Belangrike professionele en veiligheidsnota: Hierdie is ’n argiefkundige hersiening, nie ’n ontwerp, statiese berekening, assessering van ’n bestaande brug, of instruksies vir konstruksie, inspeksie of rehabilitasie nie. Die oorspronklike verdelings, spanne, verhoudings, spannings, materiale, voegbesonderhede en konstruksie-oplossings is oorgedra sonder professionele verifikasie en moet nie as ’n moderne spesifikasie gebruik word nie. Ontwerp en werk aan brûe vereis gemagtigde ontwerpers en kontrakteurs, huidige regulasies en standaarde, geotegniese en hidrologiese data, berekening van permanente en veranderlike effekte, moegheid, wind, temperatuur, seismisiteit, stabiliteit, fondamente, samestellingstoestande en robuustheid, asook toetsing van materiale, korrosie, lasse en die werklike toestand van die struktuur. Toegang tot die struktuur, werk op hoogte, verkeer, opheffing, sweis, sny en montering hou dodelike risiko’s in en vereis ’n spesiale beskermingsplan.
Ontwerp, konstruksie en rehabilitasie van staalbrûe is nie deel van die nuwe openbare aanbod van Savo Kusić nie. Die huidige fokus is houtvensters, hout-aluminiumvensters, pasgemaakte vensters en deure. Vir ’n venster- of deurprojek kan jy versoek om kwotasie stuur.
Boogbrûe
Daar is regte boogbrûe met stewige boë, wat allerhande impakte kan ontvang, en boogbrûe wat uit stawe bestaan, waar ’n stewige stelsel verkry word deur die bestaan van ’n verstewingsbalk. ’n Versterkte boog (Langer balk) word bereken onder die aanname van skarnierverbindings, dus word die boog slegs met normale kragte gelaai. Buigmomente word oorgeneem deur die verstywingsbalk, wat ook die rol van spanning vervul as die boog bokant die balk geleë is.
Boë en Langer-balke is meer ekonomies as balkbrûe vir groter spanne, omdat die eweredig verspreide volle las slegs deur die ondersteunende lyn van die boog ontvang word. Met die uitsondering van bykomende kragte word momente slegs deur gedeeltelike belading veroorsaak, dus is hulle aansienlik kleiner in boë as in balke.
Fig.1— Traliepoorte
Fig.2— Blikpoorte
a) Boogkonstruksies. Vasgeklemde hawens word selde gebou as gevolg van die probleme met ondersteuningsklem. Die mees algemene is poorte op twee gewrigte. Poorte met drie skarniere het die voordeel dat die beweging van die stutte en die verandering in temperatuur nie kragte in hulle veroorsaak nie. Hulle is veral van toepassing op lae verhouding f/l en vir die geval van onbetroubare grond. Rigiede poorte word as roosters gemaak (fig.1) of as blikstutte (fig.2). Die boogstruktuur is bo en onder die ryvlak geleë, versonke ryvlak word om estetiese redes vermy. Hawens bokant die pad ontvang draadjies om die dryfkrag van die hawe te ontvang. As die boog stewig aan die balke van die aangrensende openinge verbind is (fig.1c en e), kan statiese hoeveelhede binne wye perke beïnvloed word.
b) Langer-balke het relatief sterk boë, aangesien die buiglengte gelyk is aan die afstand tussen die nodusse van die boonste verbinding. Oplossings met ’n boog onder die sypaadjie (fig. 3d) word selde in brûe gebruik. Die balk vir verstywers kan plaatmetaal of rooster wees. Met albei oplossings kan daardie balk deurlopend voortgesit word in naburige velde, sodat kontinue of Gerber-stelsels geskep word (fig. 3b). In fig. 4 toon ’n deursnee van ’n brug met een middelbalk. Die ondersteunende struktuur bestaan uit ’n staafboog, stewige hangers en ’n geslote hol boks as ’n verstewingsbalk wat torsie- en buigmomente ontvang.
Fig.3— Langer strale
Fig.4— Dwarssnit van ’n brug met een tussenliggende hoofbalk
c) Raambrûe. Wanneer dit nodig is om die vrye hoogte van die profiel oor die hele breedte van die opening te verseker, word rame aangebring op twee of drie lae met ’n laer steunhoogte as met eenvoudige balke as gevolg van die effek van die raam (fig.5).
e) Berekening. Boë word gewoonlik bereken met die aanname dat hul as nie vervorm nie. Elastiese vervormings kan egter aansienlik wees. In opgeskorte spanningsoplossings verander statiese hoeveelhede nie veel as gevolg van vervorming nie, terwyl vervorming in reguit boë en Langer-balke ’n beduidende uitwerking op statiese hoeveelhede kan hê.
