Ποιο είδος γέφυρας είναι ισχυρότερο: Αψίδα ή δοκός;

Τα δοκάρια και οι καμάρες είναι δύο από τις παλαιότερες, απλούστερες γέφυρες στην ιστορία και κατασκευάζονται ακόμα σήμερα. Τα στιλ διαφοροποιούνται εύκολα από το σχήμα του στηρίγματος. Οι γέφυρες δοκού χρησιμοποιούν απλούς, κάθετους στύλους για να αναστείλουν μια ευθεία, οριζόντια γέφυρα, ενώ οι γέφυρες αψίδων χρησιμοποιούν καμπύλη δομή στήριξης.

Στη βασική τους μορφή, τα δοκάρια είναι ο απλούστερος σχεδιασμός γεφυρών με οτιδήποτε, από ένα τμήμα υπερυψωμένου αυτοκινητόδρομου έως σανίδες από ξύλο πάνω από μια μικρή τάφρο που σχηματίζει γέφυρα δοκού. Το βάρος που τοποθετείται σε μια γέφυρα δέσμευσης πιέζεται κατευθείαν προς τα κάτω, προς οποιοδήποτε κάτω από το στήριγμα, το οποίο καθιστά το μεσαίο τμήμα της γέφυρας το πιο αδύναμο. Οι γέφυρες δοκού χρησιμοποιούν κάθετα στηρίγματα για να ασφαλίζουν το βάρος σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Αλλά ανεξάρτητα από τον αριθμό των στηριγμάτων ή τον τρόπο με τον οποίο βρίσκονται σε απόσταση, το πιο αδύναμο σημείο είναι πάντα απευθείας στη μέση, στο πιο απομακρυσμένο σημείο μεταξύ κάθε υποστήριξης.

Χρησιμοποιούνται διάσημα από τους Ρωμαίους για υδραγωγεία και πεζοδρόμια, οι αψίδες γεφυρών χρησιμοποιούν μια στρογγυλεμένη δομή για να ωθήσουν το βάρος από το κέντρο προς τα έξω προς κάθε άκρο. Αντί να έχει κανένα σημείο στο βάρος στήριξης της γέφυρας από μόνη της, οι καμάρες ωθούν το βάρος ομοιόμορφα προς τα στηρίγματα. Σχετικά με το σχεδιασμό, κανένα σημείο της αψίδας δεν είναι πιο αδύναμο από οποιοδήποτε άλλο, με την αψίδα να λειτουργεί πραγματικά για να συγκρατηθεί. Αυτό το ομοιόμορφο μοντέλο κατανομής βάρους ενημερώνει το σχεδιασμό της γέφυρας, με το κεντρικό σημείο της γέφυρας να είναι αρκετά λεπτό σε σύγκριση με οποιοδήποτε άλλο σημείο. Αυτό είναι πιο αισθητό σε στρογγυλεμένες, μονότοξες γέφυρες όπου η μέση είναι η υψηλότερη και λεπτότερη θέση στη δομή.

Μια αψίδα γέφυρα είναι ισχυρότερη από μια γέφυρα δοκού, απλώς και μόνο επειδή η δέσμη έχει ένα αδύναμο σημείο στο κέντρο όπου δεν υπάρχει κάθετη στήριξη ενώ οι καμάρες πιέζουν το βάρος προς τα έξω προς το στήριγμα. Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο οι γέφυρες δοκών περιορίζονται συνήθως σε μικρές εκτάσεις, σπάνια πάνω από 250 πόδια, Αν και μια σειρά γεφυρών δέσμης, που ονομάζεται "συνεχές εύρος", χρησιμοποιείται συχνά για την επέκταση της γέφυρας μήκος. Οι αψίδες γέφυρες, εν τω μεταξύ, έχουν χρησιμοποιηθεί για να καλύψουν πολύ μεγάλες αποστάσεις, με έως 800 πόδια για ένα μόνο τόξο. Η μεγαλύτερη γέφυρα μονής καμάρας (από τον Μάιο του 2011), η γέφυρα Chaotianmen στην Κίνα, έχει κύρια έκταση μεγαλύτερη από 1.800 πόδια και συνολικά πάνω από 5.700 πόδια. Η μεγαλύτερη συνεχής γέφυρα στον κόσμο, το Ponchartrain Causeway στη Λουιζιάνα, εκτείνεται σε 24 μίλια, αλλά οι δύο εκτάσεις του υπερυψωμένου μονοπατιού χρησιμοποιούν 2.243 και 1.500 μεμονωμένες γέφυρες δέσμης για να καλύψουν αυτό μήκος.

Ενώ και οι δύο τύποι γεφυρών μπορούν να κατασκευαστούν για να προσφέρουν σταθερή υποστήριξη σε μεγάλες αποστάσεις, συχνά η αισθητική, τα υλικά και το διάκενο κάνουν τη διαφορά. Πολλά στηρίγματα πρέπει να χρησιμοποιηθούν για να τεντώσει μια γέφυρα δοκού σε μεγάλη απόσταση, όπως φαίνεται στο Ponchartrian Causeway, και οι γέφυρες δοκών κατασκευάζονται χαμηλά για να χρησιμοποιούν λιγότερα υλικά, καθιστώντας πολύ δύσκολο για τα σκάφη να περάσουν κάτω από το γέφυρα. Η απαραίτητη ποσότητα δοκών μπορεί επίσης να κάνει τη γέφυρα αντιαισθητική. Οι καμάρες, εν τω μεταξύ, μπορούν να κατασκευαστούν ψηλότερα με λιγότερες δοκούς στήριξης, καθιστώντας το διάκενο κάτω από τη γέφυρα σημαντικό πλεονέκτημα. Η μεγάλη έκταση της καμάρας και η ανεμπόδιστη θέα από κάτω μπορεί να κάνουν τις γέφυρες αψίδων ένα εντυπωσιακό θέαμα. Ωστόσο, τα μέσα για να χτίσετε μια αψίδα γέφυρα, ξεκινώντας από τα δύο άκρα και χτίζοντας προς τα έξω μέχρι να συναντηθούν στη μέση, τα καθιστούν πιο περίπλοκα και ακριβά στην κατασκευή.