قامت الأستاذة الفخرية “واندا لويس” بكليّة الهندسة بجامعة وورويك، بابتكار تصميم يُدعى “ايجاد-الشكل” مُستوحى من الطبيعة، هذا النموذج سيمكّن من تصميم منشآت صلبة تحوّل جميع القوى المطبقة عليها إلى جهود ضغط أو شدّ بسيطة مع عدم توليد أي عزوم، والتي تعد من أكبر نقاط الضعف في التصاميم الإنشائية الحديثة. كل هذا يتيح ولأول مرة، تصميم منشآت معمارية وجسور معرّضة لحمولات مركبة بدون توليد أي اجهادات معقدة في التحمل، ممّا يعطي منشآت تمتاز بسلامة عالية ومتانة طويلة الأمد وسيوفّر الحاجة للصيانة المتكررة التي تُعتبر من العناصر المؤثرة جدًا في تكلفة الجسور.

لمدة 25 سنة ظلت الدكتورة لويس تدرس الأشكال والنماذج الموجودة في الطبيعة، في جميع هذه التجارب لاحظت الدكتورة لويس أنه يتم توليد اجهادات بسيطة مما يساعد على مقاومة القوى المطبقة عليها، ومن هنا انطلقت تجاربها على عدة أشكال ونماذج تجريبية لإيجاد الشكل الفيزيائي الذي يُمكن أن تنطبق عليه شروط الاجهادات البسيطة.

قطعة من القماش المعلقة يتم تركها لتصل لحالة سكونها الطبيعي تحت تأثير الجاذبية، ثم يتم تجميد هذا الشكل إلى عنصر صلب ومقلوب. استطاعت الدكتورة لويس معرفة احداثيات هذا الشكل عن طريق محاكاة لقوة الجاذبية مطبقة على المنشأ مما يُؤدي لتوليد شكل قابل لتحمل القوى بسهولة .
تقول الدكتورة واندا أنه عندما نجد التصاميم المعمارية جذابة فهذا لا يعني بالضرورة أنها سليمة انشائيا، فالجماليات هي عامل هام في جميع التصاميم، والتي باتت القِبب والمنحنيات أحد أهم عناصرها، فدائما ما نقوم ببناء هذه الهياكل لجمالها ونُهمل حقيقة أنها تولد اجهادات معقدة مما يجعلها غير فعّالة انشائيا.

ايجاد تصميم القوس الأمثل هو أحد الاسئلة المحورية في الهندسة الانشائية التي تم طرحها منذ زمن بعيد، ففي القرن السابع عشر قام روبرت هوك بطرح التصميم الأمثل للقوس بأنه الشكل الذي يحاكي خط السلسلة مقلوبا، والتصميم الوحيد الآخر الذي تم طرحه في الطرق التقليدية هو المقعّر المقلوب، نقطة الضعف في هذه الاشكال تتمثل في أنها لا تستطيع سوى تحمل حمولات معينة دون توليد اجهادت مقعدة، بالمقابل، يُمكن لتصميم لدكتورة لويس، الجديد، أن يسد الفجوة الموجودة في النظرية التقليدية، معطيةً حلا رياضيا جديدا، لإيجاد القوس الأمثل الذي يستطيع تحمّل جميع القوى المطبقة عليه دون توليد اجهادات معقدة، هذه الاجهادات التى تلعب الدور الأساسي في محدودية عمر المنشأ وحاجته للصيانة المتكررة.

المصادر في رابط المنشور على صفحتنا

.