Függőhíd

A Golden Gate híd San Franciscoban A John A. Roebling függőhíd Cincinnatiban

A függőhíd olyan híd, melynek fő tartószerkezeti elemei a végpontjaikon lehorgonyzott tartókábelek vagy -láncok, és a híd pályaszerkezete (merevítőgerendája) e főtartók alá kerül befüggesztésre jellemzően függőleges, esetenként ferde helyzetű függesztőrudakkal vagy -kábelekkel.

Függőhidakat az ősidők óta készítenek, ezek egyik példája az inka kötélhíd, az első európai függőhídrajzot azonban csak Faustus Verantius Machinae Novae című, 1616-ban megjelent művében találjuk. A függőhidak széles körű elterjedését a 19. század elején a nagyüzemi acélgyártás kifejlődése tette lehetővé.

A magyar nyelvű szakirodalomban elterjedt, hogy a függőhidak egyik típusaként határozzák meg a ferdekábeles hidakat is, de teljesen eltérő erőjátékuk miatt a kétfajta szerkezetet – a nemzetközi gyakorlatnak megfelelően – önálló szerkezeti rendszernek kell tekinteni.

Korai függőhidak

Inka kötélhíd

A két végén rögzített kötéllel történő áthidalást a trópusi övezetekben lévő magas hegyekben alkalmazták először, egymástól függetlenül a déli Himalájában és a dél-amerikai Andokban is kialakult ez a megoldás. A kötél a természetben rendelkezésre álló liánból vagy más növényi szálakból készült. A vas alkalmazására először a kínai Kintanyban (Jünnan tartomány) került sor, egy i. sz. 65-ben épült, mély völgyet áthidaló lánchídnál. A tibeti szent, Thangtong Gyalpo a 15. század első felében épített vasláncok alkalmazásával függőhidakat Tibetben és Bhutánban. Ezek a hidak annyiban eltértek a mai függőhidaktól, hogy a hídpálya nem a teherhordó kötél alá voltak felfüggesztve, hanem közvetlenül azokhoz közvetlenül volt erősítve, követve annak ívét. Ezeket megkülönböztetően kötélhídnak is nevezik.

Az első modern függőhidak

A Faustus Verantius által a 17. században készített hídtervek nem valósultak meg, így az első modern, mai értelemben vett függőhidak a 18-19. század fordulóján készültek. 1741-ben az északkelet-angliai Winchnél, a Tees folyó felett építették meg az első európai lánchidat, a 24,5 méter hosszú, mindössze 0,7 méter széles híd csak gyalogosok közlekedésére volt alkalmas.

Az első statikailag méretezett, járművek által is használható függőhíd az 1801-ben, James Finley által épített, a pennsylvaniai Jacob's Creek felett átívelő, kovácsoltvas láncokra függesztett, 21 méter támaszközű szerkezet volt. A hidat 1833-ban lebontották.

1820-ban adták át a forgalomnak az Egyesült Királyság első közúti függőhídját a Tweed folyó fölött átívelő, 135 méter fesztávolságú Union Bridge-t. 1826-ban a világ leghosszabb lánchídja már a Wales-i Menai-szoros hídja volt 176 méteres fesztávolsággal.

A világ első kábelhídja, az 1816-ban átadott Spider Bridge, Philadelphia közelében állt, és egy 124 méter fesztávolságú, mindössze 0,45 méter szélességű ideiglenes szerkezet volt. Az első állandó kábelhidat a svájci Guillaume-Henri Dufour tervezte, az 1823-ban Genfben átadott híd különlegessége kétnyílású kialakítása volt, 40-40 méteres támaszközökkel. Az első szabadon szerelt kábelekkel készülő hidat Joseph Chaley építette 1834-ben az ugyancsak svájci Fribourgban, ennek 273 méteres fesztávolsága akkor világrekordot jelentett.

Az első vasúti acél kábelhidat 1855-ben a német John Augustus Roebling tervei alapján építették a Niagara folyó fölött, míg az első vasúti lánchíd a bécsi Duna-csatorna 1859-ben átadott hídja volt.

Későbbi jelentősebb függőhidak

A Széchenyi lánchíd Budapesten

A függőhidak építése a 19. század második felében nagy lendületet vett, és mind a mai napig ez a szerkezettípus a leggazdaságosabb megoldás a nagy fesztávolságok áthidalására. A továbbiakban – a teljesség igénye nélkül – megemlítjük a valamilyen szempontból különleges, a maguk idejében esetleg rekordot jelentő alkotásokat.

