Leonardo da Vinci tenía razón! Su futurista puente hubiera sido posible y además hubiera soportado terremotos

Imagen: Gretchen Ertl

En 1502 el sultán Bayezid II pidió ideas para construir un puente que conectara “El Cuerno de Oro” de Estambul con la vecina Galata. Leonardo da Vinci, que ya era un reconocido artista e inventor, ideó un puente que describió al Sultán en una carta y con dibujó. El diseño era tan novedoso y futurista que el Sultán no se atrevió a construirlo. Habría sido el tramo de puente más largo del mundo para su época, 10 veces más que el segundo, bajo su arco de 280 metros de longitud hubieran podido pasar los veleros. Resultaba un diseño tan asombroso que hasta la fecha los ingenieros tenían dudas de si hubiera podido realizarse o sólo era una fantasía. Ahora ingenieros del MIT (Instituto Tecnológico de Massachussets) han probado el diseño de Leonardo y el resultado es que sorprendentemente el genio del renacimiento tenía razón, el puente hubiera funcionado y además hubiera soportado mejor los terremotos que los puentes de la época.

Para estudiar la cuestión, la reciente estudiante graduada Karly Bast MEng, trabajando con el profesor de arquitectura y de ingeniería civil y ambiental John Ochsendorf y la estudiante de licenciatura Michelle Xie, abordó el problema analizando los documentos disponibles, los posibles materiales y métodos de construcción disponibles, en ese momento, y las condiciones geológicas en el sitio propuesto, que era un estuario del río llamado el Cuerno de Oro. Finalmente, el equipo construyó un modelo de escala detallado para probar la capacidad de la estructura de soportar y soportar peso, e incluso para resistir el asentamiento de sus cimientos.

Los resultados del estudio se presentaron en Barcelona esta semana en la conferencia de la Asociación Internacional de Estructuras de Concha y Espaciales. También se presentarán en una charla en Draper en Cambridge, Massachusetts, a finales de este mes y en un episodio del programa PBS NOVA, que saldrá al aire el 13 de noviembre.

Un arco aplanado

En la época de Leonardo, la mayoría de los soportes de puentes de mampostería se hicieron en forma de arcos de medio punto convencionales, lo que habría requerido 10 o más pilares a lo largo del tramo para soportar un puente tan largo. El concepto del puente de Leonardo era dramáticamente diferente: un arco aplanado que sería lo suficientemente alto como para permitir que un velero pasara por debajo con su mástil en su lugar, como se ilustra en su dibujo, pero que cruzaría el ancho con un solo arco enorme.

El puente habría tenido unos 280 metros de largo (aunque el propio Leonardo estaba usando un sistema de medición diferente, ya que el sistema métrico todavía estaba unos siglos fuera), lo que lo convirtió en el tramo más largo del mundo en ese momento, si se hubiera construido. "Es increíblemente ambicioso", dice Bast. "Fue aproximadamente 10 veces más largo que los puentes típicos de esa época".

El diseño también presentaba una forma inusual de estabilizar la luz contra movimientos laterales, algo que ha resultado en el colapso de muchos puentes a lo largo de los siglos. Para combatir eso, Leonardo propuso estribos que se extendían hacia afuera a cada lado, como un jinete de metro de pie ampliando su postura para equilibrarse en un vagón que se balancea.

En sus cuadernos y carta al Sultán, Leonardo no proporcionó detalles sobre los materiales que se utilizarían o el método de construcción. Bast y el equipo analizaron los materiales disponibles en ese momento y concluyeron que el puente solo podía estar hecho de piedra, porque la madera o el ladrillo no podían haber transportado las cargas de un tramo tan largo. Y concluyeron que, como en los puentes de albañilería clásicos como los construidos por los romanos, el puente se mantendría por sí solo bajo la fuerza de la gravedad, sin ningún tipo de sujetadores o mortero para sostener la piedra.

