Šajā emuāra ierakstā aplūkosim, kā Pizas slīpais tornis pārvarēja savus strukturālos trūkumus un kā tas liecina par mūsdienu būvniecības tehnikām.
Pizas slīpais tornis ir būve, kas atrodas Itālijas rietumu provincē Toskānijā, Pizas katedrāles piebūve un pasaulslavena tūristu piesaistes vieta, ko vēl vairāk slavenu padarīja anekdote, ka Galileo Galilejs no tā veica brīvā kritiena eksperimentus. Slīpais tornis nav tipiska būve, un tā slīpā forma padara to par unikālu skatu tūristiem. Neskatoties uz ievērojamo slīpumu, Pizas slīpajam tornim ir izdevies saglabāt savu pozīciju, nenokrītot. Mūsdienās slīpuma leņķis ir samazinājies no 5.5 grādiem vissmagākajā brīdī līdz aptuveni 3.9 grādiem, pateicoties notiekošajiem remontdarbiem.
Pizas slīpais tornis sāka slīpēt pēc pirmā no trim būvniecības periodiem (pirmais: 1173.–1178. g.; otrais: 1272.–1278. g.; trešais: 1360.–1372. g.). Inženieri izmēģināja dažādas metodes, lai risinātu dienvidu slīpuma problēmu, tostarp pakarinot smagus materiālus, piemēram, zvanus, torņa ziemeļu pusē un injicējot ķīmiskas vielas, lai nostiprinātu zemi dienvidu pusē, taču viņiem neizdevās apturēt slīpumu. Tā rezultātā slīpums laika gaitā turpināja paātrināties. 1990. gadā, kad attālums no svērtenes līdz slīpā torņa centra asij pārsniedza 4.5 metru robežu, Itālijas valdība slēdza torni apmeklētājiem un uzsāka plašu renovāciju. Būvniecības uzņēmumi un zinātnieki no dažādām valstīm ierosināja dažādus risinājumus, taču neviens no tiem nebija veiksmīgs. Tomēr galu galā tika izvēlēta metode, kas ziemeļu pusē apturēja slīpumu, un līdz 2010. gadam slīpums bija samazināts no 5.5 līdz 3.9 grādiem.
Tātad, kas izraisīja Pizas torņa sasvēršanos un kā tas tika apturēts?
Pizas slīpā torņa sasvēršanos neizraisīja pašas ēkas konstrukcijas defekts, bet gan to balstošā zeme. Kopumā zemei apakšā ir ciets iežu slānis un dažādu veidu augsnes maisījums, piemēram, gruntsūdeņi, smiltis un māls. Atkarībā no augsnes veida zeme tiek klasificēta kā mīksta, cieta, mālaina vai smilšaina, un šie apstākļi ir jāņem vērā, būvējot konstrukciju. Augsnē starp tās daļiņām ir tukšumi, ko sauc par porām, kas saspiežas slodzes ietekmē, būvējot konstrukciju. Šo procesu sauc par "sēšanās", un tas nav problēma, ja ēku balstošā zeme sēžas vienmērīgi. Tomēr, ja zeme dažādās vietās sēžas atšķirīgi, rodas "nevienmērīga sēšanās", kas ir bīstama parādība, kas var izraisīt ēkas sasvēršanos vai pat sabrukšanu.
Pizas slīpais tornis tika uzcelts uz mīkstas zemes, kas sastāvēja no minerālu nogulumiem un māla, un zem tā plūda gruntsūdeņi. Turklāt pamati nebija pilnībā ielikti, kā rezultātā slīpais tornis sasvērās uz dienvidiem.
Inženieri mēģināja atrisināt problēmu, izmantojot smagus materiālus, lai mainītu slīpumu, izmantojot šūpoļu principu, taču zeme torņa dienvidu pusē nespēja izturēt materiālu svaru, un slīpums pasliktinājās. 1930. gs. trīsdesmitajos gados Benito Musolīni izmēģināja "javošanas metodi", injicējot betonu zemē, taču tas arī izjauca zemi un saasināja problēmu. 1960. gs. sešdesmitajos gados pastiprināta gruntsūdeņu izmantošana pazemināja gruntsūdeņu līmeni, kas paātrināja slīpā torņa iegrimšanu un sasvēršanos.
