NO834819L - Strekkhvelvkonstruksjon. - Google Patents

Description

Strekkbuen er et konstruksjonssystem som kan benyttes

i broer, bygninger og andre konstruksjoner som må bære belastninger over et spenn.

Utførelsen som bro av strekkbuen har elementer fra mange typer kjente broer. Av denne type omtales de vanlig-ste typer brokonstruksjoner. Brokonstruksjoner deles tradi-sjonelt inn i tre typer: bjelkebro, hvelvbro og hengebro. To ytterligere typer, fagverksbroer og utliggerbroer, kalles ofte sammensetninger eller kombinasjoner av disse tre typer. Alle disse klassifikasjoner er mer eller mindre vilkårlige.

Bjelkebroen som er vist på figur IA er utvilsomt den eldste bro. Den enkleste form er tre som er falt på tvers av en elv. Den understøttes i begge ender og styrken av selve bjelkelegemetunderstøtter bjelkens vekt og vekten av belastningen.

Stålbroen med I-dragere er idag meget almindelig. Steget eller den vertikale plate gir styrke for å motstå skjærspenninger, mens flensene i toppen og bunnen motstår bøyemomenter. Disse broer kunne imidlertid også kalles fagverksbroer med et sterkt steg mellom de øvre og endre baner.

Romerne ga buebroen til vestens sivilasjon. Denne bro som er vist på figur IB var laget av sten eller teglsten,

ofte uten mørtel. Buen var halvsirkelformet, sjelden over 24 m i diameter eller spennvidde, understøttet av pilarer med en tykkelse på omtrent 1/3 av spennvidden. Hver bue var konstruksjonsmessig uavhengig av den neste.

Den best bevarte av disse broer i Italia er Pons Augustus i Rimini som ble bygget omkring år 20 f.Kr. En av

de største er trefagsakvadukten ved Pont du Gard i Frankrike.

I tusen år var denne konstruksjon grunnleggende, slik det kan ses med London Bridge som ble bygd i 1209. Hvor riktig denne konstruksjon var fremgår av de århundreder disse broer har vært i bruk.

Under renessansenbegynte brobyggere å flate ut broens hvelv, eller å utvide spennet mellom pilarene, slik det ses på figur 1C. Hvert spenn var imidlertid frittstående og under-støttet på sine to pilarer. Et eksempel er Santa Trinita broen i Firenze, bygd i 1569.

I over hundre år benyttet gotiske katedraler flyvende strevepilarer for å overføre det horisontale trykk fra en bue bak den pilar som opptok den vertikale belastning. Denne idé ble endelig opptatt for broer av Jean Rodolphe Perronet. Hans Pont de Neuilly i Frankrike, bygd i 1774, har elliptiske buer som spenner over 36,5 m hvor hver av de fem buer under-støttet en del av den horisontale belastning av den tilstøt-ende bues horisontale last.

Denne type bro som er vist på figur ID ble i stor ut-strekning i Orienten for flere hundre år siden. I det syttende århundre ble Wanchpore broen bygd i Bhutan med et hovedspenn på over 30 m. Tømmerstokker ble kraget ut fra hvert anlegg og den midtre åpning ble spendt over av en lett bjelke.

På 1860-tallet oppfant tyskerne den moderne utragende fagverksbro av metall. Cooper River Bridge i Charlesston, South Carolina, som ble bygd i 1920 er et eksempel på dette og har et hovedspenn på 320 m. Utkragingen blir en sammen-koblet bue når de to armer berører hverandre som i viadukten ved Viaur i Frankrike.

Hengebroer med rep skriver seg tilbake til førhisto-risk tid. I det syttende århundre ble jernkjettinger benyttet som kabler i orienten. Den første bro med kjettingkab-ler i Europa var Winch Bridge over Tees i England, som ble bygd i 1491. Alle disse broer hadde banen lagt på kabelen.

I 1801 opphengte James Finley, en amerikaner, en plan kjørebane fra kjettingkablene og fremstilte dermed den moderne hengebro som er vist på figur 1E. I 1816 oppnådde han patent på en bro som benyttet stålkabler istedenfor jernkjettinger. USA holdt ledelsen med hengebroer på 300 m spennvidde bygd i 1847 av Elliot i Wheeling, West Virginia, og Brooklyn Bridge bygd av John Roebling i 1883 med en spennvidde på 488 m, som begge fremdeles er i bruk.

