Podcasts

Ingeniører satte Leonardo da Vincis brodesign på prøve

Ingeniører satte Leonardo da Vincis brodesign på prøve


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Af David L. Chandler

I 1502 e.Kr. sendte Sultan Bayezid II renæssanceækvivalenten ud af en regeringens RFP (anmodning om forslag) og søgte et design til en bro, der forbinder Istanbul med sin naboby Galata. Leonardo da Vinci, allerede en velkendt kunstner og opfinder, kom med et nyt brodesign, som han beskrev i et brev til sultanen og skitserede i en lille tegning i sin notesbog.

Han fik ikke jobbet. Men 500 år efter hans død fascinerede designet til det, der ville have været verdens længste brospænd på sin tid, forskere på MIT, der spekulerede på, hvor gennemtænkt Leonardos koncept var, og om det virkelig ville have fungeret.

Spoiler alarm: Leonardo vidste hvad han lavede.

For at studere spørgsmålet tacklede den nyuddannede Karly Bast, der arbejder med professor i arkitektur og civil- og miljøteknik John Ochsendorf og bachelor Michelle Xie, problemet ved at analysere de tilgængelige dokumenter, de mulige materialer og konstruktionsmetoder, der var tilgængelige på det tidspunkt og de geologiske forhold på det foreslåede sted, som var et flodmunding kaldet Det Gyldne Horn. I sidste ende byggede teamet en detaljeret skalamodel for at teste strukturens evne til at stå og understøtte vægt og endda modstå afvikling af dets fundament.

Resultaterne af undersøgelsen blev præsenteret i Barcelona tidligere på denne måned på konferencen i International Association for Shell and Spatial Structures.

En flad bue

På Leonardos tid blev de fleste murbrostøtter lavet i form af konventionelle halvcirkelformede buer, som ville have krævet 10 eller flere moler langs spanet for at understøtte en så lang bro. Leonardos brokoncept var dramatisk anderledes - en flad bue, der ville være høj nok til at tillade en sejlbåd at passere nedenunder med masten på plads, som illustreret i hans skitse, men det ville krydse det brede span med en enkelt enorm bue.

Broen ville have været omkring 280 meter lang (skønt Leonardo selv brugte et andet målesystem, da det metriske system stadig var et par hundrede år væk), hvilket gjorde det til det længste span i verden på det tidspunkt, hvis det var bygget. ”Det er utroligt ambitiøst,” siger Bast. "Det var omkring ti gange længere end typiske broer fra den tid."

Designet indeholdt også en usædvanlig måde at stabilisere spændet mod laterale bevægelser på - noget der har resulteret i sammenbruddet af mange broer gennem århundrederne. For at bekæmpe det foreslog Leonardo anslag, der spredte sig udad på begge sider, ligesom en stående metrorytter, der udvidede sin holdning til balance i en svingende bil.

I sine notesbøger og brev til sultanen leverede Leonardo ingen detaljer om de materialer, der ville blive brugt, eller metoden til konstruktion. Bast og holdet analyserede de tilgængelige materialer på det tidspunkt og konkluderede, at broen kun kunne have været lavet af sten, fordi træ eller mursten ikke kunne have belastet en så lang spænding. Og de konkluderede, at broen, som i klassiske murbroer som dem, der blev bygget af romerne, ville stå alene under tyngdekraften uden nogen fastgørelsesmidler eller mørtel til at holde stenen sammen.

For at bevise det måtte de bygge en model og demonstrere dens stabilitet. Det krævede at finde ud af, hvordan man skiver den komplekse form op i individuelle blokke, der kunne samles i den endelige struktur. Mens broen i fuld skala ville have været sammensat af tusindvis af stenblokke, besluttede de sig for et design med 126 blokke til deres model, som blev bygget i en skala fra 1 til 500 (hvilket gør den ca. 32 tommer lang). Derefter blev de enkelte blokke lavet på en 3D-printer, der tog cirka seks timer pr. Blok at producere.

”Det var tidskrævende, men 3D-udskrivning tillod os nøjagtigt at genskabe denne meget komplekse geometri,” siger Bast.

