Γιατί είναι τόσο ισχυρή μια τοξική δομή;
1. Διανομή δύναμης:
* Ανακατεύθυνση δύναμης: Μια αψίδα μεταφέρει το βάρος της δομής (και οποιοδήποτε φορτίο που μεταφέρει) προς τα κάτω και προς τα κάτω στις υποστηρίξεις του. Αντί να πιέζει κατευθείαν προς τα κάτω σαν μια δέσμη, η αψίδα κατευθύνει τις δυνάμεις οριζόντια, σπρώχνοντας προς τα έξω από τα υποστηρίγματα.
* δύναμη συμπίεσης: Οι καμάρες έχουν σχεδιαστεί για να είναι κυρίως υπό συμπίεση, πράγμα που σημαίνει ότι οι δυνάμεις που ενεργούν στην αψίδα σπρώχνουν τα μέρη της μαζί. Τα περισσότερα δομικά υλικά είναι πολύ ισχυρότερα στη συμπίεση από την ένταση (τράβηγμα).
2. Σχήμα και γεωμετρία:
* Keystone: Το Keystone, η πέτρα σε σχήμα σφήνας στην κορυφή της αψίδας, παίζει κρίσιμο ρόλο. Κρατάει τις άλλες πέτρες στη θέση τους πιέζοντας τους προς τα μέσα.
* Σχήμα και σταθερότητα: Το καμπύλο σχήμα της αψίδας διανέμει βάρος ομοιόμορφα. Η εσωτερική κλίση των λίθων της αψίδας τους αναγκάζει να ωθήσουν ο ένας τον άλλον, δημιουργώντας μια αυτο-υποστηριζόμενη δομή. Το ίδιο το σχήμα βοηθά να αντισταθεί στον λυγισμό και την κατάρρευση.
* ώθηση: Η εξωτερική ώθηση του τόξου (γνωστή ως ώθηση) ελέγχεται από το σχήμα της αψίδας και τη γωνία των πέτρων του. Με την προσαρμογή αυτών των παραγόντων, οι μηχανικοί μπορούν να εξασφαλίσουν ότι η ώθηση απορροφάται με ασφάλεια από τα στηρίγματα.
3. Πέτρες αλληλοσύνδεσης:
* τριβή: Το βάρος της αψίδας και η σφιχτή τοποθέτηση των λίθων δημιουργούν τριβή, προσθέτοντας τη σταθερότητα της δομής.
* τσιμέντο ή κονίαμα: Σε ορισμένες περιπτώσεις, το κονίαμα ή το τσιμέντο χρησιμοποιείται για να δεσμεύσει τις πέτρες μαζί, αυξάνοντας περαιτέρω την αντοχή της αψίδας και την αντοχή στο νερό.
4. Πλεονεκτήματα έναντι άλλων δομών:
* που εκτείνεται σε μεγάλες αποστάσεις: Οι καμάρες μπορούν να εκδιώξουν πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις από τις δοκούς.
* ελαφρύ: Σε σύγκριση με μια ευθεία δέσμη του ίδιου διαστήματος, μια αψίδα μπορεί να είναι ελαφρύτερη.
* Αισθητική έκκληση: Η κομψή καμπύλη μιας αψίδας προσθέτει ομορφιά σε κτίρια και δομές.
Παραδείγματα:
* Ρωμαϊκά υδραγωγεία: Αυτές οι εντυπωσιακές δομές βασίστηκαν σε μεγάλο βαθμό στις καμάρες για να μεταφέρουν νερό σε μεγάλες αποστάσεις.
* καθεδρικές θησαυροφυλάκτες: Οι αυξανόμενες καμάρες των καθεδρικών ναών καταδεικνύουν την ικανότητα των καμάρων να δημιουργούν τεράστιους και όμορφους εσωτερικούς χώρους.
* Bridges: Οι καμάρες χρησιμοποιούνται συνήθως στην κατασκευή της γέφυρας για τη δύναμή τους και την ικανότητά τους να καλύπτουν τα κενά.
Συνολικά, η δύναμη μιας αψίδας έγκειται στο μοναδικό του σχήμα, στον τρόπο με τον οποίο διανέμει τις δυνάμεις και τη συνολική φύση των λίθων του. Αυτός ο συνδυασμός παραγόντων καθιστά το Arches ένα εξαιρετικά ισχυρά και αποτελεσματικό δομικό στοιχείο.
