Οι γέφυρες, ειδικά τα είδη που σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν από ανθρώπους, υπήρξαν πηγή ατελείωτου θαύματος και γοητείας από τότε που οι άνθρωποι βρήκαν για πρώτη φορά τρόπους να τα κατασκευάσουν. Ίσως εσείς και οι φίλοι σας παίξατε από μικρά ρεύματα ως νέοι και προσπαθήσατε ενστικτωδώς να φτιάξετε μικρές αυτοσχέδιες γέφυρες από διαθέσιμα μπαστούνια και κορμούς. Εάν ναι, μπορείτε ίσως να φανταστείτε τον βασικό τρόπο προσέγγισης των προγόνων σας από παλιά καιρό, αλλά από ανάγκη παρά αναψυχή και σε μεγαλύτερη κλίμακα.
Στον σύγχρονο κόσμο, φυσικά, τεράστιες γέφυρες που μεταφέρουν περισσότερες από δώδεκα λωρίδες κυκλοφορίας και διαθέτουν πολλά καταστρώματα δρόμου είναι κανόνας σε μεγάλες πόλεις που περιλαμβάνουν αρκετά μεγάλα ποτάμια ή συνδέονται σε μικρές λωρίδες ωκεανού ή νερού της λίμνης για να συνδεθούν με μια άλλη μάζα. Αυτά τα κομψά μεγαθήρια έρχονται σε μια ποικιλία τύπων, με το σχεδιασμό κάθε επιλεγμένου να ταιριάζει με τη συγκεκριμένη διάταξη γης και τις ανάγκες μεταφοράς του εν λόγω οικισμού.
Οι γέφυρες είναι ένας δοκιμασμένος και χρονοβόρος τύπος σχολικής επιστημονικής έκθεσης ή επιστημονικής τάξης. Αν θέλετε να εντυπωσιάσετε τους μέντορες και τους συναδέλφους σας, θα πρέπει να επιλέξετε ένα σχέδιο που είναι ιδιαίτερα δυνατό. Μερικά είδη γεφυρών και των υποκατηγοριών τους προσφέρονται σε αυτό το έργο πιο εύκολα από άλλα.
Τύποι γεφυρών
Υπάρχουν πέντε βασικοί τύποι γεφυρών, οι οποίοι ποικίλλουν κυρίως στο βασικό τους σχήμα και επομένως ως προς τον τρόπο το άγχος που βιώνουν - τόσο από το δικό τους σημαντικό βάρος όσο και από την κίνηση τους - είναι διανέμονται. Οι πιθανότητες είναι καλές εάν ζείτε σε μια μεγάλη πόλη που έχετε χρησιμοποιήσει μερικούς ή ίσως όλους αυτούς τους τύπους γεφυρών, πιθανώς χωρίς να μπορείτε να αναφέρετε περισσότερα από ένα από αυτά.
Γέφυρα δοκού: Αυτό είναι το απλούστερο είδος γέφυρας, που απαιτεί μόνο μια ευθεία σπιθαμή, η οποία φέρει όλη την ένταση ("τάση έλξης") του φορτίου γέφυρας, και προβλήτες, που φέρουν τις δυνάμεις συμπίεσης. Αυτά είναι φθηνά και ευκολότερα στην κατασκευή από άλλες γέφυρες, αλλά δεν είναι κατάλληλα για μεγάλες υδάτινες οδούς, διότι οι ατομικές τους εκτάσεις μεταξύ των αποβαθρών δεν μπορούν να είναι πολύ μεγάλες. Επίσης, ενώ είναι ανέξοδες, θεωρούνται αισθητικά γοητευτικοί στις περισσότερες ρυθμίσεις.
Γέφυρα αψίδας: Αυτός ο τύπος γέφυρας ανάγεται στους αρχαίους ρωμαϊκούς χρόνους. Είναι ευνοημένο για την ομορφιά του, αλλά σε πολλές περιπτώσεις η γη που πρέπει να γεφυρωθεί δεν επιτρέπει την ευρεία βάση επαφής αυτού του τύπου γέφυρας. Αυτά μπορούν να φτάσουν εντυπωσιακά μεγέθη. Μια αψίδα γέφυρα πάνω από το Νέος ποταμός στη Δυτική Βιρτζίνια που χτίστηκε το 1978 έχει ένα ισχυρό εύρος που ξεπερνά τα 3.000 πόδια.
