Articles

Materialer anvendt til brokonstruktion

materialer anvendt i brokonstruktion

sten, træ, beton og stål er de traditionelle materialer, der bruges til at udføre brokonstruktion. I den indledende periode blev træ og sten brugt i konstruktionen, da de er direkte hentet fra naturen og let tilgængelige.

mursten blev brugt som en undergruppe byggemateriale sammen med sten konstruktion. Sten som byggematerialer var meget populære på grund af dets holdbare egenskaber. Mange historiske broer lavet af sten er stadig til stede som et symbol på tidligere arkitektonisk kultur.

men noget af tømmerbroen er blevet skyllet væk eller er i nedbrydningsstadiet på grund af deres eksponering for miljøforholdene.

efterhånden som tiden gik, har brokonstruktionen gennemgået mere udvikling med hensyn til materialer anvendt til konstruktion end baseret på broteknologien.

beton og stål er menneskeskabte raffinerede materialer. Brokonstruktionen med disse kunstige materialer kan kaldes broens anden periode. Dette var derfor starten på moderne broteknik teknologi.

moderne broer gør brug af beton eller stål eller i kombination. Forskellige andre innovative materialer udvikles, så de godt kan passe med broterminologierne.

inkorporering af fibre, der kommer i kategorien af materialer med høj styrke, er nu indarbejdet til konstruktion af broer. Disse materialer bruges også til at styrke de eksisterende broer.

sten til brobygning

i lang tid i historien er stenen blevet brugt i og som en enkelt form. De bruges hovedsageligt i form af buer. Dette skyldes, at de har højere trykstyrke.

brugen af sten gav ingeniørerne let at konstruere broer, der er æstetisk top og høj i holdbarhed.

når man overvejer historien om brokonstruktion med sten, var romerne de største bygherrer af broer med sten. De havde en klar ide og forståelse af belastningen over broen, geometrien såvel som materialegenskaberne. Dette fik dem til at konstruere meget større spændbroer sammenlignet med enhver anden brokonstruktion i denne periode.

perioden var også konkurrencedygtig for Kinesisk. Kina havde også udviklet en stor bro kaldet den berømte Jusjou Bridge. Broen er verdens ældste åbne spandrel, stone og segmental arch bridge. Nihonbashi er den mest berømte stenbro i Japan. Dette kaldes som Japan Bridge.

 Ju-broen, Kina

bro, Kina

Fig.1: broen, Kina

med tiden har stenbroerne vist sig at være mest effektive og økonomiske på grund af den holdbarhed og lave vedligeholdelsesgaranti, den giver i hele sin levetid.

træ eller træ til brokonstruktion

træmaterialet blev brugt meget i konstruktionen af broer, i modsætning til i dag, hvor det bruges til opførelse af byggearbejder og relaterede. I dag giver stål og beton en højere vifte af arbejdsfleksibilitet, at brugen af træ og træ til mega-værker mindskes.

men der er innovationer relateret til bevarelse af træ, hvilket har bidraget til at øge efterspørgslen efter træ i strukturer.

træ som ingeniørmateriale har fordelen ved høj sejhed og vedvarende karakter. De fås direkte fra naturen og er derfor miljøvenlige.

den lave tæthed af træ gør det få høj specifik styrke. De har en mærkbar styrkeværdi med en lavere værdi af densitet. Denne ejendom gør dem let transporteret.

nogle af ulemperne ved træ som byggemateriale er, at det er:

  • meget anisotropisk i naturen
  • modtagelig for termitter, angreb og træorm
  • meget brændbart
  • modtagelig for råd og sygdom
  • kan ikke bruges til høj temperatur

der er en række tømmerbroer rundt om i verden. Figur – 2 viser den matematiske bro placeret i Cambridge. En anden bro er Togetsu-Kyo-broen over Katsura-floden i Kyoto.

 Matematisk Bro, Cambridge

Matematisk Bro, Cambridge

Fig.2: Den Matematiske Bro, Cambridge

togetsu-kyo-bridge-japan

togetsu-kyo-bridge-japan

Fig.3. Togetsu-Kyo-broen, Japan

stål til brokonstruktion

stål får høj styrke sammenlignet med ethvert andet materiale. Dette gør det velegnet til konstruktion af broer med længere spændvidde. Vi ved, at stål er en kombination af legeringer af jern og andre elementer, hovedsageligt kulstof.

baseret på mængden og variationen af elementerne ændres egenskaberne af det samme i overensstemmelse hermed. Egenskaberne af trækstyrke, duktilitet og hårdhed påvirkes af ændringen i dens forfatning.

stålet, der anvendes til normal konstruktion, har flere hundrede Mega Pascal styrke. Denne styrke er næsten 10 gange større end trykstyrken og trækstyrken opnået fra en normal betonblanding.

den største indbyggede ejendom af stål er duktilitetsegenskaben. Dette er deformationsevnen, før den endelige brud har tendens til at ske. Denne egenskab af stål er et vigtigt kriterium i design af strukturer.

