1. INTRODUCCIÓN, HIPÓTESIS Y OBJETIVOS
⌅Hasta el inicio del siglo XIX, con la gran difusión del uso de nuevos materiales como el hierro y el hormigón, las obras arquitectónicas más ambiciosas y relevantes, de cada cultura, se construyeron con esqueletos estructurales de fábrica, ya fuese mediante sillares de piedra, ladrillos cerámicos o de adobe.
Con el paso de los siglos, estos esqueletos estructurales fueron evolucionando y desarrollando diferentes sistemas constructivos dentro de un proceso pausado pero constante, respondiendo de manera específica a las tradiciones constructivas, materiales disponibles y cultura de cada lugar. Pero con independencia de la diversidad de estos aspectos y momento de la historia, en todo lugar donde la Tierra tembló con fuerza, destruyendo sus construcciones, existió la misma e imperiosa necesidad, la de garantizar su estabilidad física frente a los sismos acaecidos. Por ello, es bien conocida la lógica y -desvelada hipótesis- de que todas las construcciones históricas de fábrica construidas en zonas sísmicas, y que se han mantenido en pie hasta nuestros días, cuentan con estructuras sismorresistentes que les han permitido permanecer estables frente a las cargas dinámicas que les han producido los sismos surgidos a lo largo del tiempo. También existen otras edificaciones de las que hoy tan solo quedan unas ruinas con pequeños restos en pie, que resistieron varios terremotos a lo largo de su vida, pero que finalmente no soportaron otros de mayor intensidad. Sin embargo, este hecho demuestra igualmente que, de una u otra manera, contaron con un esqueleto estructural sismorresistente.
Este
es el caso de las famosas ruinas del Palacio Taq-i Kisra construido en
la ciudad de Ctesifonte, en el siglo III, cerca de la antigua Babilonia (Figura 1).
Un palacio que ocupaba una planta de más de 10.000 m2 y del que solo
queda una parte de la gran bóveda catenaria que cubría su acceso, y
parte de una de sus fachadas. Esta histórica bóveda es la de mayor
tamaño construida con fábrica de ladrillo del mundo (1(1) Kennedy, H. (2007). Las grandes conquistas árabes. Crítica, Barcelona, 2007.
).
Tiene 25,65 metros de luz de vano, una altura de unos 38 metros y de
largo tenía 42,93 metros. A lo largo de 15 siglos se mantuvo en pie pese
a sufrir diversos sismos (2(2) Noval Melian A., Ortega Andrade F. (1995). Calculando el pasado. La Bóveda del Palacio de Ctesifonte. Revista de Edificación RE. Nº 20, junio 1995.
).
Fue el terremoto ocurrido en el año 1880 el que arrasó el palacio,
quedando la bóveda tal y como se ve en la imagen. Seguramente fue de
mayor intensidad, y además es muy probable que los anteriores sismos
produjeran deformaciones geométricas en sus fábricas, y aunque
continuaron siendo estables, sin duda fueron debilitando su capacidad de
adaptación a nuevos estados de equilibrio, deteriorando las uniones de
los diferentes elementos de su esqueleto estructural.
Por otra
parte, hay que tener presente que, en cada lugar y momento histórico, el
hombre agudizó su ingenio de maneras diferentes, generando una gran
diversidad de tipos estructurales y constructivos sismorresistentes,
adaptados a las tradiciones y cultura de sus arquitecturas. Hoy, en el
siglo XXI, muchos de ellos todavía son desconocidos, otros han sido
recientemente desvelados y otros muchos han sido modificados por
intervenciones posteriores a su construcción. Es el caso del largo
proceso de investigaciones previas a la restauración del icónico
Partenón de la Acrópolis de Atenas, durante el cual se han descubierto
detalles constructivos sismorresistentes, que permitirán una más
adecuada intervención (3(3) EFE: 25/8/2008. El Partenón servirá como modelo de edificación contra terremotos.
).
El
estudio de edificios históricos construidos con fábricas, en zonas de
alto riesgo sísmico, nos puede proporcionar el valioso conocimiento
específico de los sistemas sismorresistentes de cada edificio analizado.
Pero solo la puesta en común de su conjunto nos permite establecer
parámetros comunes y/o diferentes y realizar clasificaciones globales,
cuya utilidad tiene un mayor alcance y repercusión en este campo del
conocimiento, y puede contribuir a difundir los sistemas
sismorresistentes históricos unidos a modelos de actuación adecuados,
que contemplen la necesidad de la conservación estructural preventiva
frente a los sismos futuros. Por esta razón, el objetivo de la
investigación de la tesis doctoral que se está realizando, es analizar
algunos de los muchos esqueletos estructurales de fábrica de
arquitecturas históricas construidas en diferentes países de alto riesgo
sísmico. La intención es contribuir, en mayor o menor medida, a la
necesaria investigación que debe extenderse a la arquitectura construida
en todas las zonas sísmicas de la Tierra. El presente artículo recoge
parte de los resultados de la investigación realizada sobre diversas
construcciones de Irán y su análisis comparativo con las investigaciones
realizadas hace 17 años sobre las catedrales góticas españolas, que dio
lugar al descubrimiento de la existencia de catedrales que cuentan con
efectivos sistemas sismorresistentes, y a la primera clasificación
realizada del conjunto catedralicio español en tipos estructurales y
constructivos realizada por la profesora M.J. Cassinello (4(4) Cassinello Plaza, M. J. (2003). Trazado y Estabilidad de la Arquitectura Gótica (Tesis doctoral). Director José Calavera. Universidad Politécnica de Madrid.
).
2. SISMOS HISTÓRICOS EN ESPAÑA E IRÁN
⌅En las culturas de la antigüedad los sismos fueron interpretados como un castigo divino. El hombre no podía entender que, algunas veces, la Tierra temblara con gran fuerza, tragándose en sus entrañas ciudades y montañas. Sin embargo, también hubo diferentes teorías desarrolladas por algunos hombres de ciencia, como Aristóteles, que buscaron explicaciones en el natural comportamiento de la Tierra. Al igual que Séneca, Aristóteles pensaba que los terremotos eran debidos a fuertes movimiento del aire y el agua en las supuestas cavernas que existían en las profundidades de la Tierra. La preocupación por entender y poder predecir los terremotos forma parte de la propia historia del hombre. Con el paso de los siglos los conocimientos científicos fueron avanzado, pero la sismología, tal y como la conocemos hoy en día, no nació hasta el siglo XX. Sin embargo, los hombres de diferentes épocas anteriores al desarrollo de la ciencia de la sismología y de diferentes lugares, fueron capaces de realizar la inexplicable hazaña de construir edificios sismorresistentes. Muchos de ellos pertenecen al Patrimonio de la Humanidad, entre otros; el Partenón de la Acrópolis de Atenas (Grecia), el Panteón de Roma y su Coliseo (Italia), Santa Sofía de Estambul (Turquía), y las Catedrales Góticas construidas en la zona mediterránea (España), que se mantienen en pie pese a haber sufrido varios sismos a lo largo de los siglos.
