Ugrás a tartalomhoz

Faépítés

Andor Krisztián, Bejó László, Hantos Zoltán, Józsa Béla, Karácsonyi Zsolt, Oszvald Ferenc Nándor, Sági Éva, Szabó Péter, Wehofer Valéria

Educatio Társadalmi Szolgáltató Nonprofit Kft.

23. fejezet - Fahidak

23. fejezet - Fahidak

Fahidak a XX. század előtt

Az első fahidak

Az első, ember alkotta fahidak bambuszból készültek. Az első fahídról szóló írásos emlék kr.e. 3000-ből való, ekkor építtetett Menses fáraó (az első dinasztiából) egy fahidat a Nílus felett. Mezopotámiában, a Tigris és az Eufrátesz folyók vidékén a sumérok több fahidat is emeltek a Kr.e. 3000-2000 időszakban. Szerkezetük és megjelenésük azonos lehetett a mai Ázsiában található járomhidakkal.

járomhíd

A civilizáció és kultúra fejlődésével a hidak elvesztették a korábbi, tisztán a funkcióra összpontosító jellegüket. A készítők nem csupán a feladatot látták a híd megépítésében, hanem a kézműves technika révén képzőművészetük kibontakozási lehetőséget is. A mester, aki a hídépítésben szerezte tapasztalatait, gyakran tervező, konstruktőr, kivitelező és művész volt egyszemélyben. Felkészültsége alapvetően befolyásolta a készülő híd minden jellemzőjét. A feladat, amit akkor a mesternek egyedül kellett teljesítenie, manapság már megoszlik az építész, a statikus, a kivitelező cég, és annak különböző beosztású alkalmazottai között. De ha a tervezési fázisban az építész és a szerkezettervező megtalálja a közös hangot, akkor manapság is szép, és jól komponált művek születhetnek.

Rácsostartó híd
Húzott főtartós híd

A múlt építőmesterei a saját régiójuk építő és faipari hagyományainak befolyása alatt álltak. Az építés a „mindig is így szoktuk csinálni” alapelvek szerint történt. Így az idők folyamán kialakultak azok a szerkezetek, amik igazodtak a környék jellegzetességeihez, vagy épp a beszerezhető alapanyagokhoz. A Kínában kialakult kötegelt-bambusz hidakat a mai napig ugyanúgy készítik, mint amik már Marco Polo-t is annyira lenyűgözték, hogy azokat a szépség és teherbírás rendkívüli csodájaként emlegetett. A fahidak eleinte mind fedetlenül készültek. Az első lefedések a 13. században történtek. Svájcban nagyon elterjedt a fedett hídtípus. A hídépítők persze mindig próbáltak egy-egy újítást bevinni a szerkezetbe, vállalva a kockázatot, hogy az esetleg a teherbírást kedvezőtlenül befolyásolja. Ezek az újítások, és az okulás a megtörtént balesetekből együtt biztosították a hídépítés magas szintre emelkedését, illetve a fa szerkezetekben való viselkedésének pontosabb megismerését. A következőkben a hídépítés nagyobb lépéseit vesszük át, időrendi sorrendbe szedve.

