SISTEMA CONSTRUCTIVO CON TAPIAL Y RESUTADOS DE UNIDADES DE ADOBE ESTABILIZADO

TAPIAL

El tapial peruano se conoce como un sistema de muros de construcción hechos de tierra cruda donde la preparación consiste en humectar, amasar y prensar en moldes reutilizables. Dicho sistema, también conocido como adobón o tapia, junto con la quincha y el adobe conforman los fundamentales sistemas constructivos de tierra cruda utilizado en el país desde la época inca. (Tejada et al., 2016)

HISTORIA DEL TAPIAL

Según Tejada et al. (2016) el origen es primitivo ya que se considera que el uso original del tapial se remonta al año 5000 a.C. Esta fue encontrada en Asiria, las Pirámides de Teotihuacan y la Gran Muralla China fueron construidas con tierra compactada cubierta con piedra, si no tierra compactada como la conocemos hoy. En general, el suelo compactado se usa ampliamente en todo el mundo hasta ahora. Es bien sabido que la construcción de terrenos en el Perú comenzó en la costa antes del período Inca, esta importante construcción que se llevó a cabo en la sierra era en su mayoría estructuras de piedra, y con el advenimiento del dominio español, el terreno sufrió grandes cambios arquitectónicos y se reconoció su uso en la sierra peruana. La elaboración del tapial también es importante en Estados Unidos, en África y en otros países sudamericanos, como también europeos, China y partes de Oceanía, se estima que un tercio de la población mundial vive en estructuras de tapial. (Tejada et al., 2016).

CARACTERÍSTICAS DEL TAPIAL

1. Posee buena capacidad para almacenar frío o calor.
2. Es buen aislante acústico; un muro de 40cm atenúa el ruido en 56Db.
3. Emisión radio activa muy baja.
4. Densidad de 1800 y 2100 kg/m3.
5. Gran inercia térmica, que le permite permanecer fresco durante el día y liberar el calor acumulado durante la noche.

COMPARACIÓN CON EL ADOBE

1. Es semejante al adobe en cuanto a la composición del material: tierra con algún aditivo para estabilizarlo (paja) o pequeñas piedras para mayor resistencia.
2. El muro de tapial transpira. Como el adobe, es higroscópico (conserva humedad) y tiene capacidad de difusión.
3. El proceso constructivo del tapial, en comparación con el de adobe, es bastante más rápido, ya que éste queda concluido cuando después de compactar el muro se retira el encofrado, mientras que en el caso de adobe toma mayor tiempo debido al proceso de albañilería que se requiere. Sin embargo, esta ventaja se ve limitada cuando se trata de construcciones de dos plantas, debido a la dificultad en la manipulación de los encofrados; por ello es notorio que La mayor parte de viviendas de tapial es de solo un piso.

La construcción con tapial comienza como cualquier otro sistema con las obras preliminares para la habilitación del terreno, su limpieza, trazado y excavación de las zanjas. Los muros de tapial debido a su peso requieren de una cimentación competente que transmita adecuadamente las cargas al terreno. En las construcciones realizadas sin apoyo técnico en muchas ocasiones las cimentaciones son insuficientes o no existen, causando asentamientos diferenciales que, a su vez, producen rajaduras o grietas en los muros, debilitándolos y disminuyendo sensiblemente su capacidad resistente frente a sismos.

Cimientos.

Las cimentaciones pueden ser, en general, de tres tipos bastante conocidos, cuyo uso dependerá de las condiciones del terreno y de la presencia de agua.

1. Cimiento de Pirca: Piedras grandes, de preferencia de forma angulosa, asentadas con barro.
2. Cimiento de Concreto ciclópeo: Piedras grandes con concreto simple.
3. Cimiento de Albañilería de Piedra: con mortero de cemento o cal y arena gruesa. Las dimensiones mínimas de ancho y profundidad de los cimientos deben ser de 60 cm.

Se deben realizar algunos ensayos de rotura para comprobar la resistencia mínima de los materiales, así como algunas pruebas como de control de fisuras, de presencia de arcilla, etc.

Sobrecimientos.

