Les ingénieurs mettent à l'épreuve la conception du pont de Léonard de Vinci

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En 1502 après JC, le sultan Bayezid II a envoyé l'équivalent Renaissance d'un appel d'offres gouvernemental (demande de propositions), cherchant un projet de pont pour relier Istanbul à sa ville voisine Galata. Léonard de Vinci, déjà un artiste et inventeur bien connu, a imaginé un nouveau projet de pont qu'il a décrit dans une lettre au sultan et esquissé dans un petit dessin dans son carnet.

Il n'a pas obtenu le poste. Mais 500 ans après sa mort, la conception de ce qui aurait été le plus long pont au monde de son époque a intrigué les chercheurs du MIT, qui se demandaient à quel point le concept de Léonard avait été réfléchi et s'il aurait réellement fonctionné.

Alerte spoiler : Leonardo savait ce qu'il faisait.

Pour étudier la question, la récente étudiante diplômée Karly Bast MEng '19, en collaboration avec le professeur d'architecture et de génie civil et environnemental John Ochsendorf et Michelle Xie de premier cycle, a abordé le problème en analysant les documents disponibles, les matériaux possibles et les méthodes de construction disponibles. à l'époque, et les conditions géologiques du site proposé, qui était un estuaire fluvial appelé la Corne d'Or. Finalement, l'équipe a construit un modèle réduit détaillé pour tester la capacité de la structure à résister au poids, et même à résister au tassement de ses fondations.

Les résultats de l'étude ont été présentés cette semaine à Barcelone lors de la conférence de l'Association internationale pour les coques et les structures spatiales. Ils seront également présentés dans une conférence à Draper à Cambridge, Massachusetts, plus tard ce mois-ci et dans un épisode de l'émission PBS NOVA, qui sera diffusé le 13 novembre.

Un arc aplati

À l'époque de Léonard, la plupart des supports de pont en maçonnerie étaient réalisés sous la forme d'arcs semi-circulaires conventionnels, ce qui aurait nécessité 10 piliers ou plus le long de la travée pour soutenir un pont aussi long. Le concept du pont de Léonard était radicalement différent : un arc aplati qui serait suffisamment haut pour permettre à un voilier de passer en dessous avec son mât en place, comme l'illustre son croquis, mais qui traverserait la large travée avec un seul énorme arc.

Le pont aurait fait environ 280 mètres de long (même si Léonard lui-même utilisait un système de mesure différent, puisque le système métrique était encore à quelques siècles de distance), ce qui en ferait la plus longue travée du monde à cette époque s'il avait été construit. «C'est incroyablement ambitieux», dit Bast. "Il était environ 10 fois plus long que les ponts typiques de cette époque."

La conception comportait également une manière inhabituelle de stabiliser la travée contre les mouvements latéraux, ce qui a entraîné l'effondrement de nombreux ponts au fil des siècles. Pour lutter contre cela, Leonardo a proposé des culées évasées vers l'extérieur de chaque côté, comme un passager de métro debout élargissant sa position pour s'équilibrer dans une voiture qui se balance.

Dans ses cahiers et sa lettre au sultan, Léonard ne fournit aucun détail sur les matériaux qui seraient utilisés ni sur la méthode de construction. Bast et l'équipe ont analysé les matériaux disponibles à l'époque et ont conclu que le pont ne pouvait être fait qu'en pierre, car le bois ou la brique n'auraient pas pu supporter les charges d'une si longue portée. Et ils ont conclu que, comme dans les ponts classiques en maçonnerie tels que ceux construits par les Romains, le pont tiendrait tout seul sous la force de la gravité, sans aucun élément de fixation ni mortier pour maintenir la pierre ensemble.

Pour le prouver, ils ont dû construire un modèle et démontrer sa stabilité. Cela nécessitait de trouver comment découper la forme complexe en blocs individuels qui pourraient être assemblés dans la structure finale. Alors que le pont à grande échelle aurait été composé de milliers de blocs de pierre, ils ont opté pour un modèle de 126 blocs, construit à une échelle de 1 à 500 (soit environ 32 pouces de long). Ensuite, les blocs individuels ont été fabriqués sur une imprimante 3D, ce qui a pris environ six heures par bloc.