Estudios estructurales previos a la restauración de la iglesia de Santa María de Meiraos

Folgoso do Courel (Lugo)

por:

Santiago Huerta Fernández Gema López Manzanares

DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAS DE EDIFICACI~N

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

Conselleria de Cultura, Comunicación Social e Turismo Dirección Xeral do Patrimonio Histórico e Documental

Madrid, julio de 1999

índice

1 . Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1 Breve reseña histórica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Objetivo del informe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 . Marco teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 El material: hipótesis del análisis límite 3

2.2 Condición de estabilidad; seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

. . . . . . 2.3 Teorema Fundamental; límite inferior del coeficiente de seguridad 4

2.4 Movimientos, patologías y seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

. 3 . Estado actual Patologías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.1 Descripción general del estado actual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Presbiterio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nave 6

Nártex de entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Muro sur de la nave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Torre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Baptisterio y sacristía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.2 Patologías estructurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Presbiterio y nártex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

. . . . . . . . . . . . . . . . . . Desplomes en muros y contrafuertes de la nave 1 0

Remate de la torre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0

. 4 . Estudio geotécnico Cimentaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0

4.1 Estudio geotécnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 .2 Estado de la cimentación 1 3

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Análisis de estabilidad 1 4

5.1 Muro sur de la nave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Origen de los desplomes Agrietamientos 1 4

Estabilidad del muro actual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5

5.2 Muro norte de la nave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7

5.3 Remate de la torre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7

Viento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7

Efecto de las campanas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8

Sismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9

Combinación de acciones: efecto acumulativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9

6 . Conclusiones . Medidas de consolidación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9

6.1 Muro sur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9

Contrafuertes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9

Consolidación en zona agrietada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0

6.2 Muro norte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0

6.3 Remate de la torre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0

7 . Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2

8 . Documentación fotográfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3

1. Introducción

1.1 Breve reseña histórica

La historia constructiva de la iglesia requeriría un estudio detallado. En lo que sigue se

resumirá lo encontrado en la Gran enciclopediagallega (1 974) y en los artículos de Luzón

(1 980) y Valiña (1 980). A l final se harán algunas consideraciones sobre las fases de

construcción en base a la observación de la fábrica.

La iglesia de Santa María de Meiraos es la parroquia del municipio y arciprestazgo de

O Courel, provincia y diócesis de Lugo, delimitada por las feligresías de Noceda, Gundriz

y San Xoán de Lóuzara (N), Seoane (S), Noceda y Lousada (E) y Gundriz y San Xoán de

Lóuzara (O). Su planta es singular entre las iglesias rurales de Lugo.

No se conoce con certeza la fecha de construcción de la iglesia. En la inscripción de

la repisa del ático aparece la fecha del retablo del altar: «Toda esta obra hizo el canonigo

D. Francisco de Heredia a su costa, 161 4». Aparecen también otros dos retablos en los

laterales de la nave, renacentistas. En el del lado derecho aparece la inscripción: «Aqui

estan guesos i carne de San Bartolome, sin duda, año de 1 6 3 2 ~ .

La parte de los pies de la iglesia es el resultado de una ampliación de la obra original

realizada a principios del siglo XVIII. Así, en la clave de la puerta interior del nártex, de

trazado neoclásico, se puede leer la fecha de 171 4. En el coro también se puede leer otra

inscripción: ~ H i z o s e esta obra a d 1 7 1 4 siendo prior D. Diego Zivientes y Canseco D

Avi to D stiago y can D S Marcos D Leon».

En el siglo XIX todavía se realizan obras en el templo. Según Valiña (1 980) el coro

se pintó en 1865, ocho años después que la pintura y dorado del retablo principal: «Este

retablo se añadió pintó y doró siendo cura ecónomo D Fr. Benito Rodríguez Ponce de

León, año de 1857)).

Y a en este siglo se sabe que hasta los años 1950 estuvo habitada la casa Rectoral.

Actualmente y a pesar de la disminución de feligreses la iglesia se sigue utilizando para

la celebración de la misa dominical y de diversos acontecimientos religiosos, bodas,

bautizos o funerales.

En resumen la iglesia ha sufrido a lo largo de su historia una serie de ampliaciones.

Resulta curioso observar que, en todos los casos, la fábrica nueva se adosa simplemente

a la antigua. Esta práctica constructiva no es buena, pues falta trabazón entre las

distintas partes, y parece deberse a la dificultad de hacer enjarjes en la fábrica. En

efecto, como pudo comprobarse haciendo una cata, la fábrica es homogénea en todo su

espesor y está formada por lajas de pizarra bien trabadas; picar a mano una roza en los

muros habría supuesto un gasto considerable.

En base a lo anterior y a la observación de la fábrica (el picado del enlucido ha dejado

a la vista su estructura) cabe concluir:

1 ) la iglesia se comenzó por el presbiterio que, como es habitual, está orientado al

este. La construcción con una bóveda de cañón apoyada en un grueso muro con

contrafuertes, no permite fechar la estructura con precisión.

2) se continuó luego la iglesia con una nave cubierta por una armadura de madera.

La longitud que alcanzó la nave se puede ver con claridad en el muro: hay una

junta vertical entre el muro antiguo y el moderno. Puede verse en el lado antiguo

que el aparejo de mayor y menor corresponde al de una esquina.

