A Torre de Pisa foi construída sobre terreno instável ao longo de 200 anos, o que causou sua inclinação progressiva. Diversas intervenções ao longo dos séculos, como a adição de contrapesos de chumbo e a remoção seletiva de solo, conseguiram reduzir sua inclinação em cerca de 1,8 graus e estabilizar a estrutura.
2. História
Situada em pisa, cidade italiana, atrás da catedral da Praça dos
Milagres, a Torre de Pisa é um campanário. O início do trabalho na
fundação da Torre começou a 9 de agosto de 1173, com uma duração
de quase 200 anos.
A lenda.
Sondagens mal feitas.
A torre já “nasceu” torta.
3. ETAPAS DE CONSTRUÇÃO
• Construção foi parada, em 1178, ao fim de
concluído o terceiro andar.
• A construção foi reiniciada em 1272 pelo
arquiteto Giovanni Di Simone.
• Novamente, em 1278, a construção da
torre foi suspensa, quando alcançara o
seu sétimo andar.
• A construção foi novamente retomada em
1360 por Tommaso Pisano. Durante este
período foi construído o campanário.
4. Detalhes do solo
• Baseado nos resultados de variados ensaios ao solo sob a
Torre (amostras indeformadas, ensaios de piezocone,
ensaios sísmicos, e uma grande variedade de ensaios
laboratoriais), conclui-se que este é constituído por
diferentes camadas
5. Detalhes do solo
• Solo instável
• Proximidade do mar – Rio - Areia e Argila
• O terreno subjacente à torre é constituído por três camadas :
• A primeira camada, de aproximadamente 10 metros de espessura, é constituída por
depósitos estuarinos de areia e de sedimentos argilosos – com base em testes e estudos no
solo acredita-se que, o material a sul da torre é mais argiloso que o da fabricação a norte.
• A segunda camada consiste em uma camada leve e suave, de normal consolidação de argila
marinha, que se estende por cerca de 40 metros de profundidade. Esse material é muito
sensível e perde facilmente a sua força se for perturbado. É conhecida também por argila
“Pancone”.
• A terceira é uma camada feita de areia densa, essa estendesse por uma profundidade
considerável. Através dessas características do solo podemos concluir então a sua elevada
tendência ao recalque diferencial.
6. Recalque diferencial
• Diferença entre os recalques de dois elementos de uma fundação.
• É o problema mais comum nas fundações;
• As fundações são calculadas como se as cargas e a resistência do
terreno fossem uniformes, quando na realidade isso raramente
acontece;
• O recalque diferencial impõe distorções aos elementos que,
dependendo de sua magnitude, poderão gerar fissuras ou trincas na
estrutura.
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8. Detalhes da torre
• A altura da torre desde as fundações até ao
campanário é de 60 metros; A torre pesa cerca de
14.500 toneladas;
• A sua base, em forma cilíndrica, tem um diâmetro de
19,6 metros;
• Uma escada em espiral no interior da torre permite o
acesso a todos os andares e ao topo;
• A sua inclinação atual é de aproximadamente 5,5º
para sul;
• A torre está abaixo do nível do terreno cerca de 1,86
metros no lado norte, e 3,75 metros no lado sul;
• As superfícies interior e exterior da torre são feitas
de mármore, mas o espaço entre esses
revestimentos é cheio de entulho e argamassa no
qual foram encontrados espaços vazios.
11. Problemas decorrentes da inclinação
A Torre de Pisa sofre de dois fenómenos interdependentes:
• Problemas com a estabilidade do equilíbrio causados
pela elevada e crescente inclinação (aproximadamente
5°30’).
• Perigo de colapso estrutural devido à possibilidade
de esmagamento do mármore que constitui o
revestimento da Torre na secção mais desfavorável. A
zona critica encontra-se ao nível da primeira cornija do
lado Sul da estrutura. Nesta zona existe uma
concentração de cargas elevadas devido à abertura da
escadaria interior aumentadas pela inclinação de
aproximadamente 5°30’ para Sul.
