Vigtig faglig og sikkerhedsbemærkning: Dette er en arkivekspertgennemgang, ikke et design, statisk beregning, vurdering af en eksisterende bro eller instruktioner til konstruktion, inspektion eller rehabilitering. De originale opdelinger, spændvidder, forhold, spændinger, materialer, fugedetaljer og konstruktionsløsninger er overført uden professionel verifikation og må ikke anvendes som en moderne specifikation. Projektering og arbejder på broer kræver autoriserede konstruktører og entreprenører, gældende forskrifter og standarder, geotekniske og hydrologiske data, beregning af permanente og variable påvirkninger, træthed, vind, temperatur, seismicitet, stabilitet, fundamenter, montageforhold og robusthed, samt test af materialer, korrosion, samlinger og konstruktionens faktiske tilstand. Adgang til strukturen, arbejde i højden, trafik, løft, svejsning, skæring og montering indebærer dødelige risici og kræver en særlig beskyttelsesplan.
Design, konstruktion og rehabilitering af stålbroer er ikke en del af det nye offentlige tilbud fra Savo Kusić. Det aktuelle fokus er tømmervinduer, tømmer-aluminiumsvinduer, brugerdefinerede vinduer og døre. For et vindues- eller dørprojekt kan du sende anmodning om tilbud.
Buebroer
Der er rigtige buebroer med stive buer, som kan modtage alle slags stød, og buebroer sammensat af stænger, hvor et stift system opnås ved eksistensen af en afstivningsbjælke. En afstivnet bue (Langer beam) beregnes under forudsætning af hængslede forbindelser, så buen belastes kun med normale kræfter. Bøjningsmomenter overtages af afstivningsbjælken, som også udfører rollen som spænding, hvis buen er placeret over bjælken.
Buer og Langer-bjælker er mere økonomiske end dragerbroer til større spændvidder, fordi den ligeligt fordelte fuld belastning kun modtages af buens støttelinje. Med undtagelse af ekstra kræfter er momenter kun forårsaget af delvis belastning, så de er væsentligt mindre i buer end i bjælker.
Fig.1— Gitterporte
Fig.2— Tinporte
a) Buekonstruktioner. Fastspændte havne bygges sjældent på grund af vanskelighederne med at støtte fastspænding. De mest almindelige er porte på to led. Porte med tre hængsler har den fordel, at støttenes bevægelse og temperaturændringen ikke forårsager kræfter i dem. De er især anvendelige til lavt forhold f/l og i tilfælde af upålidelig jord. Stive porte er lavet som gitter (fig.1) eller som tinstøtter (fig.2). Den buede konstruktion er placeret over og under kørebanen, nedsænket kørebane undgås af æstetiske årsager. Porte over vejbanen modtager afstivere for at modtage fremstødet fra porten. Hvis buen er stift forbundet med bjælkerne i de tilstødende åbninger (fig.1c og e), kan statiske størrelser påvirkes inden for vide grænser.
b) Langer-bjælker har relativt stærke buer, da bøjningslængden er lig med afstanden mellem den øverste forbindelses knudepunkter. Løsninger med en bue under fortovet (fig. 3d) bruges sjældent i broer. Bjælken til afstivninger kan være metalplade eller gitter. Med begge løsninger kan den stråle kontinuerligt fortsættes ind i nabomarker, så der skabes kontinuerlige eller Gerber-systemer (fig. 3b). I fig. 4 viser et tværsnit af en bro med en midterbjælke. Den understøttende struktur består af en stangbue, stive bøjler og en lukket hulkasse som afstivningsbjælke, der modtager vridnings- og bøjningsmomenter.
Fig.3— Langer bjælker
Fig.4— Tværsnit af en bro med en mellemliggende hoveddrager
c) Rammebroer. Når det er nødvendigt at sikre profilens frie højde over hele åbningens bredde, påføres rammer på to eller tre led med lavere støttehøjde end ved simple bjælker på grund af rammens påvirkning (fig.5).
e) Beregning. Buer beregnes normalt ud fra den antagelse, at deres akse ikke deformeres. De elastiske deformationer kan dog være betydelige. I suspenderede spændingsløsninger ændres statiske størrelser ikke meget på grund af deformation, mens deformation i lige buer og Langer-bjælker kan have en væsentlig effekt på statiske størrelser.
