Brotyper og broer

Citat
Jeg trækker en skarp Grænse mellem Brobygning og Brobygningskunst. Brobygning er den Virksomhed, der bestaar i paa en eller anden Maade at bygge en Vej fra Bred til Bred. Hovedsagen er: at komme over paa den anden Side. Virksomheden er berettiget, naar man improviseret skal bygge en Bro, f. Eks. naar Fjenden kommer. Men Brobygningskunst lægger Hovedvægten paa den Maade, hvorpaa man kommer over paa den anden Side. En Brobyggers Bestræbelse maa være at ophøje Brobygning til Brobygningskunst.
Otto Linton, svensk brobygningsingeniør (1880-1932)

Hvilke brotyper anvender man?

Man inddeler broer i forskellige typer alt efter deres geometriske form og den bærende virkning. De anvendte hovedtyper er:

  • Pladebroer.
  • Bjælkebroer.
  • Rammebroer.
  • Buebroer.
  • Hængebroer.
  • Skråtagsbroer (2)

Hvad er en pladebro?

Pladebroer består af en massiv eller hul plade, der spænder direkte mellem pilleunderstøtningerne. De er relativt enkle at bygge, men stiller store krav til materialeforbrug og egenvægt. De udføres kun i beton, og bygges derfor kun, når spændvidden ikke overstiger 20-25 m (2)

Hvad er en bjælkebro?

Bjælkebroer har som bærende hovedelementer et system af bjælker. Disse kan udføres i massivt træ eller armeret beton, som pladedragere i stål, kassedragere i stål eller armeret beton eller som gitterdragere i stål eller murværk. Der anvendes ikke natursten og murværk.
Bjælkebroerne dominerer i dag fuldstændig blandt broer med spændvidder fra cirka 15 m. op til cirka 150 m., men der findes eksempler på langt større spænd. For betonbjælkebroer med kassedragere godt 250 m, for stålbjælkebroer med kassedragere 300 m. og med gitterdragere 549 m.
Bjælkebroer med gitterdragere kaldes ofte blot gitterbroer. Tidligere anvendte man også betegnelsen cantileverbro for en bjælkebro, der var bygget frit frem fra pillerne til fagmidten, det vil sige uden stilladsunderstøtninger (2)

Hvad er en rammebro?

Rammebroer minder i deres opbygning meget om bjælkebroer, idet den væsentligste forskel ligger i, at den vandrette brodrager er fast forbundet til lodrette eller skrå rammeben, der fører helt ned til fundamenterne. Der opnås en større geometrisk frihed, når de understøttende rammeben kan stilles skråt, mens bjælkebroer nødvendigvis må understøttes på lodrette pilleskafter. Med skrå rammeben kan man i en række tilfælde tilpasse broens geometri bedre til lokale forhold, for eksempel hvor man skal passere en dal med skrånene skrænter eller holde en vis fri højde under broen på en del af strækningen mellem broens understøtninger.
Rammebroer er anvendelige ved de samme spændvidder som bjælkebroer, og de udføres ofte med kassedragere i både rammebjælke og rammeben (2)

Hvad er en buebro?

Buebroer består i moderne udgave af en brobane, der gennem søjler eller hængestænger forbindes til selve buerne, som spænder mellem hovedfundamenterne. Da buerne, der har form som halvcirkler eller parabler, bliver trykpåvirket, er buebroen særlig fordelagtig for materialer, som kun kan optage tryk, for eksempel natursten med mørtelfuger samt uarmeret eller svagt armeret beton.
Den største eksisterende buebro, New River Gorge-broen i Virginia, USA, med etspænd på 518 m. er dog af stål, mens den største betonbue, Kirk-broen i Kroatien, spænder 390 m (2)

Hvad er en hængebro?

Hængebroen kan i en vis forstand betragtes som en omvendt buebro, idet det bærende hovedelement, kablet, ligeledes er krumt, men i en opadkrum (konkav) kurve. Dette medfører, at hængebro-kablerne bliver trækpåvirket, hvor buen er trykpåvirket. Hængebroer kræver derfor materialer med stor trækstyrke, og i dag benyttes udelukkende kabler opbygget af mange tusinde tråde af stål med særlig høj styrke. Eksempelvis er antallet af 5 mm tråde på Storebælts Østbro 18.648 til hvert af de to hovedkabler, som har en diameter på 85 cm.
I hængebroer placeres hovedkablerne altid over brobanen, som følgelig ophænges i lodrette eller skrå hængekabler, der overfører belastningen til en række kabelklemmer på hovedkablerne, hvis konkave form medfører, at de må støttes højt oppe over brobanen på høje brotårne, kaldet pyloner. Herudover må hovedkablerne fortsættes i de tilstødende sidefag til fastgørelse i store ankerblokke.
For at holde vægten nede er brobanekonstruktionen altid udført af stål, mens pylonerne udføres både i stål og beton. I forhold til andre brotyper er hængebroer karakteriseret ved en stor fleksibilitet, hvilket medfører, at de bliver mere vindfølsomme. Der findes eksempler på, at vindfremkaldte svingninger har ført til nedstyrtninger, som det for eksempel skete med Tacoma Narow-broen i staten Washington, USA, i 1940.
Kabeltrådenes store styrke gør det muligt at spænde længere med et hængebrosystem end med nogen anden brotype. Hængebroer er således de eneste broer, som i dag spænder frit mere end 1 km, og med bygningen af Akashistrædet i Japan er man meget tæt på at nå et frit spænd på 2 km, nemlig 1990 m. Storebælts Østbro har et frit spænd på 1624 m (2)

Hvad er en skråtagsbro?

