Inhoud
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 ondersteuning. Balkbruggen gebruiken eenvoudige, verticale stijlen om een rechte, horizontale brug op te hangen, terwijl boogbruggen een gebogen ondersteunende structuur gebruiken.
Bundelbrug Gewichtsverdeling
In hun basisvorm zijn balken het eenvoudigste brugontwerp met alles van een stuk verhoogde snelweg tot planken van hout over een kleine sloot die een balkbrug vormt. Het gewicht dat op een balkbrug wordt geplaatst, wordt rechtstreeks naar beneden gedrukt, in de richting van een onderliggende steun, 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 hoe ze uit elkaar liggen, bevindt het zwakste punt zich altijd direct in het midden, op het verste punt tussen elke steun.
Boogbrug Gewichtsverdeling
Beroemd gebruikt door de Romeinen voor aquaducten en loopbruggen, gebruiken boogbruggen een afgeronde structuur om het gewicht vanuit het midden naar buiten te duwen naar elk uiteinde. In plaats van alleen maar een punt op de brug te dragen, duwen de bogen het gewicht gelijkmatig naar de steunen. Door het ontwerp is geen enkel punt van een boog zwakker dan enig ander punt, waarbij de boog daadwerkelijk werkt om zichzelf omhoog te houden. Dit gelijkmatige gewichtsverdeelmodel geeft informatie over het ontwerp van de brug, waarbij het middelpunt van de brug vrij dun is in vergelijking met enig ander punt. Dit is het meest merkbaar in afgeronde bruggen met één boog, waarbij het midden de hoogste en dunste plaats in de structuur is.
Sterkte
Een boogbrug is sterker dan een balkbrug, simpelweg omdat de balk een zwak punt in het midden heeft waar er 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 "continue overspanning" genoemd, vaak wordt gebruikt om de lengte van de bruggen te verlengen. Boogbruggen zijn ondertussen gebruikt om zeer lange afstanden af te leggen, met maximaal 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 1.800 voet en een totaal van meer dan 5.700 voet. De langste brug met doorlopende overspanning ter wereld, de Ponchartrain Causeway in Louisiana, strekt zich uit over 24 mijl lang, maar de twee overspanningen van de verhoogde weg gebruiken 2.243 en 1500 individuele balkbruggen om die lengte te dekken.
Voor-en nadelen
Hoewel beide typen bruggen kunnen worden gebouwd om solide ondersteuning over lange afstanden te bieden, zijn het vaak esthetiek, materialen en speling die het verschil maken. Veel steunen moeten worden gebruikt om een balkbrug over een lange afstand te strekken, zoals te zien bij de Ponchartrian Causeway, en balkbruggen zijn laag gebouwd om minder materialen te gebruiken, waardoor het erg moeilijk is voor boten om onder de brug door te varen. De benodigde hoeveelheid balken kan de brug ook lelijk maken. Bogen kunnen ondertussen hoger worden gebouwd met minder steunbalken, waardoor vrije ruimte onder de brug een groot voordeel is. De grote overspanning van de boog en het onbelemmerde 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 in het midden, maken ze echter ingewikkelder en duurder om te bouwen.