Visbeidzot ieviestā “ziemeļu nostiprināšanas” metode veiksmīgi atrisināja slīpā torņa problēmu. Liela mēroga nostiprināšanas projekts, kura laikā no ziemeļu pamatiem tika izraktas aptuveni 70 tonnas augsnes un ieliets cements, apturēja nevienmērīgo zemes iegrimšanu un stabilizēja pagodas slīpumu. Rezultātā pagodas slīpums samazinājās par 48 centimetriem salīdzinājumā ar 1990. gadu, un tā vairs neslīp.
Ēkas un zemes ģeomehānikas principiem bija svarīga loma Pizas slīpā torņa problēmas risināšanā. Tā vietā, lai nostiprinātu mīksto zemi, nosēšanās apjoms tika kontrolēts, izrokot augsni pretējā pusē, lai novērstu atšķirīgu nosēšanos. Mūsdienu ģeotehniskās inženierijas metodes ir ļāvušas projektēt un būvēt apzināti slīpas konstrukcijas, atšķirībā no Pizas slīpā torņa gadījuma, kur tehniskas grūtības neļāva veikt pietiekamu ģeotehnisko izpēti.
Kā piemēru var minēt Kapitāla vārtu ēku Abū Dabī, kas Ginesa rekordu grāmatā ir iekļauta kā pasaulē visvairāk slīpais cilvēka veidotais tornis. Ēka ir 35 stāvus augsta, un tās slīpums ir 18 grādi, kas ir par 3.9 grādiem slīpāks nekā Pizas slīpajam tornim. Ēkai ir unikāls dizains, kas vertikāli stiepjas līdz 12. stāvam, un tad, sākot no 13. stāva, katrs stāvs ir par 30 līdz 140 centimetriem slīps uz sāniem. Ēka tika arī projektēta, lai izturētu gravitāciju, spēcīgus vējus un zemestrīces, novietojot 490 2 metrus biezus pāļus 30 metru dziļumā ēkas centrā un slīpuma pretējā pusē. Šie pāļi darbojas, lai pretotos jebkādai rotācijas kustībai, kas varētu izraisīt ēkas apgāšanos uz vienu pusi. Šis dizains ļauj Kapitāla vārtu ēkai saglabāt stabilitāti, neskatoties uz tās slīpo formu, un, atšķirībā no Pizas slīpā torņa, tā ir ieguvusi tai apzināti projektētas konstrukcijas reputāciju.
Mūsdienu ģeotehniskās inženierijas sasniegumi padara šīs slīpās konstrukcijas, kā arī debesskrāpjus, zemūdens tuneļus, ātrgaitas dzelzceļu un citus inženiertehniskos izaicinājumus par realitāti. Pateicoties spējai realizēt radošus dizainus, vienlaikus nodrošinot konstrukcijas stabilitāti, mēs varam redzēt arhitektūras formas, kas iepriekš bija neiedomājamas.
Šie tehnoloģiskie sasniegumi nav paredzēti tikai skaistu un unikālu orientieru radīšanai, bet arī drošu ēku projektēšanai, kas var izturēt dabas katastrofas un zemes izmaiņas. Piemēram, zemestrīcēm pakļautos reģionos, piemēram, Japānā, ir svarīgi rūpīgi analizēt zemes un ēkas mijiedarbību, lai projektētu zemestrīcēm izturīgas konstrukcijas. Šīs metodes ne tikai padara ēkas drošākas, bet arī spēlē svarīgu lomu ģeoloģisko problēmu risināšanā, kuras iepriekš bija grūti pārvarēt.
Pizas slīpais tornis jau sen ir atzīts par savu slīpo formu, taču mūsdienu ģeotehniskās inženierijas metodes to vairs neuztver kā problēmu, bet gan kā māksliniecisku un tehnisku izaicinājumu. Šie inženiertehniskie sasniegumi, kas risina pagātnes problēmas, vienlaikus izpētot jaunas iespējas, rada cerības uz arhitektūras nākotni.
Tāpat kā Pizas slīpais tornis ir stāvējis gadsimtiem ilgi, arī ēkas, kas celtas ar modernām tehnoloģijām, laika gaitā kļūs par ikoniskiem vēstures un kultūras simboliem. Un kas zina, varbūt kādu dienu tiks uzcelts kaut kas vēl inovatīvāks un izaicinošāks par Pizas slīpo torni un kļūs par jaunas paaudzes simbolu.
