How Bridges Work

What allows an arch bridge to span greater distances than a beam bridge, or a suspension bridge to stretch over a distance seven times that of an arch bridge? The answer lies in how each bridge type deals with the important forces of compression and tension.

Tension: What happens to a rope during a game of tug-of-war? Correct, it undergoes tension from the two sweaty opposing teams pulling on it. This force also acts on bridge structures, resulting in tensional stress.

Compression: What happens when you push down on a spring and collapse it? That’s right, you compress it, and by squishing it, you shorten its length. Stlačovací napětí je tedy opakem tahového napětí.

Stlačení a tah se vyskytují ve všech mostech a jak bylo znázorněno, obě mohou poškodit část mostu, protože na konstrukci působí různá hmotnost zatížení a další síly. Úkolem konstrukce mostu je tyto síly zvládnout, aniž by došlo k vybočení nebo prasknutí.

K vybočení dochází, když tlak překoná schopnost objektu tuto sílu vydržet. K prasknutí dochází, když tah překoná schopnost objektu zvládnout prodlužující sílu.

Nejlepším způsobem, jak se vypořádat s těmito mohutnými silami, je buď je rozptýlit, nebo přenést. Při rozptýlení konstrukce umožňuje rovnoměrné rozložení síly na větší plochu, takže žádné místo nenese její soustředěnou sílu. Je to rozdíl mezi tím, když například sníte jeden čokoládový dortík každý den po dobu jednoho týdne, a tím, když sníte sedm dortíků během jediného odpoledne.

Při přenosu síly konstrukce přesouvá napětí ze slabé oblasti do oblasti silné. Jak si přiblížíme na následujících stránkách, různé mosty preferují zvládání těchto stresorů různými způsoby.