Fig.5— Raam brûe
Hangbrûe
Traliehangbrûe, wat inherent styf is, word selde gebou. Moderne hangbrûe het ’n verstewingsbalk, wat buiging van gekonsentreerde kragte beperk en gelyk maak. Hangbrûe met groot spanwydtes is die brug oor die Golden Gate naby San Francisco (Fig.6a) reeks1280m, en die Washington-brug naby New York (fig.6b) reeks1067m.
Verstevigende balke is plaatmetaal of traliewerk, van konstante hoogte of met ’n klein toename in hoogte bo die middelstutte. Die verhouding van die pyl tot die span word meestal in die verhouding gekies1/9aan1/11. Verskeie ongelukke het getoon dat op lae hoogtes die styfheid te laag kan wees, veral met lae eie gewig en klein breedte van die brug.
Fig.6— Amerikaanse hangbrûe: a) Brug oor die Golden Gate in San Francisco (1937), b) Washington Bridge in New York (1931), c) Florianopolis-brug in Brasilia (1926)
Sprocket
a) Gelede kettings van skakels met uitgestrekte ente, wat vrylik parallel aan mekaar lê en na mekaar kyk by die gewrigte met wedersydse oorvleuelings van die skakels van aangrensende velde, word op twee maniere gemaak - met geklinkte versterkings van lamelle aan die ente of met uitgebreide ente verkry deur smee (Fig.7). Die ketting van die brug oor die Ryn is van treksterkte nikkelstaal gebou5,5aan6,5t/cm2. In kleiner Amerikaanse hangbrûe word die ketting van gewone gegote staal gemaak, en in sommige gevalle van allooi of geharde staal.
Fig.7— Florianopolis-brugketting
b) Spiraaltoukabels. Geslote toue word van helder draad gemaak. Die binneste lae van die draad word beskerm met ’n laag lood minium, terwyl die buitenste oppervlaktes van individuele drade met ’n beskermende laag bedek is.
Spiraalvormige draadtoue in Amerikaanse brûe bestaan meestal uit drade wat warm gegalvaniseer is en gedeeltelik op soortgelyke wyse toegedraai is.
Koudgetrekte brugdrade het ’n breeksterkte van 12 tot 20 t/cm2. Die vermoeiingssterkte kan aansienlik verminder word as die buitenste oppervlak van die koudgetrekte drade in ’n swak toestand is.
Die verlenging van die spiraaltou hang af van die materiaal vir die drade sowel as die metode om die tou te maak. Elastiese uitsetting in die gebied van normale toelaatbare spannings beloop 0,003 tot 0,004. Aangesien die toue permanent, plasties gestrek word met 0,001 tydens die eerste vrag, word die toue soms voor gebruik met die grootste krag vooraf gelaai en dus gerek. Die voordeel van hierdie strek is beperk, aangesien ’n aansienlike gedeelte van die “permanente rek” verlore gaan nadat die tou tydens verdere installasie losgemaak is.
Historiese eenhede, staalname, beskermende bedekkings, sterktes, uitbreidings en metodes om kabelkoppe te maak of te giet, is nie moderne spesifikasies nie. Die toestand van bestaande kettings, toue, ankers, kabelkoppe en beskermende bedekkings word bepaal deur dokumentasie, inspeksie en toetsing; kan nie uit hierdie algemene teks afgelei word nie.
Anker
Kettings gemaak van artikels word geanker deur gebruik te maak van proppe in stutte wat in die fondamente vasgemaak word vir anker.
Spiraaltoue het ooreenstemmende koppe aan die punte (fig.8). waarin die drade in die vorm van ’n besem ontstrengel is, en na skoonmaak met wit metaal gevul word. Vakkundig gegote koppe het dieselfde sterkte as die tou.
