Viktig yrkes- och säkerhetsanmärkning: Detta är en professionell arkivgenomgång, inte en design, statisk beräkning, bedömning av en befintlig bro eller instruktioner för konstruktion, inspektion eller rehabilitering. De ursprungliga indelningarna, spännvidden, förhållanden, spänningar, material, fogdetaljer och konstruktionslösningar har överförts utan professionell verifiering och får inte användas som en modern specifikation. Projektering och arbeten på broar kräver auktoriserade konstruktörer och entreprenörer, gällande föreskrifter och standarder, geotekniska och hydrologiska data, beräkning av permanenta och varierande effekter, utmattning, vind, temperatur, seismicitet, stabilitet, fundament, monteringsförhållanden och robusthet, samt provning av material, korrosion, fogar och konstruktionens faktiska tillstånd. Tillgång till strukturen, arbete på höjden, trafik, lyft, svetsning, skärning och montering medför dödliga risker och kräver en speciell skyddsplan.
Design, konstruktion och rehabilitering av stålbroar är inte en del av det nya offentliga erbjudandet från Savo Kusić. Nuvarande fokus är träfönster, trä-aluminiumfönster, anpassade fönster och dörrar. För ett fönster- eller dörrprojekt kan du skicka offertförfrågan.
Bågbroar
Det finns riktiga bågbroar med stela bågar, som kan ta emot alla typer av stötar, och bågbroar sammansatta av pinnar, där ett stelt system erhålls genom att det finns en förstyvningsbalk. En förstyvad båge (Langer beam) beräknas under antagande av gångjärnsförband, så bågen belastas endast med normala krafter. Böjmoment tas över av förstyvningsbalken, som även fyller rollen som spänning om bågen är placerad ovanför balken.
Bågar och Langer-balkar är mer ekonomiska än balkbroar för större spännvidder, eftersom den jämnt fördelade fulla lasten endast tas emot av bågens stödlinje. Med undantag för ytterligare krafter orsakas momenten endast av partiell belastning, så de är betydligt mindre i bågar än i balkar.
⟦SKPH31
Fikon.1— Gitterportar
Fig. 2 — Plåtportar
a) Bågkonstruktioner. Fastklämda hamnar byggs sällan på grund av svårigheterna med stödklämning. Det vanligaste är portar på två leder. Portar med tre gångjärn har fördelen att stödens rörelse och temperaturförändringen inte orsakar krafter i dem. De är särskilt tillämpliga för lågt förhållande f/l och för fallet med opålitlig jord. Stela portar är gjorda som galler (fig. 1) eller som metallstöd (fig. 2). Den välvda strukturen är placerad ovanför och under vägbanan, nedsänkt körbana undviks av estetiska skäl. Portar ovanför vägbanan får stöd för att ta emot dragkraften från porten. Om bågen är fast ansluten till balkarna i de intilliggande öppningarna (fig. 1 c och e), kan de statiska dimensionerna påverkas inom vida gränser.
b) Langer-balkar har relativt starka bågar, eftersom böjlängden är lika med avståndet mellan noderna på den övre anslutningen. Lösningar med en båge under trottoaren (fig. 3d) används sällan i broar. Balken för förstyvningar kan vara plåt eller galler. Med båda lösningarna kan den strålen kontinuerligt fortsätta till angränsande fält, så att kontinuerliga eller Gerber-system skapas (fig. 3b). I fig. 4 visar ett tvärsnitt av en bro med en mittbalk. Stödkonstruktionen består av en stångbåge, stela hängare och en sluten ihålig låda som en förstyvningsbalk som tar emot vrid- och böjmoment.
