedad de pruebas para determinar la idoneidad del suelo local para el material de construcción. Por ejemplo, una prueba de determinación de partículas revela las proporciones relativas de arena y limo en la muestra. Se realiza una prueba de compactación formando una bola de lodo y dejándola caer desde una altura de 3 pies (1 m); el grado en que la bola se desintegra con el impacto revela su utilidad para la construcción. Se pueden realizar otras pruebas más precisas en un laboratorio geotécnico. Si el suelo nativo es inadecuado o inadecuado para la construcción, se puede mezclar o reemplazar con suelo de otra fuente. El suelo se puede comprar en una cantera o puede estar disponible como basura en un sitio de construcción cercano, en cuyo caso se puede entregar gratis o con un costo mínimo.

Enmarcando las paredes

• 4 Tradicionalmente, los encofrados de madera se usaban para construir paredes de 2 pies (0,6 m) a la vez. Una vez que el molde se llenó con tierra completamente compactada, se quitaría y se reiniciaría para formar la siguiente sección de pared. Los métodos más eficientes ahora permiten construir formas para toda la altura de la pared (incluso más de un piso). Horizontalmente, la estructura puede formar la longitud completa de la pared o puede formar paneles más cortos [por ejemplo, 8 pies (2,44 m) de largo] separados por 6 pulgadas (15 cm) de espacio que se pueden rellenar con hormigón armado para mejorar la resistencia estructural. El enmarcado es un componente importante del proceso de construcción, tanto en términos de importancia como de tiempo; Por lo general, se necesita menos tiempo para rellenar y compactar el suelo dentro de las formas que para colocar, alinear y quitar la estructura.

  En el caso de la construcción de neumáticos con tierra apisonada, no se utilizan encofrados de madera. Una fila de llantas de automóvil usadas simplemente se coloca sobre la base de concreto, quizás centrada alrededor de barras de refuerzo de acero que se extienden fuera de la base. Después de que cada capa de neumáticos se haya llenado y compactado, se agregará otra capa, compensada por la mitad del diámetro del neumático de la capa de abajo.

Apisonar el suelo

• 5 Los pisones tradicionales están hechos de un pesado bloque de madera con un asa que se extiende hacia arriba a través de su centro. Se puede fabricar una versión más compacta con una placa de acero cuadrada de 10 cm (4 pulgadas) soldada a una sección de tubería de 2,5 cm (1 pulgada). Se coloca una capa de 4 a 6 pulgadas (10 a 15 cm) de tierra humedecida dentro del encofrado y un trabajador deja caer el pisón desde una altura de 12 a 18 pulgadas (30 a 46 cm). De hecho, la mayor parte del trabajo ahora se realiza rápidamente con sabotajes neumáticos, y los dispositivos manuales se utilizan solo en espacios reducidos alrededor de cajas eléctricas o tuberías de plomería. Después de muchas repeticiones con el sabotaje sobre toda la superficie de la capa, el ruido producido por el sabotaje cambia de un golpe sordo a un sonido de timbre. Esto sucede cuando el suelo se ha compactado aproximadamente a la mitad de su volumen original. En este punto, se agrega otra capa de tierra preparada y se repite el proceso de apisonamiento. Una vez finalizado el apisonamiento, se retiran las formas de madera.

  El proceso de apisonamiento es diferente cuando se utilizan neumáticos como marco. En este caso, se coloca una hoja de cartón en la parte inferior del orificio del neumático y se introduce tierra humedecida en el neumático. La suciedad se empaqueta a mano en el interior del neumático y luego se compacta mediante golpes repetidos con un mazo. Con esta técnica, se pueden empaquetar aproximadamente tres cargas de carretilla (350 lb o 158,9 kg) de tierra en cada neumático. Golpear la tierra hace que las paredes de la llanta se abulten, entrelazando la llanta con la fila de abajo. A medida que se agregan capas adicionales y la pared se vuelve más alta, se deben construir andamios para que los trabajadores tengan un lugar para pararse mientras llenan y golpean los neumáticos.

Terminando las paredes

• 6 Las caras interiores de las paredes suelen acabarse con yeso. Si no se aplica tal recubrimiento, la pared debe tratarse con un sellador transparente y penetrante para evitar que el polvo se desprenda. Debido a que la piedra (incluso cuando está hecha de tierra apisonada) es algo porosa, puede ser necesario aplicar sellador para impermeabilizar las caras exteriores de las paredes en ciertas áreas climáticas.

  Las paredes de las llantas de tierra apisonada se terminan insertando latas de aluminio en los espacios entre las llantas y llenando los huecos restantes con adobe (barro reforzado con paja). La tierra se apila contra la cara exterior de la pared, creando una superficie plana que oculta completamente los neumáticos. Los interiores de las paredes tienen un acabado de 5 a 10 cm (2 a 4 pulgadas) de yeso o estuco.

Subproductos / Residuos

Las estructuras de tierra apisonada utilizan los recursos naturales de manera eficiente. Los fabricados con neumáticos empaquetados incluso hacen un uso productivo de parte de la basura de la sociedad. Debido a que los neumáticos están sellados dentro de paredes de 3 pies (0,9 m) de espesor, ni el oxígeno ni los rayos ultravioleta del sol pueden reaccionar con ellos. Esto significa que no pueden incendiarse y no liberan productos químicos tóxicos. Las estructuras califican para mejores índices de resistencia al fuego que los edificios con estructura de madera y no huelen a caucho.

El futuro

A fines de la década de 1700, un constructor francés llamado Francois Cointeraux fundó una escuela en París para estudiar y publicitar la construcción de tierra apisonada, a la que llamó pise 'de terre (arcilla de tierra encharcada). Hoy, David Easton ha desarrollado una nueva versión de la construcción de tierra apisonada que él llama PISE (Tierra Estabilizada Impactada Neumáticamente). Implica rociar el suelo preparado a alta presión contra una forma unilateral. Esta técnica puede producir 1,200 pies cuadrados (365,76 metros cuadrados) de una pared de 18 pulgadas (45,72 cm) de grosor por día, lo que es cuatro veces más rápido que lo que un equipo típico de cuatro personas puede llenar formularios en forma de caja y tierra compacta con sabotajes eléctricos.