Gracias a una investigación de la Universidad de Warwick, podría ser posible una nueva generación de puentes indestructibles.
El profesor emérito Wanda Lewis en la Facultad de Ingeniería ha llevado un proceso de diseño llamado 'búsqueda de formas', inspirado en el mundo natural, a otro nivel.
La búsqueda de formas permite el diseño de estructuras rígidas que siguen una forma natural fuerte, estructuras sostenidas por una fuerza de compresión o tensión pura, sin tensiones de flexión, que son los principales puntos de debilidad en otras estructuras.
Esto podría, por primera vez, conducir al diseño de puentes y edificios que pueden soportar cualquier combinación de carga permanente sin generar tensiones complejas.
Tales estructuras tendrán mayor seguridad y una larga durabilidad, sin la necesidad de reparación o reestructuración.
Durante 25 años, el profesor Lewis ha estado estudiando formas y formas en la naturaleza: los contornos de un árbol o una hoja, la curva de una concha, la forma en que una película de jabón puede suspenderse entre los límites elegidos. En todos estos objetos naturales, El profesor Lewis observó que desarrollan patrones de estrés simples, que los ayudan a resistir las fuerzas aplicadas a ellos como el viento que golpea un árbol con facilidad.
El profesor Lewis ha estado desarrollando modelos matemáticos que implementan los principios de diseño de la naturaleza y producen patrones de estrés simples en las estructuras. Los principios detrás de sus modelos matemáticos se ilustran mediante experimentos de búsqueda de formas físicas que involucran piezas de tela o cadenas, por ejemplo.
Se suspende una pieza de tela y se deja que se relaje en su forma natural, gravitacional y de energía mínima; luego esa forma se congela en un objeto rígido y se invierte. Encuentra las coordenadas de esta forma a través del cálculo simulando las fuerzas gravitacionales aplicadasa la estructura. Esto produce una forma una forma natural que puede soportar la carga con facilidad.
El profesor Lewis argumenta que "los principios de diseño de la naturaleza no pueden ser igualados por el diseño de ingeniería convencional"
Si bien los diseños arquitectónicos clásicos son atractivos a la vista, no son necesariamente estructuralmente sólidos: "la estética es un aspecto importante de cualquier diseño, y hemos sido programados para ver algunas formas, como arcos circulares o cúpulas esféricas como estéticas".A menudo los construimos independientemente del hecho de que generan tensiones complejas y, por lo tanto, son estructuralmente ineficientes ", dice el profesor Lewis.
La cuestión de cómo construir el arco óptimo se ha discutido a través de la historia. En el siglo XVII, Robert Hook demostró a la Royal Society que la forma ideal de un arco de puente es que se asemeje a la línea de una línea de cadena al revés:la forma catenaria. La única otra forma propuesta por la teoría clásica es la parábola invertida. Cada una de estas formas solo puede soportar un tipo específico de carga sin desarrollar tensiones complejas, que son puntos débiles. El proceso de "búsqueda de formas" pionero del profesor Lewisllena el vacío en la teoría clásica, ofreciendo una nueva solución matemática en la búsqueda del arco óptimo sometido a una carga general.
El trabajo para descubrir el arco óptimo se ha publicado en el Actas de la Royal Society parte A
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Warwick . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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