Interação Solo-Estrutura: Entenda a Torre de Pisa

A Torre de Pisa ou Torre Pendente de Pisa é um dos maiores cartões postais da Europa, muitos turistas quando vão a Itália não podem deixar de tirar a famosa foto segurando a torre.

Mas por que a Torre de Pisa é inclinada?

Bem, para desvendarmos esse mistério, é preciso retornarmos ao passado…Em 1173 inicia-se a construção da Torre de Pisa, o prédio em questão serviria de abrigo para os sinos da catedral de Pisa. A obra durou 200 anos e foi executada em três etapas. Durante a primeira fase (1173 – 1778), com apenas três andares construídos, a torre apresentou uma leve inclinação para norte, é então que se percebe que o solo localizado abaixo da fundação não era consolidado suficientemente. Devido a guerras e batalhas, a construção foi paralisada e é graças a essa pausa que foi possível retomar a obra em 1272, pois foi este período de quase um século que garantiu que o solo adquirisse resistência suficiente para suportar as cargas atuantes. Inicia-se então a execução da segunda etapa, quando são construídos mais quatro andares, neste momento, os engenheiros e arquitetos buscavam uma solução pra o problema da inclinação do torre, para isto construíram andares com um lado mais alto que o outro, porém isso só fez a Torre inclinar-se em uma outra direção, agora para sul. Em 1284 a construção foi novamente paralisado por motivos bélicos. Em 1319, o sétimo andar é concluído e o campanário em 1372, com seus sete sinos.

Assim, a Torre de Pisa possui uma estrutura de 56.4m de altura, oito andares, totalizando um peso 14.800 toneladas, que em 1890 apresentava uma inclinação de 5.5°. Em 1990, o governo italiano criou um comitê para estabilizar a Torre, já que a mesma estava na eminência de ruptura, nesta mesma data a Torre de Pisa foi interditada sendo reaberta para visitações em 2001. Depois deste passeio pelo passado fica mais fácil de entender porque a Torre de Pisa tem esse formato, assim…Um dos grandes motivos da Torre de Pisa ser inclinada, é a escolha da fundação, a torre de 56.4m (equivalente a um prédio de 20 andares) possui fundação por sapata rasa assente em uma camada com menos de três metros de profundidade, além disso, o solo abaixo da fundação é extremamente fraco, perfil do solo apresentado na Figura 1 retrata uma camada de aproximadamente 40m de argila de baixa resistência. Certamente, no final da construção da primeira etapa, o solo não se tratava mais de um solo pré-adensado, mas sim de um solo normalmente adensado, ou seja, a argila carrega uma “memória de carregamento” de modo que quando a carga aplicada é superior a qualquer carregamento aplicado em toda história do solo, ele tende a adensar (deformar de modo que o número de vazios do solo diminua).Este fenômeno ocorre de forma similar a um pistão hidráulico: imaginemos que uma carga é aplicada em um pistão, o mesmo tende a resistir estes carregamentos momentaneamente, entretanto com o passar do tempo a pressão da água é dissipada, ocasionando grandes deformações. Note que o fenômeno conhecido como adensamento (muito comum nos solos da região de Pelotas, por possuírem altas quantidades de argilas) pode ser entendido como as deformações que ocorrem por dissipação de poropressão no solo e é a ocorrência do adensamento que possibilitou a Torre de Pisa estar inclinada, mas não entrar em ruptura.

Quais as intervenções formam propostas pelo comitê de 1990?

A primeira solução para estabilizar a torre foi proposta no ano de 1935. Em que foram feitas injeções de concreto em perfurações (inclinadas) sob a base da torre, essa intervenção se deu com o objetivo de reforçar e impermeabilizar a base da torre, pois acreditavam que o excesso de poropressão havia enfraquecido a fundação.

Em 1992, os trabalhadores executaram reforços estruturais no primeiro pavimento com cintas de aço a fim de prevenir fraturas na edificação. Além disto, forma colocados blocos de chumbo no lado norte da torre para conter o movimento de tombamento. Em nove meses, o topo da edificação retornou 2.5cm para o lado norte.

No ano de 1995, iniciou-se a instalação de outro anel de concreto em torno do monumento, este anel foi ancorado em uma camada de areia situada a 50m abaixo da superfície, assim os cabos de aço tracionariam a torre para o lado norte. Este segundo anel teve como objetivo substituir os blocos de chumbo e ocasionaram um efeito estabilizante ainda maior.

Em 1998, foram realizadas escavações do subsolo da base norte da torre, que extraíram cerca de 42 m³ de solo. Após esse processo, a Torre de pisa retornou para a mesma posição em que estava no século XVII.

Mas como a Torre de Pisa se mantem em pé?

Para resolver esse mistério, 16 engenheiros liderados pelo professor Michele Jamiolkowski afirmam que a Torre de Pisa se mantem em pé por todos estes anos graças a interação solo-estrutura, assim as fundações da torre estão imunes a abalos sísmicos. Segundo o relatório da pesquisa “o mesmo solo que causou a inclinação e trouxe a torre à beira do colapso pode ser creditado por ajudar a estrutura a sobreviver a eventos sísmicos”. O documento ainda informa que a rigidez da Torre de Pisa, combina com a maciez do solo de fundação, fazendo com que as características vibracionais da estrutura sejam substancialmente modificadas de tal forma que a construção não ressoe com o movimento de um terremoto. Segundo os pesquisadores, não há nenhuma outra estrutura igual no mundo.