Γέφυρα ζευκτόντων: Υπάρχουν στην πραγματικότητα τουλάχιστον τέσσερα διαφορετικά μεμονωμένα σχέδια γεφυρών ζευκτόντων, με τον αριθμό να εξαρτάται από την πηγή που ζητήθηκε. Αυτά, όπως οι γέφυρες δοκών, είναι φθηνά και ευκολότερα στην κατασκευή από τους περισσότερους τύπους γεφυρών, αλλά είναι μη ελκυστική για να δούμε και να μην είναι κατάλληλα για πλωτές οδούς για τον ίδιο λόγο που οι γέφυρες δέσμης - σε μικρή απόσταση μεταξύ των αποβαθρών.
Κρεμαστή γέφυρα: Εάν καταφέρατε να ονομάσετε έναν μόνο τύπο γέφυρας πριν εξερευνήσετε αυτό το άρθρο, είναι πιθανότατα το κρεμαστή γέφυρα, σεβαστή από τον κόσμο για το μεγαλείο της και από μηχανικούς για τη μαθηματική και φυσική της εξυπνάδα. ο γέφυρα του Μπρούκλιν και άλλες γέφυρες ανάρτησης έχουν καλώδια που τρέχουν κατά μήκος του καταστρώματος και αγκυροβολημένα για προσγείωση σε κάθε άκρο για αντιστάθμιση της έντασης. δύο (συνήθως) γιγαντιαίες προβλήτες που ονομάζονται πύργοι απορροφούν τη συμπίεση και το κατάστρωμα αναστέλλεται από ένα σύνολο κατακόρυφων καλωδίων από το άλλο σετ.
Καλωδιωτή γέφυρα: Ο Γέφυρα Ζακίμ στη Βοστώνη είναι ένα δελεαστικό παράδειγμα αυτού του τύπου γέφυρας. Όπως μια κρεμαστή γέφυρα, κάνει χρήση καλωδίων και τα μεμονωμένα ανοίγματα μπορούν να έχουν τεράστιο μήκος, πάνω από ένα μίλι (1,6 χλμ.). Τα καλώδια, ωστόσο, κινούνται από τις κορυφές των πύργων στο κατάστρωμα του δρόμου αντί για κάθε άκρο της γέφυρας.
Κτίριο Μοντέλων Γέφυρες
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε διαφορετικά υλικά για διαφορετικά στιλ γεφυρών. Παρακάτω δίνονται προτάσεις για τη χρήση συνηθισμένων παιγνιοχάρτων, αλλά μη διστάσετε να αυτοσχεδιάσετε όσο η γέφυρα σας πληροί τον ορισμό για το είδος της.
Για όλους τους τύπους γεφυρών, θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε χαρτί υγείας ή χαρτοπετσέτες ή κάτι άλλο που είναι φθηνό και εύκολο να αποκτήσετε. Θα θελήσετε επίσης μια καλή προμήθεια κολλητικής ταινίας, ψαλιδιού, συρραπτικού, χορδής, χάρακα και ίσως τρυπήματος.
Μοντέλο Beam Bridge: Διπλώστε τις κάρτες σας σε ορθή γωνία για να φτιάξετε τις αποβάθρες και κολλήστε προσεκτικά τα άκρα των άλλων καρτών για να φτιάξετε τη δέσμη (κατάστρωμα). Σημειώστε πώς η τοποθέτηση των κόμβων σε διαφορετικά σημεία σε σχέση με τις προβλήτες παρακάτω επηρεάζει το τι συμβαίνει όταν "δοκιμάζετε" τη δύναμη της γέφυρας σας, πιέζοντάς την προσεκτικά με ένα δάχτυλο. Πού πρέπει να είναι οι κόμβοι και τι συμβαίνει όταν χρησιμοποιείτε πολύ λίγες από αυτές;
Μοντέλο Arch Bridge: Αυτό απαιτεί λίγη υπομονή και πολλή κασέτα, αλλά ανατρέξτε σε μια φωτογραφία μιας υπάρχουσας καμάρας για καθοδήγηση. Μπορείτε να φτιάξετε μεμονωμένα "τούβλα" αναδιπλώνοντας μεμονωμένες κάρτες σε μικρά κουτιά και κλείνοντας τις ταινίες. Βεβαιωθείτε ότι έχετε στηρίγματα για να αντισταθμίσετε τις σημαντικές πλευρικές κατευθύνσεις δυνάμεων στα κάτω άκρα της γέφυρας.