Los sobrecimientos suelen ser de dos tipos:

1. Sobre cimiento de Concreto Ciclópeo: Piedras grandes con concreto simple.
2. Sobre cimiento de Albañilería de Piedra: con mortero de cemento o cal y arena gruesa.

El ancho mínimo de los sobrecimientos es de 40 cm. y la altura mínima sobre terreno debe ser de 30 cm. para proteger a los tapiales de la erosión. Además, la norma E-080 recomienda el uso de lajas de piedra en las partes laterales del sobrecimiento.

Preparación del suelo para construir los muros.

Una vez seleccionado el suelo, la primera acción deberá ser someterlo a un proceso de tamizado, a fin de retirar piedras mayores a 3/8 pulgadas, así como otros materiales que impidan su adecuada compactación. Al suelo tamizado, se lo coloca en pozas o en rumas y se procede a mojarlo, suministrándole paja y agua en cantidad suficiente para que quede húmedo (8 a 10 %); en estas condiciones debe permanecer durante 48 horas hasta que toda la masa del suelo esté totalmente hidratada, de modo que la arcilla contenida en el suelo desarrolle su capacidad adhesiva. La importancia de la paja es atenuar la fisuración de la tapia por contracción de secado. A este proceso de hidratación los usuarios suelen llamarlo “dormido”, “podrido” o “macerado” del suelo.

Uso de Paja.

El uso de paja para la construcción de tapiales suele ser opcional, dependiendo de las costumbres constructivas de cada localidad. El beneficio de su utilización consiste en la reducción de las contracciones y mejoras en la adherencia de los tapiales. La dosificación adecuada de paja en volumen suele ser de 1 de paja por cada 5 de suelo. La paja se cortará en pequeños filamentos de 50 a 100 mm de longitud. La paja que se usa comúnmente proviene de arroz, trigo, ichu, gras común, bagazo de caña, grama, guano, crines y similares.

Encofrados

Lo que caracteriza la construcción de tapiales es el empleo de moldes o encofrados, dentro de los cuales se vierte el suelo ya preparado para ser compactado. Durante el proceso de construcción deberá conservarse la verticalidad de los muros, a pesar de la existencia vibraciones, y mantener constantes las dimensiones de ancho del muro, a pesar de las presiones laterales que ejerce el material apisonado, por lo que es necesario que los encofrados sean preparados para que resistan dichos empujes y vibraciones. De otro lado, concluida la compactación de un tramo de muro, será necesario retirar y desplazar el encofrado a su nueva ubicación evitando que sea necesario invertir mucho tiempo en su aplomado.

Existen, entre otros, 2 procedimientos constructivos muy difundidos:

Encofrado basado en “guías”, que permiten elevar el encofrado con facilidad

Encofrados “deslizantes”, que se basa en construir sectores del muro que sirven de guía en la construcción de los demás muros (Célia Neves M. o., 2003). En el Perú es más común observar encofrados deslizantes ya que los pobladores no cuentan con muchos recursos para conseguir madera.

Según la norma E-080, las dimensiones de los tapiales deberán tener un de largo máximo de 1,50 m., ancho mayor a 40 cm y altura máxima de 60 cm. El espesor mínimo de los encofrados debe ser de 20 mm.

Moldeo del Tapial.

Siguiendo las recomendaciones de la norma E-080:

1. Se verterá el suelo “dormido” con el contenido de humedad adecuado, en capas de 15 cm cada una; se procederá a la compactación hasta llegar a los 10 cm aproximadamente.
2. La compactación se realizará con un mazo de madera de unos 10 Kg aproximadamente. La cantidad golpes para el apisonado de cada capa quedará definido por la persona encargada de este trabajo, cuando sienta que se produce un rebote. La capa superior de cada tapial será nivelado con una paleta de madera.
3. Terminada la primera hilada, compuesta por un determinado número de capas que depende de la altura del encofrado, éste se retirará y se desplazará lateralmente para trabajar en el tapial contiguo.
4. Para colocar una segunda hilada sobre la primera, se esperará un mínimo de 3 días para asegurarse que esta última esté seca. Además se realizará un picado (1 cm según la norma E080) en la cara superior endurecida de la primera hilada, y se procederá a regarla con agua a razón de 1 litro/m2, para favorecer la adherencia entre las hiladas y reducir el agrietamiento. La segunda hilada se colocará alternando la posición de la primera hilada, para evitar la continuidad de las juntas verticales.

