Rehabilitación y Refuerzo de Patrimonio Industrial

Antecedentes del proyecto

El Arsenal de Hanyang fue fundado por Zhang Zhidong, Gobernador General de Huguang, con el inicio de las obras en 1892 y el comienzo de la producción en 1894. El complejo llegó a producir alrededor de 1,08 millones de fusiles fabricados en Hanyang, el arma china más utilizada en la Guerra de Resistencia, y sus edificios son el comienzo físico de la historia industrial moderna de China.

El distrito de emprendimiento de Guibei (Colina de la Tortuga Norte) afronta ahora su segunda ronda de renovación, con 108.600 m² en total, de los cuales 88.000 m² son antiguas naves fabriles. La reconversión toma la activación del patrimonio industrial como base, las industrias culturales y creativas como núcleo y el turismo cultural y el ocio como programa de apoyo, con el objetivo declarado de establecer un centro internacional de intercambio cultural y un destino de turismo cultural de renombre mundial. El proyecto abarca la protección y rehabilitación de 48 edificios y estructuras de patrimonio industrial, con los principios de un proyecto por edificio, reparar lo antiguo como antiguo, restituir el carácter original y añadir equipamientos con moderación.

Estructuralmente, el lugar no es un único tipo de edificio, sino la acumulación de un siglo de construcción industrial. Las naves taller de las fotografías son edificios de gran luz, con pilares de hormigón que sustentan vigas anulares y vigas de forjado, muros de fábrica de ladrillo de relleno entre pilares y cerchas de cubierta metálicas roblonadas o soldadas que salvan toda la anchura de la nave sin apoyos intermedios. El tablero de cubierta y sus estructuras de lucernario se apoyan sobre las cerchas, y las cimentaciones son superficiales y de la época.

El estado previo al refuerzo era típico de una instalación productiva abandonada durante mucho tiempo. Los muros de ladrillo estaban fisurados y descascarillados, las cerchas metálicas y sus uniones estaban corroídas más allá de la película de pintura, los paneles de cubierta estaban rotos y dejaban entrar luz en las naves, y escombros y residuos cubrían el suelo. Tanto la envolvente como la estructura necesitaban intervención, y los trabajos debían ejecutarse en un parque que seguía teniendo inquilinos, eventos en vivo y apertura al público.

Problemas

• Los sistemas estructurales son mixtos y desiguales. Un lugar construido a lo largo de más de un siglo reúne fábrica de ladrillo, pórticos de hormigón armado, cerchas metálicas de varias generaciones y rellenos posteriores, y ninguna tipología única puede aplicarse a 48 edificios. Cada estructura tuvo que evaluarse en sus propios términos.

• Las naves son de gran luz, sin pilares intermedios. Una cercha metálica que salva toda la anchura del taller soporta la cubierta y, en una nave reconvertida, las nuevas cargas variables y las cargas de equipamiento de estudios, escenarios, galerías y espacios de reunión pública. Los pilares situados bajo ella soportan las cerchas y las vigas de forjado, y su demanda axil se acumula a lo largo de toda la altura del edificio. En este sistema, una deficiencia en un pilar o en una cercha no es un problema local, porque no existe un segundo camino para esa carga.

• La restricción patrimonial descartó el primer instinto convencional. El valor de estos edificios reside en que son las estructuras originales. Una sección de hormigón engrosada altera la proporción del elemento y deja un cambio permanente en el tejido histórico, y un encamisado metálico completo de las cerchas encierra la estructura metálica original en una nueva jaula de acero y produce el mismo efecto. Ninguna de las dos soluciones podía conciliarse con un edificio cuyo significado es la autenticidad, y ninguna era reversible.

• El peso, la altura libre y las cimentaciones eran límites estrictos. Las cimentaciones existentes se dimensionaron para las cargas industriales originales y son a su vez construcción histórica, por lo que no podían ampliarse sin riesgo arqueológico. Al mismo tiempo, la altura libre bajo los forjados no podía reducirse, porque esa altura es el volumen interior sobre el que se construye todo el programa cultural y turístico. Cualquier sistema de refuerzo debía aportar capacidad gastando lo menos posible del presupuesto de peso y de altura y, donde el peso era inevitable, debía soportarse y comprobarse.

Estrategia de refuerzo

• Tejido de polímero reforzado con fibra de carbono, aplicado en los forjados

Los forjados de hormigón existentes se evaluaron y resultaron insuficientes en capacidad de flexión y de cortante para el nuevo uso. La capa de compresión histórica era delgada y, en algunos puntos, carbonatada y delaminada, el canto útil del forjado era pequeño, y las cargas variables y de tabiquería añadidas por la reconversión consumieron el margen restante.

En este trabajo se adhirió tejido de fibra de carbono a los forjados, con bandas aplicadas en la cara traccionada del intradós de la estructura de piso y bandas adicionales en los apoyos para cortante. Como las bandas tienen de 0,111 a 0,333 mm de espesor según la clase, una banda no añade prácticamente peso ni canto. Esta fue la propiedad decisiva aquí. Una chapa de acero adherida al intradós del forjado habría añadido peso real a un sistema de forjado y muro que ya soporta las cargas históricas, y habría restado altura libre a todas las salas inferiores, que en este lugar es el espacio del que depende todo el programa.

Los trabajos se ejecutaron en altura desde plataformas de acceso móviles, con el sustrato preparado y las bandas enrolladas sobre el adhesivo fresco desde abajo. El intradós de un forjado histórico es la superficie con más probabilidad de quedar polvorienta e irregular, y la calidad de la adherencia aquí depende por completo de ella.

