Estudi d’estabilitat de les façanes sud i oest interior de la casa Gran del Miracle – Fase 1: façana sud

MARTA TORRAS ISLA
Arquitecta per l’Escola d’Arquitectura de Barcelona des de 2001.
Especialitzada en estructures i rehabilitació amb la realització de diversos màsters i postgraus (Màster en Disseny i Restauració d’estructures de la Fundació Politècnica de Catalunya en el 2003, Postgrau en la Implantació del CTE en estructures de l’ACE en 2008, Postgrau en restauració arquitectònica de la Fundació Politècnica en 2008 i Postgrau en rehabilitació d’estructures de l’Escola Sert).
Desenvolupa la seva tasca professional en l’àmbit de la consultoria d’estructures en general, però amb especial interès en l’anàlisi d’estructures històriques.
Sòcia de l’Associació de Consultors d’Estructures (ACE), membre d’AADIPA (Agrupació d’Arquitectes per a la Defensa i la Intervenció en el Patrimoni Arquitectònic) i membre d’ARPARQ (Associació de Restauradors de Patrimoni Arquitectònic).

En aquest article s’analitza la peculiaritat d’aquest pati interior de la Casa Gran del Miracle a Riner, espai d’estil renaixentista caracteritzat per la seva gran esveltesa. L’aparent simetria dels elements que el suporten queda interrompuda en la planta primera amb arcs rebaixats que recullen els pilars de pedra de quatre plantes d’alçada. Aquesta configuració i sorprenent esveltesa, així com l’existència de diverses patologies per trencament de columnes, desencaix de dovelles o dintells, va recomanar la realització de diferents estudis d’estabilitat estructural, principalment a dues de les façanes (sud i oest). Tenint en compte que tot el conjunt és de carreus i dovelles de pedra i que els elements a analitzar són principalment arcs, es va optar per fer un anàlisi mitjançant estàtica gràfica, que permetés identificar si l’estructura és estable i quins són els punts més febles que caldria consolidar o reforçar.
Les obres de consolidació de la façana sud (fase 1) ja s’han realitzat, de manera que es recullen imatges del resultat de les obres. En el cas de la fase 2, encara no s’han executat les obres de restauració, de manera que en aquest article es recull de manera detallada el mètode d’anàlisi emprat per a la comprovació de la seva estabilitat.

INTRODUCCIÓ

Mitjançant dos articles consecutius, es volen presentar els estudis d’estabilitat estructural que s’han realitzat per consolidar el pati interior de la Casa Gran del Santuari del Miracle a Riner. La consolidació d’aquest pati s’ha desglossat en dues fases de projecte.

L’equip redactor de totes dues fases del projecte i la direcció d’obra de la fase 1 està format per Carles Pubill i Melitó Camprubí, arquitectes.

El primer article inclou la descripció de l’edifici i l’explicació dels aspectes estructurals de la primera fase del projecte, redactada el 2012 i executada entre setembre de 2015 i febrer de 2016. Aquesta fase se centra en l’anàlisi i consolidació de la façana sud del pati interior, la qual presentava les patologies més significatives. La seva consolidació va permetre retirar les parets que tapiaven el conjunt i abordar amb més seguretat les següents fases d’actuació. Donat que es tracta d’una obra executada, aquest article inclou l’estudi d’estabilitat estructural realitzat mitjançant el mètode d’estàtica gràfica, però també fotografies de l’obra i el resultat final de les actuacions.

El segon article analitza l’estabilitat estructural de la façana oest, estudi inclòs a la fase 2 del projecte de consolidació redactat el 2017 i que encara no s’ha executat. En aquest cas, es descriu la zona d’estudi amb les peculiaritats geomètriques que presenta i s’aprofundeix en l’anàlisi estructural mitjançant estàtica gràfica de la façana.

En totes dues fases del projecte vaig col·laborar com a consultora d’estructures per estudiar l’estabilitat dels diferents elements estructurals i definir les solucions de consolidació i reforç.

DESCRIPCIÓ DE L’EDIFICI I LA ZONA D’ESTUDI

El Santuari del Miracle a Riner està declarat com a BCIN (Bé Cultural d’Interès Nacional) des del 2008. La primera constància documental d’aquest santuari data de l’any 1458. Consta de tres edificis principals: l’església, el monestir i la Casa Gran, edifici on se situa la zona d’estudi.

L’origen de la Casa Gran data del 1459. L’any 1553 el mestre d’obres Leralt va dur a terme una primera ampliació i al llarg dels segles XVII i XVIII es té constància de nombroses reformes i ampliacions. La seva configuració és la d’un edifici rectangular al voltant d’un pati quadrat amb escala noble i una notable i singular galeria d’arcades i pilars d’estil renaixentista. Va ser abandonat amb la desamortització i restaurat l’any 1898 per l’arquitecte Ramon Riera Blasi (fig. 1 i 2).