Fig.5— Rammebroer
Hængebroer
Gitterhængebroer, som i sagens natur er stive, bygges sjældent. Moderne hængebroer har en afstivningsbjælke, som begrænser og udligner bøjning fra koncentrerede kræfter. Hængebroer med store spænd er broen over Golden Gate nær San Francisco (fig.6a) rækkevidde1280m, og Washington Bridge nær New York (fig.6b) rækkevidde1067m.
Afstivningsbjælker er metalplader eller gitter, af konstant højde eller med en lille stigning i højden over midterstøtterne. Forholdet mellem pilen og spændvidden vælges for det meste i forholdet1/9til1/11. Forskellige uheld har vist, at ved lave højder kan stivheden være for lav, især ved lav egenvægt og lille bredde på broen.
Fig.6— Amerikanske hængebroer: a) Bro over Golden Gate i San Francisco (1937), b) Washington Bridge i New York (1931), c) Florianopolis-broen i Brasilia (1926)
Tandhjul
a) Ledkæder af led med udvidede ender, som ligger frit parallelt med hinanden og vender mod hinanden ved samlingerne med indbyrdes overlapninger af leddene fra tilstødende felter, er lavet på to måder - med nittede forstærkninger fra lameller i enderne eller med udvidede ender opnået ved smedning (fig.7). Kæden til broen over Rhinen blev bygget af trækstyrke nikkelstål5,5til6,5t/cm2. I mindre amerikanske hængebroer er kæden lavet af normalt støbt stål, og i nogle tilfælde af legeret eller hærdet stål.
Fig.7— Florianopolis Bridge Chain
b) Spiralrebkabler. Lukkede reb er lavet af blank tråd. Trådens indre lag er beskyttet med en belægning af bly minium, mens de ydre overflader af de enkelte ledninger er belagt med et beskyttende lag.
Spiralrunde ståltove i amerikanske broer består for det meste af wirer, der er varmgalvaniserede og delvist pakket ind på lignende måde.
Koldtrukne brotråde har en brudstyrke fra 12 til 20 t/cm2. Træthedsstyrken kan reduceres væsentligt, hvis den ydre overflade af de koldtrukne ledninger er i dårlig stand.
Forlængelsen af spiralrebet afhænger af materialet til ledningerne samt metoden til fremstilling af rebet. Elastisk ekspansion i området med normale tilladte spændinger udgør 0,003 til 0,004. Da rebene er permanent, plastisk strakt med 0,001 under den første belastning, bliver rebene nogle gange før brug forspændt med den største kraft og dermed strakt. Fordelen ved denne strækning er begrænset, da en betydelig del af den “permanente strækning” går tabt efter at rebet løsnes under yderligere installation.
Historiske enheder, stålnavne, beskyttende belægninger, styrker, udvidelser og metoder til fremstilling eller støbning af kabelhoveder er ikke moderne specifikationer. Tilstanden af eksisterende kæder, reb, ankre, kabelhoveder og beskyttende belægninger bestemmes af dokumentation, inspektion og test; kan ikke udledes af denne generelle tekst.
Forankring
Kæder lavet af artikler forankres ved hjælp af propper i understøtninger, der er betonet ind i fundamentet til forankring.
Spiralreb har tilsvarende hoveder i enderne (fig.8). hvor ledningerne er løst ud i form af en kost, og efter rensning fyldes de med hvidt metal. Professionelt støbte hoveder har samme styrke som rebet.