Denne konstruksjon nådde en meget stor utviklingsgrad med George Washington Bridge i 1931, med en spennvidde på 1 067 m og med Golden Gate Bridge i 1937 med en spennvidde på 1 280 m. Det er senere bygget hengebroer med lengre spenn-vidder .

De tidligere fagverksbroer var overdekkede trebroer. Burr-buen som ble patentert i 1817 av Theodore Burr, ble brukt i de fleste av våre tildekkede broer. Det var en bue-forsterket fagverksbro.

I midten av det nittende århundre ble fagverksbroer bygget i en kombinasjon av tre og metallelementer, idet jern-stenger til å begynne med ble benyttet som strekklegemer.

I det tyvende århundre ble f agverksbroer i jern i stor utstrek-ning benyttet for jernbaner. Dersom skinnene befant seg på den nedre gurts nivå, som i Pratt-fagverket, ble den kalt en gjennomkjøringsbro som vist på figur 1F, dersom skinnene var lagt på den øvre gurt, som ved Warren-fagverk, ble den kalt en platebro, som vist på figur 1G.

Hvelvbroer av metall klassifiseres vanligvis som fagverk eller er ikke avhengig av utseende og sammensettingen av hvelvets tverrsnitt. Således kalles Eads broen ved St. Louis, som ble bygd i 1874, en fagverkshvelvbro, mens Rainbow broen ved Niagara Falls ganske enkelt kalles en hvelvbro av metall. I begge tilfeller er imidlertid hvelvets underside eller nedre flate under strekk.

Den første armerte betongbro i USA ble bygd i 1884, nemlig Alvord Lake broen i San Francisco. Denne er i det tyvende århundre blitt den dominerende form for broer for motorveier over hele verden.

Et felles trekk for mange av disse broer er en hvel-ving, vanligvis under broen. I alle tilfeller må selve hvel-vet, på grunn av spennets lengde, motstå strekk på grunn av bøyemomentene. Ved de første europeiske broer, eksempelvis de som ble bygd i 19 05 ved Liege i Belgia og Grisons-kantonen i Sveits, ble kjørebanen utført som en integrert del av hvelvingen. Ved de fleste slike broer, eksempelvis også Russian Gulch broen i California som ble bygd i 1940, er kjørebanen kun opphengt i hvelvingen og danner ingen del av fagverket.

Eugene Freyssinet bygget i 1946 en bro ved Luzancy i Frankrike med forspent betong. Prefabrikerte betonghvelvseg-menter ble festet anliggende mot hverandre ved hjelp av stramme kabler for å danne hvelvribben. En kabel ble deretter ført gjennom ribben fra anlegg til anlegg for å trekke seksjonene sterkt sammen og danne et hvelv ved ytterligere forspenning.

Hver bro eller konstruksjon som danner et spenn må lyde visse grunnleggende tekniske naturlover. Hver av dem må fordele både brokonstruksjonens vekt, belastningen og vekten og variasjonene i den dynamiske belastning til jorden. Dette utføres ved konstruksjonsmaterialets evne til å oppta og overføre energi.

Bjelken overfører sin belastning gjennom hver anlegg ved hjelp av to enkle vertikale trykkrefter (V), som vist på figur IA. Som vist på figur 1F og 1G overfører en fagverksbro på samme måte sine belastninger til jorden via to enkle vertikale trykkrefter (V). Det samme gjelder for armerte og forspente bjelkebroer.

Ved det enkle hvelv på figur IB overføres belastningen på samme måte via trykkrefter. Imidlertid er kreftene, både horisontale (HC) og vertikale (VC) eller i det minste kan den enkelte diagonalkraft (D) oppdeles i disse to krefter.

Hengebroen som vist på figur 1E, overfører sin belastning til jorden via flere krefter. Her foreligger strekkraften i kabelen (T) som kan oppdeles i horisontale (HT) og vertikale (VT) strekkrefter. I tillegg foreligger den vertikale trykkraft (VC) mot hvert tårn.

Disse samme tekniske naturlover påvirker kreftene i brokonstruksjonen ved midtspennet og begrenser de materialer og konstruksjonsprinsipper som kan benyttes.

På innsiden av bjelken ved midten av spennet, som vist på figur IA, foreligger like og motsatte trykk- (C) og strekk-(T) krefter og skjærkrefter som kan uttrykkes som en kombinasjon, av.skjærkrefter og momenter idet det ses bort fra den aksiale belastning. Når størrelsen øker vil hvelvets underside utsettes for strekk. Da murverk og betong har liten strekkstyrke, har det rene murverkshvelv et begrenset forhold spennvidde til høyde.

