La peau de serpent peut inspirer des bâtiments plus sûrs

serpent

Crédit: Domaine public Pixabay / CC0

Malgré l’inventivité et l’ingéniosité humaines, nous sommes encore loin derrière les solutions élégantes et efficaces forgées par la nature au cours de millions d’années d’évolution.

Cela vaut également pour les bâtiments, où les animaux et les plantes, ont développé des méthodes de creusement extrêmement efficaces, par exemple, beaucoup plus écoénergétiques que les tunneliers modernes, et même des fondations autoréparables qui sont exceptionnellement résistantes à l’érosion et aux tremblements de terre (oui, nous parlons ici de racines).

Des chercheurs du monde entier cherchent donc l’inspiration dans la nature pour développer les bâtiments du futur, et des chercheurs de l’Université d’Aarhus et de l’Université de Californie Davis ont maintenant publié en collaboration un article dans la revue scientifique. Acta Geotechnica sur la construction de fondations inspirées des écailles d’un serpent.

«Des études antérieures ont montré que la géométrie de surface inspirée de la peau de serpent peut entraîner différentes résistances au cisaillement, en fonction de la direction de la charge. Nous avons poussé ces connaissances un peu plus loin dans cette recherche et étudié l’interaction entre différents types de sol et ces surfaces de peau de serpent». dit le professeur assistant Hans Henning Stutz du Département de génie civil et architectural de l’Université d’Aarhus.

Les fondations sur pieux modernes sont généralement réalisées en enfonçant, en forant ou en poussant des pieux dans le sol pour atteindre une capacité portante suffisante pour un bâtiment.

Aujourd’hui, les pieux sont généralement préfabriqués avec des sections transversales quadratiques ou circulaires et une capacité de charge isotrope (identique dans toutes les directions de cisaillement) en raison du profil principalement symétrique et lisse de la surface.

Cependant, dans l’étude, les chercheurs ont expérimenté des caractéristiques micro-structurelles asymétriques à la surface, ressemblant aux écailles le long de la face inférieure d’un serpent. Ces soi-disant écailles ventrales sont de forme allongée, relativement lisses et ont une section transversale en forme de triangle rectangle allongé.

«En expérimentant avec des ‘échelles’ mesurant 0,5 mm de hauteur et 20 à 60 mm de longueur, nous avons obtenu – dans des conditions de laboratoire – une capacité de charge considérablement accrue dans les milieux que nous avons examinés: plus précisément différents types de sable «Les résultats du projet montrent que les pieux avec ce motif de surface donnent 25 à 50% de résistance en moins lors de l’installation par rapport à la pression qu’ils peuvent supporter par la suite», déclare Hans Henning Stutz.

Selon le professeur adjoint, il y a encore beaucoup à gagner de la biologie dans l’optimisation des structures et des fondations durables, et il pense que la construction future trouvera beaucoup plus d’inspiration dans la biologie.

«L’évolution a proposé des solutions assez inspirantes au cours des âges, et il y a beaucoup à gagner dans une perspective géotechnique. Je suis convaincu qu’à l’avenir, nous verrons des développements majeurs dans des solutions bio-inspirées et très efficaces, en particulier dans des domaines tels que l’ancrage, les tunnels et les constructions marines », dit-il.


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Plus d’information:
Hans Henning Stutz et al, Résistance dépendante de la direction et comportement de dilatance des interfaces sol – structure, Acta Geotechnica (2021). DOI: 10.1007 / s11440-021-01199-5

Fourni par l’Université d’Aarhus

Citation: Snakeskin peut inspirer des bâtiments plus sûrs (2021, 4 mai) récupéré le 4 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-snakeskin-safer.html

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