diumenge, 9 de desembre de 2012

Principis estructurals antics – els materials


Entenem per estructures antigues totes aquelles que no han estat calculades segons les regles de la resistència de materials i, hores d’ara, segueixen en peu total o parcialment: Les catedrals, les construccions romanes, les gregues i fins i tot les megalítiques...
La Catedral de Mallorca, els Mercats de Trajà i les Taules de Menorca. Exemples d'estructures antigues
No deixa de sorprendre que mestres d’obra que no sabien ni un borrall de càlcul diferencial, computació amb elements finits ni tecnologia de materials fossin capaços de fer estructures tan sòlides que a data d’avui encara perviuen. Davant d’aquest sentiment, és normal sentir el comentari de carrer tipus “els roman sí que en sabien de fer ponts, no com els enginyers d’avui dia que a la primera riuada se’ls enfonsa”. Aquest és un comentari que surt de la ignorància i anirem desmuntant de mica en mica.
El pont romà d'Alcántara no és comparable al viaducte de Millau malgrat que funcionalment són iguals
No és possible comparar les estructures antigues amb les modernes perquè són radicalment diferents. Oi que no us semblaria raonable comparar les quadrigues romanes amb els cotxes? Aquells romans sí que en sabien de transportar persones, ja que els cavalls no es queden mai sense gasolina ...
Aquests romans sí que en sabien de fer curses, no com ara ...
La primera gran diferencia entre les estructures antigues i les modernes rau en els materials emprats. Les estructures antigues es fabricaven amb pedra o amb ceràmica. La fusta no ha pogut sobreviure per motius obvis. Els blocs petris, més o menys homogenis, s’apilaven per formar murs i pilars, posteriorment arcs i cúpules. Això ha estat una constant en totes les cultures antigues, ja parlem de les occidentals, orientals o de les precolombines, etc.

Els blocs poden estar units amb junta seca o bé amb morter. La junta seca demana una alta qualitat en la fabricació dels carreus. Els mestres polidors de la pedra havien de treballar minuciosament per aconseguir una superfície plana. Calia evitar petites rugositats i punts sortints que generaven concentracions de tensions que afavorien la formació d’esquerdes. Malgrat no tenir el concepte modern de tensió, segur que el treball en les pedreres a base de fer forats, crear esquerdes i eixamplar-les per obtenir-ne els blocs, donava la idea intuïtiva d’evitar forces sobre punts petits. La junta amb morter té l’avantatge que el morter serveix per eliminar la rugositat natural del bloc i distribueix les tensions de forma més uniforme. A banda que el morter ajudava a adherir els blocs, malgrat la seva poca capacitat de resistència a tracció. El paper principal del morter és doncs semblant al que fan les travesses de ferrocarril que distribueixen les pressions sobre el terreny.
El morter entre filades de maons distribueix la pressió com les travesses d'una via de tren
Amb els materials esmentats és impossible construir les estructures d’avui dia. Els materials antics permeten la transmissió de forces de compressió (aixafament) però no de tracció (estirament). Per això podem veure murs i pilars, però no veiem bigues llargues de pedra o pedres fent de tirants. És el mateix amb les formes naturals que trobem en el paisatge. 
Petites excepcions
Biga pètria en el dintell de la porta a la muralla de Tarragona i forjat de coberta del dolmen de Vallgorguina
Formes pètries naturals: un arc a Bruguers i el Cavall Bernat de Montserrat
Els materials petris treballen molt bé a compressió i per tant, el disseny de l’estructura ha de ser de tal manera que les forces sobre els blocs sempre estiguin treballant en compressió. Els materials petris funcionen molt bé per aconseguir altura però no per cobrir grans superfícies. L'única geometria natural que permet cobrir un espai amb materials petris és l’arc i la cúpula. Per tant, els materials antics són una limitació tecnològica per construir les estructures d'avui dia.
Columna i muralla de la ciutat de Tarragona. Elements petris verticals

L'arc permet créixer en horitzontal. Aqüeducte i Arc de Berà (Tarragona)