Para demostrarlo, tuvieron que construir un modelo y demostrar su estabilidad. Eso requería descubrir cómo cortar la forma compleja en bloques individuales que podrían ensamblarse en la estructura final. Si bien el puente a gran escala habría estado formado por miles de bloques de piedra, decidieron un diseño con 126 bloques para su modelo, que se construyó en una escala de 1 a 500 (lo que lo hace aproximadamente 32 pulgadas de largo). Luego, los bloques individuales se hicieron en una impresora 3D, tardando aproximadamente seis horas por bloque en producirse.
"Llevaba mucho tiempo, pero la impresión 3D nos permitió recrear con precisión esta geometría muy compleja", dice Bast.

Probar la viabilidad del diseño

Este no es el primer intento de reproducir el diseño básico del puente de Leonardo en forma física. Otros, incluido un puente peatonal en Noruega, se han inspirado en su diseño, pero en ese caso se utilizaron materiales modernos, acero y hormigón, por lo que la construcción no proporcionó información sobre la practicidad de la ingeniería de Leonardo.

"Esa no fue una prueba para ver si su diseño funcionaría con la tecnología de su tiempo", dice Bast. Pero debido a la naturaleza de la mampostería soportada por la gravedad, el modelo a escala fiel, aunque está hecho de un material diferente, proporcionaría tal prueba.

"Todo se mantiene unido solo por compresión", dice ella. "Queríamos mostrar realmente que todas las fuerzas se están transfiriendo dentro de la estructura", que es clave para garantizar que el puente se mantenga firme y no se caiga.

Al igual que con la construcción real del puente de arco de mampostería, las "piedras" fueron apoyadas por una estructura de andamio a medida que se ensamblaban, y solo después de que estuvieron todas en su lugar, se pudo quitar el andamio para permitir que la estructura se sostenga sola. Luego llegó el momento de insertar la pieza final en la estructura, la piedra angular en la parte superior del arco.

“Cuando lo pusimos, tuvimos que apretarlo. Ese fue el momento crítico cuando pusimos el puente por primera vez. Tenía muchas dudas ”sobre si todo funcionaría, recuerda Bast. Pero “cuando puse la piedra angular, pensé, 'esto va a funcionar'. Y después de eso, sacamos el andamio y se puso de pie ”.

"Es el poder de la geometría" lo que hace que funcione, dice ella. “Este es un concepto fuerte. Estaba bien pensado ”. Consigue otra victoria para Leonardo.

“¿Fue este boceto solo, algo que hizo en 50 segundos, o es algo en lo que realmente se sentó y pensó profundamente? Es difícil saberlo "del material histórico disponible, dice ella. Pero demostrar la efectividad del diseño sugiere que Leonardo realmente lo resolvió con cuidado y consideración, dice ella. "Sabía cómo funciona el mundo físico".

Aparentemente, también entendió que la región era propensa a los terremotos e incorporó características tales como las bases extendidas que proporcionarían estabilidad adicional. Para probar la resistencia de la estructura, Bast y Xie construyeron el puente sobre dos plataformas móviles y luego se alejaron una de la otra para simular los movimientos de la base que podrían resultar del suelo débil. El puente mostró resistencia al movimiento horizontal, solo se deformaba ligeramente hasta que se estiraba hasta el punto del colapso completo.

El diseño puede no tener implicaciones prácticas para los diseñadores de puentes modernos, dice Bast, ya que los materiales y métodos actuales ofrecen muchas más opciones para diseños más ligeros y resistentes. Pero la prueba de la viabilidad de este diseño arroja más luz sobre qué ambiciosos proyectos de construcción podrían haber sido posibles utilizando solo los materiales y métodos del Renacimiento temprano. Y una vez más subraya la brillantez de uno de los inventores más prolíficos del mundo.

Bast también demuestra que "no necesariamente se necesita tecnología sofisticada para encontrar las mejores ideas".

Fuente: Nota de prensa del Instituto Tecnológico de Massachussets