Herramientas de Compactación.

Para compactar los muros de Tapial, se emplean diversos tipos de mazos o comúnmente conocidos como pisones. En los gráficos que siguen se muestran algunos empleados en el Ecuador que tienen dimensiones de 2 m de largo, 1 m de altura y 50 cm de espesor.

Comportamiento estructural del tapial.

Los muros de tapial, en forma similar a los de adobe, disponen de una adecuada resistencia a la compresión, lo que les permite soportar cargas de gravedad sin problemas. Las dificultades se presentan cuando los muros deben soportar cargas horizontales de sismo. Cuando estas cargas actúan en el plano del muro, su resistencia depende principalmente de su capacidad de absorber esfuerzos de corte fricción. Cuando las solicitaciones son perpendiculares al muro su resistencia depende de su capacidad de tracción por flexión que, definitivamente, es muy baja. Por lo tanto, existe consenso en considerar que, para reducir la vulnerabilidad de las edificaciones de tierra, éstas deben llevar refuerzos que suplan sus limitaciones mecánicas.

De otro lado es importante destacar que, además de requerir de refuerzos las construcciones con tierra, deben de disponer de diseños adecuados que utilicen densidades de muros similares en sus direcciones ortogonales, para minimizar esfuerzos debidos a torsión, y cuyas esbelteces no produzcan pandeos; que utilicen vanos pequeños y alejados de las esquinas, para no debilitarlas.

Comportamiento estructural del tapial.

El Comité de la NTE E.080, propuso para la tierra como material de construcción, sea de adobe o tapial, los siguientes valores:

Consideraciones para el Diseño Estructural.

1. Consideraciones para el Diseño Estructural Las edificaciones de tapial deben ser analizadas estructuralmente para verificar que soporten adecuadamente las cargas de gravedad y las cargas laterales producidas por sismos y vientos.
2. Tal como se ha visto, los muros de tapial, en forma similar a los de adobe, tienen muy poca capacidad de deformación y su capacidad para soportar tracciones es muy pequeña. Esta condición lleva a la conclusión que lo más razonable es la utilización de métodos elásticos para analizar y diseñar estructuras de tapial. Además muestra la conveniencia de diseñar los muros de tapial con dimensiones tales – de espesor y altura – que soporten únicamente esfuerzos de compresión.
3. Es también un importante criterio estructural utilizar elementos de refuerzo, los cuales deben ser diseñados para absorber los esfuerzos de tracción que pudieran generarse por un sismo real que supere en magnitud al sismo reglamentario de diseño.
4. Usualmente los techos empleados en las edificaciones de tapial no funcionan como diafragmas rígidos, por lo tanto, para asignar las cargas de diseño para los muros y otros elementos estructurales, es conveniente utilizar los procedimientos de cargas tributarias.
5. Es importante considerar en el diseño de edificaciones con tapial el uso de contrafuertes o mochetas como elementos de arriostre y confinamiento de los muros. La estabilidad de los contrafuertes debe ser verificada a volteo y corte.
6. Los tramos de muro comprendido entre contrafuertes serán analizados a compresión tomando en cuenta su esbeltez. También serán analizados a flexión y corte, para lo cual pueden asimilarse a la teoría de placas, tomando en consideración las condiciones de borde.
7. Un elemento estructural que siempre debe estar presente es la viga collar, generalmente de madera, que se debe diseñar para absorber fuerzas sísmicas y, a la vez, distribuir uniformemente las cargas del techo o entrepisos.

Según la NORMA E.080 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN CON TIERRA REFORZADA, se deben realizar algunos ensayos de rotura para comprobar la resistencia mínima de los materiales, así como algunas pruebas como de control de fisuras, de presencia de arcilla, etc.