Guindastes na Grécia Antiga

Os primeiros vestígios do uso de guindastes aparecem na Grécia Antiga por volta do século AC. C. Estas são marcas de pinças de ferro nos blocos de pedra dos templos. A sua finalidade de elevação é evidente nestas marcas (cortes distintivos c. 515 a.C.)[7], uma vez que são feitas no centro de gravidade ou em pares equidistantes de um ponto no centro de gravidade dos blocos.[8]​.

A introdução do guincho e da polia logo levou a uma extensa substituição das rampas como principal meio de movimento vertical. Durante os duzentos anos seguintes, os edifícios gregos contemplaram o manuseamento de pesos mais leves, uma vez que a nova técnica de levantamento permitia o carregamento de muitas pedras mais pequenas, por ser mais prática do que algumas pedras maiores. Em contraste com o período arcaico e a sua tendência para tamanhos de blocos cada vez maiores, os templos gregos da era clássica, como o Partenon, invariavelmente ofereciam blocos de pedra que podiam ser usados ​​para transportar não menos que 15-20 toneladas. Além disso, a prática de erguer grandes colunas monolíticas foi praticamente abandonada e depois utilizar várias rodas para compor a coluna.[9]​.

Embora as circunstâncias exactas da mudança da tecnologia de rampa para a tecnologia de gruas permaneçam obscuras, tem sido argumentado que as condições sociais e políticas voláteis da Grécia tornaram a utilização de pequenos equipamentos mais conveniente para os profissionais da construção do que grandes implementos para trabalhos inexperientes, tornando a grua preferível à polis grega do que a rampa de mão-de-obra intensiva, que tinha sido a norma nas sociedades autocráticas do Egipto e da Assíria.

A primeira evidência literária inequívoca da existência do sistema composto de polias aparece nos exercícios mecânicos (Mech. 18, 853a32-853b13) atribuídos a Aristóteles (384-322), mas talvez elaborados em uma data um pouco posterior. Por volta do mesmo século, os tamanhos dos blocos nos templos gregos começaram a se assemelhar novamente aos seus precursores arcaicos, indicando que deve ter sido encontrada uma maneira de usar polias compostas mais sofisticadas nas obras gregas mais avançadas até então.

Guindastes da Roma Antiga

O apogeu da grua na antiguidade ocorreu antes do Império Romano, quando aumentaram as obras de construção de edifícios que atingiam enormes dimensões. Os romanos adotaram o guindaste grego e o desenvolveram.

O guindaste romano mais simples, o Trispastos, consistia em uma forca de viga única, um guincho, uma corda e um bloco contendo três roldanas. Tendo assim uma vantagem mecânica de 3:1, calculou-se que um único homem trabalhando com o guincho poderia levantar 150 quilogramas (3 polias × 50 kg = 150 kg), assumindo que 50 quilogramas representam o esforço máximo que um homem pode exercer durante um período mais longo. Tipos de guindastes mais pesados ​​ofereciam cinco roldanas (Pentaspastos) ou, no caso maior, um sistema de roldanas três por cinco (Polyspastos) com dois, três ou quatro mastros, dependendo da carga máxima. O Polyspastos, quando operado por quatro homens em ambos os lados do guincho, podia levantar até 3.000 kg (3 cordas × 5 polias × 4 homens × 50 kg = 3.000 kg). Caso o guincho fosse substituído por um acoplamento, a carga máxima chegava a dobrar para 6.000 kg com apenas metade do equipamento, já que o acoplamento possui uma vantagem mecânica muito maior devido ao seu maior diâmetro. Isto significou que, no que diz respeito à construção das pirâmides egípcias, onde foram necessários cerca de 50 homens para mover um bloco de pedra de 2,5 toneladas pela rampa (50 kg por pessoa), a capacidade de elevação do Polyspastos romano provou ser 60 vezes superior (3000 kg por pessoa).

No entanto, os edifícios romanos oferecem numerosos blocos de pedra muito mais pesados ​​do que aqueles. Liderados por Polyspastos indicam que a capacidade total de elevação dos romanos era muito superior à de qualquer guindaste. No templo de Júpiter em Baalbek, os blocos pesam até 60 t cada, e as cornijas dos cantos bloqueiam até mais de 100 t, todas elevadas a uma altura de 19 m acima do solo. Em Roma, o bloco capital da coluna de Trajano pesa 53,3 toneladas e teve que ser elevado a 34 m de altura.