Skråtagsbroen indeholder stort set de samme hovedelementer som hængebroen, det vil sige brobanekonstruktion, pyloner og kabler. Der er imidlertid den forskel, at skråtagsbroens kabler alle føres retlinjet direkte fra pylonen til brodrageren. Det bliver herved naturligt at udføre skråtagsbroen selvforankret, det vil sige uden de store ankerblokke, som er nødvendige i hængebroer. Også i skråtagsbroer anvendes tråde med høj styrke til opbygning af de bærende kabler, og det er derfor også muligt at nå op på betydelige spændvidder.
I 1995 åbnede den hidtil længste skråtagsbro, Pont de Normandie i Nordfrankrig, med en spændvidde på 856 m, men denne vi i 1999 blive overgået af den 890 m lange japanske Tatara-bro. Til sammenligning har Farøbroen en spændvidde på 290 m. Skråtagsbroer vil herved bevæge sig ind i et område, som hidtil har været totalt domineret af hængebroer (2)

Hvor store bjælkebroer findes der?

Verdens største bjælkebroer opgjort efter det frie spænd er:

Verdens største bjælkebroer

Broens navn

Placering

Frit spænd

Indviet

Guanabara Bay

Rio de Janeiro, Brasilien.

300 m.

1973

Neckartal

Stuttgart, Tyskland.

263 m.

1978

Save I

Beograd, Serbien.

261 m.

1957

Gateway (betonbro)

Brisbane, Australien.

260 m.

1985

Zoo

Köln, Tyskland.

259 m.

1966

(2)

Hvor store buebroer findes der?

Verdens største buebroer opgjort efter det frie spænd er:

Verdens største buebroer

Broens navn

Placering

Frit spænd

Indviet

New River Gorge

Beckley, WV, USA.

518 m.

1977

Bayonne

New York, USA.

511 m.

1931

Sydney Harbour

Sydney, Australien.

509 m.

1932

Krk (betonbro)

Krk-Rijeka, Kroatien.

390 m.

1977

Fremont

Portland, OR, USA.

383 m.

1973

(2)

Hvor store hængebroer findes der?

Verdens største hængebroer opgjort efter det frie spænd er:

Verdens største hængebroer

Broens navn

Placering

Frit spænd

Indviet

Akashi Kaikyo

Akashi, Japan.

1.990 m.

1998

Storebælts Østbro

Danmark.

1.624 m.

1998

Humber

Hull, England.

1.410 m.

1981

Jiangyin

Yangzhou, Kina.

1.385 m.

1998

Tsing Ma

Hongkong.

1.377 m.

1997

Verrazano Narrows

New York, USA.

1.298 m.

1964

Golden Gate

San Francisco, USA.

1.280 m.

1937

Höga Kusten

Sundsvall, Sverige.

1.200 m.

1997

(2)

Hvor store skråtagsbroer findes der?

Verdens største skråtagsbroer opgjort efter det frie spænd er:

Verdens største skråtagsbroer

Broens navn

Placering

Frit spænd

Indviet

Tatara

Imabari, Japan.

890 m.

1999

Pont de Normandie

Le Havre, Frankrig.

856 m.

1995

Yangpu

Shanghai, Kina.

602 m.

1993

Meiko Chuo

Nagoya, Japan.

590 m.

1996

Skarnsund

Trondheim, Norge.

530 m.

1991

(2)

Hvor store gitterbroer findes der?

Verdens største gitterbroer opgjort efter det frie spænd er:

Verdens største gitterbroer

Broens navn

Placering

Frit spænd

Indviet

Pont de Québec

Québec, Canada.

549 m.

1917

Firth Forth (jernbanebro)

Queensferry, Skotland.

521 m.

1890

Minato Ohashi

Osaka, Japan.

510 m.

1974

Commodore John Barry

Philadelphia, USA.

501 m.

1974

Greater New Orleans

New Orleans, USA.

480 m.

1958

(2)

Hvordan vil brobygningen udvikle sig?