Fig.8— Kabelhoveder: a) enkelt hoved, b) amerikansk hoved, c) Rhinbrohoved
Ophæng og kabelbindere
Bøjler er lavet af rundt stål, især af rør eller ståltove (fig.9og11). Ved lukkede tove er kabeltovene dækket af kabelbindere (fig.10). Ved separate kabelbundter er ophængene udformet således, at enkelte reb kan udskiftes med nye, hvis det er nødvendigt. Rebbøjlerne er bundet med kabelhoveder, og små forskelle i længden udlignes med shims.
Fig.9— Ophæng, gammel bro over Rhinen
Fig.10— Kabelbindere til broen over Rhinen: a) ny bro, b) gammel bro
Fig.11— Kabelbindere og ophængsreb
Towers (pyloner)
Hængebroernes tårne er hængslet i bunden, eller de kan spændes fast, hvilket for det meste er tilfældet i Amerika. Kæden er solidt fastgjort til tårnene. Bevægelig støtte er kun nødvendig, når tårnene ikke kan betros vandrette kræfter, hvilket ville opstå med ubevægelige understøtninger.
Til store hængebroer foretrækkes lavere kiletårne. I så fald kan tårnene monteres først, derefter klinge og bøjler og til sidst afstivningsbjælkerne. I selvforankrede hængebroer kræves omfattende stilladser, da det statiske system først begynder at virke, når afstivningsbjælken lukkes.
Vejstøtter og vejbræt
Med hensyn til færdsel og vedligeholdelse bør vi forsøge at sikre, at belægningen på broen ikke om muligt adskiller sig fra belægningen på de forbindende dele af vej eller jernbane. Da belægningen i sig selv ikke har nok stivhed i sig selv, skal den stole på et overfladesystem i lodret retning samt på et system, der giver den vandret sidestøtte. Det såkaldte sporbræt hviler på spordragere, der hovedsageligt består af langsgående og tværgående dragere.
Tværgående understøtninger
Tværdragere overfører de bevægelige belastninger til hoveddragerne. De er også en vigtig del af koblinger. Tværdragere ligger direkte på hoveddragerne og i tilfælde af skrå broer, så deres spændvidde er lig med hoveddragernes afstand. Tværstøtter er normalt plademetal, til korte længder og almindelige rullede understøtninger. Det er nyttigt, at deres højde beløber sig1/6til1/8spændvidde, selvom ved store broer og en lille afstand mellem de tværgående dragere (især ved et fortovsbræt), kan denne højde være jævn1/20rækkevidde.
Tværgående understøtninger betragtes som regel som simple bjælker, der er stift forbundet med hovedstøtterne, således at der i broens tværsnit skabes åbne eller lukkede rammer. På grund af dette opstår der klemmemomenter, som især bør tages i betragtning ved forbindelser.
Fig.12— Tværstangsforbindelse
I tilfælde af at fortovet er nede, udføres forbindelsen med simple tilslutningsvinkler eller vejplader, som sættes ind i tværbjælken (fig.12), eller i de lodrette sider af I-sektionen og i stedet for deres ribber (fig.13). Løsningen i fig.14er særlig stiv, da udkragningspladen dér er indlejret både i den tværgående understøtning og i lodret, således at momentet i hjørnet optages af skæreboltene. Ved andre løsninger kan det ikke undgås, at skruerne delvist revner, og at forbindelsesvinklerne er bøjede. Tilslutninger ifølge fig.12og13er væsentligt mere deformerede under påvirkning af momentet end dem ifølge fig.14. Lignende løsninger opstår for andre belægningspositioner. Lægning af tværgående understøtninger på hovedstøtterne er kun mulig med tilstrækkelig strukturel højde. Derefter skal pladehovedstøtterne afstives på de steder, hvor belastningen påføres.
