211service.com
En bro till 1500-talet
Fotografi av Karly Bast GRETCHEN ERTL
År 1502 skickade Sultan Bayezid II ut renässansmotsvarigheten till en regeringsförfrågan (begäran om förslag), för att söka en design för en bro för att förbinda Istanbul med dess grannstad Galata. Leonardo da Vinci, redan en välkänd konstnär och uppfinnare, kom på en ny design för vad som då skulle ha varit världens längsta bro.
Han fick inte jobbet. Men 500 år efter hans död har MIT-forskare bestämt att hans koncept skulle ha fungerat.
Nyligen doktorand Karly Bast, MEng '19, grundexamen Michelle Xie, och John Ochsendorf, professor i arkitektur och civil- och miljöteknik, analyserade de tillgängliga dokumenten, dåtidens material och konstruktionsmetoder och de geologiska förhållandena vid den föreslagna plats innan du bygger en modell för att testa strukturens prestanda. Resultaten presenterades i oktober på konferensen för International Association for Shell and Spatial Structures och presenterades på Ny den 13 november.
På Leonardos tid var de flesta murade brostöd konventionella halvcirkelformade bågar; 10 eller fler pirer skulle ha krävts för att stödja en bro som skulle ha varit cirka 280 meter lång. Det är otroligt ambitiöst, säger Bast. Det var ungefär 10 gånger längre än typiska broar på den tiden. Leonardos koncept var dramatiskt annorlunda: en enda tillplattad båge som är tillräckligt hög för att tillåta en segelbåt att passera under med masten på plats. Den innehöll också ett ovanligt sätt att stabilisera spann mot sidorörelser: distanser som spred sig utåt på vardera sidan, som den breda hållning en stående tunnelbaneförare kan anta för att balansera i en vajande bil.
Leonardo lämnade inga detaljer om material eller konstruktionsmetoder, men Bast och teamet drog slutsatsen att bron bara kunde vara gjord av sten, eftersom trä eller tegel inte kunde ha bära belastningen av ett så långt spann – och det som klassiska murverkskonstruktioner som t.ex. de som byggdes av romarna, skulle den ha stått på egen hand under tyngdkraften, utan några fästelement eller murbruk.
För att bevisa det byggde de en modell i en skala från 1 till 500, som producerade 126 enskilda block på en 3D-skrivare. Och när de lade till det sista blocket, slutstenen längst upp i valvet, reste sig bron. Det är geometrins kraft som gör att det fungerar, säger Bast. Detta är ett starkt koncept. Det var genomtänkt.
För att testa strukturens motståndskraft mot horisontell rörelse byggde Bast och Xie bron på två rörliga plattformar och flyttade den ena bort från den andra, och simulerade rörelsen som kan inträffa när grunden satte sig i svag jord. Den fungerade bra, deformerades endast något tills den sträcktes till punkten av kollaps.
Designen kanske inte har praktiska konsekvenser, säger Bast, eftersom många alternativ för lättare, starkare design finns tillgängliga nu. Men det visar, säger hon, att man inte nödvändigtvis behöver snygg teknik för att komma på de bästa idéerna.