Dipicit atau diregangkan?

Setiap bahagian struktur ditolak atau ditarik oleh bahagian-bahagian di sebelahnya. Jurutera membahagikan daya dalaman ini kepada beberapa jenis:

• Mampatan: bahan itu dipicit. Tiang di bawah bumbung, timbunan buku di bawah tangan.
• Tegangan: bahan itu diregangkan. Tali yang memegang lampu, kabel jambatan, gelang getah yang diregangkan.
• Ricih: lapisan bahan cuba meluncur melepasi satu sama lain, seperti kertas yang dipotong dengan gunting.
• Lenturan: rasuk melendut, jadi sisi atasnya dipicit dan sisi bawahnya diregangkan.

Daya sahaja tidak memberitahu sama ada sesuatu bahagian akan bertahan. Yang penting ialah daya yang tersebar pada luas yang menanggungnya. Itulah tegasan: stress = force ÷ area, diukur dalam pascal (Pa), atau megapascal (MPa, berjuta-juta pascal). Beban 1 kN (kira-kira berat jisim 100 kg) yang tergantung pada rod dengan keratan rentas seluas 100 mm² memberikan 1 000 N ÷ 0.0001 m² = 10 MPa.

Bahan tidak sama baik untuk kedua-dua tugas. Batu, bata dan konkrit kuat menahan mampatan tetapi lemah menahan tegangan. Sebagai panduan kasar, kekuatan tegangan bahan-bahan ini kira-kira sepersepuluh daripada kekuatan mampatannya, dan selalunya kurang. Tarik rasuk batu dan rasuk itu akan retak jauh lebih awal berbanding bongkah batu yang dimampatkan dan bersaiz sama. Keluli dan tali ialah jenis yang berbeza: keluli kuat dalam kedua-dua keadaan, manakala tali atau kabel sangat baik menahan tegangan tetapi tidak berguna menahan mampatan, kerana tali akan kendur apabila ditolak.

Ada satu lagi perkara yang perlu diberi perhatian. Bahagian langsing yang dimampatkan tidak akan hancur dahulu; bahagian itu akan melentur, membengkok ke sisi seperti pembaris yang ditekan dari kedua-dua hujung. Sebab itulah tiang batu dibuat tebal dan anggota mampatan keluli dibuat dalam bentuk tiub atau keratan yang dalam, bukannya batang nipis.

Pengajaran untuk pereka bentuk ialah bentuk sesuatu struktur menentukan daya dalaman yang digunakan. Selalunya, kamu boleh memilih bentuk supaya bahan yang lemah menahan tegangan hanya mengalami mampatan. Itulah yang dilakukan oleh gerbang. Dan apabila kamu mempunyai bahan yang kuat menahan tegangan, kabel ialah cara yang paling ringan untuk membawa beban merentasi ruang.