Viktig faglig og sikkerhetsmerknad: Dette er en arkivekspertgjennomgang, ikke en design, statisk beregning, vurdering av en eksisterende bro eller instruksjoner for konstruksjon, inspeksjon eller rehabilitering. De opprinnelige inndelingene, spennene, forholdstallene, spenningene, materialene, fugedetaljer og konstruksjonsløsningene er overført uten faglig verifisering og skal ikke brukes som en moderne spesifikasjon. Prosjektering og arbeider på bruer krever autoriserte prosjekterende og entreprenører, gjeldende forskrifter og standarder, geotekniske og hydrologiske data, beregning av permanente og variable effekter, utmatting, vind, temperatur, seismisitet, stabilitet, fundamentering, monteringsforhold og robusthet, samt testing av materialer, korrosjon, skjøter og konstruksjonens faktiske tilstand. Tilgang til strukturen, arbeid i høyden, trafikk, løfting, sveising, skjæring og montering medfører dødelige risikoer og krever en spesiell beskyttelsesplan.

Design, konstruksjon og rehabilitering av stålbroer er ikke en del av det nye offentlige tilbudet til Savo Kusić. Det nåværende fokuset er tømmervinduer, tømmer-aluminiumvinduer, tilpassede vinduer og dører. For et vindus- eller dørprosjekt kan du sende forespørsel om tilbud.

Buebroer

Det er ekte buebroer med stive buer, som kan motta alle slags støt, og buebroer sammensatt av stenger, der et stivt system oppnås ved at det finnes en avstivningsbjelke. En avstivet bue (Langer bjelke) beregnes under forutsetning av hengslede forbindelser, slik at buen belastes kun med normale krefter. Bøyemomenter overtas av avstivningsbjelken, som også har rollen som strekk dersom buen er plassert over bjelken.

Buer og Langer-bjelker er mer økonomiske enn bjelkebroer for større spenn, fordi den likt fordelte fulllasten kun mottas av buens støttelinje. Med unntak av tilleggskrefter, er momenter forårsaket av kun delvis belastning, så de er betydelig mindre i buer enn i bjelker.

Fem historiske systemtegninger av fagverksbuebroer med forskjellige spenn og kjørebaneposisjoner

Fig.1— Gitterporter

Tre historiske systemtegninger av tinnbuebroer med forskjellige kjørebaneposisjoner

Fig.2— Tinnporter

a) Buekonstruksjoner. Fastklemte havner bygges sjelden på grunn av vanskelighetene med støtteklemming. Det vanligste er porter på to ledd. Porter med tre hengsler har den fordelen at bevegelsen av støttene og endringen i temperaturen ikke forårsaker krefter i dem. De er spesielt anvendelige for lavt forhold f/l og for upålitelig jord. Stive porter er laget som gitter (fig.1) eller som tinnstøtter (fig.2). Den buede strukturen ligger over og under kjørebanen, nedsenket kjørebane unngås av estetiske årsaker. Porter over veibanen mottar avstivere for å motta skyvekraften fra porten. Hvis buen er stivt forbundet med bjelkene i de tilstøtende åpningene (fig.1c og e), kan statiske størrelser påvirkes innenfor vide grenser.

b) Langer-bjelker har relativt sterke buer, siden bøyelengden er lik avstanden mellom nodene til den øvre forbindelsen. Løsninger med bue under fortauet (fig. 3d) brukes sjelden i bruer. Bjelken for stivere kan være metallplater eller gitter. Med begge løsningene kan den strålen kontinuerlig videreføres inn i nabofeltene, slik at det opprettes kontinuerlige eller Gerber-systemer (fig. 3b). I fig. 4 viser et tverrsnitt av en bro med en midtbjelke. Bærekonstruksjonen består av en stangbue, stive oppheng og en lukket hulkasse som en avstivningsbjelke som mottar vridnings- og bøyemomenter.

Fem historiske systemtegninger av ulike Langer bjelke- og bueløsninger

Fig.3— Langer bjelker

Historisk tverrsnitt av bro med enkelt bjelkeboksseksjon

Fig.4— Tverrsnitt av en bro med en mellomliggende hoveddrager

c) Rammebroer. Når det er nødvendig å sikre profilens frie høyde over hele åpningens bredde, påføres rammer på to eller tre ledd med lavere støttehøyde enn ved enkle bjelker på grunn av rammens effekt (fig.5).

e) Beregning. Buer beregnes vanligvis ut fra en antagelse om at deres akse ikke deformeres. Elastiske deformasjoner kan imidlertid være betydelige. I suspenderte strekkløsninger endres ikke statiske størrelser mye på grunn av deformasjon, mens deformasjon i rette buer og Langer-bjelker kan ha betydelig effekt på statiske mengder.