Supõe-se que os engenheiros romanos conseguiram levantar estes pesos extraordinários por dois meios: primeiro, como sugerido por Heron, foi instalada uma torre de elevação; quatro mastros foram dispostos em forma de quadrilátero com lados paralelos, não muito diferente de uma torre, mas com a coluna no meio da estrutura. Em segundo lugar, uma multiplicidade de guinchos foi colocada no solo ao redor da torre, de modo que, embora tenha um índice de alavancagem menor que os elos, os guinchos poderiam ser instalados em maior número e operados por mais homens (e animais). Este uso de cabrestantes múltiplos também foi descrito por Amiano Marcelino (17.4.15) com relação à construção do obelisco de Latrão no circo Máximo (cerca de 357 DC). A capacidade máxima de elevação de um único guincho pode ser definida pelo número de furos de ferro no monólito. No caso dos blocos da arquitrave de Baalbek, que pesam entre 55 e 60 t, oito furos sugerem um peso de 7,5 t devido ao ferro nas juntas, que fica no cabrestante. Levantar pesos tão pesados ​​numa acção concertada exigia uma grande coordenação entre os grupos de trabalho que aplicavam força aos guinchos.

Guindastes medievais

O guindaste de acoplamento foi reintroduzido em grande escala depois que a tecnologia caiu em desuso na Europa Ocidental após a queda do Império Romano Ocidental. A referência mais próxima a um acoplamento reaparece na literatura arquivada na França por volta de 1225, seguida por uma pintura iluminada em um manuscrito provavelmente também de origem francesa datado de 1240. Na navegação, as aplicações mais próximas de guindastes portuários estão documentadas para Utrecht em 1244, Antuérpia em 1263, Bruges em 1288 e Hamburgo em 1291, enquanto na Inglaterra o acoplamento não é registrado antes de 1331.

Geralmente, o transporte vertical era mais seguro e barato feito por guindastes do que por outros métodos comuns na época. Zonas de portos, minas e, particularmente, edifícios onde o guindaste de atracação desempenhou um papel importante na construção de altas catedrais góticas. No entanto, fontes arquivadas e ilustradas da época sugerem que as máquinas foram reintroduzidas como engates ou carrinhos de mão, para não substituir completamente métodos de trabalho mais dependentes como escadas, cochos e macas. Algo que é importante mencionar é que máquinas antigas e novas continuaram a coexistir nos canteiros de obras medievais e nos portos.

Guindastes na Grécia Antiga

Os primeiros vestígios do uso de guindastes aparecem na Grécia Antiga por volta do século AC. C. Estas são marcas de pinças de ferro nos blocos de pedra dos templos. A sua finalidade de elevação é evidente nestas marcas (cortes distintivos c. 515 a.C.)[7], uma vez que são feitas no centro de gravidade ou em pares equidistantes de um ponto no centro de gravidade dos blocos.[8]​.

A introdução do guincho e da polia logo levou a uma extensa substituição das rampas como principal meio de movimento vertical. Durante os duzentos anos seguintes, os edifícios gregos contemplaram o manuseamento de pesos mais leves, uma vez que a nova técnica de levantamento permitia o carregamento de muitas pedras mais pequenas, por ser mais prática do que algumas pedras maiores. Em contraste com o período arcaico e a sua tendência para tamanhos de blocos cada vez maiores, os templos gregos da era clássica, como o Partenon, invariavelmente ofereciam blocos de pedra que podiam ser usados ​​para transportar não menos que 15-20 toneladas. Além disso, a prática de erguer grandes colunas monolíticas foi praticamente abandonada e depois utilizar várias rodas para compor a coluna.[9]​.

Embora as circunstâncias exactas da mudança da tecnologia de rampa para a tecnologia de gruas permaneçam obscuras, tem sido argumentado que as condições sociais e políticas voláteis da Grécia tornaram a utilização de pequenos equipamentos mais conveniente para os profissionais da construção do que grandes implementos para trabalhos inexperientes, tornando a grua preferível à polis grega do que a rampa de mão-de-obra intensiva, que tinha sido a norma nas sociedades autocráticas do Egipto e da Assíria.

A primeira evidência literária inequívoca da existência do sistema composto de polias aparece nos exercícios mecânicos (Mech. 18, 853a32-853b13) atribuídos a Aristóteles (384-322), mas talvez elaborados em uma data um pouco posterior. Por volta do mesmo século, os tamanhos dos blocos nos templos gregos começaram a se assemelhar novamente aos seus precursores arcaicos, indicando que deve ter sido encontrada uma maneira de usar polias compostas mais sofisticadas nas obras gregas mais avançadas até então.