Fig.13og14— Varianter af tværstangens forbindelse
Længdestøtter
Længdestøtter kan være under vejbanen og under fodgængerfelter. Yderdrageren, som ofte er forbundet med brogelænderet, kaldes kantlængdedrageren. De langsgående understøtninger er lavet af rullede understøtninger og metalplader. Deres rækkevidde er op til12 m. Da de langsgående bjælker er udsat for den mest direkte påvirkning af den bevægelige last, er deres stivhed mod bøjning særlig vigtig. Ved jernbanebroer tilstræbes dragerhøjden1/8til1/10rækkevidde. Længdestøtter af højkvalitetsstål er generelt uegnede på grund af høj bøjning. I mange gamle broer er forbindelsen af længdedragerne udført efter fig.15. Den ene forbindelsesvinkel ligger mellem den rullede støttes ben, mens den anden hviler på hele tværstøttens højde. Ved disse typer forbindelser opstår der betydelige sekundære spændinger, og i mange tilfælde er der opstået udmattelsesbrud med dem, samt revner på det punkt, hvor benet skæres. Af denne grund er sådanne forbindelser ikke tilladt ved jernbanebroer. Hvis det ikke kan undgås at skære benet, bør disse snit udføres med en stor afrunding, for at undgå risiko for revner.
Fig.15— Langsgående støtteforbindelse
Dræning
Der bør lægges stor vægt på dræning af broer. Hurtig og fuldstændig afledning af vand er den vigtigste forudsætning for vejbanens og selve broens lange levetid. Udover øget rust og øgede vedligeholdelsesomkostninger er vandopsamlingsområder også farlige på grund af frostskader. Hvis broens niveau tillader det, bør vejbroer have et vist fald i længderetningen (ikke mindre end 1%), hvilket ville sikre vandstrømmen til afløbet. Vand forurenet med olie og støv ledes væk gennem tagrender. Disse tagrender skal have tilstrækkeligt fald i længderetningen og skal være tilgængelige, så de kan rengøres regelmæssigt.
Fig. 16 — Dræning og beskyttende lag af vejoverfladen
Asfaltbelægninger er ikke helt uigennemtrængelige. Særlig isolering under asfalten kan undværes, hvis asfalten ligger på en betonplade, der er vibreret, og selve den plade er stort set uigennemtrængelig. Hvis belægningen ikke er tæt nok, så en del af regnvandet bryder igennem, bør der isoleres. Til stålbroer tages der hensyn til belægninger af asfaltbitumen eller terra mv., isoleringslag af bituminøse isoleringsmasser med massive indlæg af papir med uldfilt eller jutevævning samt isolerende lag af metalfolier af kobber eller aluminium. Isoleringslag skal beskyttes mod mekaniske skader med beskyttelseslag.
Beskrivelser af fald, tagrender, asfalt, betonplader, bituminøse masser, filt, jute og metalfolier er historiske. Moderne afvanding, vandtætning, stålbeskyttelse, gennemføringsdetaljer og vedligeholdelse er udformet som et koordineret system efter gældende regler, klimatiske forhold, trafik og faktisk byggeri.
Fig.17— Detalje af dræning langs kanten af broen
Konjunktioner
Pladebjælker har ringe stivhed i retningen vinkelret på dragernes plan, gitre med antagede samlinger i knuderne er endda flere bevægelige i tværretningen. Derfor er der brug for vindafstivninger og krydsrammer for først at skabe rumligt stabile strukturer. Endvidere bør de modtage belastninger, der virker på tværs af hovedstøtternes plan, og endelig sikre konstruktionen mod knæk og væltning.
Graner mod vinden
Disse koblinger er dimensioneret til at modtage kræfter fra vind og andre vandrette belastninger. De består af gitter eller rammestøtter, lige eller buede alt efter båndene. Bælte af koblinger mod vinden er for det meste også remme af hovedstøtterne. Ofte er de tværgående understøtninger også koblingens vertikaler mod vinden.
Der forudsættes en mindre vindbelastning for en belastet bro end for en ubelastet bro. Hvis tværsnittet tillader det, har bindingsbroer fortrinsvis to vindafstivninger mellem hoveddragernes dragere. Se systemskitser i fig.18hvor opvindskoblingerne og tværkoblingerne er markeret med stiplede linjer.
