Почему пизанская башня под наклоном: Почему Пизанская башня наклонилась, но не падает

845 лет назад началось строительство Пизанской башни

845 лет назад началось строительство Пизанской башни. Почему она наклонилась, но не падает и какие меры по ее сохранению приходится предпринимать, разобралась «Газета.Ru».

Пизанская башня находится в городе Пизе (Италия) в десяти километрах от Лигурийского моря и с давних времен считается неофициальным символом города. Она входит в архитектурный ансамбль Площади чудес, состоящий из Собора Успения Пресвятой Девы Марии (именно колокольней этой церкви башня как раз и является), часовни для крещения Баптистерий Сан-Джованни и кладбища Кампо-Санто.

Всего Пизанская башня насчитывает восемь этажей, ее высота составляет 58,36 м.

Диаметр башни у основания — около 15,5 м. От вертикальной оси сооружение отклоняется почти на пять метров (после проведенных реставрационных работ угол наклона уменьшился). Наружные стены внизу имеют толщину около пяти метров, наверху — 2,5 м. Внешние стены здания декорированы мрамором. Возле входа в колокольню на стенах барельефы с выбитыми фантастическими животными, а над дверным проемом находится скульптура Марии с младенцем, добавленная в XV веке.

Стену нижнего этажа здания украшают глухие арки с 15 полуколоннами, на них «опираются» арки, находящиеся на следующих шести этажах, на каждом из которых находится по тридцать колонн. Венчает сооружение нарядно украшенная звонница с семью колоколами.

В середине башни находится огромное количество крытых галерей, соединенных между собой украшенными различными орнаментами арками. В самом низу здания расположен Зал Рыбы, получивший свое название из-за выбитого на стене барельефа рыбы, одного из символов христианства.

Поскольку богослужения в соборе, к которому принадлежит башня, проходят до сих пор, перед каждой службой в городе раздается звон семи колоколов. Сейчас они звонят одновременно, тогда как раньше за каждым из них была закреплена своя месса.

Автором проекта башни стал итальянский архитектор Боннано Пизано. Строительство башни велось в два этапа, начиная с 9 августа 1173, и с двумя длинными перерывами продолжалось почти 200 лет, до 1360 года.

Знаменитый наклон башни возник из-за недоработок проекта — глубина фундамента составляла всего три метра, а почва под южной частью здания была слишком рыхлой, и после строительства третьего этажа башня накренилась.

Для компенсации наклона последующие этажи строились с более высокими потолками коридоров с той стороны, куда башня заваливалась, что привело к искривлению от центральной оси. Такой подход не дал результата, и здание продолжило «падение». При этом пристроенная спустя десятилетия колокольня стоит ровнее, что придает зданию бананообразную форму.

За последнее столетие было предпринято множество мер по сохранению устойчивости башни. Например, в 1930-х годах для того, чтобы фундамент здания стал водонепроницаемым, в него был введен жидкий цемент, а в 1990-х годах на высоте первого этажа закрепили стальные кольца, покрытые специальным пластиком для предотвращения проседания конструкции.

Поскольку земля под южной частью башни значительно мягче, чем под северной, используя стальные тросы, противовесы и опоры, которые должны были страховать здание от падения, с северной части башни из-под основания осторожно убрали часть грунта. Земля забиралась буквально по миллиметру при помощи системы обсадных труб, в середину которых был помещен вращающийся бур, вследствие этого башня несколько осела с северной стороны, в результате чего смогла немного выпрямиться. После этого все приспособления, поддерживающие башню, были сняты, и появилась надежда, что она простоит еще не менее трехсот лет.

В мае 2018 года ученые наконец разобрались, почему же Пизанская башня стоит и не падает, несмотря на множество сильных землетрясений, случавшихся в этом регионе Италии за последние сотни лет.

Сегодня наклон башни равен почти четырем градусам, известно, что сооружение выдержало как минимум четыре сильных землетрясения, начиная с 1280 года. После изучения имеющейся сейсмической, геотехнической и строительной информации ученые итальянского университета Рома Тре пришли к выводу, что устойчивость башни обеспечивается эффектами, связанными с динамическим взаимодействием «сооружение-грунт».

