Карли Баст показва модел на мост, проектиран от Леонардо да Винчи, който доказва изпълнимостта на проекта (снимка: Gretchen Ertl / MIT News)
Днес ще ви разкажем една не-технологична история, която напомня, че дори и най-добрите технологии не могат да заместят острия и изобретателен ум.
През 1502 г. Султан Баязид II обявява своеобразен „търг” за набиране на предложения за построяването на мост, който да свързва Истанбул със съседния град Галата. Леонардо да Винчи, по това време вече известен художник и изобретател, се явява с иновативен проект за мост, който описва в писмо до султана и скицира с малка рисунка в тетрадката си.
Да Винчи така и не получава задачата. Но 500 години след смъртта му дизайнът на моста, който би бил най-дългият в света по онова време, интригува учените. Изследователи от MIT решават да проверят колко обмислена е концепцията на Леонардо и дали тя наистина би работила.
За да проучи въпроса, аспирантката Карли Баст Мън, работеща с професора по архитектура, строително и екологично инженерство Джон Оксендорф, заедно със студентката Мишел Си, се заемат с проблема, като анализират наличните документи, възможните материали и методи на строителство, които са били на разположение по това време, и геоложките условия на предложеното място – речно устие, наречено „Златен рог”.
В крайна сметка екипът изгражда подробен модел, за да тества способността на конструкцията да издържа на натоварване, тежестта на преминаващите отгоре и влиянието на евентуално уреждане на основите. Резултатите от проучването бяха представени в Барселона на конференцията на Международната асоциация за пространствени структури.
Изравнена арка
По времето на Леонардо повечето опори за зидани мостове са направени под формата на конвенционални полукръгли арки, които биха изисквали 10 или повече стълба по протежение на моста, за да поддържат тежестта му. Концепцията на моста на Леонардо е коренно различна – това е „сплескана” арка, която би била достатъчно висока, за да позволи на платноходка да премине отдолу с мачтата си – целият мост би бил една голяма, изравнена арка.
Мостът би бил дълъг около 280 метра (въпреки че самият Леонардо използва различна измервателна система по онова време), което би я направило най-дългата арка в света по това време. „Невероятно амбициозно е”, казва Баст, цитиран от TechXplore. „Той е около 10 пъти по-дълъг от типичните мостове от онова време”.
Дизайнът се отличава и с необичаен начин за стабилизиране на арката срещу странични движения – нещо, което е довело до срива на много мостове през вековете. За да се справи с това, Леонардо е предложил опори, които се извиват отвън навътре от двете страни, подобно на човек, който стои прав в метрото и за целта раздалечава краката си, така че да запази равновесие в люшкащия се вагон.
В тетрадките и писмото си до султана Да Винчи не предоставя никакви подробности за материалите, които смята да бъдат използвани в строежа, нито метода на изграждане. Баст и екипът анализират наличните материали по това време и заключават, че мостът може да бъде направен само от камък, тъй като дървото или тухлата не биха понесли натоварванията от толкова дълга арка.
Те стигат и до извода, че – подобно на класическите зидани мостове на римляните – този мост би стоял сам, крепен от силата на гравитацията, без никакви крепежни елементи или хоросан, който да спойва камъка.
За да докажат това, учените изграждат модел, с който да демонстрират неговата стабилност. Докато пълномащабният мост би бил съставен от хиляди каменни блокове, учените правят макета от 126 блока, използвайки мащаб 1 към 500. Отделните блокове са направени на 3D принтер.
Осъществимостта потвърдена
„Всичко се държи заедно само благодарение на натиска”, казва Баст. „Искахме наистина да проверим дали всички сили се прехвърлят само в рамките на структурата”. Това е от ключово значение, за да се гарантира, че мостът ще стои стабилно и няма да се срине.
Както при действителната конструкция на мостови арки от зидария, „камъните” първо биват поддържани от скеле, тъй като се строи; едва когато всички камъни са на мястото си, скелето може да бъде премахнато, за да може конструкцията да „застане”. Накрая се вмъква финалното парче в структурата – най-главният камък в самия връх на арката.
Оригинален чертеж на предложението за мост на Леонардо да Винчи (снимка: Karly Bast and Michelle Xie / MIT News)
„Когато го поставихме, трябваше да го натикаме. … Имах много съмнения”, казва момичето. Но когато махат скелето, мостът наистина „застава”. „Това е силата на геометрията”, обясняват учените във възторг. „Това е силна концепция. Добре обмислена е”.
„Тази скица е нахвърляна на ръка – нещо, което може да е направил за 50 секунди, или да го е обмислял много време. Трудно е да разберем каква е била ситуацията от наличния исторически материал”, казва тя. Но доказването на ефективността на дизайна предполага, че Леонардо наистина много е мислил за проекта.
Освен всичко това е разбрал, че в региона има много земетресения и е проектирал функции като „разпределени” основи, които да осигурят допълнителна стабилност. За да проверят устойчивостта на конструкцията, учените изграждат моста върху две подвижни платформи, които впоследствие започват да местят, за да симулират движенията на основите. Мостът проявява устойчивост при хоризонталното движение на платформите, като се деформира само леко. Учените успяват да го сринат едва при максимално разтягане „до точката на пълен срив”.
Дизайнът може да няма практическо приложение в съвременното проектиране на мостове, казва Баст. Но доказателството за осъществимостта на този проект хвърля повече светлина върху това какви амбициозни строителни проекти биха били възможни, като се използват само материалите и методите от ранния Ренесанс.
„Това също така демонстрира, че не е задължително да използвате фантастични технологии, за да измислите най-добрите идеи” казва Баст.