Függőhíd

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

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.[1]

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.[2] A függőhidak széleskörű 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,[3] de teljesen eltérő erőjátékuk miatt a kétfajta szerkezetet - a nemzetközi gyakorlatnak megfelelően - önálló szerkezeti rendszernek kell tekinteni.[4][5]

Történeti áttekintés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Korai függőhidak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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.[6] A vas alkalmazására először a kínai Kintanyban (Jünnan tartomány) került sor, egy i.sz. 65-ben épült, mély völgyet áthidaló lánchídnál.[7] A tibeti szent, Thangtong Gyalpo a 15. század első felében épített vas láncok alkalmazásával függőhidakat Tibetben és Bhutánban. Ezek a hidak annyiban eltértek a mai függőhidaktól, hogy a hídpálya nem a láncok alá volt befüggesztve, hanem közvetlenül azokhoz volt erősítve, követve a lánc alakját.[8]

Az első modern függőhidak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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 észak-kelet-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.[9]

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.[10]

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.[11][12]

A világ első kábelhídja, az 1816-ban átadott Spider Bridge Philadelphia közelében állt, és egy 124 méteres fesztávolságú, mindössze 0,45 méteres szélességű ideiglenes szerkezet volt. Az első állandó kábelhídat 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. 273 méteres fesztávolsága akkor világrekordot jelentett.[13]

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.[14]

Későbbi jelentősebb függőhidak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Széchenyi lánchíd (Budapest, 1849): Magyarország első állandó Duna-hídja, tervezője William Tierney Clark, középső támaszköze 203 méter.[15]
  • (Régi) Erzsébet híd (Budapest, 1903): Tervezője Czekelius Aurél, középnyílása 290 méter volt, amivel a világ legnagyobb támaszközű lánchídjának számított egészen 1926-ig. A világon elsők között alkalmaztak ennél a hídnál acél anyagú pilonokat, valamint újdonságnak számított a pilonoknál a talpcsukló alkalmazása is.[16]
  • Hercilio Luz híd (Florianópolis/Brazília, 1926): 339,5 méteres támaszközével a világ legnagyobb lánchídja lett.[16]

Kábelhidak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

George Washington híd (New York): a világ első 1 kilométert meghaladó fesztávolságú hídja 1931-ben készült el[17]
  • Ohio-híd (Cincinatti/USA, 1867): A híd tervezője John Augustus Roebling, fesztávolsága 322 méter, ami akkor világrekordnak számított.[18]
  • Brooklyn híd (New York/USA, 1883): John Augustus Roebling tervei alapján épült, tartószerkezete a függőhíd és a ferdekábeles híd kombinációja. A híd nyílásbeosztása 283,5 + 486,3 + 283,5 méter, a középnyílás mérete óriási világrekordot jelentett, hiszen bő 50%-kal múlta felül az Ohio-hídét.[19]
  • George Washington híd (New York/USA, 1931): Fesztávolsága 1066 méter, így elsőként haladta meg az 1 kilométeres álomhatárt.[17]
  • Golden Gate híd (San Francisco/USA, 1937): A világ talán legismertebb hídja, 1280 méteres középső nyílásával lett világrekorder.[20]
  • Firth of Forth közúti híd (Skócia, 1964): 1006 m-es középnyílásával az első igazán nagy európai kábelhídnak számít.[20]
  • Humber-híd (Anglia, 1981): 1410 méteres támaszközének köszönhetően hosszú idő óta először lett európai híd a világ legnagyobbja.[21]
  • Akasi Kaikjó híd (Kóbe/Japán, 1998): 1991 méteres közbenső nyílása a világon jelenleg a legnagyobb áthidalt távolságot jelenti.[22]
  • Nagy-Bælt, keleti híd (Dánia, 1998): Európa legnagyobb támaszközzel (1624 m) rendelkező hídja.[22]

A függőhidak erőjátéka[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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.[23][24]

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 szakaszosan, a függesztő kábelek révén továbbítja azokat a fő tartókábelre.[23][25] A merevítőtartó megfelelő kialakítása biztosítja a függőhíd oldalirányú szélteherrel szembeni kellő merevségét is.[26]

A függőhidak típusai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A főtartó anyaga szerint[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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.[27]

Lánchidak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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.[28] A láncok általában kb. 400 N/mm² szakítószilárdságú hengerelt vasból, később kb. 600 N/mm² szakítószilárdságú hengerelt acélból készültek.[29]

Kábelhidak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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. [30][31]

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Bán Tivadarné, Hidvéghi Rudolf, Dr. Medved Gábor. Hídépítés II.. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. ISBN 963 10 7722 5 [1988] 
  • szerk.: D. Major Klára: Képes diáklexikon - Technika. Budapest: Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó. ISBN 963 223 484 7 [1989] 
  • szerk.: Gerner, Manfred: Chakzampa Thangtong Gyalpo: Architect, Philosopher and Iron Chain Bridge Builder (PDF), Thimphu: The Centre for Bhutan Studies. ISBN 99936-14-39-4 [2007]. Hozzáférés ideje: 2014. január 23. 
  • Dr. Medved Gábor. Történetek a világ hídjairól. Budapest: TERC Kereskedelmi és Szolgáltató Kft.. ISBN 963 00 6871 0 [2001] 
  • szerk.: Dr. Palotás László: Mérnöki kézikönyv II. kötet. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. ISBN 963 10 5227 3 [1984] 
  • Dr. Palotás László, Dr. Medved Gábor, Dr. Nemeskéri-Kiss Géza, Dr. Träger Herbert. Hidak. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. ISBN 963 10 6995 8 [1987] 
  • szerk.: Paturi, Felix R.: A technika krónikája. Budapest: Magyar Könyvklub. ISBN 963 548 611 1 [1997] 
  • Platthy Pál. Közúti acélhidak, Oktatási segédanyag. Budapest: Műegyetemi Kiadó. 10005 [1994] 
Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Függőhíd témájú médiaállományokat.

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]