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. Naprężenia ściskające są zatem przeciwieństwem naprężeń rozciągających.
Ściskanie i rozciąganie są obecne we wszystkich mostach i jak pokazano na rysunku, oba te zjawiska mogą uszkodzić część mostu, ponieważ na konstrukcję działają różne ciężary ładunków i inne siły. Zadaniem projektu mostu jest poradzenie sobie z tymi siłami bez wyboczenia lub pęknięcia.
Wyboczenie występuje, gdy ściskanie przekracza zdolność obiektu do wytrzymania tej siły. Złamanie ma miejsce, gdy naprężenie przekracza zdolność obiektu do wytrzymania siły wydłużającej.
Najlepszym sposobem radzenia sobie z tymi potężnymi siłami jest albo ich rozproszenie, albo przeniesienie. W przypadku rozpraszania, konstrukcja pozwala na równomierne rozłożenie siły na większym obszarze, dzięki czemu żadne miejsce nie jest obciążone jej skoncentrowaną siłą. Jest to różnica między, powiedzmy, jedzeniem jednej czekoladowej babeczki codziennie przez tydzień a zjedzeniem siedmiu babeczek w jedno popołudnie.
Przy przenoszeniu siły, projekt przenosi stres z obszaru słabości do obszaru siły. Jak dowiemy się na kolejnych stronach, różne mosty wolą radzić sobie z tymi stresorami na różne sposoby.