Santa Maria del Fiore Cúpula

Introducción

La construcción de la catedral de Santa Maria del Fiore se inició en los años 1290, pero no fue hasta casi dos siglos más tarde cuando se construyó la espectacular cúpula, concretamente entre 1420 y 1436. El nombre de la catedral, Santa Maria del Fiore, conjuga el de la virgen María con el símbolo de la ciudad de Florencia, la flor de Lis, y es actualmente la cuarta en el mundo por tamaño después de San Pedro en Roma, San Pablo en Londres y el Duomo de Milán. Supuso el paso del estilo Gótico al Renacimiento, al presenciar a lo largo de todos esos años el cambio en la forma de construcción.

En 1418 se abre el concurso de ideas para construir la cúpula, problema que parecía no tenía solución. Aquí es cuando aparece un renovado Filippo Brunelleschi, orfebre ambicioso de 41 años, con una solución mediante cúpula auto-sustentada. A pesar de que el Comité era muy escéptico, Brunelleschi consiguió convencerles. En abril de 1420, se le concede la obra a él y otros dos candidatos, uno de los cuales era un antiguo rival, Lorenzo Ghiberti, aunque Brunelleschi se hizo rápidamente con el liderazgo y ha pasado a la Historia como el constructor de la cúpula de la catedral de Florencia. Murió el 15 de abril de 1446 y está enterrado en ella, sin dejar planos ni escritos sobre este gran proyecto.

Sin embargo, mucho se ha estudiado y teorizado sobre cómo consiguió construirla, y hasta un profesor italiano ha dedicado su vida a replicar la cúpula (ver referencias). ¿Qué se sabe hasta ahora de esta estructura?

Geometría

Las ciudades de Florencia, Pisa y Siena competían por construir la mayor catedral, símbolo de riqueza y poder. Esto hizo que los cruceros, el espacio donde se juntan los brazos de la cruz que forma la planta, crecieran, y con ellos el diámetro de las cúpulas que se utilizaban para cubrirlos. Así, la cúpula de Brunelleschi tiene un diámetro interior de 44 m, la base está a 52 m de altura sobre el suelo, y ella misma tiene una altura de 32 m (esto es como una casa de 10 pisos encima de una de 17). Está construida con, dicen, 40 000 toneladas de ladrillos, sobre una base de unos 4 m de sillería (bloques de piedra). Además, la linterna situada encima del óculo central mide 16 m de altura.

La cúpula se asienta sobre un muro vertical denominado tambor, que en este caso es octogonal y tiene un óculo (ventana) en cada uno de los lados. Este polígono determina la constitución de la cúpula mediante ocho sectores o “paños”, unidos por aristas que tienen forma de arco. Este arco se genera con la fórmula del quinto agudo de la siguiente manera: se divide el diámetro en cinco partes iguales, dando lugar a seis puntos de división. Se traza el arco de circunferencia de radio 4/5 del diámetro (35 m en este caso) haciendo centro en el punto 2, dando lugar a una arista, y a continuación en el punto 5, dando lugar a la arista opuesta. Los arcos terminan a una altura de 60^o con la horizontal. El lado del intradós del octógono es de unos 17 m.

El arranque de la cúpula es fábrica de sillería (sillares de arenisca unidos con mortero) y, a 7 metros de altura (una inclinación de unos 10º con la horizontal), a partir de 1422 se pasa a fábrica de ladrillos, que son los que forman todo el resto de la estructura.

La cúpula está formada por dos cáscaras separadas por un espacio de 1,20 m entre ambas, que comienzan cuando se inicia la disposición de ladrillos. La cáscara principal, la interior, tiene un espesor en la base de 2,25 m, mientras que el exterior se queda en 0,80 m. A medida que aumenta la altura, los espesores disminuyen, al tener que soportar menores tensiones. La cáscara interior finaliza en su parte superior en un anillo de compresión. Por encima se dispone la linterna.

Ambas cáscaras se conectan, no solo mediante las aristas, sino por dos elementos verticales más en cada paño, similares a ellas. Los espesores de los elementos intermedios van desde los 2,40 m hasta los 0,40 m, mientras que en el caso de las aristas, estas dimensiones son del orden del doble.  Además, hay tres pasillos a distintas alturas por los que se puede circular entre cáscaras, y uno adicional, el superior, que se desarrolla en el interior de la clave. Los interiores se iluminan con las aberturas existentes en la cáscara exterior.

