Bro konstruktioner

Brokonstruktioner

Broar bygger man för att kunna ta sig över hinder som t.ex. järnväg och älvar. Det finns många olika indelningar när det gäller broar som skiljer sig från varandra som t.ex. gatubroar, vägbroar, järnvägsbroar, gångbroar eller akvedukter. Beroende på brons terräng talar man om hög eller lågbroar. Efter typen av huvud bärverk (konstruktionsprincip) delar man in broar i huvudgrupperna balkbroar, valvbro och bågbroar samt häng- och snedkabelbroar. Från hur mycket en bro ska bära lite eller mycket finns det olika konstruktioner (om man bygger underbyggnad eller överbyggnad) Underbyggnaden överför lasten från själva bro bärverket till undergrunden och består av landfästen och olika typer av mellanstöd. Överbyggnaden utgör det egentliga bärverket, som spänner över ett trafikhinder, bestående av de olika grundförhållandena platta, balkar eller bågar. Vilken brotyp som är att föredra på en viss plats beror bl.a. på den sträcka som ska överbryggas, den fria höjden, grundförhållanden och användningssätt.

De sex sorters broarna.

Balkbron.

Balkbroar är konstruerade genom att det är ändarna på bron som håller uppe bron med hjälp av balkar. De alldra första balkbroarna var så klart stockbroar, med bara några enstaka stockar tvärs över någon flod eller liknande. Men nuförtiden så är balkbroar konstruerade med stålbalkar. Det som gör så att bron klarar tyngden är balkar som går rakt ner i jorden, där balkarna avlastar mer än två fjärdedelar av tyngden. I vissa fall behövs förstärkning med ytterligare stöd. En balk bro i Luleå är t.ex Lulsundskanalens gå bro.

Konsolbron.

Konsolbroarna byggs med konsoler. I balkbron är det två balkar på var sida om änderna i konsolbron är det endast i ena änden av bron. De som är mest vanligt när det gäller konsolbroar är att de använder två konsoler, en från varje stöd som då möts i mitten. Världens längsta konsolbro är Quebec Bridge i Quebec, Kanada. Lasten från en konsolbro förs ned i stöden både i form av en kraft rakt ned och ett moment kring stödet. Detta ställer högre krav på hållfastheten hos stödet än för  exempel balkbroar.

Bågbron.

Bågbron är konstruerad med en båge om då har landfäste vid båda ändarna, De äldre bågbroarna har bågen/arna nedanför vägen den bron närmast på bilden är en gammal bågbro. De nyare bågbroarna har bågen ovanför vägen. (T.ex Svinesundbron, se bild). Lasten från en båg bro förs ner i landfästena precis där själva bågen går ned med pelare i en kallad fortsättning av en ny båge. Fast den bara går upp till vägen som stöd.I pågår just nu byggandet av världens längsta båg bro.

Hängbron.

Hängbron som vi vet hänger från kontinuerliga kablar, som är i var ände på slutningen. Oftast gör man hängbroar i bergvärlden när det gäller branta stup mellan olika berg. De äldsta broarna som än finns kvar idag är de som är gjorda av rep och rankor. Men även en bit längre bak i tiden så fanns det hängbroar gjort av bambu.  Nu mera består hängbroarna av många grova stålvajrar som då borras fast i marken eller hänger över torn eller pyloner. Lasten förs alltså vertikalt ned genom pylonerna. Vilket kräver välavvägd grundläggning av dessa. Därför är hängbron svår att göra eftersom absolut inget får misslyckas när det gäller tyngdpunkten för det kan göra stor förödelse. Världens mest kända hängbro är troligen Golden Gate bron i San Francisco (bilden). En av Sveriges mer betydande hängbroar är Älvsborgsbron i Göteborg

Snedkabelbron.

Snedkabelbroarna är ganska lik hängbroarna som hålls uppe med kablar. Men snedkabelbroarna har massor av kablar som är förankrade från olika höjder och på olika ställen på pylonerna till olika platser på bron. Alltså inte som hängbron som bara sitter i änderna av broarna och sen fortsätter längsefter. Med snedkabelbron går det åt mindre kabel och pylonerna kan vara betydligt lägre. Den första kända snedkabelbron designades år 1784 av C.T. Loescher. Den längsta snedkabelbron i världen är Sutong Bridge över Changjiang i Kina. Snedkabelbron i Millau är den högsta bron i världen med en höjd båge på 343 möH, 23 meter högre än Eifelltornet. Den är av samma typ som Öresundsbron, med snedkabel och många fack.