Ved en konstruksjon i armert betong, motstår armerings-jernet strekket og øker således belastningskapasiteten ved en indre pålagt aksial belastning som tillater bjelken å bære større belastning før den elastiske deformasjon av bjelken bringer betongen til å deformeres under strekk og overfører lasten til armeringen.

En hengebro vil i midtspennet ha en belastning som kun vil være en horisontal strekkraft (HT) i kabelen. Det foreligger ingen betydelig last, hverken trykkraft eller strekk-kraft, som overføres av kjørebanen til jorden, bortsett fra via kabelen.

Strekkhvelvkonstruksjonen er et konstruksjonssystem utviklet til å understøtte belastninger over et nivå eller skråstilt spenn eller flere spenn. Dens bruk omfatter broer, gulver, tak i bygninger, samt andre konstruksjoner.

Strekkhvelvkonstruksjonen har kabler som er strukket fra endestøtte til endestøtte. Disse har et på forhånd fastlagt nedheng eller pilhøyde. Flere like trykkblokker sitter på toppen av kablene og holdes på plass ved nedragende spor som omgir kablene. Alle spor har dybder for kompensasjon av nedhengets størrelse langs kabelen hvor blokken er plassert.

Blokken har en øvre flate som danner et lastopptagende område. Det lastopptagende område befinner seg ved en fastlagt høyde fra endestøtte til endestøtte. Disse understøtter en del av den dynamiske belastning ved trykk. De maksimale trykkrefter befinner seg ved toppen av blokken i sentrum av spennet og ved bunnen av blokken ved spennets ender.

Som vist på figur 2 overfører strekkhvelvet sine krefter til jorden via en kombinasjon av krefter. Her foreligger strekkraften (T) i kabelen og trykkraften (C) i blokken. Den horisontale strekkraftkomponent (HT) og den horisontale trykk-kraftkomponent (HC) virker motsatt og er ikke like. Vertikalt strekk (VT) og vertikale trykkrefter og skjærkrefter (S) foreligger også. Broens egenvekt bæres av og overføres til ende-støttene, primært ved strekkraften (T) i kabelen. Broens dynamiske belastning overføres til endestøttene via økt strekk i kabelen og trykk i blokkene. Broens totalvekt, statisk og dynamisk, overføres derfor via en kombinasjon av strekk- og trykkrefter til endestøttene.

På midten av et horisontalt spenn, som vist på figur 3, overfører strekkhvelvet kreftene ved en kombinasjon av strekk-og trykkrefter. Her er både strekkraften i kabelen og trykk-kreftene i blokken horisontale. Disse krefter er ikke like og har motsatte retninger.

Det er et mål for den foreliggende oppfinnelse å bygge en bro som overfører sine belastninger til endestøttene via en kombinasjon av skråstilte strekkrefter og skråstilte trykk-krefter.

Det er et ytterligere mål ved oppfinnelsen å bygge en hvelvbro som overfører sin egenvekt til endestøttene, for-trinnsvis gjennom kablene.

Det er et ytterligere mål ved denne oppfinnelse å bygge en bro som overfører sine dynamiske vekter gjennom den sammen-satte påvirkning av kabelen og trykkelementet.

Det er et ytterligere mål ved denne oppfinnelse å bygge en bro som overfører sine belastninger til jorden via trykk-krefter, hvor den statiske belastning i trykkelementene under byggingen primært opptas av strekkelementene, men hvor det allikevel ikke er nødvendig å reise' temporære stillaser.

Det er et ytterligere mål å bygge en bro av adskilte, ikke i ett støpte elementer slik at broen kan masseproduseres, monteres, demonteres og transporteres uten beskadigelse av dens elementer.

Det er et ytterligere mål for denne oppfinnelse å bygge en bro med en vesentlig kostnadsbesparelse ved å fremstille hovedparten av broen på annet sted enn anleggsplassen, i tilsvarende relativt små enheter.

