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.
Advertisement
Advertisement
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. A nyomófeszültség tehát a húzófeszültség ellentéte.
A nyomó- és a húzófeszültség minden hídban jelen van, és mint az ábrán látható, mindkettő képes károsítani a híd egy részét, mivel változó terhelési súlyok és egyéb erők hatnak a szerkezetre. A hídtervezés feladata, hogy ezeket az erőket hajlítás vagy törés nélkül kezelje.
Hajlás akkor következik be, amikor a kompresszió meghaladja az objektum azon képességét, hogy ezt az erőt elviselje. Megrepedés akkor következik be, amikor a feszültség meghaladja az objektum azon képességét, hogy a megnyúló erővel megbirkózzon.
Az ilyen erős erők kezelésének legjobb módja az, hogy vagy elvezetjük, vagy átadjuk őket. A disszipáció esetén a kialakítás lehetővé teszi, hogy az erő egyenletesen oszoljon el egy nagyobb területen, így nem egy ponton éri a koncentrált terhelés. Ez a különbség például aközött, hogy egy héten keresztül minden nap egy csokoládés süteményt eszünk, vagy hogy egyetlen délután hét süteményt eszünk.
Az erő átvitelénél a tervezés a stresszt a gyenge területről az erős területre helyezi át. Amint azt a következő oldalakon meg fogjuk vizsgálni, a különböző hidak más-más módon szeretik kezelni ezeket a stresszorokat.