Mélanie Thomas
Un chercheur de l’Université d’Aston a bouleversé l’une des règles de base de la design.
Pendant des siècles, une chaîne suspendue a été utilisée comme exemple pour expliquer la place des arcs en maçonnerie.
Les ingénieurs en structure connaissent la théorie du scientifique du XVIIe siècle Robert Hooke selon laquelle une chaîne suspendue reflétera la forme d’un arc rigide debout.
Cependant, des recherches du Collège d’ingénierie et de sciences physiques de l’Université d’Aston montrent que cette croyance répandue est incorrecte car or truck, quelles que soient les similitudes, la chaîne de suspension et l’arche sont deux systèmes mécaniques incompatibles.
Le Dr Haris Alexakis a utilisé la changeover scientifique de la mécanique newtonienne à la mécanique lagrangienne, qui a conduit au développement de la physique et des mathématiques modernes, pour le prouver avec une rigueur mathématique.
Dans son posting Analyse vectorielle et énergie potentielle stationnaire pour évaluer l’équilibre
des structures de maçonnerie courbes, il revisite l’équilibre de la chaîne suspendue et de l’arc, expliquant que les deux systèmes fonctionnent dans des cadres spatiaux différents. Une conséquence de ceci est que la chaîne suspendue ne nécessite qu’une power de translation pour être en équilibre alors que l’arc inversé a besoin à la fois de translation et de rotation. Par conséquent, les answers sont toujours différentes.
L’analyse du Dr Alexakis a mis au jour de subtiles incohérences dans la manière dont l’analogie de Hooke a été interprétée et appliquée au cours des siècles pour la conception et l’évaluation de la sécurité des arcs, et satisfied en évidence ses limites pratiques.
Il a déclaré : “L’analogie entre les chaînes suspendues inversées et la forme optimale des arcs en maçonnerie est un idea profondément enraciné dans nos pratiques d’analyse structurelle.
“Les constructions courbes ont permis aux maçons, ingénieurs et architectes de supporter de lourdes prices et de couvrir de grandes portées grâce à l’utilisation de matériaux à faible résistance à la traction pendant des siècles, tout en créant les merveilles du patrimoine architectural mondial.
“Malgré la longue histoire de ces pratiques, la recherche de formes structurelles optimales et l’évaluation de la stabilité et de la sécurité des constructions courbes restent as well as que jamais d’actualité. Cela est dû à un intérêt croissant pour la préservation des structures patrimoniales et la réduction de l’utilisation de matériaux dans la construction, tout en remplaçant l’acier et béton avec des matériaux naturels à faible émission de carbone.”
Publié dans la revue Arithmetic and Mechanics of Solids, suggest une nouvelle méthode d’analyse structurale basée sur le principe de l’énergie potentielle stationnaire qui serait plus rapide, as well as flexible et permettrait de calculer des géométries plus complexes.
En conséquence, les analystes n’auront pas besoin de considérer l’équilibre de chaque bloc individuel ou de décrire géométriquement le chemin de demand des forces de poussée pour obtenir une resolution rigoureuse.
Le Dr Alexakis a ajouté : “Les outils d’analyse discutés dans le document nous permettront d’évaluer l’état et la sécurité des constructions patrimoniales et de construire des structures courbes furthermore durables, comme des voûtes et des coques.
“Le principal avantage de ces constructions, en moreover d’avoir une esthétique attrayante, est qu’elles peuvent avoir un quantity réduit et peuvent être constituées de matériaux naturels économiques, à faible résistance à la traction et à faible émission de carbone, contribuant à une development nette zéro.”