Oppfinnelsen vil forstås bedre og andre mål enn de som er omtalt ovenfor vil fremgå av den følgende beskrivelse på grunnlag av tegningene hvor figur 1A-G viser skjematiske riss av ulike kjente brotyper, figur 2 viser et kraftdiagram ved enden av strekkhvelvet, figur 4 viser et sideriss av strekkhvelvbroen, figur 5 viser et tverrsnitt langs 5-5 på figur 4, figur 6 viser et sideriss av et alternativt strekkhvelv, figur 7 viser forstørret et parti av figur 5, figur 8 viser en alternativ utførelse av detaljen på figur 7, figur 9A-C viser sideriss og tverrsnitt av et alternativtstrekkhvelv, figur 10A-D viser sideriss og tverrsnitt med forstørret vertikal målestokk av en tredje utførelse av strekkhvelvet, figur 11 viser en utførelse av strekkhvelvet med flere spenn, figur 12 viser en detalj av en alternativ forankring av kablene, figur 13 viser et sideriss av to strekkhvelv og en annen etasje og taket av en bygning, figur 14 viser en annen utførelse av strekkhvelvet for å kunne motstå krefter i to retninger, figur 15 viser et perspektivriss av et strekkhvelv fremstilt i metall, figur 16 viser et tverrsnitt av en alternativ utfør-else ved bruk av flere blokker med buede ender, figur 17 viser et perspektivriss av den enkelte blokk på figur 16 og figur 18 viser et sideriss av broen på figur 16.

Strekkhvelvbroen på figur 4 og 5 består av tre grunnleggende elementer: endestøtter 20, kabler 21 og prefabrikerte tverrstilte blokker eller kjørebanedekkelementer 22.

Hver endestøtte 20 må overføre broens horisontale og vertikale belastninger til jorden. De må derfor ha en stør-relse og en utforming som, tilfredsstiller denne oppgave. Kablenes 21 ender er forankret i hver endestøtte ved hjelp

av egnede koblinger.

Kablene 21 overspenner avstanden mellom endestøttene og er anordnet i en avstand fra hverandre som beskrevet i det etterfølgende. Kablene inntar en fastlagt kjedelinjeform 24 med et nedheng f, eller pilhøyde, i midten, .Kablene kan være et hvilket som helst element som har høy strekkstyrke, lav kostnad og liten vekt. De kan eksempelvis være stålwirer, kjedeledd, tynne stålplater, plaststrenger eller karbonfibre.

Alle dekkelementer 22 er like. De kan være av pre-støpt betong, stål, tre eller plast. De fremstilles ikke på anleggstedet. I tverrprofil kan de ha tre par nedad ragende flenser 25 med utformede spor 26. Sporenes antall og bredde er i det vesentlige avhengig av broens lengde og bredde. Sporenes dybde ved broens midte vil være større enn kabelens diameter. Sporets bredde vil være tilstrekkelig til å gripe over kablene. -Over sporene er den øvre flate 27 som kan være inndelt i filer 28 for kjøretøy i midten og filer for fotgjengere eller fortau 29 langs kantene. I midten av dekkelementet er det utformet åpninger 30 for å redusere vekten.

Hvert nedragende spor 2 6 vil ha en form som bestemmes av dets stilling langs kabelen. Nær midten vil sporet være grunt og flatt. Nær endestøttene vil sporet være dypere og skrånende. Sporets bredde vil avhenge av kablenes antall og diameter. Figur 7 viser en forstørrelse av de midtre flenser 25 på figur 5 med et spor 26 for tre kabler 21, idet sporet har tre i det vesentlige halvsirkelformede utsparinger i

bunnen for samvirke med kablene.

Sporene i hvert dekkelement vil ha samme form og dybde. Sporene for forskjellige dekkelementer vil ha ulike former og dybder. Sporene i dekkelementer nær endestøttene vil adskille seg i dybde fra sporene i dekkelementet ved midten av broen med en størrelse som tilsvarer kablenes nedheng f. Mellomliggende dekkelementer vil ha spor med en form som tilsvarer deres posisjon langs kabelen mellom broens ende og midte. Hvert dekkelements overflate vil befinne, seg ved en fastlagt høyde. Den fastlagte høyde velges på grunnlag av bruk og plassering av broen i henhold til kjent konstruksjonspraksis for motorveier og danner ikke del av denne oppfinnelse. Antall dekkelementer bestemmes slik at de nøyaktig og fullstendig inntar rommet mellom de -to endestøtter.

Mellom dekkelementene er kiler 33 anordnet som er inn-satt for å bidra til overføring av skjærkrefter fra et dekkelement til det neste. Kilene kan også omfatte plugger eller bolter. Plasseringen, størrelsen og formen av disse kiler kan variere innenfor store områder, slik det er kjent.

Eksempelvis kan en bro ha følgende dimensjoner og komponent stør r eiser:

Endestøttene bygges på stedet med egnede tilkoblinger for å motta kablene. Kablene strekkes deretter mellom ende-støttene og settes under spenn for å oppnå det planlagte kjedelinjenedheng og strekk.