«Значительная высота и жесткость башни вкупе с мягкостью грунта в ее основании заставляют вибрационные характеристики сооружения значительно меняться таким образом, что башня не вступает в резонанс с землей во время землетрясения. Это — ключ к пониманию ее живучести», — считают ученые.

«Ирония в том, что тот же самый грунт, который вызвал наклон и неустойчивость башни и едва не вызвал ее обрушение, можно благодарить за то, что он помог ей выдержать эти сейсмические события», — пояснил профессор Георг Милонакис, соавтор исследования.

Пизанская башня — фото, Италия, город Пиза, угол наклон, высота, история, эксперименты Галилея

Содержание

• Пизанская башня сегодня
• История строительства
• Опыты Галилея
• Укрепление конструкции
• Почему же Пизанская башня не падает?
• Интересные факты

В списке наиболее популярных и знаменитых архитектурных достопримечательностей мира законное место занимает Пизанская башня. Она столетиями поражает людей красотой и изяществом, оставаясь одним из самых узнаваемых символов Италии. Подробнее о наклонном шедевре итальянского зодчества и связанных с ним интересных фактах — в материале 24СМИ.

Пизанская башня сегодня

Пизанская башня находится в итальянском регионе Тоскана, в городе Пиза на берегах реки Арно — одной из главных итальянских водных артерий. Не все в курсе, что падающая башня не самостоятельное сооружение, она представляет собой элемент целого архитектурного ансамбля. Помимо нее, к нему относится Пизанский собор, а также Баптистерий и кладбище. Комплекс раскинулся на Площади чудес. А сама башня — это кампанелла, по-русски — колокольня.

У цилиндрической монументальной башни, выполненной из каррарского мрамора и камня, 8 этажей. Высота составляет 56,7 м. На верхушке устроена звонница с колоколами.

На первом этаже размещены колонны, увенчанные классическими капителями. 6 центральных ярусов украшают аркады из мрамора. На входе в сооружение установлены скульптуры, изображающие мифических живых существ. Сверху над ним видно изваяние Мадонны с младенцем.

Помимо знаменитого наклона под углом 3°54′, Пизанская башня известна рядом иных особенностей. Так, чтобы добраться до звонницы, придется преодолеть 296 ступеней, созданных из природного мрамора. Ближе к верхушке лестница сужается, доходя до ширины не больше 40 см, — передвижение для туристов становится труднее.

Внутреннее пространство конструкции совершенно пустое. Кроме галерей, соединенных арками, там ничего нет. Также при попадании в башню люди видят большой просторный зал. Его стены украшают десятки барельефов.

На 5-м этаже предусмотрены смотровые площадки, также любоваться видами округи удобно с 8-го яруса. Несмотря на положение под наклоном, Пизанская башня остается действующим сооружением — колокола на ней продолжают звонить, работает по прямому назначению и кафедральный собор. Сегодня колокольня издает звучание не за счет усилий звонарей — для этого установлен специальный механизм. Всего на звоннице 7 колоколов — старейший отлили в 1262 году.

У каждого колокола своя давняя история. Например, один в 1606 году разрушили, когда на местности шли военные действия. Но его получилось сохранить, позже реставрировать и передать в музей. Вместо него на башне с 2004 года висит и звонит точная копия.

Пизанская башня и собор в Пизе / Фото: publicdomainpictures.net

История строительства

Пизанскую башню начали строить в те далекие времена, когда Пиза являлась не просто городком, а отдельным государством. Но крохотные размеры не помешали ей в ту эпоху встать в ряд могущественных республик. Пиза славилась военными походами, приводящими ее к победам. В итоге республика сумела развить сеть собственных торговых колоний.

Колокольню начали возводить в 1173 году. С учетом всех, порой чересчур длительных, перерывов на стройку ушло без малого 200 лет. Строительство завершили в 1360-м. Получается, что по состоянию на 2022-й Пизанской башне исполнилось 662 года.

Еще до башни здесь стали возводить собор. Средства на его постройку Пиза сумела раздобыть, одержав победу над богатым в те годы городом Палермо. Под конец XI века религиозное сооружение построили. Но вскоре стало очевидно — собору не хватает колокольни. Тогда и решили строить башню.

Первый взнос на ее строительство внесла местная жительница. Это установлено точно — женщина пожертвовала церкви некоторые средства, коих хватило на покупку стройматериалов. Тогда же начали подыскивать архитектора, которому под силу было бы реализовать подходящий проект.

