Исследователи из Шеффилдского университета и Лондонского университета Брунеля вместе с экспертом по строительству большепролетных конструкций Йеном Фертом из инженерно-консалтинговой компании COWI использовали компьютерное моделирование для определения эффективных форм сверхдлинных пролетов мостов.

Большинство существующих мостов с длинными пролетами являются либо подвесными, как «Золотые ворота» в заливе Сан-Франциско, либо вантовыми, как мост на остров Русский во Владивостоке. Но чем длиннее такие мосты, тем больше материалов надо тратить чтобы поддерживать жесткость конструкций. При этом их длина ограничена законами сопротивления материалов.

«Существует теоретический предел того, какой максимальной длины может быть пролет моста, прежде чем материалы, используемые для его строительства, перестанут выдерживать нагрузку», — объясняет руководитель проекта профессор Мэтью Гилберт.

Ученые сконцентрировались на том, как найти более эффективные формы для строительства мостов. К попыткам смоделировать на компьютере идеальные для моста формы они добавили математическую теорию инженера Дэйвиса Гилберта, который еще в XIX веке консультировал строителей мостов, пишет Engineer.

Компьютерные расчеты показали, что наиболее прочной структурой при возведении особо протяженных мостов будут те, что с виду напоминают велосипедное колесо. То есть окружность со спицами.

Ученые пересчитали свое решение для реальных условий и поняли, что целый мост в виде гигантского «колеса» построить не получится, но заменить одну опорную башню двумя уменьшенными «колесами» с тремя спицами вполне удастся.

По их мнению, такое устройство мостов позволит успешно перераспределять нагрузку без больших затрат на производство.

Концепция еще не идеальна, и исследователи обещают улучшить ее в ближайшее время. При этом, возможно, что скоро человечество получит целый набор новых и более эффективных форм для строительства сложных сооружений, а не только мостов.

Ускорить процесс создания математических моделей для строительства огромных конструкций, которые не будут разрушаться под собственным весом, должно появление сверхбыстрых квантовых компьютеров. Так, США выделили рекордные $1,2 млрд на развитие квантовых вычислений. Ожидается, что квантовая эра может наступить уже через пять лет.