Antallet og typen af tværgående koblinger skal være tilstrækkeligt til at skabe et rumligt stift system. Det er almindeligt, at gitre også sikrer stabilitet i tilfælde af kugleled. Porte og Gerber-bjælker, med undtagelse af små broer, afstives med specielle koblinger mod vind og mod knæk. Ved hovedstøtternes samlinger skal koblingerne udføres på en sådan måde, at de ikke påvirker leddenes virkning, fig.18e.
Fig.18— Arrangement af koblinger mod vinden
Brede fortovsbrædder lavet af metalplader eller armeret beton er meget stive i deres planer. Hvis spændviddene ikke er for store, kan specielle koblinger mod vinden undlades, da den passende rolle kan overtages af fortovet. Kun under monteringen skal der træffes foranstaltninger til at optage tværgående kræfter.
Ved valg af fyld skal man huske på, at generelt er kræfterne i stængerne små, og stængernes bøjningslængder er store. Derfor foretrækkes gitter med korte stanglængder (f.eks. K-system eller rombesystem). Nogle gange hænger anti-vindkoblingen på vejstøtterne for at reducere bøjningslængden. Til koblinger over fortovet anvendes ofte det rombiske system uden vertikaler.
Koblingens højdeposition mod vinden bestemmes hovedsageligt af strukturelle forhold (fig.19). Om muligt undgås en excentrisk forbindelse også her. især ved store kræfter, og koblingen mod vinden er indstillet på en sådan måde, at stængernes aksler skærer hinanden i hovedstøtternes planer (fig.20).
Fig.19— Højdeposition af anti-vindkoblingen
Fig.20— Vindvendt koblingsknude
Krydsrammer
Broer med kørebanen ovenover kan afstives med lette gitterrammer iht. fig.22. Tværgående koblinger i form af en ramme kan forbindes til hovedafstivningerne af plademetalbjælker. I fig.21der blev lagt mange liner over spænderammen på to led, altså over grillen under tværbjælken, så de er tilgængelige fra det midterste inspektionsspor.
Fig.21— Tværramme og monteringsvejledning
Fig.22— Gitter tværramme
For broer med en kørebane nedenunder bestemmes formen af de tværgående rammer af den frie profil for passage af køretøjer. Broer med gitter-tværrammer er vist i fig.23d. Tværrammer, der fordeler belastningen (fig.24) er nødvendige for griller for at samarbejde med alle hovedstøtter selv ved delvis belastning. Hvis der er tale om en jernbanebro med buet spor, eller hvis hoveddragerne er i en kurve, skal der tages højde for dette ved den statiske beregning af koblinger.
Fig.23— Eksempler på tværgående koblinger og hovedstøtter
Fig.24— Tværsnit og tværbjælke til lastfordeling på broen over Ruhr nær Herdecke
Kobling mod sidekollision
Mellem de langsgående dragere på jernbanebroer (fig.23c) det er nødvendigt at tilvejebringe en særlig kobling til modtagelse af sidekollision af køretøjet. I-langsgående dragere er forholdsmæssigt meget lidt stive i den tværgående retning, så det er ønskeligt, at koblingen mod sideværts stød øger deres sikkerhed mod sideudbukning (fig.25).
Fig. 25 — Kobling mod sidekollision
Anti-bremsekobling
Tværdragere er ikke i stand til at modtage de kræfter, der virker i broens længderetning og opstår ved opbremsning eller påbegyndelse af køretøjet, og de bør aflastes ved at installere anti-bremsekoblinger. Det er gitterfladestøtter (fig. 26), der forbinder de langsgående understøtninger med en kobling mod vinden (fig. 27). Der er ofte en højdeforskel mellem holderen og koblingen. Og i tilfælde, hvor længden af understøtningerne kan forbindes direkte med anti-vind-koblingen, er en speciel anti-bremsekobling nødvendig, da stængerne, der fylder anti-vind-koblingen, ikke er i stand til at modtage en betydelig bøjningsbelastning. I nogle tilfælde kan den kombineres til en enkelt anti-vind vejkobling, anti-sidekollision og anti-bremsekobling.
Fig.26— Anti-bremsekoblingssystem
Fig.27— Anti-bremsekobling