La Torre de Pisa, cuya construcción fue iniciada en 1174, empezó a ladearse al construirse la tercera galería de las ocho que tiene la estructura. Los trabajos se interrumpieron para modificar planos y luego continuaron, para ser terminada la torre —de 55 m de alto— en el año 1350, En 1910 ya la torre tenía en su parte más alta un desplome de 5.0 m. Una investigación del subsuelo indicó que la torre fue cimentada por medio de una corona de concreto sobre una capa de arena de 11.00 m de espesor, la cual descansa sobre una capa de arcilla de 8.00 m de grueso, que se ha ido consolidando gradualmente debido a las presiones trasmitidas por la estructura. Hoy en día es más conocida como la "Torre Inclinada de Pisa".

Como se indicó, uno de los ejemplos más famosos de los problemas relacionados con la capacidad de soporte del suelo en la construcción de estructuras anteriores al siglo XVIII es la Torre Inclinada de Pisa en Italia.

La construcción de una de las obras de arte más originales de la Edad Media en Europa se dio en una época en que la República de Pisa florecía, y continuó en varias etapas por más de 200 años. La estructura pesa cerca de 15.700 toneladas y se apoya en una base circular que tiene un diámetro de 19.6 m (66 pies). La construcción de la torre campanario de la catedral de Pisa, de 8 pisos y 53 m de altura, comenzó en el año 1173, bajo la supervisión del arquitecto Bonanno Pisano, y tardó dos siglos en completarse (incluyendo dos largas interrupciones), en 1370. Su objetivo era manifestar el orgullo y la riqueza de la ciudad de Pisa, en la región italiana de la Toscana.

Torre de Pisa en 1957

Los trabajos se interrumpieron en el año 1178 por razones desconocidas, y algunos estudios han demostrado que el suelo sobre el que se estaba edificando, no estaba en capacidad de soportar cargas adicionales en ese momento. La construcción continuó, pero se detuvo de nuevo en 1278. Si se hubiera finalizado en ese momento, hubiera colapsado debido a los esfuerzos inducidos al terreno. La torre comenzó a inclinarse hacia el Norte, en el momento en que se añadió el tercer piso, sin percatarse que se cimentó sobre el sedimento blando del lecho de un río enterrado. Entonces se colocaron bloques de mampostería para corregir la inclinación. Al finalizar la construcción (año 1370), la torre se había inclinado significativamente hacia el Sur.

Han transcurrido 8 siglos desafiando la gravedad y en la actualidad la parte superior de la la torre está descentrada unos 5.227 m del eje, hacia el sur. La profundidad de desplante de la cimentación es de poco menos de 3.00 m. El suelo bajo la torre está compuesto principalmente por suelo, arcilla y lodo. La zona donde se encuentra Pisa había sido un puerto en la época medieval y el suelo es una mezcla esponjosa. La capa superficial (de aproximadamente 10.00 m), es una acumulación de fluvium del río Arno, que se ha compactado desigualmente, haciendo que la torre se incline. Bajo esta capa, hay una banda resistente conocida como arcilla marina Pancone, con arena fina y conchas, de unos 20.00 m de profundidad. Esta es seguida por una capa profunda de arena, que es un límite horizontal bajo la mayor parte de Pisa, excepto bajo la torre. Las capas de arcilla y arena se alternan hasta

unos 70.00 m. La totalidad de la zona donde se construyó la torre se va hundiendo gradualmente.

Historia de la construcción de la torre

Sección por la máxima inclinación

Perfil del terreno de cimentación

En el momento en que la Torre fue construida, la técnica de nivelación aún no se había desarrollado (fue en realidad descrita por primera vez por M. Thevénot en 1666, casi 400 años más tarde). Para entonces, los constructores tenían a su disposición sólo la plomada y otros dispositivos simples, que eran rudimentarios instrumentos capaces de proporcionar la precisión de la horizontal dentro de ± 1.00 cm a lo largo de los 11.00 m - 15.00 m de ancho de la Torre.

Herramientas de nivelación romanas

La naturaleza inestable del terreno en la ciudad de Pisa era considerada una característica típica del área. La friable superficie superior, inicialmente se hundía bajo el peso de cuerpos pesados, durante un periodo de tiempo, incrementando su consistencia resistencia.

