Està preparada la Sagrada Família per resistir un sisme?

A l’hora de calcular les seves estructures, Gaudí va innovar amb el mètode empíric i experimental de les cadenes suspeses. En invertir la imatge amb un mirall, aquestes li proporcionaven no només la millor geometria del projecte -és a dir, les inclinacions que havien de tenir les columnes i els murs perquè poguessin resistir els esforços de compressió-, sinó també la possibilitat de mesurar la força en cada cadena o cordill tensat per mitjà de dinamòmetres, la qual cosa li servia per proporcionar el diàmetre de les columnes o nervis segons l’escala utilitzada.

Això ho va aplicar en l’estudi que va fer durant el projecte de l’església de la Colònia Güell, i gràcies a la col·laboració d’un equip de professionals complet, entre els quals hi havia la seva mà dreta, Francesc Berenguer; els arquitectes Josep Canaleta i Joan Rubió; l’enginyer alsacià Eduard Goetz, i el fotògraf Vicens Villarrubias. El mètode de Gaudí consistia a anar modificant els pesos per experimentar com es redefinien els diferents arcs i les voltes del projecte. D’aquesta manera, el model invertit anava configurant el projecte, que s’anava dibuixant gràcies a les fotografies que ell mateix acoloria. Aquesta experiència del model funicular a la Colònia Güell li va servir de base per al càlcul a la Sagrada Família, com el mateix Gaudi reconeixia.

No obstant això, tota aquesta enorme atenció al comportament estructural envers els pesos dels materials, és a dir, vers les càrregues permanents de l’edifici, gravitatòries i verticals, queda mal compensada per una certa desatenció a les càrregues del vent o dels sismes. Si les primeres càrregues són verticals i estàtiques, com la gravetat, les segones, en canvi, són horitzontals i dinàmiques. Per tant, el mètode funicular amb pesos i cordills no li servia.

Els textos dels deixebles de Gaudí ens diuen que el mestre havia tingut en compte el vent en la construcció del temple. No obstant això segurament aquestes consideracions eren uns càlculs o comprovacions fetes a banda del model funicular, que és essencialment gravitatori i estàtic. La realitat és que, en temps de Gaudí, els càlculs estructurals no eren regulats com ho són ara. Els requeriments actuals per als edificis de gran alçària, com ho és el nostre temple, són avui dia realment molt més importants del que Gaudí hagués pogut considerar aleshores. De fet, actualment és impensable calcular la resistència al vent d’un edifici que arriba als 172’5 m metres d’altura amb unes simples comprovacions complementàries, ja que el càlcul per resistir els esforços horitzontals que representen les càrregues del vent és tan important a l’hora de definir i condicionar l’estructura com les càrregues gravitatòries dels pesos propis de l’edifici.

 

 

FORCES VERTICALS I FORCES HORITZONTALS

Veiem, doncs, que els pesos són forces verticals que Gaudí assajava amb models penjants, però que el sisme i el vent són forces horitzontals que actuen sobre l’edifici intentant doblegar-lo. Per exemple, per afrontar el càlcul del vent, normalment se n’equipara la força dinàmica a una força estàtica, la màxima previsible, que actua horitzontalment i està repartida en tota la part exposada de l’edifici.

En el cas del sisme, les forces horitzontals no actuen sobre la part aèria de l’edifici, sinó directament sobre la base, és a dir, sobre els fonaments. És com una sacsejada en direcció horitzontal que, en pocs segons, pot canviar i alternar el sentit diverses vegades. Aquesta sotragada fa vibrar tot l’edifici, doblegant-lo com una corda quan la sacsegem amb la mà des d’un extrem, fet que provoca que l’extrem oposat sigui el que més pendula.

Si tenim en compte que el vent pot bufar des de qualsevol direcció, es pot comprendre que el tractament del càlcul del vent i el del sisme estiguin estretament relacionats. És per això que també resulta usual calcular el sisme com si fos una força horitzontal i estàtica, augmentada tant com convingui segons el grau sísmic de la zona on s’ubiqui l’edifici.

Aquests càlculs posen aviat de manifest que, com més alt sigui l’edifici, més es multiplicarà  el moviment a dalt de tot. Des d’aquesta òptica, podríem dir que la massa de l’edifici allunyada de la base el posa més en perill.

