From the past to the present; using prehistoric architecture techniques for modern buildings

Abstract

Durant milers d'anys, la terra i l'argila han estat els materials de construcció naturals més utilitzats. També poden utilitzar-se per a construir edificis actuals sostenibles en combinació amb mètodes moderns. Durant segles, la humanitat ha entès molt poc de les propietats tècniques i materials dels recursos naturals, creant sovint edificis i estructures amb greus fallides en termes de durabilitat, solidesa i resistència a la corrosió. Moltes propietats d'enginyeria s'han comprès en el passat, i ara més plenament en les societats desenvolupades, però amb aquest major coneixement, molts altres factors semblen haver-se perdut. No hi ha hagut cap intent modern de connectar la mil•lenària arquitectura tradicional en terra, per la qual cosa aquest tema se situa en la base d'aquest estudi. El treball es divideix en tres parts: 1a part presenta una visió crítica sobre la construcció de la terra i l'arquitectura de la terra al llarg de la història. La segona part inclou una anàlisi numèrica de l'edifici prehistòric (Chogha Zanbil) utilitzant simulació computacional i anàlisi estructural en enginyeria. La 3a part conté un estudi exhaustiu per a arquitectes i altres interessats en la construcció sobre els usos moderns de les antigues tècniques de construcció.

S'han dut a terme diverses recerques, però fins ara cap ha inclòs una avaluació satisfactòria de l'arquitectura tradicional en terra i la seva història. Smith (2008), Llepin (1999), Nguyen et al. (2011), Rijal i Yoshida (2002), Abdel Aziz i Shawket (2011), Dili et al. (2010), Al-Temeemi i Harris (2004), Assefaa et al. (2007), Deable i Dear (2012), Wong i Seow Jan (2003), Al-Khaiat i Fattuhi (1990), Kim et al. (2005), Chan i Kumaraswamy (1996), Akinsola et al. (1997) i Grac et al. (2007) van dur a terme diverses recerques per a estudiar els factors de construcció en diversos tipus d'edificis prehistòrics, com els edificis vernacles, els edificis sostenibles i els edificis ecològics, en diferents països. No obstant això, no s'han intentat avaluar els paràmetres efectius sobre arquitectura i construcció en terra; de fet, que l'autor sàpiga, no s'ha realitzat cap estudi exhaustiu satisfactori sobre aquest tema. Per tant, ha estat necessari estudiar per a identificar els requisits de l'arquitectura en terra.

L'anàlisi estructural és un mètode pertinent per a l'estudi dels edificis. El mètode dels elements finits (MEF), el mètode de les diferències finites (MDF) i el mètode dels elements discrets (MDE) són les tècniques més útils per a l'anàlisi computacional d'edificis. Aquests mètodes numèrics permeten predir el comportament estructural de les construccions vernacles tradicionals. Basant-se en aquest marc, s'han analitzat algunes parts de Chogha Zanbil, edifici històric de l'Iran datat entorn del 3300 a. C. La selecció d'aquest edifici històric com a cas d'estudi subratlla la importància de l'anàlisi de simulació d'edificis històrics abans de la seva restauració i rehabilitació.

Finalment, aquesta tesi avalua les possibilitats d'utilitzar el passat en el present analitzant els factors desencadenants, impulsors, obstacles i raons en l'ús modern dels edificis de terra i l'arquitectura de terra. S'han realitzat qüestionaris en línia en sis països per a avaluar la importància dels estils arquitectònics, els mètodes de construcció, els materials, els aspectes estructurals i econòmics, les condicions climàtiques i les noves tecnologies en relació amb l'ús modern dels mètodes de construcció tradicionals.

