Wszystko zaczęło się w 1173 roku. Oryginalne dwa poziomy Wieży w Pizie nie były pochylone, ale struktura zaczęła się pochylać, gdy budowa przeniosła się na trzeci poziom i dalej w 1178 roku. Próbowano różnych rozwiązań, gdy w 1185 r. architekt zauważył przechył, stwierdzając, że gleba w wybranym miejscu jest zbyt niestabilna, by utrzymać tak dużą strukturę.
Budowa Wieży w Pizie została wstrzymana na prawie sto lat z powodu wojen Pizy z sąsiednią Florencją. Prace rozpoczęły się ponownie w 1272 roku i cztery piętra zostały zbudowane pod zmienionym kątem w stosunku do poprzednich poziomów, ale Krzywa Wieża w Pizie zaczęła przechylać się w kierunku wyższej strony. W 1284 roku budowa została ponownie wstrzymana, ponieważ Piza została podbita przez Genuę w kolejnej wojnie. W 1370 roku wieża, teraz ośmiopiętrowa i wysoka na 200 stóp, została oficjalnie ukończona.
Problem
Eksperci byli podzieleni w kwestii tego, czy przechył był efektem zaprojektowanym przez architektów, czy też był wynikiem problemów strukturalnych związanych z glebą u podstawy wieży. Jednak badania przeprowadzone w XX wieku dowiodły niezbicie, że pochylenie zaczęło się po zakończeniu budowy. Badanie podłoża ujawniło wielowarstwowy materiał gliniasty wypłukany przez wody podziemne.
Fundamenty pod Wieżę w Pizie zostały położone w 1173 roku, zbudowane głównie z marmuru i wapna; wieża została zbudowana w okrągłym rowie, głębokim na około pięć stóp, nad ziemią składającą się z gliny, drobnego piasku i muszli. Przyczyną przechyłu jest reakcja kompozytu gliny, drobnego piasku i muszli, na którym zbudowana jest wieża. Ta mieszanka gleby jest bardziej ściśliwa po stronie południowej, ale z biegiem lat, w miarę zwiększania się pochylenia, Wieża w Pizie przestała się zapadać i zaczęła się obracać, powodując przesuwanie się strony północnej w kierunku powierzchni.
Rozwiązanie
Konstrukcja Wieży w Pizie była narażona na dwa główne zagrożenia: awarię strukturalną kruchego muru i zawalenie się z powodu rozpadu podłoża wokół fundamentów. Ostatnie możliwe rozwiązanie polegało na zainstalowaniu przeciwwagi o wadze około 660 ton na północnej stronie podstawy wieży w celu zatrzymania rotacji. Nie udało się. Następnie, w 1995 roku, próbowano zamrozić stalowe kable i podłoże, ale to spowodowało zwiększenie przechyłu.
Później naukowcy i inżynierowie odkryli, że wydobycie ziemi jest kluczem do przywrócenia stabilnych warunków przechyłu. Gleba została wydobyta z dwóch warstw ziemi: górnej warstwy piaszczystej gleby i drugiej warstwy gliny morskiej. Teoria zakładała, że podczas wydobywania gruntu nastąpi wzrost kompresji gruntu, a glina skonsoliduje się, zapewniając mocniejszy fundament.
Wiertła wydobywały grunt z wnętrza obudowy, nie oddziałując na inne elementy ani na zewnątrz. Wnęka wiertnicza zamyka się płynnie, gdy wiertło jest wycofywane, a gleba osiada, tworząc kołyskę, która amortyzuje wieżę, gdy ta przesuwa się nieznacznie na północ.
Dzięki zastosowaniu tej metody inżynierowie zmniejszyli pochylenie w kierunku centrum o 20 cali, czyli do poziomu z 1838 roku. Wierzchołek wieży odchyla się teraz o nieco ponad 13 stóp od środka.
Wyciągnięte wnioski
Podłogi są najważniejszą i najważniejszą częścią każdego budynku – mogą zagwarantować sukces lub całkowitą porażkę projektu. Chociaż problem przechyłów jest rozwiązany, to jest to problem, który może dotyczyć wielu różnych projektów. Oto kilka wskazówek, jak radzić sobie z miękkimi gruntami:
- Przy budowaniu na miękkich gruntach może być konieczne wykonanie wykopu poza miękkie miejsce i umieszczenie głębszej ławy fundamentowej.
- Zastąp miękki grunt odpowiednim gruntem, który zapewni nośność określoną w projekcie.
- Zbudować większy fundament i wzmocnić go dodatkową stalą (w przypadku fundamentów betonowych).
- Użyć pali ciernych lub pali przenoszących obciążenia końcowe, jeśli rodzaj gruntu poniżej jest odpowiedni.
- Zalać grunt po wykonaniu wykopów, a następnie dokładnie zagęścić. Ta powszechna praktyka poprawia spójność i czyni glebę znacznie bardziej stabilną do budowy.
- Wprowadzenie zawiesiny gruntowo-cementowej. Proces ten wymaga zastosowania czterech kluczowych elementów wyposażenia: wiertnicy do wprowadzania zaczynu na głębokość projektową, instalacji wsadowej lub zbiornika do mieszania zaczynu cementowego, pompy do przepychania zaczynu do wiertnicy oraz specjalistycznego oprzyrządowania do mieszania zaczynu cementowego z glebą na miejscu.
- Użyj geokraty, aby zapewnić skuteczny środek do zmniejszenia ciśnienia pod powierzchnią ruchu.
Każdy projekt jest wyjątkowy i będzie wymagał innej kombinacji technik w zależności od rodzaju używanych materiałów, rodzaju konstrukcji i specyficznych warunków glebowych w każdym przypadku. Należy pamiętać, że wymagane przepisy i kody muszą być spełnione w każdych warunkach.