M2-CANTIERE- torre pisa

INTERVENTI SULLA TORRE DI PISA La particolare pendenza della Torre di Pisa è da attribuire ai cedimenti, che coinvolgono essenzialmente un banco d’argilla, detto “pancone” (che si trova a quota tra –7 e –18 metri) e gli strati sovrastanti, e che dipendono da fenomeni viscosi che sia accentuano ciclicamente nel periodo autunno-inverno

PROVVEDIMENTI DI PROVVISORIA MESSA IN SICUREZZA Per salvaguardare la torre, verso la fine del xx secolo, sono state avanzate due proposte: 1. applicazione di una specie di «girello» tutto intorno alla torre (progetto Fondedile) 2. realizzazione di un enorme trave reticolare che funge da contrappeso, dalla parte sovrapendenza

Da un punto di vista concettuale le opere di presidio devono avere i seguenti requisiti: – fornire un momento stabilizzante che, seppur parzialmente, controbilanci quello ribaltante; – creare nel terreno un incremento di pressione media il più basso possibile; – reagire prontamente nel caso che, durante i lavori, si produca un repentino incremento dell’inclinazione, o avvengano fenomeni di instabilità; – fornire un eventuale contributo, durante le operazioni di sottoescavazione, per facilitare il recupero di una parte dell’inclinazione.

PROVVEDIMENTI DI PROVVISORIA MESSA IN SICUREZZA Alla luce di quanto sopra, si sono presi in conto 3 tipi di soluzioni:

1. Applicazione di forze verticali (applicando sul bordo sovrapendenza della fondazione alcuni pesi, oppure tiranti verticali pretesi, in modo da ancorare la fondazione agli strati profondi e resistenti.

Pregi: • soluzione semplice Difetti: • produce ulteriori pressioni nel suolo; • produce un momento stabilizzante modesto (a causa della piccola eccentricità).

2. Applicazione di forze orizzontali. Questo sistema può essere realizzato applicando, a una certa altezza, una forza orizzontale (di compressione - se prodotta da puntoni posti sottopendenza - o di trazione - se realizzata mediante il tiro di funi) Pregi: • momento stabilizzante favorevole anche nei confronti della struttura Difetti: • dal punto di vista costruttivo, è necessaria la realizzazione di strutture impegnative; • dal punto di vista meccanico l’efficacia di questo sistema è condizionata dal fatto che per produrre effettivamente una coppia stabilizzante deve intervenire la resistenza tangenziale del suolo, in modo che a livello della fondazione vi sia un vincolo fisso tale da impedire ogni spostamento orizzontale.

3. Applicazione di una coppia stabilizzante. Un sistema di questo tipo può essere realizzato mediante una coppia di puntoni inclinati, da un lato vincolati al punto di fondazione e dall’altro collegati a due cavi i quali nel tratto orizzontale sono ancorati alla torre e nel tratto verticale al terreno.

L’APPLICAZIONE DEI PIOMBI Nel 1993 si è deciso di realizzare un primo intervento provvisorio al fine di ridurre il momento ribaltante.

Il sistema prescelto è stato del tipo indicato con a) e suggerito dalla sua semplicità e dal fatto che il bordo della fondazione sovrapendenza tendeva, seppur leggermente, a sollevarsi.

Si è quindi realizzato, intorno alla fondazione, un anello costituito da blocchi prefabbricati, in calcestruzzo, e assemblati tra loro mediante una precompressione circonferenziale.

Su questo anello, dal lato sovrapendenza, sono stati applicati alcuni blocchi di piombo (corrispondenti a un carico di 760 tonnellate, incrementando nel 1995 a circa 900 tonnellate, per compensare un improvviso incremento della pendenza durante un tentativo di congelamento del terreno).

L’effetto dei piombi è stato positivo, tuttavia i piombi non possono considerarsi come un intervento efficace a medio termine, a causa dell’incremento delle pressioni nel suolo che finiscono per influenzare negativamente la zona critica sottopendenza.

LA STRALLATURA DI SICUREZZA Nel 1998, si è messo in opera un sistema per migliorare la sicurezza e la protezione nei confronti di eventi imprevisti che si sarebbero potuti verificare durante le lavorazioni, per l’inevitabile perturbazione apportata al terreno.

Si è optato per il sistema b) Le due torri di ancoraggio sono costituite da grandi tralicci metallici. E’ stata scelta una soluzione con contrappesi, anziché con un ancoraggio fisso, per mantenere il tiro costante, indipendentemente dagli effetti termici, dal vento e da piccoli movimenti.

La posizione delle strutture di ancoraggio ha obbligato ad avere due coppie di funi lunghe più di 100 m, le quali sono ancorate sulla torre, a circa 20 m dal suolo, a una cintura che contrasta sul cilindro mediante un tavolato di legno, per evitare concentrazioni di sforzi e danneggiamenti.

Un sistema di martinetti e un sistema di monitoraggio, collegato con un «allarme», consente di tenere i cavi perennemente sotto controllo e, se necessario, di agire prontamente.