De enkelte dekkelementer er prefabrikert. Hver dekkelement løftes deretter over og plasseres på kablene. Først kan det midtre dekkelement plasseres på kabelen nær en ende-støtte, ved hjelp av en liten kran som kan løfte et dekkelement og svinge dette på kabelen.

Dekkelementet forskyves deretter langs kabelen til midtstillingen. Dersom alle dekkelementer skal monteres fra en endestøtte, vil det første dekkelement som settes på plass være de som skal plasseres inntil den andre endestøtte. De vil deretter bli forskjøvet til denne endestøtte. Hvertdekk-element vil monteres i den rekkefølge som tilsvarer dens posisjon. Når det siste dekkelement plasseres, vil broen være komplett.

Det foreligger flere teknikker for innsetting av den siste blokk i broen.. Blokken kan være underdimensjonert og mot hverandre stilte kiler kan fylle rommet. Det kan videre foreligge en indre innstillbarhet i blokken eksempelvis ved mellomlegg og sideveis ekspansjon ved hjelp av en donkraft. Der kan også foreligge en innstøpt lomme fylt med ekspander-ende mørtel.

Et viktig trekk ved denne bro er den økonomiske montasje. Det kreves ingen stillaser og kostnadene for produk-sjoner på plassen er minimert. Den totale tid som kreves for å bygge en bro er betydelig redusert. Dette fører til en sekundær besparelse ved erstatning av en eksisterende bro. En vesentlige kostnadsfaktor er kostnadene med å bygge temporære alternativer omkring en bro under bygging. Denne bro gjør det mulig å utføre hele prosjektet på en meget kortere tid. Den større avbrytelse ved ganske enkelt å avstenge broen kan aksepteres på bakgrunn av de store kostnadsbespa-relser.

Som vist på figur 6 kan strekkhvelvkonstruksjonen bygges som en transportabel bro både for militær og sivil bruk.

Endestøttene 40 er prefabrikert i en. L-form med en vertikal vegg 41 og et horisontalt ben 4 2 med samme eller større lengde. Disse endestøtter hviler på fundamenter 45. Egnede avstivningselementer, eksempelvis flenser 43 eller kabler forbinder de to. Veggens topp danner veibanens høyde.

Endestøttene er plassert i stilling med benene for-trinnsvis vendende bort fra hverandre. Jord eller sten 44 plasseres i området som dannes av L-en for å hindre eller mot-virke at endestøttene dreies. Denne jord tjener også som fun-dament for tilkomstveien til broen.

Kabler 21 strekkes mellom endestøttene 40 nær, men under veggenes topp. Tverrblokker 22 reises deretter og forskyves på plass. Når den siste blokk er senket på plass, er broen ferdig for bruk, forutsatt at tilkomstveien er full-ført.

Da broen må understøtte en stor last, kan endestøttene 4 0 dreie noe. Dette gir motvirkende spenninger i konstruk-sjonssystemet tilsvarende en forspent eller etterspent dra-ger, noe som ytterligere bidrar til dens evne til å bære tung last.

Et spesielt trekk ved denne utførelse er at den kom-plette bro ikke baserer på overføring av strekkrefter til noen av de omgivende jordområder. Heller ikke er det basert på sten eller jord 44 for å hindre dreining av endestøtten.

Slik det tydelig fremgår, kan denne bro monteres, demonteres og atter monteres på et nytt sted uten beskadigelse av noen komponenter. I motsetning til en bro med stålbjelker eller armert betong, er kjørebanen adskilte blokker, heller enn sammenhengende konstruksjoner som kun er egnet for en gangs bruk.

Som vist på figur 12, kan strekkhvelvkonstruksjonen også bygges med en endestøtte 20 som ikke opptar noen strekk-krefter i det hele tatt, da kablene 21 er ført over dem og forankret til jorden bak. Hver kabel kan forankres på et adskilt sted eller forankres til et felles sted 23. Ende-støtten vil overføre trykkrefter når blokkene installeres og overføre den vertikale komponent av strekkreftene i kabelen på grunn av at den er ført over endestøtten.

Strekkhvelvet kan bygges opp med en mololignende ende-støtte hvor kabelen er ført over dem og forankret i jorden bak under den videre oppbygningen, tilsvarende beskrivelsen ovenfor. Når montasjen er fullført, kan kabelen festes til endestøtten, hvoretter strekket i kabelen bak endestøtten kan frigjøres. Disse forankringer kan deretter fjernes. Alterna tivt kan kablene i utgangspunktet først forankres til ende-støttene og hjelpekabler kan overføre tilleggsstrekket under oppbygningen, hvoretter de fjernes etter at montasjen er full-ført.