El pati interior de la Casa Gran té forma gairebé quadrada amb una galeria perimetral i intenció de façana interior força permeable i esvelta, contraposada amb els murs de carreus que tanquen la caixa interiorment (6,44 3 6,64 metres en planta). Té una alçada total d’uns 18,50 m i una amplada (sense comptar els passadissos) de 3,40 m i, per tant, es pot considerar que es tracta d’un espai molt esvelt envoltat, això sí, de la resta de l’edifici, format per caixes tancades i robustes i murs de fins a 80 cm de gruix. Cal tenir en compte que en planta baixa els espais adjacents al pati interior estan coberts amb voltes de canó probablement molt gruixudes i pesades. Aquest conjunt de caixes tancades i voltes de canó estabilitzen qualsevol empenta que puguin produir els arcs del pati interior i, per tant, l’estabilitat del conjunt del pati està garantida per l’arriostrament que exerceix la resta de l’edifici. Això no treu que s’hagin pogut produir desencaixos i problemes localitzats en diferents punts de l’interior del pati.

De la planta baixa neix una escala de pedra de dos trams que mor en la planta primera. A partir d’aquest primer nivell, cal continuar ascendint als superiors per una escala de cargol, també de pedra, situada en la cantonada sud-oest.

Els voladissos del sostre de la planta baixa que formen la galeria al voltant del pati són de pedra natural. Els de les façanes nord i est tenen unes voltes de pedra recolzades en unes grans mènsules de reminiscències gòtiques. El de la façana oest, en canvi és una volta que segueix lleugerament el sentit de l’escala inferior, i que es troba recolzada en els murs interiors nord i sud.

La composició d’aquestes tres façanes del pati parteix en planta primera de tres columnes per façana (una central i dues de cantonada), que suporten quatre arcades (dues al pati i una en cadascuna de les galeries lligant amb els murs interiors de carreus). En canvi, la façana sud només té les dues columnes de cantonada, atès que hi coincideix el segon tram d’escala inferiorment.

Per tant, en la planta primera hi ha un total de set columnes que es recolzen en les puntes dels voladissos esmentats. Sobre aquestes columnes es basteix un entramat ortogonal d’arcades i lligades de pedra amb els murs interiors, i que formen també la façana al pati.

Lògicament, la façana sud del pati en la planta primera és clarament diferent a les altres tres, atès que no disposa de la columna central; i, per tant l’arcada, més plana, té el doble d’amplada amb una alçada similar. És justament en aquesta façana on es concentren les patologies més greus.

El sostre de la planta primera, al nivell de la galeria perimetral, coincideix amb el tercer sostre de la resta de l’edifici i està format per bigues de fusta asserrada disposades en sentit paral·lel a les façanes que suporten un empostissat també de fusta.

A partir de la planta segona del pati, es troba la simetria de façanes, i en comptes de set suports verticals se’n poden observar vuit. Les columnes de secció circular que hi havia en planta primera amb un treball escultòric destacable, passen a ser columnes de pedra de secció quadrada amb més austeritat pel que fa a l’ornament.

En el sostre de la planta segona del pati es repeteix el mateix entramat de lligada de la planta primera, però sense arcades. L’entramat de lligada de pedra es repeteix en el nivell superior que ja es troba molt proper al darrer abans de rebre el lluernari que cobreix el pati actualment.

Fase 1: ANÀLISI I CONSOLIDACIÓ DE LA FAÇANA INTERIOR SUD DEL PATI

Descripció de les patologies estructurals observades

Les lesions observades, bàsicament en forma d’esquerdes  i trencaments de peces de pedra, es manifesten majoritàriament en les façanes sud i oest i poden tenir el seu origen en un incorrecte contrafortat o inexistent atirantat de l’arcada més plana de la planta primera, de la façana sud. Segons aquest raonament, l’esforç horitzontal no contrarrestat hauria provocat el trencament de la part superior de la columna situada entre les façanes sud i oest (fig. 4 a 6). Al trencar-se aquest recolzament, s’hauria produït una reacció en cadena en sentit ascendent en les dues façanes esmentades, trencant la clau de la volta de la façana sud (amb afectacions més greus que en la façana oest) i fent desestabilitzar l’entramat de pedra de les plantes superiors, provocant en algun punt desploms respecte de la verticalitat.

La desestabilització estructural provocada pel trencament de la part superior de la columna en la cantonada esmentada anteriorment, és  probablement la causant de les esquerdes que es poden observar en aquesta façana.

Davant el risc de col·lapse del pati interior, fa anys que aquesta façana interior es trobava tapiada amb totxanes que no era aconsellable treure fins a realitzar les actuacions de consolidació oportunes (fig. 3 a 9).

Comprovació de la façana sud mitjançant estàtica gràfica

Per tal de corroborar la hipòtesi inicial de les causes dels moviments i esquerdes aparegudes a la façana del pati, s’ha realitzat un estudi mitjançant el mètode de l’estàtica gràfica. Aquest mètode permet determinar la línea d’empentes dins d’un arc i comprovar l’estabilitat de l’arc en sí mateix, així com estudiar si és possible que el recorregut de les forces estigui sempre inscrit dins les peces que conformen l’arc i quines empentes es produeixen als extrems de l’arc per aconseguir-ho. En el cas que el recorregut de les empentes (arc funicular) s’apropi molt a les vores de les dovelles, voldrà dir que es poden produir sobrecompressions al repartir la càrrega en una àrea molt petita (les dovelles de pedra o fàbrica no poden treballar a tracció). També permet interpretar algunes patologies en funció de la seva localització, provocades per pèrdues d’equilibri, traccions (fissures) o sobrecompressions (aixafament i trencament de les peces).

