Avez-vous déjà réfléchi aux raisons pour lesquelles les ponts se présentent sous tant de formes différentes ? Des arches romaines antiques aux ponts suspendus modernes, chaque conception est enracinée dans des principes d'ingénierie précis. Aujourd'hui, nous explorons le monde fascinant des ponts en arc, et plus précisément, comment en construire un étonnamment solide en utilisant uniquement des spaghettis.

L'inspiration : des ponts de Tokyo aux expériences de cuisine

Cette investigation a commencé par une expérience télévisée testant des modèles de ponts en spaghettis. Plus tard, lors d'un voyage à Tokyo, les conceptions élégantes de ponts comme le pont Kachidoki, le pont Nihonbashi et le pont Hijiri - chacun avec des arches positionnées au-dessus ou en dessous de la chaussée - ont suscité une curiosité plus profonde pour la mécanique structurelle.

Objectifs de recherche : à la recherche de l'arc le plus solide

Notre mission était double :

1. L'importance de la courbure : Quelle forme d'arc supporte le plus de poids ?
2. La position est essentielle : Les ponts "à tablier" (arches au-dessus de la route) ou les ponts "à travers" (arches en dessous) sont-ils structurellement supérieurs ?

Méthodologie : le test de résistance des spaghettis

En utilisant des modèles de spaghettis standardisés (2,1 mm de diamètre, 24,8 cm de longueur), nous avons construit huit types de ponts :

• Positions des arcs : Arc à tablier contre arc à travers
• Courbures : arcs de 90° (1/4 de cercle), 120° (1/3 de cercle), 150° (5/12 de cercle) et 180° (1/2 cercle)

Chaque pont comportait trois poutres principales et neuf traverses. Le poids était appliqué centralement via des bouteilles remplies d'eau jusqu'à la rupture structurelle.

Résultats surprenants : le point idéal à 150°

Après que les premiers essais ont révélé des défauts dans les arcs à tablier de 180° et 120°, des tests affinés ont montré :

Notamment, les arcs à 150° ont surpassé tous les autres dans les deux configurations. Les arcs à travers ont constamment démontré une plus grande résistance, probablement en raison d'une meilleure répartition des forces.

Pourquoi 150° ? La connexion à angle de 60°

Une analyse plus approfondie a révélé que les arcs à 150° créent des angles d'environ 60° à leurs bases - le même angle que l'on trouve dans les ponts à treillis ultra-stables. Des tests supplémentaires sur des tubes en carton ont confirmé :

Aperçus d'ingénierie

Les arcs à travers excellent en convertissant les charges verticales en forces de compression le long de l'arc, tandis que les arcs à tablier souffrent de fractures centrales induites par la tension. Le principe des 60° - manifesté dans les arcs à 150° - s'avère universellement robuste en formant des distributions de forces triangulaires stables.

Orientations futures

Cette expérience souligne comment des choix géométriques subtils ont un impact sur l'intégrité structurelle. De futures recherches pourraient explorer comment ces principes s'appliquent aux ponts en acier renforcé ou aux conceptions hybrides mélangeant plusieurs types d'arcs.