Ο Πύργος της Πίζας είναι… αντισεισμικός

Είναι ένα από τα διασημότερα μνημεία στον κόσμο και οφείλουμε να του το αναγνωρίσουμε: αν και δίνει την εντύπωση ότι θα μπορούσε να πέσει με το παραμικρό τράνταγμα, ο κεκλιμένος Πύργος της Πίζας έχει κατορθώσει επί αιώνες να σταθεί στο… λοξό ύψος του και να επιβιώσει αλώβητος αψηφώντας τους ισχυρούς σεισμούς που έχουν πλήξει την περιοχή; Πώς γίνεται αυτό; Το ερώτημα απασχολούσε επί μακρόν τους ειδικούς αλλά μέχρι πρότινος παρέμενε αναπάντητο. Τώρα μια ομάδα ερευνητών, με τη συμμετοχή ενός έλληνα επιστήμονα, βρήκε επιτέλους τη λύση του μυστηρίου: ο μοναδικός συνδυασμός μιας σειράς ιδιαίτερων χαρακτηριστικών θωρακίζει τον πύργο απέναντι στις σεισμικές δονήσεις. Και, όπως φαίνεται, αυτή η «εγγενής» αντισεισμικότητα θα εξακολουθήσει να τον προστατεύει και τους επόμενους αιώνες.

Οπως είναι εύλογο, το ιδιαίτερο αυτό οικοδόμημα, το οποίο είχε πάρει σημαντική κλίση πριν από την ολοκλήρωση της κατασκευής του τον 14ο αιώνα, έχει μπει στο ερευνητικό στόχαστρο εδώ και πολύ καιρό. «Το πρόβλημα ευστάθειας του μνημείου λόγω ιδίου βάρους έχει μελετηθεί σχολαστικά» λέει στο «Βήμα» ο Γιώργος Μυλωνάκης, καθηγητής Γεωτεχνικής Μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ στη Βρετανία και στο Τμήμα Πολιτικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου Πατρών, ο οποίος είναι ο μοναδικός μη Ιταλός που εκλήθη να συμμετάσχει σε αυτήν την κατά τα άλλα «εθνική» ιταλική μελέτη. «Μάλιστα εδώ και περίπου είκοσι χρόνια, από το 1999-2000, μια διεθνής ομάδα ικανότατων συναδέλφων, εφαρμόζοντας μια πρωτοποριακή τεχνική, έχει καταφέρει να διορθώσει την κλίση και να τη μειώσει κατά περίπου μισή μοίρα». Το επίτευγμα έσωσε τον πύργο από την επικείμενη κατάρρευση και του επέτρεψε να ανοίξει ξανά για το κοινό: η είσοδος των επισκεπτών και η λειτουργία του καμπαναριού είχαν διακοπεί καθώς το κτίριο είχε πάρει πλέον κλίση 5,5 μοιρών (η κορυφή του είχε μετατεθεί οριζόντια πάνω από πέντε μέτρα) και ήταν έτοιμο να πέσει. «Σήμερα» προσθέτει ο καθηγητής «οι συνάδελφοι, όχι μόνο έχουν αναστρέψει την κλίση, αλλά το κτίριο τείνει να επιστρέψει ξανά στο σημείο ισορροπίας του».

