A ponte proposta teria sido a mais longa do mundo na época; nova análise mostra que teria funcionado.

David L. Chandler | MIT News - Em 1502 d.C., o sultão Bayezid II enviou o equivalente, na Renascença, a um pedido governamental de propostas, buscando um projeto de uma ponte para conectar Istambul com sua cidade vizinha, Galata. Leonardo da Vinci, já conhecido artista e inventor, criou um novo projeto de ponte que ele descreveu em uma carta ao sultão e esboçou em um pequeno desenho em seu caderno.

Ele não conseguiu o emprego. Mas 500 anos após sua morte, o design do que teria sido o maior período de ponte do mundo intrigou os pesquisadores do MIT, que se perguntavam como seria o conceito de Leonardo e se realmente teria funcionado.

Alerta de spoiler: Leonardo sabia o que estava fazendo.

Para estudar a questão, a  aluna recém formada Karly Bast MEng '19, trabalhando com o professor de arquitetura e engenharia civil e ambiental John Ochsendorf e a formanda Michelle Xie, abordaram o problema analisando os documentos disponíveis, os possíveis materiais e métodos de construção disponíveis. na época, e as condições geológicas no local proposto, que era um estuário do rio chamado Chifre Dourado. Por fim, a equipe construiu um modelo em escala detalhado para testar a capacidade da estrutura de suportar e suportar o peso e até suportar a liquidação de suas fundações.

Os resultados do estudo foram apresentados em Barcelona nesta semana na conferência da Associação Internacional de Estruturas de Concha e Espaciais. Eles também serão apresentados em uma palestra em Draper, em Cambridge, Massachusetts, no final deste mês, e em um episódio do programa PBS NOVA, que será exibido no dia 13 de novembro.

Um arco achatado

Na época de Leonardo, a maioria dos suportes para pontes de alvenaria era feita na forma de arcos semicirculares convencionais, o que exigiria 10 ou mais pilares ao longo do vão para sustentar uma ponte tão longa. O conceito de ponte de Leonardo era dramaticamente diferente - um arco achatado que seria alto o suficiente para permitir que um veleiro passasse por baixo com o mastro no lugar, como ilustrado em seu esboço, mas que atravessaria a grande extensão com um único arco enorme.

A ponte teria cerca de 280 metros de comprimento (embora o próprio Leonardo estivesse usando um sistema de medição diferente, já que o sistema métrico ainda estava a alguns séculos de distância), tornando-a a maior extensão do mundo na época, se tivesse sido construída. "É incrivelmente ambicioso", diz Bast. "Era cerca de 10 vezes maior do que as pontes típicas da época."

O projeto também apresentava uma maneira incomum de estabilizar a extensão contra movimentos laterais - algo que resultou no colapso de muitas pontes ao longo dos séculos. Para combater isso, Leonardo propôs pilares que se estendiam para os lados, como um ciclista em pé se equilibrando em um carro balançando.

Em seus cadernos e carta ao sultão, Leonardo não forneceu detalhes sobre os materiais que seriam usados ​​ou o método de construção. Bast e a equipe analisaram os materiais disponíveis na época e concluíram que a ponte só poderia ser feita de pedra, porque madeira ou tijolo não suportariam as cargas de um trecho tão longo. E concluíram que, como nas pontes de alvenaria clássicas como as construídas pelos romanos, a ponte se sustentaria sozinha sob a força da gravidade, sem prendedores ou argamassa para manter a pedra unida.

Para provar isso, eles tiveram que construir um modelo e demonstrar sua estabilidade. Isso exigia descobrir como dividir a forma complexa em blocos individuais que poderiam ser montados na estrutura final. Embora a ponte em escala real fosse composta por milhares de blocos de pedra, eles optaram por um projeto com 126 blocos para o seu modelo, que foi construído em uma escala de 1 a 500 (com cerca de 32 polegadas de comprimento). Em seguida, os blocos individuais foram feitos em uma impressora 3D, levando cerca de seis horas por bloco para produzir.

“Demorou, mas a impressão 3D nos permitiu recriar com precisão essa geometria muito complexa”, diz Bast.

Testando a viabilidade do projeto

Esta não é a primeira tentativa de reproduzir o projeto básico da ponte de Leonardo em forma física. Outros, incluindo uma ponte para pedestres na Noruega, foram inspirados por seu design, mas, nesse caso, materiais modernos - aço e concreto - foram utilizados, de modo que a construção não forneceu informações sobre a praticidade da engenharia de Leonardo.

"Não foi um teste para ver se o design dele funcionaria com a tecnologia de sua época", diz Bast. Porém, devido à natureza da alvenaria apoiada na gravidade, o modelo em escala fiel, embora feito de um material diferente, forneceria esse teste.

"Tudo é mantido unido apenas por compressão", diz ela. “Queríamos realmente mostrar que todas as forças estão sendo transferidas dentro da estrutura”, o que é essencial para garantir que a ponte permaneça sólida e não tombe.

Assim como na construção real das pontes em arco de alvenaria, as “pedras” foram sustentadas por uma estrutura de andaime enquanto foram montadas, e somente depois que estavam no local é que o andaime pôde ser removido para permitir que a estrutura se sustentasse. Chegou a hora de inserir a peça final na estrutura, a pedra angular no topo do arco.

“Quando o instalamos, tivemos que compactá-lo. Esse foi o momento crítico em que montamos a ponte pela primeira vez. Eu tinha muitas dúvidas ”sobre se tudo funcionaria, lembra Bast. Mas "quando coloquei a pedra fundamental, pensei: 'isso vai dar certo'". Depois disso, retiramos o andaime e ele se levantou. "

"É o poder da geometria" que faz o trabalho, diz ela. “Este é um conceito forte. Foi bem pensado. Marque outra vitória para Leonardo.

“O esboço foi apenas à mão livre, algo que ele fez em 50 segundos, ou é algo que ele realmente sentou e pensou profundamente? É difícil saber "a partir do material histórico disponível, ela diz. Mas provar a eficácia do design sugere que Leonardo realmente trabalhou com cuidado e consideração, diz ela. "Ele sabia como o mundo físico funciona."

Aparentemente, ele também entendeu que a região era propensa a terremotos e incorporou características como as bases espalhadas que proporcionariam estabilidade extra. Para testar a resiliência da estrutura, Bast e Xie construíram a ponte em duas plataformas móveis e depois afastaram uma da outra para simular os movimentos da fundação que podem resultar do solo fraco. A ponte mostrou resiliência ao movimento horizontal, apenas se deformando ligeiramente até ser esticada até o ponto de colapso completo.

O design pode não ter implicações práticas para os projetistas de pontes modernos, diz Bast, pois os materiais e métodos de hoje oferecem muito mais opções para projetos mais leves e mais fortes. Mas a prova da viabilidade desse projeto lança mais luz sobre quais projetos ambiciosos de construção poderiam ter sido possíveis usando apenas os materiais e métodos do início da Renascença. E mais uma vez ressalta o brilhantismo de um dos inventores mais prolíficos do mundo.

Também demonstra, Bast diz, que "você não precisa necessariamente de tecnologia sofisticada para ter as melhores idéias".

Publicada com autorização do MIT