Tout a commencé en 1173. Les deux niveaux initiaux de la Tour de Pise ne penchaient pas, mais la structure a commencé à s’incliner lorsque la construction est passée au troisième niveau et au-delà en 1178. Diverses solutions ont été essayées une fois que l’architecte a pris note de l’inclinaison en 1185, déterminant que le sol du site choisi était trop instable pour supporter une structure aussi importante.
La construction de la Tour de Pise s’est arrêtée pendant près d’un siècle en raison des guerres de Pise avec la ville voisine de Florence. Les travaux ont repris en 1272 et quatre étages ont été construits dans un angle modifié par rapport aux niveaux précédents, mais la tour penchée de Pise a commencé à pencher dans la direction du côté le plus haut. En 1284, la construction s’arrête à nouveau car Pise est conquise par Gênes lors d’une autre guerre. En 1370, la tour, maintenant huit étages et 200 pieds de haut, a été officiellement achevée.
Le problème
Les experts ont été divisés sur la question de savoir si l’inclinaison était un effet conçu par les architectes, ou si l’inclinaison était le résultat de problèmes structurels liés au sol à la base de la tour. Cependant, des tests effectués au cours du 20e siècle ont prouvé de manière concluante que l’inclinaison a commencé après la construction. L’étude du sous-sol a révélé un matériau intercalaire de type argileux lavé par les eaux souterraines.
Les fondations de la Tour de Pise ont été posées en 1173, construites principalement en marbre et en chaux ; la tour a été construite dans un fossé circulaire, d’environ cinq pieds de profondeur, sur un sol composé d’argile, de sable fin et de coquillages. La cause de l’inclinaison est due à une réaction du composite d’argile, de sable fin et de coquillages sur lequel la tour est construite. Ce mélange de sols est plus compressible sur le côté sud, mais au fil des années, alors que l’inclinaison augmentait, la Tour de Pise a cessé de s’enfoncer et a commencé à tourner, ce qui a fait remonter le côté nord vers la surface.
La solution
La structure de la Tour de Pise était soumise à deux risques principaux : la défaillance structurelle de la maçonnerie fragile, et l’effondrement dû à la rupture du sous-sol autour des fondations. Une solution possible récente consistait à diriger en installant un contrepoids d’environ 660 tonnes sur le côté nord de la base de la tour afin d’arrêter la rotation. Cette solution a échoué. Puis, au cours de l’année 1995, on a tenté de geler les câbles d’acier d’insertion et de geler le sous-sol, mais cela a provoqué une augmentation de l’inclinaison.
Plus tard, les scientifiques et les ingénieurs ont détecté que l’extraction du sol était la clé pour ramener l’inclinaison à des conditions stables. Le sol a été extrait de deux couches de terre : la couche supérieure de sol sableux et la seconde d’argile marine. La théorie était que pendant l’extraction du sol, la compression du sol s’envolerait et l’argile se consoliderait, offrant une fondation plus solide.
Les foreuses ont extrait le sol de l’intérieur d’un tubage sans agir sur d’autres éléments ou à l’extérieur de celui-ci. La cavité de la foreuse se referme ensuite en douceur lorsque la foreuse est rétractée et que le sol se tasse, formant un berceau qui amortit la tour lorsqu’elle se déplace légèrement vers le nord.
En utilisant cette méthode, les ingénieurs ont réduit le penchant vers le centre de 20 pouces, pour revenir à ce qu’il était en 1838. Le sommet de la tour penche maintenant d’un peu plus de 13 pieds vers le centre.
Les leçons apprises
Les fondations sont la partie la plus principale et la plus importante de tout bâtiment – elles peuvent garantir le succès ou l’échec total du projet. Bien que le problème du basculement soit résolu, c’est un problème qui peut affecter une variété de projets. Voici quelques conseils pour faire face aux sols mous :
- Lorsqu’on construit sur des sols mous, il peut être nécessaire d’excaver au-delà de la zone molle et de placer une semelle plus profonde.
- Remplacer le sol mou par un sol adéquat qui produira la capacité portante spécifiée dans la conception.
- Construire une semelle plus grande et la renforcer avec de l’acier supplémentaire (dans les semelles en béton).
- Utiliser des pieux à friction ou des pieux porteurs d’extrémité si le type de sol en dessous est approprié.
- Inonder le sol une fois les tranchées creusées, puis le compacter soigneusement. Cette pratique courante améliore la cohésion et rend le sol considérablement plus stable pour construire.
- Injecter une boue de sol/ciment. Ce processus nécessite quatre équipements clés : une foreuse pour faire avancer le coulis à la profondeur de conception, une centrale ou un réservoir pour mélanger le coulis de ciment, une pompe pour pousser le coulis vers la foreuse et un outillage spécialisé pour mélanger le coulis de ciment avec le sol in situ.
- Utiliser des géogrilles pour fournir un moyen efficace de réduire la pression sous la surface de la circulation.
Chaque projet est unique et nécessitera une combinaison différente de techniques en fonction du type de matériaux utilisés, du type de structure et des conditions de sol spécifiques à chaque cas. Gardez à l’esprit que les règlements et les codes requis doivent être respectés dans toutes les conditions.
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