강, 호수, 바다 를 가로지르는 다리가 어떻게 살아나는지 궁금해 해 본 적 있습니까?이 구조물은 단순한 철과 콘크리트 합성물 이상의 것입니다. 그들은 인간의 독창성과 공학의 최고를 나타냅니다.오늘 우리는 이 건축적 기적이 숨겨진 비밀을 공개하고, 7가지 일반적인 다리 유형, 그 독특한 특성, 그리고 그 건설을 뒷받침하는 과학적 원리를 탐구합니다.

샌프란시스코 를 떠올릴 때, 거대 한 골든 게이트 다리 가 필연적 으로 생각 나게 된다. 조셉 스트라우스 가 1917 년 에 설계 한 다리 는 1933 년 1 월 에 건설 시작 되어 4 년 이상 완성 되었다,1937년 5월 교량 개통으로 캘리포니아 본토와 샌프란시스코 사이의 교통에 혁명을 일으켰습니다.미국 토목공학회 (American Society of Civil Engineers) 에 의해 "현대 세계의 7대 불가사의" 중 하나로 지정되었습니다..

샌프란시스코를 방문 할 때, 샌프란시스코-오클랜드 베이 브릿지는 종종 주의를 끌고, 특히 새벽에 그 빛들이 스카이 라인을 조명할 때.1936년 골든 게이트 다리보다 1년 일찍 완공이 건물은 샌프란시스코와 오클랜드를 연결하는 2층 건물입니다.하층 갑을 수용하는 열차하지만 오늘날 두 층 모두 차량 교통을 위해 사용되고 있습니다.

다리는 현대적인 인프라에 필수적입니다. 그들은 공동체를 연결하고 교통을 효율화합니다.이동 거리를 줄이고 물류 효율성을 높여 경제 성장을 촉진합니다.수로, 계곡, 고속도로를 가로지르는 다리든 간에 다리는 발전을 위한 중요한 통로로 작용합니다.

다리 설계 및 건설은 많은 요소를 신중하게 고려해야 합니다.부하또한 다리는 바람, 비, 눈 및 지진 활동과 같은 환경적 도전에도 견딜 수 있어야 합니다.다리 엔지니어들은 구조적 무결성과 안전을 보장하기 위해 광범위한 전문 지식을 필요로 합니다..

다리 의 설계 는 매우 다양 하다. 하지만, 크게 네 가지 종류 가 지배적 이다. 그 중 에는 빔 다리, 아크 다리, 서스펜션 다리, 트러스 다리 가 있다. 아래 에서 각각 을 자세히 살펴볼 것 이다.

가장 오래되고 가장 경제적인 다리 유형으로서, 빔 브리지는 양쪽 끝에서 기둥으로 지지되는 수평 빔으로 구성됩니다. 더 긴 스펜에는 추가 기둥이 필요합니다.빔 의 무게 는 바로 아래로 내려서 기둥 에 전달 된다짧은 빔 브릿지는 뒷마당 강 건너편과 같은 목재를 사용할 수 있으며, 더 긴 버전은 전압 콘크리트를 사용합니다. 무거운 부하로 갑판이 느려질 수 있습니다.

뉴올리언스의 팟차트레인 호수 도로는 이러한 설계의 예입니다.

수천 년 전으로 거슬러 올라가는 초기 아치 다리는 더 짧은 팽창을 위해 돌이나 콘크리트를 사용했습니다. 현대적인 반복은 철과 콘크리트를 사용합니다. 아치 끝은 기둥에 달려 있습니다.곡선 전체에 무게를 균등하게 분배합니다.매우 견고하지만, 아크 브리지는 더 긴 건설 기간을 필요로 합니다.

대표적인 예로는 베네치아의 리알토 다리와 시드니 항구 다리가 있습니다.

서스펜션 브릿지에서는 탑 사이에 고정된 주요 케이블에 고정된 수직 서스펜서에서 갑판이 매달립니다. 이 구성은 부담을 균등하게 분산합니다.큰 배를 수용하는 수로에 이상적으로 더 긴 스프랜스를 가능하게합니다.미적 인 면 에서도 호평 을 받고 있지만, 서스펜션 브릿지는 취약점 을 직면 합니다. 과부하 된 서스펜서 는 고장 갈 수 있고, 강한 바람 은 위험 한 진동 을 유발 할 수 있습니다.

태국의 카오야이 국립공원 정글 다리는 샌프란시스코의 정교한 모형과 대조적으로 초라한 서스펜션 디자인을 보여줍니다.

트러스 브릿지는 가장 견고한 디자인 중 하나다. 직선 철제 로 구성 된 삼각형 프레임 으로 인해 부하 를 효율적 으로 견딜 수 있다.

일본의 이키츠키 다리는 이런 형태를 잘 보여준다.

핵심 네 가지 외에도, 전문적인 디자인은 특정 요구를 해결합니다.

이 빔은 한쪽 끝에서 지지되는 빔을 사용하며, 때로는 중간 스펜에서 만나는 두 개의 캔티레버를 결합하거나 여러 단위를 연속으로 연결합니다.

캐나다 의 동명 의 칸티레버 다리 는 이 접근 방식 을 잘 보여 준다.

이 다리 들 은 타워 와 케이블 이 직접 갑판 을 지지 하는 것 으로, "하프" 또는 "풍선"의 케이블 배열 을 채택 한다. 경제적이고 견고 한 다리 들 은 바람 에 흔들릴 수 있지만 현대적 인 미적 으로 매료 된다.

중국의 제아징-샤오징 해상교는 케이블로 연결된 공학을 예로 들 수 있습니다.

융합 빔과 서스펜션 요소를 통해 아치 브릿지는 강 건너편과 같은 중간 범위에 적합합니다.

포틀랜드의 프리몬트 다리는 이 하이브리드 디자인을 보여줍니다.

학생들이토목공학자다리 건설을 담당하는 일을 맡고 있습니다.

타코마 나로우스 다리 붕괴 는 설득력 있는 사례 연구 로써 사용 된다. 지속 된 바람 의 공명 진동 은 재앙적 인 "파람"을 유발 하여, 중요 한 공학 교훈 을 준다.콘크리트와 철강 갑판이 이렇게 크게 휘어지는 것을 목격하는 것은 여전히 놀랍습니다..

교육자 들 은 브릿지 기계 에 대한 관심 을 불러일으키기 위해 동영상을 활용 할 수 있다. 초등학생 들 은 빔, 트러스, 서스펜션 브릿지,더 나이가 많은 학습자들은 미셸 게이의 STEM 챌린지 비디오와 같은 고급 분석에 참여합니다.

PBS 리소스는 다리 물리학을 다양한 연령층에 걸쳐 탐구하는 상호 작용 도구를 제공합니다. 어린 아이들은 블록을 사용하여 "Three Billy Goats Gruff" 다리를 재현 할 수 있습니다.더 큰 학생들은 수작업 스틱과 테이프와 같은 제한된 재료로 무게를 지탱하는 문제를 해결합니다.진보적 복잡성은 특정 브리지 유형을 도입하거나 부하 제약 하에서 스펜 길이를 최대화합니다.

교실용 재료는 블록과 빨대부터 테이프, 점토 또는 뜨거운 접착제로 고정된 미리 잘린 나무 스트립까지 다양합니다.