Historisk utsnitt og layout av rammebroen med spennvidden markert på tegningen

Fig.5— Rammebroer

Hengebroer

Gitterhengebroer, som i seg selv er stive, bygges sjelden. Moderne hengebroer har en avstivningsbjelke, som begrenser og utjevner bøyning fra konsentrerte krefter. Hengebroer med store spenn er broen over Golden Gate nær San Francisco (fig.6a) rekkevidde1280m, og Washington Bridge nær New York (fig.6b) rekkevidde1067m.

Avstivningsbjelker er metallplater eller gitter, med konstant høyde eller med en liten økning i høyde over midtstøttene. Forholdet mellom pilen og spennvidden velges for det meste i forholdet1/9til1/11. Ulike ulykker har vist at ved lave høyder kan stivheten være for lav, spesielt ved lav egenvekt og liten bredde på brua.

Tre historiske systemtegninger av amerikanske hengebroer med forskjellige spenn

Fig.6— Amerikanske hengebroer: a) Bro over Golden Gate i San Francisco (1937), b) Washington Bridge i New York (1931), c) Florianopolis-broen i Brasilia (1926)

Tannhjul

a) Ledde lenker med utvidede ender, som ligger fritt parallelt med hverandre og vender mot hverandre ved skjøtene med gjensidig overlapping av leddene fra tilstøtende felt, er laget på to måter - med klinkede forsterkninger fra lameller i endene eller med utvidede ender oppnådd ved smiing (fig.7). Kjeden til broen over Rhinen ble bygget av strekkfast nikkelstål5,5til6,5t/cm2. I mindre amerikanske hengebroer er kjettingen laget av vanlig støpt stål, og i noen tilfeller av legert eller herdet stål.

Historisk ingeniørtegning av Florianopolis brokjede leddledd med forhøyninger og snitt

Fig.7— Florianopolis brokjede

b) Spiraltaukabler. Lukkede tau er laget av lys ledning. De indre lagene av ledningen er beskyttet med et belegg av bly minium, mens de ytre overflatene til individuelle ledninger er belagt med et beskyttende lag.

Spiralrunde ståltau i amerikanske broer består for det meste av ledninger som er varmgalvanisert og delvis pakket inn på lignende måte.

Kaldtrukne brotråder har en bruddstyrke fra 12 til 20 t/cm2. Tretthetsstyrken kan reduseres betraktelig hvis den ytre overflaten av de kaldtrukne ledningene er i dårlig stand.

Forlengelsen av spiraltauet avhenger av materialet til ledningene samt metoden for å lage tauet. Elastisk ekspansjon i området med normale tillatte spenninger utgjør 0,003 til 0,004. Siden tauene er permanent, plastisk strukket med 0,001 under den første belastningen, noen ganger før bruk, blir tauene forhåndsbelastet med størst kraft og dermed strukket. Fordelen med denne strekningen er begrenset, da en betydelig del av den “permanente strekningen” går tapt etter å ha løsnet tauet under videre installasjon.

Historiske enheter, stålnavn, beskyttende belegg, styrker, utvidelser og metoder for å lage eller støpe kabelhoder er ikke moderne spesifikasjoner. Tilstanden til eksisterende kjettinger, tau, ankere, kabelhoder og beskyttende belegg bestemmes av dokumentasjon, inspeksjon og testing; kan ikke utledes fra denne generelle teksten.

Forankring

Kjettinger av gjenstander forankres ved hjelp av plugger i støtter som er betong inn i fundamentene for forankring.

Spiraltau har tilsvarende hoder i endene (fig.8). der ledningene er løst ut i form av en kost, og etter rengjøring er de fylt med hvitt metall. Ekspertstøpte hoder har samme styrke som tauet.

Historisk teknisk tegning av tre typer kabelhoder og deres seksjoner

Fig.8— Kabelhoder: a) enkelt hode, b) amerikansk hode, c) Rhinbrohode

Oppheng og buntebånd

Oppheng er laget av rundt stål, spesielt av rør eller ståltau (fig.9og11). Ved lukkede tau er kabeltauene dekket med kabelbånd (fig.10). Ved separate kabelbunter er opphengene utformet på en slik måte at enkelttau kan skiftes ut med nye ved behov. Oppheng av tau er bundet med kabelhoder, mens små lengdeforskjeller utjevnes med mellomlegg.