Durante miles de años, la tierra y la arcilla han sido los materiales de construcción naturales más utilizados. También pueden utilizarse para construir edificios actuales sostenibles en combinación con métodos modernos. Durante siglos, la humanidad ha entendido muy poco de las propiedades técnicas y materiales de los recursos naturales, creando a menudo edificios y estructuras con graves fallos de durabilidad, solidez y resistencia a la corrosión. Muchas propiedades de ingeniería se han comprendido en el pasado, y ahora más plenamente en las sociedades altamente desarrolladas, pero con este mayor conocimiento, muchos otros factores parecen haberse perdido. No ha habido ningún intento moderno de conectar la milenaria arquitectura tradicional en tierra, por lo que este tema se sitúa en la base de este estudio. El trabajo se divide en tres partes: 1ª parte presenta una visión crítica sobre la construcción de la tierra y la arquitectura de la tierra a lo largo de la historia. La segunda parte incluye un análisis numérico del edificio prehistórico (Chogha Zanbil) utilizando simulación computacional y análisis estructural en ingeniería. La 3ª parte contiene un estudio exhaustivo para arquitectos y otros interesados en la construcción sobre los usos modernos de las antiguas técnicas de construcción. Se han llevado a cabo varias investigaciones, pero hasta ahora ninguna ha incluido una evaluación satisfactoria de la arquitectura tradicional en tierra y su historia. Smith (2008), Laman (1999), Nguyen et al. (2011), Rijal y Yoshida (2002), Abdel Aziz y Shawket (2011), Dili et al. (2010), Al-Temeemi y Harris (2004), Assefaa et al. (2007), Deable y Dear (2012), Wong y Seow Jan (2003), Al-Khaiat y Fattuhi (1990), Kim et al. (2005), Chan y Kumaraswamy (1996), Akinsola et al. (1997) y Grac et al. (2007) llevaron a cabo diversas investigaciones para estudiar los factores de construcción en varios tipos de edificios prehistóricos, como los edificios vernáculos, los edificios sostenibles y los edificios ecológicos, en diferentes países. Sin embargo, no se han intentado evaluar los parámetros efectivos sobre arquitectura y construcción en tierra; de hecho, que el autor sepa, no se ha realizado ningún estudio exhaustivo satisfactorio al respecto. Por lo tanto, ha sido necesario estudiar para identificar los requisitos de la arquitectura EB. El análisis estructural es un método pertinente para el estudio de los edificios. El método de los elementos finitos (MEF), el método de las diferencias finitas (MDF) y el método de los elementos discretos (MDE) son las técnicas más útiles para el análisis computacional de edificios. Estos métodos numéricos permiten predecir el comportamiento estructural de las construcciones vernáculas tradicionales. Basándose en este marco, se han analizado algunas partes de Chogha Zanbil, edificio histórico de Irán datado en torno al 3300 a.C. La selección de este edificio histórico como caso de estudio subraya la importancia del análisis de simulación de edificios históricos antes de su restauración y rehabilitación. Por último, esta tesis evalúa las posibilidades de utilizar el pasado en el presente analizando los factores desencadenantes, impulsores, obstáculos y razones en el uso moderno de los edificios de tierra y la arquitectura de tierra. Se han realizado cuestionarios en línea en seis países para evaluar la importancia de los estilos arquitectónicos, los métodos de construcción, los materiales, los aspectos estructurales y económicos, las condiciones climáticas y las nuevas tecnologías en relación con el uso moderno de los métodos de construcción tradicionales.

For thousands of years, earth and clay have been the most tried and tested natural construction materials. They can also be used to construct modern sustainable buildings in combination with modern methods. For centuries, humanity has understood very little of the technical and material properties of natural resources, often creating buildings and structures with serious failures in durability, strength and corrosion resistance. Many engineering properties have been understood in the past, and now more fully in highly developed societies, but with this increased knowledge, many other factors seem to have been lost. There has been no modern attempt to connect earth′s architecture as prehistoric architecture and Earth′s buildings, and this topic creates the foundation of this study. This study is divided in three parts, 1st part presents a critical overview on earth building and earth architecture. 2nd part includes a numerical analysis of prehistoric building (Chogha Zanbil) using computational simulation and structural analysis in engineering. 3rd part contains an exhaustive survey to architects and other building stakeholders regarding the modern uses of ancient construction techniques. Various researches have been undertaken but none have included any successful evaluation of EB until now. Smith (2008), Laman (1999), Nguyen et al. (2011), Rijal and Yoshida (2002), Abdel Aziz and Shawket (2011), Dili et al. (2010), Al-Temeemi and Harris (2004), Assefaa et al. (2007), Deable and Dear (2012), Wong and Seow Jan (2003), Al-Khaiat and Fattuhi (1990), Kim et al. (2005), Chan and Kumaraswamy (1996), Akinsola et al. (1997) and Grac et al. (2007) conducted various researches to investigate building factors in various prehistoric building types such as vernacular buildings, sustainable buildings and green buildings, in different countries. Yet no attempt has been made to assess effective parameters on EA and EB; in fact, to the author’s knowledge, no satisfactory comprehensive study of this has been made. Therefore, it has been necessary to study to identify requirements of EB architecture. Structural analysis is a relevant method for building studies. Finite Element Method (FEM), Finite Difference Method (FDM) and Discrete Element Method (DEM) are most useful techniques for computational building analysis. These numerical methods allow predicting the structural behavior of traditional, vernacular constructions. Based on this framework, some parts of Chogha Zanbil, historic building in Iran dated around 3300 BC, have been analyzed. The selection of this historic building as a case study emphasizes the importance of simulation analysis of historic buildings before restoration and retrofitting. Finally this thesis evaluates the possibilities of using the past in the Present analyzing triggers, drivers, obstacles and reasons in the modern use of earth buildings and earth architecture. Online questionnaires have been conducted in six countries to evaluate the importance of architectural styles, construction methods, materials, structural and economic aspects, climate conditions, and new technologies regarding the modern use of traditional construction methods.