4回の大地震でも倒壊しなかったピサの斜塔 その理由が判明

2018年5月14日 07:42

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ピサの斜塔。(c) 123rf

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●1280年から4回発生した大地震でも倒れなかった斜塔

 その傾斜にもかかわらず、800年以上も倒壊することなく残るピサの斜塔。12世紀の半ばから建造がはじまったサンタ・マリア・アッスンタ大聖堂の鐘楼は、歴史に残る4回の大地震でも倒壊せずに現代にいたる。その理由を、ローマ・トレ大学のカミッロ・ヌーティ教授が率いる国際研究チームが調査した。その結果、斜塔の傾斜と塔が立つ場所の地質に理由があることが判明した。

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●粘土と砂質の柔らかい地質が支えた「斜塔」

 研究チームには、ローマ・トレ大学、ローマ・ラ・サピエンツァ大学、ピサ大学をはじめとするイタリアの国立大学に加え、イギリス・ブリストル大学と中国・福州大学の工学部と建築学部が参加している。

 現在は「斜塔」と呼ばれるサンタ・マリア・アッスンタ大聖堂の鐘楼は、何度か経済的な理由などから建設が中断され、完成したのは1350年のことであった。

 塔の下の地質は粘土質および砂質が特徴の非常に柔らかいものである。研究チームは4年にわたり、構造に問題がある斜塔がその柔らかい地盤にもかかわらず、なぜ数々の地震に耐え得たのかを調査してきた。

 ヌーティ教授によれば、斜塔が建つ場所の地質を考慮すると、塔が現代まで倒れずに残っているのは非常にまれな幸運であるという。

●アイソレーターの役を果たした柔らかい地質

 粘土質の土壌はブディングのようなもので、地震が起きるとその揺れは岩石の地質よりもはるかに激しく増幅する。にもかかわらず、高さ57メートル、総重量1万5千トンの塔は倒壊することなく残った。

 とくに、1500年代と1700年代にピサから数十キロの場所を震源とした大地震と斜塔の地質の関連性について、詳しい研究が行われた。その結果、ピサの斜塔が倒壊を免れたのは、力学と構造の相互作用の結果であったことが判明した。

 つまり、地震が発生した際に塔は軸となって縦に揺れたと想定される。塔の下の柔らかい地質がアイソレーターの役割を果たし、震動の増幅がなかったことが、塔が残った大きな要因であった。もし、塔の下の地質が岩の層であったら塔は必ず倒れていたという。

●過去に行われた塔の補強修復によりさらに傾斜が悪化

 今回の研究結果は、6月にギリシアのテッサロニケで開催される地震工学会で正式に発表され、さらに地震工学専門誌『Earthquake Spectra.』にも掲載される予定である。

 ヌーティ教授は、数世紀にもわたってピサの斜塔が残った理由は、まったく偶然の幸運であると強調する。そして、過去に行われた塔の補強工事が、必ずしも良い結果を生まなかったとも述べている。

 過去には、1800年代と1930年代に補強工事が行われたが、結果は塔の傾斜が悪化しただけで終わった。そして、90年代に傾斜はついに4,5度に達し、塔の崩壊の可能性が高くなった。2001年にようやく、もとの傾斜4度に戻す工事が成功し現在に至っている。しかし、補強の基盤は非常に繊細なバランスの上に成り立っているため、今後起こりうる震災の影響も懸念されている。

 ヌーティ教授は、現在も塔の監視を常時行っており、今後も福州大学との共同研究も継続すると述べている。今後、塔を補強する必要がある場合も、その方法には慎重な調査が求められる。

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