Historisk teknisk tegning av opphenget til den gamle broen over Rhinen

Fig.9— Henge, gammel bro over Rhinen

Historisk teknisk tegning av buntebånd av den nye og gamle broen over Rhinen

Fig.10— Kabelbindere til broen over Rhinen: a) ny bro, b) gammel bro

Historisk tegning av et kabelbånd som inkluderer en bunt med tau og bærer to kleshengere

Fig.11— Kabelbinder og opphengstau

Towers (pyloner)

Tårnene til hengebroer er hengslet i bunnen, eller de kan klemmes fast, noe som stort sett er tilfelle i Amerika. Kjedet er godt festet til tårnene. Bevegelig støtte er bare nødvendig når tårnene ikke kan betros horisontale krefter, noe som vil oppstå med immobile støtter.

For store hengebroer foretrekkes lavere kiletårn. I så fall kan tårnene monteres først, deretter krankdrevene og hengene, og til slutt avstivningsbjelkene. I selvforankrede hengebruer kreves omfattende stillas da det statiske systemet først begynner å virke når avstivningsbjelken lukkes.

Veistøtter og veibrett

Av hensyn til ferdsel og vedlikehold bør vi forsøke å sikre at fortauet på brua ikke om mulig skiller seg fra fortauet på de forbindende delene av veg eller jernbane. Siden fortauet i seg selv ikke har nok stivhet i seg selv, må det stole på et overflatesystem i vertikal retning, samt på et system som gir det horisontal sidestøtte. Det såkalte sporbrettet hviler på spordragere som hovedsakelig består av langsgående og tverrgående dragere.

Tverrstøtter

Tverrdragere overfører de bevegelige lastene til hoveddragerne. De er også en viktig del av koblinger. Tverrdragere ligger direkte på hovedbjelkene og ved skrå bruer, slik at spennvidden deres er lik avstanden til hovedbjelkene. Tverrstøtter er vanligvis metallplater, for korte lengder og vanlige rullestøtter. Det er nyttig at deres høyde beløper seg1/6til1/8spennvidde, selv om ved store broer og liten avstand mellom tverrdragerne (spesielt når det gjelder et fortau), kan denne høyden være jevn.1/20spekter.

Som regel betraktes tverrstøtter som enkle bjelker, som er stivt forbundet med hovedstøttene, slik at det i tverrsnittet av broen skapes åpne eller lukkede rammer. På grunn av dette oppstår klemmomenter, som bør tas i betraktning spesielt ved tilkoblinger.

Historisk detalj av boltet tverrbjelke og vertikalelement

Fig.12— Tverrstangsforbindelse

I tilfelle fortauet er nede, gjøres koblingen med enkle koblingsvinkler, eller veiplater, som settes inn i tverrbjelken (fig.12), eller i vertikalene av I-seksjonen, og i stedet for deres ribber (fig.13). Løsningen i fig.14er spesielt stiv, siden utkragingsplaten der er innstøpt både i tverrstøtten og i vertikalen, slik at momentet ved hjørnet mottas av skjærboltene. Med andre løsninger kan det ikke unngås at skruene delvis rives og at koblingsvinklene bøyes. Tilkoblinger i henhold til fig.12og13er betydelig mer deformert under påvirkning av øyeblikket enn de ifølge fig.14. Lignende løsninger oppstår for andre fortauposisjoner. Legging av tverrgående støtter på hovedstøttene er bare mulig med tilstrekkelig konstruksjonshøyde. Deretter bør platehovedstøttene avstives på de stedene hvor belastningen påføres.

To historiske detaljer av boltede tverrbjelker, stendere og utkragende plater

Fig.13og14— Varianter av koblingen av tverrstangen

Lengdestøtter

Lengdestøtter kan være under veibanen og under fotgjengerfelt. Den ytre drageren, som ofte er forbundet med brurekkverket, kalles kanten langsgående drager. Lengdestøtter er laget av rullede og platestøtter. Deres rekkevidde er opp til12 m. Siden de langsgående bjelkene er utsatt for den mest direkte påvirkningen av den bevegelige lasten, er deres stivhet mot bøyning spesielt viktig. Ved jernbanebruer tilstrebes dragerhøyden1/8til1/10spekter. Lengdestøtter laget av høykvalitetsstål er generelt uegnet på grunn av høy bøyning. I mange gamle bruer ble sammenkoblingen av langsgående dragere utført etter fig.15. Den ene koblingsvinkelen ligger mellom bena på den rullede støtten, mens den andre hviler på hele høyden av tverrstøtten. Med denne typen koblinger oppstår det betydelige sekundære spenninger, og i mange tilfeller har det oppstått utmattingsbrudd med dem, samt sprekker i punktet hvor benet er kuttet. Av denne grunn er slike forbindelser ikke tillatt ved jernbanebruer. Hvis skjæring av benet ikke kan unngås, bør disse kuttene gjøres med stor avrunding, for å unngå risiko for sprekker.

