Restauración y refuerzo estructural del campanario de la iglesia de Vistabella, obra de Josep Maria Jujol

ROGER SEÑÍS LÓPEZ
Doctor en Arquitectura por la UPC; Profesor del Departamento de Tecnología en la Arquitectura de la UPC, Ámbito de Estructuras; Profesor de Postgrado y Máster sobre estructuras en La Salle (URL) y la UPC School.
Miembro asociado del grupo de investigación LiTA (UPC – BarcelonaTech).
Autor de distintas publicaciones científicas y ponencias en congresos en el Ámbito de las Estructuras.

El uso de técnicas de postesado para la estabilización del campanario de fábrica de ladrillo

1. INTRODUCCIÓN

La iglesia del Sagrat Cor de Jesús de Vistabella (La Secuita, Tarragona), la cual data de 1923 (encargo de 1917), es obra del arquitecto Josep Maria Jujol (1879-1949) como se documenta en el Plan Director del año 2008¹. Fue encargada y construida por los vecinos del mismo pueblo con el fin de que el núcleo de Vistabella tuviera iglesia parroquial propia. La iglesia se organiza en planta alrededor de un cuadrado de trece metros de lado y se caracteriza por dos arcos parabólicos de ladrillo colocado a sardinel que son la base estructural de la iglesia, los cuales se cruzan con un ángulo de 60/120º en planta (fig. 1)^1-3.

De hecho, la misma prolongación de los arcos parabólicos se convierten en los elementos resistentes del sistema estructural del campanario: cuatro costillas de sección en «T» de fábrica de ladrillo macizo, el cual en su coronamiento alcanza una altura de 28 m (fig. 2). Un campanario en el que se han realizado distintas actuaciones previas (1993; 2001) para su estabilización, incluido el sistema de tirantes de hierro (refuerzo pasivo) colocado por el propio Jujol en 1935, a raíz de la caída de la aguja del campanario en 1934 debido a un viento huracanado^1-4.

Como se infiere de la figura 2, la construcción se caracteriza por la sencillez de los materiales utilizados: piedra, cerámica, mortero de cal, hierro y prefabricados de hormigón en algunas ventanas³.

Atendiendo a los antecedentes (intervenciones previas), las características geométricas del campanario y los materiales que lo componen, este presentaba problemáticas de forma generalizada, destacando:

• La corrosión de los tirantes metálicos colocados, en las intervenciones anteriores indicadas, para el refuerzo del campanario frente a la acción del viento.
• Los tirantes existentes (sistema pasivo) solo entraban en carga cuando la fábrica de ladrillo estaba solicitada a esfuerzos de tracción considerables, hecho nada deseable/conveniente. En consecuencia, los tirantes eran poco efectivos frente a la acción eólica.

Destacar que los tirantes existentes estaban revestidos con mortero y aplacado cerámico fruto de las intervenciones previas (1935; 1993; 2001), como elemento de protección, que no han sido resolutivas, ya que a lo largo de los años se ha constatado una degradación continuada del campanario (patologías crónicas), algunas veces por el uso inadecuado del acero y otros materiales en la construcción (desde el punto de vista de la durabilidad), buscando soluciones más ingeniosas que efectivas.

Estas problemáticas se convirtieron en patologías que afectaban gravemente el comportamiento resistente del campanario (fig. 3) y, en consecuencia, a su estabilidad local y/o global, como se describe:

• Deterioro de la sección resistente del sistema estructural del campanario, por el desprendimiento de material de la propia fábrica de las costillas.
• Aparición de grietas verticales entre los machones que conforman la sección en «T» de las costillas del campanario.
• Aparición de grietas horizontales con separación frontal de labios (discontinuidades normalmente indeseadas), generando la aparición de nuevas articulaciones que se convierten en una creciente inestabilidad del sistema estructural.

Cabe destacar que la mayoría de las patologías existentes estaban ocultas y por ello se encontraron en fase de obra, obligando a la resolución de imprevistos con un presupuesto ajustado como expone la Directora de Ejecución de la Obra³: la arquitecta técnica e ingeniera de la edificación Susana Pavón. Las actuaciones más relevantes realizadas en el campanario se exponen a continuación.

