Pesquisadores descobrem segredo das cúpulas da Renascença italiana

Técnica pode ser aproveitada em construções modernas, com o uso de robôs e drones aéreos, que trariam uma série de vantagens às obras

A catedral de Santa Maria del Fiore, em Florença, com sua majestosa cúpula: enigma de engenharia agora decifrado. Crédito: Andrea Castelli/Flickr

Em um estudo colaborativo na edição deste mês da revista “Engineering Structures”, pesquisadores da Universidade de Princeton (EUA) e da Universidade de Bérgamo (Itália) revelaram as técnicas de engenharia por trás de cúpulas de alvenaria autoportantes, inerentes ao Renascimento italiano. Pesquisadores analisaram como cúpulas como o famoso duomo, parte da Catedral de Santa Maria del Fiore, em Florença, foram construídas como autossustentáveis, sem o uso de escoramento ou formas tipicamente necessárias.

A análise foi feita por Attilio Pizzigoni, professor de engenharia e ciências aplicadas, pelo aluno de graduação Vittorio Paris (ambos da Universidade de Bérgamo) e por Sigrid Adriaenssens, professora de engenharia civil e ambiental em Princeton. O estudo deles é o primeiro a provar quantitativamente a física em funcionamento nos domos renascentistas italianos e a explicar as forças que permitem que essas estruturas tenham sido construídas sem a cofragem (elemento construtivo utilizado para que certos materiais adquiram a forma desejada numa determinada estrutura ou construção) normalmente necessária, mesmo para a construção moderna.

Anteriormente, havia apenas hipóteses sobre como as forças fluíam através de tais edifícios. Não se sabia ainda como elas eram construídas sem o uso de estruturas temporárias para sustentá-las durante a construção.

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Para Adriaenssens, o projeto apresenta duas questões significativas. “Como a humanidade pôde construir uma estrutura tão grande e bonita sem qualquer cofragem – mecanicamente, qual é a inovação?”, ela perguntou. Em segundo lugar, “o que podemos aprender?” Existe alguma “tecnologia esquecida que podemos usar hoje?”.

A técnica da dupla loxodromia (loxodromia é a curva que corta um feixe de planos sob um ângulo constante) é composta por fileiras de tijolos verticais em espinha de peixe que espiralam ao redor da cúpula e são preenchidos por tijolos no sentido horizontal. Efetivamente, cada sequência de tijolos cria um elemento estrutural conhecido como arco plano, que prende os tijolos internos entre as tampas verticais para distribuir a carga por toda a estrutura. Crédito: Vittorio Paris & Attilio Pizzigoni, Universidade de Bérgamo/Sigrid Adriaenssens, Universidade de Princeton
Equilíbrio alavancado

A análise detalhada por computador decifra as forças que trabalham no bloco individual, explicando como o equilíbrio é alavancado. A técnica denominada método dos elementos discretos (DEM, na sigla em inglês) analisou a estrutura em várias camadas e estágios de construção. Uma análise do estado limite determinou o estado geral de equilíbrio, ou estabilidade, da estrutura concluída. Esses testes não apenas verificam a mecânica das estruturas, mas também permitem recriar as técnicas para a construção moderna.

Aplicando suas descobertas à construção moderna, os pesquisadores preveem que seu estudo possa ter aplicações práticas para o desenvolvimento de técnicas de construção que utilizam drones e robôs aéreos. O uso dessas máquinas não tripuladas para construção aumentaria a segurança do trabalhador, além de incrementar a velocidade de construção e reduzir os custos de construção.

Outra vantagem de desenterrar novas técnicas de construção de fontes informativas antigas é que elas podem gerar benefícios ambientais. “O setor de construção é um dos mais desperdiçadores; portanto, se não mudarmos nada, haverá muito mais resíduos de construção”, disse Adriaenssens, interessada em usar técnicas de drones para construir telhados de grandes dimensões que são autossustentáveis ​​e não requerem escoramento ou cofragem.