Solo el hecho de haber sido testigos
oculares de los daños producidos por los sismos, pudo ser la causa de la
introducción en sus arquitecturas de sistemas sismorresistentes, que
posteriormente fueron integrados en la cultura constructiva de cada
lugar. Por ello es importante conocer los sismos históricos acaecidos
mientras este Patrimonio era construido. Por otra parte, hay que tener
presente que la documentación sobre los sismos históricos se conoce
mediante relatos de la época, en los que se dice lo que ocurrió, la
cantidad de vidas que se perdieron, los edificios que fueron dañados o
desaparecieron. En base a estos relatos diferentes autores han
determinado posibles rangos de intensidad de estos terremotos, pero no
existe un real conocimiento de su magnitud (5(5)
Cassinello Plaza, M. J. (2005). Influencia de los terremotos históricos
en la construcción de las catedrales góticas españolas. Annali Di Architettura: Rivista Del Centro Internazionale Di Studi Di Architettura” Andrea Palladio”, (17), 9-20.
).
En este tiempo tremió mucho la tierra en el Real e más en la ciudad de Granada, e mucho más en la Alambra, donde derribó algunos pedazos de la cerca della. En este mesmo año tremió mucho la tierra en el Reyno de Aragón, especialmente en Barcelona y en algunos lugares del Principado de Catalueña y en el Condado de Ruisellón, é fueron por ello despoblados algunos lugares é derribadas algunas iglesias. Alvar García de Santa María, 1431.
Los datos recogidos en la tabla (Figura 2) dejan patente los devastadores terremotos ocurridos en los lugares donde se construyeron las catedrales góticas españolas de la costa mediterránea. Los maestros medievales aprendieron a construirlas de maneras diferentes tras contemplar como los sismos las destruían. Este fue el caso de la primitiva catedral de Almería, construida sobre la anterior mezquita árabe, que se derrumbó por completo, igual que la casi totalidad de la ciudad, durante el tsunami de grado estimado en la Escala Mercalli de X a XI, ocurrido el 22 de septiembre de 1522. El más destructivo ocurrido en España. Posteriormente, la catedral fue levantada de nuevo - esta vez con esqueleto sismorresistente- y se ha mantenido en pie hasta la fecha, pese a haber soportado otros tres terremotos de alta intensidad.
En
el caso de Irán se trata de uno de los países con más riesgo sísmico
del mundo, dado que en él se juntan cuatro placas tectónicas; la placa
Euroasiática, la Arábiga, la India y la Africana (Figura 3).
Por ello ha sufrido muchos más terremotos que España. Históricamente
casi todo el país ha sufrido terremotos. Algunas de las zonas más
afectadas han sido; Isfahán, Mashad, Tabriz, Urmia, Varamin, Yazd y
Zanjan (6(6) Vita-Finzi, C. (1983). N. N. Ambraseys y C. P. Melville: A history of persian earthquakes (book review). Londres: University of London, School of Oriental and African Studies.
).
Gran parte de sus mezquitas y palacios han sufrido tantos terremotos de gran magnitud, que al igual que el caso del Palacio Taq-i Kisra construido en la ciudad de Ctesifonte, en el siglo III, cerca de la antigua Babilonia, muchos de ellos han sido reconstruidos parcial o totalmente. Este es el caso, entre otros muchos, de la Mezquita Azul de Tabriz construida en 1465, que soportó 3 graves terremotos (Figura 4), pero sucumbió casi totalmente en el terremoto de 1727. Fue reconstruida en el año 1973.
3. SISTEMAS SISMORRESISTENTES
⌅A
la vista de las devastadoras destrucciones provocadas por los
terremotos ocurridos en la zona mediterránea de España, los maestros
medievales que construyeron las catedrales góticas de esta amplia zona,
crearon un nuevo tipo estructural y constructivo sismorresistente, muy
alejado de las características del modelo francés utilizado en las zonas
de menor riesgo sísmico de España y del resto de países de Europa que
cuentan con catedrales góticas. Es curioso que algunas de las
características del modelo sismorresistente de las catedrales góticas
españolas han estado a la vista desde que fueron construidas sin que
nadie tomara conciencia de ello. Fue necesario tener una visión global
de las mismas, superponer las fechas de los sismos históricos con la de
la construcción de las catedrales góticas españolas para poder constatar
algunos aspectos constructivos y estructurales específicos, mediante
toma de datos in situ y ensayos en laboratorio INTEMAC (7(7) Cassinello Plaza, M.J. (2004). Trazado y Estabilidad de la Arquitectura Gótica. Cuadernos INTEMAC nº 53 (p.p 1 a 46).
),
aprovechando el estado de fisuración de algunas y las obras de
restauración realizadas en otras durante el periodo de análisis.
FORMA GEOMÉTRICA
⌅En primer lugar, estas catedrales no adoptaron la forma geométrica de cruz en su planta. Se levantaron sobre plantas rectangulares, generando así volumetrías de cajas cerradas - sin alas- ya que estas se hubieran desprendido del volumen de la nave central bajos las cargas dinámicas que producen los sismos, dado que su vibración hubiera sido muy diferente. En la figura 5 se recogen las plantas de la catedral de Burgos, en forma de cruz, y las de Sevilla y la iglesia de Santa María del Mar de Barcelona, de plantas rectangulares sin alas.
