Мягкая почва защитила Пизанскую башню от землетрясений

Пизанская башня

davide ragusa / Unsplash

Группа геологов и инженеров установила, каким образом Пизанская башня смогла перенести несколько крупных землетрясений с момента своей постройки и при этом не упасть и даже не получить никаких повреждений. Оказалось, что к такой аномальной устойчивости башни привело динамическое взаимодействие между жесткой структурой башни и мягким грунтом, который изначально и стал причиной ее наклона, сообщается на сайте Бристольского университета.

Пизанская башня строилась почти два века — с 1173 по 1360 год. Еще во время строительства из-за ошибок при проектировке и неравномерной структуры слишком мягкого грунта башня стала наклоняться. Тем не менее, строительство довели до конца, после чего башня продолжала медленно наклоняться. Максимальный крен постройки достигал 5,3 градуса, однако сейчас фундамент башни укрепили, и ее наклон оценивается примерно в 3,5 градуса.

Известно, что с 1280 года в Тоскане, где располагается «падающая» башня, произошло, как минимум, 4 крупных землетрясения, например крупное землетрясения в августе 1846 года. Тем не менее, уникальная постройка перенесла их все, не упав и даже не получив никаких повреждений. Несмотря на то, что высказывались различные версии причин аномальной устойчивости конструкции башни к землетрясениям, однозначного вывода на этот счет до сегодняшнего дня сделано не было.

Геологи и инженеры из Италии и Великобритании под руководством Камилло Нути (Camillo Nuti) из Третьего университета Рима внимательно изучили свойства конструкции самой башни и грунта, на котором она стоит, и пришли к выводу, что устойчивость башни к землетрясениям связана с динамическим взаимодействием между сооружением и грунтом (soil-structure interaction). Мягкая почва, которая изначально стал причиной наклона башни, взаимодействуя с жесткой конструкцией всей башни, приводит к тому, что амплитуда и частота колебаний конструкции меняются и не входят в резонанс с колебаниями грунта.

К такому взаимодействию приводят очень слабая подверженность основания массивной конструкции деформациям и возможность взаимного влияния конструкции и движущегося грунта друг на друга за счет инерционных сил. Для большинства систем (особенно для относительно легких построек на твердой почве) этот эффект пренебрежимо мал, однако в данном случае механические характеристики башни и грунта приводят к тому, что разрушительный эффект землетрясений подавляется.

Пока о результатах исследования сообщалось только на нескольких международных семинарах. Официально они впервые будут представлены на 16-й Европейской конференции по инженерной сейсмологии в июне этого года.

Сейчас для того, чтобы повысить устойчивость зданий к землетрясениям, часто применяются довольно сложные технологические приспособления. Например, японские инженеры для увеличения устойчивости небоскребов предложили использовать на них систему противовесов, которые помогают зданиям уменьшить вибрацию при долговременных колебательных движениях грунта.

Александр Дубов

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.