Czy krzywą wieżę w Pizie można wyprostować?

Krzywa Wieża w Pizie jest jedną z najbardziej znanych budowli na świecie. Co roku odwiedza ją około 10 milionów turystów. Ta unikatowa dzwonnica swoją sławę zawdzięcza w dużej mierze swojej niedoskonałości. Przy wysokości około 55 metrów i masie ponad 14 000 ton (prawie 50% więcej od wysokiej na 324m wieży Eiffla) jest ona odchylona o 5 metrów od pionu. Właśnie ze względu na to odchylenie budowla ta jest uznawana za sztandarowy przykład porażki geotechnicznej. Choć raczej niesłusznie, przecież niewiele konstrukcji sprzed 850 lat przetrwało w takim stanie do czasów współczesnych.

Budowę wieży rozpoczęto w 1173 i prowadzono w trzech etapach: 

  • 1173-1178r. – do czwartej kondygnacji, 
  • 1272-1278r. – kondygnacje czwarta-siódma; 
  • 1360-1370r. – ostatnia ósma kondygnacja i zawieszenie dzwonu. 

Tak wydłużony czas budowy (prawie 200 lat) jest jednym z czynników, który umożliwił przetrwać budowli do dzisiejszych czasów. Wieża wybudowana sprawnie i bez przerw czasowych, prawdopodobnie uległaby szybko wywróceniu. Powodem tego jest bardzo duży ciężar budowli i występujące pod nią podłoże, które sprzyja jej osiadaniu. Rozłożenie budowy w długim okresie umożliwiło rozłożenie obciążeń w czasie i stopniowe osiadanie wieży bez wytrącania z równowagi. 

Z wieżą związany jest jeden z najważniejszych eksperymentów fizycznych, którego wyniki stanowią dziś podstawy mechaniki klasycznej. Według biografii Galileusza, którą napisał jego uczeń Vincenzo Viviani, to właśnie Krzywa Wieża w Pizie była miejscem eksperymentu ze swobodnym spadkiem ciał. Aż do późnych lat XVI wieku sądzono, że ciało spada na ziemię tym szybciej, im jest cięższe. Galileusz, w 1600 roku wszedł na wieżę i upuścił z niej dwie kule: ciężką kulę armatnią o masie 8 kg i lżejszą kulkę muszkietową o masie 20 g. Obie kule znalazły się na ziemi w tym samym momencie. Pozwoliło to udowodnić, rewolucyjne na tamte czasy twierdzenie, że czas spadania przedmiotów (przy zaniedbaniu oporów powietrza) nie zależy od ich masy. 

Choć wychylenie wieży przydało się Galileuszowi i stanowi niemałą atrakcję turystyczną, to jego ciągłe zwiększanie się stwarzało zagrożenie, że budowla się zawali. Z fizycznego punktu widzenia możliwości naprawy można podzielić na dwie grupy: 

  • podniesienie strony, która bardziej osiadła (południowej)
  • opuszczenie strony, która mniej osiadła (północnej)

Wariant z podniesieniem jest mało realny, głównie ze względu na ogromną masę wieży, oraz konieczność podparcia na wytrzymałym i stabilnym gruncie, którego w pobliżu wieży nie ma. Wariant z opuszczeniem wyższej strony jest bardziej prawdopodobny i był stosowany już dwukrotnie. Pierwszy raz, w 1993 roku z wykorzystaniem ołowianych obciążników o łącznej masie 600 ton. Po kilku miesiącach zaobserwowano oczekiwane przechylanie się wieży w stronę północną. Jednak tak duże dodatkowe obciążenie doprowadziło do znacznych naprężeń w konstrukcji, których efektem było pękanie ścian i odpadanie fragmentów okładziny. Co więcej, krytykowano także zgromadzenie w jednym miejscu tak dużej masy szkodliwego dla zdrowia ołowiu. W kolejnym podejściu zastosowano wybieranie gruntu spod mniej osiadającej strony wieży. Podkopywanie mniej osiadającej strony wieży realizowano przez zastosowanie ukośnych odwiertów oraz stopniowego, kilkuletniego wydobywania ponad 70 ton ziemi z jednej strony wieży. Powstałe w ten sposób puste przestrzenie stopniowo się zaciskały. W ciągu kilku lat wytworzono różnicę osiadań strony południowej i północnej i zatrzymano zwiększanie się odchylenia wieży. Nadal jednak nie udało się jej wyprostować całkowicie. 

Czy przy obecnym stanie techniki, mając dostępność do zaawansowanych technik badania gruntu i nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych można wieżę wyprostować całkowicie? 

Odpowiedź na to pytanie jest złożona i nieco zaskakująca:
Po pierwsze, na pewno nie zgodziłaby się na to lokalna społeczność. Przecież zainteresowanie “wyprostowaną wieżą w Pizie” byłoby zdecydowanie mniejsze. Co więcej, wieża mimo swojego nachylenia nie stwarza aktualnie żadnego zagrożenia katastrofą budowlaną. Po ostatnim pracach konserwatorskich, pod kierunkiem profesora geotechniki Michele Jamiołkowskiego, z Politechniki w Turynie, wieża uzyskała gwarancję stabilności na kolejne 300 lat. 

Po drugie, całkowite wyprostowanie wieży jest niemożliwe od strony technicznej. Wieża oprócz odchylenia jest również wygięta – kształtem przypomina banana. Dzwonnica była budowana przez ponad 200 lat i już w czasie jej wznoszenia zauważono że się przechyla. Aby zniwelować odchylenie od pionu, skorygowano jej kształt w okolicach czwartej kondygnacji. Sufit oraz podłogę wykonano poziomo, zmniejszając lub zwiększając wysokość ścian w odpowiednich miejscach. 

Po trzecie, wyprostowanie wieży mogłoby źle wpłynąć na samopoczucie turystów. Przecież każdy z nich przyjeżdża do Pizy właśnie po to, aby choć przez chwilę powstrzymać zabytek przed upadkiem. Daje to poczucie bezpieczeństwa innym zwiedzającym, którzy akurat przebywają na wieży. 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

By submitting this form, you accept the Mollom privacy policy.