В совместном исследовании Принстонского университета и Университета Бергамо ученые выявили инженерные методы возведения самоподдерживающихся каменных куполов, характерных для эпохи итальянского Ренессанса. Объектом изучения стал знаменитый купол собора Санта-Мария-дель-Фьоре во Флоренции. Речь идет о средневековой технологии кладки кирпичей при формировании куполов – методе двойной локсодромы.
Кладка методом двойной локсодромы (на рисунке выше) состоит из рядов вертикально уложенных кирпичей, которые как бы закручиваются к вершине купола, при этом пространство между ними заполняется горизонтально уложенными кирпичами.
Фактически каждый ряд кирпичей создает структурный элемент, известный как плоская арка, который зажимает и сдавливает внутренние кирпичи, равномерно распределяя нагрузку по всей конструкции.
Чтобы выяснить эти подробности, был проведен детальный компьютерный анализ, учитывающий действующие силы, вплоть до отдельного кирпича, и объясняющий, каким образом достигается их равновесие. Для этого ученые использовали метод дискретного элемента (DEM), с помощью которого они проанализировали структуру на нескольких уровнях и этапах строительства. Эти тесты не только протестировали механику конструкций, но и дали возможность воссоздать методы строительства.
Ученые заявляют, что технику средневековых мастеров можно с успехом применять при разработке современных методов строительства с использованием роботов.
Собор Санта-Мария-дель-Фьоре