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13. Atuações na Estrutura
A mais antiga consistiu na colocação
de cabos de aço pós-tensionados de
modo a dar maior rigidez à estrutura
em torno da Torre, entre a primeira e a
segunda cornija,.
14. • Em 1838 o Arquiteto Alessandro della Gherardesca escavou em redor da
Torre uma vala de aproximadamente 3,4 metros de largura chamada
"Catino", de modo a descobrir a parte inferior do plinto que se tinha
"afundado" no solo como consequência do assentamento do monumento.
• No início do ano de 1930, o ditador fascista Benito Mussolini prometeu
que a torre voltaria a ser reta. Foram injetadas quase 100 toneladas de
argamassa no solo para estabilizar a fundação da torre e o que se viu foi
uma inclinação ainda maior.
Atuação no terreno
15. Mobilização para salvar o monumento
• Com a queda de uma torre medieval na cidade de Pavia em 1989
devido à instabilidade do solo sob a fundação, o governo italiano
realizou um estudo mais minucioso sobre os possíveis riscos de
colapso da torre de Pisa e chegou à conclusão que a mesma cairia
num prazo de 20 anos.
• Com isso, por volta do mês de Dezembro de 1990 até 2001, Pisa
fechou ao público devido a questões de segurança e uma equipa
internacional de especialistas implementou um plano de
recuperação da torre de caráter urgente com o intuito de a
estabilizar; um processo que custou por volta de 25 milhões de
dólares.
16. Medidas tomadas
O Comité Multidisciplinar (inclui especialistas em Arte Medieval,
Restauração Arquitetônica, Engenharia Estrutural e Geotécnica)
responsável pela salva guarda da Torre implementou as seguintes
medidas:
• Um moderno sistema de monitorização da inclinação e da
respectiva resposta da estrutura.
• Duas intervenções temporárias e reversíveis com o objetivo de
aumentar a segurança estrutural da secção crítica da Torre e
diminuir o momento resultante da inclinação existente.
17. Atuação no Terreno
Em 1993 recorreu-se à aplicação gradual, no lado Norte
do plinto da fundação, de 6000 kN de lingotes de
chumbo provocando um momento estabilizado de 45
MN.m.
18. • Este contrapeso de chumbo provocou ao longo de um ano uma
redução da inclinação da Torre de aproximadamente 1’ e um
assentamento médio do plinto de 3,5 a 4,0 milímetros.
Resultados após o contrapeso de chumbo
19. • Seguidamente, o Comité estudou a
possibilidade de substituir os
lingotes de chumbo por ancoragens
com 54 metros de comprimento
funcionando a uma carga de
1 MN e ligados à torre por
intermédio de um anel de
betão pré-esforçado construído sob
a laje de fundo do "Catino"
Tentativa de substituição dos contrapesos
20. O que deu errado
• As dez ancoragens, uma vez colocadas, aplicaram à Torre um
momento estabilizado de 90 MN.m. Esta solução, que requer a
remoção da laje de fundo do "Catino", pequenas escavações sob o
mesmo e drenagem do terreno de modo a colocar o anel de betão
pré-esforçado, partiu do princípio que o "Catino" é estaticamente
independente da inclinação da Torre.
• Os trabalhos iniciaram-se em Maio de 1995, mas durante a sua fase
inicial descobriu-se que essa suposição estava errada: encontrou-se,
sob a laje do "Catino", uma camada de 600-800 mm de espessura
de argamassa com inertes, provavelmente colocada por volta de
1838 durante a construção do "Catino".
21. • De fato, depois de completos os trabalhos no lado Norte da Torre, uma
tentativa de remover alguns m2 de secção do conglomerado sobre o "Catino"
no lado Sul, despoletou uma rotação no sentido Sul a uma velocidade de 5 a
6‘’ por dia. Este fenómeno foi contrariado pela aplicação de uma carga
adicional de 2700 kN de lingotes de chumbo que em alguns dias levou à
estabilização do movimento.