Se puede observar que esta geometría de caja cerrada incluye en su interior los contrafuertes de sus bóvedas, potenciando la compacidad de su modelo resistente. Es curioso como en el caso de las mezquitas y palacios construidos en Irán, mucho antes de que se construyeran las catedrales medievales, la imposición de “compacidad geométrica” ya fue una de las características de sus construcciones, respondiendo así a una premisa fundamental de su estabilidad frente a la abundante existencia de sismos en este país. Se trata igualmente de volumetrías a modo de cajas cerradas. Baste recordar aquí algunos ejemplos de diferentes épocas, como el Palacio de Ardacher en Firuzabad (año 224 d.C.) y la Mezquita Rezayieh (siglo XIII) situada en Urmia, de plantas rectangulares y el Palacio sasánida de Sarvestan (siglo V d.C.) de planta cuadrada, obra maestra de la arquitectura (Figura 6).
CUBIERTAS
⌅Otra
característica fundamental que diferencia estas construcciones
sismorresistentes históricas son sus cubiertas. Las cubiertas de las
catedrales góticas españolas construidas en zonas de alto riesgo
sísmico, en lugar de estar construidas con cubiertas inclinadas
apuntadas cubriendo sus bóvedas, como en la catedral de Notre Dame de
París (Figura 7),
elemento fundamental de la reconocible imagen del estilo gótico, estas
catedrales sismorresistentes eliminaron este tipo de cubiertas debido a
que las cargas dinámicas de los sismos favorecerían su caída sobre las
bóvedas. En su lugar construyeron cubiertas planas, aterrazadas y en
algunas ocasiones, cuando el extradós de la bóveda pétrea alcanza gran
altura, la bóveda emerge sin más cubrición que un revestimiento de la
misma piedra, como es el caso de la nave central de la catedral de
Sevilla (8(8) Cassinello Plaza, M.J. (2012). The flan roof in Spanish Gothic Architecture: mechanics and construction. En libro l´architrave, le planche, la plate-forme. Nouvelle Histoire de la Contruction. Ed. Lausanne: École Polytechnique Fedérale de Lausanne.
) (Figura 8).
En el caso de las Mezquitas y Palacios de Irán ocurre lo mismo. Sus cubiertas son planas, aterrazadas y tan solo emergen las cúpulas, que suelen ser esféricas, en ocasiones de sección parabólica y en otros casos apuntadas de diferente trazado geométrico que los arcos apuntados del gótico. Se trata de cúpulas, generalmente construidas sobre pechinas, que alcanzan mayor altura sobre la cubierta plana que las bóvedas de crucería góticas. Su extradós emerge si más revestimiento que la propia fábrica de las bóvedas, sean de piedra, ladrillo o adobe. Generalmente existen dos o más tamaños diferentes de cúpulas y/o bóvedas cilíndricas. Las que cubren pequeñas estancias que son de menor altura, y la cúpula principal que muchas veces se levanta a demás sobre tambores rectangulares, resultando más visibles y altas, configurándose, como un hito reconocible en el horizonte de la ciudad, como en la Mezquita Rezayieh (siglo XIII) situada en Urmia (Figura 9).
Por otra parte, la zona de acceso a las mezquitas y palacios de Irán, llamada iwam, es una antesala de acceso cubierta y flanqueada por una gran puerta de fábrica, generalmente de mayor altura que el resto de la construcción. La estabilidad de estas grandes puertas está garantizada por el hecho de no ser simples muros de fábrica, sino que adquieren una gran sección transversal para albergar en su coronación una medía cúpula. Resultan ser grandes nichos de extradós plano. En otros casos el iwam está cubierto por bóvedas cilíndricas como en la Mezquita de Tarikhane (año 300 d.C) en la ciudad de Damghan, que está considerada como una de las más antiguas de Irán (Figura 10).
Es
suficientemente significativa la gran similitud existente entre las
construcciones históricas ejecutadas en las zonas sísmicas de la Tierra
con independencia de su estilo arquitectónico, época y lugar. Es un
hecho que, ante el imperativo de la búsqueda de la estabilidad de sus
construcciones frente a las cargas dinámicas que produce el sismo, el
hombre, testigo ocular de las destrucciones acaecidas a lo largo de la
historia, fue capaz de detectar que las formas geométricas más adecuadas
frente a sismo son las rectangulares (9(9) Bazan, E, Meli Piralla, R. (1998). Diseño Símico de Edificios. Editorial Limusa.
) (10(10) Barbat, A. H. (1998). El riesgo sísmico en el diseño de edificios. Madrid: Calidad siderúrgica.
).
Paralelepípedos compactos dotados de cubiertas planas. El mismo modelo
que siguieron las Catedrales Góticas españolas de la zona mediterránea y
las Mezquitas y Palacios de Irán, que al ser uno de los lugares de
mayor sismicidad, se construyeron de igual manera en casi todo su
territorio (11(11) Ferrigni, F. y Cardona, O. (2005). Ancient buildings and earthquakes: Reducing the vulnerability of historical built-up environment. Bari: Edipuglia.
).
ENTRAMADOS DE ENJUTAS
⌅Con
independencia de la gran importancia sismorresistente de su compacta
geometría paralelepípeda, hecho constatable a simple vista, lo más
relevante fue el descubrimiento de la existencia de un entramado murario
ortogonal que ata y rigidiza los esqueletos estructurales de las
catedrales españolas construidas en zonas sísmicas (Figura 11). Este entramado está formado por las enjutas de los arcos (Figura 12) (12(12)
Cassinello Plaza, M.J. 2008). Mechanics and Construction of medieval
columns. System against earthquakes of the Spanish Gothic Cathedrals. En
PPUR presses politechniques (Ed.) La colonne. Nouvelle Historie de la Construction. Lausanne: École Polytechnique Fedérale de Lausanne. EPFL LTH3.
),
los cuales en la mayor parte de las catedrales permanecen ocultos bajo
sus cubiertas aterrazadas. Pero en algunos casos, como en la Catedral de
Sevilla, las cubiertas de algunas de sus naves no son aterrazadas dada
la gran altura que alcanzan sus bóvedas, por lo que el extradós de las
bóvedas emerge sin más recubrimiento que una capa de piedra que
reproduce su forma geométrica (Figura 8).