Fikon.3— Langer strålar
Fikon.4— Tvärsnitt av en bro med en mellanliggande huvudbalk
c) Rambroar. När det är nödvändigt att säkerställa profilens fria höjd över hela öppningens bredd, appliceras ramar på två eller tre leder med lägre stödhöjd än med enkla balkar på grund av ramens inverkan (fig.5).
e) Beräkning. Bågar beräknas vanligtvis på antagandet att deras axel inte deformeras. Emellertid kan elastiska deformationer vara avsevärda. I suspenderade spänningslösningar förändras inte statiska storheter mycket på grund av deformation, medan deformation i raka bågar och Langer-balkar kan ha en betydande effekt på statiska storheter.
Fikon.5— Rambroar
Hängbroar
Gitterhängbroar, som till sin natur är styva, byggs sällan. Moderna hängbroar har en förstyvningsbalk som begränsar och utjämnar böjning från koncentrerade krafter. Hängbroar med stora spännvidder är bron över Golden Gate nära San Francisco (Fig.6a) räckvidd1280m, och Washington Bridge nära New York (fig.6b) räckvidd1067m.
Förstyvningsbalkar är plåt eller galler, av konstant höjd eller med en liten ökning i höjd över mittstöden. Förhållandet mellan pilen och spännvidden väljs mestadels i förhållandet1/9till1/11. Olyckor har visat att vid låga höjder kan styvheten vara för låg, speciellt med låg egenvikt och liten bredd på bron.
Fikon.6— Amerikanska hängbroar: a) Bro över Golden Gate i San Francisco (1937), b) Washington Bridge i New York (1931), c) Florianopolis-bron i Brasilia (1926)
Kedjehjul
a) Ledkedjor av länkar med expanderade ändar, som ligger fritt parallellt med varandra och är vända mot varandra vid fogarna med inbördes överlappningar av länkarna från angränsande fält, är gjorda på två sätt - med nitade förstärkningar från lameller i ändarna eller med expanderade ändar som erhålls genom smide (fig.7). Kedjan till bron över Rhen byggdes av draghållfast nickelstål5,5till6,5t/cm2. I mindre amerikanska hängbroar är kedjan gjord av vanligt gjutstål, och i vissa fall av legerat eller härdat stål.
Fikon.7— Florianopolis Bridge Chain
b) Spiralrepskablar. Slutna rep är gjorda av ljus tråd. Trådens inre skikt är skyddade med en beläggning av bly minium, medan de yttre ytorna på enskilda ledningar är belagda med ett skyddsskikt.
Spiralkablarna hos runda trådar i amerikanska broar består till största delen av trådar som är varmförzinkade och delvis omlindade på liknande sätt.
Kalldragna brotrådar har en brotthållfasthet från 12 till 20 t/cm2. Utmattningshållfastheten kan minska avsevärt om den yttre ytan på kalldragna trådar är i dåligt skick.
Töjningen av spirallinan beror på materialet för trådarna samt på hur repen är tillverkade. Elastisk expansion inom området för normala tillåtna spänningar är 0,003 till 0,004. Eftersom repen är permanent, plastiskt sträckta med 0,001 under den första belastningen, ibland före användning, förspänns repen med största kraft och därmed sträcks. Fördelen med denna sträcka är begränsad, eftersom en betydande del av den “permanenta sträckan” går förlorad efter att repet lossats under ytterligare installation.
Historiska enheter, stålnamn, skyddande beläggningar, styrkor, expansioner och metoder för att tillverka eller gjuta kabelhuvuden är inte moderna specifikationer. Tillståndet för befintliga kedjor, rep, ankare, kabelhuvuden och skyddande beläggningar bestäms av dokumentation, inspektion och testning; kan inte härledas från denna allmänna text.
Förankring
Kedjor gjorda av artiklar förankras med pluggar i stöd som är ingjutna i fundamenten för förankring.
Spiralrep har motsvarande huvuden i ändarna (fig.8). där trådarna är uttrasslade i form av en kvast, och efter rengöring fylls de med vit metall. Expertgjutna huvuden har samma styrka som repet.
