受蛇皮啟發 研究人員有望設計出更安全的建築地基

據媒體報導,一項新研究表明,在設計建築物的承重地基時,從大自然中尋找靈感可能是一個好主意。盡管人類具有創造性和獨創性,但我們仍然遠遠落後於大自然在數百萬年的進化過程中鑄造的優雅和高效的解決方案。因此,來自世界各地的研究人員正在大自然中尋找靈感,以開發未來的建築,來自奧胡斯大學和加州大學戴維斯分校的研究人員現在合作在科學雜誌《Acta Geotechnica》上發表了一篇文章,講述了從蛇的鱗片中獲得靈感來建造地基。

受蛇皮啟發 研究人員有望設計出更安全的建築地基

「以前的研究表明,受蛇皮啟發的表面幾何形狀可以產生不同的抗剪強度,這取決於負載方向。」奧胡斯大學土木建築工程系的Hans Henning Stutz副教授說:「我們在這項研究中更進一步,調查了不同土壤類型和這些蛇皮表面之間的相互作用。」

現代樁基通常是通過將樁子打入、鑽入或推入地下來實現建築物的足夠承載力。今天,樁基通常是預制的,具有二次或圓形截面,由於表面主要是對稱的、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構特徵,類似於蛇的鱗片。這些所謂的腹側鱗片形狀細長,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,我們已經實現了–在實驗室條件下–在我們所研究的介質中顯著提高了承載能力:更具體地說是不同類型的沙子。」Hans Henning Stutz說:「項目的結果表明,與它們隨後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%。」

根據這位副教授的說法,在優化結構和耐用地基時,仍然可以從生物學中獲得很多東西,他相信未來的建築將在生物學中找到更多的靈感。

「在過去的歲月里,進化已經提出了一些相當有啟發性的解決方案,從岩土工程的角度來看,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和非常有效的解決方案的重大發展,特別是在錨定、隧道和海洋建設等領域,」他說。

來源:cnBeta