Panos Touliatos
Architectural Technology Research Unit,
National Technical University of Athens

Viviendo en un país de frecuente y elevada actividad sísmica y observando la influencia desastrosa de esa actividad sobre las construcciones por muchos miles de años, los griegos reconocieron desde las más tempranas etapas de su historia la necesidad de construir los edificios con un comportamiento antisísmico. Muchas de las técnicas relatadas han sido desarrolladas durante más de 35 siglos y son todavía utilizadas bajo el ímpetu de la tecnología moderna. Este documento intenta describir algunas características de las técnicas antisísmicas tradicionales en Grecia y formular sus principios básicos.

Toda la gente que vive al este del Mediterráneo alguna vez y con alguna intensidad ha sentido el fenómeno de un terremoto y ha observado sus consecuencias.

Desde la antigüedad, filósofos griegos (como Aristóteles, Pitágoras y Hepícuro) se enfrentaron con terremotos y trataron de interpretarlos. Se estima que actualmente un 50% de la energía sísmica anual de Europa, y un 2% de la mundial, se libera en Grecia. En este país, la gente ha vivido desarrollando civilizaciones y construyendo sus monumentos y edificios por muchos miles de años. Sobreviviendo a los frecuentes y desastrosos terremotos se familiarizaron con la observación de los daños en sus construcciones y así entendieron, más o menos, su comportamiento durante la acción sísmica. Reconstruyéndolos de mejor forma -tratando de mejorar su resistencia a la carga dinámica- los antiguos constructores experimentaron con diferentes materiales, sistemas y, algunas veces, con detalles sofisticados. Siguiendo largos y difíciles pasos de observación, experimentación, fallas e inventos, crearon técnicas antisísmicas locales, que incluso se extendieron hacia otras zonas o regiones, referidas a miembros básicos de un edificio (mampostería, techo, etc.) o aún a sistemas de construcción completos.

Es un hecho que resulta imposible proteger completamente una construcción contra las fuerzas sísmicas, algunas veces fuera de los límites de la capacidad humana. En Grecia, monumentos, edificios, ciudades o aún civilizaciones enteras se han destruido debido a la actividad sísmica o volcánica, desde la época prehistórica hasta nuestros días (p.e. en la erupción del volcán Tira en el 1500 a.c., la completa destrucción de la ciudad de Argostoli en 1953, los severos daños producidos en Kalamata en 1986, etc.).

Por otra parte, muchos monumentos arquitectónicos se mantienen en pie después de más de mil años (p.e. el Partenón en Atenas 438 a.c.; Hagia Sofía en Estambul (CONSTANTINOPLA), 537 d.c.; el Monasterio Hosios Loukas, 955 d.c.; etc.) en áreas, algunas veces, de alto riesgo sísmico; y existen y están habilitados por toda Grecia edificios y asentamientos construidos de forma tradicional que por cientos de años han sobrevivido, repetidamente, a la actividad sísmica.

Hoy tenemos que aceptar el principio de que el diseño antisísmico de un edificio debe basarse en una correcta concepción y diseño desde el principio. Es incorrecto diseñar un edificio en un área sísmica sin tomar en cuenta este factor y después tratar de corregir los varios errores con cálculos complicados y métodos de reforzamiento. Actualmente, para diseñar estructuras antisísmicas contamos con poderosas armas como el correcto análisis estructural y dinámico, y la dimensionalización.

Es bien sabido que una estructura basada en una concepción errónea no puede ser totalmente corregida mediante ningún cálculo. Por el contrario, cuando se toman correctamente las decisiones cruciales sobre los materiales, los sistemas de carga, las uniones y las formas, se puede garantizar el correcto comportamiento de la estructura. Hoy, resulta evidente que el diseñador debe desarrollar (mediante educación y praxis) una percepción basada en los principios centrales del diseño antisísmico.

Antiguamente, y a pesar del hecho de que los métodos de análisis estructural y dinámico eran totalmente desconocidos, algunos métodos y técnicas muy eficientes fueron desarrollados por artesanos. Esos hábiles hombres tenían un conocimiento muy profundo de los materiales y sistemas de construcción de aquel tiempo, mismos que permanecieron intactos y continuaron desarrollándose por siglos pasando de una generación a otra. Tenían también una amplia concepción de cada pequeño detalle, así como de la construcción completa. Este conocimiento profundo, acompañado de la observación del comportamiento de estructuras durante terremotos y los exámenes y reparaciones de daños, llevaron a la invención de sistemas antisísmicos de construcción muy interesantes y eficientes.

