Estrategias antisísmicas de las iglesias del Altiplano andino chileno, cinco siglos resistiendo terremotos

3.1. Geolocalización de las iglesias

La tabla 1 expresa el resultado del estudio de situación y geolocalización realizado. Es importante destacar la altitud del emplazamiento:

3.2. Estudio gráfico comparativo de las plantas.

Los planos de planta de estas 30 iglesias (se presentan reducidos a una escala que pueda ser publicada, partiendo de una escala inicial de estudio a E.1/100), han permitido tanto el estudio comparado de su geometría como la tipificación de su estructura portante de muros y contrafuertes.

Se ha podido constatar, como primera diferencia patente sobre la estructura histórica original española:

Para poder elaborar estos dibujos (unificación de escalas y criterio de representación para poder comparar) ha sido de gran ayuda la información gráfica del catálogo de Monumentos Nacionales de Chile (7(7) Consejo de Monumentos Nacionales de Chile. (2013). Decreto nº 0451. Decreto de declaración de Monumentos Nacionales de las iglesias de Livílcar, Pachama, dos de Belén, Ticnámar, Aico, Cobija y Guallatire. Ministerio de Educación. https://www.monumentos.gob.cl/monumentos/monumentos-historicos.
), realizado a partir de la ley de patrimonio (5(5) Chile, G.d. (1970). Ley nº 17.288 de Monumentos Nacionales.
), y las publicaciones de la Fundación Altiplano (6(6) Guarda Gewitz, G.; Moreno Jeria, R.; Pereira Campos, M. (2012). Iglesias andinas de Arica y Parinacota: Las huellas de la Ruta de la Plata. (ISBN 978-956-9221-00-2 ed.). (F. Altiplano, Ed.) Arica, Chile.
), con planos muy elementales que, aunque estuvieran realizados con un objetivo de protección del patrimonio, han servido a este estudio para el análisis. Véanse figuras 6 y 7.

3.3. Estudio comparativo dimensional.

La tabla 2 es el resultado del estudio tridimensional de las estructuras. Se han expuesto, para las 30 iglesias objeto de estudio:

Las dimensiones de la planta y de la sección, la luz a ejes de apoyos en los muros de la estructura de cubierta, la pendiente de las cubiertas, y las esbelteces de los muros y proporciones de la planta. Para caracterizar los contrafuertes se han señalado la superficie útil (interior de las naves) y la construida, medidas estas últimas en la base (para incluir las dimensiones de los contrafuertes) y en su coronación (sin ellos). Se han obtenido diferentes ratios que evalúan la importancia de estos contrafuertes en la planta. La orientación de las iglesias (de la cabecera) se ha aportado como dato para valorar tanto la cuestión formal como la exposición a la dirección de los eventos sísmicos.

3.4. Características constructivo-estructurales.

La tabla 3 es el resultado del estudio constructivo-estructural realizado de todas y cada una de las iglesias, detallando los materiales de la fábrica y los revestimientos, según la leyenda que se expone. Se incluye también el análisis de las torres-campanario.

4.1. Valoración patrimonial y nueva clasificación estructural de las iglesias chilenas.

Las iglesias del Altiplano andino chileno están protegidas por Chile y fueron incluidas en 1998 en una “Lista Tentativa de Bienes Culturales” susceptibles de inserción en la Lista del Patrimonio Mundial de la UNESCO, “debido a sus valores culturales, históricos, arquitectónicos y artísticos” (7(7) Consejo de Monumentos Nacionales de Chile. (2013). Decreto nº 0451. Decreto de declaración de Monumentos Nacionales de las iglesias de Livílcar, Pachama, dos de Belén, Ticnámar, Aico, Cobija y Guallatire. Ministerio de Educación. https://www.monumentos.gob.cl/monumentos/monumentos-historicos.
), por considerar que “son representativas de las formas de evangelización temprana ocurrida en la región andina, exponentes de una realidad transfronteriza que abarca Bolivia, Argentina y Chile (…) que testimonian el encuentro temprano entre las culturas originarias que ocuparon el territorio desde hace miles de años y los colonizadores españoles, con una época de auge posterior asociada a la mina de plata de Potosí…” (7(7) Consejo de Monumentos Nacionales de Chile. (2013). Decreto nº 0451. Decreto de declaración de Monumentos Nacionales de las iglesias de Livílcar, Pachama, dos de Belén, Ticnámar, Aico, Cobija y Guallatire. Ministerio de Educación. https://www.monumentos.gob.cl/monumentos/monumentos-historicos.
).