3) al mismo tiempo se construyó el nártex. Puede verse cómo la bóveda se

construyó simultáneamente, pues atraviesa el muro nuevo y esta simplemente

adosada al antiguo.

4) concluido el nártex, en fecha indeterminada, se fueron añadiendo (de nuevo

adosando simplemente la fábrica nueva a la antigua) las dependencias anexas: el

baptisterio y la sacristía.

En cuanto a la torre, con toda probabilidad está adosada al presbiterio, también en fecha

desconocida, si bien en este caso al no haberse picado el enlucido en la zona de unión

es imposible verificarlo.

Figura 1. Posibles fases de construcción

1 .2 Objetivo del informe

La fábrica de la iglesia presenta daños visibles; en particular la forma presenta

apreciables desplomes, hay fallos de alineación y agrietamientos en arcos y bóvedas.

Algunos de estos daños se deben a falta de mantenimiento; otros pueden atribuirse a

una construcción defectuosa en su origen. Además, en los últimos años (desde 1995)

se han producido una serie de terremotos con epicentro en las proximidades.

El objeto del presente informe es:

1) estudiar el origen de las patologías observadas.

2) determinar su importancia en relación con la seguridad de la iglesia.

3) proponer, en su caso, medidas de consolidación para la fábrica.

2 . Marco teórico

Para realizar el estudio aplicaremos la teoría del Análisis Límite de Estructuras de Fábrica,

tal y como la ha desarrollado fundamentalmente Heyman en los últimos años -véase

Heyman (1 995a y 1999) . En este apartado se resumirán los principios e ideas

fundamentales. Finalmente se realizará un breve comentario sobre el empleo de otros

métodos de cálculo, en particular del Método de los Elementos Finitos.

2.1 El material: hipótesis del análisis límite

Consideraremos la estructura de fábrica (muros, contrafuertes y arcos) formada por un

material rígido-unilateral, que resiste compresiones pero no resiste tracciones. Es decir,

imaginamos la fábrica como un conjunto de bloques indeformables en contacto seco y

directo que se sostienen por su propio peso. Supondremos también que las tensiones son

bajas, no habiendo peligro de fallo por resistencia, y que el rozamiento entre las piedras

es suficientemente alto como para impedir su deslizamiento. Estas tres hipótesis dan

lugar a los Principios del Análisis Límite de las Fábricas:

(1 ) la fábrica presenta una resistencia a compresión infinita;

(2) la fábrica tiene una resistencia a tracción nula;

(3) el fallo por deslizamiento es imposible.

La hipótesis (1) v a ligeramente en contra de seguridad y se comprobará mediante un

cálculo numérico. La suposición (2) va, evidentemente, a favor de seguridad. Finalmente,

la hipótesis (3), vuelve a estar en contra de seguridad, si bien los casos de deslizamiento

entre piedras son muy raros (suelen estar asociados a movimientos sísmicos).

2.2 Condición de estabilidad; seguridad

La condición de estabilidad de una fábrica construida con un material que cumpla los

principios anteriores exige que la trayectoria de las fuerzas, la «línea de empujes», esté

contenida dentro de la estructura; esto es, para cada sección hipotética de la estructura

la resultante de las fuerzas debe estar contenida en su interior.

La seguridad está determinada, en cada sección, por la distancia relativa de la

resultante de tensiones (empuje) a sus bordes. El coeficiente de seguridad es geométrico

y definirá la posición que dicho empuje no debe sobrepasar dentro de cada sección. Los

coeficientes de seguridad dependen del t ipo y uso de la estructura, y tienen un carácter

empírico. En particular, para el caso de edificios, son distintos para arcos y bóvedas y

para estribos; el coeficiente de estos últimos es mucho más restrictivo, por los motivos

que se discutirán en el apartado dedicado a la seguridad de los contrafuertes.

2.3 Teorema Fundamental; Iímite inferior del coeficiente de seguridad

Si la estructura es hiperestática, como es habitual, será posible encontrar infinitas líneas

de empujes contenidas dentro de la fábrica, que corresponden a las infinitas situaciones

de equilibrio posibles (la Iínea de empujes no es más que una representación gráfica de

las ecuaciones de equilibrio).

Si se cumplen los principios del análisis Iímite enunciados antes se puede demostrar

-véase Kooharian (1 953); Heyman (1 982, 1995a, 1995b)- el siguiente Teorema

Fundamental del Análisis Límite (Teorema del Límite Inferior):

Dada una estructura, si es posible encontrar una situación de equilibrio compatible con

las cargas que no viole la condición de Iímite del material (esto es, que no aparezcan

tracciones) la estructura no colapsará. Aplicado a las fábricas: si es posible dibujar una

Iínea de empujes contenida dentro de la estructura la estructura no se hundirá.

La potencia del Teorema radica en que la Iínea de empujes, es decir, la situación de

equilibrio, puede ser elegida libremente. Elegida una Iínea, podremos aplicar las

condiciones de seguridad a cada una de las secciones que atraviesa y obtener, de esta

forma, un Iímite inferior para el coeficiente de seguridad geométrico: sabemos que la

estructura tiene al menos ese coeficiente de seguridad (en general, sería posible

encontrar una Iínea de empujes que diera una situación más favorable).

El problema de la seguridad de las fábricas es, pues, un problema de estabilidad. De

los tres criterios fundamentales que debe cumplir una estructura (resistencia, rigidez y

estabilidad), es éste último el que gobierna el proyecto de las fábricas: las tensiones son

bajas y las deformaciónes pequeñas.