Tal vez el siguiente punteo pueda ayudar a detectar, estudiar y apoyar tales sistemas de construcción:

Cuando un terremoto daña severamente o destruye una estructura vieja, un juicio apresurado acerca de materiales poco apropiados o sistemas de construcción erróneos no siempre es correcto. Cuando examinamos una construcción antigua para mantenerla, repararla o fortificarla, siempre debemos determinar su condición inicial de fuerza y habilidad para resistir la actividad sísmica. Es fácil observar que la calidad del comportamiento de estructuras antisísmicas usualmente se debilita con los años.

Entonces, es obvio que casi cualquier construcción, aún con la aplicación de maravillosas técnicas antisísmicas, llega un momento a partir del cual no puede enfrentar satisfactoriamente los terremotos. Muchos monumentos antiguos y famosos que han resistido por centurias a la actividad dinámica, en cierto momento han probado esta hipótesis con derrumbes locales o generales. El Partenón y Hagia Sofía se encuentran entre estos.

Para intervenir en algún momento y proporcionar a la construcción al menos su condición de fuerza y resistencia antisísmica inicial con cambios mínimos en la concepción original, es necesario detectar, estudiar y analizar su sistema de construcción y, por supuesto, cualquier método o técnica antisísmica existente.

Muchos factores juegan un rol importante en la determinación de la resistencia de los muros frente a los sismos. Factores básicos son los materiales usados y el(los) sistema(s) de construcción. En muchas ocasiones los viejos constructores, edificando en áreas de riesgo sísmico, trataron de mejorar ambos. De acuerdo con la importancia del edificio se elegían los mejores materiales para los muros (p.e. componentes de mármol perfectamente curvos, ladrillos de alta calidad, etc.). Se logró mayor cooperación entre los elementos del muro con conectores especiales (p.e. el hierro combinado con plomo, utilizado en algunos monumentos del periodo clásico). Morteros de alta calidad sirvieron para el mismo fin (p.e. construcciones de la era monumental bizantina).

Es importante mencionar aquí que un principio, que hoy es moderno, era conocido y fue cuidadosamente aplicado hace al menos 2,500 años durante la construcción del Partenón en la Acrópolis ateniense: el principio de que el conector debe ser más débil que los miembros conectados.

Morfología y riesgo sísmico

Es muy característico que la elección de materiales y sistemas de construcción arquitectónica y morfológicamente idénticos, no produjo los mismos tipos de edificios. En el centro y el norte de Grecia los pisos bajos tenían mampostería de piedra reforzada con madera y las paredes interiores y exteriores de los pisos superiores tenían una estructura de madera. La ligera estructura de madera, los tirantes diagonales, la cuidadosa conexión de los miembros de madera, etc. permitió diseños más libres.

La cooperación de los muros

Desde etapas muy tempranas de la actividad constructiva en Grecia también se observó y entendió que los muros de carga o de separación pueden resistir pesos en sus planos en forma satisfactoria, pero que se vuelven débiles en el caso de aceptar fuerzas perpendiculares a su superficie.

Muros paralelos a la dirección principal del terremoto tienen un comportamiento sísmico mejor que los perpendiculares, que sufren daños más serios como pandearse y en algunos casos colapsarse por una grieta.

Desde tiempos prehistóricos se han hecho muchos esfuerzos para establecer una cooperación segura entre los muros y el edificio.

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El Partenón

El templo del Partenón, en la cima de la Acrópolis de Atenas, construido en el increíblemente corto lapso de 8 años (447-438 a.c.), ha experimentado durante los pasados 2,500 años muchos terremotos, algunos muy severos, que dejaron sobre su estructura evidentes huellas.

Los recientes trabajos de restauración revelaron más detalles acerca del perfecto trabajo de arquitectos y constructores. La sola descripción de un único detalle, del estudio de H. Bouras y M. Korres sobre la restauración del Partenón, puede determinar el nivel de conocimientos sobre técnicas antisísmicas hace 2,500 años.

El Partenón tiene todos los rasgos del Orden Dórico en su perfección. Diseñado por Ictinos y Callicrates fue más largo y ancho que cualquier otro templo de su tiempo con un pórtico de ocho columnas (octastyle) en lugar del usual de seis (hexastyle).

