Νέα έρευνα δείχνει ότι μερικά από τα παλαιότερα και πιο αξιόπιστα σχέδια της αρχιτεκτονικής μπορούν να κατασκευαστούν ακόμα καλύτερα χάρη στην έμπνευση από έντομα. Σύμφωνα με μια διεθνή ομάδα, μερικές από τις ισχυρότερες και πιο αξιόπιστες οροφές με θόλο μπορούν να κατασκευαστούν μιμούμενοι πιο προσεκτικά τα ημι-ακανόνιστα γεωμετρικά μοτίβα που φαίνονται στα φτερά της λιβελλούλης.
Οι θόλοι και οι θόλοι ήταν αρχιτεκτονικά βασικά στοιχεία από την αρχαία Ρώμη, και για καλό λόγο: είναι μερικοί από τους πιο οικονομικούς και αποτελεσματικούς τρόπους για την ενίσχυση των κτιρίων, ενώ παράλληλα απελευθερώνεται μεγάλος χώρος δαπέδου. Για αιώνες, ωστόσο, οι διατάξεις των ενισχυτικών νευρώσεων που χρησιμοποιούνται στον οπλισμό παρέμειναν σε μεγάλο βαθμό οι ίδιες. Συνήθως, εμπίπτουν σε μία από τις δύο κατηγορίες: βαρελίσια θόλους με οροφές με κουφώματα (μεγάλη καμάρα με εσωτερικές ενισχύσεις νευρώσεων από τετράγωνο πλέγμα) ή σταυρωτά θησαυροφυλάκια (πλευρές που τέμνονται σε ορθή γωνία). Πρόσφατα, ωστόσο, ερευνητές από το ισπανικό Πανεπιστήμιο της Γρενάδας και το Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας Skolkovo (Skoltech) στη Ρωσία άρχισαν να αναζητούν εναλλακτικές λύσεις που θα μπορούσαν να είναι ακόμη καλύτερες. Τα αποτελέσματά τους αναφέρονται αναλυτικά σε μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Κατασκευές με λεπτό τοίχωμα.
Χτίζοντας πάνω τους προηγούμενη εργασία Από το 2023, η ομάδα κατασκεύασε για πρώτη φορά πέντε σχέδια νευρώσεων: παραδοσιακές οροφές με κουφώματα και εγκάρσιες οροφές, τις μαθηματικά βελτιωμένες επαναλήψεις τους και ένα βιομιμητικό που βασίζεται στα γεωμετρικά κύτταρα που είναι πιο αναγνωρίσιμα στα φτερά της λιβελλούλης και στα κελύφη της χελώνας. Στα μαθηματικά, η βελτιστοποιημένη έκδοση αυτού είναι αυτό που είναι γνωστό ως α Διάγραμμα Voronoi.
Στη συνέχεια δοκίμασαν κάθε επιλογή χρησιμοποιώντας φυσικούς πειραματισμούς και αριθμητικές προσομοιώσεις. Όσον αφορά την αντοχή σε κεντρικό φορτίο, τα τοπολογικά βελτιστοποιημένα σχέδια μπήκαν στην πρώτη θέση. Όταν αντιμετώπισε ασύμμετρη πίεση, ωστόσο, το cross vault ανέβηκε στην κορυφή, ακολουθούμενο από τις βελτιστοποιημένες επιλογές. Το πιο εντυπωσιακό, ωστόσο, ήταν το γεγονός ότι τόσο οι επαναλήψεις του coffered όσο και οι επαναλήψεις Voronoi χειρίστηκαν καλύτερα τη μετάβαση μεταξύ κεντρικών και ασύμμετρων φορτίων.
«Αυτό μας ώθησε να συνδυάσουμε το σχέδιο Voronoi με την καλύτερη βελτιστοποιημένη διάταξη από το πείραμα κάθετου φορτίου με την ελπίδα να πάρουμε το καλύτερο και των δύο κόσμων», δήλωσε η Anastasiia Moskaleva, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και υποψήφια διδάκτορας στο πρόγραμμα Μαθηματικών και Μηχανικής της Skoltech. σε μια συνοδευτική ανακοίνωση στις 10 Οκτωβρίου. Στη συνέχεια, η Moskaleva και οι συνάδελφοί της ανέλυσαν δομές φτερών λιβελλούλης και ανακάλυψαν ότι οι νευρώσεις που σκληρύνουν μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο ομάδες.
[Related: MoMA highlights innovative urban architecture.]
«Υπάρχει ο πιο άκαμπτος τύπος που εξουδετερώνει τη συστροφή και, στη συνέχεια, υπάρχουν πιο λεπτές νευρώσεις που διασφαλίζουν τη συνολική δομική ακεραιότητα του φτερού. Και σκεφτήκαμε ότι θα μπορούσαμε να το αναπαράγουμε αυτό σε θησαυροφυλάκια», είπε.
Από εκεί, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα έκτο μοτίβο που υβριδοποίησε την τοπολογική βελτιστοποίηση με περισσότερους περιορισμούς στις δαπάνες υλικού. Σε αυτό το σχέδιο, το 70 τοις εκατό του υλικού αφιερώθηκε στις κύριες νευρώσεις, ενώ η ομάδα χρησιμοποίησε το υπόλοιπο υλικό για να γεμίσει λεπτότερες δευτερεύουσες νευρώσεις που αντιστοιχούσαν στο σχέδιο Voronoi. Σε αυτήν την περίπτωση, το υβριδικό θησαυροφυλάκιο που μοιάζει με λιβελλούλη ξεπέρασε τις επιδόσεις όλων των προηγούμενων παραδειγμάτων σε κάθε μέτρηση.
Ενώ αυτή η βελτιστοποιημένη μορφή εμφανίζεται σε έργα μηχανολογίας όπως εξαρτήματα αυτοκινήτων και αεροσκαφών, «σπάνια χρησιμοποιείται ποτέ στην πολιτική μηχανική», είπε η Moskaleva. Αυτό, υποστήριξε, είναι μια χαμένη ευκαιρία για πολλά δομικά σχέδια.
Η Moskaleva παραδέχτηκε ότι αυτές οι υβριδικές δημιουργίες μπορεί να είναι «αρκετά περίπλοκες και επομένως προκλητικές στην κατασκευή», αλλά τα μακροπρόθεσμα οφέλη αντισταθμίζουν τις αρχικές πολυπλοκότητες. Προσέφερε γκαράζ στάθμευσης ως παράδειγμα μιας κοινής κατασκευής του πραγματικού κόσμου που θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει τις ενισχύσεις εμπνευσμένες από την λιβελλούλη.
Μόλις τυποποιηθούν, τέτοια εξαρτήματα «μπορούν να αναπαραχθούν κατόπιν ζήτησης [which] θα αποδώσει μακροπρόθεσμα λόγω του υλικού που διατηρείται», είπε η Moskaleva. Όχι μόνο αυτό, αλλά η υιοθέτηση αυτών των αντισυμβατικών εναλλακτικών λύσεων μπορεί να επιτρέψει «μεγαλύτερη δημιουργική ελευθερία» σε αρχιτέκτονες και σχεδιαστές.
VIA: popsci.com