Αν και το «βαρυτικό» πρόβλημα του μνημείου έγινε με το πέρασμα των χρόνων και των μελετών αρκετά κατανοητό ώστε οι επιστήμονες να κατορθώσουν να κρατήσουν τον πύργο όρθιο, δεν μπορούμε να πούμε το ίδιο για το… αντισεισμικό χάρισμά του, το οποίο παρέμενε σε γενικές γραμμές άγνωστο. «Αυτό που γνωρίζαμε είναι ότι η περιοχή είχε χτυπηθεί από τουλάχιστον τέσσερις ισχυρούς σεισμούς από τον 13ο αιώνα και μετά. Βέβαια οι σεισμοί αυτοί δεν έλαβαν χώρα στην ενόργανη εποχή, ώστε να μπορούμε να έχουμε αντικειμενικές μετρήσεις» αναφέρει ο κ. Μυλωνάκης. «Ξέρουμε όμως από αξιόπιστες πηγές, π.χ. από αναφορές κρατικών και εκκλησιαστικών λειτουργών για τις ζημιές και τις επισκευές που χρειάστηκε να κάνουν, ότι τέσσερις από αυτές τις δονήσεις είχαν ένταση μεγαλύτερη από πέντε ή και πιθανότατα έξι στην κλίμακα Μερκάλι». Οι εντάσεις αυτής της τάξης δεν είναι διόλου ευκαταφρόνητες: όπως μας εξηγεί παραστατικά, αν ένας άνθρωπος στεκόταν όρθιος με κολλημένες τις σόλες των παπουτσιών του στο έδαφος θα ένιωθε το 10% του βάρους του να δρα οριζόντια. «Με βάση την τρωτότητα της συγκεκριμένης κατασκευής, η οποία δείχνει να στέκεται με το ζόρι όρθια, κάτι τέτοιο θα έπρεπε σύμφωνα με τις παραδοσιακές αντιλήψεις να την οδηγήσει στην κατάρρευση» υπογραμμίζει. «Αλλά στον πύργο δεν σημειώθηκε ούτε μία ζημιά».

Ιταλοί μηχανικοί και γεωεπιστήμονες, με επικεφαλής τον πολιτικό μηχανικό Καμίλο Νούτι, καθηγητή στο Τρίτο Πανεπιστήμιο της Ρώμης (Roma Tre), άρχισαν γύρω στο 2014 να μελετούν τη σεισμική συμπεριφορά του πύργου και, τον περασμένο χρόνο, κάλεσαν τον κ. Μυλωνάκη να συμμετάσχει λόγω της ειδικότητάς του, η οποία είναι η αλληλεπίδραση των μεγάλων κατασκευών με το έδαφος. Οπως αποδείχθηκε, ο Πύργος της Πίζας κατέχει το ρεκόρ σε ένα φαινόμενο το οποίο είναι γνωστό ως δυναμική αλληλεπίδραση κατασκευής-εδάφους (dynamic soil-structure interaction, DSSI). Τα χαρακτηριστικά του εδάφους, το οποίο είναι μαλακό αφού κάποτε αποτελούσε την κοίτη ενός ποταμού που δεν υπάρχει πια, και τα χαρακτηριστικά του κτιρίου συμμαχούν για να του χαρίσουν μοναδική προστασία απέναντι στους σεισμούς.

«Υπάρχει ένας συνδυασμός μοναδικός, και εδώ ακριβώς βρίσκεται το κλειδί» μας λέει ο έλληνας καθηγητής. «Η κατασκευή αυτή είναι πάρα πολύ ψηλή, έχει περίπου 58 μέτρα ύψος, από τη θεμελίωση ως την κορυφή, ενώ ταυτόχρονα έχει πάρα πολύ μεγάλη στιβαρότητα, δηλαδή δυσκαμψία. Είναι φτιαγμένη από πέτρα και οι τοίχοι της έχουν αρκετά μεγάλο πάχος με αποτέλεσμα να είναι εξαιρετικά δύσκαμπτη. Αυτή η «τριπλέτα» των φυσικών χαρακτηριστικών δεν υπάρχει σε καμία άλλη κατασκευή που γνωρίζω, και γνωρίζω χιλιάδες». Το μαλακό έδαφος, το μεγάλο ύψος και η μεγάλη στιβαρότητα της κατασκευής συνεργάζονται για να «αποσυντονίσουν» το κτίριο δημιουργώντας ένα είδος ασπίδας απέναντι στις σεισμικές πιέσεις. Αλληλεπιδρούν δηλαδή με τέτοιον τρόπο ώστε τα σεισμικά κύματα να μη συντονίζονται με τα συχνοτικά χαρακτηριστικά του κτιρίου. Οπως επισημαίνει ο κ. Μυλωνάκης, στην περίπτωση του Πύργου τη Πίζας έχουμε μια ειρωνεία της τύχης: οι ίδιοι παράγοντες που προκάλεσαν την αστάθεια και τον έφεραν στα πρόθυρα της κατάρρευσης λόγω ιδίου βάρους είναι πιθανότατα εκείνοι που τον προστάτευσαν από τους σεισμούς στο πέρασμα των αιώνων. «Το φαινόμενο της αλληλεπίδρασης της κατασκευής με το έδαφος είναι εξαιρετικά έντονο» τονίζει. «Αν αυτή η κατασκευή ήταν, υποθετικά, φτιαγμένη σε βράχο και είχε την ίδια κλίση θα ήταν πολύ πιο ευάλωτη στις σεισμικές πιέσεις. Πιθανότατα θα είχε καταρρεύσει».