El criterio de estabilidad conduce a una visión de las estructuras de fábrica basada

firmemente en la geometría: es la forma la que posibilita que las trayectorias de

esfuerzos estén siempre dentro de los límites de la fábrica (para una exposición clara y

muy detallada de este enfoque, véase Heyman,1995b).

2.4 Movimientos, patologías y seguridad

Las grietas son algo natural en un material que no resiste tracciones. De hecho, los

agrietamientos son la única forma de adaptarse a pequeñas variaciones en las

condiciones de contorno (por ejemplo, a un pequeño desplazamiento de los estribos,

etc.). Las grietas dividen la estructura en un conjunto «articulado» de bloques que se

mueve y adapta a las nuevas condiciones de contorno. A cada movimiento corresponde

un agrietamiento distinto y una estructura puede presentar a lo largo de su historia

distintos agrietamientos, que corresponden a distintas posiciones de las Iíneas de

empujes (distintas soluciones de las ecuaciones de equilibrio). Sin embargo, el Teorema

Fundamental nos asegura que, si encontramos «un sistema de líneas de empujes» (esto

es una cierta situación de equilibrio) dentro de la fábrica, aunque pueden moverse

bruscamente, éstas nunca se saldrán de los Iímites de la fábrica con lo que la estabilidad

está asegurada. Esto es, precisamente, lo que se ha hecho en el presente informe,

buscar estados posibles de equilibrio con la fábrica siempre comprimida.

3. Estado actual. Patologías

3.1 Descripción general del estado actual

En el presente apartado pasaremos revista al estado actual de la iglesia. Este examen

servirá para determinar qué patologías son las más críticas; éstas se estudiarán con más

detalle en el siguiente apartado.

Presbiterio

El presbiterio está cubierto por una bóveda de cañón, que parece de medio punto (quizá

tenga u n ligero apuntamiento). Hay desconchones que dejan ver que es una mampostería

de lajas de pizarra. Las paredes laterales están desplomadas hacia afuera, así como los

contrafuertes del arco del presbiterio que muestra unas grietas clarísimas por este

motivo. La bóveda debería tenerlas, pero han sido tapadas por el enlucido. La escalera

que da al altar presenta una fractura en la barandilla que indica algún tipo de movimiento

en su sustentación sobre el terreno.

Nave

Los muros de la nave son de mampostería de lajas de pizarra en todo su espesor, y

presentan menor sección en su parte superior. La construcción presenta fallos de

alineación; además, están bastante desplomados. Curiosamente ambos están

desplomados hacia al mismo lado: hacia el sur.

Las ventanas en el muro de la derecha mirando al altar son dos, una más grande y

otra más pequeña; se manifiesta una grieta que divide el muro y que coincide con la zona

en la que, como se verá, varían los desplomes (el muro al «revirarse» se ha agrietado).

A los pies de la nave hay un coro de madera policromada. Hay unos pasillos laterales

volados sobre ménsulas empotradas en todo el espesor del muro (en el exterior se ven

algunas de las cabezas).

La armadura que cubre la nave es de madera. Se aprecia una restauración reciente

debida, al parecer, a un incendio. La armadura es una estructura de pares y tirantes

apoyados sobre canecillos empotrados. Los parecillos apoyan en la hilera y en una solera

longitudinal sobre la cabeza del muro.

En el muro sur, cerca de la puerta, se hizo una cata que muestra que, efectivamente,

el muro es en todo su espesor de la misma estructura de fábrica de lajas de pizarra

recibidas con mortero de cal, bastante bien trabadas.

El suelo de la nave es de grandes tablones de madera. En la parte posterior hay un

osario coincidiendo con la zona de la ampliación.

Nártex de entrada

En primer lugar aparece un porche exterior apoyado sobre columnas bulbosas de mármol

con los capiteles muy deteriorados. La cubierta del porche está apoyada en vigas unidas

a media madera que parten de las columnas y se empotran en la fábrica. La madera de

las vigas está bastante deteriorada. La cubierta del porche es de pizarra.

La entrada al nártex es una puerta con un arco de medio punto en cuya clave se ve

un añadido, debido posiblemente a u n error en la labra de las dovelas. Al estar picado el

enlucido superior se ve un arco de descarga por encima, de lajas de pizarra. Como en la

nave, la fábrica es de mampostería de lajas de pizarra y mortero de cal. En las esquinas

se colocaron piedras grandes (algunas hasta de 1-1,5 m) formando el habitual aparejo

de esquina de mayor y menor.

El nártex está cubierto por una bóveda de cañón; presumiblemente no hay armadura

de madera arriba y la pendiente se obtiene por un relleno en el que apoya la pizarra de

la cubierta. Hay un perpiaño intermedio y contrafuertes. Los contrafuertes están

desplomados hacia fuera y en la bóveda interior se aprecia perfectamente la grieta en la

clave. También se ve que en algún momento esa grieta ha sido rellenada añadiendo

suplementos de pizarra con mortero de cemento Portland.

Al fondo del nártex se encuentra el muro de la nave. Hay una puerta adintelada que

presenta una patología típica por apertura de los apoyos: agrietamientos y descenso de

la clave. Se han producido algunas concentraciones de tensión que han conducido a

fracturas locales que no tienen ninguna importancia. (La separación entre los sillares

permite ver la separación total, que es de unos 3 ó 4 cm.)

