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La efímera estabilidad de las cúpulas de hielo, siglos XVIII y XIX

Pepa Cassinello

El hielo ha dado forma ha muy diferentes tipos de cubiertas abovedadas que forman parte de la Historia de la Arquitectura acaecida en los lugares más fríos de la Tierra. Sin embargo, dada su efímera vida, es un patrimonio que solo perdura en las fuentes docu-mentales, y tal vez por ello, es también uno de los más desconocidos.

El único tipo de cubiertas de hielo que ha sido am-pliamente documentado es el prehistórico y persistente iglú. Pero la variada arquitectura del hielo, surgida por primera vez en Rusia en el siglo XVIII, es la gran des-conocida. Se trata de un conjunto de inquietantes y traslúcidas formas resistentes, que formaron parte de los famosos «Palacios de Hielo», cuya estabilidad no solo dependía de su forma geométrica y adecuado sis-tema de contrarresto, como en el caso de las bóvedas y cúpulas de fábrica pétrea, sino también de la constante existencia de las condiciones térmicas y ambientales que el material necesita para no sufrir grandes defor-maciones o derretirse hasta desaparecer.

Por otra parte, las bóvedas y cúpulas de bloques de hielo, pese a su inestabilidad material —se derriten—, al igual que las construidas con fábricas pétreas, están dotadas de una gran resistencia a compresión.

El objetivo de la investigación ha sido rescatar del olvido algunos de sus más relevantes hitos, analizan-do sus tipos estructurales y constructivos, unidos a las peculiares técnicas constructivas de este material. Entre ellos destacan las cubiertas del: Palacio de St Petersburg (1739-1940), Palacios del Carnaval anual de Montreal (1883-1909), Palacio de St Paule

(1886), la Torre de Babel de Montreal (1887), el Pa-lacio y la Botella gigante de Québec (1894), el Zig-gurat de Québec (1885) y el Palacio de Ottawa (1895).

INTRODUCCIÓN: DE LA ARQUITECTURA DE HIELO (SIGLO XVIII – SIGLO XIX)

La historiografía sitúa el nacimiento de la Arquitec-tura de Hielo en el siglo XVIII en Rusia, aunque des-de el inicio de los tiempos, el hombre construyó pe-queñas viviendas de hielo —iglús— en todos aquellos lugares donde la nieve y el hielo eran los únicos materiales existentes para construir su habitat.

Transcurrido un largo periodo de tiempo, y de la mano del desarrollo de la técnica de este material, se construyó el primer Palacio de hielo. Fue en Rusia, en el año 1734, aunque no existe documentación re-ferente a sus características específicas. Seis años después, en 1740, se construyó el Palacio de Newa. Fue edificado en San Petersburgo, junto a la orilla del río Newa, por orden de la emperatriz rusa Anna Ivanovna para conmemorar la firma del tratado de paz con Turquía. Su destino fue servir para la cele-bración de diferentes fiestas, así como de alojamien-to de la burlesca Luna de Miel del Príncipe Gallitzin y su esposa, una vez convertidos en meros bufones. (Anderes 1983)

Este Palacio de Hielo fue diseñado por el arquitec-to ruso Peter Eropkin, que en aquellos momentos di-

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rigía el Comité de Construcciones de San Petesbur-go. Se trataba de un arquitecto formado en Italia, que había traducido al ruso la obra de Palladio. No vano, el Palacio de Hielo recordaba, en algunos aspectos formales, a una pequeña Villa Palladiana. Se levantó sobre planta rectangular de 15,85 metros por 4,87 de ancho y 6,00 de alto (figura1).

Fue construido en su totalidad utilizando bloques de hielo; tanto su estructura portante de muros de carga, como su cubierta inclinada, y las particiones interiores, así como los cerramientos de las ventanas, el mobiliario, los objetos decorativos e incluso el jar-dín exterior, que estaba rodeado de esculturas de ár-boles y animales tallados en hielo. (Curtiss 1974)

Con el fin de conseguir la máxima transparencia de las fábricas de hielo, Peter Eropkin usó hielo de agua del lago, en lugar de la de los canales que contenían impurezas. Los bloques de hielo fueron extraídos de zonas profundas para garantizar también la mayor compacidad del material. Las juntas entre bloques se rellenaban con agua, que se congelaba en pocos ins-tantes, uniendo los bloques de tal manera, que el con-junto arquitectónico de las fábricas parecía ser un solo cuerpo uniforme tallado en una sola pieza. Impactante apariencia que fue descrita por el historiador ruso George William Krafft en 1741 (Krafft 1741).

