Au delà de l’inclinaison, véritable défi aux lois de la statique, le clocher de la Cathédrale est un édifice singulier et unique dans son genre tant pour ce qui est de la grande valeur historique et artistique de ses formes que de la position particulière qu’il occupe dans le contexte de cette vaste et singulière aire connue sous le nom de Place des Miracles. Cet édifice occupe se tient à l’écart par rapport à la Cathédrale, et est érigé entre la zone absidiale et la partie située au sud-est du transept de cette dernière. Il s’agit d’une position qui n’est pas habituelle – normalement le clocher est érigé près de la façade ou le long d’un pan d’une église – bien que ce ne soit pas un cas unique car on le retrouve dans d’autres constructions à Pise et dans d’autres édifices italiens.
Dans ce cas elle acquiert toutefois une valeur et une explication inédites en fonction de la dislocation des autres constructions monumentales dans l’aire de la Place des Miracles.
Sa hauteur considérable lui faisait également assumer la fonction de véritable fulcro visuel: avec sa figure élancée le clocher était bien visible de tous les cotés de la place, et probablement aussi de l’Arno, assumant ainsi la fonction de lien entre la ville et la place, située dans une zone à l’écart du centre urbain net de phare, point de référence et vedette et enfin digne symbole de la fierté civique et religieuse de la communauté de la ville.
L'édifice
L'édifice actuel, résultat d’une longue histoire de construction et ayant été l’objet au cours des siècles de nombreuses campagnes de restauration vivant avant tout à limiter les risques d’effondrements du à l’évidente inclinaison est constitué par un corps cylindrique en maçonnerie entouré de galeries avec des arcs et des colonnes qui reposent sur le tronc situé à la base et qui sont surmontés d’un clocher. Le corps central de cette structure est composé d’un cylindre creux, constitué d’un parement externe en claveaux façonnés e calcaire de San Giuliano gris et blanc, un parement interne, lui aussi en pierre verrucana travaillée et comprise entre eux une zone annulaire en maçonnerie. A l’intérieur de cette zone en maçonnerie est prévue un escalier hélicoïdal qui, avec 293 marches, monte jusqu’à la sixième galerie, où le puits interne est conclu par une voûte avec une ouverture centrale qui laisse passer la lumière, permettant l’accès au beffroi qui se trouve au-dessus et, dans les passages intermédiaires inférieurs, aux différentes galeries. Les six galeries trouvant place sur le tronc de base, avec celui-ci et avec la cellule campanaire, subdivisent la tour en huit segments, qui sont qualifiés d’ordres. Celui inférieur est animé par un tour d’arcades aveugles, reposant sur des semi colonne qui incluent sous l’arc un compas en forme de losanges marquetés de marbres polychromes, contenant au centre une rosette en relief. Le sodo murario est interrompu par l’ouverture de quelques étroites fenêtres à une seule ouverture et, vers l’ouest par l’unique porte d’accès: une ouverture rectangulaire encadrée par une architrave. Au-dessus de l’architrave, un arc en forme de croissant avec une archivolte gravée, repose sur deux chapiteaux à la suite des montants, formant une niche contenant le buste d’une Vierge à l’enfant du XIVe siècle. De part et d’autre du portail quelques frises figurées représentant des animaux et des monstres et avec une étrange représentation de bateaux (le port de Pise?), accompagnent l’épigraphe commémorative de la fondation de l’édifice.
L’inclinaison
Le problème de l’inclinaison est celui qui a davantage fasciné et intrigué, au cours du temps les visiteurs, les passionnés d’art et les chercheurs et qui a rendu très célèbre ce monument partout dans le monde.
Tout cela est également dû au fait que les raisons même de l’inclinaison demeurent aujourd’hui encore largement mystérieuses.
Les experts ont longuement débattu, surtout au siècle dernier, se demandant si cette inclinaison était liée à des problèmes statiques posés par l’édifice pendant sa construction: en d’autres termes si l’inclinaison de la tour constituait un effet voulu par son constructeur ou si au contraire il était la conséquence imprévisible ou pour le moins inévitable d’un progressif affaissement du terrain.
Au cours du siècle dernier, les mesures de plus en plus précises de l’édifice, les analyses effectuées avec différents moyens dans le sous-sol associé à des études historiques et d’archives on permis d’aboutir à quelques certitudes, bien qu’elles ne soient pas définitives. Il apparait désormais comme une chose certaine que la tour a initialement été conçue comme un édifice droit et que son affaissement s’est toutefois manifesté dès la phase initiale des travaux. L’affaissement fut immédiatement lié à des caractéristiques morphologiques particulières du terrain se trouvant sous la tour, composé de plusieurs couches de matériaux argileux et de dépôt traversés, à environ un mètre de profondeur, de présence d’eau souterraine. On aboutit à ces conclusions en observant outre la composition du terrain, les corrections faites à chacun des étages de l’édifice. Ce qui apparait comme certain, sur la base des nouvelles sporadiques dont nous disposons, est que, au cours des siècles, l’oscillation de cet édifice a été limitée car il a probablement trouvé son équilibre sur le sol. Cette situation est confirmée par le relevé soigneux effectué en 1817 par les deux savants anglais, Cresy et Taylor. Quelques années plus tard, en 1838, eut lieu un événement qui comporta une brusque accélération du mouvement oscillatoire de l’édifice, faisant à nouveau entrevoir la nécessité d’interventions drastiques. A cette date on décida en effet, se fondant sur des exigences de nature historiques et esthétiques, de libérer la base du campanile de la couche de terre qui la dissimulait depuis des siècles. Cette intervention, qui eut comme résultat de faire perdre à la tour l’équilibre acquis, prévoyait également l’élimination des édifices et des structures érigées près de cette construction et surtout l’assèchement de l’eau stagnante qui entourait toujours l’entrée de l’édifice. Les mesures successives ont documenté une augmentation de l’inclinaison d’environ 20 centimètres: au cours des 267 années qui se sont écoulées entre les mesures de Giorgio Vasari de 1550 et celles des deux anglais en 1817, l’inclinaison n’avait augmenté que de cinq centimètres. L'accélération du mouvement d’inclinaison a duré pendant des années après les travaux de 1838, pour ensuite recommencer à décroitre d’environ un millimètre an. Au cours du XXe siècle, l’amélioration des connaissances et des instruments techniques, ainsi que l’intérêt des autorités gouvernementales et de sauvegarde, ont promu des études, des recherches et même des interventions extraordinaires.
Les données de la tour
Le monument fait 58,36 mètres de hauteur à partir des fondations et plus de 55 hors de terre. Son poids a été évalué à 14.453 tonnes, Le barycentre se trouve à 22,6 mètre au-dessus de l’étage des fondations. Les fondations ont un diamètre de 19,58 mètres; l’ouverture centrale est de 4,5 mètres. L'aire des fondations annulaires est donc de 285 mètres carrés; la pression moyenne exercée sur le terrain est de 497 kPa. L’inclinaison actuelle est d’environ 5,5° ce qui équivaut à environ 10%; la valeur correspondante à l’excentricité sur les charges à l’étage des fondations est de 2,3 mètres.
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