Pourquoi la Tour de Pise penche-t-elle ?
C’est probablement la première question que l’on se pose en la voyant.
Pourquoi la Tour de Pise penche-t-elle ?
La réponse est finalement assez simple : le terrain sous la Tour n’était pas suffisamment stable pour supporter son poids, et ses fondations étaient trop peu profondes.
Mais derrière cette explication se cache une histoire d’ingénierie assez extraordinaire.
Car la Tour a commencé à pencher alors qu’elle était encore en construction, les architectes médiévaux ont tenté de corriger le problème au fur et à mesure, et près de huit siècles plus tard, des ingénieurs ont dû intervenir pour empêcher son effondrement.
La Tour de Pise devait-elle pencher ?
Non.
Contrairement à ce que l’on pourrait imaginer aujourd’hui, l’inclinaison de la Tour de Pise n’a jamais été volontaire.
La Tour est le campanile, autrement dit le clocher, de la cathédrale Santa Maria Assunta.
Lorsque sa construction commence en 1173, le projet prévoit évidemment un bâtiment vertical.
Son inclinaison est donc le résultat d’un problème de fondations et de terrain, pas d’un choix architectural.
Le véritable problème se trouve sous la Tour
Pour comprendre pourquoi elle penche, il faut regarder sous le monument.
La Tour repose sur un sous-sol composé de matériaux relativement meubles et compressibles.
Or le bâtiment est extrêmement lourd : l’Opera della Primaziale Pisana indique un poids d’environ 14 453 tonnes.
À cela s’ajoute un autre problème majeur : ses fondations sont peu profondes.
L’Institution of Civil Engineers indique qu’elles descendent seulement à environ 3 mètres sous le sol.
Pour un monument d’une telle masse, construit sur un terrain aussi délicat, c’était insuffisant.
Le sol s’est donc comprimé davantage d’un côté que de l’autre.
C’est ce qu’on appelle un tassement différentiel.
Et c’est ce tassement irrégulier qui a progressivement fait basculer la Tour.
Quand la Tour a-t-elle commencé à pencher ?
Très tôt.
La construction débute en 1173 et, quelques années plus tard seulement, l’inclinaison devient déjà perceptible.
Selon l’Institution of Civil Engineers, la Tour commence à pencher environ cinq ans après le début des travaux, alors que les ouvriers construisent encore les premiers niveaux.
Autrement dit, les bâtisseurs comprennent assez rapidement qu’ils ont un problème.
Mais au lieu d’abandonner définitivement le chantier, ils vont essayer de s’adapter.
Pourquoi la Tour ne s’est-elle pas immédiatement effondrée ?
C’est là que l’histoire devient intéressante.
Le chantier est interrompu pendant de longues périodes, notamment en raison des conflits auxquels Pise participe au Moyen Âge.
Ces interruptions ont probablement donné au terrain le temps de se tasser progressivement sous le poids déjà construit.
Cela a permis à la structure de trouver une forme d’équilibre temporaire avant que les travaux ne reprennent.
Paradoxalement, les interruptions du chantier ont donc probablement contribué à sauver la Tour.
Si elle avait été construite très rapidement jusqu’à sa hauteur définitive, le sol aurait pu ne pas avoir le temps de se stabiliser suffisamment.
Les architectes ont-ils essayé de la redresser pendant la construction ?
Oui.
Lorsque la construction reprend, les architectes voient parfaitement que la Tour n’est plus verticale.
Ils tentent donc de compenser le défaut.
Sur les niveaux supérieurs, ils modifient légèrement la hauteur des colonnes et des étages afin de ramener progressivement le bâtiment vers la verticale.
C’est pour cette raison que la Tour de Pise n’est pas simplement une tour parfaitement droite inclinée sur le côté.
Elle est également légèrement courbée.
Les générations successives de constructeurs ont essayé de corriger la pente au fur et à mesure de la construction.
Pourquoi la Tour penche-t-elle toujours dans la même direction ?
La Tour s’est inclinée historiquement vers le sud.
Cela vient du fait que le sol ne s’est pas comprimé de manière uniforme sous les fondations.
Lorsque le tassement devient plus important d’un côté, le centre de gravité du monument se déplace progressivement dans cette direction.
Plus la Tour s’incline, plus son propre poids contribue alors à augmenter les contraintes sur cette partie des fondations.