Fikon.8— Kabelhuvuden: a) enkelt huvud, b) amerikanskt huvud, c) Rhenbrohuvud
Upphängning och buntband
Hängare är gjorda av runt stål, särskilt av rör eller stållinor (fig.9och11). Vid stängda linor är kabellinorna täckta med buntband (fig.10). Vid separata kabelbuntar är upphängningarna utformade så att enskilda linor vid behov kan bytas ut mot nya. Rephängarna knyts med kabelhuvuden, och små längdskillnader utjämnas med shims.
Fikon.9— Häng, gammal bro över Rhen
Fig. 10 — Kabelband till bron över Rhen: a) ny bro, b) gammal bro
Fig. 11 — Buntband och upphängningsrep
Towers (pyloner)
Hängbrotornen är gångjärnsförsedda i botten, eller så kan de klämmas fast, vilket mestadels är fallet i Amerika. Kedjan är stadigt fastsatt i tornen. Rörligt stöd är nödvändigt endast när tornen inte kan anförtros horisontella krafter, vilket skulle inträffa med orörliga stöd.
För stora hängbroar har lägre fastklämda torn en fördel. I så fall kan tornen monteras först, sedan kedjehjul och hängare och till sist förstyvningsbalkarna. I självförankrade hängbroar krävs omfattande ställningar då det statiska systemet börjar verka först när förstyvningsbalken är stängd.
Vägstöd och vägbräda
När det gäller trafik och underhåll bör vi försöka se till att beläggningen på bron inte om möjligt skiljer sig från beläggningen på de anslutande delarna av vägen eller järnvägen. Eftersom själva beläggningen inte har tillräckligt med styvhet i sig måste den förlita sig på ett ytsystem i vertikal riktning, såväl som på ett system som ger den horisontellt sidostöd. Den så kallade spårbrädan vilar på spårbalkar som huvudsakligen består av längsgående och tvärgående balkar.
Tvärgående stöd
Tvärbalkar överför de rörliga lasterna till huvudbalkarna. De är också en viktig del av kopplingar. Tvärbalkar ligger direkt på huvudbalkarna och vid lutande broar, så deras spännvidd är lika med huvudbalkarnas avstånd. Tvärstöd är vanligtvis plåt, för korta längder och vanliga valsade stöd. Det är användbart att deras höjd belopp1/6till1/8spännvidd, även om vid stora broar och ett litet avstånd mellan tvärbalkarna (särskilt när det gäller en trottoarbräda), kan denna höjd vara jämnt.1/20räckvidd.
I regel betraktas tvärgående stöd som enkla balkar, som är styvt förbundna med huvudstöden, så att i tvärsnittet av bron skapas öppna eller slutna ramar. På grund av detta uppstår klämmoment, vilket bör beaktas speciellt vid anslutningar.
Fikon.12— Tvärstångsanslutning
I händelse av att beläggningen är nere görs anslutningen med enkla anslutningsvinklar, eller vägplattor, som sätts in i tvärbalken (fig.12), eller i vertikalerna av I-sektionen och i stället för deras revben (fig.13). Lösningen i fig.14är särskilt styv, eftersom den fribärande plåten där är inbäddad både i det tvärgående stödet och i vertikalen, så att momentet i hörnet upptas av skjuvbultarna. Med andra lösningar kan det inte undvikas att skruvarna delvis går sönder och att anslutningsvinklarna böjs. Anslutningar enligt fig.12och13är betydligt mer deformerade under inflytande av momentet än de enligt fig.14. Liknande lösningar uppstår för andra beläggningspositioner. Läggning av tvärgående stöd på huvudstöden är endast möjlig med tillräcklig strukturell höjd. Därefter ska plåtens huvudstöd förstyvas på de ställen där belastningen appliceras.