En efecto, según se describe Krafft, el Palacio pa-recía esculpido en un solo y enorme trozo de hielo, y

fue más bello e impactante de lo que hubiera sido de haberse tallado en una enorme piedra del más fino mármol, ya que el brillo multicolor de las transparen-tes fábricas de hielo bajo los rayos del sol lo databa de una apariencia mágica.

Al llegar la primavera el Palacio se derritió des-apareciendo para siempre del mundo real, quedando confinado en los dibujos que acompañan los docu-mentos históricos del reinado de la emperatriz Anna Ivanovna. Sin embargo, transcurridos más de 100 años, este Palacio se convirtió en el máximo prece-dente de una larga y continua secuencia de grandes construcciones de hielo, que desde entonces, y hasta nuestros días, se realizan en diferentes países donde las bajas temperaturas invernales permiten repetir esta experiencia.

En el siglo XIX se produjo el gran apogeo de la construcción de Palacios de Hielo, fundamentalmen-te en Estados Unidos y Canadá, con motivo de los «Carnavales de Invierno» celebrados en las ciudades de Montreal, St Paul, Québec, Ottawa, y Leadville.

El primero de ellos fue el Castillo de los Carnava-les de Invierno de Montreal (Blair 1977). Se constru-yó en 1883. Se trataba de una construcción de gran tamaño diseñada por el arquitecto A. C. Hutchison, como pieza central de las fiestas. Fue construido en Dominion Square, hoy Place of Canada, con bloques de hielo extraídos del helado río de St Lawrence. Sus dimensiones eran 42 × 24 × 15 centímetros. Se le-vanto sobre una planta cuadrada de 27,43 metros de lado, alcanzando una altura de 6 metros. El castillo contaba con 5 cubiertas piramidales; 4 sobre cada una de las torres situadas en sus esquinas, y una so-bre la gran torre central (figura 2).

Las cubiertas se ejecutaron con un nuevo sistema constructivo consistente en la utilización de pequeñas ramas para dar forma a las agujas piramidales, que posteriormente, a modo de encofrado perdido cola-borante, eran empapadas con agua, y al congelarse adquirían piel de hielo dando continuidad visual al conjunto arquitectónico (figura 3). El arquitecto Alexander C. Hutchison, que tenía una gran experiencia en la construcción de fábricas pétreas, se convirtió en un experto de la construcción con fábricas de hielo. Diseñó los Castillos de Hielo de los Carnavales de Invierno de los siguientes años (1884-1887). Cada año los Palacios de Hielo adquirían mayores dimensiones. El de 1884 alcanzó 160 pies de longitud, 64 pies de ancho y 80 pies de alto. Se

Figura 1Palacio de Hielo /Villa Newa. St Petesburgo 1740 (Krafft 1741)


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utilizaron 15.000 bloques de hielo en su construcción. El año siguiente (1885), se incrementaron nuevamente las dimensiones del Palacio y A. C. Hutchison iba adquiriendo mayor experiencia y adaptando las técnicas de construcción para optimizar sus nuevos diseños. En este caso, las torres que flaqueaban la puerta principal del recinto fueron cubiertas con cúpulas semiesféricas de bloques de hielo, construidas a base de anillos concéntricos, al igual que las primitivas cúpulas pétreas. Este mismo año se proyectó también la famosa

«Tower of Babel» de hielo, con cúpula cónica de base circular.

En 1886, tras la epidemia surgida en Montreal, na-cieron los carnavales de invierno de St. Paul, que también contaron con un Palacio de Hielo diseñado por A. C. Hutchison. Al año siguiente, en 1887 se construyó en hielo una Catedral en St. Paul con una altura de 31 metros. El proyecto ganador del concur-so fue diseñado por el arquitecto C.E. Joy. Imitando las formas de la historiografía de las fábricas pétreas, esta Catedral incluía incluso arbotantes de hielo para el contrarresto de los empujes de la cubierta de la to-rre central, así como bóvedas cilíndricas y pequeñas cúpulas como cubierta de las torres.