Dekkelementene 22 kan oppbygges med ens spor 26 og derfor'.ha ens form, dersom et annet element, en avstandsblokk med ulik form, innføres i toppen av hvert spor. Denne oppbyg-ning er hensiktsmessig dersom dekkelementet bygges av prefabrikert betong, slik at alle elementer kan støpes i en enkelt form.

En versjon av broen med redusert vekt er vist på figur 9A, B.og C. Tverrblokkene eller dekkelementene 50 har alle samme form. De varierer imidlertid i tverrsnitt med et midtparti 51 uten nedragende flenser og endepartier 53 med nedragende flenser 52.

Figur 10A-D viser en annen utførelse av strekkhvelvet med redusert vekt. Tverrblokkene 60, 61 og 62 har varierende tverrsnitt over broens lengde. På figur lOA.er de vertikale dimensjoner forstørret for illustrasjonens skyld.

Kjørebanen 6 3 er ikke beliggende på samme høyde, men har form av en flat bue. Som vist på figur 10B-D danner kjøre-banen den grunnleggende del av hver tverrgående blokk og bærer blokkens vesentlige trykkbelastning.

Ved midtspennet, som vist på figur 10D, har kjørebanen den største høyde over kablene. De nedragende flenser 64 må kun bære de vertikale krefter som har en størrelsesorden mindre enn den horisontale trykkraft i kjørebanen og den horisontale strekkraft i kabelen.

Ved krysningspunktet på figur 10C, befinner kjørebanen og kablene seg ved samme nivå. Konstruksjonens tverrsnitt har sitt minimum ved dette sted på broen.

Ved endestøttene 20 befinner kjørebanen seg i maksimal avstand under kablene, som vist på figur 1+B. Kjørebanen henger fra kabelen ved hjelp av opphengsflenser 67 mellom endestøttene 20 og krysningspunktet vist på figur 10C.

Som vist på figur 11 kan en lengre bro bygges med mellomliggende støtter eller pilarer 71. Pilarene har en øvre overflate tilsvarende veibanens høyde. Hver pilar har spor 72 i denne flate slik at kablene hviler i disse. For en bro i plan vil disse befinne seg i samme høyde som den høyde kablene er forankret i ved endestøttene. Kablene har en kjedelinjeform mellom hver pilar og mellom hver pilar og endestøt-tene. Dersom pilarene har samme avstand mellom endestøttene, vil kjedelinjene være identiske.

Et grunnleggende marked for brokonstruksjoner i USA er fornyelse av broer. Jernbanenettet ekspanderer ikke og motor-veinettet er i det vesentlige komplett. Vanlige broers leve-tid er tilnærmet 50 år. I noen tilfeller må kun midtspennet fornyes. Endestøttene og de mellomliggende pilarer i eksisterende broer kan modifiseres og kan benyttes for å under-støtte kablene mens kun de nye dekkelementer kommer i tillegg.

Figur 13 viser strekkhvelvet som er konstruert for et tak 80 og mellomliggende gulv 82 i en bygning 83. Taket og det mellomliggende gulv består begge av parallelle kabler 84 og tverrgående blokker 85 med varierende tykkelse i taket. Når bygningen er komplett, vil endeveggene overføre en vesentlig vertikal trykkraft til underlagt. Ved denne utførelse vil de horisontale trykkrefter dg strekkrefter i det vesentlige være like store og motsatte.

Strekkhvelvkonstruksjonen på figur 13 kan enten benyttes for en rektangulær bygning eller for den sirkelformede dom som tak på en stadion. Ved denne utførelse vil strekkelementene vende radialt ut fra sentrum mot veggene. Tverrblokkene vil være segmenter i en sirkel istedenfor rektangu-lære, sett i grunnriss. Blokkene vil være konsentriske skiveformede ringer som vil utfylle takets sirkulære form.

Som vist på figur 14 kan strekkhvelvkonstruksjonen benyttes for å motstå sidekrefter fra to retninger. Ende-støttene 91 mottar to sett med kabler 92 og 93 som danner motsatte kjedelinjekurver eller parabolske kurver.

