Inżynieria koszyczka Wenery
Przed odkształceniami spowodowanymi obciążeniami grawitacyjnymi chroni duże konstrukcje struktura kratownicowa. Za pierwszą konstrukcję kratownicowego mostu uchodzi XIX-wieczny most architekta Ithiela Towna. Jego układ sieci łączonych ukośnie beli stalowych pozwala na równomierne rozłożenie obciążeń. Rozwiązanie szybko znalazło szerokie zastosowanie. Do dziś jest powszechne w mostach, wieżach, słupach, dźwigach, wieżowcach i wielu innych konstrukcjach, które muszą wytrzymać duże obciążenia (obciążenia, grawitacja, wiatr i inne).
Kratownica to dobre rozwiązanie, ale od niedawna co bardziej dociekliwi zastanawiają się, czy rzeczywiście jest to najlepsza z najlepszych opcja zapobiegająca wyboczeniu. Zwłaszcza w konstrukcjach sięgających coraz wyżej w niebo drapaczy chmur. Wśród poszukujących nie brakuje osób szukających inspiracji w naturze, florze i faunie. Przykłady biomimetycznych konstrukcji nie są zresztą całkowitą nowością. Znany jest przykład wykorzystania kształtu pewnej pustynnej rośliny w budowie dolnych kondygnacji Burdż Chalifa.
Niedawno badacze zauważyli, że ciekawą i potencjalnie lepiej sprawdzającą się pod względem odporności na wyboczenia niż stosowane tradycyjnie kratownice mogą być struktury organizmów morskich o nazwie gąbki szklane.
Stworzenia te mają szkielet, który składa się z krzemionkowych szpikulcowatych (1) bloków konstrukcyjnych (spicules). W niektórych gatunkach gąbek, np. u odmiany nazywanej koszyczkiem Wenery, Euplectella aspergillum, kolczaste struktury układają się w sieć nieco podobną do kratownicowej. Badacze brytyjscy z uniwersytetu w Bristolu opracowali symulacje odporności tych struktur na obciążenia, ale także przeprowadzili porównawcze testy mechaniczne na trójwymiarowych replikach różnych wariantów geometrycznych sieci.
W końcu uczeni doszli do wniosku, że geometria gąbki szklanej z kwadratowym układem struktury kratownicy poprawia wytrzymałość konstrukcji o ponad 20 proc. Spośród przetestowanych różnych typów struktur to właśnie gąbki okazały się najwytrzymalsze. Autorzy badań mówią przede wszystkich o wykorzystaniu tych konstrukcji w druku 3D, ale kto wie, czy nie rozszerzy się to na wielkie projekty, mosty i wieżowce
Mirosław Usidus
