En muchos países del Tercer Mundo, los aglutinantes como el cemento y la cal son desproporcionadamente caros. A finales de los años 70, un albañil de la República Federal de Alemania tenía que trabajar unos 20 minutos para ganar lo suficiente para comprar un saco de cemento. Al mismo tiempo, un albañil de Guatemala, la India o Bangladesh tenía que trabajar tres días para ganar el "mismo" saco de cemento. En términos de salarios, el cemento era aproximadamente setenta veces más caro allí que en la República Federal de Alemania.
Este hecho impulsó al Laboratorio de Investigación de Construcción Experimental de la Escuela Politécnica Superior de Kassel a investigar la cuestión de cómo se podrían utilizar materiales de construcción naturales como la arena y la grava para construir casas sin necesidad de utilizar estos aglutinantes. El uso de material a granel empaquetado en tejido resultó ser el enfoque más rentable. En este sentido, fue necesario desarrollar y probar diferentes formas de producción y aplicación de estos materiales. La piedra pómez resultó ser un material a granel excepcionalmente bueno para tales aplicaciones, porque pesa menos y tiene mejores propiedades de aislamiento térmico que la arena y la grava comunes.
Los primeros ensayos se realizaron en 1976. La Figura 96 muestra una columna de 2,20 m de altura con una carcasa en forma de tronco hecha de poliéster recubierto de PVC. Abierta en la parte superior, la columna se vuelve estable gracias al relleno a granel y su forma cónica. La presión interna generada por el relleno estira la cubierta y evita que se colapse. La capacidad de carga de la columna depende de la resistencia a la tracción de la cubierta. La columna que se muestra en la foto es capaz de aceptar una carga de más de 10 kN (1000 kg). Como se muestra en la Figura 97, se puede hacer un arco de carga llenando un tubo de tela en forma de arco con arena; el único problema es que llenar el tubo requiere mucho tiempo.
En 1977, en el campo de pruebas del laboratorio de investigación se construyó una estructura experimental en forma de cúpula, hecha de material a granel empaquetado en tela.
La estructura tiene una altura de 3,20 m, un diámetro exterior de 4 m y está formada por 220 m de mangueras finas de poliéster. Las mangueras se llenan con la ayuda de una máquina envasadora de bolsas accionada por aspiradora de diseño propio (Fig. 98). Un par de aspiradoras aspiran el material a granel hasta un embudo elevado (hasta 3 m de altura). Las bolsas se fijan al extremo inferior del embudo. Cuando se apagan las aspiradoras, una compuerta en la parte inferior del embudo se abre automáticamente, dejando que el material a granel caiga en la manguera.
Las mangueras vacías tienen un diámetro de 20 cm; después de llenarse, adquieren una forma elíptica, es decir, de unos 11 cm de alto y 25 cm de ancho. La estructura se monta colocando las mangueras una sobre otra en anillos concéntricos de radio decreciente. La estructura en forma de cúpula tiene una sección transversal que corresponde aproximadamente a la forma de una catenaria invertida. La forma deseada se obtiene con la ayuda de una plantilla vertical giratoria montada en el centro de la estructura.
La abertura circular de la parte superior está reforzada con un anillo de compresión de tubo de acero adicional y cubierta con un elemento en forma de hongo que se puede levantar para ventilar. El llenado de las mangueras requiere aproximadamente 7,5 días-hombre, y el trabajo de montaje, incluida la fabricación del anillo de compresión y la cubierta, requiere aproximadamente 12 días-hombre.
EspañolCon base en la experiencia adquirida durante ese proyecto, el laboratorio de investigación diseñó y probó un tipo de construcción a prueba de terremotos en bolsas apiladas en Kassel a principios de 1978 (Fig. 100 y 101). El elemento básico consistía en bolsas de 2,5 m de largo hechas de tiras de arpillera de 0,5 m de ancho y rellenas de grava pómez. Las bolsas, que parecían mangueras, se anudaban en los extremos, se doblaban por la mitad y se apilaban para obtener elementos de pared de 1,2 m de ancho. Se clavaron postes delgados de bambú a través de las bolsas y se sujetaron a una viga de amarre continua (hecha de postes delgados de pino) en la parte superior para que la pila fuera estable. Se aplicaron varias capas de cal para evitar que la tela se pudriera y que la pared absorbiera la precipitación. Los ensayos posteriores demostraron que es una buena idea sumergir las bolsas en lechada de cal antes de su uso.