2. RESTAURACIÓN Y REFUERZO ESTRUCTURAL DEL CAMPANARIO

De acuerdo a puntos indicados previamente, para la estabilización del campanario de Vistabella se realizaron, principalmente, dos intervenciones estructurales (fig. 4):

• Restauración estructural del campanario mediante el «cosido» de las costillas que conforman el sistema resistente de este, a través de la colocación de barras roscadas de acero inoxidable.
• Refuerzo estructural del campanario para garantizar su estabilidad mediante el uso de técnicas de postesado (sistema activo de tirantes), en este caso con un postesado bidireccional, el cual substituye el sistema de tirantes existente (sistema pasivo).

En el caso de la segunda intervención, se considera que ha estado la opción más eficiente, frente a la acción eólica, como pretensado de tracería, en acepción al Dr. arquitecto Robert Brufau en este sentido:

«Pretensar los elementos que tendrán zonas traccionadas cuando soplen vientos fuertes es la medida más eficaz para mantener la estabilidad. Con esta intervención se pretenden incorporar esfuerzos axiales de compresión a las barras afectadas, de manera que se generen tensiones normales que puedan neutralizar las tensiones de tracción inaceptables, aunque ello comporte que en algunas zonas de cada sección puedan incrementarse las tensiones normales compresivas. No olvidemos que los materiales pétreos y los morteros que los rejuntan suelen tener una buena resistencia a compresión. El pretensado axial aporta un buen rendimiento estructural, y está plenamente aceptado por las teorías clásicas de la resistencia de materiales, siendo reconocido como una de las herramientas más eficientes de refuerzo de elementos con zonas traccionadas»⁵. (Traducción propia.)

Destacar que, previamente a la ejecución de las intervenciones realizadas (apartados 2.1 y 2.2), se llevaron a cabo una serie de actuaciones iniciales, destacando la retirada de los tirantes existentes y la reintegración del material en las zonas afectadas por el deterioro, especialmente, en aquellos puntos donde se había producido el desprendimiento de la fábrica de ladrillo por la corrosión de las barras metálicas.

2.1. Restauración estructural del campanario con el «cosido» de las costillas

Para la restauración estructural de las costillas se realizó el «cosido» de estas entre los machones exteriores y los machones interiores, que conforman la sección «en T», mediante barras roscadas de acero inoxidable AISI 316 de ø10 mm y 650 mm de longitud (fig. 5). El número de barras del «cosido» se aumentó en los tramos inferiores a los puntos donde se colocaron las placas de anclaje (fig. 4) que transmiten las fuerzas de tesado a la fábrica de ladrillo.

2.2. Refuerzo estructural del campanario con el sistema de postesado bidireccional

En cuanto a la segunda intervención, esta consistió en la ejecución del sistema de refuerzo estructural para resolver de forma definitiva las diferentes patologías que afectaban a la resistencia y/o estabilidad, ya sea parcial o global del campanario. Se ha ejecutado un sistema activo de ocho tirantes (barras macizas) verticales postesados, de tres tramos cada uno, de ø16 mm de acero inoxidable AISI 316 (atendiendo a la durabilidad), que se han colocado dos a dos (uno por lado) en las costillas del campanario (fig. 4), desde su base hasta la cruz (fig. 2), sustituyendo, así, los tirantes existentes que no eran efectivos. Esta intervención se asimila, en parte, a la propuesta por Brufau a una chimenea industrial en el pueblo de Roda de Ter (proyecto no ejecutado). Un planteamiento que el propio Brufau expone diciendo:

«La intervención consistiría en hacer un cierto postesado vertical de toda la fábrica, introduciendo compresiones axiales a través de un tensor […]. Con esta operación se quería reducir al máximo el riesgo de que se presentaran indeseables tensiones de tracción en la obra de fábrica 6». ( Traducción propia.)

Asimismo, se realizó un postesado horizontal en dos niveles para confinar la estructura del campanario frente al posible pandeo de las costillas (elementos esbeltos) teniendo en cuenta el incremento de carga aplicada por el efecto del postesado vertical, resultando en el conjunto un sistema de postesado bidireccional (fig. 6).

Mencionar que en relación a la puesta en obra del postesado bidireccional, primero se llevó a cabo el tesado horizontal y, posteriormente, se realizó el postesado vertical mediante un proceso de tesado gradual y secuencial, para un total de tres fases y dos secuencias de tesado por cada fase. El proceso de tesado gradual responde a que este se realizó en diferentes fases, aplicando las fuerzas de tesado en tres niveles distintos (placas de anclaje) de las costillas (mayor estabilidad), para no concentrar, así, toda la carga de tesado en la parte superior del campanario (mayor inestabilidad), según la figura 6.