Доподлинно не выяснено, кто стал автором проекта. Но наиболее распространенная версия гласит, что Пизанскую башню построил архитектор по имени Бонанно Пизано. По крайней мере, первые 3 этажа — дело его рук. Это коренной житель Пизы, который там родился, проработал всю жизнь скульптором и в итоге был похоронен у подножия колокольни.

Вокруг строительства кампанеллы ходит ряд легенд. Например, по одной — мастер Пизано сам вызвался соорудить башню. Ему удалось возвести грациозное ажурное сооружение, поражающее красотой и изяществом линий. Однако католическому духовенству не захотелось выплачивать деньги архитектору за проведенную работу. Тогда он, раздосадованный, приказал башне следовать за ним. В этот момент публика изумилась, увидев, как постройка повиновалась создателю — наклонилась и словно совершила первый шаг за Пизано.

Что касается наклона, раньше полагали, что таков был изначальный замысел зодчего. Однако впоследствии исследователи пришли к выводу — виной тому ошибка в проекте. Когда уже успели соорудить третье кольцо колоннады, под башней стала размываться и оседать мягкая почва. В результате небольшой 3-метровый фундамент дал просадку, и башня опасно наклонилась. На этом стройку прервали.

К возведению вернулись только спустя 100 лет после описанных событий. Разумеется, для этого уже привлекли новых скульпторов и иных мастеров. Решили строить дальше, постепенно смещая новые ярусы в сторону, противоположную наклону. Так они планировали выровнять сооружение, однако трюк не сработал. Конструкция и дальше продолжила крениться. Пришлось вновь отложить строительство до лучших времен.

Пизанская башня наконец была закончена в 1360 году. По причине неприятного уклона решили возвести только 8 этажей, хотя первоначально планировалось 12 ярусов.

Опыты Галилея

Ряд ученых соглашаются с околонаучной легендой, согласно которой Галилео Галилей занимался исследованиями в области земного притяжения как раз с использованием наклонной башни в Пизе. Впрочем, в трудах самого Галилея упоминаний об опытах с телами разных масс нет. Это, скорее, научный фольклор. Исследователи полагают, что в реальности он ничего подобного не совершал, это был лишь мысленный эксперимент Галилея. Тем не менее легенда по сей день остается живучей.

Ноги у нее растут из биографии Галилео Галилея, которую составил его ученик по имени Винченцо Вивиани. Суть сводится к тому, что Галилей сбрасывал с высоты башни 2 разных шара. Так он демонстрировал, что скорость падения у них одинакова, независимо от массы.

Якобы таким экспериментальным путем ученый опроверг теорию Аристотеля, по которой скорость падения прямо пропорциональна массе падающего тела. Но Галилей к тому моменту еще только экспериментировал, окончательный вариант его закона свободного падения сформулирован не был.

Вид на Пизанскую башню / Фото: flickr.com

Укрепление конструкции

Пизанская башня наклонена, потому что подземные воды и грунт под ней сохраняют активность. Конструкция то сильнее кренится, то приходит в обратное положение. В течение всего существования сооружения его пытаются укрепить, чтобы не допустить окончательного разрушения и падения.

Например, в 1838 году вокруг башни вырыли канаву, чтобы изучить фундамент. Но это привело лишь к тому, что колокольня накренилась еще сильнее. Уже в XX веке — в 1935 году — под основание закачали строительный раствор. Но и эта попытка армейских специалистов не помогла, а только навредила — достопримечательность оказалась на грани обрушения. Инженерам не удавалось определить градус максимально допустимого отклонения, поскольку им был неизвестен состав почвы. Да и способов предотвратить дальнейший крен никому придумать не удавалось.

Читайте такжеТерракотовая армия — история глиняных солдат китайского императора Цинь Шихуанди

Центр тяжести покосившейся постройки точно определили в 1970-х. Полученная информация помогла выстроить технологию спасения шедевра с научным обоснованием.

В 1990 году итальянское правительство привлекло лучших архитекторов и инженеров, чтобы те занялись спасением достояния. Эксперты провели исследование и выяснили: ситуация уже близка к критической. Создали компьютерную симуляцию, которая показала: башня рухнет, достигнув наклона 5°44′. При этом на тот момент градус перекоса уже превосходил это значение. Сооружение держалось на честном слове, времени на раздумья не оставалось — следовало немедленно приступить к спасению.

