Mikilvæg fagleg og öryggisathugsun: Þetta er endurskoðun skjalasérfræðinga, ekki hönnun, stöðuútreikningar, mat á núverandi brú eða leiðbeiningar um byggingu, skoðun eða endurbætur. Upprunaleg skipting, spann, hlutföll, álag, efni, samskeyti og burðarvirki hafa verið flutt án faglegrar sannprófunar og má ekki nota sem nútímaforskrift. Hönnun og framkvæmdir við brýr krefjast viðurkenndra hönnuða og verktaka, gildandi reglugerða og staðla, jarðtækni- og vatnafræðilegra gagna, útreikninga á varanlegum og breytilegum áhrifum, þreytu, vindi, hitastigi, skjálfta, stöðugleika, undirstöður, samsetningarskilyrði og styrkleika, auk prófunar á efnum, tæringu, samskeytum og raunverulegu ástandi mannvirkis. Aðgangur að mannvirkinu, vinnu í hæð, umferð, lyftingar, suðu, klippingu og samsetningu felur í sér banvæna áhættu og krefst sérstakrar verndaráætlunar.
Hönnun, smíði og endurnýjun stálbrúa eru ekki hluti af nýju opinberu tilboði Savo Kusić. Núverandi áhersla er viðargluggar, viðar-álgluggar, sérsniðnir gluggar og hurðir. Fyrir glugga- eða hurðaverkefni geturðu sent beiðni um tilboð.
Bogabrýr
Til eru alvöru bogabrýr með stífum boga, sem geta tekið á móti alls kyns höggum, og bogabrýr samsettar úr stöngum, þar sem stíft kerfi fæst með tilvist stífandi bjálka. Stífður bogi (Langer beam) er reiknaður út frá lamirtengingum, þannig að boginn er aðeins hlaðinn með eðlilegum krafti. Beygjustundir eru teknar af stífandi bjálkanum, sem gegnir einnig hlutverki spennu ef boginn er staðsettur fyrir ofan bjálkann.
Bogar og Langer-bitar eru hagkvæmari en burðarbrýr fyrir stærri spann, því jafndreift fullt álag er aðeins tekið á móti burðarlínu bogans. Að undanskildum aukakraftum stafa augnablik aðeins af hlutaálagi, þannig að þau eru umtalsvert minni í boga en í bjálkum.
Mynd.1— Grindahöfn
Mynd.2— Tinportar
a) Bogabyggingar. Klemmdar hafnir eru sjaldan byggðar vegna erfiðleika við stuðningsklemma. Algengast er að hafnir séu á tveimur samskeytum. Hafnir með þremur lömum hafa þann kost að hreyfing stoðanna og hitabreyting veldur ekki kröftum í þeim. Þau eiga sérstaklega við um lágt hlutfall f/l og þegar um er að ræða óáreiðanlegan jarðveg. Stífar portar eru gerðar sem rist (mynd.1) eða sem tini stoðir (mynd.2). Bogalaga mannvirkið er staðsett fyrir ofan og neðan akbrautina, niðursokkinn akbraut er forðast af fagurfræðilegum ástæðum. Hafnir fyrir ofan akbraut fá spelkur til að taka á móti þrýstingi hafnarinnar. Ef boginn er stíftengdur við bjálkana í aðliggjandi opum (mynd.1c og e), er hægt að hafa áhrif á kyrrstætt magn innan víðtækra marka.
b) Langer geislar hafa tiltölulega sterka boga, þar sem beygjulengdin er jöfn fjarlægðinni milli hnúta efri tengisins. Lausnir með boga undir slitlaginu (mynd 3d) eru sjaldan notaðar í brýr. Geislinn fyrir stífur getur verið málmplötur eða rist. Með báðum lausnum er hægt að halda þeim geisla áfram stöðugt inn í nálæga reitir, þannig að samfelld eða Gerber kerfi verða til (mynd 3b). Í mynd. 4 sýnir þverskurð af brú með einni miðstýringu. Stuðningsvirkið samanstendur af stangarboga, stífum snaga og lokuðum holkassa sem stífandi bjálka sem tekur við snúnings- og beygjumómentum.
Mynd.3— Langer geislar
Mynd.4— Þverskurður brúar með einni miðlægri aðalgrind
c) Rammabrýr. Þegar tryggja þarf lausa hæð sniðs yfir alla breidd opsins eru rammar settir á tvær eða þrjár samskeyti með minni stoðhæð en með einföldum bjálkum vegna áhrifa grindarinnar (mynd.5).
e) Útreikningur. Bogar eru venjulega reiknaðir út frá þeirri forsendu að ásinn þeirra afmyndist ekki. Hins vegar geta teygjanlegar aflöganir verið töluverðar. Í upphengdu spennulausnum breytast stöðustærðir ekki mikið vegna aflögunar á meðan aflögun í beinum bogum og Langer-bitum getur haft veruleg áhrif á stöðustærð.