Fackverksbron.

Fackverksbroar byggs av fackverk av i huvudsak stål. De har en solid brobana som hålls uppe av ledat infästa balkar. När de bygger fackverksbroar är det oftast design med i bilden. Québec Bridge som nämns ovan är även världens längsta fackverksbro.

De första broarna

De första broarna byggdes av samma orsak som broar byggs idag - att göra det lättare för människor att ta sig fram. De första broarna kom oftast till av en ren slump. Efter en storm kunde ett träd blåsa ner över bäck eller en å. Då upptäckte människorna att man kunde gå på trädet för att komma torrskodd över till andra sidan.

De första broarna byggdes för flera tusen år sedan. Man använde lättillgängligt naturmaterial, som sten, trä eller rep. Det gjordes många misstag innan vi till slut nådde fram till dagens storslagna broar.

Valvbroar

Omkring år 600 var valvbroar i sten mycket vanliga. Kinesiska brobyggare upptäckte att ett valv är starkt utan att det går åt så mycket material. En bro med bågvalv utövar ett tryck i brons längdriktning, som tas upp av stödmurar eller landfästen vid valvets fotpunkter.

Järnbroar

Broar blev en viktig biprodukt till den industriella revolutionen som började i England på 1700-talet och som sedan spred sig till Europa och Amerika.

Industrin krävde nya transportsystem. Omkring 1750 hade man utvecklat ett omfattande kanalsystem för tunga transporter av kol och maskiner. Kanalernas bredd och djup varierade kraftigt, och därför uppfann man rörliga broar, som kunde betjäna all trafik.

Samtidigt hade man utvecklat en metod för att framställa järn i stora mängder till ett överkomligt pris. 1700-talet blev järnets storhetstid. Skogarna höll på att ta slut och i den industriella tidsåldern hade man inte längre tid att bygga av sten. 1775 ritade den engelske arkitekten Thomas Pritchard en bro av järn, för att ersätta den gamla färjan i staden Coalbrookdale, och skapa en efterfrågan på nya järnvaror. Resultatet blev Iron Bridge, som nu är brittiskt nationalmonument. De 21 meter långa järnribborna gjöts i öppna sandformar, vilket i sig självt var en bragd. Aldrig tidigare hade järn gjutits i så stor skala.

Fackverksbroar

I Amerika blev det mycket vanligt med fackverksbroar. Man ansåg att om en takstol av trä kunde bära upp ett tak, så kunde man likaväl göra en konstruktion av trä som bar upp en bro och tålde den belastning som brotrafiken medförde.

I Amerika fanns det obegränsat med skog och gott om skickliga timmermän. Träfackverket var billigt, gick fort och lätt att bygga, och blev därför det vanligaste sättet att bygga broar på under 1800-talet.

Under den senare halvan av 1800-talet ökade belastningen på broarna i och med den växande trafiken. Fackverk av timmer räckte inte längre till. De delar av bron som utsattes för påkänning av drag ersattes med järn. I början använde man gjutjärn, men efter ett tag upptäckte man att det var för sprött och ohållbart. Därför gick man över till smidesjärn, som var starkare. Dessvärre var det inte tillräckligt starkt. Under 1870-talet störtade en fjärdedel av alla broar som byggdes i Amerika - totalt 40 stycken.

Att så många broar skulle få rasa, det var ju ohållbart. Därför började man anlita experter. Timmermän kunde inte bygga sådana broar som nu krävdes. Nu övergavs gjutjärn helt som brobyggnadsmaterial.

1879 brast järnvägsbron Tay Bridge i Skottland och rågets 100 passagerare omkom. Nu insåg man att järnet hade spelat ut sin roll som brobyggnadsmaterial.

Stålbroar

Omkring 1870 började man bygga broar av stål. Stål är en renad form av järn, som är stadigt, elastiskt, segare än järn och kunde skäras. Hittills har man inte hittat något brobyggnadsmaterial som är bättre.

Bron över Firth of Forth i Skottland stod klar 1890. Bron är 1800-talets största fack verksbygge, 2529 meter lång. Vid bygge...