С 1994 по 2001 год башню от падения оберегали противовесы — на ней закрепили свинцовые балласты. Италия не жалела средств на реставрацию, на башне проводились непрерывные инженерно-технические процедуры.

Осложнение заключается еще и в том, что людское вмешательство постоянно негативно влияет на положение конструкции. К тому же инженеры то и дело предлагали решения, которые на поверку оказывались ошибочными — ситуация только усугублялась: город и страна терпит убытки, на спасение уже потрачены миллионы евро, а наклон так и не ликвидирован.

Почему же Пизанская башня не падает?

По сравнению с прежним положением Пизанская башня все-таки несколько выровнялась. Теперь ее угол наклона удалось сократить, отдалив от критической отметки. Дело в том, что полностью приводить ее в вертикальное положение не хотят, иначе утратится уникальность объекта. Эксперты говорят, что сегодня башня не падает за счет стараний инженеров, риска усиления крена нет, хотя работы не прекращаются.

Ученые заявляют, что даже при свойственных региону землетрясениях колокольня еще долго простоит. Вероятно, Пизанская башня упадет не менее чем через 300 лет, но и это не факт.

Она, так или иначе, сохраняет устойчивость как раз из-за первоначальной причины наклона — мягкого грунта. Почва заставила башню накрениться, но по иронии судьбы она же спасает ее во время сейсмического воздействия.

Мягкий грунт и жесткая архитектурная конструкция при землетрясениях не входят в резонанс, толчки гасятся. В итоге выясняется, что сооружению присущ чуть ли не лучший показатель динамического взаимодействия с почвой.

Туристы у Пизанской башни / Фото: piqsels.com

Интересные факты

Часто звучат сравнения Пизанской и Эйфелевой башен. Оба сооружения представляют собой ярчайшие достопримечательности своих стран. Впрочем, на этом их сходства и заканчиваются. Башни непохожи друг на друга ни по типу конструкции, ни по назначению, ни по параметрам. По одной только высоте Эйфелева башня превосходит итальянскую конструкцию почти в 6 раз. Парижское сооружение изначально планировалось как временное — через 20 лет его хотели разобрать. Но тогда случился расцвет радио, поэтому башню оставили и начали использовать в качестве радиостанции.

У Пизанской башни отсутствует крыша — так получилось все из-за того же наклона. Когда он был опасен, архитекторам пришлось достраивать звонницу как можно быстрее. При этом зодчие пожертвовали кровлей. Теперь при заходе внутрь конструкции туристы поднимают голову и видят через верхушку башни открытое небо.

В медицине закреплен термин, отсылающий к колокольне в Пизе. Врачи называют синдромом Пизанской башни явление, которое чаще всего наблюдается при болезни Паркинсона. У пациентов с синдромом развиваются осложнения с повседневной активностью и передвижениями. Со стороны это выглядит так: человек невольно изгибается — голова, шея и грудная клетка уходят в сторону.

Пизанская башня известна везде. Ее постоянно изображают в тех или иных печатных изданиях, на интернет-площадках, в рекламе и пр. Но и в архитектуре находятся подражания. Так, американцы в пригороде Чикаго построили водонапорную башню, которая представляет собой уменьшенную копию знаменитого сооружения и тоже успела завоевать популярность у туристов.

Башня в Пизе далеко не единственная в мире падающая. Например, в Нидерландах стоит недостроенная колокольня под названием «Олдехове». Она украшает исторический центр Леувардена и тоже накренена. Более того, по отклонению от центральной оси превосходит итальянский аналог.

В России подобных сооружений несколько. Например, на Урале, в центре города Невьянска, стоит башня XVIII века постройки. Она отклонена на угол чуть меньший, чем у Пизанской кампанеллы.

Интересен факт, что и в самой Пизе насчитываются 3 подобных строения. Они отклонились от вертикали по той же причине, что и их знаменитый собрат. Но такой же известности у туристов не снискали.