• Os trabalhos foram interrompidos e o projeto das 10 ancoragens foi revisto
com o objetivo de permitir a sua conclusão sem a necessidade de separar o
"Catino" do plinto da Torre no lado Sul.
• Desde então, em Setembro de 1995, a Torre permaneceu praticamente
imóvel na configuração alcançada depois da aplicação do contrapeso, isto é,
com uma inclinação inferior em 50" à da situação prévia ao início dos
trabalhos de reforço.
Projeto revisto
22. Solução
• Com o auxílio de computadores foram realizadas simulações que apontariam
para o que seria a solução definitiva.
• Este plano tinha como principal objetivo escavar a terra debaixo das
fundações da torre no lado norte para ela se inclinar para trás numa direção
perpendicular, opostamente à solução arranjada por Mussolini de introduzir
argamassa no lado sul. A ideia só foi posta em prática depois de vários testes
na própria torre e no solo sob a sua fundação. Durante as obras foram
colocados cabos de aço temporários ligados ao terceiro andar da torre que
apoiaria a mesma se algum acidente acontecesse durante a extração do solo.
Pesos de chumbo foram também anexados às pontas dos cabos para garantir
que a torre permaneceria estável
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25. Etapas do Processo
• A primeira extração do solo de sucesso ocorreu apenas a 9 de
Fevereiro de 1999, extraindo o solo de uma forma análoga a um
saca-rolhas. Inicialmente a torre não apresentou qualquer sinal de
rotação, mas, em seguida, sofreu uma rotação para norte de sete
segundos de um arco a 23 de Fevereiro de 1999. No entanto, mais
tarde voltou a girar para sul resultado de ventos fortes do norte.
Quando a intensidade dos ventos diminuíram, a torre começou
imediatamente a girar de volta para norte.
26. Etapas do Processo
• A extração do solo foi interrompida quando a torre rodou um total de 80
segundos de arco em Junho de 1999.
• Passado um mês, três dos pesos de chumbo foram removidos e isso
resultou numa paragem na rotação.
• Após as extrações preliminares mostrarem uma grande melhoria, a extração
principal do solo começou em 2000. A torre tinha uma tendência de girar
para o oeste durante o processo, logo o solo também teve que ser extraído
neste lado da fundação.
• A torre continuou a mover-se para norte e lentamente os pesos de chumbo
foram removidos da estrutura. O processo de recuperação foi concluído a 6
de Junho de 2001, altura em que a torre retomou a posição que tinha antes
de 1838. Este processo moveu a torre em 1,830 segundos de um arco.
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28. • Ao longo da história da engenharia civil surgiram
inúmeros problemas relativamente a estruturas
construídas. Alguns deles tiveram uma solução e outros
não. Houve estruturas inicialmente registadas como
desastres mas que, por fim, se tornaram grandes obras
de sucesso. E os problemas que surgiram nas estruturas,
acabaram por contribuir para o conhecimento e evolução
das técnicas da engenharia civil.
29. • Relativamente à Torre de Pisa, o seu grande problema com a inclinação
poderia também ter sido evitado se tivessem estudado melhor o solo de
fundação. Deveriam ter tomado as devidas precauções e feito ajustes,
deixando o firme o suficiente para aguentar mais de 14.500 toneladas.
Simultaneamente, deveriam ter procurado formas de fundações mais
adequadas ao terreno que no caso seriam as fundações tipo profundas
seriam mais indicados para assegurar a estabilidade da estrutura em relação
ao solo.
• Mas, se esse não tivesse existido, hoje em dia, os estudos dos solos não
estariam tão avançados. A inclinação da torre fez com que pessoas de todo o
mundo estudassem uma maneira de resolver a situação. Foram esses e
outros erros de construção que fizeram com que evoluísse a engenharia civil.
A analise dos erros faz com que estejamos sempre um passo à frente, não
deixando que esses problemas voltem a acontecer.
