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.
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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. Druckspannung ist also das Gegenteil von Zugspannung.
Druck- und Zugspannungen kommen bei allen Brücken vor, und wie dargestellt, können beide einen Teil der Brücke beschädigen, wenn unterschiedliche Lastgewichte und andere Kräfte auf die Struktur einwirken. Die Aufgabe der Brückenkonstruktion ist es, diese Kräfte zu bewältigen, ohne dass es zu Knicken oder Brüchen kommt.
Knicken tritt auf, wenn die Kompression die Fähigkeit eines Objekts übersteigt, diese Kraft zu ertragen.
Der beste Weg, mit diesen starken Kräften umzugehen, besteht darin, sie entweder zu zerstreuen oder zu übertragen. Bei der Ableitung wird die Kraft gleichmäßig über eine größere Fläche verteilt, so dass sie nicht an einer Stelle konzentriert auftritt. Es ist ein Unterschied, ob man eine Woche lang jeden Tag ein Schokoladentörtchen isst oder sieben Törtchen an einem einzigen Nachmittag.
Bei der Kraftübertragung verlagert ein Design die Belastung von einem schwachen Bereich in einen starken Bereich. Wie wir auf den nächsten Seiten näher ausführen werden, gehen verschiedene Brücken auf unterschiedliche Weise mit diesen Stressoren um.