Você já se perguntou por que as pontes vêm em tantas formas diferentes? De arcos romanos antigos a pontes suspensas modernas, cada design está enraizado em princípios de engenharia precisos. Hoje, exploramos o fascinante mundo das pontes em arco — especificamente, como construir uma surpreendentemente forte usando apenas espaguete.

A Inspiração: De Pontes de Tóquio a Experimentos de Cozinha

Esta investigação começou com um experimento televisivo testando modelos de pontes de espaguete. Mais tarde, durante uma viagem a Tóquio, os designs elegantes de pontes como a Ponte Kachidoki, a Ponte Nihonbashi e a Ponte Hijiri — cada uma com arcos posicionados acima ou abaixo da estrada — despertaram uma curiosidade mais profunda sobre a mecânica estrutural.

Objetivos da Pesquisa: Em busca do Arco Mais Forte

Nossa missão era dupla:

1. A curvatura importa: Qual forma de arco suporta mais peso?
2. A posição é fundamental: As pontes de "arco de plataforma" (arcos acima da estrada) ou pontes de "arco passante" (arcos abaixo) são estruturalmente superiores?

Metodologia: O Teste de Tensão do Espaguete

Usando modelos de espaguete padronizados (2,1 mm de diâmetro, 24,8 cm de comprimento), construímos oito tipos de pontes:

• Posições do arco: Arco de plataforma vs. arco passante
• Curvaturas: Arcos de 90° (1/4 de círculo), 120° (1/3 de círculo), 150° (5/12 de círculo) e 180° (1/2 de círculo)

Cada ponte apresentava três vigas principais e nove vigas transversais. O peso foi aplicado centralmente por meio de garrafas cheias de água até a falha estrutural.

Resultados Surpreendentes: O Ponto Ideal de 150°

Após os testes iniciais revelarem falhas em arcos de plataforma de 180° e 120°, testes refinados mostraram:

Notavelmente, arcos de 150° superaram todos os outros em ambas as configurações. Os arcos passantes demonstraram consistentemente maior resistência, provavelmente devido à distribuição superior da força.

Por que 150°? A Conexão do Ângulo de 60°

Análises adicionais revelaram que os arcos de 150° criam ângulos de ~60° em suas bases — o mesmo ângulo encontrado em pontes de treliça ultraestáveis. Testes suplementares com tubos de papelão confirmaram:

Insights de Engenharia

Os arcos passantes se destacam convertendo cargas verticais em forças de compressão ao longo do arco, enquanto os arcos de plataforma sofrem fraturas centrais induzidas por tensão. O princípio de 60° — manifestado em arcos de 150° — prova ser universalmente robusto, formando distribuições de força triangulares estáveis.

Direções Futuras

Este experimento ressalta como escolhas geométricas sutis impactam a integridade estrutural. Pesquisas futuras poderiam explorar como esses princípios se aplicam a pontes reforçadas com aço ou designs híbridos que combinam vários tipos de arco.