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Reinventando la arquitectura: La mole de Brunelleschi

Elementos Cúpula.  Catedral de Florencia
Símbolo de Florencia, y una de las obras maestras del Renacimiento temprano, la cúpula de la Basílica de Santa María del Fiore (Sta. María de las Flores), es con sus 114,5 m de altura exterior y 45,5 m de diámetro externo (41 m de diámetro interno) la mayor construcción nervada jamás erigida,  fruto del genio de un arquitecto autodidacta. Construida entre 1420 y 1436, tiene el honor de ser la primera cúpula octogonal construida sin el soporte de un marco de madera (sin cimbras).

Duomo de Santa María del Fiore Catedral de Florencia La construcción del templo florentino se inició en 1296 bajo la dirección de Arnolfo di Cambio, con el propósito de simbolizar la importancia y gran poder de la ciudad hacia finales del s. XIII y superar a los templos construidos en Siena y Pisa (sus rivales de la región). Tras un parón en las obras tras la muerte de di Cambio (1302-1310 d.C.), los trabajos se retomaron en 1334. Los planos originales sufrieron sucesivas modificaciones durante las diversas etapas de construcción, dirigidas por arquitectos tales como Giotto, Andrea Pisano, Francesco Talenti, Giovanni di Lapo Ghini.... En 1368 una comisión de personajes ilustres, maestros pintores y orfebres estableció un modelo definitivo para la catedral, modelo que debería seguirse hasta la culminación de la obra. En 1380 se completa la nave, quedando sin terminar la cúpula.  En su día la Basílica de Santa María del Fiore fue la iglesia más grande de Europa; y a día de hoy, sólo es superada en tamaño por la Basílica de San Pedro, y las catedrales de San Pablo, de Sevilla y de Milán.

Infografía de la Cúpula de Sta. María del Fiore Florencia
(Fuente: razon.com.mx)
El modelo fijado en 1368 incluía la forma y el tamaño aproximado que debería tener la cúpula. Sin embargo, debido a sus grandes dimensiones (45,42 m en la base y 91 m de altura sin contar la linterna) su construcción presentaba grandes problemas técnicos que permanecieron sin resolver durante décadas. Incluso se contempló la posibilidad de llenar la catedral de tierra o de colocar columnas que hiciesen de soporte de la cúpula mientras ésta se construía.

Retrato Fillippo Brunelleschi Finalmente, en 1418, la Opera di Sta María del Fiore convocó un concurso con el propósito de encontrar una solución viable para la cúpula. Un diestro orfebre y escultor florentino, que presentó un modelo gana el concurso: Filippo Brunelleschi; quién años antes había sido el primero en emplear la perspectiva de modo sistemático en la representación de imágenes. Esta fue la recompensa a los trabajos realizados en secreto entre 1402 y 1407, en los que F. Brunelleschi, preparó modelos de cúpulas y diseñó máquinas que le permitieran levantar la cúpula sin el empleo de armazones, columnas de sustentación o montañas de tierra. Brunelleschi se inspiró en la cúpula del del Panteón de Roma. Con la ayuda de Donatello y Nanni di Banco construyó un modelo de madera y ladrillo para el concurso (exhibido en el Museo de la Opera del Duomo). Su modelo sirvió como guía para los artistas, pero intencionadamente lo presentó incompleto a fin asegurar su control sobre la construcción. Durante los primeros años de la construcción de la cúpula, hasta 1423, Filippo tuvo que compartir funciones con Lorenzo Ghiberti quién a principio de siglo, le había vencido en el concurso para esculpir las segundas puertas del Baptisterio de Florencia (que posteriormente Miguel Ángel llamaría las Puertas del Paraiso).

A pesar de su formación como escultor, F. Brunelleschi debe su fama a su papel en la arquitectura. Sus obras (Ospedale degli InnocentiBasílica de San Lorenzo de Florencia, Palazzo Pitti.... se caracterizan por una interpretación libre de las formas clásicas. Siendo un dominador de las matemáticas y de la perspectiva lineal, sus edificaciones presentan una gran claridad estructural, equilibrio de las proporciones y gran sencillez decorativa. En sus obras, todo lo relativo a la construcción estaba bajo su supervisión, alejándose del papel de artesano (hizo frente a las huelgas, diseñó novedosos mecanismos para levantar grandes pesos, decidía la comida de los obreros...) consolidando el papel del arquitecto en las edificaciones.

La Cúpula de Brunelleschi

Os aconsejo que veáis el siguiente corto de National Geographic sobre la construcción de esta cúpula, donde entre otras informaciones os presentan varias teorías de como pudo ser levantada esta obra maestra.




