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A dupla hélice de alvenaria: pesquisadores descobrem o segredo das cúpulas renascentistas italianas

Metodologia de colocação de tijolos permitia que estrutura sustentasse o próprio peso enquanto era erguida sem uso de estruturas de apoio

A técnica do duplo loxódromo é composta por fileiras de tijolos na vertical que são arranjados num padrão tipo espinha de peixe, que descreve uma espiral ao redor da cúpula e são preenchidos por tijolos colocados na horizontal. Efetivamente, cada curso de tijolos cria um elemento estrutural conhecido como platibanda que prende os tijolos internos na vertical para distribuir a carga por toda a estrutura Vittorio Paris eAttilio Pizzigoni, Universidade de Bergamo; Sigrid Adriaenssens, Universidade Princeton

Além de impressionarem  pela sua beleza, as cúpulas das igrejas e catedrais renascentistas, como o famoso “Duomo”,  da Catedral de Santa Maria del Fiore na Florença, chamam a atenção dos engenheiros e arquitetos pelo seu projeto. Como teriam sido construídas sem o auxílio de escoramento ou de outras técnicas geralmente empregadas? Um estudo publicado na edição desse mês da Engineering Structures revelou as técnicas de engenharia por trás do suporte das cúpulas de alvenaria do período renascentista italiano. Os autores do estudo, que trabalham na Universidade de Princeton e na Universidade de Bergamo analisaram como as cúpulas  foram construídas de modo a  se sustentarem sozinhas. 

O estudo é o primeiro a demonstrar quantitativamente a física envolvida  nas cúpulas italianas renascentistas, e a explicar as forças que permitem que tais estruturas tenham sido a serem construídas sem o uso de estruturas de modelagem e sustentação que costumam ser empregadas  até mesmo para construções modernas. Anteriormente, as hipóteses investigavam apenas a distribuição de forças nessas construções, e ignorava-se  como foram erguidas  sem o uso de estruturas temporárias para sustentá-las  durante a edificação. 

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Sigrid Adriaenssens, professor de engenharia civil e ambiental em Princeton, colaborou com a análise junto ao estudante de pós-graduação Vittorio Paris e Attilio Pizzigoni, professor de engenharia e ciências aplicadas, ambos da Universidade de Bergamo. Para Adriaenssens, o projeto levanta duas questões significativas: “Como a espécie humana construiu tais estruturas tão grandes e bonitas sem nenhuma cofragem? Do ponto de vista mecânico, qual foi a inovação?”  pergunta.  “E  existe alguma tecnologia esquecida que nós podemos utilizar hoje?” 

A  análise detalhada por computador contabiliza as forças que atuam individualmente sobre cada tijolo,  explicando como o equilíbrio é distribuído. A técnica chamada de modelagem de elementos discretos (DEM) analisou a estrutura em diversas camadas e estágios das construções. Uma análise limitada determinou o estado de equilíbrio geral, ou estabilidade, da estrutura completa. Estes testes não apenas verificaram a mecânica da estrutura, mas também tornaram possível que essas técnicas venham a ser recriadas  para uso na construção moderna.

Ao aplicarem  suas descobertas para construção moderna, os pesquisadores antecipam que o estudo pode ter aplicações práticas para o desenvolvimento de  técnicas de construção que envolvam o uso de drones aéreos e robôs. A utilização dessas máquinas não tripuladas poderia  melhorar a segurança do trabalhador, e também aumentar  a velocidade de construção e reduzir seus custos. 

Outra vantagem em desenterrar novas técnicas de construção a partir de fontes antigas é  que se pode obter  benefícios ambientais também. “A indústria da construção é uma nas quais mais ocorre desperdício. Se nada mudar, o desperdício vai ser ainda maior”, diz Adriaenssens, que está interessada em utilizar técnicas de drones para a construção de telhados grandes que se sustentem e não precisem de escoramento ou cofragem. 

 

Publicado em 20/05/2020