Efectivamente, estas iglesias evidencian el sincretismo religioso y cultural denominado “barroco mestizo” y se encuentran hoy en su mayor parte en lo que fueron poblados incas en los que dos evangelizadores³Que acompañaron a Diego de Almagro, conquistador de Chile. españoles (8(8) Gazulla Galve, F. (1918). Los primeros Mercedarios en Chile. 1535-1600. Santiago de Chile. La Ilustración.
) fueron dando las primeras misas cristianas. Cinco siglos después se conservan los edificios con el mismo sistema estructural de fábrica y de madera, aunque hayan podido sufrir leves modificaciones tras cada terremoto, para mantener las iglesias en su uso.

Sin embargo, hasta el presente no se había realizado una identificación correcta de estas estructuras en el contexto del conjunto de las iglesias patrimoniales chilenas. A la vista del presente estudio, se aporta una nueva clasificación de las iglesias patrimoniales chilenas en tres grandes grupos desde el punto de vista estructural:

Las primeras son de sistema estructural de fábrica y de entramado de madera, típico de la arquitectura española. En este grupo entran todas las iglesias del Altiplano que son objeto de estudio, tipología que es extensible a otras regiones del Altiplano andino.

Las segundas no pertenecen a la colonización española, sino a siguientes oleadas de colonización europea, de otras órdenes religiosas, que trajeron consigo sus propios sistemas constructivos, dando origen a estructuras fundamentalmente de madera (en su estructura portante), que por tanto tienen un comportamiento estructural muy distinto (grandes diferencias de masa, rigidez y ductilidad).

Las terceras son iglesias construidas o muy intervenidas en siglos recientes, desde la independencia de Chile, coincidiendo con momentos en los que se incorporan sistemas estructurales nuevos, como el acero y el hormigón, y que por lo tanto quedan también fuera del ámbito de este estudio.

Este planteamiento distingue la presente investigación de otras llevadas a cabo por investigadores chilenos que no realizaron esta diferenciación de partida (9(9) Jorquera, N.; Misseri, G.; Palazzi, N.; Rovero, L.; Tonietti, U. (2017). Structural characterization and seismic performance of San Francisco Church, the most ancient monument in Santiago, Chile. International Journal of Architectural Heritage, 11 (8), 1061-1085. https://doi.org/10.1080/15583058.2017.1315620.
).

4.2. La cuestión formal: ¿Barroco andino?

Las iglesias objeto de estudio han sido incluidas por la Historia dentro del “barroco andino” o “arquitectura de estilo mestizo” atendiendo sólo a cuestiones formales. Este estilo se desarrolla durante el virreinato del Perú, entre los siglos XVI y XVIII, en Potosí, Arequipa y el lago Titicaca, región que se corresponde con los actuales países de Perú, Bolivia y Norte de Chile.

Según Pino (10(10) Pino, G. (1987). El barroco americano. Revista Estudios (7), 119-139. ISSN-e 1659-3316, ISSN 1659-1925
) “el barroco americano, al estar sujeto a circunstancias diferentes a las de España, se separó de las formas que le dieron origen y mostró su propia realidad, la realidad americana” y cita entre los condicionantes a los terremotos por la “experiencia adquirida a través del constante construir y reconstruir a causa de los temblores (…). En lugar de edificar los templos con esbeltas torres y muros ligeros, se debieron hacer con torres más bajas y pesadas y con el cuerpo principal de muros sumamente anchos, para que fueran capaces de soportar las sacudidas de los constantes terremotos”. “Barroco de los temblores” lo denominó Keleman (11(11) Neumeyer, A.; Kelemen, P. (1952). Baroque and Rococo in Latin America. Journal of Aesthetics and Art Criticism, 10 (3), 280. https://doi.org/10.2307/426554.
). Sin embargo, no existe un estudio comparado riguroso del sistema estructural que acredite las verdaderas razones de sus diferencias. Hasta la fecha, las investigaciones se habían centrado sólo en la morfología arquitectónica y en la decoración. Únicamente abordando la cuestión desde la triada vitruviana función-construcción-forma puede darse explicación estructural a las formas advertidas por los historiadores.

En el apartado “decoración de fachada” de la tabla 3 se exponen los elementos de las fachadas de este presunto estilo “barroco”, como el trazado del arco de la puerta, la existencia en ocasiones de columnas labradas, etc:

4.3. La cuestión técnica: ¿Sistema constructivo autóctono?

El estudio realizado confirma lo conocido en los estudios oficiales chilenos (7(7) Consejo de Monumentos Nacionales de Chile. (2013). Decreto nº 0451. Decreto de declaración de Monumentos Nacionales de las iglesias de Livílcar, Pachama, dos de Belén, Ticnámar, Aico, Cobija y Guallatire. Ministerio de Educación. https://www.monumentos.gob.cl/monumentos/monumentos-historicos.
), que los materiales utilizados tanto en todas las iglesias (tabla 3) como en los propios poblados son piedra, madera, barro sobado (para la fabricación de adobes y de argamasa) y paja. Estos materiales son los reconocidos también en otras investigaciones en la zona andina (12(12) Greco, F.; Lourenço, P. (2021). Seismic assessment of large historic vernacular adobe buildings in the Andean Regio of Peru. Learning from Casa Arones in Cusco. Journal of Building Engineering, 40, 102341. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.102341.
). Pero se había dado por cierto que el origen de estas estructuras era autóctono sólo por el hecho de incluir barro y paja, sin considerar que es exactamente el mismo conjunto⁴Incluso la paja se ha empleado en las cubiertas, si bien el sistema de cobertura más común es el de tejas cerámicas. de materiales empleados en la construcción española de este tipo de pequeñas iglesias de fábrica-madera, que podemos encontrar en grandes áreas de la Península Ibérica (en este caso no en las Islas Canarias, donde no existe arcilla).

La caracterización estructural y el comportamiento sísmico de las estructuras de fábrica de las iglesias en Chile está siendo bien estudiado en los últimos años por equipos de investigadores chilenos (9(9) Jorquera, N.; Misseri, G.; Palazzi, N.; Rovero, L.; Tonietti, U. (2017). Structural characterization and seismic performance of San Francisco Church, the most ancient monument in Santiago, Chile. International Journal of Architectural Heritage, 11 (8), 1061-1085. https://doi.org/10.1080/15583058.2017.1315620.
, 13(13) Palazzi, N.; Favier, P.; Rovero, L.; Sandoval, C.; de la Llera, J.C. (2020). Seismic damage and fragility assessment of ancient masonry churches located in central Chile. Bulletin of Earthquake Engineering, 18, 3433-3457. https://doi.org/10.1007/s10518-020-00831-1.
), pero falta un estudio comparado con los sistemas constructivos originales europeos, sin el cual no puede comprenderse su sentido estructural.

No hay constancia del empleo en la construcción de las iglesias de soluciones autóctonas locales, tales como quincha⁵El sistema constructivo denominado en Sudamérica “quincha”, es un entramado de cañas entrelazadas que se recubre con barro. o bahareque (14(14) Carbajal, F.; Ruiz, G.; Schexnayder, C.J. (2005). Quincha construction in Perú. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 10 (1). https://doi.org/10.1061/(ASCE)1084-0680(2005)10:1(56).
), o de grandes bloques de piedras talladas al estilo incaico⁶Los investigadores chilenos, a partir de catas en la iglesia de San Francisco en Santiago de Chile (de colonización española), concluyen que los mampuestos de mayor tamaño que existen en la cimentación podrían tener relación con los bloques tallados característicos de la construcción Inca, a los que atribuye una mejora sísmica. Sin embargo, en todas las iglesias españolas encontramos este mismo sistema que se denomina “ciclópeo”. Se descarta por tanto como rasgo diferenciador de las iglesias chilenas. en los arranques de los muros (9(9) Jorquera, N.; Misseri, G.; Palazzi, N.; Rovero, L.; Tonietti, U. (2017). Structural characterization and seismic performance of San Francisco Church, the most ancient monument in Santiago, Chile. International Journal of Architectural Heritage, 11 (8), 1061-1085. https://doi.org/10.1080/15583058.2017.1315620.
). Se trata en todos los casos del sistema constructivo español de estructura de fábrica y armadura de madera, sobre el que se han introducido sólo las variaciones puntuales señaladas, que han resultado ser suficientes para mantener la estabilidad de los edificios, con carácter general, durante 5 siglos.

4.4. Estructura portante de fábrica.

La estructura portante es en todos los casos de fábrica de mampostería con las siguientes particularidades:

En 16 de las 30 iglesias (53,34%), se trata de fábrica de mampostería de piedra y en 13 de ellas (43,33%) es de fábrica de adobes de tierra sin cocer. Hay una, la iglesia de San Pedro de Guañacagua (3,33%), en la que la fábrica de piedra no es de mampuestos irregulares sino de sillarejos labrados.

El estudio de la geología de la zona evidencia que se emplea siempre la piedra existente en el emplazamiento, normalmente andesita, que es una roca ígnea volcánica, y más comúnmente su variedad plutónica, la diorita. Sólo cuando no existe este material pétreo de buena calidad en el emplazamiento, se recurre a la fábrica de adobes de tierra. Al menos 10 de las 13 iglesias de mampostería presentan determinadas partes de sus muros con adobes, como por ejemplo en el hastial de la fachada (en 6 iglesias) o determinadas zonas recrecidas en las últimas hiladas (en otras 4 iglesias más), si bien este número podría ser mayor porque en muchas de las iglesias la fábrica se encuentra oculta por revestimientos.