A lo largo de los costados del templo los componentes de mármol que cubren y conectan el espacio entre la columnata y la pared lo hacen también por medio de uniones de hierro. De esta forma la columnata (con su entabladura) debe comportarse como un todo con las paredes de la nave durante la actividad sísmica. Esto funcionó satisfactoriamente por 25 siglos debido a la similitud de sus masas (Figura 9).

Por el contrario, a lo largo de los dos costados cortos del templo (este y oeste), las vigas de mármol, así como las planchas de mármol que cubren el espacio entre las columnas y la pared, las conectan a una distancia fijada sólo por medio de la fricción. Eso significa que los componentes del techo de esos territorios del templo están simplemente ubicados sobre la entabladura de las columnas y de la nave, sin ningún elemento de unión, permitiendo su movimiento independiente; lo que sucede debido a que la masa y la geometría de la columnata en ese punto es muy distinta a la de la pared de la nave. Durante una fuerte carga dinámica, los movimientos (deflecciones) de la pared de la nave, tienen características distintas a las de las columnas del frente. Las vigas no serían capaces (como también muestran los cálculos) de guardar la distancia entre la pared de la nave y las columnas fijas, aún cuando estuvieran conectadas por medio de los tipos más fuertes de uniones que han sido encontradas en el Partenón.

Akrotiri (1500 a.c.)

Uno de los ejemplos más interesantes y antiguos de tecnologías de construcción sismo-resistentes, es un poblado prehistórico en Akrotiri sobre la isla de Thera (Santorini). En el año 1500 a.c, aproximadamente, el volcán de la isla hizo erupción sumergiendo una gran parte de ella y cubriendo toda la superficie restante con una gruesa capa de ceniza volcánica.

Excavaciones recientes descubrieron, después de 35 siglos, un barrio densamente edificado con múltiples construcciones excepcionalmente decoradas con murales, rodeadas de calles pavimentadas y con un sistema de drenaje subterráneo.

Esa tecnología de construcción tan sofisticada, que ahora está estudiándose, prueba una vieja experiencia sobre construcción antisísmica en una región de alta sismicidad.

El acceso principal da hacia la calle principal y preferiblemente a un punto donde existe un amplio espacio público. Esas entradas usualmente no son simétricas en el plano, teniendo uno de sus lados más ancho que el otro. El motivo probable, es que de ese lado se abra una "ventana-entrada" que proporciona luz suficiente a la escalera. Este es un avance moderno para la iluminación de esa parte de los edificios por razones de seguridad; y asimismo, es importante subrayar la existencia de una segunda escalera auxiliar en cada edificio.

El sistema principal de carga vertical del edificio está constituido de mampostería de piedra. El sistema de cimientos no ha sido investigado y se tiene muy poca información. La altura usual de los edificios es de dos o tres pisos.

Entre los materiales de construcción básicos como piedra, madera y barro, el rol de la madera como estrategia de defensa ante el riesgo sísmico es sorpresivamente importante.

La madera en sí ha desaparecido a través de los siglos, pero han quedado impresiones muy detalladas sobre material volcánico y/o el barro de la construcción.

Para mejorar la capacidad de tensión de los muros de piedra, se les incorporan rejillas de madera, en algunos casos con un soporte adicional de vigas verticales.

Generalmente reforzadas, las estructuras de carga alrededor de puertas y ventanas, son construidas de forma sofisticada en sistemas de tres dimensiones. Los perfiles de madera pesada son cuidadosamente ensamblados mediante muescas y clavijas con terminaciones empotradas en la mampostería o conectadas a los miembros de madera como refuerzo.

Divisiones igualmente construidas con madera, reemplazan en algunas partes la construcción de paredes de mampostería (Figura 11).

Estos sistemas de carga construidos con madera -muy comunes en las construcciones de Akrotiri, y que aún son sujetos de estudio- fueron llamados:

Lefkas (1825 d.c.)

Lefkas es una de las islas griegas con muy alto riesgo sísmico. En 1825 la ciudad fue destruida por un gran terremoto. Después de esto, los ingleses que ocupaban la isla (1810-1864) establecieron el primer Código Antisísmico y en 1827 se formularon nuevas regulaciones sobre materiales y sistemas de construcción. Hoy esos sistemas de construcción de estructuras de madera aún son comunes, respondiendo muy satisfactoriamente a los frecuentes y fuertes terremotos.