El proceso de tesado gradual implicó que después de cada fase se debía fijar, mediante soldadura, los tirantes a la placa de anclaje del nivel correspondiente, ya que los tirantes, inicialmente, solo estaban unidos en la parte superior (base cruz) y se tesó siempre desde la parte inferior (base campanario) con llave dinamométrica.

En cuanto al concepto de secuencial, también hace referencia a la puesta en obra del proceso de tesado. El tesado de cada fase no se ejecutó de una sola vez, sino que se hicieron dos secuencias de tesado por fase, alternando simétricamente el tesado de las dos costillas del mismo plano, disminuyendo, así, el desequilibrio de estas generado por el proceso de tesado. Por lo tanto, la puesta en carga de las costillas fue progresiva evitando generar excentricidades no deseadas (esfuerzos adicionales durante la ejecución). Diferentes detalles de la ejecución del sistema de tirantes se muestran en la figura 7.

Todo ello se planteó debido a que el proceso de tesado tenía que dar respuesta a dos requisitos diferentes: por un lado, la necesidad de añadir carga al sistema estructural del campanario y, por otro —debido a la esbeltez de las costillas de mampostería— no exceder la compresión admisible del material⁷.

En este contexto, se estudió el tensado más adecuado (tabla 1), según la temperatura ambiente del día en que se llevó a cabo (7 de octubre de 2016; temperatura media durante el tesado: 21 °C), así como en base a los valores de temperatura máxima (verano) y mínima (invierno) considerando el salto térmico que pudiera afectar al tesado, debido al alargamiento y el acortamiento de los tirantes. Los valores analizados se muestran en la tabla 2, destacando que la diferencia entre los valores del tesado teórico y el tesado real reside en tener en cuenta, también en el segundo, el alargamiento o acortamiento de los elementos de fábrica debido a los incrementos de temperatura (verano/invierno según el caso).

Asimismo, para garantizar la correcta puesta en obra del tesado, se instrumentó todo el proceso, a fin de controlar las fuerzas aplicadas a los tirantes en los diferentes niveles en todo momento. La estrategia seguida contempló la instrumentación de los ocho tirantes, en tres niveles, con lo que se pudo hacer un seguimiento individualizado de las tres fases de tesado previstas, para un total de 24 galgas extensométricas⁷. En la tabla 3, se muestran los valores del protocolo de control definido para el seguimiento en obra del tesado gradual/secuencial para cada una de las fases, así como las correspondientes deformaciones unitarias, ε (μm/m), de acuerdo a la expresión [1], de cada tramo para su verificación en obra (instrumentación).

Como se observa en la tabla 3, en el protocolo de control de tesado del sistema de tirantes se consideró el incremento de las fuerzas en los tramos superiores debido al tesado de los tramos inferiores (tesado gradual). Este fenómeno se produjo por las deformaciones de las placas de anclaje durante la puesta en obra, el cual se estudió mediante la modelización del proceso por fases (fig. 8), dada su relevancia en el comportamiento global del sistema estructural.

En este sentido, mencionar que actualmente está prevista la instrumentación del sistema de tirantes y del campanario para evaluar su comportamiento resistente (estático y dinámico) frente al viento y el soleamiento de los tirantes. De este modo se pretende estudiar la influencia de estos agentes climatológicos sobre el comportamiento estructural del campanario y el sistema de refuerzo. Esto permitirá determinar cualitativa y cuantitativamente el comportamiento local y global del campanario, con el fin de evaluar si es necesario retesar el sistema para una mayor eficiencia del  refuerzo.

Como efecto del sistema de postesado bidireccional ejecutado, se neutralizan las tracciones que solicitaban inicialmente las costillas del campanario frente a la acción del viento (fig. 9). Se observa que las tracciones en la base del campanario que había en el estado inicial se equilibran en el estado final mediante las intervenciones expuestas.

A modo de visualización, en la figura 10 se muestra el campanario antes (estado inicial) y después (estado final) de las intervenciones realizadas.