El pati interior presenta una gran esveltesa, amb una alçada d’uns 18,50 m, i uns elements de suport centrals molt prims. La planta és simètrica en totes quatre façanes a excepció de l’arc sobre l’escala, que té el doble d’amplada amb la mateixa alçada, convertintse així en un arc molt rebaixat. Per tant, el recorregut de forces per les dovelles de l’arc és més difícil. La situació d’un pilar sobre la clau de l’arc encara empitjora més el seu comportament (fig. 10 a 12).

Per aplicar el mètode de l’estàtica gràfica, en primer lloc es calcula de manera gràfica el pes de cadascun dels elements, així com la situació dels diferents vectors. A continuació, es realitzen diverses hipòtesis de punt d’aplicació de les reaccions per tal d’estudiar si el polígon funicular de les forces es pot inscriure dins la geometria de les dovelles de l’arc (fig. 13 a 15).

Tot i que les opcions 1 i 2 provoquen empentes menors sobre el pilar, no són reals perquè el polígon funicular no queda inscrit dins de la geometria de les dovelles de l’arc. Per tant, els possibles recorreguts de forces pressuposen una empenta important al pilar i una concentració de tensions a la part superior de l’arc (fig. 16).

A partir d’aquesta anàlisi d’estàtica gràfica, es pot concloure que:

• La càrrega puntual provocada pel pilar estintolat fa que l’empenta horitzontal al capitell del pilar sigui important.
• Per tal que l’arc funicular es pugui inscriure dins les dovelles de l’arc, l’empenta ha de ser bastant horitzontal, prop de l’empenta màxima (opció 3 de l’arc funicular).
• Aquest arc funicular provoca una concentració de tensions a la part superior de l’arc prop del pilar, cosa que corrobora la presència de patologies en aquesta zona. Atès que la part superior de l’arc està massissada, possiblement part d’aquest massís està transmetent l’empenta de l’arc.
• Hi ha una diferència molt gran entre la càrrega transmesa per l’arc gran i el petit, i per tant, una empenta no pot compensar l’altre. El pes del pilar verticalitza la resultant, però no prou com per equilibrar el conjunt. En la resta de casos, la composició simètrica fa que unes empentes es compensin amb les altres i la càrrega pugui baixar verticalment pels pilars.

Criteris d’intervenció

Pensant en la fase actual, però també en les que es vulguin dur a terme posteriorment, es planteja (en primer lloc) la construcció d’una plataforma de treball per sobre de la barana de la planta primera del pati. L’esmentat sostre provisional es dimensiona per a que pugui suportar l’apuntalament dels tancaments del pati, o bé les bastides de treball necessàries. S’ha dissenyat intentant transmetre les càrregues als elements més fiables (cantonada entre parets i forjats) minimitzant les actuacions sobre els murs que podrien suposar l’encastament de les bigues en aquests elements (fig. 18).

És des d’aquesta plataforma que es pot procedir a realitzar la primera i potser més rellevant actuació estructural, consistent en refer la part de columna que actualment es troba trencada i atirantar l’arcada de la façana sud. Aquest atirantament es realitzarà mitjançant una barra d’acer inoxidable de 20 mm de diàmetre, capaç de resistir l’empenta horitzontal calculada mitjançant estàtica gràfica de 5.906 kg amb una deformació de només 3 mm. Un cop estabilitzat aquest punt, i, per tant, sotmeses a control les empentes horitzontals de les arcades, s’inicia la resta de consolidació estructural.

Per tal de donar accés a les galeries perimetrals al pati i també per garantir que no es produirà guerxament lateral dels tancaments del pati, es preveu refer els seus sostres amb els mateixos materials originals (fusta), però amb elements amagats de subjecció i trava (platines treballant a tracció i empostissat fixat amb tirafons a les bigues de fusta treballant en sentit contrari) (fig. 19).

Obra executada

L’obra es va executar segons el projecte, a excepció de substituir el tirant de l’arc rebaixat per dos puntals a les galeries. Cal tenir en compte que el pati està fortament contrafortat per naus laterals i murs perpendiculars, de manera que la col·locació de puntals cap a les parets interiors del pati no suposava cap problema d’estabilitat. La diferència recau en què el tirant treballaria a tracció, de manera que es podia optimitzar més la secció al no haver risc de guerxament, mentre que el puntal treballava comprimit, havent d’augmentar lleugerament la secció. Tot i així, com quedava ocult a l’interior de la galeria, es va considerar que l’impacte visual era menor que col·locant el tirant (fig. 20).

Un cop reparada la columna trencada i altres elements de pedra molt malmesos, col·locats els puntals i reconstruïdes les galeries que, a la vegada, arriostraven la façana interior del pati tan esvelta, es va poder procedir a la retirada del tapiat de totxana (fig. 21 a 23).