Mynd.5— Rammabrýr
Hengibrýr
Grindarhengibrýr, sem eru í eðli sínu stífar, eru sjaldan byggðar. Nútíma hengibrýr eru með stífandi bjálka, sem takmarkar og jafnar beygju frá samþjöppuðum krafti. Hengibrýr með stórum spannum eru brúin yfir Gullna hliðið nálægt San Francisco (mynd.6a) svið1280m, og Washington Bridge nálægt New York (mynd.6b) svið1067m.
Stífandi bitar eru málmplötur eða grindur, stöðugar á hæð eða með smá hæðarhækkun yfir miðstoðunum. Hlutfall örarinnar og spannar er að mestu valið í hlutfallinu1/9til1/11. Ýmis slys hafa sýnt að í lítilli hæð getur stífleikinn verið of lítill, sérstaklega við litla eigin þyngd og litla breidd brúarinnar.
Mynd.6— Bandarískar hengibrýr: a) Brú yfir Gullna hliðið í San Francisco (1937), b) Washington Bridge í New York (1931), c) Florianopolis brúin í Brasilíu (1926)
Sprocket
a) Hlekkjakeðjur með stækkuðum endum, sem liggja frjálslega samsíða hver öðrum og snúa hver að öðrum við samskeytin með gagnkvæmum skörun á hlekkjunum frá aðliggjandi sviðum, eru gerðar á tvo vegu - með hnoðnum styrkingum frá lamella á endum eða með stækkuðum endum sem fást með smíða (mynd.7). Keðja brúarinnar yfir Rín var byggð úr togstyrk nikkelstáli5,5til6,5t/cm2. Í minni amerískum hengibrýr er keðjan úr venjulegu steypu stáli og í sumum tilfellum úr ál eða hertu stáli.
Mynd.7— Florianopolis brúarkeðja
b) Spiral reipi snúrur. Lokuð reipi eru úr skærum vír. Innri lög vírsins eru varin með húðun af blýi minium, en ytri yfirborð einstakra víra eru húðuð með hlífðarlagi.
Spíral kringlótt vírareipi í amerískum brúm samanstanda að mestu leyti af vírum sem eru heitgalvaniseraðir og vafðir að hluta á svipaðan hátt.
Kalddragnir brúarvírar hafa brotstyrk frá 12 til 20 t/cm2. Hægt er að minnka þreytustyrkinn verulega ef ytra yfirborð kalddregnu víranna er í lélegu ástandi.
Lenging spíralreipisins fer eftir efninu í vírana sem og aðferðinni við gerð strengsins. Teygjanleg þensla á svæði við eðlilega leyfilega spennu nemur 0,003 til 0,004. Þar sem reipin eru varanlega, plastandi strekkt um 0,001 við fyrstu álag, eru reipin stundum fyrir notkun fyrirhlaðin af mestum krafti og þannig teygð. Ávinningurinn af þessari teygju er takmarkaður, þar sem verulegur hluti af “varanlegu teygjunni” tapast eftir að reipið hefur verið losað við frekari uppsetningu.
Sögulegar einingar, stálheiti, hlífðarhúð, styrkleikar, stækkun og aðferðir við að búa til eða steypa kapalhausa eru ekki nútímalegar upplýsingar. Ástand núverandi keðja, kaðla, akkera, kapalhausa og hlífðarhúðunar er ákvarðað með skjölum, skoðun og prófunum; ekki hægt að draga þá ályktun af þessum almenna texta.
Akkeri
Keðjur úr hlutum eru festar með töppum í stoðum sem eru steyptar í undirstöðurnar til festingar.
Spíralreipi hafa samsvarandi höfuð á endunum (mynd.8). þar sem vírarnir eru lausir í líki kústs og eftir hreinsun eru þeir fylltir hvítum málmi. Faglega steypt höfuð hafa sama styrk og reipið.
