برج بيزا المائل: كيف تم تلافي الكارثة؟

إن برج بيزا المائل، لم يكن يوماً قائماً (منتصباً)؛ إذ لم يمضِ وقتٌ طويل منذ البدء بتشييده عام 1173، حتى هبطت أساساته هبوطاً تفاضلياً (بشكلٍ غير متساوٍ)، حيث بدأ البرج بالميلان .

وخلال تاريخ هذا البرج ،حاول المهندسون إيقاف ميلانه ، ولكن منذ بدء المراقبة المنتظمة عام 1911 حيث كانت زاوية انحراف (ميلان) البرج عن النقطة الإعتبارية من قمته ، باتجاه الجهة الجنوبية (اتجاه الميل الحالي) حوالي وازداد انزياح قمة البرج بمعدل منتظم تقريبا، بمقدار نحو 1.2 مليمتر في كل عام حتى وصول زاوية ميله إلى حوالي عام 1993 كما يوضح المخطط التالي :

وفي عام 1990 شكلت الحكومة الإيطالية لجنة خاصة مؤلفة من خبراء في مجالات الهندسة الجيوتكنيكية (ميكانيك التربة) و الهندسة الإنشائية ، مهمتها تحديد سبل جديدة لإنقاذ البرج وتدعيمه والحد من ميلانه .

لم يكن الهدف الرئيسي والنهائي تقويمَ استقامة البرج.

لأن المنشأة مالت باتجاهات مختلفة خلال مراحل بنائها الأولى، مما جعلها تأخذ شكل الموزة بانحنائها، لذا فإنها لن تقف مستقيمة أبدا.

وعوضاً عن ذلك تمت عمليات التدعيم وأعمال التوطيد بهدف المحافظة على استقرار البرج بميلان محدد لفترة طويلة من الوقت نظراً لأن سلامة البرج تواجه التهديدات التالية :

بسبب التزايد المتطرد للدوران والميلان فهناك زيادة في معدل خطر سقوط البرج وانهياره بشكل مفاجئ.

وخاصة بسبب تعرض الجدار الجنوبي إلى إجهادات استثنائية نظراً للميلان الكبير مع احتمالية سقوط البرج على هذا الجانب بشكل فجائي.

إن ظاهرة عدم استقرار الميلان (المشكلة الرئيسية) والتي ستؤدي إلى انهيار البرج تُعزى إلى العديد من الأسباب أهمها :

طول البرج , ثقل قمة البرج ، استناد البرج وقواعده على تربة انضغاطية (سيلت وغضار ، تليها طبقة من السيلت الرملي يليها طبقة غضارية وذلك حتى العمق 20 m وتتناوب طبقات من الغضار والرمل لأعماق أكثر من 50 m)
والشكل التالي يوضح طبقات تربة التأسيس للبرج وتجربة الإختراق النظامي SPT

أعمال الترميم والتدعيم والتدخلات المؤقتة (لحماية البرج المهدد ريثما تبدأ عمليات التدعيم النهائية) 1992-1994:

أولاً : حماية البرج :

– قام العمال بتحزيم الطابق الأول للمبنى بشرائح فولاذية للحيلولة دون تكسر البناء الحجري الأثري

– تم ربط حبال مشدودة حول البرج عند الطابق الأول والثاني

– وضِعَ ثقل موازن (كتل من الرصاص) وزنها حوالي ال 610 طن ، عند الجهة الشمالية للحلقة الخرسانية التي تحيط بقاعدة البرج، لإيقاف انحراف البرج، وإمالة قمته باتجاه الشمال مسافة 2.5 cm .

ثانياً : التدخلات النهائية :

استخراج كتلة محدودة من التربة من الجهة الشمالية
السيطرة على منسوب المياه الجوفية في الجهة الشمالية
تدعيم المبنى مقتصراً على الطوابق التالية : الأول والثاني

الحفريات تحت أرضية لتصحيح ميلان البرج :

من خلال إزالة التربة تحت الجهة الشمالية عبر سلسلة من الحفريات وتم تحقيق التخفيض المرغوب لميلان البرج بواسطة تنظيم أقطار الحفر وأعدادها حيث بدأت المرحلة التمهيدية للحفر بإزالة 7 أمتار مكعبة والمرحلة النهائية تم حفر واستخلاص 38 متر مكعب

تقوية البرج :

اقتصرت كما أشرنا على الطوابق : الأول والثاني وشملت التالي :

تركيب حلقة خرسانية أخرى حول النصب التذكاري، ثبتت في طبقة من التربة الرملية على عمق 50 مترا من سطح الأرض بوساطة كابلات فولاذية تمتد إلى الأسفل من الجانب الشمالي.

وهذه الحلقة الثانية التي سيستعاض عنها بسبائك الرصاص في النهاية، ستعطي قوى مثبتة أكبر.

الشد بواسطة قضبان فولاذية مسبقة الإجهاد مقاومة للصدأ.

الشد محيطياً بواسطة كابلات فولاذية مسبقة الإجهاد غير قابلة للصدأ .

كانت تلك المراحل الرئيسية التي شملت عمليات تدعيم وتقويم البرج وبعد الإنتهاء من أعمال التنفيذ قررت الحكومة الإيطالية إعادة فتح البرج للزوار ويذكر بأنه :

خلصت اللجنة الدارسة والمنفذة إلى سيناريوهين لتوقع سلوك البرج مستقبلا :

الأول بأن ظاهرة الميلان اللامستقر ستتوقف نهائياً وكذلك بالنسبة للدوران المستمر لكن الدورانات الطفيفة الناتجة عن التغير الموسمي لمنسوب المياه الجوفي لن تتوقف .

الثاني : البرج سيبقى مستقراً لفترة من الزمن تليها فترة استئناف للدوران بمعدلات منخفضة ستمنح المنشأة حياة مستقرة هندسياً 100 سنة على الأقل.

هوامش:

مفهوم الإنضغاطية بالتربة: الإنضغاطية هي قابلية التربة (إلى درجة كبيرة أحيانا) لتغيير بنيتها تحت تأثير المؤثرات الخارجية إلى بنية أكثر تراصاً على حساب إنخفاض مساميتها

الهبوط التفاضلي : يحدث بشكل خاص هذا النوع من الهبوطات نتيجة تفاوت هبوطات أساسات المنشأة بسبب عوامل متعلقة بالتربة أو عوامل إنشائية أخرى ما يؤدي لتوزيع جديد للإجهادات في العناصر الإنشائية للمنشأة.