Som vist kunne konstruksjonen motstå enten oppadret-tede eller nedadrettede krefter. Denne versjon av strekk-hvelvkonstruks jonen kunne også være vertikal hvor strekkhvelv-konstruks jonen danner en vegg som er forsterket ved hjelp av kablene mot utbuling for således å tillate høyere, tynnere støttesøyler eller vegger for bygningene. Figur 15 viser perspektivisk et dekkelement 22 som er prefabrikert i metall. Det er konstruert for et enkelt par kabler 21. Den øvre flate 27 er kompakt metall og under foreligger horisontale stivere 31 for å holde de vertikale sider fra hverandre og å hjelpe til å overføre trykkreftene. Figur 1-18 viser en annen alternativ utførelse. Broen fremstilles med seks blokker 94 på tvers av broens bredde. Blokkene er vist adskilt for oversiktens skyld. Broen på figur 18 har fem blokker over dens lengde. Dette er en sterk forenkling for oversiktens skyld.

Blokkene 94 har hver en rektangulær topp 95 som danner kjørebanens overflate. Blokken har også et par nedragende flenser 96 som ender i et par utad ragende ben som strekker seg til toppens 95 sidekanter.

Som vist på figur 17 og 18 har flensenes 96 kanter 97

i lengderetningen en ensartet buet flate som i en ende av blokken er konveks og i den annen ende av blokken er konkav. Det eneste unntak er midtblokken eller en rekke blokker hvor begge kanter er konvekse. De to anlegg med konvekse kanter danner blokkenes ytterste rekke. Dette arrangement med buede flater erstatter kiler for å styre den vertikale bevegelse av blokkene i forhold til hverandre.

Kablene 21 forløper under hver langsgående serie med blokker. Den vertikale plassering av kabelen er fiksert ved en underdel 98 med varierende høyde for å oppnå den ønskede kjedelinjeform av kablene. For oversiktens skyld er forank-ringslegemer ikke vist, som sikrer at de etterfølgende blokker i lengderetningen ikke beveges vertikalt i forhold til hverandre .

Denne alternative konstruksjon reduserer videre massen av broens enkeltkomponenter og tillater enklere fremstilling, transport og montasje.

Claims (11)

1. Konstruksjonssystem for å oppta en vertikal belastning over et spenn, karakterisert ved kombinasjonen av motstående endestøtter, flere strekkelementer som hvert strekkes mellom endestøttene med et fastlagt nedheng, flere tverrgående trykkelementer som hvert har en dybde som er større enn kabelens nedheng og hvor hvert tverrgående trykkelement understøttes av strekkelementene, hvor hvert tverrgående trykkelement har en øvre flate ved en fastlagt høyde over strekkelementets nivå, hvor hvert tverrgående trykkelement har en nedre flate under strekkelementets nivå, hvor hvert tverrgående trykkelement er montert butt-i-butt med de tilstøtende trykkelementer, hvor endetrykkelementene er montert butt-i-butt med endestøttene, og hvor det foreligger anordninger for å motstå skjærkrefter mellom tilstøtende tverrgående trykkelementer, idet belastning over spennet over-føres til endestøttene delvis gjennom trykkreftene i de tverrgående trykkelementer og delvis gjennom strekkreftene i strekkelementene .

2. Brokonstruksjon for overbygging av en kløft, karakterisert ved kombinasjonen av et par endestøtter på begge sider av kløften, flere strekkelementer som strekkes parallelt fluktende mellom endestøttene og hvert har et fastlagt nedheng, flere tverrgående dekkelementer som alle har en øvre lastopptagende flate og flere par med nedragende flenser for hvert strekkelement for å danne et spor med en bredde som er tilstrekkelig til å omgi hvert strekkelement, hvor hvert tverrgående dekkelement har den øvre flate over strekkelementet og bunnen av flensene nedenfor strekkelementet, hvor parene med nedragende flenser er adskilt fra hverandre med en avstand som tilsvarer avstanden mellom strekkelementene, hvor hvert spor har en dybde som fastlegges, av det tverrgående dekkelements sidestilling på broen, hvor sporet på dekkelementet nær endestøtten har en maksimal dybde og sporet på dekkelementet i broens midte har en minimal dybde som er lik den maksimale dybde minus nedhenget i strekkelementet, idet de tverrgående dekkelementer er montert butt-i-butt over broens lengde, hvor kileanordninger er anordnet mellom tverr gående dekkelementer for å hindre bevegelse mellom disse, idet dekkelementene har deres lastopptagende øvre flate i en fastlagt høyde, idet den dynamiske belastning opptas både av trykkraften gjennom dekkelementene og av strekkraften i strekkelementet og den vesentlige del av den statiske belastning opptas av strekkreftene i strekkelementene og hvor konstruksjonen oppnår indre utlignende spenninger når belastningen påføres.