Cada bóveda está construida dentro del marco rígido que forman los cruces de las enjutas de sus arcos fajones y formeros. De esta manera la deformación de las bóvedas está limitada por su marco rígido de enjutas, manteniéndose dentro del conjunto del entramado murario que ata y rigidiza toda la catedral e impide que el desplome de una bóveda arrastre a sus contiguas. Incluso las barandillas pétreas que coronan las fachadas sobre las enjutas de los arcos formeros nos hablan de su específico diseño sismorresistente (Figura 13). También los arbotantes están atados mediante los cruces espaciales de sus diferentes naves (Figura 8 y Figura 11), incluyendo pilastras intermedias rematadas con gruesos pináculos, cuyo peso contribuye a asegurar la junta estabilizando el cruce.
Es
muy esclarecedor el hecho de que las catedrales góticas españolas que
se construyeron en zonas de bajo riesgo sísmico, y donde no ocurrieron
grandes terremotos mientras se construían, no están totalmente
enjutadas. Su esqueleto estructural sigue el modelo francés, al igual
que su geometría con alas - planta en cruz- y sus cubiertas inclinadas.
Se trata de tipos estructurales y constructivos muy diferentes. El
modelo francés está diseñado para ser estable frente a las cargas de su
propio peso, contención de empujes de sus bóvedas y de las cargas
dinámicas que produce el viento en sus empinadas cubiertas. En aquellas
que alcanzaron mayor altura, tuvieron que añadir otro arbotante con este
fin. Pero el grado de enjutamiento de estas catedrales es mucho
inferior, no existiendo un entramado de enjutas que ate toda la catedral
(5(5)
Cassinello Plaza, M. J. (2005). Influencia de los terremotos históricos
en la construcción de las catedrales góticas españolas. Annali Di Architettura: Rivista Del Centro Internazionale Di Studi Di Architettura” Andrea Palladio”, (17), 9-20.
).
Este
hecho queda patente observando la nave central de la Catedral de Toledo
tras la pérdida de sus cubiertas inclinadas en el incendio que sufrió
el 29 de mayo de 1966 y la Catedral de Notre Dame de París tras el
incendio sufrido en 2019. Las bóvedas de la nave central solo cuentan
con el enjutamiento continuo de sus arcos formeros, pero no existen
enjutas en sus arcos fajones (Figura 14).
No existe un entramado murario ortogonal que ate y rigidice el conjunto
del esqueleto estructural de la catedral frente a sismo. Se trata de un
esqueleto estructural muy diferente al de la catedral de Sevilla, la de
Almería, Barcelona, Santa María del Mar y el resto de las construidas
en la costa mediterránea española (5(5)
Cassinello Plaza, M. J. (2005). Influencia de los terremotos históricos
en la construcción de las catedrales góticas españolas. Annali Di Architettura: Rivista Del Centro Internazionale Di Studi Di Architettura” Andrea Palladio”, (17), 9-20.
).
Eugène-Emmanuel
Viollet-le-Duc Violet (1814-1879) nunca habló de la existencia de
sistemas sismorresistentes en los esqueletos estructurales de las
catedrales góticas (5(5)
Cassinello Plaza, M. J. (2005). Influencia de los terremotos históricos
en la construcción de las catedrales góticas españolas. Annali Di Architettura: Rivista Del Centro Internazionale Di Studi Di Architettura” Andrea Palladio”, (17), 9-20.
). La razón no es otra que el hecho de que en sus escritos y en su famoso libro Dictionnaire de l’architecture française du XIe au XVIe siècle, analizó principalmente las construcciones góticas francesas, pero no el legado catedralicio de España (13(13) Hearn, M.F. (1999). The architectural theory of Violet le Duc. Readings and Commentary. MIT Press 1999.
).
No en vano, fue el restaurador de muchas de las principales Catedrales
góticas de Francia, entre ellas Notre Dame de París, a la que dotó de su
famosa aguja pétrea, lamentablemente desaparecida tras el incendio
sufrido en sus cubiertas el pasado 15 de abril del 2019. Sí habló, a
través de sus fantásticos dibujos de la existencia de enjutas en las
naves laterales de algunas catedrales francesas, pero como elemento
estabilizador del arco, no como parte de un entramado sismorresistente,
inexistente en las catedrales góticas francesas.
Siguiendo el análisis realizado por M.J. Cassinello, aunque nunca ha sido comentado, es fácil observar que las Mezquitas y Palacios construidos en Irán también cuentan con un entramado murario ortogonal que las ata y rigidiza frente a las cargas dinámicas de los fuertes y frecuentes sismos que han sufrido a lo largo de su historia. La diferencia es que este entramado ortogonal no emerge generalmente sobre las cubiertas planas aterrazadas (Figura 8 y Figura 9), dado que sus bóvedas y cúpulas son de características muy diferentes. Se trata de cúpulas esféricas sobre pechinas o bóvedas cilíndricas. El entramado murario de enjutas sigue por ello la disposición de los diferentes arcos que definen estos tipos de bóvedas y de los muros de fábrica que delimitan los espacios a los que cubren (Figura 15).
Se trata además de composiciones que no siempre son simétricas (Figura 16),
al contrario del caso de las catedrales góticas, aspecto menos
favorable para su estabilidad en caso de sismo. Pero el entramado
murario ata la totalidad de sus esqueletos estructurales, hecho que ha
permitido la supervivencia de algunas edificaciones de Irán tras sufrir
terremotos muy frecuentes a lo largo de su vida. Esta permanencia a lo
largo de los siglos, en algunas de ellas, deja patente su adecuado
sistema sismorresistente (14(14)
Arce García, I. S. (1996). Elementos y sistemas constructivos
antisísmicos en la antigüedad: Aplicación a la restauración de
estructuras históricas. Actas del Primer Congreso Nacional de Historia de la Construcción (pp. 39-48). Ministerio de Fomento: Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas, CEDEX.
).
Aunque la alta sismicidad de este país nos ha legado multitud de
ruinas, en las que tan solo han permanecido parte de sus Palacios y
Mezquitas (15(15) Hejazi, M. & Mehdizadeh F. (2014). Persian Architectural Heritage. WIT Press.
), muchas de ellas han sido ya restauradas (16(16) Hejazi, M. y Mehdizadeh Saradj, F. (2014). Persian architectural heritage. Architecture, Structure and Conservation. Southampton: WIT Press.
).
Otras, como las ruinas de las mezquitas y palacios más antiguos de Irán
construidos en la de provincia de Fars, cercana a Shiraz, de muy alta
sismicidad, fueron declarados en 2018 “Patrimonio de la Humanidad” en la
categoría de “Paisaje Arqueológico Sasánida de la región de Fars”, al que pertenece el Palacio de Ardacher (Figura 15).