En Québec y Ottawa también se construyeron enormes Palacios de Hielo para los Carnavales de In-vierno, así como otros tipos de construcciones que eran testimonio de la maestría alcanzada en la técni-ca de la utilización del hielo como material arquitec-tónico. Entre ellas, una botella gigante de cerveza de

Figura 2 Castillo de Hielo antes del vertido de agua sobre las cúpu-las. Montreal, 1883 (Notman 1884)

Figura 3Palacio de Hielo. Montreal 1885 (Notman 1886)

Figura 4Tower of Babel, 1885 (Anderes 1983)


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15,23 metros de altura, cuya forma resistente era la de una gran cúpula de hielo que servía de bar (1894), o un fragmento de la Torre Eiffel, convertido en hito del conjunto de construcciones del carnaval (1896), o la Torre Ziggurat de Québec, desde la que se divisaba

el transparente y multicolor conjunto de las fábricas de hielo bajo el sol de invierno.

DE LAS FÁBRICAS DE HIELO: MECÁNICA Y CONSTRUCCIÓN

Las fábricas de hielo —como las de piedra— son es-tructuras discontinuas y anisótropas cuyo trabajo óp-timo es a compresión, siendo capaces de resistir tan solo pequeñas tracciones (Huerta 2004) Por ello, las formas resistentes más adecuadas de los Palacios de Hielo son las mismas que las de las Catedrales de Piedra. Sin embargo, dadas las específicas caracterís-ticas físico-químicas del hielo y la piedra, así como de los materiales utilizados como aglomerantes de sus fábricas, cuentan con importantes diferencias en cuanto se refiere a su estabilidad física y a su proce-so de construcción.

El hielo es un material aceptado por la Asociación de Mineralogía Internacional, como un mineral. Pero se trata de un sólido —agua congelada— que solo es estable a temperaturas menores de 0ºC. Cuando as-ciende la temperatura del habiente, el hielo comienza a deformarse y derretirse lentamente hasta convertir-se en agua. Bien es cierto que existen muchos tipos de hielo — como de piedra—, y dependiendo de sus características físico-químicas; compacidad, hetero-geneidad física (impurezas), no solo tendrá una de-terminada resistencia mecánica, sino también, en el caso del hielo, un diferente proceso de descongela-ción o colapso. Los tipos de hielo dependen de las condiciones de presión y temperatura, siendo uno de los más comunes el llamado Ih —hielo hexagonal—. Cuyo módulo de Young se sitúa en el entorno de E=9-10 GPa para cristales puros (Schulson 1999). Se trata de un material de gran resistencia mecánica, que puede soportar tracciones de hasta unos 30 N/mm2 (a temperatura 20º F) y compresiones de hasta 300 N/mm2. Un material que sin duda puede ser más resistente que muchos tipos de piedras.

Durante los siglos XVIII y XIX, antes de la apari-ción en el siglo XX de la fabricación industrializada de bloques de hielo, las construcciones de hielo se ejecutaron utilizando bloques extraídos del fondo de ríos y lagos congelados, que eran utilizados como «canteras» del material. Para facilitar el proceso de construcción y evitar posibles cambios de temperatu-ra durante el transporte, los Palacios de Hielo se

Figura 5Palacio de hielo. St Paul 1888 (Anderes 1983)

Figura 6 Botella de hielo. Québec 1894 (Anderes 1983)



construyeron junto a los mismos ríos o lagos, de don-de se extraían los bloques, controlando así su necesa-ria estabilidad física.

El aglomerante utilizado en las fábricas de hielo era el agua. El proceso de construcción consistía en, una vez extraídos los bloques de hielo y posicionados formando parte de las fábricas de los diferentes ele-mentos estructurales y constructivos del Palacio, ver-ter agua sobre ellos, de tal manera que esta no solo bañaba la superficie de los bloques sino que se cola-ba entre las juntas. Debido a las bajas temperaturas, el agua se congelaba en pocos instantes. De esta ma-nera, el agua congelada, no solo unía los bloques de hielo contiguos a través de sus juntas, sino que tam-bién proporcionaba, en mayor o menor medida, mo-nolitismo al conjunto de la fábrica. No en vano, tal y como anteriormente he referido, el historiador ruso Krafft describió el aspecto monolítico de las fábricas del Palacio del Newa (1740).

Sin embargo, aunque en algunos casos la cantidad de agua vertida sobre el conjunto de bloques de hielo proporcionara una apariencia de monolitismo a la fá-brica, cuando esta se congelaba, sin duda la demanda de juntas de movimiento frente a su estabilidad, pro-duciría la fractura del hielo precisamente por las jun-tas entre bloques, al ser los puntos más débiles ya que el hielo de las juntas no se producía bajo altas presiones. Por otra parte, las fábricas de hielo tienen la inquietante propiedad de contar con una inestable estabilidad estructural debido al permanente fenóme-no de fluencia lenta del material, que produce el cambio de sus formas resistentes, y con ella, la casi permanente demanda de la variabilidad de sus condi-ciones de Estabilidad.