3. Brokonstruksjon, karakterisert ved kombinasjonen av et par endestøtter som er forankret i begge vegger av en kløft, hvor hver endestøtte har en ensartet buet konkav flate i vertikal retning ved innsiden, hvor flere strekkelementer er oppspent fra endestøtte til endestøtte, hvor strekkelementene har ens og på forhånd fastlagt nedheng, hvor flere blokker er anordnet med en bredde som er lik avstanden mellom kablene i sideretning, hvor hver blokk har en i det vesentlige rektangulær øvre flate, hvor hver blokk har et par nedragende flenser over blokkens lengde, slik at det dannes langsgående kanaler, hvor hvert par med flenser har kantene i en ende av blokken utformet med en ensartet vertikal bue i en retning og kantene i den andre ende med en ensartet vertikal bue i den motsatte retning, med et underlag for hver blokk som opptar avstanden mellom toppen av kanalen og nivået for strekkelementets fastlagte nedheng, hvor flere blokker danner en midtre rekke på tvers av broens sentrum hvor begge kanter av begge flenser har en ensartet vertikal konveks bue, og hvor det første sett med blokker opptar avstanden i flere rekker mellom midtrekken og endestøtten, idet belastningen over spennet overføres til endestøttene delvis gjennom trykkreftene i de tverrgående trykkelementer og delvis gjennom strekkraften i strekkelementet.

4. Fremgangsmåte ved bygging av en bro for å understøtte en last over en kløft ved kombinasjonen av strekkrefter og trykkrefter, karakterisert ved å bygge et par endestøtter på begge sider av kløften, hvor endestøttene er i stand til å overføre både strekkrefter og trykkrefter, å oppspenne flere strekkelementer på tvers av kløften fra anlegg til anlegg slik at de har et fastlagt nedheng, idet strekkelementene er i stand til å overføre strekkrefter som oppstår på grunn av statiske og dynamiske belastninger på broen, å plassere flere tverrgående trykkelementer på strekkelementene, idet hvert tverrgående trykkelement har en øvre flate som danner en lastbærende flate for broen og en dybde som er større enn strekkelementets nedheng og videre har anordninger som rager ned fra den øvre flate og danner et sete for hvert strekkelement, å plassere hvert sete for hvert tverrgående trykkelement i en høyde over strekkelementet som tilsvarer nedhenget på dette sted langs strekkelementet, idet veibanen befinner seg i en fastlagt høyde, å bevege hvert tverrgående trykkelement på tvers av kløften etter at det er lagt på :;strekkelementet, til den stilling hvor toppen av det tverrgående trykkelement befinner seg i den felles høyde, og fullstendig å fylle kløften mellom endestøttene med tverrgående trykkelementer, idet broens statiske belastning under monteringen opptas av strekkelementene.

5. Konstruksjonssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at strekkelementene er ført over flere mellomliggende pilarer som hver understøtter strekkelementene i en fastlagt høyde.

6 Konstruksjonssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at endestøttene har en i det vesentlige L-form og at det horisontale ben er dekket med jord for å virke som en motvekt som motstår dreining på grunn av strekk-elementenes strekkraft.

7. Konstruksjonssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at de tverrgående trykkelementer ikke har samme form, at de har et trykkopptagende veibaneparti som ligger lavest ved endestøttene og høyest i midten og anordninger som holder strekkelementene i adskilt vertikal stilling under veibanen i midten, ved veibanen i skjæringspunktet med strekkelementer og over veibanen ved endestøttene.

8. Konstruksjonssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert tverrgående trykkelement har et midtparti med redusert dybde over strekkelementet og endepartier med økt dybde under strekkelementet, som danner de nedragende flenser.

9. Konstruksjonssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at strekkelementet omfatter uavhengige mindre strekkelementer som hvert ligger parallelt fluktende under konstruksjonen og som er uavhengig forankret til hver ende-støtte.

10. Konstruksjonssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at endestøttene har en i det vesentlige sirkelform, at strekkelementene rager radialt ut fra sirkel-ens sentrum og at tverrblokkene er konsentriske skiveformede segmenter.

11. Konstruksjonssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at hver endestøtte har en bevegelsesmulig-het mot sentrum av spennet, idet broens indre spenninger ut-ligner hverandre når belastningen på spennet øker, slik at trykkreftene øker og dermed broens evne til å oppta last.