• Adhesión de chapa de acero, aplicada en las vigas y en las cerchas metálicas de cubierta

La adhesión de chapa de acero se empleó en los dos elementos que soportaban la mayor demanda y el mayor deterioro.

Las vigas. Las vigas anulares y las vigas en las líneas de pilares eran deficientes en capacidad de flexión y en rigidez bajo la nueva carga. Se adhirió chapa de acero en sus caras traccionadas con epoxi estructural, formando una sección compuesta acero-hormigón. La chapa de acero transmite mucha más fuerza por unidad de área que la fibra, y su alto módulo eleva la rigidez del elemento, lo que aquí importa porque las nuevas tabiquerías y las grandes luces de las naves reconvertidas hacen de la flecha —y no solo de la resistencia— una cuestión de aptitud al servicio.

Las cerchas metálicas de cubierta. Las cerchas eran los elementos más gravemente afectados del lugar. Un siglo de exposición y un mantenimiento incompleto habían producido pérdida de sección en los cordones y en las diagonales, y corrosión severa en los nudos, donde la demanda es máxima y el detalle original es más vulnerable. Se adhirió chapa de acero en los elementos más solicitados y en las zonas de unión, reponiendo la capacidad perdida por corrosión y añadiendo la capacidad requerida por el uso reconvertido. Una chapa adherida a un elemento metálico actúa además como refuerzo local de la sección perdida, un papel que ningún sistema de fibras adheridas superficialmente puede desempeñar.

El método conlleva obligaciones propias, y formaron parte del proyecto. La chapa de acero es visible en el elemento y altera la apariencia del tejido histórico, por lo que solo se empleó donde la demanda estructural era suficientemente alta para justificarlo y donde la lectura patrimonial de ese elemento podía aceptarlo. La chapa requiere protección anticorrosiva y protección contra el fuego, y el adhesivo que la fija pierde resistencia rápidamente con la temperatura.

• Encamisado de acero, aplicado en los pilares

Los pilares eran los elementos que necesitaban la mayor ganancia y recibieron la intervención más sustancial.

Se construyó un encamisado alrededor de cada pilar: perfiles metálicos en L dispuestos en las cuatro esquinas del hormigón existente, arriostrados entre sí mediante presillas o chapas horizontales a intervalos, y el hueco entre el acero y el hormigón original relleno con mortero sin retracción u hormigón proyectado. El encamisado actúa de tres formas a la vez. Los perfiles en L y el relleno de mortero incrementan la capacidad axil de la sección, lo que importa donde el pilar soporta la acumulación creciente de carga de forjado y de cubierta. La jaula de acero continua confina el núcleo de hormigón, lo que eleva la resistencia a compresión y la capacidad de deformación del pilar y, más importante aún, convierte un elemento frágil y mal confinado en uno capaz de desarrollar deformación dúctil bajo acción sísmica. El encamisado también eleva la capacidad de cortante del pilar y, en las zonas de unión, refuerza la conexión con las vigas.

El encamisado fue la elección correcta para los pilares porque su demanda no era solo resistencia, sino confinamiento y ductilidad, y porque el acero añadido debía ser continuo en toda la altura del elemento. Un sistema de fibras adheridas podría haber añadido confinamiento, pero habría necesitado muchas capas para alcanzar la capacidad axil requerida, y la ganancia de sección de una jaula de acero en las esquinas es mucho más eficiente en tonelaje de acero y en el espacio que ocupa.

Protección contra el fuego y anticorrosiva

Terminado el refuerzo, se revistió todo el conjunto. Se aplicó protección contra el fuego y anticorrosiva por proyección sobre los sistemas adheridos, los encamisados y la estructura metálica, lo que sirve tres propósitos a la vez. Protege el epoxi de ambos sistemas adheridos, que no es resistente al fuego y no debe quedar expuesto. Protege de la corrosión la chapa de acero adherida y el acero de los encamisados. Y restituye una superficie continua y clara sobre las cerchas y los elementos reforzados, lo que permite que las naves renovadas se lean como un interior industrial coherente y no como un mosaico de reparaciones.

En conclusión

La rehabilitación del Arsenal de Hanyang es un caso en el que el problema estructural y el problema de conservación debían resolverse juntos. Un parque edificado industrial de un siglo con sistemas mixtos, naves de gran luz sin redundancia, la exigencia estricta de reparar lo antiguo como antiguo, y cimentaciones y alturas libres que no podían cederse: cada uno de estos factores, por separado, habría estrechado la elección del método. En conjunto, hicieron de una combinación de tres sistemas la vía práctica para un refuerzo completo de 88.000 m² de patrimonio industrial — el tejido de fibra de carbono asumiendo el trabajo en los forjados, donde no podían gastarse peso ni altura libre; la chapa de acero adherida asumiendo el trabajo en las vigas y en las cerchas de cubierta corroídas, donde capacidad y rigidez eran la demanda dominante; y el encamisado de acero dando a los pilares la capacidad axil y el confinamiento que exigía el camino principal de carga —, todo ello cerrado con un único revestimiento protector proyectado para que la nave renovada siga leyéndose como un interior industrial.

La lección más amplia para la rehabilitación patrimonial es que no existe un único mejor método de refuerzo. Solo existe el método correcto para cada elemento, elegido frente a su demanda real, su significado patrimonial y las restricciones del lugar en que se encuentra.