هل تساءلت يوماً عن سبب وجود العديد من الأشكال المختلفة للجسور؟ من الأقواس الرومانية القديمة إلى الجسور المعلقة الحديثة،نحن نستكشف العالم الرائع لجسور القوس، كيفية بناء واحدة قوية بشكل مفاجئ باستخدام لا شيء سوى السباغيتي.

الإلهام: من جسور طوكيو إلى تجارب المطبخ

بدأ هذا التحقيق بتجربة تلفزيونية اختبار نماذج جسر السباغيتيوجسر الهجري، كل منهما مع أقواس فوق أو تحت الطريق، أثيرت فضولًا عميقًا حول ميكانيكا الهيكل.

أهداف البحث: البحث عن أقوى قوس

مهمتنا كانت مزدوجة

1. إنّ المنحنى مهمّ:أي شكل من أشكال القوس يحمل الوزن الأكبر؟
2. الموقع هو المفتاحهل جسور "قوس السفينة" (قوس فوق الطريق) أو جسور "من خلال القوس" (قوس أسفل) متفوقة من الناحية الهيكلية؟

المنهجية: اختبار الإجهاد السباغيتي

باستخدام نماذج مستقيمة من السباغيتي (قطر 2.1 ملم، طول 24.8 سم) ، قمنا ببناء ثمانية أنواع من الجسور:

• أماكن القوس:قوس سطح السفينة مقابل قوس من خلال
• منحنيات:90 درجة (1/4 دائرة) ، 120 درجة (1/3 دائرة) ، 150 درجة (5/12 دائرة) ، و 180 درجة (1/2 دائرة) قوس

كان كل جسر يحتوي على ثلاثة أعمدة رئيسية وتسعة أعمدة عرضية. تم تطبيق الوزن مركزياً عن طريق زجاجات مليئة بالماء حتى فشل الهيكل.

النتائج المدهشة: النقطة الحلوة 150 درجة

بعد أن كشفت التجارب الأولية عن عيوب في 180 درجة و 120 درجة قوس سطح السفينة ، أظهرت الاختبارات المكررة:

على وجه الخصوص150 درجة أقواس تفوق جميع الآخرينمن خلال الأقواس أظهرت باستمرار قوة أكبر، ربما بسبب توزيع القوة المتفوقة.

لماذا 150 درجة؟

كشف مزيد من التحليلات أن أقواس 150 درجة تخلق زوايا ~ 60 درجة في قاعدتها ، وهي نفس الزاوية الموجودة في الجسور الثابتة للغاية. أكدت اختبارات أنابيب الكرتون الإضافية:

رؤى الهندسة

تتفوق الأقواس عبر تحويل الأحمال الرأسية إلى قوى ضغط على طول القوس ، في حين أن أقواس سطح السفينة تعاني من كسور مركزية ناتجة عن التوتر.يثبت مبدأ الـ 60 درجة في 150 درجة من الأقواس أنه قوي عالمياً من خلال تشكيل توزيعات قوة مثلثية مستقرة.

الاتجاهات المستقبلية

هذه التجربة تؤكد كيف أن الخيارات الهندسية الدقيقة تؤثر على سلامة الهيكل.البحوث المستقبلية يمكن أن تستكشف كيفية قياس هذه المبادئ إلى الجسور المقاومة بالصلب أو التصاميم الهجينة التي تخلط أنواع قوس متعددة.