イタリアの斜塔はなぜ傾いているのに倒れないのでしょうか?

ピサの斜塔は、イタリアのピサ大聖堂の独立した鐘楼です。イタリアのトスカーナ州ピサの裏にあるミラコリ広場にあります。有名な建築家ナンノ・ピサーノの監督の下、1173 年に建設されました。イタリアの斜塔で最も有名なのは、その傾きです。イタリアの斜塔はなぜ傾いているのに倒れないのでしょうか?

イタリアの斜塔は基礎から頂上までの高さが58.36メートル、地面から頂上までの高さが55メートルです。鐘楼の壁の幅は地上で4.09メートル、頂上で2.48メートルです。総重量は約14,453トンで、重心は基礎から22.6メートル上にあります。円形基礎面積は285平方メートル、地上平均圧力は497kPaです。傾斜角は3.99度、基礎の外縁から2.5メートルずれており、最上階は4.5メートル突き出ている。

イタリアのピサの斜塔は当初の設計高さは100メートルだったが、建設開始から5、6年後に3階から傾き始め、完成まで傾き続けた。完成後、塔の頂上は南に3.5メートル傾いていた。イタリア政府がこの建物を閉鎖し、改修工事を開始したのは1990年になってからでした。傾いたイタリアの塔を44センチ直すのに11年近くかかり、費用は2500万ドルかかった。専門家によると、この塔は300年間は倒壊せずに持ちこたえるだろうという。

イタリアの斜塔は有名な歴史的建造物です。この古代の建物の完全性を維持し続けることは非常に重要です。では、なぜイタリアの斜塔は傾いているのでしょうか。建築技術の問題でしょうか、それとも土壌の地質学的な問題でしょうか。傾いているのに、なぜ倒れないのでしょうか。イタリアの斜塔の魔法を一緒に研究しましょう。

イタリアの斜塔が傾く理由

イタリアの斜塔は、当初意図的に傾いた形で建てられたわけではなく、建設の過程で不可解な傾きが生じました。専門家は、ピサの斜塔が傾く理由は、その基礎の下の土壌の特殊な性質によるものであることを発見した。ピサの斜塔の下には、さまざまな材質の土壌の層がいくつかあり、さまざまな柔らかいシルト堆積物と非常に柔らかい粘土が交互に重なり、深さ約 1 メートルのところに地下水層があります。この結論は、基礎土壌の組成を観察した後に得られました。最新の発掘調査により、鐘楼は古代の海岸の端に建てられたため、建設中にすでに土壌が砂状になって沈んでいたことが判明した。

しかし、1838年のプロジェクトによりイタリアの斜塔は突然急速に傾き、緊急の保守措置を取らなければならなくなりました。当時、建築家アレッサンドロ・デラ・ゲラルデスカは、もともと封印されていた斜塔の基礎の周囲を発掘し、基礎の形状を調査し、柱の土台と基礎の階段が想定どおりであったかどうかを明らかにしました。この行動により、斜塔は本来のバランスを失い、基礎にひびが入り始め、最も深刻なことは地下水が流入したことです。このプロジェクト後の調査結果では、傾斜が20センチメートル増加したのに対し、過去267年間の総傾斜はわずか5センチメートルであったことが分かりました。

1838年にプロジェクトが完了した後、イタリアの斜塔の加速した傾斜は数年間続き、その後安定し、年間約0.1cmに減少しました。塔は「自然な姿勢」から5メートル以上ずれています。

傾けても倒れないのはなぜですか?

イタリアの斜塔が傾いているのに倒れない理由について、専門家は次のような答えを出しています。最初の建築家ピサーノは当時、塔が建てられた場所がピサの街全体と同様に川の谷の沖積地にあり、土壌は粘土と砂で、その下には水蒸気層があり、表面には薄い固体​​層があることを知っていました。したがって、彼は基礎の地質構造についてまったく無知だったわけではなく、3階を建設しているときに傾いていることに気付いたとき、建設を中止して基礎が落ち着いて安定するのを待ちました。これにより、いくつかの問題は効果的に解決されました。

2代目の建築家が工事を続ける際には、傾斜の高さの調整にも気を配り、塔の重量を軽減する対策も講じました。

3 番目の建築家は、7 階と 8 階の間に鐘楼を建て、8 階は北に傾いていました。鐘楼を建てる際、彼はモスクのミナレットの特徴も取り入れ、塔の重量を減らして傾きのバランスを取るために屋根を付けませんでした。この建築家のアプローチは、ピサの他の地域で使用されているものと似ていました。

イタリアの別の都市フィレンツェでは、1420年に建てられたサンタ・マリア・デル・フィオーレ大聖堂は、土が柔らかく沈下する危険性が高い沼地に位置していたが、何百年もの間まったく傾いていない。一部の専門家や学者は、ピサの斜塔の傾きは建築家が予想していたことであり、塔が何百年も傾いても倒れなかったのは、設計者と建設者に関係しているのではないかと推測している。

イタリアの傾いた塔を救う

イタリアの斜塔を修復する主な方法は、基礎応力緩和工法です。斜塔の反対方向（北側）に塔の土台下の土を掘り、基礎の沈下を利用して塔の重心を後方に移動させ、傾きを軽減します。

ピサの斜塔は傾きが危険すぎるため、1990年1月7日以降は観光客の立ち入りが禁止された。約2500万ドルをかけて11年がかりで改修工事が行われ、塔は44センチまっすぐになり、基本的に期待通りの効果を得た。専門家は、不可抗力的な自然要因がない限り、修復されたイタリアの斜塔は300年以内に崩壊することはないと考えている。 2001年12月15日に再び一般公開されました。

イタリアのピサの斜塔は地中海に近いため、頻繁な大雨により、重さ14,500トンの塔に損傷や変色が生じている。 2001年から、10人からなる修復チームがレーザー、ノミ、注射器を使って塔の清掃を開始した。独立した8階建ての鐘楼を新品同様にするために、24,424個の石材を清掃するのに8年3か月を要した。

メディアの報道によると、イタリア塔の傾きは2001年から2013年の間に2.5センチ減少し、イタリア塔の傾きは止まったようだ。

中国のイタリアの斜塔

中国四川省馬爾康県には、清朝の乾隆年間に建てられた高さ43メートルの八角塔がある。半世紀以上も風雨にさらされ、2.3メートル傾いた。3度の大地震にも耐え、今も倒れておらず、中国ではイタリアの斜塔として知られている。

この八角塔は中国政府により国家重点文化財保護遺跡に指定されています。記録によると、芝波釣楼は300年以上前の清朝の乾隆時代にまで遡ることができ、主に戦時中の通信と防衛に使用されていました。塔が傾く理由について、地元の村人たちは、塔の下にある基礎石が水によって浸食されたためではないかと考えている。

地元住民によると、解放前、この堡塁は明らかに傾いておらず、少なくとも肉眼では確認しにくい状態だった。その後、現地に分水溝が建設され、水が堡塁を流れるようになった。長い年月を経て、堡塁の下部にある基礎石が軟らかくなり、大きく傾いた。

さらに、水による浸食と基礎自体の沈下も、この中国風ピサの斜塔の傾きの原因である可能性があると研究者らは考えています。

2000年、地元政府は補強のため芝波釣樓の下に障壁を建設した。