Per comprendre-ho millor, podem imaginar com, en una piràmide, en ser la base tan ampla, la vibració horitzontal farà vibrar poc la punta estreta a dalt de tot. En canvi, un edifici tipus piràmide invertida, amb una massa elevada a dalt de tot sobre d’un suport feble, entrarà fàcilment en vibració com un pèndol i aleshores podrà fallar per la part més feble, el suport.

Vist això, és comprensible fer-se càrrec de la importància d’aquest càlcul en el cas de la Sagrada Família, ja que a pla de temple tenim una planta baixa diàfana, on només hi ha els troncs d’uns arbres que es ramifiquen en nombroses branques per sostenir unes voltes molt més pesades. A més, al damunt d’aquestes voltes neixen les torres centrals que arriben a triplicar l’altura de les voltes des d’on arrenquen. La massa la tenim realment allunyada del terra i, per tant, l’efecte de la vibració d’un sisme s’ha de tenir en compte prèviament.

 

 

QUIN ÉS EL RISC SÍSMIC A BARCELONA I CATALUNYA?

L’escorça terrestre és formada per una sèrie de plaques tectòniques que es belluguen i interactuen entre elles. Els científics han definit unes grans plaques generals que, més o menys, es corresponen amb els diferents continents, però també plaques més petites, com seria, en el nostre cas, la placa ibèrica. Aquesta placa tendeix a separar-se de l’americana, però pel costat oposat topa amb Itàlia i Sicília, amb l’Atles africà, i frega amb la placa europea pels Pirineus. Tot això explica que la nostra zona pirinenca sigui una zona «moguda», on també hi ha volcans, i per tant més probabilitats de moviments sísmics.

Avui en dia, per detectar un terratrèmol, fem servir sofisticats sismògrafs electrònics que permeten detectar el més mínim moviment de la terra, en superfície o a la fondària que sigui. No obstant això, aquestes eines són relativament recents. Antigament, a l’avançada cultura oriental també es procurava quantificar els sismes, però l’instrument que utilitzaven era una mena d’escultura de bronze de dos metres de diàmetre i amb vuit caps de drac al seu perímetre que miraven cap a un recipient central. A les boques de cada un dels caps hi havia unes boles de bronze i, en cas de sisme, la magnitud del terratrèmol venia determinada pel nombre de boles que queien.

En qualsevol cas, no va ser fins al segle XX que vam poder comptar amb una quantificació més rigorosa gràcies al sismògraf. Tenint en compte que els terratrèmols poden tenir una periodicitat de diversos segles, i que aquesta tecnologia és molt recent, podem concloure que no hi ha prou dades que defineixin amb precisió quin grau de perillositat té cada zona de la terra. És per això que, per definir el grau sísmic d’una zona, les normatives han de basar-se en dades no tan quantificades científicament, sinó en les cròniques i els relats que descriuen els danys causats per aquests moviments al llarg de la història.

En aquest sentit, el primer terratrèmol del qual es té constància a Catalunya data de l’any 1373. Els estudiosos han situat l’epicentre entre el comtat de Ribagorça i la Vall d’Aran. Va ocasionar danys a diferents punts de Catalunya, des de Barcelona i Sant Just fins a Lleida, la Noguera i Boí i Taüll, i també es va notar a França.

No obstant això, la magnitud del terratrèmol no només es determina per la zona on es nota, sinó també pels danys que produeix. Així, el terratrèmol de l’any 1428, conegut popularment com el terratrèmol de la candelera i que va ser realment mortífer, pot ser assenyalat com la causa que Barcelona  sigui contemplada actualment com a zona de grau sísmic prou important. De fet, al plànol del risc sísmic a Catalunya de l’any 1997, a la comarca del Barcelonès s’assignava una intensitat sísmica de VI a VII d’un màxim de XII segons l’escala MSK.

Aquest terratrèmol, centrat al Pirineu català, a més de caigudes de campanars i claus de volta d’esglésies, va causar més de mil morts. A Queralbs van perdre la vida pràcticament la totalitat dels seus ciutadans; a Camprodon, unes dues-centes persones, i entre cent i tres-centes a Puigcerdà per l’enfonsament de l’església. En el cas de Barcelona, on van morir una trentena de persones, els habitants van anar a refugiar-se a dins l’església de Santa Maria del Mar en notar els primers tremolors, amb la mala sort que la rosassa principal es va desprendre i va caure sobre la gent.

