Allt började 1173. De ursprungliga två nivåerna av tornet i Pisa lutade inte men strukturen började sneda när konstruktionen flyttade till den tredje nivån och därefter 1178. Olika lösningar prövades när arkitekten uppmärksammade lutningen 1185, vilket fastställde att jorden på den valda platsen var för instabil för att stödja en så stor struktur.
Byggandet av tornet i Pisa stoppades i nästan ett sekel på grund av Pisas krig med grannstaden Florens. Arbetet började igen 1272 och fyra våningar byggdes i en ändrad vinkel mot de tidigare nivåerna, men det lutande tornet i Pisa började luta i riktning mot den högre sidan. År 1284 stoppades byggandet igen eftersom Pisa erövrades av Genua i ett annat krig. År 1370 stod tornet, nu åtta våningar och 200 fot högt, officiellt färdigt.
Problemet
Experter har varit delade om huruvida lean var en effekt designad av arkitekterna, eller om lean var ett resultat av strukturella frågor som rör marken vid basen av tornet. Tester under 1900-talet har dock definitivt bevisat att lutningen började efter bygget. Studien av undergrunden avslöjade ett material av lertyp som tvättades av underjordiska vatten.
Grunden till tornet i Pisa lades 1173, byggt huvudsakligen av marmor och kalk; tornet byggdes i ett cirkulärt dike, cirka fem fot djupt, över mark bestående av lera, fin sand och snäckor. Orsaken till lutningen beror på en reaktion av kompositen av lera, fin sand och snäckor som tornet är byggt på. Denna jordblandning är mer komprimerbar på den södra sidan, men med åren har lutningen ökat Tornet i Pisa slutade sjunka och började rotera, vilket fick norra sidan att röra sig upp mot yta.
Lösningen
Tornet i Pisas struktur var föremål för två huvudrisker: strukturellt misslyckande för de bräckliga murverk, och kollapsa på grund av sönderdelningen av undergrunden runt fundamenten. En nyligen möjlig lösning innebar att leda genom att installera en motvikt på cirka 660 ton på norra sidan av tornets bas för att stoppa rotationen. Det misslyckades. Sedan, under 1995, försökte man frysa de införande stålkablarna och frysa undergrunden, men detta gjorde att lutningen ökade.
Senare upptäckte forskare och ingenjörer att jordutvinning var nyckeln till att föra lutningen tillbaka till stabila förhållanden. Jord utvanns från två lager jord: det översta lagret av sandjord och det andra av marin lera. Teorin var att medan jorden togs bort, skulle markkompressionen öka och leran skulle konsolideras, vilket ger en starkare grund.
Borrarna tog ut jord från insidan av ett hölje utan att påverka andra element eller utanför det. Borrhåligheten stängs sedan smidigt när borren dras in och jorden sätter sig och bildar en vagga som dämpar tornet när det förskjuts något mot norr.
Genom att använda denna metod har ingenjörer minskat lutningen mot mitten med 20 tum, tillbaka till där den var 1838. Toppen av tornet lutar nu drygt 13 fot från mitten.
Lärdom
Footings är den viktigaste och viktigaste delen av alla byggnader – det kan garantera framgång eller totalt misslyckande för projektet. Även om problemet med lutning är löst, är det ett problem som kan påverka en mängd olika projekt. Här är några tips för att hantera mjuka jordar:
- När man bygger över mjuka jordar kan det bli nödvändigt att gräva ner förbi den mjuka fläcken och sätta en djupare fot.
- Byt ut den mjuka jorden med tillräcklig jord som ger den bärighet som anges i designen.
- Bygg en större fot och förstärk den med ytterligare stål (i betongfot).
- Använd friktion pålning eller ändbärande pålning om jordtypen nedan är lämplig.
- Översvämma marken när dikena har grävts och packa sedan ordentligt. Denna vanliga praxis förbättrar sammanhållningen och gör marken betydligt mer stabil att bygga på.
- Injicera en jord/cementslurry. Denna process kräver fyra viktiga delar av utrustning: en borrigg för att föra upp slammet till designdjup, en batchanläggning eller tank för att blanda cementuppslamningen, en pump för att skjuta upp slammet till borriggen och specialiserade verktyg för att blanda cementuppslamningen med jord på plats.
- Använd geonät för att ge ett effektivt medel för att minska trycket under trafikytan.
Varje projekt är unikt och kommer att kräva en annan kombination av tekniker beroende på vilken typ av material som används, typ av struktur och de specifika markförhållandena i varje enskilt fall. Tänk på att de föreskrifter och koder som krävs måste uppfyllas i alla förhållanden.
