Wie schwer ist der Schiefe Turm von Pisa?

Gewogen hat den Turm noch nie jemand. Sein Gewicht wird aus dem Volumen des Mauerwerks und der Dichte der Materialien berechnet. Die Opera della Primaziale Pisana, die die Bauwerke auf der Piazza dei Miracoli betreut, kommt auf 14.453 Tonnen, und Ingenieure runden das meist auf 14.500 Tonnen. Manche Nachschlagetabellen nennen 14.700 Tonnen, was zeigt, wie stark eine solche Rechnung von den zugrunde gelegten Annahmen abhängt.

Der Turm ist kein massiver Steinblock. Laut John Burland, Michele Jamiolkowski und Carlo Viggiani, Mitgliedern der internationalen Kommission, die ihn stabilisiert hat, ist er ein hohler gemauerter Zylinder, umgeben von sechs Säulengängen. Innen- und Außenwand sind mit Marmor aus San Giuliano verkleidet, der Raum dazwischen ist mit Bruchstein und Mörtel gefüllt. Er misst 58,36 m ab der Fundamentebene und etwa 56 m über dem Boden, bei einem Außendurchmesser von etwa 15 m. In der Glockenstube oben hängen sieben Glocken, die zusammen etwa 10,5 Tonnen wiegen; die größte, L’Assunta, wurde in den 1650er-Jahren gegossen und wiegt 3.620 kg.

Das Fundament ist ein Ring von etwa 19,58 m Durchmesser mit einem 4,5 m großen Loch in der Mitte, was eine Auflagefläche von etwa 285 m² ergibt. Verteilt man 14.453 Tonnen auf 285 m², kommt man auf etwa 50 Tonnen pro Quadratmeter, also rund 500 kPa.

Weil der Turm schief steht, ist diese Last nicht gleichmäßig verteilt. Eine Computeranalyse von Burland und David Potts ergab, dass der Druck unter der Südkante 1993 bei etwa 1.000 kPa lag, genug, damit der Boden dort nachzugeben begann, während er unter der Nordkante nahe null lag.

Der Bau begann 1173. Schon 1178, als erst die unteren Geschosse standen, fing der Turm an zu sinken und sich zu neigen, weil sein flaches Fundament auf schwachem Untergrund saß: etwa 10 m weicher Schluff und toniger Schluff über weichem Meereston, der bis in etwa 40 m Tiefe reicht. Kriege unterbrachen die Arbeiten für lange Zeit. 1272 ging es weiter, 1319 war das siebte Geschoss fertig, und 1372 kam die Glockenstube dazu. Die Baumeister machten die oberen Geschosse auf einer Seite höher, um die Neigung auszugleichen, deshalb ist der Turm leicht gekrümmt.

Burlands Kommission zeigte, dass der Turm an einer sogenannten Kippinstabilität leidet. Ab einer bestimmten Höhe lässt schon eine kleine zusätzliche Neigung das Kippmoment des Gewichts schneller wachsen, als der Boden Widerstand leisten kann. In ihren Worten ist der Boden nicht zu schwach, sondern nicht steif genug. Bis 1990 war die Neigung auf etwa 5,5 Grad angewachsen und nahm um etwa 6 Bogensekunden pro Jahr zu. Am 7. Januar 1990 wurde der Turm für Besucher geschlossen.

Die erste Maßnahme war provisorisch. In der zweiten Jahreshälfte 1993 wurden 600 Tonnen Bleibarren auf einem Betonring an der Nordseite des Sockels gestapelt, was das Kippmoment um etwa 10 % verringerte. Im September 1995 wurde die Last auf 900 Tonnen erhöht, nachdem der Versuch, das Blei durch Bodenanker zu ersetzen, den Turm wieder nach Süden in Bewegung gebracht hatte.

Die dauerhafte Lösung war die sogenannte Unterbohrung: Unter der Nordseite wurden kleine Mengen Erde herausgebohrt, damit sich der Boden dort setzt und den Turm zurückzieht. Die Arbeiten begannen am 9. Februar 1999 und endeten am 6. Juni 2001. Insgesamt wurden nur etwa 38 m³ (70 Tonnen) Erde entfernt. Bis Mitte 2002 hatte sich das Fundament, ergänzt durch eine Drainage an der Nordseite, um etwa 1.880 Bogensekunden zurückgedreht, rund ein halbes Grad, und die Spitze war etwa 45 cm nach Norden gewandert. Im Dezember 2001 wurde der Turm wieder geöffnet.