Por esta especial característica del material, las fá-bricas de hielo, aunque se asemejan a las de piedra, fundamentalmente por el hecho de ser discontinuas, anisótropas y de gran resistencia a la compresión, sin embargo no cumple una de las premisas fundamenta-les enunciadas por Heyman sobre el marco definido para el análisis límite de fábricas, ya que el fallo por deslizamiento, al contrario que en las fábricas pé-treas, no solo puede existir sino que es uno de los más frecuentes (Heyman 1999). Bajo el calor del sol, y de los incrementos de temperatura, el hielo fluye a gran velocidad —se derrite—. Un proceso que se acelera más en el caso de las juntas de agua congela-da ya que son menos compactas que los bloques de hielo extraídos de las profundidades de los lagos.

Este hecho hace que la junta se licue antes que los bloques y el rozamiento entre bloques se vea sustitui-do por el de un cuerpo sólido sobre un líquido, favo-reciendo los deslizamientos de bloques.

Por otra parte, al igual que en las fábricas de pie-dra, en las fábricas de hielo son sin duda más resis-tentes y menos deformables cuanto menor espesor tienen sus juntas. No en vano, los maestros medieva-les que construyeron las Catedrales Góticas, dotaron de estrechas juntas de mortero a los elementos es-tructurales que debían ser más rígidos —como las nervaduras de sus bóvedas de crucería— y sin em-bargo ejecutaron sus elementos con gruesas juntas de mortero que dotaban a las bóvedas de mayor capaci-dad de deformación sobre sus rígidas nervaduras (Cassinello 2004).

El problema de las fábricas de hielo es que el es-pesor del agua congelada de sus juntas, no solo las dota de mayor deformabilidad, permitiendo mayor adaptación —sin rotura— a nuevos estados de equili-brio que acompañan a la variación de sus geometrías, sino que cuanto mayor es el espesor de la junta de hielo, mayor será la precipitación de descongelación de estas y con ella la temida fluencia y descongela-ción de los bloques de hielo.

Pese a ello, sin duda las fábricas de hielo son sus-ceptibles de ser analizadas en el marco del análisis lí-mite, tan solo hay que tener presente el hecho de que transcurrido un tiempo — en el que influye el espe-sor de la junta de agua congelada— desaparecerán por fluencia del material ya que la junta convertida en agua producirá deslizamientos de los bloques. Se trata de una arquitectura que inevitablemente esta destinada a desaparecer en corto espacio de tiempo.

Cúpulas

El más antiguo precedente de las cúpulas de hielo es sin duda el iglú. Un habitat construido por los esqui-males, que estaba destinado a vivienda temporal de los cazadores durante sus expediciones, y que gene-ralmente era de reducidas dimensiones.

Su forma geométrica más habitual ha sido siempre la de una cúpula, y se ha ejecutado como un cuerpo que emerge directamente del hielo o del terreno ne-vado. Se trata de una arquitectura en la que la propia forma resistente —la cúpula— es la que define la to-talidad del espacio habitable.


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Tal y como señaló Eduardo Torroja, la cúpula es la forma resistente más sencilla y natural, y la más cargada de sentido técnico para cubrir un área sin soportes intermedios y con la mínima cantidad de material. Muy acertadamente la forma geométrica de las primitivas cúpulas de los iglús era apuntada. De esta manera se evitan las tracciones que apare-cen en las cúpulas esféricas en los paralelos de los riñones y en las rebajadas en el anillo extremo, de-mandando fuertes estribos. No en vano las cúpulas más antiguas de la Historia de la Arquitectura cons-truidas en piedra, ladrillo, adobe o hielo, son apun-tadas (Torroja 1957).

El proceso de construcción de los iglús ha sido ampliamente difundido. Consiste en la extracción de bloques de hielo o nieve compacta, que se colocan directamente emergiendo de la misma zona utilizada para la extracción. Sobre la planta circular se ejecuta la fábrica en espiral inclinando las diferentes hiladas hacia el interior hasta cerrar la cúpula con su pieza de clave. Posteriormente las juntas se rellenan con nieve extraída del mismo lugar.

A partir del siglo XVIII, momento en el que como hemos visto, nació la gran arquitectura de hielo con los Palacios rusos, las formas resistentes de las fábri-cas de hielo así como sus técnicas de construcción variaron, ya que no se trataba de la construcción de pequeños habitat sino de arquitecturas de grandes di-mensiones.

