Un Investigador Cuestiona La Regla Básica De La Construcción
Los investigadores ponen en entredicho una regla básica de construcción. Un investigador de la Universidad de Aston ha puesto en tela de juicio una antigua normativa de construcción. Durante siglos, los ingenieros se han referido a una columna colgante como analogía para explicar la estabilidad de los arcos de mampostería. Según la teoría de Robert Hooke del siglo XVII, la forma de una cadena colgante debería imitar la de un arco rígido vertical. Sin embargo, la Facultad de Ingeniería y Ciencias Físicas de la Aston University llevó a cabo una importante investigación que indica que esta creencia es incorrecta.
El doctor Haris Alexakis utilizó la transición de la mecánica newtoniana a la lagrangiana para demostrar, con rigor matemático, que la cadena colgante y el arco son dos sistemas mecánicamente incompatibles.
En su ponencia “Vector analysis and the stationary potential energy for assessing equilibrium of curved masonry structures”, destaca que los dos sistemas funcionan en marcos espaciales distintos. En consecuencia, el equilibrio de la cadena colgante depende únicamente de la fuerza de traslación, mientras que el arco invertido requiere tanto fuerzas de traslación como de rotación, lo que conduce a soluciones fundamentalmente diferentes.
El estudio del Dr. Alexakis sacó a la luz sutiles incoherencias en la interpretación y aplicación de la analogía de Hooke a lo largo de la historia, sobre todo en el diseño y la evaluación de la seguridad de los arcos. Con ello, puso de relieve las limitaciones prácticas de basarse únicamente en esta analogía.
Un investigador pone en entredicho una regla básica de construcción: Estructuras curvas
En las prácticas de análisis estructural está muy arraigada la analogía entre las cadenas colgantes invertidas y la forma óptima de los arcos de mampostería. Las estructuras curvas, como los arcos, han permitido a albañiles, ingenieros y arquitectos soportar grandes cargas y abarcar grandes superficies con materiales de baja resistencia a la tracción, contribuyendo así al patrimonio arquitectónico mundial.
A día de hoy, y a pesar de su larga historia, la búsqueda de estructuras curvas óptimas y de seguridad sigue estando de actualidad. Hoy crece el interés por preservar la historia y adoptar una construcción sostenible, reduciendo el uso de materiales y la huella de carbono con alternativas ecológicas.
El documento del Dr. Alexakis propone un novedoso enfoque de análisis estructural publicado en Mathematics and Mechanics of Solids. Este nuevo método ofrece varias ventajas, como una mayor velocidad, una mayor versatilidad y la capacidad de manejar geometrías más complejas. Con este enfoque, los analistas consiguen soluciones rigurosas sin tener en cuenta el equilibrio de bloques individuales ni la descripción geométrica de las trayectorias de carga de las fuerzas de empuje.
Las consecuencias de esta investigación son importantes. Introduce nuevas oportunidades para evaluar la seguridad de las estructuras patrimoniales y construir diseños curvos sostenibles como bóvedas y cascarones. Estas estructuras ofrecen una atractiva estética y favorecen la construcción neta cero y la sostenibilidad.
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