Hur man utformar en bro – Steg i brokonstruktion
Videohandledning i brokonstruktion
Hur man utformar små dammar
Designern bör först ha sett och studerat många broar under en lång inlärningsprocess för att kunna utforma en bro. Han bör veta vilken typ av balk som kan vara lämplig under de rådande förhållandena, antingen en balkbro en bågbro eller en hängbro. Han bör också känna till hur grundläggningsförhållandena påverkar valet av spännvidder och konstruktionssystem etc. Därför bör brokonstruktören inte bara vara en lärd person utan också en erfaren person. Vid gynnsamma tillfällen kan en intuitiv glimt ge en ny lösning som uppfyller uppgiften bättre än kända konventionella lösningar (intuition, kreativitet som leder till innovationer).
Ladda ner och titta på videoklipp om megastrukturer
Data som behövs för att utforma en bro:
- En plan över platsen som visar alla hinder som ska överbryggas, t.ex. floder, gator, vägar eller järnvägar, konturlinjerna i dalgångarna och den önskade linjen för den nya trafikleden.
- Långsnitt av marken längs den planerade broens axel med villkoren för fri höjd eller erforderliga översvämningsbredder. Önskad vertikal inriktning av den nya trafikleden.
- Bronens erforderliga bredd, bredden på körfält, mitträcke, gångbanor, skyddsräcken etc.
- Borrförutsättningar för grundläggning, resultat av borrningar med en rapport om den geologiska situationen och markmekaniska data. Svårighetsgraden av grundläggningsarbetet har ett betydande inflytande på valet av konstruktionssystem och på den ekonomiska spännvidden.
- Lokala förhållanden som tillgänglighet för transport av utrustning, material och konstruktionselement. Vilka material är tillgängliga och ekonomiska i den delen av landet? Finns det tillgång till vatten eller elkraft? Kan en hög teknisk standard användas eller måste bron byggas med primitiva metoder och ett litet antal kvalificerade arbetare?
- Väder- och miljöförhållanden, översvämningar, hög- och lågvattennivåer, torrperioder, temperaturintervall och frostperiodernas längd.
- Miljöns topografi – öppet land, flackt eller bergigt land, naturskönt landskap. Stad med små gamla hus eller stad med höghus. Miljöns skala påverkar utformningen.
- Miljökrav på estetisk kvalitet. Broar i städer som påverkar stadsmiljön och som ofta ses på nära håll – särskilt fotgängarbroar – behöver en känsligare utformning och behandling än broar på öppen mark. Behövs skydd för fotgängare mot spray och buller? Behövs bullerskydd för hus i närheten av bron?
Designern bör besöka broplatsen och dess omgivning.
Grovskiss av brokonstruktion:
När ingenjören är säker på att en konstruktionsidé har dykt upp i hans sinne, bör han ta upp en penna och en skala och med hjälp av skissning, som han lärt sig i skolan, börja med att skissa den troliga vägriktningen, bjälklagsdjupet (för bjälklagsbroar), pelarna, kullerbyglarna och bjälklagets underkant.
För ett projekt med stor finansiering är ett högt slankhetstal att föredra, annars kan slankhetstalet minskas om den avgörande faktorn är kostnaden. Analysera skissen kritiskt med avseende på proportionen mellan spännvidderna, fri höjd under balken, markförhållandena runt pelarna och överbyggnaderna, pelarnas anpassning till omgivningen, antalet pelare och den vertikala linjens krökning. Fler än en skiss kan följa efter den kritiska analysen med ändringar i konstruktionen och stödförhållandena. Arbeta fram alternativen, diskutera med kollegor, arkitektrådgivare och kunden för att utarbeta en slutlig skiss.
Det är först nu som beräkningarna bör påbörjas, och i första hand med enkla och grova approximationer för att kontrollera om de antagna dimensionerna kommer att vara tillräckliga och om de nödvändiga tvärsnittsytorna för armeringsstål eller förspänningsspännen kommer att lämna tillräckligt med utrymme för att betong ska kunna placeras och komprimeras utan problem. Därefter kan några körningar med datorprogram göras med olika djup eller andra variabler för att hitta de mest ekonomiska dimensionerna; dessa bör dock endast väljas om inga andra väsentliga krav påverkas, t.ex. estetik, längd på tillfarter, lutning etc.
När konstruktören eller konstruktörsteamet har gjort sitt val kan de principiella konstruktionsritningarna med alla dimensioner och förklaringar upprättas för godkännande av myndigheterna. Eftersom kartan ensam inte räcker till för att tydligt visa platsen och påverkan på miljön och utseendet så kan en modell eller några väl fotograferade foton hjälpa medborgare, beställare och kritiker att inse broens existens.
Slutförandet av brokonstruktionen:
När konstruktionen har godkänts kan det slutgiltiga konstruktionsarbetet påbörjas med rigorösa beräkningar av krafter, spänningar etc. för alla typer av laster eller angrepp och sedan måste den strukturella detaljutformningen göras. De ställningar och den utrustning som kommer att behövas för att bygga den särskilda typen av bro måste också utarbetas. Ett stort antal ritningar och tabeller med tusentals siffror och tal för alla dimensioner, storlekar och nivåer måste göras med specifikationer för den typ och kvalitet av byggnadsmaterial som krävs. Denna fas innebär den största arbetsmängden för broingenjören och kräver stor kunskap och skicklighet.
Fasen med konceptuell och estetisk utformning kräver jämförelsevis lite tid, men är avgörande för arbetets uttrycksfulla kvalitet.
Bryggdesign Lärandekursens innehåll
Introduktion
- Bryggans historia
- Definition
Typer av broar
- .
- Balkar/Ark
- Trussar
- Förhållande
- Kabelfäste
Statiska system för broar
- Hur en bro fungerar
- Lastöverföring i balkbroar
- Lastöverföring i båg- och fackverksbroar
- Lastöverföring för hängbroar och kabeldragna broar
- Lastöverföring för kantliberbroar
Broelement
- Huvudelement i bron
- Typer av spännvidder
- Superkonstruktion vs. underkonstruktion
- Subkonstruktion del 1: Pier
- Underbyggnad del 2 – Stödben
- Bryggans överbyggnad
Designmetodik för broar
- Huvudläggande konstruktionsmetoder
- Belastningsbeständighet
- ASD , LFD , LRFD-metoder
Byggnadsbelastningar för broar
- Differentierade belastningar som påverkar bron
- DRAGET belastningar
- LIVANDE belastningar
- BERÄKNING av levande belastningar , INFLUENCE LINE
- Fotgängarnas levande belastning och dynamisk toleransfaktor
- Faktor för multipel närvaro
- Fördelning av LL genom balkarna
- Vind- och jordbävningslaster
- LRFD Förklaring av belastningskombinationer