Mynd.8— Kapalhausar: a) einfalt höfuð, b) Amerískt höfuð, c) Rínarbrúarhaus
Fjöðrun og kapalbönd
Snagar eru úr kringlótt stáli, sérstaklega úr rörum eða vírreipum (mynd.9og11). Ef um er að ræða lokuð reipi eru kaðalreipin þakin kaðlaböndum (mynd.10). Ef um aðskilin kapalbúnt er að ræða eru upphengjurnar þannig hannaðar að hægt er að skipta út einstökum reipi fyrir nýja ef þörf krefur. Snagar úr reipi eru bundnir með kapalhausum en lítill lengdarmunur er jafnaður með shims.
Mynd.9— Upphengi, gömul brú yfir Rín
Mynd.10— Kaðlabönd brúarinnar yfir Rín: a) ný brú, b) gömul brú
Mynd.11— Kaðlaband og snagar
Turnar (pylónur)
Turnar hengibrúa eru hengdir neðst, eða hægt er að klemma þá, sem er aðallega tilfellið í Ameríku. Keðjan er þétt fest við turnana. Færanleg stuðningur er aðeins nauðsynlegur þegar ekki er hægt að treysta turnunum fyrir láréttum krafti, sem myndi eiga sér stað með óhreyfanlegum stoðum.
Fyrir stórar hengibrýr eru lægri fleygir turnar ákjósanlegir. Í því tilviki má fyrst setja upp turnana, síðan keðjuhringa og snaga og að lokum stífubitana. Í sjálffestum hengibrýr þarf umfangsmikla vinnupalla þar sem kyrrstöðukerfið byrjar fyrst að virka þegar stífunarbitanum er lokað.
Vegstoðir og vegborð
Með tilliti til umferðar og viðhalds ber að leitast við að gangstéttin á brúnni sé ekki frábrugðin slitlaginu á tengihlutum vegarins eða járnbrautarinnar ef mögulegt er. Þar sem slitlagið sjálft hefur ekki nægilega stífleika út af fyrir sig verður það að treysta á yfirborðskerfi í lóðréttri átt, sem og kerfi sem veitir því láréttan hliðarstuðning. Hið svokallaða brautarbretti hvílir á brautarbreiðum, sem aðallega samanstanda af lengdar- og þversláum.
Þversum styður
Þverbitar flytja flutningshleðsluna yfir á aðalgrindina. Þau eru einnig mikilvægur hluti af tengingum. Þvergirðingar liggja beint á aðalgrindunum og ef um hallandi brýr er að ræða, þannig að span þeirra er jöfn bili á aðalgrindunum. Þverstoðir eru venjulega málmplötur, fyrir stuttar lengdir og venjulegar rúllaðar stoðir. Það er gagnlegt að hæð þeirra nemur1/6til1/8span, þó þegar um er að ræða stórar brýr og lítið bil á milli þverbita (sérstaklega ef um er að ræða slitlagsbretti), getur þessi hæð verið jöfn.1/20svið.
Að jafnaði teljast þverstoðir sem einfaldir bitar, sem eru stíftengdir við aðalstoðirnar, þannig að í þversniði brúarinnar verða til opnir eða lokaðir rammar. Vegna þessa koma klípandi augnablik, sem ætti að taka tillit til sérstaklega við tengingar.
Mynd.12— Þverstangatenging
Ef gangstéttin er niðri er tengingin gerð með einföldum tengihornum, eða vegplötum, sem settar eru inn í þverslána (mynd.12), eða í lóðréttum I-hlutanum og í stað rifbeina þeirra (mynd.13). Lausnin á mynd.14er sérlega stíft, þar sem burðarblaðið er fellt inn bæði í þverstoð og lóðrétt, þannig að augnablikið í horninu er tekið á móti klippiboltunum. Með öðrum lausnum er ekki hægt að komast hjá því að skrúfurnar rifni að hluta og að tengihornin séu bogin. Tengingar samkvæmt mynd.12og13eru umtalsvert meira aflöguð undir áhrifum augnabliksins en þær samkvæmt mynd.14. Svipaðar lausnir koma upp fyrir aðrar gangstéttarstöður. Að leggja þverstoð á aðalstoðirnar er aðeins möguleg með nægilegri burðarhæð. Þá ætti að stífa aðalstoðirnar úr plötum á þeim stöðum þar sem álagið er beitt.