Fikon.13och14— Varianter av anslutningen av tvärstången
Längsgående stöd
Längsgående stöd kan vara under vägbanan och under övergångsställen. Ytterbalken, som ofta är kopplad till broräcket, kallas kantlängdbalken. Längsstöd är gjorda av valsade stöd och plåtstöd. Deras räckvidd är upp till 12 m. Eftersom de längsgående balkarna är utsatta för den mest direkta påverkan av den rörliga lasten, är deras styvhet mot böjning särskilt viktig. När det gäller järnvägsbroar eftersträvas balkhöjden 1/8 till 1/10 intervallet. Längsstöd av högkvalitativt stål är i allmänhet olämpliga på grund av hög böjning. I många gamla broar utfördes anslutningen av de längsgående balkarna enligt fig. 15. En kopplingsvinkel ligger mellan det rullade stödets ben, medan den andra vilar på tvärstödets hela höjd. Med dessa typer av anslutningar uppstår betydande sekundära spänningar och i många fall har utmattningsbrott uppstått med dem, samt sprickor i den punkt där benet skärs. Av denna anledning är sådana förbindelser inte tillåtna vid järnvägsbroar. Om det inte går att undvika att klippa benen bör dessa snitt göras med en stor avrundning, för att undvika risk för sprickor.
Fig. 15 — Längsgående stödanslutning
Dränering
Dränering av broar bör ges stor uppmärksamhet. Snabb och fullständig dränering av vatten är den viktigaste förutsättningen för lång livslängd på vägytan, liksom själva bron. Förutom ökad rostning och ökade underhållskostnader är vattenretentionsområden också farliga på grund av frostskador. Om nivån på bron tillåter det, bör vägbroar ha ett visst fall i längsled (inte mindre än 1%), vilket skulle säkerställa flödet av vatten till avloppet. Vatten förorenat med olja och damm dräneras bort genom rännor. Dessa rännor måste ha ett tillräckligt längsgående fall och måste vara åtkomliga för att kunna rengöras regelbundet.
Fig. 16 — Dränering och skyddande lager av vägytan
Asfaltbeläggningar är inte absolut ogenomträngliga. Särskild isolering under asfalten kan undvaras om asfalten ligger på en betongplatta som har vibrerats, och själva plattan är i stort sett ogenomtränglig. Om beläggningen inte är tillräckligt tät så att en del av dagvattnet bryter igenom bör isolering göras. För stålbroar beaktas beläggningar av asfaltbitumen eller terra etc., isolerskikt av bituminösa isoleringsmassor med massiva inlägg av papper med ullfilt eller jutevävning samt isoleringsskikt av metallfolier av koppar eller aluminium. Isoleringsskikt måste skyddas från mekaniska skador med skyddsskikt.
Beskrivningar av fall, rännor, asfalt, betongplattor, bituminösa massor, filt, jute och metallfolier är historiska. Modern dränering, tätskikt, stålskydd, inträngningsdetaljer och underhåll är utformade som ett harmoniserat system enligt gällande bestämmelser, klimatförhållanden, trafik och faktisk konstruktion.
Fig. 17 — Detalj av dränering längs kanten av bron
Kopplingar
Plåtstöd har liten styvhet i riktningen vinkelrätt mot stödets plan, galler med antagna fogar i noderna är till och med flera rörliga i tvärriktningen. Därför behövs vindstag och korsramar för att skapa rumsligt stabila strukturer först. Vidare bör de ta emot laster som verkar tvärs huvudstödens plan och slutligen säkerställa konstruktionen mot buckling och vältning.
Växlar mot vinden
Dessa kopplingar är dimensionerade för att ta emot krafter från vind och andra horisontella belastningar. De består av galler eller ramstöd, raka eller böjda enligt bälten. Bälten av kopplingar mot vinden är för det mesta också remmar av huvudstöden. Ofta är de tvärgående stöden också kopplingens vertikaler mot vinden.
För en lastad bro tas mindre vindlast än för en olastad bro. Om tvärsnittet tillåter det har fackverksbroar företrädesvis två vindstag mellan huvudbalkarnas balkar. Se systemskisser i fig. 18 där antivindkopplingar och tvärgående kopplingar är markerade med streckade linjer.