Historiske detaljer om langsgående bjelkeforbindelse med vinkler og bolter

Fig.15— Langsgående støtteforbindelse

Drenering

Stor oppmerksomhet bør rettes mot drenering av broer. Rask og fullstendig drenering av vann er den viktigste forutsetningen for lang levetid på vegdekket, samt selve brua. I tillegg til økt rust og økte vedlikeholdskostnader, er vannretensjonsområder også farlige på grunn av frostskader. Hvis nivået på brua tillater det, bør veibroer ha et visst fall i lengderetningen (ikke mindre enn 1%), som vil sikre vannstrømmen til avløpet. Vann forurenset med olje og støv dreneres bort gjennom takrenner. Disse rennene skal ha tilstrekkelig langsgående fall og skal være tilgjengelige, slik at de kan rengjøres regelmessig.

Historisk kryssdetalj av kulverten, støpt asfalt, beskyttende betong og bituminøs isolasjon av broen

Fig. 16 — Drenering og beskyttende lag av veioverflaten

Asfaltdekker er ikke helt ugjennomtrengelige. Spesiell isolasjon under asfalten kan unnlates dersom asfalten ligger på en betongplate som er vibrert, og selve den heller er stort sett ugjennomtrengelig. Dersom fortauet ikke er ugjennomtrengelig nok, slik at en del av overvannet bryter gjennom, bør det isoleres. For stålbruer vurderes belegg av asfaltbitumen eller terra o.l., isolerende lag av bituminøse isolasjonsmasser med solide innlegg av papir med ullfilt eller juteveving, samt isolerende lag av metallfolier av kobber eller aluminium. Isolasjonslag skal beskyttes mot mekanisk skade med beskyttelseslag.

Beskrivelser av fall, takrenner, asfalt, betongplater, bituminøse masser, filt, jute og metallfolier er historiske. Moderne drenering, vanntetting, stålbeskyttelse, gjennomføringsdetaljer og vedlikehold er utformet som et harmonisert system i henhold til gjeldende regelverk, klimatiske forhold, trafikk og faktisk konstruksjon.

Historisk seksjon av brokant med asfalt, armert betong, kulvert og avløpsrør

Fig. 17 — Detalj av drenering langs kanten av broen

Koplinger

Tinnstøtter har liten stivhet i retningen vinkelrett på støtteplanet, gitter med antatte skjøter i nodene er til og med flere bevegelige i tverrretningen. Derfor er det nødvendig med vindstag og kryssrammer for å skape romlig stabile strukturer først. Videre bør de motta laster som virker på tvers av hovedstøttenes plan, og til slutt sikre konstruksjonen mot knekking og velting.

Koblinger mot vinden

Disse koblingene er dimensjonert for å motta krefter fra vind og andre horisontale belastninger. De består av gitter eller rammestøtter, rette eller buede i henhold til beltene. Belter av koblinger mot vinden er stort sett også belter til hovedstøttene. Ofte er tverrstøttene også vertikalene til koblingen mot vinden.

For en lastet bro tas det mindre vindlast enn for en ubelastet bro. Dersom tverrsnittet tillater det, har fagverksbruer fortrinnsvis to vindavstivere mellom hoveddragernes dragere. Se systemskisser i fig. 18 der anti-vindkoblinger og tverrgående koblinger er merket med stiplede linjer.

Antall og type tverrkoblinger må være tilstrekkelig til å skape et romstivt system. Det er vanlig at gitter sikrer stabilitet også ved kuleledd. Porter og Gerber-bjelker, med unntak av små broer, er avstivet med spesialkoblinger mot vind og mot knekking. Ved skjøtene til hovedstøttene må koblingene utføres på en slik måte at de ikke påvirker leddenes virkning, fig.18e.

