Все началось в 1173 году. Первоначальные два уровня Пизанской башни не наклонялись, но структура начала наклоняться, когда в 1178 году строительство перешло на третий уровень и далее. Были опробованы различные решения, когда в 1185 году архитектор обратил внимание на наклон, определив, что почва на выбранном участке слишком нестабильна, чтобы поддерживать такое большое сооружение.
Строительство Пизанской башни остановилось почти на столетие из-за войн Пизы с соседним городом Флоренцией. Работы возобновились в 1272 году, и четыре этажа были построены под другим углом по сравнению с предыдущими уровнями, но Пизанская башня начала наклоняться в сторону более высокой стороны. В 1284 году строительство снова остановилось, поскольку Пиза была завоевана Генуей в очередной войне. В 1370 году восьмиэтажная башня высотой 200 футов была официально завершена.
Проблема
Мнения экспертов разделились во мнениях относительно того, был ли наклон результатом замысла архитекторов или же наклон стал результатом структурных проблем, связанных с почвой у основания башни. Однако испытания, проведенные в ХХ веке, убедительно доказали, что наклон начался после постройки. При изучении недр выявлен прослоенный материал глинистого типа, промытый подземными водами.
Фундамент Пизанской башни был заложен в 1173 году и построен в основном из мрамора и извести; Башня была построена в круглом рве глубиной около пяти футов на земле, состоящей из глины, мелкого песка и ракушек. Причиной наклона является реакция смеси глины, мелкого песка и ракушек, на которых построена башня. Эта почвенная смесь более сжимаема на южной стороне, но с годами, когда наклон увеличился, Пизанская башня перестала тонуть и начала вращаться, в результате чего северная сторона двинулась вверх к поверхность.
Решение
Конструкция Пизанской башни подвергалась двум основным рискам: структурному разрушению хрупкой башни. каменная кладка, и обрушение из-за разрушения грунта вокруг фундамента. Недавнее возможное решение заключалось в установке противовеса массой около 660 тонн на северной стороне основания башни, чтобы остановить вращение. Это не удалось. Затем, в 1995 году, были предприняты попытки замораживания вводимых стальных тросов и замерзания грунта, но это привело к увеличению наклона.
Позже ученые и инженеры обнаружили, что извлечение почвы было ключом к возвращению наклона в стабильное состояние. Почву извлекали из двух слоев земли: верхнего слоя песчаного грунта и второго слоя морской глины. Теория заключалась в том, что во время удаления почвы сжатие грунта будет увеличиваться, и глина консолидируется, обеспечивая более прочное основание.
Буры извлекали грунт изнутри корпуса, не воздействуя на другие элементы или снаружи. Полость бура затем плавно закрывается, когда бур втягивается, и почва оседает, образуя опору, которая смягчает башню, когда она слегка смещается на север.
Используя этот метод, инженеры уменьшили наклон назад к центру на 20 дюймов, до того уровня, который был в 1838 году. Вершина башни теперь отклоняется от центра чуть более чем на 13 футов.
Урок выучен
Опоры являются наиболее основной и важной частью любого здания — они могут гарантировать успех или полный провал проекта. Хотя проблема наклона решена, это проблема, которая может повлиять на множество проектов. Вот несколько советов по работе с мягкими почвами:
- При строительстве на мягкой почве может возникнуть необходимость выкопать мягкое место и установить более глубокую опору.
- Замените мягкий грунт соответствующим грунтом, обеспечивающим несущую способность, указанную в проекте.
- Постройте опору большего размера и укрепите ее дополнительной сталью (в бетонных фундаментах).
- Используйте трение штабелирование или торцевую несущую сваю, если подходит указанный ниже тип грунта.
- После того, как траншеи выкопаны, залейте землю, а затем тщательно утрамбуйте. Эта обычная практика улучшает сцепление и делает почву значительно более устойчивой для строительства.
- Введите почвенно-цементный раствор. Для этого процесса требуется четыре основных компонента оборудования: буровая установка для подачи раствора на проектную глубину, бетонный завод или резервуар для смешивания цементного раствора, насос для подачи раствора на буровую установку и специализированные инструменты для смешивания цементного раствора с почвой на месте.
- Используйте георешетки в качестве эффективного средства снижения давления под поверхностью дорожного движения.
Каждый проект уникален и потребует разного сочетания методов в зависимости от типа используемых материалов, типа конструкции и конкретных почвенных условий в каждом случае. Имейте в виду, что необходимые правила и нормы должны соблюдаться в любых условиях.