Drømmen om at bygge stadig større broer lever endnu. I dag er alle broer med frie spænd på mere end 1 km hængebroer, og den absolutte grænse er cirka 5 km. Et stålkabel kan nemlig kun bære sin egenvægt på op til cirka 10 km.
I jagten på større broer er det derfor nødvendigt at se sig om efter andre materialer. En overgang så det ud til, at man kunne anvende kabler af glasfiber, men glasfiber har vist sig at give for slappe konstruktioner. I stedet ser det ud til, at man vil kunne anvende kabler af kulfiber.
Kulfiber er let og rustfrit og har et 5-6 gange større styrke/vægt og styrke/stivhed i forhold til stål. Dette betyder, at kulfiberkabler kan gøres meget lettere end stålkabler. Dette vil give mulighed for et frit spænd på måske 8 km. Materialet vil også være velegnet til armering.
En kulfiber-løsning er dog ikke problemfri. Kulfiber er betragtelig dyrere end stål, og man vil løbe ind i problemer med svingninger og aerodynamisk stabilitet.
Pionererne inden for brobygninger tror dog på det nye materiale, så måske set man en dag en sådan bro over Messina- og Gibraltarstrædet (3)

Illustrationer

Under illustrationer henvises til enkelte billeder på Internettet som for eksempel en tegning eller et foto. Samlinger af illustrationer som for eksempel gallerier skal findes under videre links. Billederne er udvalgt efter søgning på Internettet for at supplere og/eller visualisere faktaoplysningerne.

Golden Gate Bridge / Mark Ketchum.
Fotografi af Golden Gate Bridge i San Francisco der viser broens størrelse i forhold til et mylder af sejlskibe. Golden Gate Broen er blevet synonym for San Francisco.

The Humber Bridge. Fotografi af Humber Bridge over floden Humber River ved Hull i England. Broen havde rekorden for hængebroer fra åbningen i 1981 frem til 1998. Gennemsejlingshøjden er kun 30 m.

 

New River Gorge Bridge / Jim Stacey Keith.
Foto af verdens længste buebro i Beckley, West Virginia, USA, med et frit spænd på 518 m.

Rio-Niterói Bridge / International Conference on the Applications of the Mössbauer Effect.
Fotgrafi af broen over Guanabara Bay i Rio de Janeiro i Brasilien, verdens største bjælkebro.

Tatara / Honshu-Shikoku Bridge Authority.
Fotografi af Tatara broen ved Imabari i Japan, verdens største skråtagsbro.

Videre læsning

Under videre læsning henvises til enkelte konkrete dokumenter som for eksempel én artikel eller én bog. Der kan være henvisninger til dokumenter i både trykt og elektronisk form. Dokumenterne er kvalitativt udvalgt som de mest relevante efter research og søgning i danske såvel som internationale databaser samt søgning på Internettet.

Brown, David J.: Bridges. Three Thousand Years of Defying Nature. London, 1993. 176 sider. Engelsk tekst.
Beskrivelse af mere end 100 broer fra hele verden spændende fra tidernes morgen til det 21. århundrede. Ordforklaringer og bibliografi.

Hartung, Annette: Hængebroer slår nye rekorder. Dansk tekst.
Et rids af de store broers historie hvor længder og højder er blevet stadig større. - Artiklen har været trykt i Ingeniøren, 1998, uge 21.

Ostrow, Steven A.: Bridges. New York, 1997. 120 sider. Engelsk tekst.
Billedværk med forklarende tekst til illustration af forskellige brotyper. Dækker broer i hele verden fra fortid til nutid.

Steel bridges in the World. Swedish Institute of Steel Construction. Engelsk tekst.
Skematiske oversigter over stålbroer i verden opdelt i afsnittene 'Gamle broer i verden', 'Lange broer i verden', 'Lange broer i Sverige' og 'Andre brorekorder'.

Videre links

Under videre links henvises til hjemmesider og databaser på Internettet med flere eller mange dokumenter. Videre links kræver således at man selv udvælger og vurderer hvilke dokumenter man har brug for, eventuelt efter en søgning på hjemmesiden eller i databasen. Hjemmesiderne og databaserne er kvalitativt udvalgt som de mest relevante efter research og søgning på Internettet.

The Bridges Project. Department of Civil & Environmental Engineering. Engelsk tekst.
Online database over bemærkelsesværdige broer i hele verden. Omfatter p.t. broer i USA, Canada, Storbritannien og Tyskland. Rummer faktaoplysninger og billeder og giver mulighed for at foretage sammenligninger og studere trends. Der kan søges efter diverse kriterier. Ikke mindst værdifuld som billeddatabase.

BridgeSite. BridgeSight Software. Engelsk tekst.
Udførlig emneopdelt samling af links til alle brobygningens aspekter, herunder konstruktion, organisationer, undervisnings- og informationssider samt billeder.

 

Kilder

  1. Linton, Otto: Bærende Konstruktioner som Kunst. - Kritisk Revy. - 1928, nr. 4, side 57-64. - Artiklen findes i en tekstversion på adressen:
    http://www.kb.dk/ktss/kritisk/kr284/284lynx.htm
  2. Gimsing, Niels Jørgen: Bro. - Side 374-378 i: Den Store Danske Encyklopædi, bd. 3, 1995.
  3. Hartung, Anette: Fiberbroer er næste skridt. - Artiklen er hentet fra Ingeniøren, 1998, uge. 24.
    http://www.ing.dk:80/arkiv/2498/storbro02.html