De finnes i forskjellige deler av verden tårn preget av mer eller mindre uttalte tilbøyeligheterhovedsakelig på grunn av innsynkning av grunnjordene. I dag er bevaringen av de fleste av disse strukturene avhengig av avanserte overvåkingssystemer og sensornettverk – fra satellittkartlegging til laserundersøkelser – i stand til å oppdage selv de minste bevegelse av strukturen og å raskt rapportere eventuelle endringer som kan kompromittere stabiliteten. Så er det tårn som hovedstadsporten i Abu Dhabi, i De forente arabiske emirater, 160 meter høye og bevisst utformet med 18° skråning mot vest.
La oss vurdere historien og nåværende bevaringstilstand av de mest fremragende historiske monumentene i verden.
De mest tilbøyelige eldgamle tårnene: rangeringen
- 1Suurhusen-tårnet (Tyskland), 5,19°
- 2Klokketårnet i Bad Frankenhausen (Tyskland), 4,8°
- 3Tårnet i Garisenda (Bologna, Italia), 4
- 4Tårnet i Pisa (Italia), 3,97°
- 5Tiger Hill Pagoda (Kina), 3. plass
- 6Oude Kerk Tower (Nederland), 1,9°
- 7Hvorfor har tårnene en tendens til å lene seg?
- 8Hvor langt den kan vippe: grensen som ikke skal overskrides
Suurhusen-tårnet (Tyskland), 5,19°
Der Suurhusen Towermed en tilbøyelighet til 5,19°regnes generelt som et av de mest skjeve historiske tårnene i verden. Grunnlagt på en eiketrestruktur, begynte den å vise tegn til ustabilitet på 1800-tallet, da dreneringen av det omkringliggende landet forårsaket forringelse og påfølgende svekkelse av fundamentene. I dag noterer ingeniørene med ansvar for overvåking av monumentet en tilstand med betydelig stabilitet, verifisert gjennom topografisk utjevning e kontinuerlig overvåket laserskanner. Faren for kollaps ser derfor ut til å være avverget, i hvert fall foreløpig.
Klokketårnet i Bad Frankenhausen (Tyskland), 4,8°
Med en tilt på 4,8° vil klokketårnet i Bad Frankenhauseni Tyskland, risikerte kollaps i lang tid på grunn av de geotekniske egenskapene til grunngrunnen. Ingeniørene forberedte derfor en forankringssystem gjennom stålrør satt inn i fundamentene og ned i bakken, som effektivt forvandler det første overfladiske fundamentet til et pelefundament og derfor et dypt fundament. De nåværende funnene, oppnådd ved å krysse data fra 3D laserskanninger med de fra geotekniske sensorerdemonstrer at det tidligere pågående lysbildet har stoppet.
Tårnet i Garisenda (Bologna, Italia), 4
Den mest kritiske geoteknisk-strukturelle saken i vårt tiår er imidlertid Garisenda-tårnet i Bologna. Foreløpig har den en helning på rundt 4° og har skapt mye snakk de siste årene. Faktisk utløste overvåkingssensornettverket høyere varslingsterskel. Noen data registrert av disse sensorene førte til evakuering av området og igangsetting av en massiv redningsaksjon med stålmasterogså inspirert av Pisan-verftet.
Tårnet i Pisa (Italia), 3,97°
Tårnet i Pisa, veldig kjent over hele verden, har vært gjenstand for ulike konsolideringsarbeider. De siste, ferdigstilt i 2001, tillot henne å gjenopprette over 40 cm sidebevegelse. Foreløpig er det under våkent øye av sensorer, som inkluderer inklinometre med svært høy presisjon, GPS-sensorer og satellittinterferometri (InSAR), i stand til å måle forskyvninger i størrelsesorden tideler av en millimeter. Fra de siste rapportene produsert av tilsynsorganet ser det ut til at det også har vært en liten, umerkelig oppretting, sannsynligvis oppnådd takket være konsolideringsarbeidene som er utført.
Tiger Hill Pagoda (Kina), 3. plass
Kjent som “Det kinesiske tårnet i Pisa”Tiger Hill-pagoden, bygget mellom det 10. og 11. århundre, har en helning på omtrent 3°, som utviklet seg gjennom århundrene på grunn av den spesielle naturen til fundamentene, delvis satt på stein og delvis opp deformerbar jord. Takket være viktige konsolideringsinngrep og konstant overvåking har strukturen blitt stabilisert og representerer i dag et av de mest betydningsfulle asiatiske eksemplene, fra et ingeniørmessig synspunkt, på samspill mellom jord og struktur.
Oude Kerk Tower (Nederland), 1,9°
Mindre tilbøyelig enn de forrige er middelaldertårnet til Oude Kerki Nederland: bygget fra 1325 på toppen av en eldgammel underjordisk kanal, begynte å falle inn under byggearbeid og har i dag en helning på omtrent 1,9°. Arbeiderne forsøkte å rette opp feilen gir den en buet form. I dag overvåkes stabiliteten til denne veggkonstruksjonen satellittsystemer og piezometresom konstant overvåker nivået på den underjordiske akviferen, en av hovedfaktorene for sårbarhet til nederlandske land.
Hvorfor har tårnene en tendens til å lene seg?
Enkelt sagt skyldes helningen til et tårn generelt en bevegelse strukturens stivhethvis rotasjon utløses av delvis og uensartet tap av fundamentstøtten. Fra et fysisk synspunkt kan fenomenet spores tilbake til en differensiell svikt, dvs. variabel forskyvning av bakken under fundamentene som forårsaker bygningens påfølgende helning. Fenomenet oppstår først og fremst når jordsmonnet som finnes under basen ikke er homogent og derfor reagerer forskjellig på belastningene som overføres av strukturen. Der tilstedeværelse av vann det kan også akselerere eller bremse disse prosessene, så vel som tidene som jorda deformeres og setter seg med som svar på trykkvariasjoner indusert av belastninger.
Hvor langt den kan vippe: grensen som ikke skal overskrides
Fysikkens lover, i dette tilfellet, gir ikke mye margin: det er et punkt utover det et skjevt tårn kan ikke lenger stå og holde seg i balanse. Faktisk har et legeme en tendens til å velte når den vertikale aksen som går gjennom tyngdepunktet faller utenfor fotavtrykket til basen. Dette er imidlertid en teoretisk «geometrisk grense» som i praksis sjelden nås, fordi strukturell kollaps forekommer i god tid før, når spenningene overstiger materialenes motstand som utgjør strukturen. Faktisk betyr det å nærme seg denne tilstanden å konsentrere en økende mengde vekt på en stadig mindre del av strukturen, noe som forårsaker sterke kompresjoner og knusing på den ene siden og strekkspenninger på den andre, spesielt kritisk for de gamle veggstrukturene.
Det er imidlertid ingenbegrense hellingen universelt gyldig for alle tårn: stabilitet avhenger av strukturens geometri, spesielt dens egen slankhetfra base breddeplasseringen av tyngdepunktet og egenskapene til materialene og fundamentene. Men som tilfellene undersøkt ovenfor viser, inkludert tilbøyeligheter mellom 4° og 5,5° de kan betraktes som kritiske terskler som krever spesiell oppmerksomhet fra et teknisk synspunkt.