Когда шла Вторая мировая война, фашисты приспосабливали высокие сооружения под наблюдательные пункты. Под конец военного конфликта американцы добрались до Пизы, где сидели нацисты. Солдатам США приказали открывать огонь прямой наводкой по каждой конструкции, где, предположительно, прятались враги. Одному 23-летнему бойцу велели стрелять по Пизанской башне. Но он так и не решился уничтожить это старинное чудо архитектуры.

Сегодня гости Италии видят, как башня с наступлением темноты начинает сиять различными цветами. К примеру, в 2015 году ее подсветили синим цветом в честь 70-летия ООН. Ее украшают таким способом на праздники — например, на День Святого Патрика на нее направляют лучи зеленого оттенка. Традиция сложилась еще до эпохи электричества. Столетиями к празднику Сан-Раньери сооружение украшали путем выставления в каждом оконном проеме масляной лампы.

Читайте такжеЦарь-колокол — знаменитая достопримечательность Московского Кремля: создание, история, факты

Пизанская башня не относится к списку чудес света, однако ее по праву признают памятником архитектуры древности. Впрочем, если бы не недочет с наклоном, неизвестно — стала бы она столь популярной среди туристов, чьи фото в странных позах рядом с колокольней давно превратились в мем.

Стабилизация Пизанской башни

Стабилизация Пизанской башни | Институт инженеров-строителей (ICE)

перейти к содержанию

Пиза, Италия

Год

2001 г.

Продолжительность

11 лет

Стоимость

25 миллионов фунтов стерлингов

Местоположение

Италия

Достижения проекта

Проблема решена

Не дать Пизанской башне наклониться или, что еще хуже, упасть. Предыдущий

Использован инженерный навык

Реализован план по укреплению основания и поднятию его вверх.

Консервация

Башне сотни лет, и она легко могла рухнуть.

Предотвратить падение древней Пизанской башни в Италии

Пизанская башня — отдельно стоящая колокольня собора итальянского города Пизы. Известная своим непреднамеренным наклоном, 56-метровая башня строилась почти 200 лет — работы начались в 1173 году. Пять лет спустя она начала наклоняться.

Наклон был заметен, когда рабочие строили второй этаж. Сдвиг был вызван мелкозаглубленным фундаментом 3 м и неустойчивым основанием.

Инженеры, работавшие над башней в более поздние годы, построили верхние этажи так, чтобы одна сторона была короче другой, чтобы компенсировать это. Это означает, что структура изогнута, а также наклонена.

Работа шла медленно и иногда прекращалась на десятилетия, поскольку Пиза часто воевала с близлежащими Флоренцией, Генуей и другими городами-государствами. Башня была окончательно завершена в 1372 году.

На протяжении всей истории башни предпринимались попытки исправить наклон. Некоторые из них усугубили проблему, и к 1990-м годам появились опасения, что башня может полностью рухнуть.

Итальянское правительство назначило «комитет из 13 экспертов» для разработки плана спасения башни в 1990 году. Команду возглавлял британский инженер-эксперт Джон Бурланд.

«Жители Пизы в восторге от того, что башню отреставрировали, но не от того, что ее выпрямили».

МАРКО ФИЛИППЕСКИ Мэр Пизы, выступление в 2013 году

Стабилизация Пизанской башни

Пизанская башня — отдельно стоящая колокольня собора итальянского города Пизы. На строительство 56-метровой башни, известной своим непреднамеренным наклоном, ушло почти 200 лет. Работа началась в 1173 году, а пять лет спустя она начала наклоняться.

Знаете ли вы…

1. Есть и другие здания, которые наклоняются больше, чем Пизанская башня. Здание Capital Gate в Абу-Даби, ОАЭ, является самой наклонной рукотворной башней в мире. У него уклон 18 градусов — в 5 раз больше, чем у Пизы, — хотя он был намеренно построен под наклоном.

2. Пиза — даже не самое случайно перекошенное здание в мире. Средневековые башни в немецких городах Бад-Франкенхаузен и Зурхузен наклонены больше, чем итальянские постройки.

3. Есть также Пизанская башня Ванаки — часть туристической достопримечательности «Загадочный мир» недалеко от Ванаки, Новая Зеландия. Башня балансирует на одном углу и наклонена под углом 53 градуса к земле.

Отличие, внесенное проектом

Работы, завершенные в 2001 году, позволили выпрямить башню на 38 см.

