新的研究表明,在設(shè)計建筑物的承重地基時,從大自然中尋找靈感可能是一個好主意。盡管人類具有創(chuàng)造性和智慧,但我們?nèi)匀贿h遠落后于大自然在數(shù)百萬年的進化中形成的優(yōu)雅和高效的解決方案,這也適用于建筑物。
因此,來自世界各地的研究人員正在大自然中尋找靈感以開發(fā)未來的建筑,來自奧胡斯大學和加利福尼亞大學戴維斯分校的研究人員現(xiàn)在合作在科學雜志Acta Geotechnica上發(fā)表了一篇文章,講述了如何從蛇的鱗片中獲得靈感建造地基。
"以前的研究表明,受蛇皮啟發(fā)的表面幾何形狀可以導(dǎo)致不同的抗剪強度,這取決于負載方向。奧胡斯大學土木建筑工程系的Hans Henning Stutz助理教授說:"我們在這項研究中更進一步,調(diào)查了不同土壤類型和這些蛇皮表面之間的相互作用。
現(xiàn)代樁基通常是通過將樁子打入、鉆入或推入地下來實現(xiàn)建筑物的足夠承載力。
今天,樁基通常會被預(yù)制成圓形截面,由于表面主要是對稱的、光滑的輪廓,其承載能力是各向同性的(在所有剪切方向上都是相同的)。然而,在這項研究中,研究人員在表面上試驗了不對稱的微觀結(jié)構(gòu)特征,類似于蛇底的鱗片。這些所謂的腹側(cè)鱗片形狀細長,相對光滑,其截面形狀像一個細長的直角三角形。
"通過對高度為0.5毫米、長度為20-60毫米的'鱗片'進行實驗,我們已經(jīng)實現(xiàn)了在實驗室條件下在我們所研究的介質(zhì)中顯著提高承載能力:更具體地說是不同類型的沙子。"Stutz說:"項目的結(jié)果表明,與它們隨后能夠支持的壓力相比,具有這種表面模式的樁在安裝過程中的阻力減少了25%-50%。"
根據(jù)這位助理教授的說法,在優(yōu)化結(jié)構(gòu)和耐用地基時,仍然可以從生物學中獲得很多東西,他相信未來的建筑將在生物學中找到更多的靈感。
"在過去的歲月里,進化已經(jīng)提出了一些相當有啟發(fā)性的解決方案,從巖土工程的角度來看,也有很多東西可以獲得。我相信,在未來,我們將看到生物啟發(fā)和非常有效的解決方案的重大發(fā)展,特別是在錨定、隧道和海洋建設(shè)等領(lǐng)域,"他說。
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