Los Palacios de Hielo imitaron, acertadamente, las formas resistentes de la arquitectura de piedra e inclu-so, en la mayor parte de los casos, sus leyes de traba y soluciones constructivas, aunque también se desarro-llaron técnicas específicas adecuadas a las característi-cas del material. Un ejemplo de las nuevas técnicas empleadas en el siglo XIX para la construcción de cú-pulas hielo fueron las construidas por Alexander C. Hutchison en el Castillo de Hielo de los Carnavales de Invierno de Montreal en 1883. En este caso, y dado que el hielo es agua congelada, la cúpulas cónicas fue-ron ejecutadas con armazón de ramas vegetales secas (figura 3), sobre las que se vertió agua, que al conge-larse dio lugar a configuración final de las cúpulas.

Algunas soluciones constructivas de las cúpulas de fábrica de piedra fueron imitadas con hielo. Entre ellas, una de las más frecuentes fue la ejecución de cúpulas esféricas, en ocasiones rebajadas, por el sis-tema utilizado por el Panteón de Roma, en el que la fábrica se construye mediante hiladas concéntricas

voladas hacia el interior, que van disminuyendo de diámetro, como en el caso de las pequeñas cúpulas del Palacio de Montreal de 1885. Otro ejemplo es el de la cúpula de hielo de la famosa «Botella de Qué-bec» de 1894 (figura 6), que alcanzó una altura de más de 15 metros. En este caso la forma de la cúpula no se ejecutó con hiladas voladas sino como para-mento continuo, exterior e interiormente, adoptando los sillares de hielo la talla adecuada a la forma resis-tente, al igual que los famosos bulbos de fábrica que coronan las catedrales rusas.

CONCLUSIONES

Lamentablemente, el Patrimonio de la Arquitectura de Hielo es efímero, porque efímera es la estabilidad física de sus fábricas, que fluyen lentamente hasta derretirse debido a los cambios de temperatura.

Por otra parte, el uso del agua congelada —in situ— como aglomerante utilizado en las juntas de las fábricas de hielo desde el siglo XVIII, aunque es más impermeable que la nieve utilizada anteriormen-te por los esquimales en la construcción de sus iglús, constituye un germen de destrucción que acelera la deformación y colapso por deslizamiento de los blo-ques (sólido-líquido) en el proceso de descongela-ción, y que depende del espesor de la junta.

Pese a todo, el gran atractivo formal del hielo como material de construcción arquitectónica ha pro-piciado una larga Historia de Arquitectura perdidas que se incrementa cada año durante la celebración de diferentes Carnavales de Invierno y «Snow Show» (Kingery 1963), en los que desde el siglo XVIII, in-tervienen destacados arquitectos de la vanguardia de cada momento.

LISTA DE REFERENCIAS

Anderes, F.; Agranoff, A. 1983. Ice Palaces. New York: Ab-beville Press.

Blair, E. 1977. Palace of Ice. Leadrille: Timberline Books.Cassinello, P. 2004. Trazado y Estabilidad de la Arquitectu-

ra Gótica/ Design and Stability of the Gothic Architec-ture. Cuadernos INTEMAC, 53: 1-46. Madrid.

Curtiss, A. 1974. A forgotten empress: Anna Ivanovna and her era, 1730-1740. Nueva York: Ungar.

Heyman, J. 1999. El esqueleto de piedra: Mecánica de la ar-quitectura de fábrica. Madrid: Instituto Juan de Herrera.



Huerta, S. 2004. Arcos, bóvedas y cúpulas. Geometría y equilibrio en el cálculo tradicional de las obras de fábri-ca. Madrid: Instituto Juan de Herrera.

Krafft, G. W. 1741. Description et représentation exacte de la maison de glace, construite à St. Pétersbourg au mois de janvier 1740. St. Pétersbourg: de l’imprimerie de l’Académie des sciences, 1741.

Kingery, W.D. 1963. Ice and Snow. Cambridge: MIT Press.

Notmann, W. 1884. Notman Photographic Archives. Mc Cord Museum. Québec.

Schulson, E. M. 1999. «The Structure and Mechanical Be-haviour of Ice». JOM, 51(2): 21-27.

Torroja, E. 1957. Razón y Ser de los tipos estructurales. Instituto Técnico de la Construcción y del Cemento. Ma-drid: CISC.


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