Era una práctica común almacenar elementos de construcción tales como bloques de piedra labrada, columnas y arcos, preparados antes de comenzar el trabajo de construcción. Esto permitía a los trabajadores del mármol y a los mamposteros mantenerse al ritmo del proceso constructivo. Esto era particularmente evidente en el caso de estructuras modulares tales como la torre de pisa. Debido a la inestabilidad del suelo, era muy probable que el maestro constructor de la torre de Pisa organizara que cada piso fuera levantado tan rápido como se pudiera, y a partir de esto mantener un "período de espera" mientras el terreno se asentaba, después del cual el siguiente piso podía ser iniciado.

Mediciones tomadas en ciertas áreas expuestas de la piedra a diferentes alturas de la torre, han revelado que las piedras fueron recortadas para acomodarse al asentamiento. Esto demuestra que la subsidencia en más de una dirección debió tener lugar durante la construcción de la torre, el cambio norte-sur es el más evidente y del que tomó precedencia después de terminada la torre.

Mientras es claro que está subsidencia era apreciable, el fenómeno no parece haber preocupado mucho los arquitectos, acostumbrados al hecho de que muchos de los edificios de la ciudad no eran muy perpendiculares. Un documento publicado en 1298, en otras palabras, durante la construcción, discoteca los primeros chequeos de verticalidad de la torre. A medida que describe el proceso utilizado en detalle, no hace referencia a ningún asentamiento. Una cosa es cierta, sin embargo. Alrededor de 1384, Antonio Veneziano pinto un fresco del Camposanto en Pisa que muestra la torre finalizada e inclinada.

Con el paso del tiempo, el problema de propensión de la torre a inclinarse ha atraído considerable atención. Entre otros, Vasari escribió acerca de ello en 1562, mientras De La Condamine examinó el problema en 1755 y Soufflot tres años después. De La Lande lo observó en 1790 así como lo hicieron Da Morrona y Gherardesca en 1812 y 1838 respectivamente. Medidas relativamente confiables fueron tomadas por Cresy y Taylor en 1817 y por De Fleury en 1859.

Los diferentes esquemas de intervención utilizados por ingenieros y constructores, para reducir o detener la inclinación, solamente han contribuido a que ésta se incremente. En 1990 la torre fue cerrada al público debido a preocupaciones de seguridad, y el primer ministro italiano designó un panel de expertos para encontrar una solución definitiva. Después de diez años de trabajo, la extracción de tierra bajo de la parte norte, y a un costo de alrededor de 27 millones de €; la torre fue reabierta al público el 16 de junio de 2001.

Intento de corrección durante la construcción

En 1993, se añadieron contrapesos de plomo de 600 toneladas al lado norte de la torre, enlazados por un anillo de concreto removible, colocado alrededor de la base de la torre. Esto redujo la inclinación en cerca de un minuto de arco. La carga se incrementó en 1995 hasta 900 toneladas, mientras los ingenieros intentaban reemplazar los contrapesos de plomo con anclajes al terreno.

Alternativas de restauración

Una idea única fue perforar 10,000 agujeros en la torre, para reducir significativamente su peso. Se iba a instalar una réplica cercana a la torre inclinada en la dirección opuesta para mantener la torre original en su lugar.

Una nueva idea de restauración se presentó los 1990s. Conocida como extracción de suelo o subsidencia de suelo. Su objetivo era excavar el terreno bajo la fundación de la torre en su lado norte, para que se inclinará nuevamente hacia la perpendicular. La idea fue puesta en marcha después de varias pruebas sobre la torre misma y en el suelo bajo su fundación.

Trabajos en la base de la torre. Arriba la base anclada

La torre se ha inclinado en el pasado al este, norte, oeste y, por último al sur. Investigaciones recientes muestran que la compresión de un estrato de arcilla débil a una profundidad de unos 11.00 m (36 pies) bajo la superficie del terreno causó la inclinación de la torre. Esta inclinación

llegó a más de 5.00 m (16,5 pies) fuera de la vertical de 54.00 m (179 pies) de altura. La torre fue cerrada en 1990 porque se temía que se cayera o colapsara.

Recientemente se estabilizó excavando el suelo bajo la parte norte de la torre. Cerca de 70 toneladas de tierra fueron removidas en 41 extracciones por separado que se extendieron a lo ancho de la torre. Como el terreno poco a poco se asentó para llenar el espacio resultante, la inclinación de la torre se redujo. La torre ahora está inclinada 5°. El cambio de 0,5°medio grado no se nota, pero hace que la estructura sea mucho más estable.

Propuesta de recuperación mediante anclaje