3. CONCLUSIONES

Para concluir, se expresan las reflexiones surgidas del trabajo desarrollado¹⁰, y presentado, para la restauración y el refuerzo estructural de esta obra del Patrimonio Cultural Catalán con patologías crónicas:

• Se determina que el comportamiento resistente del campanario, previo a la actuación realizada, era inadecuado y por ello ha sido necesario su restauración y refuerzo estructural para mejorar dicho comportamiento.
• Se realiza la restauración y el refuerzo estructural del campanario interviniendo con la máxima pureza, recuperando la esencia y la «simplicidad» de la actuación llevada a cabo por el propio Jujol en 1935 (refuerzo con tirantes), sin la utilización de elementos superficiales y/o superfluos que tapan o «ensucian» la obra. Mediante un profundo conocimiento del binomio, conocido como «estética estructural»⁹, que conforman el comportamiento estructural y el concepto arquitectónico.
• Se presenta la solución adoptada mediante un sistema postesado vertical gradual (ejecutado secuencialmente), el cual ha sido posible gracias a las técnicas, la tecnología y los materiales de la actualidad, sin alterar las cargas bajo el campanario (equilibrio estático), lo cual es un aspecto fundamental.
• Se concluye que las intervenciones realizadas en el campanario de Vistabella han sido altamente satisfactorias, a tenor de los resultados obtenidos, mediante el uso de técnicas de postesado para garantizar su estabilidad, siendo necesario actuar con rigor y un elevado conocimiento de la problemática a tratar.

AGRADECIMIENTOS

En primer lugar agradecer a todos los técnicos del grupo interdisciplinar que han colaborado conjuntamente en la redacción del proyecto10 y durante la ejecución de la obra, por su disposición a trabajar en equipo, en todo momento, abordando la temática desde la vertiente científico-técnica que requería la intervención realizada, con el máximo rigor, esfuerzo y motivación. En este sentido, destacar al arquitecto Santi Prats (director de obra) y la arquitecto técnico Susana Pavón (director de ejecución de obra experto en restauración de patrimonio arquitectónico), que han contado con mi colaboración como consultor de estructuras arquitectónicas durante todo el proceso, dando lugar a distintas reflexiones sobre conceptos arquitectónicos y estructurales avanzados, surgidas de las largas, y tendidas, conversaciones mantenidas.

REFERENCIAS

1. Llinàs, J.; Miralles, R. (2008). Pla Director per obres de reparació i restauració de l’església del Sagrat Cor de Vistabella. Direcció General del Patrimoni Cultural, Barcelona.
2. Señís, R. (2016). Anàlisi del comportament estructural i avaluació del dany del campanar de l’església de Vistabella (La Secuita) per al seu reforç. En: Congrés d’Arquitectura 2016. Col·legi d’Arquitectes de Catalunya (COAC). Barcelona; 2016: pp. 1- 7.
3. Moreno, A. (2017). A cor obert. Restauració de l’església del Sagrat Cor de Jesús de Vistabella. L’informatiu del CAATEEB, 351 (gener-març 2017): pp. 94 -100. Entrevista a Susana Pavón.
4. Señís, R.; Pavón, S. (2017). Structural analysis and damage assessment of the Vistabella Church’s Tower to establish the masonry’s active reinforcement for its structural restoration. En: Proceedings of the 4th International Conference on Mechanical Models in Structural Engineering, CMMoST 2017: del 29 de noviembre al 1 de diciembre de 2017. Madrid; 2017: pp. 1-10.
5. Brufau, R. (2012). L’ús de tècniques de posttesat per garantir l’estabilitat dels rosetons gòtics, Vol. 5, primer text, p. 21.
6. Brufau, R. (2007 ). Construint fum. Quaderns d’arquitectura i urbanisme, 253: pp. 74 -77.
7. Llorens, M., Señís, R., Moreno, B., Pavón, S. (2017). Monitoring of an external prestressing used as a strengthening technique in a historical masonry steeple. En: Proceedings of the MS3 – Identification, Control and Structural Health Monitoring of Civil Structures within the 8th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials, SMART 2017: del 5 al 8 de junio de 2017. Madrid; 2017: pp. 1-10.
8. Señís, R. (2016). Definició i execució del posttesat vertical gradual per al reforç i la restauració estructural del campanar de Vistabella. Informe Técnico. Barcelona; 2016: pp. 1-29.
9. Señís, R. (2014). Optimización de mallas estructurales de acero envolventes de edificios en altura. Análisis de las direcciones principales identificadas por sus líneas isostáticas, p. 269. Tesis doctoral. Barcelona: Universitat Politècnica de Catalunya. Id: https://www.tdx.cat/handle/10803/146178
10. Prats, S., et al. (2015). Projecte de restauració de l’església del Sagrat Cor de Vistabella. Barcelona.