Fig.8— Kabelkoppe: a) eenvoudige kop, b) Amerikaanse kop, c) Rynbrugkop
Vering en kabelbinders
Hangers word van ronde staal gemaak, veral van pype of draadtoue (fig.9en11). In die geval van geslote toue, word die kabeltoue met kabelbinders bedek (fig.10). In die geval van afsonderlike kabelbundels is die ophangings so ontwerp dat individuele toue met nuwes vervang kan word indien nodig. Hangers gemaak van toue word met kabelkoppe vasgemaak, terwyl klein verskille in lengte met shims gelyk gemaak word.
Fig.9— Hanging, ou brug oor die Ryn
Fig.10— Kabelbinders van die brug oor die Ryn: a) nuwe brug, b) ou brug
Fig.11— Kabelbinder en hangtoue
Torings (pilone)
Die torings van hangbrûe is aan die onderkant skarnier, of hulle kan vasgeklem word, wat meestal in Amerika die geval is. Die ketting is stewig aan die torings vasgemaak. Beweegbare ondersteuning is slegs nodig wanneer die torings nie met horisontale kragte toevertrou kan word nie, wat sou plaasvind met onbeweeglike stutte.
Vir groot hangbrûe word laer ingewigde torings verkies. In daardie geval kan die torings eers gemonteer word, dan die kettingringe en hangers, en laastens die verstywingsbalke. In self-geankerde hangbrûe word uitgebreide steierwerk vereis aangesien die statiese stelsel eers begin werk wanneer die verstewingsbalk toe is.
Padstutte en padbord
Wat verkeer en instandhouding betref, moet ons probeer verseker dat die sypaadjie op die brug nie, indien moontlik, verskil van die plaveisel op die verbindende dele van die pad of spoorlyn nie. Aangesien die plaveisel self nie genoeg styfheid van sy eie het nie, moet dit staatmaak op ’n oppervlakstelsel in die vertikale rigting, sowel as op ’n stelsel wat dit van horisontale laterale ondersteuning voorsien. Die sogenaamde spoorplank rus op spoorbalke wat hoofsaaklik uit langs- en dwarsbalke bestaan.
Dwarssteune
Dwarsbalke dra die bewegende vragte oor na die hoofbalke. Hulle is ook ’n belangrike deel van koppelings. Dwarsbalke lê direk op die hoofbalke en in die geval van skuins brûe, dus is hul spanwydte gelyk aan die spasiëring van die hoofbalke. Dwarstutte is gewoonlik plaatmetaal, vir kort lengtes en gewone gerolstutte. Dit is nuttig dat hul hoogte bedrae1/6aan1/8span, alhoewel in die geval van groot brûe en ’n klein afstand tussen die dwarsbalke (veral in die geval van ’n plaveiselbord), kan hierdie hoogte eweredig wees1/20reeks.
As ’n reël word dwarsstutte as eenvoudige balke beskou, wat styf aan die hoofstutte gekoppel is, sodat in die deursnee van die brug oop of geslote rame geskep word. As gevolg hiervan vind knypmomente plaas, wat veral met verbindings in ag geneem moet word.
Fig.12— Dwarsbalkverbinding
In die geval dat die sypaadjie af is, word die verbinding gemaak met eenvoudige verbindingshoeke, of padplate, wat in die dwarsbalk geplaas word (fig.12), of in die vertikale dele van die I-gedeelte, en in die plek van hul ribbes (fig.13). Die oplossing in fig.14is besonder styf, aangesien die vrykragplaat daar sowel in die dwarssteun as in die vertikaal ingebed is, sodat die oomblik by die hoek deur die skuifboute ontvang word. Met ander oplossings kan dit nie vermy word dat die skroewe gedeeltelik skeur en dat die verbindingshoeke gebuig is nie. Verbindings volgens fig.12en13is aansienlik meer vervorm onder die invloed van die oomblik as dié volgens fig.14. Soortgelyke oplossings ontstaan vir ander sypaadjieposisies. Die lê van dwarsstutte op die hoofstutte is slegs moontlik met voldoende strukturele hoogte. Dan moet die plaatmetaal-hoofstutte verstyf word op die plekke waar die las toegepas word.