Múltiples edificaciones se estructuran sobre cimientos que consisten en una parrilla de madera pesada cubierta de arena, piedras y puzolana. La planta baja está rodeada de paredes de piedra. La estructura de madera de los pisos superiores es soportada por esas paredes. Un sistema secundario de carga de columnas de madera, como segunda línea de defensa, es construido en forma paralela al lado interior de las paredes de piedra, soportando también la estructura superior del edificio. Durante un fuerte terremoto, partes de las paredes de piedra pueden caer hacia afuera dejando la estructura de madera intacta y sostenida temporalmente por las columnas, hasta que la mampostería es reparada (Figura 12). Mientras se toma ventaja de las obvias propiedades de una pared de piedra tales como fortaleza, comportamiento diafragmático, apariencia tradicional, prestigio, seguridad, etc., este tipo de construcción no transfiere a la ligera estructura de madera las severas deformaciones o posibles fallas de las partes más débiles, que en este caso son las paredes de piedra (Figura 13).

Puede decirse que el principio de deformación independiente por la colaboración entre las partes de un edificio, fue establecido al menos dos siglos antes cuando se encontró que distintas construcciones, usando varios materiales, presentan diferentes comportamientos durante los sismos. Un principio muy importante en la moderna construcción antisísmica.

La estructura de madera, consistente en columnas y vigas horizontales, es cuidadosamente reforzada con entablillados de madera y con refuerzos curvos y de una sola pieza en las esquinas (usualmente ramas o raíces de olivo en ángulo recto) (Figura 13).

Sofisticados sistemas de conexión de las partes de madera se pueden encontrar también. Los componentes de madera, presentan resistencia frente a acciones de tensión y un comportamiento dúctil, siempre evitando una composición muy rígida (Figura 14). Así, se reconoce un segundo principio básico: la ventaja de utilizar fuertes uniones de madera con adecuado comportamiento dúctil (y/o absorción de energía) (Figura 15). Es notable la similitud de la conexión de partes de madera descrito en Lefkas con aquellas usadas en Akrotiri en Santorini (13 siglos antes).

Es un principio bien establecido el hecho de que hoy debemos esforzarnos por preservar el comportamiento antisísmico de esos viejos edificios sin cambiar su inicial concepción arquitectónica, estática y dinámica en cualquier proyecto de restauración o conservación, porque han probado muchas veces durante todos sus años de existencia que las soluciones tomadas eran correctas.

Nuestro fin debe ser (al menos) el restablecimiento de su fortaleza y resistencia iniciales a los terremotos de la forma más compatible y simple. Para esto, es necesario el mayor conocimiento posible sobre la técnica que ha sido utilizada en los principios del diseño antisísmico.

Mundialmente, los sistemas educativos, sociales y administrativos modernos no ayudan mucho a comprender las técnicas antisísmicas tradicionales y locales y sus principios, ni el desarrollo de métodos especiales para cada reparación y reforzamiento.

Hoy, los especialistas que diseñan o realizan las reparaciones y reforzamientos de edificios históricos, con frecuencia han sido educados y/o viven en diferentes lugares, o incluso países, lejanos de su objeto de estudio y su material, condiciones del terreno y originalidad de la construcción. Las reglamentaciones de construcción, por otra parte, tampoco contribuyen mucho durante el procedimiento de comprensión de una vieja estructura y la decisión de intervenir. Las regulaciones modernas de construcción son, más o menos, generales y usualmente han sido compuestas por especialistas de concreto reforzado e ignoran cualquier especificidad ambiental local u originalidad de la construcción. Principalmente sólo se está tratando de proteger la morfología de los edificios históricos; y, por supuesto, los sistemas de control para la debida aplicación de estas pocas regulaciones son generalmente muy débiles (Figura 16).

La única forma en que los especialistas, diseñadores, constructores, productores de materiales especiales y las autoridades de un territorio rico en construcción tradicional, puedan comprender y familiarizarse con sus problemas, es desarrollar un banco de datos, organizado y analizado, sobre construcción local.

Usando la información adecuada de ese banco de datos, los diseñadores podrían descubrir cualquier originalidad y vulnerabilidad de la estructura tradicional y utilizar métodos correctos y compatibles; se mejoraría la organización de los especialistas para el uso de materiales y sistemas de construcción y; las autoridades podrían crear regulaciones locales para el respeto, la preservación, el desarrollo y la correcta explotación de la herencia cultural.

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