C’est un mécanisme qui peut finir par s’auto-aggraver.
C’est précisément ce que les ingénieurs modernes devaient empêcher.
À quel point la Tour de Pise est-elle inclinée ?
Aujourd’hui, l’Opera della Primaziale Pisana indique une inclinaison d’environ 5,115°.
Quelques degrés semblent peu sur le papier.
Mais sur une tour d’environ 58 mètres de haut, la différence devient spectaculaire à l’œil nu.
C’est ce décalage qui donne cette impression presque irréelle lorsqu’on se place devant elle.
Même après l’avoir vue des centaines de fois en photographie, la pente paraît beaucoup plus évidente lorsqu’on est réellement au pied du monument.
Pourquoi la Tour de Pise ne tombe-t-elle pas ?
Voilà probablement la question la plus intéressante.
Une structure ne s’effondre pas simplement parce qu’elle est inclinée.
Tout dépend notamment de la position de son centre de gravité par rapport à sa base et de la capacité du sol à supporter les charges.
Pendant des siècles, la Tour est restée dans un équilibre extrêmement particulier.
Elle penchait, mais son centre de gravité restait suffisamment bien placé pour éviter le basculement complet.
Le véritable danger venait surtout du fait que son inclinaison continuait lentement à augmenter.
À la fin du XXe siècle, les ingénieurs ont estimé que cette évolution ne pouvait plus être ignorée.
Pourquoi a-t-on fermé la Tour en 1990 ?
En janvier 1990, la Tour est fermée au public.
Le risque n’était plus considéré comme purement théorique.
Il fallait stabiliser le monument avant que son inclinaison ne devienne réellement dangereuse.
Un comité international d’ingénieurs, de géotechniciens et de spécialistes est alors chargé de trouver une solution.
Et le problème était délicat.
Il ne suffisait pas de dire :
« Redressons la Tour. »
Parce qu’une intervention trop brutale sur les fondations aurait elle-même pu provoquer un effondrement.
Il fallait donc modifier très progressivement l’équilibre du bâtiment.
Comment les ingénieurs ont-ils empêché la Tour de tomber ?
La solution finalement retenue est particulièrement élégante.
Plutôt que de soulever directement le côté qui s’enfonçait ou d’essayer de pousser la Tour, les ingénieurs ont travaillé sur le terrain situé sous le côté opposé à l’inclinaison.
La Tour penchait vers le sud.
Ils ont donc retiré progressivement de très petites quantités de terre sous la partie nord des fondations.
Cette technique, appelée sous-excavation ou extraction du sol, a permis au côté nord de s’abaisser très légèrement.
La Tour s’est alors redressée naturellement sous son propre poids.
C’est presque contre-intuitif :
pour redresser la Tour, les ingénieurs n’ont pas directement remonté le côté qui descendait.
Ils ont fait descendre très légèrement l’autre côté.
De combien la Tour a-t-elle été redressée ?
Les travaux modernes ont réduit son inclinaison de manière volontairement limitée.
L’Institution of Civil Engineers indique un redressement d’environ 38 centimètres, tandis que l’Opera della Primaziale Pisana évoque une réduction du dévers de la partie supérieure d’environ 46 centimètres, selon la référence de mesure utilisée.
L’objectif n’a jamais été de rendre la Tour parfaitement verticale.
Il fallait simplement la ramener vers une situation considérée comme suffisamment stable.
En pratique, les ingénieurs l’ont ramenée vers une inclinaison comparable à celle qu’elle possédait plusieurs siècles auparavant.
Pourquoi ne l’a-t-on pas complètement redressée ?
Parce que ce serait presque détruire une partie du monument.
L’inclinaison fait désormais partie de l’histoire de la Tour de Pise.
Elle n’est plus simplement un problème technique.
C’est ce qui la rend immédiatement reconnaissable.
Imaginez que l’on annonce demain :
« Bonne nouvelle, nous avons enfin rendu la Tour de Pise parfaitement droite. »
Techniquement, ce serait peut-être une réussite.
Culturellement et touristiquement, ce serait presque une catastrophe.
Le travail des ingénieurs consiste donc à maintenir un équilibre assez extraordinaire :
préserver l’inclinaison tout en empêchant qu’elle devienne dangereuse.
La Tour continue-t-elle à bouger aujourd’hui ?