Fig.13en14— Variante van die verbinding van die dwarsbalk
Langstutte
Langstutte kan onder die pad en onder voetoorgange wees. Die buitenste balk, wat dikwels aan die brugreling verbind word, word die rand-langsbalk genoem. Langstutte word gemaak van gerol- en plaatmetaalstutte. Hul reeks is tot12 m. Aangesien die longitudinale balke aan die mees direkte invloed van die bewegende las blootgestel word, is hul styfheid teen buiging veral belangrik. In die geval van spoorwegbrûe word die balkhoogte gerig1/8aan1/10reeks. Langstutte gemaak van hoë kwaliteit staal is oor die algemeen ongeskik as gevolg van hoë buiging. By baie ou brûe is die verbinding van die langsliggers volgens fig.15. Een verbindingshoek lê tussen die bene van die gerolde steun, terwyl die ander op die hele hoogte van die dwarssteun rus. Met hierdie tipe verbindings vind beduidende sekondêre spannings plaas, en in baie gevalle het moegheidsbreuke daarmee voorgekom, asook krake by die punt waar die been gesny word. Om hierdie rede word sulke verbindings nie by spoorwegbrûe toegelaat nie. As die sny van die been nie vermy kan word nie, moet hierdie snitte met ’n groot ronding gemaak word, om die risiko van krake te vermy.
Fig.15— Longitudinale ondersteuningsverbinding
Dreinering
Groot aandag moet gegee word aan die dreinering van brûe. Vinnige en volledige dreinering van water is die belangrikste voorvereiste vir die lang lewe van die padoppervlak, sowel as die brug self. Benewens verhoogde roes en verhoogde instandhoudingskoste, is waterretensiegebiede ook gevaarlik weens rypskade. As die vlak van die brug dit toelaat, moet padbrûe ’n sekere longitudinale daling hê (nie minder nie as 1%), wat die vloei van water na die drein sal verseker. Water wat met olie en stof besmet is, word deur geute weggedreineer. Hierdie geute moet voldoende langsval hê en moet toeganklik wees, sodat dit gereeld skoongemaak kan word.
Fig. 16 — Dreinering en beskermende lae van padoppervlak
Asfaltpaadjies is nie absoluut ondeurdringbaar nie. Spesiale isolasie onder die asfalt kan afgesien word indien die asfalt op ’n betonblad lê wat gevibreer is, en daardie plaat self grootliks ondeurdringbaar is. Indien die plaveisel nie voldoende ondeurdringbaar is nie, sodat ’n deel van die stormwater binnedring, moet isolasie voorsien word. Vir staalbrûe word bedekkings van asfaltbitumen of terra ens., isolerende lae van bitumineuse isolerende massas met soliede insetsels van papier met wolvilt- of juteweefwerk, sowel as isolerende lae metaalfoelies van koper of aluminium in ag geneem. Isolasielae moet met beskermende lae teen meganiese skade beskerm word.
Beskrywings van valle, geute, asfalt, betonblaaie, bitumineuse massas, vilt, jute en metaalfolies is histories. Moderne dreinering, waterdigting, staalbeskerming, penetrasiebesonderhede en instandhouding is ontwerp as ’n geharmoniseerde stelsel volgens huidige regulasies, klimaatstoestande, verkeer en werklike konstruksie.
Fig. 17 — Detail van dreinering langs die rand van die brug
Koppelstukke
Tinstutte het min styfheid in die rigting loodreg op die vlak van die steun, roosters met veronderstelde verbindings in die nodusse is selfs meervoudig beweegbaar in die dwarsrigting. Daarom is windstutte en kruisrame nodig om eers ruimtelik stabiele strukture te skep. Verder moet hulle vragte ontvang wat dwars op die vlak van die hoofstutte werk, en uiteindelik die konstruksie teen knik en omslaan verseker.
Koppelstukke teen die wind
Hierdie koppelings is gedimensioneer om kragte van wind en ander horisontale laste te ontvang. Hulle bestaan uit roosters of raamstutte, reguit of geboë volgens die gordels. Bande van koppelings teen die wind is meestal ook bande van die hoofstutte. Dikwels is die dwarsstutte ook die vertikale van die koppeling teen die wind.
Vir ’n gelaaide brug word minder windvrag geneem as vir ’n onbelaaide brug. As die deursnee dit toelaat, het vakwerkbrûe verkieslik twee windstutte tussen die balke van die hoofbalke. Sien stelselsketse in fig. 18 waarin anti-wind koppelings en dwarskoppelings met stippellyne gemerk is.