 Hachimanbashi Bro

Hachimanbashi Bro

Fig.4. Hachimanbashi Bridge

den første jernbro, Danjobashi Bridge, som blev bygget i 1878 i Japan. Figuren-4 nedenfor viser Danjobashi-broen. Danjobashi Bridge blev flyttet til den nuværende placering og blev navngivet som Hachimanbashi Bridge i 1929.

det har stor historisk og teknisk værdi som en moderne bro. Broen blev hædret af American Society of Civil Engineers i år 1989.

den kemiske sammensætning og fremstillingsmetode bestemmer egenskaberne af strukturelt stål. De vigtigste egenskaber, der skal specificeres af brodesignerne, når det er nødvendigt at specificere produkterne, er:

  • styrke
  • sejhed
  • duktilitet
  • holdbarhed
  • svejsbarhed

når vi nævner stålstyrken, indebærer det både udbyttet og trækstyrken. Da strukturerne er mere designet i det elastiske trin, er det meget vigtigt at kende værdien af flydestyrke.

udbyttestyrke bruges mest, da det er mere specificeret i designkoderne. I Japan er den anbefalede kode designet til ultimativ styrke. For eksempel SS400 udpeget af den ultimative styrke på 400mpa. Dette er en undtagelse.

egenskaben af duktilitet er meget afhængig af designere og ingeniører for designaspekterne relateret til boltgruppens design og fordelingen af stress ved de ultimative grænsestatsforhold. En anden vigtig egenskab er korrosionsbestandigheden ved brug af forvitringsstål.

beton til brobyggeri

det meste af den moderne brobygning gør brug af beton som det primære materiale. Betonen er god i kompression og svag i trækstyrke. De armerede betonstrukturer er det middel, der fremsættes for dette problem.

betonen har en tendens til at have en konstant værdi af elasticitetsmodul ved lavere spændingsniveauer. Men denne værdi falder ved en højere stresstilstand. Dette vil byde på dannelsen af revner og senere deres udbredelse.

andre faktorer, som beton er modtagelig for, er termisk ekspansion og krympningseffekter. Creep er dannet i beton på grund af lang tid stress på det.

betonens mekaniske egenskaber bestemmes af betonets trykstyrke.

den forstærkede eller forspændte beton bruges til konstruktion af broer. Armeringen i R. C. C tilvejebringer duktilitetsegenskaben til strukturen. I dag leveres duktilitetsforstærkning som et yderligere krav hovedsageligt i den jordskælvsbestandige konstruktion.

RCC er i dag lavet af stål, polymer eller anden kombination af kompositmaterialer. Meget bæredygtige materialer er tilgængelige, der kan tage rollen som cement. Dette er en ny innovation inden for bæredygtig brokonstruktion.

sammenlignet med RCC-brokonstruktion er forspændt beton den mest foretrukne og anvendte. En præ-kompressionskraft induceres i betonen ved hjælp af højstyrkestål sener før den faktiske servicebelastning.

derfor vil denne trykspænding modstå den trækspænding, der kommer under de faktiske belastningsforhold. Forspændingen induceres i beton enten ved hjælp af efterspænding eller ved hjælp af forspænding af stålforstærkningen.

mange ulemper ved normal armeret beton som styrkebegrænsninger, tunge strukturer, bygningsvanskeligheder løses ved hjælp af forspændt beton.

Læs også: Hvad er typerne af beton? Hvad er deres applikationer?

kompositmaterialer i brokonstruktion

kompositmaterialer udvikles og anvendes både til opførelse af nye broer såvel som til rehabiliteringsformål.

fiberforstærket plast er et sådant materiale, som er en polymermatrice. Dette forstærkes med fibre, der kan være enten glas eller kulstof. Disse materialer er lette i vægt, holdbare, giver høj styrke og duktil i naturen.

ny løsning og materialer tilskyndes på grund af de forringelsesproblemer, som stål-og betonbroerne står overfor.

et andet materiale er den reaktive pulverbeton (RPC), der blev udviklet i Korea. Dette materiale er en form for højtydende beton, der er forstærket med stålfibre. Denne blanding hjælper med at lave slanke søjler til broer med længere spænding. Dette garanterer også holdbarhed i vid udstrækning.

kompositmaterialer anvendes til reparation af brokolonner og andre understøttende elementer for at forbedre duktiliteten og modstanden mod den seismiske kraft.

epoksimprægneret glasfiber anvendes til at dække søjlen (kolonner, der er ikke-duktile i naturen). Dette er et alternativ til stål jakke teknik.

typer af byggematerialer, deres egenskaber og anvendelser i byggearbejder

sundhedsspørgsmål med byggematerialer under og efter konstruktion

Brolejer – typer af lejer til brokonstruktioner og detaljer

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.