En los puentes colgantes de hoy (piense en Verrazano-Narrows; puente entre Staten Island y Brooklyn, Nueva York), ¿por qué los dos cables principales se hunden en el medio hasta casi la carretera superior en lugar de correr directamente de una torre a otra? ¿Hay algún beneficio estructural o es estrictamente estético?

Buena pregunta. Espero poder arrojar algo de luz sobre ti.

En realidad, tirar del cable perfectamente recto entre las torres sería imposible. Hacerlo requiere una fuerza infinita. Aquí está el artículo de Wikipedia para ese punto específico.

http://en.wikipedia.org/wiki/Ten…

Para nosotros, la ecuación relevante es:


A medida que el valor de ‘d’, que es la cantidad de caída en el cable, se aproxima a 0, la fuerza horizontal en el cable, H, se aproxima al infinito. Puede probar esto por su cuenta, simplemente tomando una cuerda o cuerda y observando cuánto necesita tirar hacia afuera para enderezar la cuerda más y más. Con una cuerda corta y ligera, puede ser que la desviación de la cuerda de ser perfectamente recta sea imperceptible, pero te aseguro que todavía está allí.

Como muestra la explicación anterior, permitir que el cable baje en el centro reduce la tensión requerida en el cable, lo que reduce el tamaño del cable requerido y los tamaños de los cimientos (hormigón gigante y pesos de acero a los que los cables están unidos en cada extremo del puente) que se requeriría.

Otra forma de pensar en el problema es simplificar la situación. Prueba este experimento mental. si tomaste el puente y te deshiciste de toda la cubierta, y en cambio solo tenías las Dos Torres y los cables principales. Imagine que cuelga un gran peso de los cables, en el centro, justo entre las torres. Es bastante fácil visualizar que el cable asumiría una forma similar a una letra ‘W’ invertida. Los cables pasarían directamente desde una base, hasta la parte superior de una torre, luego volverían al peso y luego a la parte superior de la segunda torre, y finalmente volverían a la segunda base. La única diferencia con el puente real es que, en lugar de tener un solo peso pesado en el medio, tenemos una carga larga y uniforme desde la cubierta del puente, lo que hace que el cable asuma una curva suave en lugar de una forma triangular puntiaguda.

¡Espero que ayude!

Para agregar a la respuesta de Isaac, otra consideración podría ser minimizar la fuerza lateral sobre las torres.
Como puede ver en la imagen de arriba, en el caso 1, las fuerzas laterales de los cables a ambos lados de la torre se cancelan y la torre se somete a compresión solamente. Por otro lado, en el caso 2, la torre está sujeta a cierta fuerza lateral de la sala derecha además de la compresión.

Es la fórmula correcta que he estado buscando. Esa es una respuesta muy valiosa a mi investigación sobre las ecuaciones de ingeniería de puentes.