Una
de las Mezquitas que ha sido reconstruida es la bella Mezquita Azul de
la ciudad de Tabriz (siglo IX). El terremoto ocurrido en el año 1193 la
destruyó casi por completo, desplomándose, no solo su gran cúpula sino
también las de menor tamaño (17(17)
Saremi Naeeni, D., Hasangholinejad Yasoori, K. (2016). Studying the
Effect of Continent on Three Important Mosque of Timurid Period (Blue
Mosque of Tabriz, Goharshadjame Mosque, Jame Mosque of Yazd). Modern Applied Science vol 10, nº 2. Canadian Center of Science and Education.
). Sus ruinas fueron inmortalizadas por el pintor francés Jules Laurens en 1872 (Figura 17).
Su
reconstrucción se inició en 1939 y finalizó en 1976. Se trataba de una
mezquita de planta cuadrada y simétrica, con una cabecera saliente
coronada por otra gran cúpula. Toda la mezquita estaba enjutada - atada-
por el entramado de muros ortogonales que delimitan sus bóvedas. Sin
embargo, los sismos ocurridos desde su construcción causaron su ruina.
Tabriz es una de las zonas de mayor sismicidad (18(18)
Fathi, A., Sadeghi, A., Emami Azadi, M. R. y Hoveidaie, N. (2019).
Assessing Seismic Behavior of a Masonry Historic Building considering
Soil-Foundation-Structure Interaction (Case Study of Arge-Tabriz), International Journal of Architectural Heritage. https://doi.org/10.1080/15583058.2019.1568615.
). El elemento que fundamentalmente sobrevivió fue el iwam de cubierta abovedada. Sin duda el elemento de mayor rigidez del
conjunto. La reconstrucción de la gran cúpula fue realizada por el
profesor Reza Memarian, sin los minaretes y aparentemente alcanzando
menor altura que la original, que superaba la altura del iwam.
MINARETES, PINÁCULOS Y AGUJAS
⌅Uno
de los elementos verticales de mayor importancia dentro de la
arquitectura iraní es sin duda el minarete de las mezquitas, que es
especialmente vulnerable a la hora de afrontar las grandes sacudidas de
los terremotos (19(19) Hejazi, M., Mohammad Moayedian, S. y Daei, M. (2015). Structural Analysis of Persian Historical Brick Masonry Minarets. Journal of Performance of Constructed Facilities. Vol. 30, Issue 2. https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29CF.1943-5509.0000746.
).
Los parámetros que más influyen en su vulnerabilidad frente a sismo son
su altura y esbeltez. Aunque existen muchos tipos y maneras de
posicionarlos en el conjunto de las mezquitas, una de las más frecuentes
es flanqueando los extremos de su fachada principal (Figura 18).
Su vulnerabilidad es la causa de que sean los elementos más dañados en caso de sismo. Sim embargo, existen algunos casos en los que se han mostrado efectivos frente a sismo, como los minaretes vibrantes de Isfahán, construidos hace ya más de 700 años (Figura 19). Estos minaretes presentan algunas singularidades que les permiten ser estables. Con un diámetro exterior de 1,4 m en la parte inferior y 0,9 m en la parte superior, estos minaretes incluyen una escalera helicoidal en su interior que, lejos de suponer un problema grave a la hora de resistir un terremoto como sucede en otros casos, permite verificar la resistencia del minarete. Desde su interior, una persona puede hacer vibrar el minarete fácilmente sacudiéndolo levemente, provocando un pequeño oscilamiento que pone de manifiesto el funcionamiento de este sistema de amortiguación. Esto es posible gracias a dos cinturones horizontales de madera incrustados en la estructura de fábrica de cada minarete, tanto en el arranque de éste como en su remate. En los minaretes azaríes, la introducción de los kalaafs de madera aporta una ductilidad ciertamente efectiva en toda la estructura del minarete.
El
caso de los pináculos de las catedrales góticas es muy diferente al de
los minaretes iranís. Se trata de elementos que nunca son exentos y
cuentan con mucha menor altura y esbeltez que los minaretes iranís. Con
independencia de su carácter decorativo, genuino del estilo gótico
defendido a ultranza por Viole-Le- Duc, los pináculos tienen una clara
función estructural consistente, fundamentalmente, en evitar el
deslizamiento de la junta entre el estribo y el arranque del arbotante,
contribuyendo así, en menor o mayor medida a la estabilidad del conjunto
(20(20) Heyman, J. (1999). El esqueleto de piedra. Mecánica de la Arquitectura de Fábrica. Edición: Ministerio de Fomento e Instituto Juan de Herrera.
). Este es el caso de la Catedral de Sevilla (Figura 20).
Únicamente en las catedrales construidas en zonas de bajo riesgo sísmico se construyeron pináculos con mayores tamaños y alturas, casos en los que además de asegurar el no deslizamiento en las juntas, su peso pude contribuir a verticalizar la resultante del empuje de las bóvedas y altas cubiertas inclinadas. Son únicamente estas catedrales las que cuentan en ocasiones con esbeltas agujas ubicadas sobre la clave del crucero, como la lamentablemente desaparecida aguja de Notre Dame de París.
BÓVEDAS
⌅Las
bóvedas de crucería pétrea de las catedrales góticas fueron sin duda
una de las grandes hazañas construidas por el hombre. Buscando la luz
natural en el interior del templo consiguieron con ellas dirigir y
concentrar en puntos concretos las resultantes de las fuerzas actuantes.
De esta manera liberaron el muro de su función portante, convirtiendo
su gruesa masa pétrea en ligeras vidrieras de colores que inundan de luz
la catedral. El sistema de contrarresto de las resultantes lo ubicaron
en el exterior, configurándose su conjunto - arbotantes, contrafuertes y pináculos - en imagen icónica de esta nueva arquitectura (5(5)
Cassinello Plaza, M. J. (2005). Influencia de los terremotos históricos
en la construcción de las catedrales góticas españolas. Annali Di Architettura: Rivista Del Centro Internazionale Di Studi Di Architettura” Andrea Palladio”, (17), 9-20.
).