Se aprecia perfectamente la amplicación de la nave. El muro se continuó adosado

simplemente a la esquina del muro antiguo (se ve claramente el aparejo de esquina).

Desde la ventana izquierda del nártex puede verse cómo el muro interior se ha

desplomado hacia dentro y cómo el cuerpo del baptisterio está directamente adosado al

muro interior de la nave y al propio nártex. El muro del nártex que acomete perpendicu-

larmente a la parte antigua del muro de la nave está simplemente adosada; hay, además,

una separación quizá de unos 5 ó 6 cm. Dado que el último revoco parece reciente es

bastante posible que esa separación se haya producido con posterioridad al revoco

actual.

Muro sur de la nave

Por el exterior, el muro sur presenta grandes desplomes. De nuevo, puede verse con

claridad la zona ampliada con una separación vertical y aparejo de esquina en la parte

antigua. Lo más notable son los dos grandes contrafuertes añadidos. Estos contrafuer-

tes están también desplomados hacia afuera. Fueron adosados simplemente al muro,

enjarjando sólo en una pequeña zona alta. Como consecuencia de ello son muy

ineficaces. En ambos casos la grieta de separación con el muro se manifiesta en toda la

altura. La grieta es mayor en el caso del contrafuerte más pequeño.

En la parte superior del muro, justo debajo de la cornisa formada por el vuelo de las

pizarras pueden verse las cabezas de los tirantes y canecillos de la armadura. En algunos

casos aparecen protegidas por una pizarra clavada con un clavo de hierro.

Torre

La torre está adosada a la cabecera de la iglesia, pero se accede por fuera. Es una torre

cuadrada, de proporciones robustas. Presenta tres cuerpos divididos por dos impostas.

El primer cuerpo de arranque muy macizo; hay luego otro cuerpo con ventanas cuadradas

y escudos, y un tercer cuerpo con los arcos y las campanas. Está perforada en su base

por un pasadizo cubierto por una bóveda de cañón (en la que no aparece ninguna grieta).

Todos los arcos superiores están muy agrietados (en la actualidad están apeados).

La fábrica superior, de poca altura, se ha movido mucho, En todos los arcos las dovelas

centrales han descendido y las piedras de la cornisa están todas movidas coincidiendo

evidentemente algunas con el descenso de la piedra central de la clave. Las grietas han

facilitado la entrada de agua que ha lavado el mortero en varios sitios. El resto de la torre

está en muy buen estado.

Bap tis terio y sacris tía

El baptisterio y la sacristía son cuerpos adosados simplemente a la nave y presbiterio en

fecha desconocida. La grieta de separación es apreciable en ambos casos.

3.2 Patologías estructurales

Entre las distintas patologías (grietas y desplomes) descritas en el apartado anterior hay

que seleccionar aquellas que manifiestan un problema estructural. Se ha realizado un

levantamiento de los desplomes en todo el contorno del edificio (Figura 3).

Presbiterio y nártex

Las grietas y desplomes en el nártex y en el presbiterio tienen una magnitud que no

supone ningún peligro para la fábrica: el sistema de contrarresto ha cedido ligeramente

debido al empuje de la bóveda, como consecuencia de ello se han abierto tres grietas una

en la clave hacia abajo, muy visible, y dos en los riñones hacia arriba (para verlas abría

que retirar el relleno). El movimiento básico se ha dibujado en la Figura 2 con referencia

al arco de medio punto. Los desplomes son pequeños y están estabilizados por la

consolidación del terreno. No es preciso realizar ninguna intervención estructural.

Figura 2. Agrietamiento típico de una bóveda de cañón por cedimiento de sus estribos

Desplomes en muros y contrafuertes de la nave

Por el contrario los muros de la nave presentan desplomes importantes; el muro norte

hacia el interior y el muro sur hacia el exterior (ambos en el mismo sentido). La magnitud

llega a los 30 cm en algunos puntos; los mayores se concentran en la zona antigua.

Finalmente, hay que resaltar que los desplomes son crecientes hacia los pies de la parte

antigua de la iglesia (Figura 3). La importancia de los desplomes exige una verificación

de la estabilidad del muro en las zonas peores.

Remate de /a torre

La torre presenta serios agrietamientos en la zona superior, coincidiendo con las claves

de los arcos bajo los que se sitúan las campanas. Dado el tamaño de los macizos de

estribo de los citados arcos es imposible que su origen se deba a un cedimiento por falta

de contrarresto. Es preciso investigar su origen para poder sugerir formas de consolida-

ción.

4. Estudio geotécnico. Cimentaciones

Antes de pasar al análisis de estabilidad de los muros y del remate de la torre es preciso

conocer algunos datos sobre el terreno. La información se ha tomado del estudio

geotécnico realizado por la empresa INVECO (Lugo, mayo de 1999).

4.1 Estudio geotécnico

El Caurel se encuentra dentro de la zona III, "Galicia Oriental" (Matte, 19681, formada

por cuarzo-esquistos y semiesquistos, es decir, rocas de color oscuro, compactas, algo

foliadas y de fractura irregular, con un grado de alteración bajo a medio. Del estudio

geotécnico del terreno sobre el que está cimentada la iglesia de Santa María de Meiraos

podemos conocer sus principales características geotécnicas y resistentes.