Existen varios elementos horizontales, que se desconoce si se dispusieron con el objetivo de resistir esfuerzos a modo de “zuncho”, como tres cadenas perimetrales de piedra y una de madera, dispuestas a lo largo de la altura de la cúpula, pero que con los conocimientos de hoy en día no se consideran contribuyentes a la resistencia, especialmente las de piedra en caso de estar fisuradas. Hay además 9 arcos horizontales en la cáscara exterior, en los 2/3 superiores de la cúpula, separados unos 2,5 m en altura cuyo espesor prácticamente se anula en el centro de cada paño, que se cree refuerzan esta cáscara. Estos arcos son una variación al programa de 1420, que preveía unir entre sí las dos cáscaras mediante la construcción de bovedillas.

Exteriormente, sobre una capa de mortero y con ganchos metálicos se sujetan alrededor de 30.000 tejas de barro rojo, al igual que el resto de construcciones de la ciudad, mientras que las aristas destacan por el uso de mármol blanco.

Reto principal: la construcción

La Florencia del siglo XV era una ciudad que se había ido consolidando entorno al espacio que ocupaba la catedral, todavía sin su cúpula. Esto dificultaba la posibilidad de construir andamios exteriores, y una gran cimbra interior que pudiese soportar todo el peso de la cúpula a la altura que se encontraba, haría que la construcción fuese demasiado cara y lenta. Por ello, de las soluciones que se propusieron, la de Brunelleschi fue la que finalmente triunfó: una cúpula auto-sustentada, es decir, que se soporta así misma durante la construcción, y por supuesto al terminar.

Para conseguirlo, el aparejo mural de la cúpula era fundamental. A medida que se gana altura, la forma de la cúpula hace que los ladrillos empiecen a inclinarse hacia el interior, pudiendo deslizar.

Las dos técnicas que se emplearon y que generan un aparejo mural único, contribuyendo ambas a la resistencia global de la cúpula son las denominadas espina de pez, y el aparejo en cuerda floja (“a corda blanda”).

A partir del nivel del segundo pasillo de la cúpula comienza el aparejo en espina de pez. Consiste en romper los planos horizontales de debilidad que suponen las capas de mortero, mediante la intercalación de ladrillos verticales. Cada ladrillo vertical se superpone en 2/3 de su altura con el anterior, de tal manera que se va generando una línea oblicua, que más bien es una espiral alrededor de la cúpula. Aunque no lo parezca por la forma octogonal, esta espiral gira alrededor de toda la cúpula, de forma continua.

En 2012 se descubrió con excavaciones una cúpula pequeña cercana a la Catedral y realizada con la misma técnica, por lo que se teoriza sobre la posibilidad de que fuera una práctica, un modelo, para comprobar que se podía construir, aunque es una cúpula circular y no octogonal.

Teoría de Massimo Ricci

Una de las teorías más aceptadas sobre la construcción, del profesor italiano Massimo Ricci, se basa en un dibujo que realizó Giovanni di Gherardo da Prato. Éste trabajaba con Ghiberti, siendo opositor de Brunelleschi, y criticó su trabajo con escritos y dibujos en un pergamino, sugiriendo que la cúpula se caería por algunos errores cometidos por su diseñador. Gracias a ello existe este único documento gráfico sobre la construcción.

La teoría de la construcción se basa en la utilización de cuerdas guía. Sobre una plataforma se dibujaba una flor de 8 pétalos, a la que estaban atadas unas cuerdas que, por ese lado, recorren la flor, y por el otro van definiendo la pared de la cúpula. Las cuerdas controlan el ángulo y altura de los ladrillos, pues la cuerda proyecta en el muro su curvatura, creando un arco invertido, que es la forma de “cuerda floja”, como de catenaria.

Así, cada plano “horizontal” de la cúpula tiene una forma cóncava e inclinada hacia el centro de la cúpula. Se podría originar (y esto constituye otra teoría) mediante rectas perpendiculares a los casquetes. Prolongando estas rectas en nuestra imaginación, se genera un cono con vértice inferior, que va cambiando a medida que cambia la altura de la cúpula.

Además de ello, Brunelleschi diseñó todo tipo de maquinaria de construcción, por ejemplo para poder subir materiales a los 50 m de altura en que estaban los trabajadores de la cúpula.

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