Systemtegninger av forskjellige arrangementer av anti-vindkoblinger på broer

Fig.18— Arrangement av koblinger mot vinden

Brede fortauplater laget av metallplater eller armert betong er veldig stive i planene. Hvis spennene ikke er for store, kan spesielle koblinger mot vinden utelates, siden den aktuelle rollen kan tas av fortauet. Kun under montering må det gjøres tiltak for å ta opp tverrkrefter.

Når du velger fylling, bør det tas i betraktning at generelt er kreftene i stengene små og bøyelengdene til stengene store. Derfor foretrekkes gitter med korte stavlengder (f.eks. K-system eller rombisk system). Noen ganger henges anti-vindkoblingen på veistøttene for å redusere bøyelengden. For koblinger over fortauet brukes ofte rombisk system uten vertikaler.

Høydeposisjonen til koblingen mot vinden bestemmes hovedsakelig av strukturelle forhold (fig.19). Om mulig unngås en eksentrisk forbindelse også her. spesielt med store krefter, og koblingen mot vinden er innstilt på en slik måte at akslene til stengene krysser hverandre i hovedstøttenes plan (fig.20).

Historisk detalj om tilkobling av horisontal kobling med I-profil og koblingsplater

Fig.19— Høydeposisjon for anti-vindkoblingen

Historisk visning og tverrsnitt av boltet koblingsenhet og vertikal støtte

Fig.20— Koblingsknute mot vind

Kryssrammer

Bruer med kjørebanen over kan avstives med lette gitterrammer etter fig.22. Tverrgående koblinger i form av en ramme kan kobles til hovedavstivningene til metallbjelker. I fig.21Det ble lagt mange liner over spennrammen på to ledd, dvs. over grillen under tverrliggeren, slik at de er tilgjengelige fra midtre inspeksjonsspor.

Historisk tverrsnitt av brua med kjørebanebrett og installasjoner under tverrdrageren

Fig.21— Tverrramme og installasjonsveiledning

Historisk detalj av boltet truss tverrramme

Fig.22— Gitterkryssramme

For broer med kjørebane under er formen på tverrrammene bestemt av den frie profilen for passasje av kjøretøy. Bruer med gitter tverrrammer er vist i fig.23d. Tverrgående rammer som fordeler lasten (fig.24) er nødvendig for griller for å samarbeide med alle hovedstøtter selv ved delvis belastning. Dersom det er en jernbanebru med buet spor eller om hoveddragerne er i kurve, bør dette tas hensyn til ved statisk beregning av koplinger.

Fire systemtegninger av broer med forskjellige hoveddragere og tverrbindere

Fig.23— Eksempler på tverrkoblinger og hovedstøtter

Historisk tverrsnitt av Ruhr-broen med veibane, hoveddragere og tverrslips

Fig.24— Tverrsnitt og tverrbjelke for lastfordeling på broen over Ruhr nær Herdecke

Kobling mot sidekollisjoner

Mellom de langsgående dragerne til jernbanebroer (fig.23c) det er nødvendig å sørge for en spesiell kopling for å motta sidekollisjoner av kjøretøyet. I-langsgående dragere er proporsjonalt svært lite stive i tverrretningen, så det er ønskelig at koblingen mot sidestøt øker sikkerheten mot sideknekking (fig.25).

Historisk visning og tverrsnitt av sidekollisjonskoblingsnoden mellom de langsgående støttene

Fig. 25 — Kobling mot sidekollisjoner

Anti-bremsing clutch

Tverrdragere er ikke i stand til å motta kreftene som virker i broens lengderetning og som oppstår ved bremsing eller start av kjøretøyet, og de bør avlastes ved å installere antibremskoblinger. De er gitterflate støtter (fig. 26) som forbinder de langsgående støttene med en kobling mot vinden (fig. 27). Det er ofte høydeforskjell mellom bæreren og koblingen. Og i tilfeller hvor lengden på støttene kan kobles direkte til anti-vindkoblingen, er det nødvendig med en spesiell anti-bremskobling, siden stengene som fyller anti-vindkoblingen ikke er i stand til å motta en betydelig bøyebelastning. I noen tilfeller kan den kombineres til en enkelt anti-vind veikobling, anti-sidekollisjonskobling og anti-bremsing.

Systemtegning av langsgående støtte og to arrangementer av antibremsende koblingsstenger

Fig.26— Anti-bremsing clutch system

Historisk plantegning av sammenkobling av langsgående bjelker, tverrbjelke og bremsesikring

Fig.27— Anti-bremsing clutch