Buebro: definition, konstruktion og virkemåde
Buebro: Lær definition, konstruktion og virkemåde — hvordan buer fordeler belastning, typiske materialer, historiske eksempler og moderne anvendelser.
En buebro er en bro med støttepiller i hver ende, der er formet som en buet bue. Buebroer fungerer ved at overføre broens vægt og dens belastninger delvist til et vandret skub, der holdes af buepillerne i hver side. En viadukt (en lang bro) kan være bygget af en række buer. I dag anvendes der dog typisk andre mindre dyre konstruktioner.
Konstruktion
En buebros hovedkomponent er selve buen, som bærer broens last. Andre vigtige dele er:
- Buefødder eller buepiller: De kraftige fundamenter i hver ende, som absorberer det vandrette skub.
- Buekam eller hvælvingsprofil: Formen på buen—halvcirkel (semicirkulær), segmentbue (lavere buen), spidsbue eller catenary—påvirker, hvordan kræfter fordeles.
- Bæreelementer over buen: Kørebanen kan være direkte på buen (bue overkørsel) eller ligge på søjler over buen (åben spandrel).
- Nøglesten og samlinger: I traditionelle stenbuer er nøglestenen (midtsten) afgørende for at låse buen sammen.
Materialer varierer med tid og teknologi: historisk var sten og murværk dominerende, mens moderne buer ofte udføres i armeret beton eller stål, hvilket tillader længere spænd og tyndere profiler.
Byggeteknik
Ved opbygning af en muret eller stenbue anvendes midlertidig forskalling (centrering) til at holde stenene på plads, indtil nøglestenen er sat. For betonbuer bruges forskalling og armering, hvorefter buen støbes. Fundamenternes stabilitet er kritisk, fordi de skal modstå både lodrette og vandrette kræfter.
Virkemåde
Princip: Buebroen overfører primært kræfter som tryk (kompression) langs buen ned i støttepunkterne. I modsætning til en bjælkebro, hvor bøjning og spændinger i materialet er fremtrædende, arbejder buen stort set i kompression.
- Den lodrette last (egenvægt + trafik) fordeles langs buen som tryk.
- Dette tryk skaber et vandret skub mod buepillerne, som må optages af solide abutments (støttevægge) eller ved et tværgående bundelement.
- Nogle moderne buetyper er tied-arch (bro med trækstang), hvor et tværgående element binder bueendepunkterne sammen og opfanger det vandrette skub, så abutments ikke behøver at være så massive.
- Buebroer kan være hængslet (enkelt- eller fler-hængslet) eller stive; antallet af hængsler påvirker, hvordan bevægelser og temperaturvariationer optages.
Typer
- Lukket spandrel: Rummet mellem buen og kørebane er udfyldt (f.eks. beton eller jord).
- Åben spandrel: Kørebane hviler på søjler over buen, hvilket reducerer vægten og giver et lettere udseende.
- Enkelbue vs. flerbue: En enkeltbue dækker ét spænd, mens en viadukt består af en række af buer.
Fordele og ulemper
- Fordele: Meget holdbare (især i murværk og beton), æstetisk tiltalende, godt egnet til bærende kræfter i tryk.
- Ulemper: Kræver solide og ofte omfattende fundamenter til at optage vandret skub; traditionelt dyrere at bygge end nogle moderne bjælke- eller fagværksbroer.
Anvendelse og eksempler
Buebroer er kendt fra mange historiske broer i sten og murværk, hvor deres langtidsholdbarhed er tydelig. I moderne anlæg anvendes buer ofte, hvor man ønsker et markant arkitektonisk udtryk eller når materialer som armeret beton og stål gør lange spænd mulige. En lang viadukt kan være bygget af en række buer, særligt i klassiske jernbane- og vejprojekter.
I dag anvendes der dog typisk andre mindre dyre konstruktioner. Alligevel ses bueelementer ofte i kombination med moderne teknikker, og buens princip om kompression anvendes i mange nutidige broer for at kombinere æstetik, styrke og holdbarhed.
Stenbuebro over McCormick's Creek i Indiana. Opført i det nationale register over historiske steder.
Historie
Den ældste eksisterende buebro er muligvis den mykenske Arkadiko-bro i Grækenland. Den blev bygget omkring 1300 f.Kr. Stenbuebroen er stadig i brug. Den velbevarede hellenistiske Eleutherna-bro har en trekantet korbuebue. Rhodos' fodbro fra det 4. århundrede f.Kr. hviler på en tidlig voussoir-bue.
Både etruskerne og de gamle grækere kendte til buer. Men romerne var de første til at bruge buer til brobygning.
Romerske buebroer var normalt halvcirkelformede. Nogle af dem var også segmentbuebroer (som f.eks. Alconétar-broen), hvilket betyder, at den har en buet bue, der er mindre end en halvcirkel. En sådan segmentbuebro tillod store mængder af oversvømmelsesvand at passere under den. Dette ville forhindre, at broen blev skyllet væk under oversvømmelser. Desuden kunne selve broen være mere let. Generelt havde romerske broer kileformede primære buestene (kaldet voussoirs) af samme størrelse og form. Romerne byggede både enkeltspænder og langstrakte akvædukter med flere buer. Deres broer var forsynet med oversvømmelsesåbninger i pillerne.