Mynd.13og14— Afbrigði af tengingu þverslás
Lengdarstoðir
Lengdarstoðir geta verið undir akbraut og undir gangbrautum. Ytri burðargrindurinn, sem oft er tengdur við brúarhandrið, er kallaður kantlangur. Lengdarstoðir eru gerðar úr rúlluðum og málmplötum. Drægni þeirra er allt að12 m. Þar sem lengdarbitarnir verða fyrir beinustu áhrifum hreyfanlegs álags er stífni þeirra gegn beygju sérstaklega mikilvæg. Þegar um járnbrautarbrýr er að ræða er stefnt að burðarhæð1/8til1/10svið. Lengdarstoðir úr hágæða stáli eru almennt óhentugar vegna mikillar beygju. Í mörgum gömlum brúm var tenging lengdargrindanna framkvæmd samkvæmt mynd.15. Annað tengihornið liggur á milli fóta valsstoðarinnar, en hitt hvílir á allri hæð krossstoðarinnar. Við þessar gerðir tenginga myndast umtalsverð aukaspenna og í mörgum tilfellum hafa orðið þreytubrot á þeim, auk sprungna á þeim stað þar sem fóturinn er skorinn. Af þessum sökum eru slíkar tengingar ekki leyfðar við járnbrautarbrýr. Ef ekki er hægt að komast hjá því að klippa fótinn, ætti að gera þessar skurðir með stórri ávöl, til að forðast hættu á sprungum.
Mynd.15— Stuðningstenging á lengd
Frárennsli
Gæta skal mikillar athygli að framræslu brúa. Fljótleg og fullkomin frárennsli vatns er mikilvægasta forsenda þess að vegyfirborðið endist lengi, sem og brúarinnar sjálfrar. Auk aukins ryðgæða og aukins viðhaldskostnaðar eru vatnssöfnunarsvæði einnig hættuleg vegna frostskemmda. Ef hæð brúarinnar leyfir það ættu vegabrýr að hafa ákveðið lengdarfall (ekki minna en 1%), sem myndi tryggja vatnsrennsli í holræsi. Vatn sem er mengað af olíu og ryki er tæmt í gegnum þakrennur. Þessar þakrennur verða að hafa nægilegt langfall og verða að vera aðgengilegar svo hægt sé að þrífa þær reglulega.
Mynd. 16 — Frárennslis- og hlífðarlög á vegyfirborði
Malbiks gangstéttir eru ekki alveg gegndræpar. Það er hægt að sleppa sérstakri einangrun undir malbikinu ef malbikið liggur á steyptri plötu sem hefur verið titruð og sú hella sjálf er að mestu ógegndræp. Ef slitlag er ekki nógu gegndrætt, þannig að hluti af stormvatninu brýst í gegn, skal einangrað. Fyrir stálbrýr, húðun á malbiksbiki eða terra o.s.frv., er litið til einangrandi lags úr bikandi einangrunarmassa með gegnheilum innskotum úr pappír með ullarfilti eða jútuvefnaði, svo og einangrandi lög úr málmþynnum úr kopar eða áli. Einangrunarlög verða að verja fyrir vélrænum skemmdum með hlífðarlögum.
Lýsingar á falli, rennum, malbiki, steypuplötum, bikmassa, filti, jútu og málmþynnum eru sögulegar. Nútíma frárennsli, vatnsheld, stálvörn, gegnumbrotsupplýsingar og viðhald er hannað sem samræmt kerfi í samræmi við gildandi reglur, veðurfar, umferð og raunverulegar framkvæmdir.
Mynd. 17 — Upplýsingar um frárennsli meðfram brún brúarinnar
Tengingar
Tinstoðir hafa litla stífleika í átt sem er hornrétt á burðarplanið, rist með áætluðum samskeytum í hnútunum eru jafnvel margföld hreyfanleg í þverstefnu. Þess vegna þarf vindfestingar og krossgrind til að búa til staðbundnar mannvirki fyrst. Jafnframt eiga þeir að taka á móti álagi sem verkar þvert á plan aðalstoðanna og tryggja loks bygginguna gegn beygju og veltu.
Tengingar á móti vindi
Þessi tengi eru máluð til að taka á móti krafti frá vindi og öðru láréttu álagi. Þau samanstanda af ristum eða rammastoðum, beinum eða bognum í samræmi við beltin. Belti tenginga á móti vindi eru að mestu leyti einnig belti helstu stuðningsmanna. Oft eru þverstoðirnar einnig lóðréttir tengisins á móti vindi.
Fyrir hlaðna brú er minna vindálag tekið en fyrir óhlaðna brú. Ef þversniðið leyfir það eru brýr helst með tveimur vindhlífum á milli burðarbita aðalgrinda. Sjá kerfisskissur á mynd. 18 þar sem vindvörn og þvertenging eru merkt með strikuðum línum.