Исследование, проведенное в 2013 году, показало, что «колокольня устойчива, но имеет тенденцию выпрямляться» и что с 2001 года она сдвинулась еще на 2,5 см по вертикали.

Ожидается, что конструкция выпрямится еще на пару миллиметров, а затем снова начнет наклоняться, но гораздо медленнее.

Инженеры считают, что будущее башни обеспечено как минимум на 200 лет.

Как выпрямляли башню

Башня была закрыта для публики в 1990 году, чтобы инженеры придумали способ остановить ее обрушение.

Команда нашла решение, позволяющее уменьшить наклон башни примерно на полградуса, снизив нагрузку на кирпичную кладку здания и стабилизировав его фундамент.

Метод, известный как извлечение грунта, заключался в том, что инженеры вырыли серию туннелей на северной стороне башни и удалили небольшое количество земли. (Башня наклонена на юг.) Вернуть ее в исходное положение помогли стальные тросы.

Потребовалось вывезти около 2 грузовиков грунта, чтобы фундамент выровнялся.

Команда проекта также обнаружила, что зимой башня наклоняется больше, так как во время дождя уровень грунтовых вод с северной стороны был выше, чем с южной. Это еще больше подняло северную сторону.

Инженеры прорыли канавы, чтобы вода могла стекать в колодцы.

Башня выпрямилась на 38 см после завершения работ и с тех пор продолжает выпрямляться. Он вновь открылся для публики в 2001 году.

Люди, благодаря которым это произошло

• Клиент: правительство Италии
• Группу проекта возглавил профессор Джон Берланд, член ICE.

Подробнее об этом проекте

• Leaningtowerpisa.com

Посмотреть больше проектов

Пизанская башня не должна была наклоняться

Культовый символ Италии, ежегодно привлекающий тысячи туристов, стал результатом инженерной ошибки. Да, вы правильно прочитали. Архитекторы Пизанской башни не хотели, чтобы здание наклонялось. Тем не менее, случайный наклон в конечном итоге принес зданию известность, даже включив его в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.

Тайна наклона

Строительство башни началось в 1173 году как часть грандиозного проекта собора, чтобы выставить напоказ богатство и военные победы Пизы. Полный комплекс, известный сегодня как Пьяцца деи Мираколи (или Площадь Чудес), включал собор, баптистерий, кладбище и колокольню, которую мы теперь называем Пизанской башней. Эта единственная башня не должна была быть более значимой, чем соседние здания, но ее архитектурные особенности сделали ее уникальной.

Проблемы возникли вскоре после начала строительства беломраморной колокольни. Возможно, сам сайт мог быть основной причиной проблемы. Земля под башней состояла из глины, мелкого песка и ракушек из рек Арно и Серхио, обрамляющих город Пиза. К тому времени, когда строители закончили второй из восьми этажей в 1178 году, фундамент башни начал оседать неравномерно. В результате башня начала наклоняться к югу.

Вскоре после этого Пиза вела войны против Генуи, Лукки и Флоренции. Конфликты привели к остановке строительства почти на 100 лет. Столетняя задержка позволила фундаменту колокольни еще больше осесть и предотвратить возможное обрушение.

По данным Smithsonian Magazine, башня строилась от начала до конца примерно за 200 лет с несколькими остановками в работе. Работая над восьмым этажом башни, строители повернули этаж на север, чтобы уравновесить южный уклон башни. Однако это тоже оказалось неудачей, поскольку дополнительный вес заставил конструкцию наклониться еще больше. После того, как башня была завершена около 1370 года, дрейф продолжился.

Приближается крах

В течение следующих шести столетий наклон стал неотъемлемой частью привлекательности башни. Башня продолжала опускаться со скоростью 0,05 дюйма в год, и к 1990, он подвергался повышенному риску обрушения. Памятник закрыли для посетителей, так как инженеры пытались его стабилизировать.

Согласно одному исследованию, опубликованному в 2003 году, стабилизация Пизанской башни оказалась чрезвычайно сложной задачей из-за слабого фундамента. Любые нарушения грунта под фундаментом могут привести к его обрушению.

Итальянское правительство организовало международный комитет, в который вошли специалисты в области искусства, реставрации, структурной и геотехнической инженерии, чтобы помочь стабилизировать памятник.