211service.com
Een brug naar de 16e eeuw
Foto van Karly Bast GRETCHEN ERTL
In 1502 stuurde sultan Bayezid II het Renaissance-equivalent van een RFP (verzoek om voorstellen) van de regering, op zoek naar een ontwerp voor een brug om Istanbul te verbinden met de buurstad Galata. Leonardo da Vinci, al een bekende kunstenaar en uitvinder, bedacht een nieuw ontwerp voor wat toen de langste brug ter wereld zou zijn geweest.
Hij kreeg de baan niet. Maar 500 jaar na zijn dood hebben MIT-onderzoekers vastgesteld dat zijn concept zou hebben gewerkt.
Recent afgestudeerde student Karly Bast, MEng '19, niet-gegradueerde Michelle Xie, en John Ochsendorf, een professor in architectuur en civiele en milieutechniek, analyseerden de beschikbare documenten, de materialen en constructiemethoden van die tijd, en de geologische omstandigheden bij de voorgestelde site voordat u een model bouwt om de prestaties van de structuur te testen. De resultaten werden in oktober gepresenteerd op de conferentie van de International Association for Shell and Spatial Structures en waren te zien op: Nieuw op 13 nov.
In Leonardo's tijd waren de meeste gemetselde brugsteunen conventionele halfronde bogen; Er zouden 10 of meer pieren nodig zijn geweest om een brug te ondersteunen die ongeveer 280 meter lang zou zijn geweest. Het is ongelooflijk ambitieus, zegt Bast. Het was ongeveer 10 keer langer dan de typische bruggen van die tijd. Leonardo's concept was dramatisch anders: een enkele afgeplatte boog die hoog genoeg was om een zeilboot onderdoor te laten gaan met de mast op zijn plaats. Het bevatte ook een ongebruikelijke manier om de overspanning te stabiliseren tegen zijwaartse bewegingen: landhoofden die aan weerszijden naar buiten liepen, zoals de brede houding die een staande metrorijder zou kunnen aannemen om in een slingerende auto te balanceren.
Leonardo gaf geen details over materialen of constructiemethoden, maar Bast en het team kwamen tot de conclusie dat de brug alleen van steen kon worden gemaakt, omdat hout of baksteen de lasten van zo'n lange overspanning niet konden dragen - en dat net als klassieke metselwerkontwerpen zoals zoals die gebouwd door de Romeinen, zou het op zichzelf hebben gestaan onder de zwaartekracht, zonder bevestigingsmiddelen of mortel.
Om het te bewijzen, bouwden ze een model op een schaal van 1 tot 500, waarmee ze 126 afzonderlijke blokken produceerden op een 3D-printer. En toen ze het laatste blok toevoegden, de sluitsteen helemaal bovenaan de boog, stond de brug overeind. Het is de kracht van geometrie die ervoor zorgt dat het werkt, zegt Bast. Dit is een sterk concept. Er was goed over nagedacht.
Om de veerkracht van de constructie tegen horizontale beweging te testen, bouwden Bast en Xie de brug op twee verplaatsbare platforms en bewogen ze van elkaar weg, waarbij ze de beweging simuleerden die zou kunnen optreden als de fundering in zwakke grond zakte. Het presteerde goed, vervormde slechts een klein beetje totdat het werd uitgerekt tot het punt van instorting.
Het ontwerp heeft misschien geen praktische implicaties, zegt Bast, omdat er nu veel opties voor lichtere, sterkere ontwerpen beschikbaar zijn. Maar het laat zien, zegt ze, dat je niet per se fancy technologie nodig hebt om met de beste ideeën te komen.