Con
independencia de que pertenezcan o no a catedrales sismorresistentes,
en el caso de las bóvedas cuatripartitas, están formadas por el cruce de
dos cañones que generan cuatro plementos pétreos de unos 10 o 12 cm de
espesor, construidos de manera continua sobre seis arcos; dos formeros,
dos fajones y dos diagonales. La clave de las bóvedas es una pieza
pétrea de talla especial, situada en el cruce de los seis arcos, que
sirve de unión de todos ellos. Los plementos se apoyan directamente
sobre el extradós de estos seis arcos, y sobre estos se tendía una fina
capa de mortero de cal. En las catedrales que no son sismorresistentes,
las bóvedas se cubren con cubiertas inclinadas apoyadas en los muros de
fachada mediante cerchas de madera. Se trata de bóvedas pétreas
desnudas, sin más carga que la de su peso propio. Sin embargo, en las
bóvedas de las catedrales góticas españolas sismorresistentes, sobre la
última capa de mortero de cal tendida en su extradós, se ejecutaron
gruesas capas de enjarrado - tinajas cerámicas huecas envueltas en mortero de cal-
destinadas a la construcción de sus cubiertas planas aterrazadas. Pero
si este enjarrado se hubiera ejecutado de manera uniforme en toda la
altura de las bóvedas, desde sus hombros hasta sus claves (a veces de
más de 10 m), las bóvedas hubieran tenido un gran incremento de peso
pese al aligeramiento que las tinajas huecas representan. La excavación
realizada en el extradós de la bóveda de San Pedro de la Catedral de
Sevilla (7(7) Cassinello Plaza, M.J. (2004). Trazado y Estabilidad de la Arquitectura Gótica. Cuadernos INTEMAC nº 53 (p.p 1 a 46).
)
desveló su específica y audaz configuración constructiva, no
documentada previamente. En las cuatro esquinas del extradós de la
bóveda aparecieron, a modo de bóvedas superpuestas, cuatro lunetos
cilíndricos ejecutados en fábrica de ladrillo. El espacio entre ambas
bóvedas queda así vacío, evitando que el enjarrado se realizara desde el
arranque de la bóveda y minimizando así el peso sobre el extradós de la
bóveda pétrea. Con esta específica configuración constructiva resulta
que el incremento de peso del enjarrado está colocado de tal manera que
contribuye a la estabilización de la bóveda, dado que la mayor carga
debida a éste se concentra en las claves de sus arcos diagonales (Figura 21).
Una audaz manera de construir las cubiertas planas aterrazadas. Esto no
significa que todas las Catedrales Góticas sismorresistentes tengan
esta misma configuración constructiva, pero probablemente sean muy
semejantes. Hoy permanecen ocultas y por ello no documentadas.
Más
de diez siglos antes, también los antiguos maestros iraníes agudizaron
su ingenio para construir cúpulas y bóvedas de fábrica estables frente a
las cargas dinámicas que producen los sismos (21(21) Hejazi, M. (2003). Seismic vulnerability of Iranian historical domes. 72. 157-165. DOI: 10.2495/ER030151
) (22(22) Hosseinzadeh, N. y Hosseinzadeh, M. (2012). On the Vibration Mechanism of Historical Menar-Jonban Monument in Iran.
).
Al contrario de las bóvedas de crucería góticas, las primitivas cúpulas
y bóvedas iranís reparten uniformemente sus resultantes en los muros en
los que se apoyan (Figura 10).
Pero también construyeron, a lo largo del tiempo, diferentes tipos
estructurales y constructivos de cúpulas, levantadas sobre tambores
prismáticos y pechinas, y con diferentes formas geométricas. Utilizaron
también cúpulas nervadas que aportan mayor rigidez de forma y que
dirigen sus resultantes hacia los pilares en los que descansan sus arcos
principales (Figura 22) (23(23)
Amjad Mohammani, A., Nejad Ebrahimi, A., Shahbazi, Y. (2019). Geometric
design of a masonry lattice space dome titled KARBANDI in Persian
architecture. International Journal of Space Structures, vol 34, (1-2) 22-39. https://doi.org/10.1177/0956059919845631
).
Muchas de las cúpulas iranís son verdaderos entramados espaciales generados por el cruce de multitud de arcos entrelazados ejecutados en fábrica de ladrillos con diferentes leyes de traba que acompañan a la geometría de cada cúpula o bóveda. Existe por ello una enorme diversidad de formas resistentes de cúpulas y bóvedas de fábrica en las históricas mezquitas y palacios iraníes (Figura 22). Un ejemplo son las variadas cúpulas existentes en el Bazar de Tabriz (Figura 23). También en las catedrales góticas más tardías, se construyeron las llamadas cúpulas estrelladas, que en algunos casos son simples decoraciones pétreas, pero en otros son realmente entramados espaciales de arcos pétreos. Se realizaron generalmente cubriendo cimborrios o la nave del crucero, como en la catedral de Sevilla.
Las
grandes cúpulas iraníes adoptan formas de directriz apuntada, la más
adecuada para ser construida con fábricas, material no resistente a
tracciones (24(24) Torroja, E. (1957). Razón y Ser de los tipos estructurales. Edición: Instituto de la Construcción y del Cemento. Madrid.
).
Se construyeron generalmente sobre gruesos tambores prismáticos que
proporcionaban el necesario contrarresto de sus empujes, a la vez que
acortaban el desarrollo de la cúpula en toda su altura, resultando más
esbeltas desde el interior. En muchos casos fueron cúpulas dobles y
triples unidas entre sí. Es el caso del santuario de Ali al-Rida, en
Mashad, o la Mezquita del Imán, en Isfahán (siglo XVII) (25(25)
Valibeig, N., Rahravi Poodeh, S. & Rahimi Ariaei, A. (2017).
Structural and Geometric Analysis of Discontinuous Double-Shell Persian
Domes in Isfahan and Nain Dome-Building Schools, International Journal of Architectural Heritage, 11:8, 1101-1120. https://doi.org/10.1080/15583058.2017.1325540.
).