Antalet och typen av tvärgående kopplingar måste vara tillräckligt för att skapa ett rymdstyvt system. Det är vanligt att galler säkerställer stabilitet även vid kulleder. Hamnar och Gerberbalkar, med undantag för små broar, är förstyvade med speciella kopplingar mot vind och mot knäckning. Vid huvudstödens skarvar måste kopplingarna göras på ett sådant sätt att de inte påverkar skarvarnas verkan, fig. 18e.
Fig. 18 — Arrangemang av kopplingar mot vinden
Breda trottoarskivor av plåt eller armerad betong är mycket styva i sina plan. Om spännvidden inte är för stora kan speciella kopplingar mot vinden utelämnas, eftersom den lämpliga rollen kan tas av trottoaren. Åtgärder måste vidtas för att ta emot tvärkrafter endast vid montering.
När man väljer fyllning bör man komma ihåg att krafterna i stängerna i allmänhet är små och stängernas böjlängder är stora. Därför är galler med korta stavlängder (t.ex. K-system eller rombiskt system) att föredra. Ibland hängs vindskyddskopplingen på vägstöden för att minska böjlängden. För kopplingar ovanför trottoaren används ofta det rombiska systemet utan vertikaler.
Kopplingens höjdposition mot vinden bestäms huvudsakligen av strukturella förhållanden (fig.19). Om möjligt undviks även här en excentrisk koppling. speciellt med stora krafter, och kopplingen mot vinden är inställd på ett sådant sätt att stavarnas axlar skär varandra i huvudstödens plan (fig.20).
Fikon.19— Antivindkopplingens höjdläge
Fikon.20— Lovart kopplingsknut
Korsramar
Broar med körbanan ovanför kan förstyvas med lätta gallerramar enligt fig.22. Tvärkopplingar i form av en ram kan anslutas till plåtbalkarnas huvudförstyvningar. I fig.21många linor lades över spännramen på två leder, d.v.s. över gallret under tvärbalken, så att de är åtkomliga från mitten av inspektionsspåret.
Fikon.21— Tvärgående ram och installationsguide
Fig. 22 — Gitterkorsram
För broar med en vägbana nedanför, bestäms formen på de tvärgående ramarna av den fria profilen för passage av fordon. Broar med galler tvärgående ramar visas i fig. 23d. Tvärgående ramar som fördelar lasten (fig. 24) behövs för grillar för att samverka med alla huvudstöd även för en dellast. Om det är en järnvägsbro med krökt spår eller om huvudbalkarna ligger i en kurva bör detta beaktas vid statisk beräkning av kopplingar.
Fikon.23— Exempel på tvärgående kopplingar och huvudstöd
Fikon.24— Tvärsnitt och tvärbalk för lastfördelning på bron över Ruhr nära Herdecke
Koppling mot sidokollisioner
Mellan järnvägsbroarnas längsgående balkar (fig.23c) det är nödvändigt att tillhandahålla en speciell koppling för att ta emot sidokollisioner av fordonet. I-längdbalkar är proportionellt sett mycket lite stela i tvärriktningen, så det är önskvärt att kopplingen mot sidokollisioner ökar deras säkerhet mot sidobuckling (fig.25).
Fig. 25 — Koppling mot sidokrockar
Bromsfri koppling
Tvärbalkar klarar inte av att ta emot de krafter som verkar i brons längdriktning och som uppstår vid inbromsning eller start av fordonet, och de bör avlastas genom att installera antibromskopplingar. De är gallrade platta stöd (fig. 26) som förbinder de längsgående stöden med en koppling mot vinden (fig. 27). Det är ofta en höjdskillnad mellan hållaren och kopplingen. Och i de fall där längden på stöden kan kopplas direkt till anti-vindkopplingen, behövs en speciell antibromskoppling, eftersom stängerna som fyller anti-vindkopplingen inte kan ta emot en betydande böjningsbelastning. I vissa fall kan den kombineras till en enkel beläggning mot vindkoppling, sidokrockkoppling och antibromskoppling.
Fikon.26— Antibromsande kopplingssystem
Fikon.27— Antibromskoppling