מבנים וגשרים.

המשקל צריך להגיע לקרקע

הניחו קרש מעל נחל ועמדו עליו. הוא שוקע, ואם אתם כבדים מספיק הוא נשבר. לגשר יש אותו תפקיד כמו לקרש: להעביר את המשקל של מה שעליו, ועוד את המשקל שלו עצמו, הצידה דרך האוויר אל הגדות. הגדות דוחפות אז בחזרה כלפי מעלה בכוח שווה בדיוק. מהנדסים קוראים לדחיפות הנגדיות האלה כוחות התגובה בסמכים.

כל חלק בגשר עושה אחד משני דברים בזמן שהוא מעביר את המשקל הלאה. הוא נדחס, נדחף ומתקצר, ומהנדסים קוראים לזה לחיצה, או נמתח, נמשך ומתארך, ולזה הם קוראים מתיחה. ארבע הצורות הקלאסיות של גשרים נבדלות זו מזו באילו חלקים נדחסים, אילו נמתחים, וכמה.

הקורה: חלק אחד שעושה את שני התפקידים

גשר קורה הוא הקרש, רק מפלדה: שתי קורות גבוהות שנשענות על מסבים בכל גדה. כשהעומס מכופף אותן, השפה העליונה של כל קורה מתקצרת והשפה התחתונה מתארכת. אמצע הגובה של הקורה לא נדחס ולא נמתח.

הכפיפה חזקה ביותר באמצע המפתח, ולכן שם האוגנים, הלוחות העליון והתחתון של הקורה, עובדים הכי קשה. זו הסיבה שקורות פלדה עשויות בצורת האות I: המתכת נמצאת למעלה ולמטה, שם היא מועילה הכי הרבה, ודופנית דקה מחברת בין שני החלקים.

נסו: בחרו קורה בגשר, בחרו פועל תחת הצגת הכוחות, וצפו באוגן העליון הופך לכתום ובתחתון הופך לכחול כשהמשאית מגיעה לאמצע.

חזרה לניסוי ↑

המסבך: לכל תפקיד חלק משלו

מסבך מחליף את הקורה המלאה במסגרת של משולשים. משולש לא יכול לשנות את צורתו בלי שאחת הצלעות שלו תשנה את אורכה, ולכן כל מוט בסופו של דבר בעיקר נדחף או נמשך לאורכו, ולא מתכופף. תחת עומס, החגורה העליונה שלאורך החלק העליון נדחסת, והחגורה התחתונה, שכאן נושאת את הכביש, נמתחת, בדיוק כמו החלק העליון והתחתון של קורה. בתצורה הזאת, שנקראת מסבך פראט, האלכסונים המשופעים מושכים ורוב הניצבים דוחפים. מכיוון שכל מוט עובד לאורכו, מסבך נושא אותו עומס כמו קורה עם הרבה פחות פלדה.

הקשת: הכול דוחף

קשת מעקלת את המבנה כך שהעומס זורם לאורכו. גוף קשת בצורת פרבולה, שנושא כביש הפרוס באופן שווה לאורכו, נדחס לכל אורכו וכמעט לא מתכופף בכלל. אבן ובטון חזקים כשהם נדחסים וחלשים כשהם נמתחים, ולכן הגשרים העתיקים ביותר ששרדו הם גשרי קשת.

המחיר הוא דחיפה לצדדים. קשת לא רק לוחצת כלפי מטה על הגדות שלה; היא גם דוחפת אותן החוצה, ולכן היא צריכה קרקע מוצקה או סמכים כבדים. הסתכלו על החצים הירוקים בבסיס הקשת: הם נוטים פנימה, כי הגדות דוחפות בחזרה. כשהמשאית נמצאת בצד אחד, העומס כבר לא שווה וגוף הקשת היה מתכופף; כאן קורת מיסעה גבוהה שמעליו סופגת את הכפיפה הזאת, כך שגוף הקשת יכול להישאר נדחס.

גשר תלוי: הכול מושך

גשר תלוי הופך את הקשת על פיה. הכביש תלוי על מתלים דקים מפלדה, והם תלויים על שני כבלים ראשיים שמשתלשלים בין מגדלים. כבל יכול רק למשוך, ותיל פלדה חזק מאוד במתיחה, ולכן לגשרים תלויים יש המפתחים הארוכים ביותר בעולם.

הכבלים מושכים פנימה את ראשי המגדלים, ולכן הם ממשיכים מעליהם אל עיגונים קבורים בגדות, שמחזיקים אותם לאחור. המגדלים עצמם נדחפים למטה אל היסודות שלהם.

החשבון תמיד מתאזן

מה שלא תהיה הצורה, סכום החצים הירוקים שווה למשקל הגשר ועוד החלק של המשאית שנמצא עליו. כשהמשאית חוצה, החץ בגדה הקרובה אליה גדל והחץ בגדה הרחוקה מתכווץ, כמו שני אנשים שנושאים משא על מוט ביניהם. הפלדה עובדת גם לפני שהמשאית מגיעה: גשר מוציא חלק גדול מהחוזק שלו על החזקת עצמו.

מה המודל הזה משאיר בחוץ

המבנה נפתר כמסגרת שטוחה של צד אחד, הצד השני נחשב זהה לו, והמשאית נוסעת במרכז הנתיב. הפלדה נשארת אלסטית: במציאות מוט דק שנדחס יכול להתעקם פתאום הצידה, תופעה שנקראת קריסה, הרבה לפני שהפלדה עצמה נכשלת, ומתכננים משקיעים חלק גדול מעבודתם במניעת זה. הניתוח ליניארי, ולכן כבל של גשר תלוי לא נעשה קשיח יותר כשהמתיחה בו גדלה; מיסעות של גשרים תלויים אמיתיים מתכופפות פחות ממה שמוצג. אין רוח, אין קפיצות מהמשאית, אין התפשטות עם הטמפרטורה, והגדות אף פעם לא זזות.