La
hoja o cúpula exterior es la que alcanza mayor altura y se une a la
interior mediante pequeños muretes colocados radialmente entre ambas,
que son denominados Khashkhashis. De esta manera el canto ante posibles flexiones generadas por cargas dinámicas es el formado por ambas hojas (Figura 24). En otros casos, en los que el vacío entre ambas hojas es de mayor tamaño, se han encontrado ingeniosos Khashkhashis formados por nervaduras y muretes de fábrica de ladrillo que refuerzan
la sección resistente de la hoja exterior siguiendo su sección vertical,
unidos a la hoja interior, no solo mediante nervaduras de fábrica sino
también con entramados de madera que aportan mayor flexibilidad de
movimientos, como en la Cúpula doble de Darb-e-Imam (26(26)
Maryam Ashkan, Yahaya Ahmad & Ezrin Arbi (2012). Pointed Dome
Architecture in the Middle East and Central Asia: Evolution, Definitions
of Morphology and Tipologies. International Journal of Architectural Heritage, 6:1, 46-61. https://doi.org/10.1080/15583058.2010.501400
) (Figura 25).
Al vibrar la cúpula, esta red interior móvil de piezas de madera unidas
entre sí consigue estabilizar la cúpula evitando su colapso, siempre en
función del número de sismos de alta intensidad que cada mezquita o
palacio sufra a lo largo de su vida, así como de la intensidad de estos y
de sus periodos de duración. Dependiendo de todos estos factores pueden
aparecer tan solo fisuras y grietas, desplomarse algunos elementos o
colapsar por completo el edificio (27(27) Naderzadeh, A. (2009). Application of seismic base isolation technology in Iran.
).
Una de las cúpulas más destacadas es la del Mausoleo de Il-khan Öljeitü (siglo XIV). Está situado al nordeste del Irán, en la provincia de Zanjan. Es conocido por su gran cúpula, llamada cúpula de Soltaniyeh (Figura 26). Se trata de una de las primeras cúpulas de doble hoja construidas en Irán. Se levanta sobre un tambor octogonal. Su altura desde el suelo es de 49 metros y su diámetro de 25,5 metros. En el año 2005 fue incluida como Patrimonio de la Humanidad y actualmente está en restauración.
JUNTAS. DEFORMABILIDAD SELECTIVA
⌅Es sabido que frente a las cargas dinámicas que producen los sismos es necesario que las construcciones sean capaces de deformarse sin alcanzar el colapso. Las fábricas históricas tienen la ventaja de que sus juntas de mortero permiten esta necesaria ductilidad.
La toma de datos en la Catedrales Góticas españolas dio a conocer los diferentes espesores de las juntas de mortero de cal de cada uno de los elementos del esqueleto estructural, así como sus leyes de traba. Curiosamente, resultó que en los elementos que demandan mayor rigidez, como es el caso de las enjutas y nervaduras de las bóvedas, se constató que cuentan con pequeños espesores de juntas (0,80 a 2,00 cm), incluso en algunos casos están ejecutadas casi “a hueso” (Figura 27). Sin embargo, los plementos pétreos, que necesitan mayor flexibilidad para adaptarse a las deformaciones de forma a lo largo del tiempo, cuentan con grandes espesores (2,50 a 3,80 cm). De esta manera se refuerza el adecuado funcionamiento estructural de las bóvedas, en las que sus plementos son más flexibles que las nervaduras en las que se apoyan, y en las catedrales sismorresistentes, además sus movimientos están restringidos al estar enmarcadas por el marco rígido que forman las enjutas de sus arcos fajones y formeros, que cuentan también con muy reducidos espesores de juntas.
La
heterogeneidad fisicoquímica, reológica y mecánica de las fábricas
pétreas antiguas constituye en sí misma una importante barrera para
poder realizar con suficiente rigor científico la modelización de sus
características fundamentales frente al análisis de su comportamiento
estructural. Sin embargo, con el fin de cualificar este comportamiento
estructural y cuantificar posibles rangos de variabilidad de su
deformabilidad y resistencia, se realizaron en el laboratorio central de
INTEMAC varios ensayos inéditos (28(28)
Cassinello Plaza, M.J. (2006). Influencia del espesor de la junta de
mortero en la deformabilidad de las fábricas pétreas medievales. Materiales De Construccion, 56(284), 69-80. https://doi.org/10.3989/mc.2006.v56.i284.19.
).
Los resultados obtenidos demuestran, tal y como señaló Eduardo Torroja,
que la junta de mortero es un factor determinante en el comportamiento
estructural de la fábrica. En los ensayos realizados el rango de
variabilidad del módulo de deformación alcanzó valores de 169,7 a
5.632,7 N/mm2 con juntas de 5,50 a 17,00 mm. Este patrón de
comportamiento estructural debe ser incluido en los modelos
estructurales de edificios de fábrica histórica mediante un análisis de
sensibilidad paramétrica para conocer el comportamiento estructural con
mayor rigor.
Es increíble que los maestros medievales fueran capaces de construir las fábricas de las catedrales góticas con una deformabilidad selectiva en función de la demanda de rigidez de sus diferentes elementos estructurales.
La
arquitectura tradicional iraní también presenta variación del espesor
de las juntas de mortero según se trate de zonas de menor o mayor
sismicidad. En Arg-e-Tabriz, situada en una de las zonas de mayor
sismicidad de Irán, las juntas de mortero alcanzan hasta 5 cm de espesor
(17(17)
Saremi Naeeni, D., Hasangholinejad Yasoori, K. (2016). Studying the
Effect of Continent on Three Important Mosque of Timurid Period (Blue
Mosque of Tabriz, Goharshadjame Mosque, Jame Mosque of Yazd). Modern Applied Science vol 10, nº 2. Canadian Center of Science and Education.
).
Sin embargo, no se han podido detectar grandes diferencias entre el
espesor de mortero de las juntas de los arcos enjutados sobre los que
arrancan las cúpulas y bóvedas y sus plementos nervados. Generalmente
están revestidas de azulejos de colores y su gran altura necesitaría
realizar su medición desde andamios colocados aprovechando labores de
reparación. En cualquier caso, en los edificios iranís analizados, no
parece que existan criterios de deformabilidad selectiva en sus
juntas de mortero como en las catedrales góticas. Los sistemas de
estabilidad frente a sismo de las construcciones iraníes se basaron en
otros aspectos como los ya comentados para los minaretes y cúpulas de
doble hoja.
Otro aspecto interesante de las juntas entre los sillares pétreos de algunas catedrales góticas son los llamados aberuadores (Figura 28).