Sección de la Cúpula de la Catedrald e Florencia. Brunelleschi.
(Fuente: archimaps.tumblr.com)
Para cubrir el crucero de la catedral florentina F. Brunelleschi propuso la construcción de dos cúpulas, una dentro de la otra, con una escalera entre ellas y rematada por una gran linterna. El empleo de esta doble concha le permitía mantener la sección máxima posible, disminuyendo el peso de la cúpula. Ambas capas de base octogonal se amoldarían al arco apuntado del diseño original. La necesidad de minimizar los empujes laterales de la cúpula sobre el tambor (al no poder emplearse los arbotantes-contrafuertes típicos de los templos góticos) hizo que Brunelleschi recurriera a este tipo de arcos. De esta manera  la cúpula anula los empujes horizontales para transmitir al tambor que la sustenta casi exclisivamente cargas verticales.

Cúpula de Santa Maria del Fiore. Galeria exterior duomo de FlorenciaLa cúpula exterior no tendría función estructural. Su función era la de proteger a la verdadera estructura, la cúpula interior. Así, hay que destacar que los 8 nervios que pueden verse desde el exterior (de piedra y mármol) no tiene ninguna función estructural, sino puramente decorativa. Los planos de Brunelleschi preveían la construcción de una galería con arcos al pié de cúpula, que sólo llegó a realizarse en uno de los lados por considerarse muy afiligranada (definida por Miguel Ángel como una "jaula de grillos").

Pulsando sobre las dos siguientes imágenes podéis acceder a las infografías elaboradas por National Geographic (una en inglés y otra en castellano).

Il duomo The Cathedral of Florence Infographic from National Geographic

La Catedral de Florencial Duomo de Florencia de National Geographic Infografia
Otra novedad introducida por F. Brunelleschi es la renuncia al empleo de cimbras (armazón provisional para soportar una estructura durante se construcción hasta que sea capaz de hacerlo por só misma). Para ello la cúpula debía ser autoportante; i.e. autosostenerse, tanto en su conjunto como en cada una de sus partes. De ese modo cada fase de la construcción serviría como plataforma para la construcción de la siguiente fase, evitándose el empleo de un gran andamio. Para ello F. Brunelleschi tuvo que controlar con mucho cuidado la forma de ambas cúpulas durante su construcción.

Entre ambos cascarones F. Brunelleschi situó una espacio hueco con los nervios y anillos que forman la estructura y que permitió aligerar en prácticamente 1/3 el peso total de la cúpula (así como la instalación de las escaleras de acceso a la linterna). La combinación del espacio hueco entre los dos cascarones y la forma apuntada de la cúpula permitió reducir el peso en un 45% con respeto al de una cúpula semiesférica, hasta las 37 000 toneladas que pesa aproximadamente la cúpula.

Sistema de nervios de la catedral de FlorenciaAnillos horizontales de la cúpula catedral de florenciaLa estructura de la cúpula interior de 2,13 m de ancho en la base y 1,52 m en la cúspide, está formada por 8 nervios principales (en los vértices de la cúpula) y 16 nervios secundarios (2 nervios más por cara). Todos los nervios parten de un anillo de piedra y ladrillo en la base de la cúpula que recoge y transmiten los esfuerzos hacia el tambor. F. Brunelleschi ideó una serie de anillos horizontales de piedra reforzados con barras de hierro que en la parte interior de la bóveda unían los nervios principales con los secundarios formando círculos concéntricos. Estos anillos permitieron ir levantando la cúpula por fases colocando sobre ellos ligeros andamios. Resaltar que la diferencia de radios de curvatura de las dos cúpulas contribuye a que las fuerzas se distribuyan con un punto de máxima tensión, en la parte superior, en la cual se colocó un anillo de refuerzo para soportar los enormes esfuerzos.

La cúpula. comparación Cúpula de Brunelleschi con otras Cúpulas famosas

Reconstrucción Parcial de la cúpula de Florencia con los ladrillos en forma de espina de pez
Ladrillos dispuestos en forma de
espina de pez
Filippo Brunelleschi tenía gran obsesión porque alguien pudiera copiarle (de ahí que no se dispongan de planos), por lo que se esmeró en esconder el truco gracias al cual se sostiene la estructura, los ladrillos dispuestos en forma de espina de pez (ver imagen y vídeo más abajo),  y que no se ven desde el interior ni desde el exterior del templo. De hecho, los ladrillos a la vista están dispuestos de modo diferente a los de la cúpula interna, con el propósito de engañar al observador. No contento con ello, F. Brunelleschi mandó marcar el lateral de los ladrillos con un surco para hacer creer que estaban colocados de diferente manera. Cada hilera de ladrillos debía torcerse cada vez más hacia adentro a medida que las hileras llegaban a la punta. Este ángulo tenía que ser uniforme en cualquier hilera, pero debía variar de hilera en hilera en una proporción precisa, pero no uniforme. Para controlar la posición exacta en la que debía ir colocado cada ladrillo, Brunelleschi se sirvió de un sistema de cuerdas (ver documental Great Cathedral Mistery que figura a continuación).

