Het begon allemaal in 1173. De oorspronkelijke twee niveaus van de Toren van Pisa leunden niet, maar de structuur begon te hellen toen de bouw in 1178 naar het derde niveau en verder verhuisde. Nadat de architect in 1185 kennis had genomen van de helling, werden verschillende oplossingen geprobeerd, waarbij hij vaststelde dat de grond op de gekozen locatie te onstabiel was om zo'n groot bouwwerk te ondersteunen.
De bouw van de Toren van Pisa stopte bijna een eeuw vanwege de oorlogen van Pisa met de naburige stad Florence. Het werk begon opnieuw in 1272 en er werden vier verdiepingen gebouwd in een gewijzigde hoek ten opzichte van de vorige niveaus, maar de scheve toren van Pisa begon in de richting van de hogere kant te leunen. In 1284 stopte de bouw opnieuw omdat Pisa in een nieuwe oorlog door Genua werd veroverd. In 1370 werd de toren, nu acht verdiepingen en 60 meter hoog, officieel voltooid.
Het probleem
Deskundigen zijn verdeeld over de vraag of de helling een effect was dat door de architecten was ontworpen, of dat de helling het gevolg was van structurele problemen met betrekking tot de grond aan de voet van de toren. Tests in de 20e eeuw hebben echter onomstotelijk bewezen dat de helling na de constructie begon. Het onderzoek van de ondergrond bracht een tussenlaag van kleiachtig materiaal aan het licht, gewassen door ondergronds water.
De basis voor de toren van Pisa werd gelegd in 1173 en was voornamelijk opgetrokken uit marmer en kalk; de toren werd gebouwd in een cirkelvormige greppel, ongeveer anderhalve meter diep, op een grond bestaande uit klei, fijn zand en schelpen. De oorzaak van de scheefheid is te wijten aan een reactie van het composiet van klei, fijn zand en schelpen waarop de toren is gebouwd. Dit grondmengsel is aan de zuidkant beter samendrukbaar, maar naarmate de kanteling in de loop van de jaren toenam, werd het De Toren van Pisa stopte met zinken en begon te draaien, waardoor de noordkant omhoog ging naar de oppervlak.
De oplossing
De structuur van de Toren van Pisa was onderhevig aan twee belangrijke risico's: structureel falen van het kwetsbare metselwerken instorten door het opbreken van de ondergrond rondom de funderingen. Een recente mogelijke oplossing was het leiden door het installeren van een contragewicht van ongeveer 660 ton aan de noordkant van de basis van de toren om de rotatie te stoppen. Het mislukte. Vervolgens werd in 1995 geprobeerd de ingebrachte staalkabels te bevriezen en de ondergrond te bevriezen, maar dit zorgde ervoor dat de magerheid toenam.
Later ontdekten wetenschappers en ingenieurs dat bodemextractie de sleutel was om de kanteling weer stabiel te maken. Er werd grond gewonnen uit twee lagen aarde: de bovenste laag zandgrond en de tweede laag zeeklei. De theorie was dat terwijl de grond werd verwijderd, de grondcompressie zou toenemen en de klei zou consolideren, waardoor een sterkere fundering zou ontstaan.
De boren haalden grond uit de binnenkant van een boorbuis zonder in te werken op andere elementen of daarbuiten. De boorholte sluit vervolgens soepel wanneer de boor wordt teruggetrokken en de grond bezinkt, waardoor een wieg wordt gevormd die de toren dempt terwijl deze iets naar het noorden verschuift.
Door deze methode te gebruiken, hebben ingenieurs de helling naar het midden met 50 cm verkleind, terug naar waar het was in 1838. De top van de toren leunt nu iets meer dan 4 meter uit het midden.
Les geleerd
Funderingen zijn het belangrijkste en belangrijkste onderdeel van elk gebouw; het kan het succes of de totale mislukking van het project garanderen. Hoewel het probleem van het kantelen is opgelost, is het een probleem dat van invloed kan zijn op verschillende projecten. Hier zijn enkele tips voor het omgaan met zachte grond:
- Bij het bouwen op zachte grond kan het nodig zijn om voorbij de zachte plek uit te graven en een diepere fundering te plaatsen.
- Vervang de zachte grond door voldoende grond die het draagvermogen oplevert dat in het ontwerp is gespecificeerd.
- Bouw een grotere voet en verstevig deze met extra staal (in betonnen funderingen).
- Gebruik wrijving stapelen of einddragende palen als onderstaande grondsoort geschikt is.
- Laat de grond onder water staan zodra de sleuven zijn gegraven en verdicht vervolgens grondig. Deze gangbare praktijk verbetert de cohesie en maakt de bodem aanzienlijk stabieler om op te bouwen.
- Injecteer een grond/cementslurry. Voor dit proces zijn vier belangrijke onderdelen van de uitrusting nodig: een boorinstallatie om de slurry naar ontwerpdiepte te transporteren, een batchinstallatie of tank om de cementslurry te mengen, een pomp om de slurry naar de boorinstallatie te duwen, en gespecialiseerd gereedschap om de cementslurry ter plaatse met grond te mengen.
- Gebruik geogrids als een effectief middel om de druk onder het verkeersoppervlak te verminderen.
Elk project is uniek en vereist een andere combinatie van technieken, afhankelijk van het type materiaal dat wordt gebruikt, het type structuur en de specifieke bodemgesteldheid in elk geval. Houd er rekening mee dat in alle omstandigheden aan de vereiste voorschriften en codes moet worden voldaan.