Los trabajos realizados fueron:

1) Seis sondeos geotécnicos en los puntos indicados con S en la Figura 4, cinco en las

fachadas oeste y sur, próximos al perímetro del edificio y uno en el exterior de la

plataforma sobre la que se levanta.

2 ) Dos ensayos de penetración dinámica continua, el primero en la fachada sur, por el

exterior, a la altura del altar, y el otro, a la entrada del nártex.

3) Ensayos de laboratorio.

4 ) Medición del nivel freático.

Figura 4. Localización de los sondeos realizados por INVECO

Figura 5. Perfil geotécnico A-A' (INVECO) y su relación con el alzado sur

De las probetas obtenidas y la medición del número de golpes necesarios para vencer

la resistencia del terreno en cada profundidad se deduce que:

Existe una capa de terreno vegetal de 0,10 a 0,50 m de profundidad. Después

aparece un terreno de relleno de 0,30 a 2,40 m, y a partir de ahí un banco de roca

pizarrosa con grado de meteorización decreciente.

La tensión admisible del terreno presenta grandes oscilaciones. En los sondeos de la

fachada oeste la tensión varía de 0,5 a 2 kg/cm2 para 7 m de profundidad. En los de

la fachada sur se aprecia un incremento de este valor hacia la zona de la torre, de 1

a 4 kg/cm2, es decir, una tensión duplicada. Los ensayos de penetración dinámica

dan valores intermedios de 1,20 kg/cm2 para 7 m de profundidad. Las zonas donde

la resistencia parece ser menor son las de la parte oeste más próximas al nártex,

donde hasta los 9 metros la resistencia es de sólo 0,5 kg/cm2.

De los ensayos de laboratorio se deduce que el terreno no contiene sulfatos solubles

y no es expansivo.

El nivel freático no aparece en los sondeos geotécnicos ni en los ensayos de

penetración dinámica, uno de los cuales penetra hasta los 16 metros.

4.2 Estado de la cimentación

El edificio se levanta sobre una plataforma de relleno bien asentada formada por lajas de

pizarra dispuestas horizontalmente y tierra. Se han realizado tres catas en la cimentación,

una en l a fachada oeste y dos en la parte central de la fachada sur.

El nivel del firme en la fachada oeste tiene una profundidad de unos 2 metros. Se

observa una capa de arcilla intermedia (algunos autores, Kirikov (1 992), consideran esta

práctica una medida antisismo). La calidad de la fábrica de cimentación es buena.

El nivel del firme en la fachada sur oscila entre 2 m y apenas 0,5 m (de oeste a este);

en esta últ ima zona el muro se apoya casi directamente sobre el terreno, sin una fábrica

intermedia como en la fachada oeste (Figura 5). La cimentación no está tan bien

ejecutada como en la fachada oeste. (Esta cimentación es más antigua y, posiblemente,

en la oeste se corrigieron, a la vista de los desplomes de los muros, los defectos

cometidos en la parte ya construida.)

En cuanto a los valores de resistencia obtenidos por los ensayos no parece que se

puedan considerar resistencias inferiores a 1 kg/cm2, ya que la tensión de trabajo (sin

excentricidad) bajo el muro de la nave (6 m de altura; peso específico de 2 .500 kg/m3)

se puede estimar entre 1-1,5 kg/cm2. El efecto del desplome puede subir este valor por

encima de los 2 kg/cm2. No hay duda que de que la consolidación del terreno mejora su

resistencia a costa de grandes asientos.

5. Análisis de estabilidad

5.1 Muro sur de la nave

Origen de los desplomes. Agrie tamientos.

El muro sur presenta unos desplomes crecientes en sentido oeste, que llegan al máximo

en el límite de la zona antigua. Puede verse que allí la parte superior del muro antiguo fue

demolida, debido a su excesiva inclinación, y la parte superior es de nueva construcción.

No parece casual que los desplomes aumenten al mismo tiempo que crece la

potencia del relleno. En cualquier caso el muro ha sufrido una «torsión» (la base

permanece fija mientras que las inclinaciones crecen hacia al oeste). Como consecuencia

de ello ha aparecido la grieta longitudinal de deshojamiento a la que se ha aludido con

anterioridad.

¿Por qué se inclina un muro vertical que sólo recibe la carga vertical de la techumbre?

Se trata, seguramente, de un problema de inestabilidad debido a la poca rigidez de la

cimentación. El problema ha sido estudiado con detalle con referencia a muros y torres

por Hambly (1985); la probabilidad de que se produzca la inclinación crece con la

esbeltez del muro y con el asiento medio. La fórmula de Hambly que establece la relación

entre los parámetros correspondientes para que empiece a inclinarse el muro es:

(he* x,) /re2 = 1

donde:

he = altura del centro de gravedad;

X, = asiento medio

re = radio de giro de la sección.

si el miembro izquierdo es menor que 1 el muro es estable; si es igual a 1 el muro está

en equilibrio indiferente con cualquier pequeña inclinación; finalmente, si es mayor que

1 el muro se debe caer por inestabilidad.

En los muros de la nave ha habido asientos considerables como queda demostrado

por la pila del agua bendita, inclinada por este motivo (el asiento en esa zona puede ser

de 2 -4 cm). Considerando una rebanada de 1 m de muro (6 m de alto y 0,9 m de

espesor) y un asiento medio de 2 cm: he= 3 m; xe = 0,02 m; re = 0,26 m

pero para un asiento medio de 3 cm,

En estas condiciones, el muro debió empezar a inclinarse durante la construcción o poco

después. Por supuesto, como puede verse en el corte geotécnico esto es sólo para la

parte situada más hacia el oeste; la cimentación mejora hacia el este y en esta zona el

muro sería estable, oponiendo una cierta resistencia al antedicho movimiento.