Lánchidak Kábelhidak George Washington híd (New York): a világ első 1 kilométert meghaladó fesztávolságú hídja 1931-ben készült el

A függőhidak erőjátéka

A függőhidak fő teherviselő eleme a két végén lehorgonyzott lánc vagy kábel, amit általában két pilon tetején átvezetve helyeznek el. (Mivel a 20. század eleje óta lánchidakat már nem építenek, a továbbiakban általános esetben a kábel kifejezést használjuk a főtartóra vonatkozóan.) A kábel nagy hajlékonysága miatt (inerciája elméletileg zérus) kizárólag tengelyirányú húzóerő felvételére alkalmas, a külső terhek hatására mindenkor az ennek megfelelő alakot veszi fel. Ez a kábel saját súlyának hatására az ún. láncgörbe, vagy más néven kötélgörbe, míg egyenletesen megoszló állandó terhelés esetében parabola. A kábelek tényleges alakja a függőhidak esetében e kettő között alakul. A pilonokat úgy alakítják ki, hogy azokra lehetőleg csak nyomóerő hasson, hajlítás ne. A kábelek a pilonok merevítésében is részt vesznek, ami lehetővé teszi azok karcsú kialakítását.

A nagy alakváltozási képesség miatt a kábel önmagában nem felel meg tartószerkezetként, ezért szükség van egy hosszirányú gerendára, az ún. merevítőtartóra, ami a hídpálya terheit elosztja és a függesztő kábeleken keresztül szakaszosan továbbítja azokat a fő tartókábelre. A merevítőtartó megfelelő kialakítása biztosítja a függőhíd oldalirányú szélteherrel szembeni kellő merevségét is.

A függőhidak típusai

A főtartó anyaga szerint

A korai függőhidak főtartói egyszerű kötelekből vagy kovácsoltvas láncokból álltak. A 19. században főként lánchidak épültek, mert a korabeli technológia a lemezláncok készítésére volt alkalmas, a 20. század elejére azonban egyeduralkodóvá vált az acélhuzalból font kábelek alkalmazása.

Lánchidak

A lánchidak hídpályáját lemezvas tagokból készült láncokra függesztik fel. A láncok a pillérek tetején megszakítás nélkül átmennek, vagyis az egyik parti lehorgonyzástól a másikig egy összefüggő láncot alakítanak ki. A hídpályát ún. függővasakkal függesztik fel a láncokat összefogó csapszegekre. A láncok általában kb. 400 N/mm2 szakítószilárdságú hengerelt vasból, később kb. 600 N/mm2 szakítószilárdságú hengerelt acélból készültek.

Kábelhidak

A kábelhidak tartókábelei kisebb hidak esetében sodrott kábelekből készülnek, míg a nagyobb hidaknál párhuzamosan futó szálakból állítják össze úgy, hogy a huzalokat, vagy az azokból előre elkészített pászmákat a szerelőberendezéssel behúzzák egymás mellé, majd présgéppel egy köteggé összeszorítják. A huzalok anyaga nagy szilárdságú, patentírozott, hidegen húzott nemesített acél, aminek szakítószilárdsága 1400‑1600 N/mm2, azaz a belőlük készített kábel teherbírása mintegy két-háromszorosa egy azonos keresztmetszetű hengerelt vas-, illetve acélláncénak, így lényegesen nagyobb nyílások áthidalására alkalmas.

Jegyzetek

  1. ↑ Palotás 1984, 1331-1332. o.
  2. ↑ Palotás - Medved - Nemeskéri-Kiss - Träger 1987, 25-26. o.
  3. ↑ Palotás - Medved - Nemeskéri-Kiss - Träger 1987, 40-41. o.
  4. ↑ Bánné - Hidvéghi - Medved 1988, 57-60. o.
  5. ↑ D. Major 1989, 119-120. o.
  6. ↑ Medved 2001, 14-15. o.
  7. ↑ Palotás - Medved - Nemeskéri-Kiss - Träger 1987, 16-17. o.
  8. ↑ Gerner 2007, 61-63. o.
  9. ↑ Paturi 1997, 139. o.
  10. ↑ Paturi 1997, 165. o.
  11. ↑ Palotás - Medved - Nemeskéri-Kiss - Träger 1987, 29-30. o.
  12. ↑ Paturi 1997, 199. o.
  13. ↑ Palotás - Medved - Nemeskéri-Kiss - Träger 1987, 30. o.
  14. ↑ Paturi 1997, 264. o.
  15. ↑ Medved 2001, 60-62. o.
  16. ↑ a b Medved 2001, 79. o.
  17. ↑ a b Medved 2001, 80-81. o.
  18. ↑ Medved 2001, 71-72. o.
  19. ↑ Medved 2001, 72-73. o.
  20. ↑ a b Medved 2001, 81. o.
  21. ↑ Medved 2001, 82-83. o.
  22. ↑ a b Medved 2001, 199-200. o.
  23. ↑ a b Bánné - Hidvéghi - Medved 1988, 217. o.
  24. ↑ Palotás 1984, 1370. o.
  25. ↑ Palotás 1984, 1367-1368. o.
  26. ↑ Medved 2001, 137-139. o.
  27. ↑ Bánné - Hidvéghi - Medved 1988, 60. o.
  28. ↑ Platthy 1994, 4. o.
  29. ↑ Palotás 1984, 1208-1213. o.
  30. ↑ Bánné - Hidvéghi - Medved 1988, 216. o.
  31. ↑ Palotás 1984, 1367. o.

Források

Commons:Category:Suspension bridges A Wikimédia Commons tartalmaz Függőhíd témájú médiaállományokat.

Kapcsolódó szócikkek

Nemzetközi katalógusok