Les poutres et les arches sont deux des ponts les plus anciens et les plus simples de l'histoire et sont encore construits aujourd'hui. Les styles se différencient facilement par la forme du support. Les ponts à poutres utilisent des poteaux verticaux simples pour suspendre un pont droit et horizontal, tandis que les ponts en arc utilisent une structure de support incurvée.
Répartition du poids du pont de poutre
Dans leur forme de base, les poutres sont la conception de pont la plus simple, allant d'un tronçon d'autoroute surélevée à des planches de bois sur un petit fossé formant un pont à poutres. Le poids placé sur un pont à poutres est pressé directement vers le bas, vers n'importe quel support inférieur, ce qui rend la partie médiane du pont la plus faible. Les ponts à poutres utilisent des supports verticaux pour sécuriser le poids sur de plus longues distances. Mais quel que soit le nombre de supports ou leur espacement, le point le plus faible est toujours directement au milieu, au point le plus éloigné entre chaque support.
Répartition du poids du pont en arc
Célèbrement utilisés par les Romains pour les aqueducs et les passerelles, les ponts en arc utilisent une structure arrondie pour pousser le poids du centre vers l'extérieur vers chaque extrémité. Plutôt que d'avoir un point sur le pont de support de poids seul, les arches poussent le poids uniformément vers les supports. De par sa conception, aucun point d'un arc n'est plus faible qu'un autre, l'arc travaillant réellement pour se maintenir en place. Ce modèle de répartition uniforme du poids informe la conception du pont, le point central du pont étant assez mince par rapport à tout autre point. Ceci est particulièrement visible dans les ponts arrondis à une seule arche où le milieu est l'endroit le plus haut et le plus mince de la structure.
Force
Un pont en arc est plus solide qu'un pont à poutres, simplement parce que la poutre a un point faible au centre où il n'y a pas de support vertical tandis que les arcs poussent le poids vers l'extérieur vers le support. C'est l'une des raisons pour lesquelles les ponts à poutres sont généralement limités à de courtes portées, rarement plus de 250 pieds, bien qu'une série de ponts à poutres, appelée « travée continue », soit souvent utilisée pour étendre la longueur du pont longueur. Les ponts en arc, quant à eux, ont été utilisés pour couvrir de très longues distances, avec jusqu'à 800 pieds pour une seule arche. Le plus long pont à une arche (en mai 2011), le pont Chaotianmen en Chine, a une travée principale de plus de 1 800 pieds et un total de plus de 5 700 pieds. Le pont à travée continue le plus long du monde, la chaussée de Ponchartrain en Louisiane, s'étend sur 24 miles de long, mais les deux travées de la chaussée utilisent 2 243 et 1 500 ponts à poutres individuelles pour couvrir ce longueur.
Avantages et inconvénients
Alors que les deux types de ponts peuvent être construits pour offrir un support solide sur de longues distances, c'est souvent l'esthétique, les matériaux et le dégagement qui font la différence. De nombreux supports doivent être utilisés pour étirer un pont à poutres sur une longue distance, comme on le voit avec la chaussée de Ponchartrian, et les ponts à poutres sont construits bas pour utiliser moins de matériaux, ce qui rend très difficile le passage des bateaux sous le pont. La quantité nécessaire de poutres peut également rendre le pont inesthétique. Les arches, quant à elles, peuvent être construites plus haut avec moins de poutres de support, ce qui fait du dégagement sous le pont un avantage majeur. La grande portée de l'arc et la vue dégagée en dessous peuvent faire des ponts en arc un spectacle spectaculaire. Cependant, les moyens de construire un pont en arc, en commençant par les deux extrémités et en s'étendant vers l'extérieur jusqu'à se rencontrer au milieu, les rendent plus compliqués et coûteux à construire.