Estabilidad del muro actual

El muro actual presenta, en la zona más crítica, unos desplomes de hasta 30 cm. No

obstante, dado el tiempo transcurrido desde su construcción el terreno bajo la

cimentación debe estar completamente consolidado. Al muro se le adosaron dos

contrafuertes que, como puede apreciarse en las fotos, están completamente separados

de él (salvo un par de piedras de conexión en la parte más alta). En estas condiciones los

contrafuertes son completamente inútiles. (El ahorro, en su momento, al no realizar un

enjarje adecuado ha convertido en inútil la obra de refuerzo.)

Se trata, pues, de estudiar la estabilidad de un muro de 6 m de alto, 0,90 m de

espesor y un desplome de 3 0 cm en cabeza.

Si consideramos sólo la carga gravitatoria, el muro es estable (de hecho ha estado

en pie durante siglos). La resultante del peso cae por poco del núcleo central de inercia,

pero al estar el suelo consolidado podría darse por buena la situación.

El problema surge al considerar una posible acción horizontal de sismo. Los sismos

registrados en los últimos años son todos ellos de baja intensidad, entre 5,l y 3,2 grados

en la escala de Richter, con los epicentros a unos 2 0 km. Las intensidades son bajas y,

de hecho, no se han producido daños de consideración en las edificaciones cercanas. No

obstante parece necesario realizar un sencillo análisis estático que permita fijar u n límite

inferior de la seguridad. A estos efectos, se considerará una aceleración estática

horizontal equivalente de 0,l veces la aceleración de la gravedad. Este valor es muy

holgado respecto a los valores que podrían deducirse de un análisis dinámico detallado.

(De hecho, las tablas al uso no se ocupan del sismo de intensidad tan baja.)

Aplicando al muro anterior la aceleración 0,1 g, éste se encuentra al borde del vuelco

sobre su arista exterior. Sería necesario mejorar su estabilidad.

Se ha realizado un segundo cálculo considerando que los contrafuertes están unidos

al muro. Como se ha estudiado con detalle en otra parte (Huerta y López (1 997b,

1999)), la acción del contrafuerte depende de su unión con el muro y del estado del

propio muro. Se han considerado las tres hipótesis dibujadas en la Figura 6, que

Figura 6. Estudio de distintas hipótesis de conexión entre contrafuerte y muro: a) sin

conexión; b) contrafuerte unido al muro inmediato, mala unión con el resto del muro;

C) contrafuerte unido a un fragmento de muro; d) unión perfecta entre el contrafuerte

y todo el muro. El coeficiente geométrico de seguridad viene dado por d/2a y se

indica a la derecha en cada caso.

contemplan distintas condiciones de la unión. En conclusión, si se realiza un buen enjarje

y el muro está en aceptables condiciones en las proximidades del enjarje, los contrafuer-

tes actuales darían una seguridad suficiente en la hipótesis muy improbable de que se

produjera un sismo cuya aceleración estática equivalente fuera de 0,l g.

5.2 Muro norte de la nave

El muro norte de la nave presenta un desplome apreciable hacia el interior; no obstante

es mucho menor que el del muro sur. En este caso, además, resulta fácil sujetar el muro

a media altura en la zona más crítica a los muros transversales del nártex y del

baptisterio.

5.3 Remate de la torre

Como se ha dicho los arcos que rematan la torre presentan un agrietamiento importante,

incluso con movimientos apreciables de algunas piedras: descenso de algunas claves y

desplazamiento de piedras de la cornisa. Estos daños no pueden deberse a la acción

exclusiva del peso propio, tienen que ser consecuencia de algún tipo de acción

horizontal. Examinaremos a continuación las tres posibilidades: viento, efecto de las

campanas y sismo.

Viento

La acción del viento es despreciable para la

7 torre de fábrica, pesada y poco esbelta. No

sucede lo mismo con la cubierta de madera,

. mucho más ligera. Estudiaremos este último l 1 ' cas0.A efectos de cálculo se suele conside-

1 rar que el viento actúa sobre la superficie de + ' una sección transversal por unplano perpen- i

dicular a la dirección del viento. Para nuestro

Figura 7. Superficie de acción del viento sobre la techumbre de la torre

r

I_j r- -

caso este área vale, aproximadamente, 5 m2

(Figura 7). Como presión del viento dada la

situación muy expuesta se debería tomar el

máximo de la norma, 1 5 0 kg/m2. Esto condu-

l ce a una fuerza horizontal de 0,75 t.

Id%.+ i

La techumbre tiene una superficie exterior de aproximadamente 2 7 m2 (hemos obtenido

esta cifra asimilándola a un cono del mismo diámetro). Considerando un peso de 3 0

kg/m2, el peso de la techumbre será (sin contar el árbol) de: 27* 3 0 = 0,81 t. La

relación entre el momento estabilizante del peso y el momento desestabilizante del

viento, ambos respecto al punto A, valdrá: (0,81*1,7)/(0,75 * 1 ) = 1,8. Sumando el peso

del árbol el coeficiente de seguridad es casi 2. Parece un valor adecuado, aunque es

posible que en una situación tan expuesta la presión del viento alcance valores aún

mayores. Vientos fuertes racheados introducirían una acción dinámica que podría

conducir al agrietamiento de la parte superior.