El aparejo de la fábrica es español “de manual”:

Se ha catalogado labra de cantería (trabajo con cincel, maceta y plantillas para formar caras rectas en la piedra) en casi todas las fachadas (en mayor o menor medida) y muy especialmente en 21 de las 27 torres con cuerpo de campanas de fábrica (77,78%), de las cuales 15 (el 55,56%) tienen buena labra para formar una cúpula de piezas aplantilladas con baiveles. Se observa que en casi todos los casos la piedra utilizada para labrar es la misma que la mampostería, pues se trata de piedras plutónicas que permiten la labra, es decir, que no se emplea otra piedra diferente para esta labor.

4.5. Armadura de madera y entramado de cubierta.

El entramado de cubierta es de armadura de pares y nudillo en todas las iglesias sin excepción. Su constatación es, junto a la existencia de cubiertas muy ligeras y la profusión de contrafuertes en la estructura de fábrica, la mayor aportación de este trabajo de investigación, pues los tres factores condicionan el comportamiento sísmico de estos edificios, que acreditan haber soportado sismos durante varios siglos (con leves reparaciones tras los terremotos) y los diferencian de las estructuras discutidas en el estado de la técnica.

En 28 de estas armaduras (93,33%) no existen tirantes (véase figura 8), lo cual es una anomalía dentro de la carpintería de armar española, que con esta configuración de pares se resuelve con un “asiento”, o estructura de tirantes (15(15) Nuere Matauco, E. (2003). La Carpintería de Armar Española (3ª edición ed.). (I. E. Henares, Ed.) Madrid: Munilla-Lería.
). Esta tipología chilena no estaba por tanto bien identificada y valorada en el estado del arte.

Sólo dos casos (6,67%) presentan tirantes en zonas puntuales (son las iglesias de la Candelaria de Belén y de San Francisco de Asís de Socorama), pero se trata de iglesias que han sufrido intervenciones recientes, por lo que no es descartable que se hayan añadido los tirantes recientemente de forma inadecuada sin reflexión estructural.

Las piezas de madera son mayoritariamente de rollizo (figura 8) o de muy leve escuadrado en 27 de las 30 iglesias (el 90,00%) y sólo 3 iglesias (el 10,00%) presentan armaduras con algunas piezas aserradas o escuadradas. La mayoría de las maderas originales se han perdido, pues se habrían ido sustituyendo paulatinamente por nuevas piezas para mantener en uso los edificios y sus sistemas estructurales a lo largo de los siglos. Sí ha sido conservado el sistema estructural original, cosa que se sabe porque desde las más antiguas a las últimas restauraciones el esquema estructural es invariablemente el mismo.

El entramado secundario de los faldones sobre los pares está realizado a base de palos de madera (cabrios), o a base de cañas⁷Las cañas se emplean con el mismo objeto y disposición constructiva que los cabrios de madera en los entramados españoles. Simplemente se encontró en América un material (las cañas) que para secciones pequeñas (de tercer orden) ofrecía más resistencia, rigidez y durabilidad que las maderas convencionales., sobre el que se coloca una estera de totora⁸Totora (del quechua t’utura): es un tipo de junco (Schoenoplectus californicus) muy común en esteros y pantanos en América del Sur. y encima la cobertura de paja (figura 9). Las cañas a veces se colocan simples y a veces dobles, a veces a modo de correas perpendiculares a los pares y a veces esviadas y cruzadas en dos direcciones perpendiculares. La disposición esviada es estructuralmente mejor, pues las cañas funcionan como una retícula tridimensional a flexión y se aprecia más en las últimas intervenciones de restauración de la Fundación Altiplano (6(6) Guarda Gewitz, G.; Moreno Jeria, R.; Pereira Campos, M. (2012). Iglesias andinas de Arica y Parinacota: Las huellas de la Ruta de la Plata. (ISBN 978-956-9221-00-2 ed.). (F. Altiplano, Ed.) Arica, Chile.
).

4.6. Constatación de aportaciones estructurales clave para su estudio posterior.

El estudio estadístico realizado evidencia con respecto al sistema estructural:

Deberán ser estudios posteriores lo que acrediten el porqué de su efectividad estructural:

Es importante, además: Extender el método a otras zonas sísmicas y a otras tipologías de estructuras históricas. Y encontrar referencias escritas a lo descubierto, buscando en los antiguos tratados de la construcción española. Siguiendo estas líneas de pesquisa de los tratados históricos, investigadores italianos (17(17) Ruggieri, N., Tampone, G. y Zinno, R. (2013). Typical failures, seismic behavior and safety of the Bourbon system with timber framing. Advanced Materials Research, 778, 58-65. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.778.58.
) han sacado a la luz reglas de construcción antisísmica aplicadas en Italia durante el dominio del Imperio español.