Die aantal en tipe dwarskoppelings moet voldoende wees om ’n ruimtelik rigiede stelsel te skep. Dit is algemeen dat roosters ook stabiliteit verseker in die geval van balgewrigte. Poorte en Gerber-balke, met die uitsondering van klein brûe, word met spesiale koppelings teen wind en teen knik verstyf. By die gewrigte van die hoofstutte moet die koppelings so gemaak word dat dit nie die aksie van die gewrigte beïnvloed nie, fig.18e.
Fig.18— Rangskikking van koppelings teen die wind
Breë plaveiselplanke gemaak van plaatmetaal of gewapende beton is baie styf in hul vlakke. As die spanwydte nie te groot is nie, kan spesiale koppelings teen die wind weggelaat word, aangesien die toepaslike rol deur die plaveiselbord geneem kan word. Slegs tydens samestelling moet maatreëls getref word om dwarskragte te absorbeer.
Wanneer die vulsel gekies word, moet in gedagte gehou word dat die kragte in die stawe oor die algemeen klein is en die buiglengtes van die stawe groot is. Daarom word roosters met kort staaflengtes (bv. K-stelsel of rombiese stelsel) verkies. Soms word die teenwindkoppeling aan die padstutte gehang om die buiglengte te verminder. Vir koppelings bo die sypaadjie word die rombiese stelsel sonder vertikale dikwels gebruik.
Die hoogteposisie van die koppeling teen die wind word hoofsaaklik deur strukturele toestande bepaal (fig.19). Indien moontlik word ’n eksentrieke verband ook hier vermy. veral met groot kragte, en die koppeling teen die wind is so ingestel dat die asse van die stange in die vlakke van die hoofstutte kruis (fig.20).
Fig.19— Hoogteposisie van die anti-wind koppeling
Fig.20— Windwaartse koppelknoop
Dwarsrame
Brûe met die ryvlak na bo kan met ligte tralierame volgens fig.22. Dwarskoppelings in die vorm van ’n raam kan aan die hoofverstekers van plaatmetaalbalke gekoppel word. In fig.21baie lyne is oor die spanningsraam op twee gewrigte geplaas, dit wil sê oor die rooster onder die dwarsbalk, sodat hulle vanaf die middelste inspeksiebaan toeganklik is.
Fig.21— Dwarsraam en installasie leiding
Fig.22— Tralie-kruisraam
In die geval van brûe met die rybaan hieronder, word die vorm van die dwarsrame bepaal deur die vrye profiel vir die deurgang van voertuie. Brûe met tralie dwarsrame word in fig.23d. Dwarsrame wat die las versprei (fig.24) is nodig vir roosters om die samewerking van alle hoofstutte te betrek, selfs vir gedeeltelike vrag. As dit ’n spoorwegbrug met ’n geboë spoor is of as die hoofbalke in ’n kurwe is, moet dit in ag geneem word tydens die statiese berekening van koppelings.
Fig.23— Voorbeelde van dwarskoppelings en hoofstutte
Fig.24— Dwarssnit en dwarsbalk vir vragverspreiding op die brug oor die Ruhr naby Herdecke
Koppeling teen sy-botsings
Tussen die lengtebalke van spoorwegbrûe (fig.23c) dit is nodig om ’n spesiale koppeling te voorsien vir die ontvangs van sybotsings van die voertuig. I-langsbalke is proporsioneel baie min styf in die dwarsrigting, daarom is dit wenslik dat die koppeling teen laterale impakte hul veiligheid teen laterale knik verhoog (Fig.25).
Fig. 25 — Koppeling teen sy-botsings
Antiremkoppelaar
Dwarsbalke is nie in staat om die kragte te ontvang wat in die lengterigting van die brug inwerk en plaasvind wanneer gerem word of die voertuig begin bestuur nie, en hulle moet verlig word deur antiremkoppelings te installeer. Hulle is tralieplatsteune (fig. 26) wat die lengtestutte met ’n koppeling teen die wind verbind (fig. 27). Daar is dikwels ’n hoogteverskil tussen die draer en die koppeling. En in gevalle waar die lengte van die stutte direk met die anti-wind-koppeling verbind kan word, is ’n spesiale anti-remkoppeling nodig, aangesien die stawe wat die anti-wind-koppeling vul, nie ’n beduidende buiglas kan ontvang nie. In sommige gevalle kan dit gekombineer word in ’n enkele anti-wind padkoppeling, anti-kant impak koppeling en anti-rem koppeling.
Fig.26— Anti-rem koppelaarstelsel
Fig.27— Anti-rem koppelaar