Avui es poden detectar sismes de molt baixa intensitat de manera pràcticament diària. De grau superior a 1, en el darrer any 2017 n’hi ha hagut més de 250 a tot Catalunya, i, si afegim  les zones pròximes dels Pirineus francesos, Andorra, la franja d’Aragó, o el Mediterrani pròxim i les Balears, el nombre d’aquests moviments detectats en un sol any arriba als 400. Entre els més destacables, a l’Alt Urgell, el febrer del 2017, un dels 130 moviments detectats va arribar a 3,2 graus, i a la Selva, el març, va arribar a ser de 3,8. A la costa del Baix Llobregat, el 7 d’agost, se’n va detectar un de 2,4 graus d’intensitat. Com a referència, cal tenir en compte que els terratrèmols es mesuren a partir d’una escala logarítmica segons la qual el més gran de la història va ser de 9,5 graus, l’any 1960, a Xile.

Així doncs, per analitzar correctament el comportament d’un edifici tan complex com el nostre temple enfront de les accions sísmiques, és important entendre i verificar que el model de l’edifici, més o menys simplificat, ha de permetre predir el comportament real de l’estructura. Les accions sísmiques, al seu torn, també són prou complexes per requerir simplificacions.

 

 

LES ÚLTIMES ACTUALITZACIONS DELS CÀLCULS

Quan Gaudí va entrar com a arquitecte del temple, els fonaments de la cripta ja s’havien fet d’acord amb el projecte de Villar, molt menor. Per això, en fer créixer el projecte en alçària amb el seu gran cimbori de la Mare de Déu sobre l’absis, i tenint en compte el nou pes i l’afectació del vent i el sisme a la torre, va caldre una important intervenció de reforç d’aquests fonaments que va deixar la cripta dos anys en obres (2007-2009).

Així mateix, el tema dels sismes l’hem tingut clarament present en iniciar la construcció dels fonaments de la nau principal i del transsepte, l’any 1988. La zona del creuer que suporta els cimboris centrals que avui estem aixecant, per tant, ja és dins d’aquest àmbit fet amb fonaments nous, a base de pilons de formigó armat, a 20 metres de fondària. Per a aquest càlcul es van fer servir aproximacions estàtiques de les accions sísmiques segons la norma sismoresistent espanyola de l’any 1974.

Més endavant, es va afinar l’anàlisi estructural. En el càlcul sísmic acurat és molt important determinar les acceleracions a què es veu sotmesa l’estructura, ja que la força és igual a la massa per l’acceleració (F = m·a), i per això, darrerament, s’ha utilitzat l’anàlisi dinàmica en el temps amb una sèrie de simulacions virtuals per observar com es belluga el terreny i com fa vibrar l’edifici.

També en aquesta línia, es va realitzar un estudi in situ de les vibracions del temple per analitzar les freqüències pròpies de l’estructura construïda fins al moment i, així, poder calibrar millor el model sotmès a l’anàlisi sísmica.

A més, a mesura que la construcció del nostre edifici ha avançat al llarg dels anys, s’han anat definint amb més precisió tots els elements estructurals i, per tant, s’ha pogut anar actualitzant el model de l’edifici, que s’ha recalculat amb les noves dades per  així assegurar, entre altres aspectes, la resistència als sismes. Per això, amb l’inici dels projectes dels cimboris centrals, l’any 2014 es va actualitzar el model estructural general del temple amb la geometria, la massa i la rigidesa de tots els elements estructurals existents, juntament amb l’estructura del projecte de les torres. Així mateix, per donar més seguretat, es va fer un estudi específic de l’afectació del sisme a les torres.

Per tant, a la vista de tot el que s’ha exposat, podem extreure la conclusió que en el càlcul de l’estructura del temple s’han considerat les accions sísmiques amb la prudència necessària perquè pugui resistir els sismes que preveu la normativa vigent en el nostre territori.

Comentaris

  1. El que no poder preveure al mestre Gaudí, i és de les vibracions de l’AVE a tocar de la façana principal, i un metro per Marine i un altre per Provença, vibracions que es noten a peu de carrer. De l’AVE prou que hi vàrem lluitar perquè no es fes el túnel per València.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *