Függőhíd

A Golden Gate híd San Franciscoban

A függőhíd olyan híd, amelynek hidaló (teherviselő) főalkatrészeit magas pillérek (pilonok) között kifüggesztett és végeiken szilárd pontokhoz megkötött (lehorgonyzott) láncok, kábelek és rácsos tartók képezik, melyek a végső támaszpontokra (a lehorgonyzásokra) mindig befelé, a nyílás felé irányuló ferde erőket gyakorolnak.

Függőhidakat az ősidők óta készítenek, ezek egyik példája az inka kötélhíd.

Lánchidak

A Széchenyi lánchíd Budapesten

A lánchidak a függőhidak legegyszerűbb és legrégebbi formái. Ezeknél a hídpályát lemezvas tagokból készült láncokra függesztik fel. A láncok a pillérek tetején megszakítás nélkül átmennek, vagyis az egyik parti lehorgonyzástól a másikig egy darabból vannak. A hídpályát ún. függővasak függesztik fel a láncokat összefüggő csapszegekre. A lánchidak Magyarországon legismertebb példája a budapesti Széchenyi lánchíd.

Kábelhidak

A kábelhidak mindössze annyiban különböznek a lánchidaktól, hogy a láncok helyett vastag drótkötelek, kábelek tartják a hídszerkezetet. Franciaországban és Amerikában rengeteg ilyen típusú híd épült, leghíresebbek a John Augustus Roebling által épített óriási kábelhidak. Az 1851 és 1855 között épült (vasúti) Niagara-hídnak 250 méteres, az 1867-ben befejezett közúti Ohio-hídnak (Cincinnati) 332, a New Yorkot az akkor még különálló Brooklynnal összekötő, 1873 és 1883 közt épült Brooklyn hídnak pedig 486,5 méteres nyílása van. Ez utóbbi a építésekor a világ legnagyobb függőhídja volt, egyike a legmerészebb mérnöki alkotásoknak. A hídszerkezetet négy 40 cm átmérőjű acél kábel hordja, melyek mindegyike 6289 párhuzamosan futó horganyzott drótszálból áll. Az egyes drótok vastagsága 4,3 mm. A hídszerkezet alsó vonala a középen 41,2 m magasságban van a tengerszoros legmagasabb vízállása felett, így a legnagyobb tengeri vitorlások is elhaladhatnak a híd alatt.

2012-ben adták át a Föld jelenleg legmagasabb kábelhídját: a mexikói Baluarte hidat, mely a Sinaloa és Durango államokat elválasztó Baluarte folyó fölött ível át 403 méteres magasságban.

A kábel annyival előnyösebb a láncnál, hogy jóval szilárdabb – míg a jó minőségű hengerelt vas szilárdsága mintegy 4000 kg (per cm²), a hengerelt acélé pedig 6000 kg, addig a vasdróté 6000–8000 kg, az acéldróté pedig 12-14 000 kg, így a kábelek szilárdsága mintegy kétszeresére tehető a vele egyenlő keresztmetszetű hengerelt vas-, ill. acélláncénak. Kábellel tehát sokkal nagyobb nyílások hidalhatók át, mint lánccal.

A függőhidak előnyei

Inka kötélhíd

• A függőhíd nagy távolságot áthidalhat a felhasznált anyaghoz képest, ezért építése gazdaságos.
• Magasan lehet a víz fölé építeni, így nem akadályozza a hajóforgalmat.
• Építés közben nem kell ideiglenesen alátámasztani vagy alulról szerelni, ezért gyors folyású víz fölé is könnyen építhető.
• Rugalmassága miatt ellenáll a heves szélrohamnak és földrengésnek. Egy szilárdabb hidat sokkal erősebbre és nehezebbre kellene építeni ehhez.

A függőhidak hátrányai

• Mivel kevésbé merev, erős szélviharban kevésbé biztonságos rajta a közlekedés, és ideiglenesen esetleg le kell zárni ilyenkor.
• Ha kevésbé teherbíró talajra építik, költséges alapokat kell építeni a tornyokhoz.

Konstrukciós hibák

A George Washington híd New Yorkban

A régebbi lánc- és kábelhidak hibája, hogy szerkezetük nem merev, mozgó megterhelés alatt könnyen alakváltozást szenved és mozgásba (lengésbe) jön. Mivel a pályaszerkezetet a függővasak közvetlenül a hajlékony láncokra (kábelekre) függesztik fel, ezek forgalom alatt a folyton változó tehereloszlásnak megfelelően más-más alakot (egyensúlyi helyzetet) törekszenek felvenni, egyes helyeken süllyednek, másutt emelkednek, ebből keletkeznek az előbb említett lengések. Ezenkívül a vízszintes erők (szélnyomás) ellen sincs elég szilárdságuk.

Merevített hidak

Ma már a függőhidakat mindig merevítve készítik. A kábelre (láncra) az A-B rácsos gerendatartó van felfüggesztve, melynek az a feladata, hogy a nem egyenletesen eloszló (koncentrált) helyi megterheléseket lehetőleg egyenletesen eloszlassa a láncnak egész hosszára, ezáltal mérsékelje ennek alakváltozásait s az ebből eredő lengéseket mérsékelje. Az újabb amerikai kábelhidak mind ilyen, gerendatartókkal merevített függőhidak.

A merev függőhidak szerkesztésének egy másik módja, hogy rácsos tartót függesztenek ki a pillérek között. Ezek a rácsos függőhidak. A függő rácsos tartót úgy alakítják, hogy annak alsó övét vízszintesbe (vagy a pályát követő ívezetbe) fektetik, a felső övet pedig függő parabola szerint alakítják, és a kettőt rácsozattal kötik össze. A felső övet, mivel csak húzásra van igénybe véve, gyakran láncból vagy kábelből készítik, és rendszerint nemcsak a pillérek tetején, hanem a nyílás közepén is csuklót alkalmaznak.

További információk

• Erzsébet híd – képgaléria