Oui, mais de manière extrêmement limitée et surveillée.
Après les travaux achevés en 2001, la Tour a même continué à se redresser légèrement pendant quelques années.
L’Institution of Civil Engineers rapporte qu’une étude publiée en 2013 constatait encore un petit mouvement vers la verticale après les travaux.
Aujourd’hui, le monument reste sous surveillance technique.
L’Opera della Primaziale Pisana précise qu’un groupe de spécialistes continue à contrôler ses mouvements.
Peut-elle encore tomber ?
On ne peut évidemment jamais garantir l’avenir d’un bâtiment vieux de plus de huit siècles.
Mais les travaux réalisés à la fin du XXe siècle ont considérablement amélioré sa stabilité.
Les ingénieurs impliqués dans le projet estiment que les conditions actuelles devraient permettre à la Tour de rester stable pendant environ deux siècles, sous réserve évidemment du suivi et de l’évolution du site.
Donc non : lorsqu’on monte aujourd’hui dans la Tour de Pise, on ne visite pas un bâtiment considéré comme étant sur le point de s’effondrer.
Son comportement est surveillé de très près.
Pourquoi le sol de Pise est-il si particulier ?
Pise se trouve dans une plaine alluviale proche de l’Arno et relativement proche de la mer.
Le sous-sol de cette région comprend différentes couches de sédiments qui ne possèdent pas toutes les mêmes caractéristiques mécaniques.
Pour un bâtiment léger, cela ne pose pas nécessairement de problème majeur.
Pour une structure de plus de 14 000 tonnes reposant sur des fondations très peu profondes, c’est une autre histoire.
Le problème n’était donc pas simplement que le sol était « mou ».
Le véritable problème était l’association de plusieurs facteurs :
- un terrain compressible ;
- des couches de sol de comportements différents ;
- des fondations peu profondes ;
- un bâtiment extrêmement lourd ;
- et un tassement qui ne s’est pas produit uniformément.
C’est cette combinaison qui a produit l’inclinaison devenue célèbre.
Est-ce que les constructeurs médiévaux étaient mauvais ?
C’est tentant de se moquer.
Après tout, ils construisent une tour et elle commence à pencher presque immédiatement.
Mais ce serait un peu injuste.
Au XIIe siècle, les constructeurs ne disposent évidemment pas des connaissances modernes en géotechnique.
Ils ne peuvent pas réaliser des sondages sophistiqués du sous-sol, modéliser les contraintes sur ordinateur ou installer des instruments capables de mesurer des déplacements de quelques millimètres.
Et malgré tout, ils ont réussi à construire un édifice de près de 60 mètres de haut qui est encore debout plus de huit siècles plus tard.
Mieux encore : lorsqu’ils découvrent l’inclinaison, ils comprennent suffisamment bien le comportement du bâtiment pour essayer de la compenser dans les étages suivants.
Une erreur au départ, certainement.
Mais également une prouesse technique remarquable pour l’époque.
Est-ce la seule tour penchée à Pise ?
Non.
Et c’est un détail assez amusant.
La nature du sous-sol pisan a également affecté d’autres bâtiments de la ville.
On trouve notamment des campaniles présentant eux aussi des inclinaisons visibles.
La Tour de Pise n’est donc pas un phénomène totalement isolé.
Elle est simplement devenue, de très loin, la plus célèbre.
Finalement, pourquoi la Tour de Pise penche-t-elle ?
Si je devais répondre en une phrase :
La Tour de Pise penche parce que ses fondations trop peu profondes ont été construites sur un sol compressible qui s’est affaissé de manière irrégulière sous son poids.
Tout le reste de son histoire découle de ce problème.
Elle commence à s’incliner pendant sa construction.
Les architectes médiévaux essaient de compenser la pente.
Le bâtiment continue lentement à bouger pendant des siècles.
Et à la fin du XXe siècle, des ingénieurs retirent méthodiquement de la terre sous une partie de ses fondations pour la ramener vers une position plus stable.
C’est peut-être ce qui rend la Tour de Pise aussi fascinante.
Ce n’est pas seulement un monument qui penche.
C’est un bâtiment qui aurait pu s’effondrer depuis des siècles et que plusieurs générations d’architectes, d’ingénieurs et de scientifiques ont progressivement appris à maintenir dans un équilibre presque impossible.