Αυτή η «ανοσία» απέναντι στους σεισμούς θα συνεχιστεί και στο μέλλον, σύμφωνα με τα ευρήματα των ερευνητών τα οποία θα παρουσιαστούν στο 16ο Ευρωπαϊκό Συνέδριο Σεισμικής Μηχανικής που θα διεξαχθεί στις 19-21 Ιουνίου στη Θεσσαλονίκη ενώ παράλληλα έχουν υποβληθεί προς δημοσίευση σε έγκριτη διεθνή επιστημονική επιθεώρηση. «Φαίνεται ότι δεν υπάρχει περιθώριο στο σεισμικό περιβάλλον της Τοσκάνης, με τους σεισμούς που βλέπουμε να εκδηλώνονται στα γειτονικά Απέννινα, να υπάρχουν φαινόμενα συντονισμού μεταξύ των σεισμικών κυμάτων και των χαρακτηριστικών της κατασκευής. Σε αυτό, σύμφωνα με την ομόφωνη γνώμη της ομάδας, πρέπει να πιστωθεί η έλλειψη ζημιών στον πύργο» αναφέρει ο καθηγητής. «Και μάλιστα αυτό είναι ένα ευοίωνο συμπέρασμα, σε αντίθεση, για παράδειγμα, με την περίπτωση της Αγια-Σοφιάς».

Οπως εξηγεί, ο εμβληματικός ναός της Κωνσταντινούπολης είναι σεισμικά ευάλωτος και το μέλλον του ενδέχεται να επιφυλάσσει δυσάρεστες εκπλήξεις. «Θα κινδυνεύσει πολύ από έναν σεισμό ο οποίος θα μπορούσε να προκύψει στην προέκταση του τεμάχους του ρήγματος της Ανατολίας που είχε διαρραγεί στον σεισμό της Τουρκίας το 1999, την ίδια χρονιά με τον σεισμό στην Αθήνα. Αν διαρραγεί το τέμαχος του ρήγματος στη Θάλασσα του Μαρμαρά, τότε η Αγια-Σοφιά μπορεί να πληγεί σοβαρά, όπως έχει συμβεί και παλαιότερα –ο τρούλος έχει καταρρεύσει λόγω σεισμών στο παρελθόν» λέει. Και καταλήγει, κάνοντας την αντιδιαστολή με το κατά τα φαινόμενα… ρόδινο μέλλον του ιταλικού μνημείου: «Σε αντίθεση με την Αγια-Σοφιά, η οποία είναι ευάλωτη και οι προοπτικές της είναι μάλλον δυσοίωνες σε βάθος χρόνου, στην περίπτωση της Πίζας πιστεύουμε ότι με βάση τη φύση των σεισμών που εκδηλώνονται στην περιοχή, ο συνδυασμός των ειδικών χαρακτηριστικών του εδάφους και της κατασκευής τη θωρακίζει. Ετσι είμαστε αισιόδοξοι για τον Πύργο της Πίζας».