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. Lo stress compressivo, quindi, è l’opposto dello stress tensionale.
Compressione e tensione sono presenti in tutti i ponti, e come illustrato, sono entrambi in grado di danneggiare una parte del ponte al variare del peso del carico e altre forze che agiscono sulla struttura. È compito del progetto del ponte gestire queste forze senza deformazioni o rotture.
La deformazione si verifica quando la compressione supera la capacità di un oggetto di sopportare quella forza. Lo schiocco è ciò che accade quando la tensione supera la capacità di un oggetto di gestire la forza di allungamento.
Il modo migliore per affrontare queste potenti forze è dissiparle o trasferirle. Con la dissipazione, il design permette alla forza di essere distribuita uniformemente su un’area maggiore, in modo che nessun punto ne sopporti il peso concentrato. È la differenza tra, ad esempio, mangiare un cupcake al cioccolato ogni giorno per una settimana e mangiare sette cupcake in un solo pomeriggio.
Nel trasferire la forza, un design sposta lo stress da un’area di debolezza a un’area di forza. Come approfondiremo nelle prossime pagine, diversi ponti preferiscono gestire questi fattori di stress in modi diversi.