Все почалося в 1173 році. Початкові два рівні Пізанської вежі не нахилялися, але конструкція почала нахилятися, коли будівництво перейшло на третій рівень і далі в 1178 році. Були випробувані різні рішення, коли архітектор звернув увагу на нахил у 1185 році, визначивши, що ґрунт на обраному місці був надто нестійким, щоб підтримувати таку велику споруду.
Будівництво Пізанської вежі припинилося майже на століття через війни Пізи з сусіднім містом Флоренцією. Роботи почалися знову в 1272 році, і чотири поверхи були побудовані під зміненим кутом до попередніх рівнів, але Пізанська вежа почала нахилятися в бік вищої сторони. У 1284 році будівництво знову припинилося, оскільки Піза була завойована Генуєю в черговій війні. У 1370 році вежа, тепер восьмиповерхова і висотою 200 футів, була офіційно завершена.
Проблема
Експерти розділилися щодо того, чи нахил був ефектом, розробленим архітекторами, чи нахил був результатом структурних проблем, пов’язаних із ґрунтом у основі вежі. Проте випробування 20-го століття переконливо довели, що нахил почався після будівництва. При дослідженні надр виявлено промиваний підземними водами міжшаровий матеріал глинистого типу.
Фундамент для Пізанської вежі був закладений у 1173 році, побудований переважно з мармуру та вапна; вежа була побудована в круглій канаві глибиною близько п’яти футів над землею, яка складалася з глини, дрібного піску та черепашок. Причина нахилу пов’язана з реакцією композиту глини, дрібного піску та черепашок, на якому побудована вежа. Ця ґрунтова суміш більш стислива на південній стороні, але з роками, коли нахил зростав, Пізанська вежа перестала тонути і почала обертатися, в результаті чого північна сторона рухалася вгору до поверхні.
Рішення
Конструкція Пізанської вежі була піддана двом основним ризикам: структурна несправність крихкої кладка, та обвалення внаслідок розриву ґрунту навколо фундаментів. Недавнє можливе рішення передбачало встановлення противаги приблизно 660 тонн на північній стороні основи вежі, щоб зупинити обертання. Це не вдалося. Потім, протягом 1995 року, була зроблена спроба заморожування вставних сталевих тросів і заморожування надр, але це призвело до збільшення нахилу.
Пізніше вчені та інженери виявили, що видобуток ґрунту є ключем до повернення нахилу до стабільних умов. Ґрунт був витягнутий з двох шарів землі: верхнього шару піщаного ґрунту та другого шару морської глини. Теорія полягала в тому, що під час видалення ґрунту стиснення ґрунту збільшиться, а глина закріпиться, забезпечуючи міцнішу основу.
Бури витягували ґрунт зсередини обсадної колони, не впливаючи на інші елементи або зовні. Порожнина сівалки плавно закривається, коли сівалка втягується, а ґрунт осідає, утворюючи люльку, яка амортизує вежу, коли вона трохи зміщується на північ.
Використовуючи цей метод, інженери зменшили нахил назад до центру на 20 дюймів, повернувшись до рівня 1838 року. Вершина вежі тепер нахиляється трохи більше ніж на 13 футів від центру.
Засвоєний урок
Фундаменти є найголовнішою і важливою частиною будь-якої будівлі — вона може гарантувати успіх або повний провал проекту. Хоча проблему нахилу вирішено, це проблема, яка може вплинути на різноманітні проекти. Ось кілька порад щодо поводження з м’якими ґрунтами:
- При будівництві над м’якими ґрунтами може знадобитися зробити розкопки за межі м’якої ділянки та встановити глибшу основу.
- Замініть м’який ґрунт відповідним ґрунтом, який забезпечить несучу здатність, визначену в проекті.
- Побудуйте більший фундамент і зміцніть його додатковою сталлю (у бетонних фундаментах).
- Використовуйте тертя нагромадження або кінцева несуча паля, якщо тип ґрунту, наведений нижче, підходить.
- Після того, як траншеї будуть вириті, залийте землю, а потім ретельно утрамбуйте. Ця звичайна практика покращує зчеплення та робить ґрунт значно стабільнішим для будівництва.
- Внести ґрунтово-цементний розчин. Для цього процесу потрібні чотири ключові одиниці обладнання: бурова установка для подачі розчину на проектну глибину, дозаторна установка або резервуар для змішування цементного розчину, насос для проштовхування шламу до бурової установки та спеціалізованого інструменту для змішування цементного шламу з ґрунтом на місці.
- Використовуйте георешітки, щоб забезпечити ефективний засіб для зниження тиску під дорожнім покриттям.
Кожен проект є унікальним і вимагатиме різної комбінації технік залежно від типу матеріалів, що використовуються, типу конструкції та конкретних умов ґрунту в кожному випадку. Майте на увазі, що необхідні правила та кодекси мають бути дотримані в усіх умовах.
