Перейти к содержанию

Природа «дал» людям, конструкции мостов, которые не разрушатся при землетрясении и от ветра

Природные механизмы, созданные природой в ходе миллионов лет эволюции, которые позволяют живым существам, чтобы выдерживать сильные механические воздействия, они могут быть выполнены в виде конструкций мостов, которые без вреда могут выдержать силы и давления, возникающих во время ураганов, землетрясений и других стихийных бедствий. И первый дизайн этого «неразрушимого» моста была представлена группа исследователей под руководством профессора Ванды Льюис (Ванда Lewis) из Уорикского университета (University of Warwick).

Профессор Льюис провел почти четверть века, изучая различные формы, реализованные природой, таких как формы листьев деревьев, раковины некоторых видов моллюсков, и т. п., Было установлено, что все эти формы подчиняются набор определенных математических функций, и полученные в результате этого их свойства позволяют им противостоять силам гравитации и другим действующим на них силам.

На основе полученных данных ученые создали алгоритм, выполняя математическое моделирование оптимальных конструкций мостов и других подобных устройств. Элементы этих конструкций из-за наличия у них способность распространять и передавать нагрузки, сжатие и механическое напряжение, не может развалиться от приложенных к нему изгибающих и сжимающих усилий. Здания, в которых будут использованы в качестве «биовдохновленные» элементы, гораздо дольше и потребует меньшее количество ремонт и реставрация, чем аналогичные здания, построенные традиционным способом.

«Среди прочего, эти конструкции зданий выглядят очень эстетично. Эстетика — это важный элемент любой конструкции, и природа создала нас такими, что мы воспринимаем как эстетичные все шаровые, или полу-круглой формы», — говорит Ванда Льюис», И нынешние инженеры-строители очень часть используют такие формы, независимо от того, что в некоторых случаях не являются эффективными в качестве структурных элементов».

Следует отметить, что вопрос оптимальной конструкции моста и арки, уходит корнями в далекую историю. Еще в семнадцатом веке Роберт Хук (Robert Hooke) доказал, что идеальным вариантом пролет моста является цепная подвесная конструкция, изгиб, который описывается параболической функции. Также идеально подходит арочной формы-это перевернутая парабола. Как формы, в которых практически отсутствуют слабые моменты, позволяют конструкции выдерживать достаточно сильные и разнообразные внешние влияния.

Приведенные выше тезисы были протестированы группой Ванды Льюис двумя способами, математически и экспериментально. Для экспериментов ими были использованы куски цепей и ткани, которую я получил шанс, чтобы сделать лучший «низкоэнергетическую» потенциальных форму под воздействием сил гравитации и других прикладываемых сил. Форма этих объектов был оцифрован и переведен на язык математических формул. И самое интересное было то, что эта форма в точности совпала с расчетами математических моделей, основой которых стали механизмы естественного происхождения.