I middelalderens Europa forbedrede brobyggerne de romerske konstruktioner ved at bruge smallere bropiller. De brugte tyndere buetønder og lavere spændviddeforhold på broerne. Der blev også indført gotiske spidsbuer, som reducerede det laterale tryk. Især i det 14. århundrede nåede brobyggeriet nye højder. Spændvidder på op til 40 meter (130 fod) var hidtil ukendt i murstensbuebyggeri.
I det 19. århundrede blev stål billigere og gjorde det muligt at bygge endnu længere broer. Buebroer blev almindelige, fordi de ikke kræver så store og dyre fundamenter. I slutningen af det 20. århundrede blev der bygget nogle broer på over 500 meter.
Simple kompressionsbuebroer
Fordele ved enkle materialer
Sten, mursten og andre lignende materialer er stærke i kompression. De er ret stærke i forskydning. Men de kan ikke modstå store kræfter i træk. Derfor er murede buebroer konstrueret til konstant at være under tryk. Hver bue er konstrueret over en midlertidig falseværkramme, en såkaldt centring. I de første kompressionsbuebroer var det en nøglepille i midten af broen, der bar vægten af resten af broen. Jo mere vægt der blev lagt på broen, jo stærkere blev dens struktur. Ved murede buebroer anvendes fyldmateriale (typisk komprimeret murbrokker) over buen for at øge denne egenvægt på broen. Dette forhindrer også, at der opstår spændinger i bueringen, når belastningerne bevæger sig over broen. Der blev også anvendt uarmeret beton. Når der anvendes murværk (huggede sten), er vinklene på fladerne skåret for at minimere forskydningskræfterne. Når der anvendes tilfældigt murværk (uslebne og uforberedte sten), er de mørtlet sammen. Mørtlen får lov til at hærde, inden det falske murværk fjernes.
Byggeforløb
- Når buerne er placeret i vandløbsbunden (på moler eller bredder), afledes vandet. Det er således, at gruset først kan udgraves og erstattes med et godt underlag (af stærkt materiale). Herfra bygges eller hæves fundamenterne til den højde, hvor buerne skal stå. Dette er et punkt, der er kendt som springing.
- Falsework centering (på britisk engelsk: arch frame) er bygget, typisk af tømmer. Hver bue i en bro med flere buer vil skabe et tryk på buerne ved siden af den. Derfor er det nødvendigt, at enten alle buer på broen hæves samtidig, eller at der anvendes meget brede møller. Trykket fra de sidste buer bliver ført ned i jorden ved hjælp af kraftige (lodrette) fundamenter ved kløftens vægge.
- De forskellige buer er (eller en enkelt bue er) konstrueret over centreringen. Når hver grundlæggende buetønde er bygget. Buerne stabiliseres (eller buen stabiliseres) med udfyldt murværk. Disse kan være lagt i vandrette løbende bindingslag (lag). De kan danne to ydervægge, såkaldte spandrels, som derefter fyldes med passende løst materiale og murbrokker.
- Vejen er asfalteret, og bromure leder trafikken hen til broen.
Buebroer er en af de ældste typer broer og har eksisteret i tusindvis af år. Buebroer har en stor naturlig styrke.
De blev oprindeligt bygget af sten eller mursten, men i dag er de bygget af armeret beton eller stål. Indførelsen af disse nye materialer gør det muligt for buebroer at være længere og have mindre spændvidder.
I stedet for at skubbe lige nedad, bæres belastningen på en buebro udad langs buens kurve til understøtningerne i hver ende. Vægten overføres til støttepunkterne i hver ende.
Disse støttepunkter, kaldet støttepiller, bærer belastningen og forhindrer, at broens ender spreder sig ud.
Arbejdsgangen på den romerske bro i Limyra: det falske arbejde blev flyttet til en anden åbning, så snart den nederste bueribbe var færdiggjort
Galleri
· 
Spidsbuet på Puente del Diablo i Spanien
· 
Ponte Vecchio, en middelalderlig butiksbro
· 
Senmiddelalderlig Krämerbrücke, der bærer to rækker af huse
· 
Ponte Santa Trinita. Første bro med elliptiske buer
· 
En muret kinesisk månebro, der viser de støttepæle, der tager buens vandrette tryk på den vandrette bue
· 
Fredrikstad-broen i Fredrikstad, Norge
· .JPG)
Main Street Bridge i Columbus, OH, er den eneste hængebro med skrå buer i Nordamerika.
· 
Chaotianmen-broen i Chongqing, Kina, er verdens længste buebro.
· 
Broen i Arta i Arta, Grækenland
· ![By US legal standards[7] this Italian culvert is an arch bridge](https://www.alegsaonline.com/image/325px-Feccia_Culvert_2011_SE.jpg)
Efter amerikansk ret er denne italienske gennemløbsbro en buebro
· 
Garabit-viadukten er en buebro af smedejernsbånd.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er en buebro?
A: En buebro er en type bro med bøjninger i hver ende, der er formet som en buet bue.
Q: Hvordan fungerer buebroer?
A: Buebroer fungerer ved at overføre broens vægt og dens belastninger delvist til et vandret skub, der holdes af buepillerne i hver side.
Spørgsmål: Kan viadukter fremstilles af buer?
A: Ja, viadukter (lange broer) kan laves af en række buer.
Spørgsmål: Anvendes der i dag typisk andre konstruktioner til viadukter?
Svar: Ja, i dag anvendes der typisk andre mindre dyre konstruktioner i stedet for buer til viadukter.
Søge