Test af designets gennemførlighed

Dette er ikke det første forsøg på at gengive Leonardos grundlæggende brodesign i fysisk form. Andre, inklusive en fodgængerbro i Norge, er blevet inspireret af hans design, men i så fald blev der anvendt moderne materialer - stål og beton, så konstruktionen ikke gav nogen information om det praktiske ved Leonardos teknik.

”Det var ikke en test for at se, om hans design ville fungere med teknologien fra sin tid,” siger Bast. Men på grund af arten af ​​tyngdekraftsunderstøttet murværk ville den trofaste skala model, omend lavet af et andet materiale, give en sådan test.

”Det hele holdes kun sammen ved kompression,” siger hun. ”Vi ønskede virkelig at vise, at styrkerne alle overføres inden for strukturen,” hvilket er nøglen til at sikre, at broen står solidt og ikke vælter.

Som med den faktiske konstruktion af murbroer, blev "stenene" understøttet af en stilladskonstruktion, da de blev samlet, og først efter at de alle var på plads, kunne stilladset fjernes for at lade strukturen støtte sig selv. Så blev det tid til at indsætte det sidste stykke i strukturen, keystone øverst i buen.

”Da vi satte den i, måtte vi presse den ind. Det var det kritiske øjeblik, da vi første gang satte broen sammen. Jeg var meget i tvivl om, hvorvidt det hele ville fungere, minder Bast om. Men ”da jeg satte keystenen ind, tænkte jeg,“ dette skal fungere. ”Og derefter tog vi stilladset ud, og det rejste sig.”

”Det er geometriens kraft”, der får det til at fungere, siger hun. ”Dette er et stærkt koncept. Det var gennemtænkt. ” Få endnu en sejr til Leonardo.

”Var denne skitse bare frihåndet, noget han gjorde på 50 sekunder, eller er det noget, han virkelig satte sig ned og tænkte dybt over? Det er svært at vide ”fra det tilgængelige historiske materiale, siger hun. Men at bevise effektiviteten af ​​designet antyder, at Leonardo virkelig arbejdede det omhyggeligt og omhyggeligt, siger hun. "Han vidste, hvordan den fysiske verden fungerer."

Han forstod tilsyneladende, at regionen var tilbøjelig til jordskælv og inkorporerede funktioner som spredte fodfæste, der ville give ekstra stabilitet. For at teste strukturens modstandsdygtighed byggede Bast og Xie broen på to bevægelige platforme og flyttede derefter den ene væk fra den anden for at simulere de fundamentbevægelser, der kunne skyldes svag jord. Broen viste modstandsdygtighed over for den vandrette bevægelse, kun deformeret let, indtil den blev strakt til punktet for fuldstændigt sammenbrud.

Designet har muligvis ikke praktiske implikationer for moderne brodesignere, siger Bast, da nutidens materialer og metoder giver mange flere muligheder for lettere, stærkere design. Men beviset for gennemførligheden af ​​dette design kaster mere lys over, hvilke ambitiøse byggeprojekter der muligvis kun har været mulig ved hjælp af materialer og metoder fra den tidlige renæssance. Og det understreger igen glansen fra en af ​​verdens mest produktive opfindere.

Det viser også, siger Bast, at "du behøver ikke nødvendigvis fancy teknologi for at komme med de bedste ideer."

Topbillede: Nylig kandidatstuderende Karly Bast viser målestokken på en bro designet af Leonardo da Vinci, som hun og hendes kolleger brugte for at bevise designens gennemførlighed. Billede: Gretchen Ertl

Genoptrykt med tilladelse fra MIT Nyheder


Se videoen: Leonardo da Vinci Bridge (Juli 2022).


Kommentarer:

  1. Melchoir

    Jeg tror, ​​han har forkert. Jeg er sikker. Skriv til mig i premierminister, tal.

  2. Ceallachan

    Denne variant nærmer mig ikke. Måske er der stadig varianter?

  3. Wiatt

    Sorry to interfere, I would also like to express my opinion.

  4. Kajirisar

    Jeg tror, ​​at du tager fejl. E -mail mig på premierminister, vi vil tale.

  5. Rio

    What a wonderful phrase



Skriv en besked