La strallatura, che in condizioni normali è sostanzialmente scarica (i cavi sono tesati con una forza minima per evitare che ondeggino troppo sotto l’effetto del vento) è in grado di fornire, in ciascuna coppia di cavi, in situazioni di emergenza, un tiro di circa 150 tonnellate.

Fortunatamente, comunque, durante lo svolgimento dei lavori, che descriveremo nel paragrafo successivo, non si è verificato alcun evento sfavorevole e la strallatura è rimasta inutilizzata.

LA STABILIZZAZIONE DELLA TORRE L’intervento volto a stabilizzare e porre in sicurezza la torre è consistito nel realizzare, al di sotto del lato sovrapendenza della fondazione, alcuni piccoli vuoti (sottoescavazione) i quali richiudendosi provocano un cedimento concentrato in quella zona, e quindi una rotazione di segno contrario rispetto a quella attuale.

Questa scelta, rispecchia in pieno la volontà di rispettare non solo la parte visibile, ma anche quella invisibile, cioè la fondazione e il terreno (evitando di consolidare la fondazione con micropali, con opere di sottofondazione).

L’obiettivo dell’intervento di sottoescavazione è stato quello di recuperare circa 30’, (che equivale a circa mezzo metro in sommità), cioè circa il 10% della pendenza attuale.

La sottoescavazione viene effettuata mediante un’attrezzatura a rotazione, che agisce all’interno di tubi di rivestimento, in modo da estrarre passo passo piccoli volumi di terreno.

CONSOLIDAMENTO STRUTTURALE La struttura della torre non presenta certamente problemi così seri come quelli relativi alla stabilità d’insieme.

Gli interventi di consolidamento si sono basati sulle seguenti considerazioni: – la muratura che costituisce il cilindro della torre è una muratura a sacco (indebolita dalla presenza di una scala elicoidale e di aperture per l’accesso alle varie balconate); – una serie di indagini, tra cui esami endoscopici, hanno mostrato la presenza di piccoli vuoti all’interno del riempimento che costituisce il «sacco»; – le resistenze accertate sono state dell’ordine di 1000 kg/cm2 per la pietra serena, che costituisce il paramento, e di 60-80 kg/cm2 per il nucleo interno. Le tensioni risultanti dal calcolo sono molto più basse di questi valori; – a causa dell’eccentricità, le tensioni nella parte inferiore, sottopendenza, sono quasi raddoppiate; – i cedimenti del suolo hanno prodotto, come effetto visibile, una deformazione lineare delle fondazioni, caratterizzata dall’abbassamento del baricentro e da una rotazione.

Gli interventi Gli interventi possono dividersi in cinque categorie: a) il consolidamento della muratura mediante iniezioni b) l’inserimento di alcune barrette trasversali per migliorare il collegamento locale tra i paramenti; c) il rinforzo del cilindro nel suo insieme mediante cerchiature; d) il rinforzo delle zone singolari in corrispondenza delle aperture di accesso dalla scala elicoidale ai loggiati; l’ancoraggio delle colonnine il rinforzo della platea di fondazione mediante una cerchiatura

GLI INTERVENTI Il consolidamento della muratura.

Il consolidamento della muratura del cilindro si è effettuato con iniezione di malte a base di calce idraulica, prive di sali, in modo da riempire i piccoli vuoti e le cavità.

Nelle zone più sollecitate, sottopendenza, le iniezioni sono state integrate dell’inserimento di alcune barrette trasversali per collegare tra loro le pietre dei due paramenti.

Il rinforzo in corrispondenza delle aperture. La zona adiacente all’apertura per l’accesso dalla scala alla balconata del primo livello è stata rinforzata mediante l’inserimento di barre in acciaio inox, leggermente pretese.

Le cerchiature. La cerchiatura è stata realizzata mediante un filo di acciaio continuo, avvolto più volte alla torre e preteso mediante una attrezzatura ad hoc che scorre su una rotaia provvisoriamente applicata al bordo della balconata sovrastante. Queste cerchiature sono reversibili.

Il miglioramento della collaborazione tra le colonnine e il cilindro. L’intervento consiste nell’inserire, nelle piccole architravi che collegano le colonnine al cilindro della torre, alcune barrette in acciaio inox, pretese, in modo da migliorare, sotto l’effetto dell’azione sismica, la collaborazione del sistema perimetrale, rappresentato dalle colonnine stesse, con il cilindro centrale.

Il rinforzo della base della torre al livello del catino. La fondazione della torre è stata sottoposta, a causa dei cedimenti naturali del suolo e di quelli artificialmente prodotti dalla sottoescavazione, a tensioni supplementari, in particolare a tensioni di trazione radiali. Il «catino» inoltre è rimasto danneggiato dai movimenti suddetti. Il rinforzo della base ha comportato la realizzazione, nel fondo del catino, di una soletta in cemento armato e di una cerchiatura, con cavi pretesi, della fondazione.