Guindastes da Roma Antiga

O apogeu da grua na antiguidade ocorreu antes do Império Romano, quando aumentaram as obras de construção de edifícios que atingiam enormes dimensões. Os romanos adotaram o guindaste grego e o desenvolveram.

O guindaste romano mais simples, o Trispastos, consistia em uma forca de viga única, um guincho, uma corda e um bloco contendo três roldanas. Tendo assim uma vantagem mecânica de 3:1, calculou-se que um único homem trabalhando com o guincho poderia levantar 150 quilogramas (3 polias × 50 kg = 150 kg), assumindo que 50 quilogramas representam o esforço máximo que um homem pode exercer durante um período mais longo. Tipos de guindastes mais pesados ​​ofereciam cinco roldanas (Pentaspastos) ou, no caso maior, um sistema de roldanas três por cinco (Polyspastos) com dois, três ou quatro mastros, dependendo da carga máxima. O Polyspastos, quando operado por quatro homens em ambos os lados do guincho, podia levantar até 3.000 kg (3 cordas × 5 polias × 4 homens × 50 kg = 3.000 kg). Caso o guincho fosse substituído por um acoplamento, a carga máxima chegava a dobrar para 6.000 kg com apenas metade do equipamento, já que o acoplamento possui uma vantagem mecânica muito maior devido ao seu maior diâmetro. Isto significou que, no que diz respeito à construção das pirâmides egípcias, onde foram necessários cerca de 50 homens para mover um bloco de pedra de 2,5 toneladas pela rampa (50 kg por pessoa), a capacidade de elevação do Polyspastos romano provou ser 60 vezes superior (3000 kg por pessoa).

No entanto, os edifícios romanos oferecem numerosos blocos de pedra muito mais pesados ​​do que aqueles. Liderados por Polyspastos indicam que a capacidade total de elevação dos romanos era muito superior à de qualquer guindaste. No templo de Júpiter em Baalbek, os blocos pesam até 60 t cada, e as cornijas dos cantos bloqueiam até mais de 100 t, todas elevadas a uma altura de 19 m acima do solo. Em Roma, o bloco capital da coluna de Trajano pesa 53,3 toneladas e teve que ser elevado a 34 m de altura.

Supõe-se que os engenheiros romanos conseguiram levantar estes pesos extraordinários por dois meios: primeiro, como sugerido por Heron, foi instalada uma torre de elevação; quatro mastros foram dispostos em forma de quadrilátero com lados paralelos, não muito diferente de uma torre, mas com a coluna no meio da estrutura. Em segundo lugar, uma multiplicidade de guinchos foi colocada no solo ao redor da torre, de modo que, embora tenha um índice de alavancagem menor que os elos, os guinchos poderiam ser instalados em maior número e operados por mais homens (e animais). Este uso de cabrestantes múltiplos também foi descrito por Amiano Marcelino (17.4.15) com relação à construção do obelisco de Latrão no circo Máximo (cerca de 357 DC). A capacidade máxima de elevação de um único guincho pode ser definida pelo número de furos de ferro no monólito. No caso dos blocos da arquitrave de Baalbek, que pesam entre 55 e 60 t, oito furos sugerem um peso de 7,5 t devido ao ferro nas juntas, que fica no cabrestante. Levantar pesos tão pesados ​​numa acção concertada exigia uma grande coordenação entre os grupos de trabalho que aplicavam força aos guinchos.

Guindastes medievais

O guindaste de acoplamento foi reintroduzido em grande escala depois que a tecnologia caiu em desuso na Europa Ocidental após a queda do Império Romano Ocidental. A referência mais próxima a um acoplamento reaparece na literatura arquivada na França por volta de 1225, seguida por uma pintura iluminada em um manuscrito provavelmente também de origem francesa datado de 1240. Na navegação, as aplicações mais próximas de guindastes portuários estão documentadas para Utrecht em 1244, Antuérpia em 1263, Bruges em 1288 e Hamburgo em 1291, enquanto na Inglaterra o acoplamento não é registrado antes de 1331.

Geralmente, o transporte vertical era mais seguro e barato feito por guindastes do que por outros métodos comuns na época. Zonas de portos, minas e, particularmente, edifícios onde o guindaste de atracação desempenhou um papel importante na construção de altas catedrais góticas. No entanto, fontes arquivadas e ilustradas da época sugerem que as máquinas foram reintroduzidas como engates ou carrinhos de mão, para não substituir completamente métodos de trabalho mais dependentes como escadas, cochos e macas. Algo que é importante mencionar é que máquinas antigas e novas continuaram a coexistir nos canteiros de obras medievais e nos portos.