Welk soort brug is sterker: boog of balk?

Balken en bogen zijn twee van de oudste, eenvoudigste bruggen in de geschiedenis en worden nog steeds gebouwd. De stijlen zijn gemakkelijk te onderscheiden door de vorm van de steun. Balkbruggen gebruiken eenvoudige, verticale palen om een ​​rechte, horizontale brug op te hangen, terwijl boogbruggen een gebogen draagstructuur gebruiken.

In hun basisvorm zijn balken het eenvoudigste brugontwerp met alles van een stuk verhoogde snelweg tot houten planken over een kleine sloot die een balkbrug vormt. Het gewicht dat op een balkbrug wordt geplaatst, wordt direct naar beneden gedrukt, in de richting van een onderliggende ondersteuning, waardoor het middelste gedeelte van de brug het zwakst is. Balkbruggen gebruiken verticale steunen om het gewicht over langere afstanden vast te zetten. Maar ongeacht het aantal steunen of de onderlinge afstand, het zwakste punt bevindt zich altijd direct in het midden, op het verste punt tussen elk steunpunt.

Beroemd gebruikt door de Romeinen voor aquaducten en loopbruggen, gebruiken boogbruggen een afgeronde structuur om het gewicht vanuit het midden naar elk uiteinde naar buiten te duwen. In plaats van een enkel punt op het gewicht van de brugsteun alleen te hebben, duwen de bogen het gewicht gelijkmatig naar de steunen. Door het ontwerp is geen enkel punt van een boog zwakker dan enig ander, waarbij de boog daadwerkelijk werkt om zichzelf overeind te houden. Dit model met gelijkmatige gewichtsverdeling bepaalt het ontwerp van de brug, waarbij het middelpunt van de brug vrij dun is in vergelijking met elk ander punt. Dit is het meest merkbaar in ronde bruggen met één boog, waarbij het midden de hoogste en dunste plaats in de constructie is.

Een boogbrug is sterker dan een balkbrug, simpelweg omdat de balk een zwak punt in het midden heeft waar geen verticale ondersteuning is, terwijl bogen het gewicht naar buiten drukken in de richting van de ondersteuning. Dit is een reden waarom balkbruggen doorgaans beperkt zijn tot korte overspanningen, zelden meer dan 250 voet, hoewel een reeks balkbruggen, een "ononderbroken overspanning" genoemd, vaak wordt gebruikt om de brug te verlengen lengte. Boogbruggen zijn ondertussen gebruikt om zeer lange afstanden af ​​te leggen, met tot 800 voet voor een enkele boog. De langste brug met één boog (vanaf mei 2011), de Chaotianmen-brug in China, heeft een hoofdoverspanning van meer dan 1800 voet en in totaal meer dan 5700 voet. De langste ononderbroken overspanningsbrug ter wereld, de Ponchartrain Causeway in Louisiana, strekt zich uit over 24 mijlen lang, maar de twee overspanningen van de verhoogde weg gebruiken 2.243 en 1.500 individuele balkbruggen om dat te overbruggen lengte.

Hoewel beide soorten bruggen kunnen worden gebouwd om solide ondersteuning te bieden over lange afstanden, zijn het vaak esthetiek, materialen en speling die het verschil maken. Er moeten veel steunen worden gebruikt om een ​​balkbrug over een lange afstand te spannen, zoals te zien is bij de Ponchartrian Causeway, en balkbruggen zijn laag gebouwd om minder materialen te gebruiken, waardoor het voor boten erg moeilijk is om onder de brug. De benodigde hoeveelheid balken kan de brug ook lelijk maken. Bogen kunnen daarentegen hoger worden gebouwd met minder steunbalken, waardoor de vrije ruimte onder de brug een groot voordeel is. De grote overspanning van de boog en het vrije uitzicht eronder kunnen boogbruggen tot een spectaculair gezicht maken. De middelen om een ​​boogbrug te bouwen, beginnend aan beide uiteinden en naar buiten toe bouwend tot ze elkaar in het midden ontmoeten, maken ze echter ingewikkelder en duurder om te bouwen.