Al igual que en la antigua Grecia y Roma realizaron uniones de los
sillares pétreos mediante llaves metálicas de hierro o bronce, que
incrementaban su estabilidad frente a movimientos sísmicos, algunos
maestros medievales utilizaron -aberuadores- entre los sillares
de los pilares de las catedrales. Estas llaves consisten en la talla de
canales en la cara superior de los sillares, o bien en sus laterales, en
los que se vierte mortero (29(29) Stiros, S.C. (1995). Archaeological evidence of antiseisimic constructions in antiquity. Ann. Geophis. 35: 725-736.
).
4. CONCLUSIONES
⌅En el presente artículo se recoge, por primera vez, un análisis comparativo entre las similitudes y diferencias fundamentales de los sistemas sismorresistentes de algunas de las más representativas construcciones históricas de España - Catedrales Góticas- y de Irán - Mezquitas y Palacios.
En ambos países existen zonas de mayor o menor sismicidad. Pero la gran diferencia entre ambos es que, mientras en Irán casi todo su territorio cuenta con alto riesgo sísmico, en el de España la mayor parte es de muy bajo riesgo sísmico, tan solo parte de su costa mediterránea, fundamentalmente Andalucía y Cataluña, cuentan una sismicidad necesaria de tener presente en las construcciones, pero muy inferior a la de Irán (Figura 3). Por esta razón en España existen catedrales góticas que pudieron seguir el modelo francés y otras que fueron construidas con un esqueleto estructural muy diferente para conseguir su estabilidad frente a terremotos. Sin embargo, las mezquitas y palacios iraníes se construyeron de manera similar en todo su territorio.
Tal y como
se ha puesto de manifiesto en el presente artículo, ambas construcciones
sismorresistentes -catedrales y mezquitas- cuentan con formas
geométricas compactas y cubiertas planas en las que emergen el conjunto
de sus bóvedas y cúpulas, existiendo en ambos casos un entramado
ortogonal de enjutas - muros de fábrica - que atan el conjunto de sus
construcciones y son capaces de absorber las acciones dinámicas
producidas por los sismos. Es significativo que las zonas más sísmicas
de España - Andalucía y Cataluña - cuenten con catedrales enjutadas como
Almería, Sevilla y Santa María del Mar, mientras que Castilla no enjutó
sus catedrales (7(7) Cassinello Plaza, M.J. (2004). Trazado y Estabilidad de la Arquitectura Gótica. Cuadernos INTEMAC nº 53 (p.p 1 a 46).
).
Una de las mayores diferencias entre los sistemas sismorresistentes de las catedrales góticas y las mezquitas y palacios iraníes deriva de sus diferentes tipos de bóvedas, y las características del entramado ortogonal de enjutas, que rigidiza y ata el conjunto de sus construcciones frente a sismo.
Las bóvedas de las catedrales
góticas sismorresistentes son bóvedas de crucería pétrea, que dirigen
los empujes al sistema de contrarresto formado por arbotantes,
contrafuertes y pináculos, al igual que en el caso de la mayor parte de
las catedrales góticas, con independencia de ser o no sismorresistentes.
La diferencia es que, para conseguir su estabilidad frente a sismo,
fueron construidas sobre unas nervaduras en arco fuertemente enjutadas,
cuyo extradós horizontal emerge sobre las cubiertas planas
proporcionándole a cada bóveda un marco rígido. Además, tal y como fue
comprobado mediante ensayos físicos en el laboratorio central de
INTEMAC, los plementos de las bóvedas son más deformables que sus
nervaduras enjutadas, dado que sus espesores de junta de mortero de cal
son mucho mayores que los de estas. Una ingeniosa manera de incrementar
la rigidez del entramado murario de enjutas y, sin embargo, permitir
mayor deformabilidad de las bóvedas de manera independiente dentro de su
propio marco rígido (5(5)
Cassinello Plaza, M. J. (2005). Influencia de los terremotos históricos
en la construcción de las catedrales góticas españolas. Annali Di Architettura: Rivista Del Centro Internazionale Di Studi Di Architettura” Andrea Palladio”, (17), 9-20.
).
Las cúpulas y bóvedas de las mezquitas y palacios iraníes responden a
tipologías constructivas y estructurales muy diferentes a las de las
catedrales góticas. Las cúpulas, levantadas generalmente sobre pechinas,
se construyeron en muchas ocasiones con doble o triple hoja unidas de
manera muy ingeniosa frente al sismo mediante nervaduras internas de
fábrica de ladrillo conectadas mediante entramados de madera, que como
en sus minaretes, permiten su balanceo y recuperación tras la absorción
de las fuerzas dinámicas producidas por el sismo.
También es diferente el entramado de enjutas que ata las mezquitas y palacios de Irán. Este entramado no emerge sobre sus cubiertas planas como en las catedrales góticas españolas, generando un marco rígido de mayor altura que las bóvedas. Tienen otros mecanismos diferentes, ya comentados, para conseguir su estabilidad frente a sismo.
En base a los aspectos
estructurales y constructivos aquí mencionados, así como a otros
parámetros relevantes, las catedrales góticas españolas fueron
clasificadas en 8 tipos estructurales y constructivos diferentes (5(5)
Cassinello Plaza, M. J. (2005). Influencia de los terremotos históricos
en la construcción de las catedrales góticas españolas. Annali Di Architettura: Rivista Del Centro Internazionale Di Studi Di Architettura” Andrea Palladio”, (17), 9-20.
) (29(29) Stiros, S.C. (1995). Archaeological evidence of antiseisimic constructions in antiquity. Ann. Geophis. 35: 725-736.
).
Ahora se está procediendo a la realización de la clasificación de las
mezquitas y palacios iraníes, que será objeto de su posterior
publicación.
Es importante tener presente, que como en España e Irán, en todos los lugares donde la Tierra tembló con fuerza, el hombre agudizó su ingenio para que sus construcciones fueran estables frente a los destructores terremotos. En cada país y momento de la historia se utilizaron sistemas sismorresistentes diferentes adaptados a sus tradiciones, anhelos y cultura arquitectónica.
Sin duda, existen muy diferentes sistemas sismorresistentes, algunos no descubiertos hasta la fecha, o no conocidos en su totalidad, y es importante desvelar hasta sus más pequeños detalles. Sin conocerlos no es posible modelizar las construcciones con suficiente rigor científico. Este es el único camino para conocer, no solo los diferentes tipos estructurales sismorresistentes históricos, sino también para poder garantizar una adecuada intervención que permita no mutilar el legado de su arquitectura y poder conservarlo para las generaciones futuras.