Recomiendo que veáis el siguiente documental, Great Cathedral Mistery de National Geographic, donde os explican la historia de la catedral, el concurso ganado por F. Brunelleschi (la anécdota de que fue capaz de poner un huevo de pie), los retos a los que se enfrentó, una posible explicación de como pudo construirse algo que aún hoy puede parecer imposible. También podéis ver como el profesor M. Ricci de la Universidad de Florencia  y una serie de albañiles intentan construir una cúpula a escala 1:5 empleando ladrillos colocados en forma de espina de pez ayudándose de cuerdas para decidir la posición de  los lasdrillos.


Aunque el siguiente vídeo está en italiano, creo que puede ayudaros a visualizar y entender mejor la estructura de la la monumental cúpula:



Además, os recomiendo que pulséis sobre las imágenes que figuran a continuación, de manera que accedáis a dos infografías interactivas elaboradas por National Geographic sobre la estructura de la grandiosa cúpula florentina.

Estructura del Duomo de Florencia. Gráfica Interactivo  Comparación del Duomo de Florencia con otras cúpulas singulares. Infografía. Gráfico Interactivo

Después de 16 años de construcción y tras emplear algo más de 4 millones de ladrillos, se terminó la construcción de la gigantesca cúpula. Sin embargo, la linterna, proyectada por F. Brunelleschi en 1436 (tras ganar otro concurso) y realizada por Verrocchio, tras la muerte del primero, se finalizó en 1470 con la instalación de la cruz sobre la esfera dorada, alcanzándose los 114,5 m de altura. Como curiosidad, contaros que un joven Leonardo da Vinci participó en el proyecto de coronar la linterna con una esfera de cobre de 1800 kg de peso y 2 m de diámetro. Hubo que esperar al menos un siglo hasta que Giorgio Vasari y Federico Zuccari realizasen el fresco sobre el Juicio Final  del interior de la cúpula entre 1572 y 1579.

La cúpula tuvo ya en su época un enorme éxito, siendo muy imitada durante el Renacimiento. Miguel Ángel se inspiró en ella para su cúpula del Vaticano. Posteriormente se realizarán otras cúpulas siguiendo el modelo de Brunelleschi, cúpulas como el de la Catedral de San Pablo en Londres (s. XVII) y la del Capitolio de Washington (comienzos del s. XIX) .

Las máquinas de Brunelleschi

En la época de F. Brunelleschi, la tecnología existente para elevar grandes pesos era bastante limitada. Para elevar de manera los materiales y herramientas sin recurrir a costosos andamiajes, F. Brunelleschi diseñó diferentes artilugios que nos han llegado de la mano del mismísimo Leonardo da Vinci:
  • Cabestrante de tres velocidades: Grúa cuyo complejo mecanismo era accionado por un eje central impulsado por una yunta de bueyes diseñada y fabricada en 1423 cuyo complejo mecanismo era accionado por un eje central impulsado por una yunta de bueyes. El artilugio llevaba un sistema de embrague para invertir la dirección sin que los bueyes alteraran su movimiento (cuyo funcionamiento explican en el documental Great Cathedral Mistery de National Geographic)
Grúa de tres velocidades diseñada por F. Brunelleschi. Leonardo da Vinci  Grúa de tres velocidades diseñada por F. Brunelleschi. Leonardo da Vinci
    Il Castello de Filippo Brunelleschi
  • Il Castellode Brunelleschi: Grúa de 20 metros de alto dotada de contrapesos y tornillos manuales con el propósito de elevar cargas y posteriormente, en cuanto hubiesen alcanzado la elevación adecuada, desplazar las cargas horizontalmente  Diseñada y fabricada en 1423, con madera de pino, nogal y olmo poseía un dispositivo de ajuste de precisión que permitía regular la posición de la piedra durante su asentamiento.
  • Dos grúas para la construcción de la linterna de la cúpula (que no vió terminada). La primera situada en el óculo de la linterna permitía movimientos radiales y verticales, que se usó para elevar pesos en la primera fase de la construcción de la linterna. La segunda de ellas, poseía un brazo giratorio que permitía movimientos horizontales, y un sistema de poleas que permitía elevar las cargas.

Grua del óculo de la linterna de la cúpula de Florencia   Artilugios empleados en la construcción de la Cúpula de la Catedral de Florencia


Para completar la entrada os dejo el documental de la serie de Construir un Imperio, dedicado al Renacimiento: La Era de los Arquitectos. A partir del minuto 13 os hablan de Filippo Brunelleschi, de la construcción de la cúpula de la Catedral de Florencia y las máquinas empleadas, de su rivalidad con Lorenzo_Ghiberti, así como de otros trabajos de F. Brunelleschi y su influencia en arquitectos posteriores.

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