Fjöldi og gerð þvertenginga verður að vera nægjanleg til að búa til staðbundið kerfi. Algengt er að rist tryggi einnig stöðugleika þegar um kúluliða er að ræða. Hafnir og Gerber-bitar, að litlum brúm undanskildum, eru stífðar með sérstökum tengjum gegn vindi og gegn beygju. Við samskeyti aðalstoðanna verða tengin að vera þannig úr garði gerð að þau hafi ekki áhrif á virkni liðanna, mynd.18e.
Mynd.18— Fyrirkomulag tenginga gegn vindi
Breiðar gangstéttarplötur úr málmplötu eða járnbentri steinsteypu eru mjög stífar í planum sínum. Ef spannirnar eru ekki of stórar má sleppa sérstökum tengingum gegn vindi, þar sem gangstéttarborðið getur tekið við viðeigandi hlutverki. Aðeins við samsetningu verður að gera ráðstafanir til að taka upp þverkrafta.
Við val á fyllingu ber að hafa í huga að almennt eru kraftarnir í stöngunum litlir og beygjulengdir stönganna miklar. Þess vegna eru grindur með stutta stangarlengd (td K-kerfi eða rhombic kerfi) ákjósanlegar. Stundum er vindvarnartengingin hengd á vegstoðirnar til að draga úr beygjulengdinni. Fyrir tengi ofan við gangstétt er oft notað tígulkerfi án lóðrétta.
Hæðarstaða tengisins á móti vindi ræðst aðallega af byggingaraðstæðum (mynd.19). Ef mögulegt er er einnig forðast sérvitringartengingar hér. sérstaklega með miklum krafti, og tengingin gegn vindi er þannig stillt að stangirnar skerast í planum aðalstoðanna (mynd.20).
Mynd.19— Hæðarstaða vindvarnartengis
Mynd.20— Tengingarhnútur á vindátt
Krossrammar
Brýr með akbrautinni fyrir ofan má stífa með léttum grindarrömmum skv.22. Hægt er að tengja þvertengingar í formi ramma við helstu stífur plötubita. Í mynd.21margar línur voru settar yfir spennugrindina á tveimur samskeytum, þ.e.a.s yfir grillið undir þverslánni, þannig að þær eru aðgengilegar frá miðskoðunarbrautinni.
Mynd.21— Þverramma og uppsetningarleiðbeiningar
Mynd.22— Þverramma grindar
Fyrir brýr með akbraut fyrir neðan ræðst lögun þverramma af frjálsu sniði fyrir umferð ökutækja. Brýr með grindarþverrömmum eru sýndar á mynd.23d. Þverrammar sem dreifa álaginu (mynd.24) eru nauðsynlegar fyrir grill til að koma á samvinnu allra helstu stoða, jafnvel fyrir hlutahleðslu. Ef um er að ræða járnbrautarbrú með bogadreginni braut eða ef aðalgrindur eru í beygju ber að taka tillit til þess við kyrrstöðuútreikninga á tengingum.
Mynd.23— Dæmi um þvertengingar og aðalstoðir
Mynd.24— Þversnið og þverbiti fyrir álagsdreifingu á brúnni yfir Ruhr nálægt Herdecke
Tenging gegn hliðarárekstri
Á milli lengdarbeina járnbrautarbrúa (mynd.23c) nauðsynlegt er að koma fyrir sérstakri tengingu til að taka á móti hliðarárekstri ökutækisins. I-lengdar rimlar eru hlutfallslega mjög lítið stífir í þverstefnunni, svo það er æskilegt að tengingin gegn hliðaráföllum auki öryggi þeirra gegn hliðarbeygju (mynd.25).
Mynd. 25 — Tenging gegn hliðarárekstri
Bremsuvörn kúpling
Þvergirðingar geta ekki tekið á móti kraftunum sem verka í lengdarstefnu brúarinnar og verða þegar hemlað er eða byrjað að keyra ökutækið og ætti að létta á þeim með því að setja upp hemlavarnartengingar. Þetta eru grindarflatar stoðir (mynd 26) sem tengja lengdarstoðirnar með tengingu á móti vindi (mynd 27). Oft er hæðarmunur á burðarefni og tengi. Og í þeim tilfellum þar sem hægt er að tengja lengd stoðanna beint við vindtenginguna, þarf sérstaka hemlavörn, þar sem stangirnar sem fylla andvindstengið geta ekki tekið á móti verulegu beygjuálagi. Í sumum tilfellum er hægt að sameina það í eina vindvarnarvegtengi, hliðaráreksturstengi og hemlavarnatengi.
Mynd.26— Bremsuvörn kúplingarkerfi
Mynd.27— Bremsuvörn