Последние исследования позволили британским ученым из Университета Варвика с полной уверенностью заговорить о создании нового поколения мостов, которые нельзя разрушить. Конструкция может похвастаться настолько серьезными характеристиками прочности, что ее по праву называют неразрушимой. Статью об этом опубликовал научный журнал Proceedings of the Royal Society part A.
Для создания «вечного» моста ученые применяли технологию «формы поиска», которая предполагает арки идеальной формы и до сих пор в инженерном деле не применялась. Такая технология значительно повышает срок службы объекта, не требуя даже профилактического ремонта или перестроек. Мост будет оставаться невредимым как при интенсивном автомобильном движении, так и при ударах стихии, таких как землетрясения, наводнения и ураганы. К слабой стороне мостов, как правило, относят изгибное напряжение, но благодаря выше описанной технологии формы получаются абсолютно устойчивыми.
Прочность конструкций обычно снижается из-за стремления построить идеальный архитектурный объект, исключительно привлекательный с эстетической точки зрения. Как говорит ведущий автор исследования, профессор Ванда Льюис, люди изначально запрограммированы на то, чтобы видеть красоту в некоторых формах, например, в круговых арках или сферических куполах, и поэтому часто возводятся именно такие объекты, независимо от того, насколько они эффективны с точки зрения прочности самой конструкции.
В связи с этим исследователи предлагают проект оптимальной арки, которая будет спокойно переносить общую нагрузку, а значит, продлит срок эксплуатации и безопасность моста. Конструкции смогут выдерживать постоянное давление, не представляя при этом никакой опасности для людей.
На фото: Изменение осевой силы по всей длине арки для двух типов арок – высокого и среднего подъема.
В своей работе ученые опирались на существующие в природе формы, способные выдерживать достаточно сильное воздействие ветра или других естественных сил. С виду конструкции выглядят совершенно простыми и не представляющими интереса, но, как утверждают ученые, их работа дает возможность заговорить о настоящем прорыве в инженерном деле. Хотя не будем отрицать, что в окружающем мире можно найти и куда более совершенные формы, которые человек только начал перенимать. Профессор Льюис считает, что тот уровень проектирования, который демонстрирует природа, целиком нам неподвластен, но при этом продолжает предпринимать попытки создания сверхпрочных форм, и ей это неплохо удается.
Стоит отметить, что работе с природными формами профессор Льюис посвятила более 25 лет, а последние годы она активно изучает их качества и перенос их в искусственные структуры. В частности, Ванду привлекают такие простые вещи, как листья и кроны деревьев, которые легко способны противостоять приложенным к ним природным силам – например, порывам ветра или каплям дождя.
Предложенные учеными конструкции могут быть использованы и в других сферах, например, в качестве фундаментов для небоскребов, а также других массивных инженерных конструкций.
Над формами, подобными идеальному мосту, предложенному Льюис, корпели многие ученые прошлых столетий, но им никак не удавалось правильно смоделировать и построить оптимальную арку. Почти 400 лет назад Роберт Хук пробовал доказать Королевскому сообществу, что самая прочная арка моста должна напоминать перевернутую цепную линию. Согласно другому варианту из классических теорий, единственно правильной формой следует считать перевернутую параболу, однако оба этих варианта неполноценны, так как эти виды арок могут принимать лишь определенную нагрузку. Конструкции Льюис не требуют расчетов прочности и жесткости, что в очередной раз доказывает верность проектирования.