En el marco de un proyecto de investigación conjunto realizado por el Laboratorio de Investigación de Edificaciones Experimentales de la Universidad Francisco Marroquín de Guatemala y el Centro de Estudios Mesoamericanos sobre Tecnología Apropiada (CEMAT), en 1978 se construyó en Guatemala una casa de 55 m2 construida con sacos apilados llenos de arena pómez (Fig. 102-105). Este tipo de construcción se basa en la experiencia previa con el tipo de construcción de sacos apilados antes mencionado y se modificó según fuera necesario para satisfacer los requisitos locales de Guatemala.
El elemento estructural básico de este sistema era una bolsa con forma de manguera hecha de tela de algodón con un diámetro de unos 10 cm y una longitud de entre 1,70 y 2,80 m. Las bolsas se llenaban con arena pómez y grava, luego se apilaban y se prensaban juntas de modo que las bolsas originalmente redondas adquirieran una sección transversal rectangular de aproximadamente 8 × 10 cm con bordes redondeados. Las bolsas primero se sumergían en cal y luego se apilaban directamente sobre una base/zócalo de mampostería de piedra natural de 0,1 m de ancho y 0,8-1,0 m de alto. Sumergir las bolsas en cal antes de su uso garantiza que la tela de algodón esté saturada de cal como protección contra la putrefacción.
Se colocaron postes de bambú verticales a intervalos de 0,45 m a ambos lados de las bolsas y se conectaron entre sí con bucles de alambre para darles la estabilidad necesaria. Las varillas de bambú se fijaron a la base y a la viga de amarre horizontal en la parte superior.
Se proporcionó estabilidad adicional mediante vigas gruesas, redondas o cuadradas (de 6 a 8 cm de diámetro) que se clavaron a 0,3-0,5 m en el suelo al final de cada pila de bolsas (aproximadamente 2,25 m). Este sistema de construcción de muros es lo suficientemente flexible como para adaptarse al movimiento inducido por un terremoto. La viga de unión continua en la parte superior evita que los elementos individuales del muro y todo el sistema se caigan. Una vez terminados los muros, se les dieron dos capas de cal por dentro y por fuera para evitar que la lluvia empapara las bolsas. Se agregó sal de mesa y alumbre a la cal para mejorar la capacidad de difusión de vapor del revestimiento terminado y para protegerlo contra el ataque digestivo de microorganismos (1 bolsa de cal por 4 kg de sal de mesa, 2 kg de alumbre y aproximadamente 30 litros de agua).
En cuanto a la estabilidad sísmica, la estructura de cubierta de correas se separó de la estructura de muros. Se ensayó sobre seis columnas de madera rolliza, con interconexión provista por puntales de madera.
Los materiales de construcción para la casa de 55 m² cuestan 0,78 dólares, o 0,46 dólares por m².
Se necesitaron entre 6 y 8 trabajadores durante aproximadamente tres semanas para construir la casa, lo que significa que la mano de obra solo representó entre el 20 y el 25 por ciento del costo total de construcción.
En comparación con una casa similar construida según métodos tradicionales, utilizando bloques huecos unidos con cemento, esta casa tardó aproximadamente el mismo tiempo en construirse, pero redujo el coste de los materiales de construcción en un 48%.
En 1977, el laboratorio de investigación desarrolló un método de construcción antisísmico diferente para los materiales a granel rellenos de tela y lo probó en una estructura experimental en Kassel (Fig. 106). Este tipo de muro de material a granel relleno de tela consta de dos filas de postes de madera en rollo inclinados uno hacia el otro y separados por dos tiras de tela que se cosen juntas en la parte inferior o se clavan sobre un listón y luego se rellenan con grava pómez. La presión lateral ejercida por el material a granel se contiene clavando los postes de madera en el suelo y atando los extremos superiores. Los postes de 4 a 8 cm de espesor tienen una longitud de 2,10 m y están espaciados a intervalos de 0,45 m.
Los muros tienen un espesor de 0,45 m en la parte inferior y 0,20 m en la superior. Para protegerlos de la humedad del suelo y de las salpicaduras de agua, los muros se construyeron sobre un zócalo de 0,3 m de altura. El hecho de que los postes verticales estén fijados a una viga de amarre flexible de madera redonda o de bambú en la parte superior e inclinados entre sí por todos los lados garantiza una estabilidad adecuada para hacer frente al movimiento sísmico vertical y horizontal del suelo.
Como se muestra en la Figura 107, estos elementos de pared pueden ser prefabricados. Al enrollarse juntos, los postes y la tela que forman una sección de pared de 10 m de largo se convierten en un solo rollo de 2,5 m de largo y 0,5 m de diámetro. Esta "carcasa" es fácil de manipular y transportar, por ejemplo en una camioneta, puede ser erigida en poco tiempo por dos personas y luego solo hay que rellenarla con piedra pómez suelta y arena.
