क्या आपने कभी सोचा है कि पुल इतने अलग-अलग आकारों में क्यों आते हैं? प्राचीन रोमन मेहराब से लेकर आधुनिक सस्पेंशन ब्रिज तक, प्रत्येक डिजाइन सटीक इंजीनियरिंग सिद्धांतों पर आधारित है। आज,हम मेहराब के पुलों की आकर्षक दुनिया का अन्वेषण करते हैं, कैसे एक आश्चर्यजनक रूप से मजबूत बनाने के लिए कुछ भी नहीं के साथ लेकिन स्पैगेटी.

प्रेरणा: टोक्यो के पुलों से लेकर रसोई प्रयोगों तक

यह जांच एक टेलीविजन प्रयोग के साथ शुरू हुई जिसमें स्पैगेटी पुल के मॉडल का परीक्षण किया गया। बाद में, टोक्यो की यात्रा के दौरान, काचिदोकी ब्रिज, निहोनबाशी ब्रिज,और हिजरी ब्रिज - प्रत्येक के पास सड़क मार्ग के ऊपर या नीचे स्थित मेहराब थे - संरचनात्मक यांत्रिकी के बारे में गहरी जिज्ञासा जगाई.

शोध के उद्देश्य: सबसे मजबूत मेहराब की खोज

हमारा मिशन दो गुना था:

1. वक्रता मायने रखती हैःकौन सा धनुष आकार सबसे अधिक वजन उठाता है?
2. स्थिति कुंजी हैःक्या "डेक आर्क" पुल (सड़क के ऊपर आर्क) या "थ्रू आर्क" पुल (नीचे आर्क) संरचनात्मक रूप से बेहतर हैं?

पद्धति: स्पागेटी तनाव परीक्षण

मानकीकृत स्पागेटी मॉडल (2.1 मिमी व्यास, 24.8 सेमी लंबाई) का उपयोग करते हुए, हमने आठ प्रकार के पुल का निर्माण कियाः

• मेहराब की स्थितिःडेक आर्क बनाम आर्क के माध्यम से
• वक्रताएं:90° (1/4 वृत्त), 120° (1/3 वृत्त), 150° (5/12 वृत्त), और 180° (1/2 वृत्त) चाप

प्रत्येक पुल में तीन मुख्य बीम और नौ क्रॉस बीम थे। संरचनात्मक विफलता तक पानी से भरी बोतलों के माध्यम से वजन केंद्रीय रूप से लागू किया गया था।

आश्चर्यजनक परिणाम: 150° मीठा स्थान

प्रारंभिक परीक्षणों के बाद 180° और 120° डेक मेहराब में दोषों का पता चला, परिष्कृत परीक्षणों से पता चलाः

विशेष रूप से,150° के आर्क ने अन्य सभी आर्क से बेहतर प्रदर्शन कियादोनों विन्यासों में। मेहराब के माध्यम से लगातार अधिक ताकत का प्रदर्शन किया, संभवतः बेहतर बल वितरण के कारण।

क्यों 150°? 60° कोण कनेक्शन

आगे के विश्लेषण से पता चला कि 150° के मेहराब अपने आधार पर ~60° के कोण पैदा करते हैं, जो कि अल्ट्रास्टेबल ट्रस ब्रिज में पाए जाने वाले समान कोण हैं। अतिरिक्त कार्डबोर्ड ट्यूब परीक्षणों ने पुष्टि कीः

इंजीनियरिंग अंतर्दृष्टि

आर्क के साथ ऊर्ध्वाधर भारों को संपीड़न बल में परिवर्तित करके आर्क के माध्यम से उत्कृष्टता प्राप्त होती है, जबकि डेक आर्क तनाव-प्रेरित केंद्रीय फ्रैक्चर से पीड़ित होते हैं।60° का सिद्धांत 150° आर्क में प्रकट होता है जो स्थिर त्रिकोणीय बल वितरण बनाकर सार्वभौमिक रूप से मजबूत साबित होता है।.

भविष्य की दिशाएँ

यह प्रयोग इस बात पर प्रकाश डालता है कि सूक्ष्म ज्यामितीय विकल्प संरचनात्मक अखंडता को कैसे प्रभावित करते हैं।भविष्य के शोध में यह पता लगाया जा सकता है कि ये सिद्धांत स्टील-प्रबलित पुलों या कई चाप प्रकारों को मिलाकर हाइब्रिड डिजाइनों में कैसे बढ़ते हैं.