Новая модель проектирования мостов снижает расход материалов на 90 %

Инженеры из Массачусетского технологического института предложили модель, которая объединяет классическую топологическую оптимизацию с практическими ограничениями в строительстве. Это позволит сэкономить невероятное количество материала при возведении мостов за счет использования устаревших материалов — но без ущерба эксплуатационным качествам сооружений. А именно – можно будет вновь возводить мосты по большей части из дерева, что существенно снизит углеродный след такой стройки.

Топологическая оптимизация определяет, сколько материала и где именно будет расположено в пространстве при проектировании конкретных конструкций. В готовом проекте нет ничего лишнего, но зачастую он избыточно сложен, а в ряде случаев построить такое сооружение на практике нереально. Архитекторы не в восторге от угловатых и похожих на паутину переплетений элементов, а строители просто не понимают, как собирать такие конструкции с учетом имеющихся инструментов и техники.

Еще одна сложность в том, что нельзя сделать отдельную деталь на 72 % из дерева и 28 % из стали, но такое соотношение материалов допустимо для конструкции моста в целом. Поэтому в новой модели инженеры МТИ изначально задают ограничения на количество конструктивных элементов, их размеры, углы соединения и т.д. Затем ПО вычисляет, из какого материала делать определенные части конструкции и как их лучше соединять между собой для достижения желаемых показателей.

Для демонстрации новой технологии инженеры МТИ заново спроектировали мост в Локпорте, недалеко от Буффало, штат Нью-Йорк. Получилась «перевернутая конструкция», оптимальный вариант которой как раз и является комбинацией стали и древесины. Причем последняя преобладает, что резко снижает затраты и выбросы в атмосферу из-за избыточного производства стальных элементов.