比萨斜塔为什么不会,比萨斜塔为何能屹立不倒呢

比萨斜塔为什么、能、怎样变直?要理解这一系列问题 , 我们就要稍微了解一下比萨斜塔为什么会倾斜 。比萨斜塔是意大利著名景点之一 , 游客不能白来此一游 。意大利比萨斜塔建于1173年 , 其设计高度约为100米 。比萨斜塔濒临倒塌 , 内部结构变得松散 。
比萨斜塔为什么自己变直了?

比萨斜塔为什么不会,比萨斜塔为何能屹立不倒呢


【比萨斜塔为什么不会,比萨斜塔为何能屹立不倒呢】比萨斜塔为什么变直了 , 能不能变直 , 是怎样变直的 , 要了解这一系列问题 , 还得知道一点比萨塔为什么是斜的比萨斜塔是意大利有名景点之一 , 旅游人士去意大利不到此处一游 , 枉费去意心机一番 。现在此塔倾斜度为3.9度 , 1160年比萨拥有一万余座塔 , 但大教堂连一座钟搭没有 , 虔诚的比萨居民 , Berta , di , Bernardo在1172年过世时留下遗嘱 , 捐出60块银币遗产用来建造一座钟塔 。
当博南诺皮萨诺1173年着手开始建造这所举世文明的钟塔时 , 他找的地基是不稳定的 , 没想到建造处地基是深达40米的沙子和黏土 , 工程与5年后停工 , 当时仅建完了三层 , 而这座意大利后来的地标建筑当时就倾斜1272年工程从新开始 , 为了弥补当时塔身倾斜 , 工人们从下往上盖时 , 采用直线法盖造 , 到了19世纪许多人以为设计建造师故意建造歪的 。
言归正转!1838年开始对这座歪塔进行一次扫地式的修复 , 想要一劳永逸将摇摇欲坠的斜塔稳住20世纪50年代 , 因为害怕造成毁灭性的崩塌 , 1990年 , 斜塔关闭 , 不对外开放工程师在塔北侧的下面放了1000吨重的铅锭 , 用来平衡搭南侧的倾斜 , 二层用钢筋包了起来 , 使之不会四分五裂并与不远处的一个A字型液压锚连接起来 , 后來A字型液压锚被不远处的建筑上的钢缆取代 , 塔身保持不动后 , 工程师从北侧的地基下面挖走了70多吨泥土 , 使塔身沉降到18世纪的高度 , 2011年塔身的倾斜程度被纠正了48.8厘米 。
比萨斜塔为什么倾斜了几百年都不倒?这符合力学原理吗?
比萨斜塔为什么不会,比萨斜塔为何能屹立不倒呢


1受力分析如下图 。斜塔受重力 , 以及地面的约束力 。斜塔的地基是插入地面的 , 周围土壤对地基有四面八方的约束力 , 如红色部分 。这些四面八方的力 , 可以等效为水平方向和竖直方向力的分量 , 以及一个力矩 。2倒塌分析从力学上来讲 , 只要固定端即插入地面端的约束力足够 , 即使斜塔90也不会倒下来 。力学上 , 水平状态的 , 我们叫它悬臂梁 。
假设斜塔90 , 就类似于悬臂梁 。3倒塌与否于重心投影点位置无关正如前面所说 , 只要约束力足够 , 斜塔自身强度足够 , 斜塔成水平 , 也不会倒 。那么斜塔倒塌到底取决于什么?取决于固定端约束力!也就是地基周围的土壤对地基的作用力 。地基越深 , 作用力越大 , 也就越不容易倒 。如果地基深度给定 , 那么就取决于土壤的性质 。显然沙土更加容易倒 。
把土壤尽量压实 , 就不容易倒了 。4斜塔自身的强度问题斜塔本身材质决定了斜塔塌不塌 。对于这种一段固定的结构 , 固定端承受着较大的弯矩 。具体表现是一侧受拉 , 一侧受压 。通常材料都是抗压不抗拉 , 所以斜塔受拉的一侧比较容易发生拉伸破坏 。当然 , 当前斜塔并不是很倾斜 , 受拉一侧的应力没有达到材料的承受极限 。未来 , 假如斜塔继续倾斜 。

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