探秘为什么意大利斜塔斜而不倒意大利斜塔

意大利斜塔是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼 , 位于意大利托斯卡纳省比萨城背面的奇迹广场上 , 修建于1173年 , 有著名建筑师那诺?皮萨诺主持修建 。而意大利斜塔最出名的地方就是它的倾斜 。那为什么探秘为什么意大利斜塔斜而不倒?
意大利斜塔从地基到塔顶高58.36米从地面到塔顶高55米 , 钟楼墙体在地面上的宽度是4.09米 , 在塔顶宽2.48米 , 总重约14453吨 , 重心在地基上方22.6米处 。圆形地基面积为285平方米 , 对地面的平均压强为497千帕 。倾斜角度3.99度 , 偏离地基外沿2.5米 , 顶层突出4.5米 。
比意大利斜塔原来设计的高度是100米 , 但是在动工五六年后 , 塔身从第三层开始倾斜 , 一直持续到完工 , 在修建完成之后 , 塔顶已经南倾3.5米 。1990年 , 意大利政府才将其关闭 , 开始进行整修 。经过将近11年的时间 , 花费了2500万才将意大利斜塔扶正44厘米 , 专家称 , 能够保持300年不会坍塌 。
意大利斜塔是著名的历史古建筑 , 能够继续保持这座古建筑的完整性是非常重要的 , 那么意大利斜塔为何会倾斜呢?是建筑技术问题还是那块土壤的地质问题?既然倾斜了又为何不会倒呢?下面我们一起来研究意大利斜塔的神奇之处 。
意大利斜塔倾斜原因
对于意大利斜塔的建造最开始的时候并不是故意建造成倾斜的形状 , 而是在建造的过程中莫名的产生了倾斜 。经过专家的研究发现 , 比萨斜塔之所以会倾斜 , 是由于它地基下面土层的特殊性造成的 。比萨斜塔下有好几层不同材质的土层 , 各种软质粉土的沉淀物和非常软的粘土相间形成 , 而在深约一米的地方则是地下水层 。这个结论是在对地基土层成份进行观测后得出的 。最新的挖掘表明 , 钟楼建造在了古代的海岸边缘 , 因此土质在建造时便已经沙化和下沉 。
然而1838年的一次工程导致了意大利斜塔突然加速倾斜 , 人们不得不采取紧急维护措施 。当时建筑师Alessandro della Gherardesca在原本密封的斜塔地基周围进行了挖掘 , 以探究地基的形态 , 揭示圆柱柱础和地基台阶是否与设想的相同 。这一行为使得斜塔失去了原有的平衡 , 地基开始开裂 , 最严重的是发生了地下水涌入的现象 。这次工程后的勘测结果表明倾斜加剧了20厘米 , 而此前267年的倾斜总和不过5厘米 。
1838年的工程结束以后 , 意大利斜塔的加速倾斜又持续了几年 , 然后又趋于平稳 , 减少到每年倾斜约0.1厘米 , 塔身偏离“自然姿势”已有5米多 。
倾斜为何不会倒?
关于意大利斜塔为何斜而不倒 , 专家们研究给出了答案:第一位建筑师皮萨诺当时已了解到, 建塔的地方与整个比萨城一样, 都处於一条河谷的冲积地上, 土壤为粘土和砂土, 再下面是潜水层, 表面坚固层较薄.所以他对地基的地质结构并非一无所知, 而且他在建至三层发现倾斜时, 采取停工等待地基沉降稳定的做法已有效地解决了一些問题 。
第二位建筑师续建时, 又注意到调整倾斜高度, 同时采取措施, 减轻塔身重量 。
第三位建筑师建筑第七八层之间, 钟楼來个转折, 第八层倾向北面.建钟楼时, 还吸收了清真寺尖塔的一些特点, 也没设楼顶, 以此减轻塔的重量和平衡倾斜.建筑师的做法正是与在比萨城其他地方建培的做法相似 。