Efecto de las campanas

Al voltear una campana se producen fuerzas horizontales de alrededor del doble del peso

de la propia campana (Heyman (1 999), Pieper (1 983)). El período entre las fuerzas

horizontales en uno y otro sentido es, aproximadamente, de 114 de segundo (Figura 8).

Las campanas deben pesar entre 100 y 200 kg. Al tocarlas simultáneamente se pueden

generar fuerzas horizontales de 0,5-1 toneladas (cuando coincidan en orientación) con

el periodo citado de 114 segundo. Este periodo puede coincidir con el periodo natural de

una torre poco esbelta. Es, pues, posible que en este caso se pueda haber producido una

resonancia que conduciría a la aparición de grietas. Por otro lado, si la unión de las

campanas con la fábrica tiene holgura (en la actualidad las uniones están muy

deterioradas) esto aumentaría las posibilidades de agrietamiento. Además, la fábrica por

encima de los arcos tiene muy poco espesor y esto aumenta la posibilidad de

agrietamiento.

Figura 8. Fuerza horizontal ( xpeso de la campana) durante una vuelta completa de

campana (Heyman, 1999)

Sismo

Asimilando el efecto del sismo más desfavorable a una aceleración horizontal de 0,l g,

resulta evidente que tanto la torre en su conjunto como su parte superior son m u y

estables. No obstante, en su parte superior la torre está compuesta por cuatro machones

unidos débilmente por las claves de los arcos, que no soportan ningún peso adicional.

Como en los casos anteriores la vibración del sismo tenderá a producir un agrietamiento

en esa zona más débil.

Combinación de acciones: efecto acumulativo

La probabilidad de que las tres acciones anteriores se den simultáneamente es

prácticamente nula; cuando sopla un vendaval no se tocan las campanas y los sismos

son extremadamente raros en la región (los últimos sismos suponen una anomalía).

Sin embargo, los efectos de las tres acciones, actuando por separado, sí que pueden

ser acumulativos. Una grieta incipiente producida por un fuerte vendaval aumentará tras

un repique prolongado de las campanas; formada la grieta en la clave, la momentánea

descarga del arco durante el sismo conducirá a un deslizamiento de la clave. Es ésta una

secuencia posible entre muchas.

En conclusión, cabe decir que la débil unión,y falta de carga superior, entre los cuatro

machones de la fábrica hacen que el remate sea muy sensible a acciones horizontales

de cualquier tipo.

6. Conclusiones. Medidas de consolidación

6.1 Muro sur

Contrafuertes

El muro sur es estable para peso propio, a pesar de su desplome; sin embargo, podría

llegar a una situación crítica por efecto de un seísmo un poco más fuerte de los hasta

ahora registrados en la zona. Como se ha visto la situación mejora sustancialmente si los

contrafuertes actuales estuvieran bien enjarjados al muro. Ésta es la actuación que se

recomienda. Hay dos maneras de conseguirlo.

unir los contrafuertes actuales al muro mediante cosidos con barras de acero e

inyecciones de cemento Portland. Sería preciso coser tan to en vertical como en

horizontal.

demoler los contrafuertes actuales (tras apear convenientemente el muro) y

reconstruir unos nuevos de la misma proporción y construcción (mampostería de

lajas de pizarra y mortero de cal), bien enjarjados en el muro. Para ello, tras la

demolición de los antiguos contrafuertes habría que realizar un roza vertical en el

muro de entre 113 y la mitad de su espesor de profundidad y 1,5 veces el ancho del

contrafuertes. Las piedras se colocarían cuidando una buena unión con la fábrica

antigua.

El nuevo contrafuerte se apoyaría sobre la antigua cimentación ya consolidada. El

mejorar la cimentación en una parte localizada conduciría a incompatibilidades de

deformación que a la larga perjudicarían a la estructura. Si se decidiera mejorar la

cimentación, con recalces, micropilotajes, etc., se debería reforzar toda la cimentación.

Para una exposición más detallada de esta filosofía del «todo o nadan en el refuerzo de

las cimentaciones de los edificios antiguos, véase Beckmann (1 995).

Consolidación en zona agrietada

El muro sur presenta un agrietamiento longitudinal visible a partir de la capilla anexa al

presbiterio; se aprecia muy bien en la ventana superior adyacente a la capilla. Como se

ha dicho este «deshojamiento» se debe a la diferencia de desplomes en un extremo y

otro. La consolidación de los contrafuertes impedirá el crecimiento de la apertura de la

grieta. No parece necesario, pues, recurrir a cosidos horizontales y bastará con realizar

inyecciones de mortero de cal para rellenar los vacíos entre las piedras.

6.2 Muro norte

El muro norte de la nave presenta un desplome hacia el interior. El desplome se ha

medido suponiendo la pared interior pertectamente plana, cosa que no es cierta. Habría

que sumar al desplome medido la disminución de sección en altura, unos 10 cm. Eso

daría un desplome de unos 18 cm, que no es alarmante. En este caso, si se considerara

necesario, sería fácil fijar el muro horizontalmente, aproximadamente a media altura, a

las paredes del nártex y baptisterio realizando un cosido horizontal de una o dos barras

corrugadas de acero inoxidable con un anclaje suficiente.

