Större konstruktioner: Broar

Den här staden ligger på båda sidorna av en flod. Det enda sättet att ta sig över floden är med båt. Allteftersom staden växer, blir det fler och fler människor som bor på ena sidan av floden, men jobbar, handlar eller studerar på den andra sidan. Så stadens myndigheter bestämmer att det är dags att bygga en bro, för att göra resor över floden enklare för stadens invånare. De anlitar en grupp ingenjörer till uppdraget.

Att bygga en bro tar ofta lång tid, och kostar mycket pengar och resurser, så det är många saker ingenjörerna behöver ta hänsyn till, innan de kan börja bygga. De måste tänka på hur lång bron behöver vara för att förbinda de båda sidorna av floden, hur många människor som kommer att färdas fram och tillbaka, och vilka transportmedel människorna kommer att korsa bron med: kommer de att färdas med bil, med buss, med tåg, eller ska bron kunna omfatta alla de här alternativen? Svaren på de här frågorna hjälper ingenjörerna att bättre förstå hur stor belastning bron behöver klara av. Ingenjörerna behöver också ta hänsyn till de geografiska förhållandena i området. Är jordbävningar eller orkaner vanliga här? Förändras vattennivån under vissa tider på året?

Vilken typ av mark och underlag är det? De behöver också veta hur mycket staden vill spendera, så att de kan planera sin budget. Alla de här faktorerna påverkar brons utformning. När de väl vet svaret på de här frågorna, kan ingenjörerna börja tänka på möjliga lösningar. I nästa steg tar ingenjörerna alla fakta de samlat ihop, och analyserar vad det innebär i fråga om krafter.

Det finns två typer av krafter som en bro alltid påverkas av. Det ena är tryckande krafter som trycker ihop brons delar. De kallas tryckkrafter. Det andra är "utdragande" krafter som försöker dra isär delarna. De är dragkrafter.

Olika konstruktioner och material har olika egenskaper i fråga om dragkraft och tryckkraft. För stora tryck- eller dragkrafter kan få delar av bron att krökas eller spricka. Då kan bron kollapsa! Så ingenjörerna behöver beräkna de här krafterna noggrant, och planera vilken typ av bro och vilka material som passar bäst. De behöver också fastställa vilka stöd som behövs och var de ska stå för att krafterna ska fördelas på det bästa och mest balanserade sättet, för att göra bron stark och stadig.

Ju större och stadigare bron är, desto dyrare är den att bygga. Så för att spara pengar, resurser och arbete, konstrueras broar bara till att vara så starka som är nödvändigt. I den här staden har ingenjörerna kommit fram till flera olika lösningar. De har anlitat arkitekter för att få bron att se fin ut, testat de olika förslagen med hjälp av virtuella och fysiska modeller, och beräknat kostnaderna. Nu kan de överväga för- och nackdelarna med varje lösning, och till slut välja det bästa alternativet att presentera för stadens myndigheter.

De har beslutat att bygga en hängbro med långa vertikala kablar som håller upp hela konstruktionen. Den här bron är relativt enkel att bygga och underhålla, och tillräckligt stark för att bära den beräknade belastningen. När staden väl har godkänt utformningen och budgeten kan byggandet påbörjas. Beroende på storleken och komplexiteten, kan byggandet av en bro ta allt ifrån några veckor för en enkel gångbro för gående, till flera år för en stor hängbro över vatten. Just den här bron borde bli klar före nästa sommar.

Människorna i staden ser redan fram emot den!