Függőhíd

A Golden Gate híd San Franciscoban

A John A. Roebling függőhíd Cincinnatiban

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 széles körű 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]

Korai függőhidak

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 vasláncok alkalmazásával függőhidakat Tibetben és Bhutánban. Ezek a hidak annyiban eltértek a mai függőhidaktól, hogy a hídpálya nem a teherhordó kötél alá voltak felfüggesztve, hanem közvetlenül azokhoz közvetlenül volt erősítve, követve annak ívét. Ezeket megkülönböztetően kötélhídnak is nevezik.^[8]

Az első modern függőhidak

A Verancsics Faustus 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 északkelet-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 méter fesztávolságú, mindössze 0,45 méter szélességű ideiglenes szerkezet volt. Az első állandó kábelhidat 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, ennek 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

A Széchenyi lánchíd Budapesten

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

• 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 acélanyagú pilonokat, valamint újdonságnak számított a pilonoknál a talpcsukló alkalmazása is.^[16]
• Hercilio Luz híd (Florianópolis/Brazília, 1926): 339,5 méteres támaszközével a világ valaha épült legnagyobb lánchídja lett.^[16]

Kábelhidak

George Washington híd (New York): a világ első 1 kilométert meghaladó fesztávolságú hídja 1931-ben készült el^[17]

• Ohio-híd (Cincinnati/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 méteres 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

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

A függőhidak típusai

A főtartó anyaga szerint

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]

Lánchíd

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]

Kábelhíd

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

1. Palotás 1984, 1331-1332. o.
2. Palotás - Medved - Nemeskéri-Kiss - Träger 1987, 25-26. o.
3. Palotás - Medved - Nemeskéri-Kiss - Träger 1987, 40-41. o.
4. Bánné - Hidvéghi - Medved 1988, 57-60. o.
5. D. Major 1989, 119-120. o.
6. Medved 2001, 14-15. o.
7. Palotás - Medved - Nemeskéri-Kiss - Träger 1987, 16-17. o.
8. Gerner 2007, 61-63. o.
9. Paturi 1997, 139. o.
10. Paturi 1997, 165. o.
11. Palotás - Medved - Nemeskéri-Kiss - Träger 1987, 29-30. o.
12. Paturi 1997, 199. o.
13. Palotás - Medved - Nemeskéri-Kiss - Träger 1987, 30. o.
14. Paturi 1997, 264. o.
15. Medved 2001, 60-62. o.
16. Medved 2001, 79. o.
17. Medved 2001, 80-81. o.
18. Medved 2001, 71-72. o.
19. Medved 2001, 72-73. o.
20. Medved 2001, 81. o.
21. Medved 2001, 82-83. o.
22. Medved 2001, 199-200. o.
23. Bánné - Hidvéghi - Medved 1988, 217. o.
24. Palotás 1984, 1370. o.
25. Palotás 1984, 1367-1368. o.
26. Medved 2001, 137-139. o.
27. Bánné - Hidvéghi - Medved 1988, 60. o.
28. Platthy 1994, 4. o.
29. Palotás 1984, 1208-1213. o.
30. Bánné - Hidvéghi - Medved 1988, 216. o.
31. Palotás 1984, 1367. o.

Források

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

A Wikimédia Commons tartalmaz Függőhíd témájú médiaállományokat.

Kapcsolódó szócikkek

• A legnagyobb támaszközű függőhidak listája