Welche Art von Brücke ist stärker: Bogen oder Balken?

Balken und Bögen sind zwei der ältesten und einfachsten Brücken der Geschichte und werden noch heute gebaut. Die Stile sind leicht durch die Form des Trägers zu unterscheiden. Balkenbrücken verwenden einfache, vertikale Pfosten, um eine gerade, horizontale Brücke aufzuhängen, während Bogenbrücken eine geschwungene Tragstruktur verwenden.

In ihrer Grundform sind Balken das einfachste Brückendesign mit allem, von einem Abschnitt einer Hochstraße bis hin zu Holzbohlen über einem kleinen Graben, der eine Balkenbrücke bildet. Das auf einer Balkenbrücke platzierte Gewicht wird direkt nach unten in Richtung einer darunter liegenden Stütze gedrückt, wodurch der mittlere Teil der Brücke am schwächsten wird. Balkenbrücken verwenden vertikale Stützen, um das Gewicht über längere Distanzen zu sichern. Aber unabhängig von der Anzahl der Stützen oder deren Abstand liegt die schwächste Stelle immer direkt in der Mitte, am weitesten zwischen den einzelnen Stützen.

Von den Römern berühmt für Aquädukte und Gehwege verwendet, verwenden Bogenbrücken eine abgerundete Struktur, um das Gewicht von der Mitte nach außen zu jedem Ende zu drücken. Anstatt einen Punkt auf dem Stützgewicht der Brücke zu haben, drücken die Bögen das Gewicht gleichmäßig auf die Stützen. Kein Punkt eines Bogens ist konstruktionsbedingt schwächer als jeder andere, wobei der Bogen tatsächlich arbeitet, um sich selbst zu halten. Dieses Modell der gleichmäßigen Gewichtsverteilung prägt das Design der Brücke, wobei der Mittelpunkt der Brücke im Vergleich zu jedem anderen Punkt ziemlich dünn ist. Am auffälligsten ist dies bei abgerundeten, einbogenigen Brücken, bei denen die Mitte die höchste und dünnste Stelle der Struktur ist.

Eine Bogenbrücke ist stärker als eine Balkenbrücke, einfach weil der Balken eine Schwachstelle in der Mitte hat, wo es keine vertikale Stütze gibt, während Bögen das Gewicht nach außen in Richtung der Stütze drücken. Dies ist ein Grund, warum Balkenbrücken in der Regel auf kurze Spannweiten beschränkt sind, selten mehr als 250 Fuß, obwohl eine Reihe von Balkenbrücken, die als "kontinuierliche Spannweite" bezeichnet werden, oft verwendet wird, um die Brücke zu erweitern Länge. Bogenbrücken wurden inzwischen verwendet, um sehr lange Distanzen zu überbrücken, mit bis zu 800 Fuß für einen einzelnen Bogen. Die längste Einbogenbrücke (Stand Mai 2011), die Chaotianmen-Brücke in China, hat eine Hauptspannweite von mehr als 1.800 Fuß und insgesamt mehr als 5.700 Fuß. Die längste durchgehende Brücke der Welt, der Ponchartrain Causeway in Louisiana, erstreckt sich über 24 Meilen lang, aber die beiden Spannweiten des Damms verwenden 2.243 und 1.500 einzelne Balkenbrücken, um das abzudecken Länge.

Während beide Arten von Brücken gebaut werden können, um über lange Distanzen eine solide Unterstützung zu bieten, sind es oft Ästhetik, Materialien und Freiraum, die den Unterschied ausmachen. Viele Stützen müssen verwendet werden, um eine Balkenbrücke über eine lange Strecke zu spannen, wie beim Ponchartrian Causeway. und Balkenbrücken sind niedrig gebaut, um weniger Material zu verbrauchen, was es für Boote sehr schwierig macht, unter der Brücke. Die erforderliche Anzahl von Balken kann die Brücke auch unansehnlich machen. Bögen hingegen können mit weniger Stützbalken höher gebaut werden, was den Freiraum unter der Brücke zu einem großen Vorteil macht. Die große Spannweite des Bogens und die freie Sicht darunter können Bogenbrücken zu einem spektakulären Anblick machen. Die Mittel, eine Bogenbrücke zu bauen, beginnend an beiden Enden und nach außen, bis sie sich in der Mitte treffen, machen ihren Bau jedoch komplizierter und teurer.