6.3 Remate de la torre

Los agrietamientos en el remate de la torre están concentrados en las claves de los

arcos, que constituyen la unión entre los cuatro macizos en ángulo que conforman el

cuerpo de campanario. La fábrica es de mala calidad y tiene muy poco espesor (unos 30-

35 cm). El trasdós de los arcos y la parte superior de los machones forman una

plataforma horizontal sobre la que se apoya simplemente la cornisa y un material de

relleno que forma la pendiente hasta los paños de la cubierta. Toda la zona descrita se

sitúa en la zona más expuesta de la torre, por lo que cualquier agrietamiento favorecería

la penetración de agua.

La solución es desmontar la

fábrica y sustituirla por una nueva

fábrica bien trabada en el remate de

la torre. Esto se puede conseguir de

varias maneras. Una de ellas sería

rehacer los arcos con buena mampos-

tería y aprovechar la zona de relleno

para disponer un zuncho de hormigón

armado anclado verticalmente a la

fábrica en las esquinas.

REQohl)oS de ANCLAJE

Figura 9. Posible colocación de zuncho de hormigón armado en remate de la torre

Madrid, 31 de julio de 1999

Fdo: SANTIAGO HUERTA FERNÁNDEZ

Dr. Arquitecto. Profesor Titular de Estructuras

Universidad Politécnica de Madrid

7 . Bibliografía

Gran enciclopedia gallega (1 974). Gijón: Silverio Cañada.

Beckmann, P. (1 995). Structuralaspects ofbuilding conservation. Londres: McGraw-Hill

Book Company.

Hambly, E. C. (1 985). «Soil buckling and the leaning instability of tal1 structures».

Structural Engineer 63: 77-85.

Heyman, Jacques (1 982). The rnasonry arch. Chichester: Ellis Horwood.

Heyman, Jacques (1 995a). Teoría, historia y restauración de estructuras de fábrica.

Madrid: Instituto Juan de HerreralCEHOPU.

Heym an, J acques ( 1 999). El esqueleto de piedra. Mecánica de la arquitectura de fábrica.

Madrid: Instituto Juan de Herrera/CEHoPU.

Huerta Fernández, Santiago y Gema López Manzanares (1 996a). Informe sobre la

estabilidad de la iglesia de Guimarei. Dirección Xeral do Patrimonio Cultural. Xunta

de Galicia.

Huerta Fernández, Santiago, Enrique Rabasa Díaz y Gema López Manzanares (1 997a).

Estudios estructurales previos a la restauración de la capilla del paz0 de A n tequeira

en Rois. Dirección Xeral do Patrimonio Cultural. Xunta de Galicia.

Huerta Fernández, S. y G. López Manzanares (1 997b). ~Stab i l i t y and consolidation of an

ashlar barre1 vault w i th great deformations: the church of Guimare i .~ Structural

studies, repairs and maintenance of historical buildings. (ed. por S. Sánchez-Beitia

y C. A. Brebbia. Southampton: Computational Mechanics Publications, pp. 587-96.

Huerta Fernández, Santiago, Enrique Rabasa Díaz y Gema López Manzanares (1 999).

Estudios estructurales previos a la restauración de la iglesia parroquia1 de Malvás

(Pontevedra). Dirección Xeral do Patrimonio Cultural. Xunta de Galicia.

Kirikov, B. A. (1 992). A history of earthquake resistant construction. Madrid: Instituto

Eduardo Torroja.

Kooharian, Anthony (1 953). «Limit Analysis of Voussoir (Segmental) and Concrete

Arches.» Proceedings of the Arnerican Concrete lnstitute 49: 31 7-28.

Luzón Nogués, J. M. (1 980). El Caurel. Madrid: Ministerio de Cultura. Dirección General

del Patrimonio Artístico, Archivos y Museos, Subdirección General de Arqueología.

Pieper, Klaus (1 983). Sicherung historischer Bauten. Berlin: Wilhelm Ernst und Sohn.

Russo, Cristóbal. Lesiones de los edificios. Barcelona: Salvat Editores, 1 934.

Valiña Sampedro, E. (1980). Inventario artístico de Lugo y su provincia. Madrid:

Ministerio de Cultura, vol. IV, pp. 126-1 29.

8. Documentación fotográfica

VISTA EXTERIOR 1

To RRE

vistas exteriores 2-5

agrietamientos en arcos 6-9

cubierta; base del árbol 10-1 5

armazón de las campanas 16-1 7

NÁRTEX

pórtico y puerta exterior 18-21

encuentro nartéx y nave 22-26

interior del nártex 27-30

NAVE

vista general del coro 31 -33

corredor del coro y apoyo de las armaduras 34-35

puerta entrada al nártex 36-38 B

armadura de cubierta 39-40

muro sur 4 1 -42

cata en muro sur 43-44

pila de agua bendita 45-46

osario 47-48

BAPTISTERIO

puerta de entrada 49-50

encuentro con nave 51-52

exterior; hueco con la sacristía 53-54

exterior; hueco con el nártex 55-56

ALTAR

arco del presbiterio 57-58

escalera 59-60

EXTERIOR: MURO SUR

esquina y plataforma 61 -62

puerta y encuentro con la ampliación 63-64

detalles de los contrafuertes 65-69

EXTERIOR: CATAS

catas en muro oeste 70-72

catas en contrafuertes 73-76

L.. , .. .

t'. . - - -- a 44