Μοντέλο Truss Bridge: Παρακάτω, θα μάθετε για τους διάφορους τύπους γεφυρών ζευκτόντων, αλλά η σημαντική πτυχή είναι η σταθερότητα του τριγώνου ως γεωμετρική κατασκευή. Λάβετε υπόψη ότι εάν δημιουργήσετε ένα "πλαίσιο στήριξης" με τετράγωνα "ανοίγματα" αντί να αλληλοσυνδέονται τρίγωνα, η δομή είναι λιγότερο σταθερή.
Μοντέλο γέφυρας ανάρτησης: Αυτό είναι δύσκολο να ξεφύγεις μόνος σου αν δεν έχεις πολύ χρόνο και υπομονή. Είναι πιο εύκολο να φτιάξετε τους πύργους και το κατάστρωμα πρώτα και στη συνέχεια να παίξετε με προσαρμογές στο μήκος και την ένταση του καλωδίου για να δείτε τι «αισθάνεται» το πιο δυνατό. Φανταστείτε να είστε ο διαχειριστής έργου της πρώτης γέφυρας ανάρτησης!
Μοντέλο Bridge-Stayed Bridge: Και πάλι, αυτή είναι μια πολύ περίπλοκη επιλογή μοντέλου, αλλά προσφέρει μια καλή ευκαιρία να παίξετε με το ιδανικό μήκος των καλωδίων που κατεβαίνουν από τις κορυφές των πύργων. Τι πιστεύετε ότι θα συνέβαινε εάν μια γέφυρα αυτού του τύπου κατασκευαζόταν με ασύμμετρα μεγέθη καλωδίων μεταξύ των δύο πύργων;
Σχέδια γεφυρών ζευκτόντων
Χρησιμοποιούνται διάφορα διαφορετικά είδη γεφυρών ζευκτόντων. Μπορείτε να κάνετε γέφυρες ζευκτόντων πιο εύκολα χρησιμοποιώντας ραβδιά popsicle από τη χρήση παιγνιοχάρτων. απλώς να έχετε διαθέσιμη κόλλα ξύλου.
Από την πλευρά του, ένα δοκάρι μοιάζει με τραπεζοειδές - ένα ορθογώνιο με συμμετρικά κεκλιμένα άκρα παρά παράλληλα. Τα μέρη αυτού του τετραπλού πλαισίου είναι το πάνω και το κάτω μέρος χορδές και τα άκρα ονομάζονται δημοσιεύσεις. Τα εσωτερικά κομμάτια του ζευκτόν ονομάζονται μέλη.
- Λαβύρινθος: Αυτό το μοντέλο χρησιμοποιεί μέλη που σχηματίζουν ισόπλευρα τρίγωνα, αλλά δεν υπάρχουν κάθετα μέλη.
- Pratt: Αυτή η ποικιλία έχει μια σειρά από κοκαλιάρικα ορθογώνια που περιέχουν εσωτερικά κεκλιμένα μέλη για να σχηματίσουν ζεύγη τριγώνων στις επιμέρους μονάδες.
- Howe: Αυτό είναι πολύ παρόμοιο με το Pratt, αλλά στη μέση, τα μέλη που «κλίνουν» συναντιούνται στην κορυφή της χορδής αντί στην κάτω χορδή. Είναι καλύτερο από το Pratt όσον αφορά τον χειρισμό της συμπίεσης, όλα τα άλλα είναι τα ίδια, αλλά ακριβότερα.
- Κ ζευκτόν: Όπως υποδηλώνει το όνομά του, αυτός ο περίπλοκος σχεδιασμός δοκών περιλαμβάνει μονάδες σε σχήμα γράμματος Κ και την εικόνα του καθρέφτη.
Ποια γέφυρα ζευκτόντων είναι η ισχυρότερη; Αυτό εξαρτάται από υλικά και άλλους παράγοντες εκτός από τη βασική σχεδίαση, με τον ίδιο τρόπο ορισμένοι ποδηλάτες μπορούν να ταξιδεύουν γρηγορότερα από έναν φτωχό οδηγό σε ένα αμάξι. Αλλά με κάθε τρόπο, πολλή δυνατή δουλειά έχει περάσει σε όλες αυτές τις γέφυρες και τα σχέδιά τους με την πάροδο του χρόνου.