bambuszhíd
fedett híd

Római járom- és ívhidak

Julis Ceasar a hidak nagy építőmestereként is ismert. Az első járomhídjainak egyikét, ami Neuwiednél állt a Rajna felett, rekonstruálni is tudták. Ennek az eredetije Kr.e 55-ben épült. A 12 m széles, és mintegy 400 m hosszú híd építése a feljegyzések szerint mindössze 10 napot vett igénybe, de a sikertelen hadjárat után hamarosan vissza is bontották. A szerkezet jellegzetességeit Ceasar a De bello Gallico című művében fel is jegyezte, és ez alapján sikerült 1988-ban rekonstruálni. A híd modellje andernachi múzeumban ma is megtekinthető. A híd felszerkezetét függőleges cölöpökön nyugvó fejgerendák (járomfák) tartják. Egy-egy ilyen pillér öt cölöpből, és a hozzá tartozó ferde merevítőelemekből áll. A járom merevítése megvédte a hidat a folyó sodró hatásától, de gondoskodtak az úszadékok elleni védelemről is. Az említett járomállások egymástól 8-8 méter távolságban voltak. A híd gyors megépíthetőségét a fa, mint építőanyag, illetve az alkatrészek és kötések egyszerű kiképzése egyaránt biztosította. Funkcionalitása révén ez a hídtípus az évezredek alatt alig változott. Egészen az 1920-as évekig elterjedten használták ideiglenes hidak céljára. Az a kétezer évvel ezelőtti magas műszaki színvonal mindenképpen a magas fokon szervezett, jól működő államban fejlődhetett ki. Ennek a szervezettségnek, és a műszaki fejlettségnek az alapja maga a római hadsereg volt. Ez a műszaki fejlettség a római birodalom szétesésével eltűnt a történelem süllyesztőiben. Egyik példája a kor másik, rendkívül érdekes hídtípusának a Damaszkuszi Apollodórusz által 103-ban épített ívhíd a Duna felett . A híd teljes hossza elérte a 800 métert. A toronyjellegű kőpillérek 45 méterrel magasodtak a vízszint felett. A híd 35 méteres fesztávjait legközelebb az 1450-es években sikerült elérni.

cölöphíd
római kori ívhíd

Palladio 4 hídtípusa

1570-ben publikálta az itáliai mérnök, Andrea Palladio négy hídtípusát. A mű tartalmazta a hidak rajzait, és statikai jellemzését is. Palladio hídépítőként kezdte, és csak később foglalkozott szerkezeti tervezéssel. Legnagyobb műve a Cismone felett Bassanonál átívelő, 36 méter fesztávú ívhíd. Feljegyzései majd 200 évvel később, angolra fordításuk után terjedtek el, és széles körben alkalmazták a tervezők saját terveik alapjaiként.

Palladio négy hídtípusa

Függőhidak

A Latin-Amerikában és Ázsiában már évszázadok óta építenek akár 120 m fesztávot is elérő függőhidakat. A híd tartóköteleit olyan növények indájából fonják, mint például a Loniceria. A szélsőséges körülményeknek kitett szerkezetet gyakorta kell karbantartani, felújítani. De élettartamuk így akár korlátlan is lehet.

függőhíd

Felnyitható hidak

Felnyitható hidakat olyan helyen építenek, ahol a part alig magasabb a vízszintnél, de biztosítani kell a vízi közlekedést. Először a 14. században jelentek meg, és azóta is rendkívül elterjedtek például a holland csatornák feletti átjárás biztosítására.

felnyíló híd

Ívhidak

Az ívhidak elterjedését két hídépítő: a teufeni Hans Ulrich Grubenmann és a luzerni Jozef Ritter munkássága lendítette fel. 1754-ben, a Rajnán Schaffhausennél átívelő, a középkorban épített, és összeomlása miatt lezárt híd pillérjeire egy fedett fahidat terveztek. Ezzel a híd fesztávolsága 119 m lett volna. A városvezetés azonban kötelezte a tanult ácsmestereket egy középső alátámasztás betervezésére, így végül a híd két nyílásközzel épült meg. Ma már tudjuk, hogy a középső pillér felett folytatólagosan átfutó nyomott öv helytelen megoldás volt. Emiatt ugyanis a felszerkezet a rugalmas elméleteket figyelembe véve jelentős többletterhet adott a középső pillérre egy kéttámaszú tartóhoz képest. A középső pillér konszolidálatlan alapozása, és a magas vízállások a többletteherrel egyetemben a középső pillér gyors tönkremeneteléhez vezettek. A felszerkezet átalakításával azonban Grubenmann még meg tudta menteni hidat. Az eredeti, és az átalakítás utáni változatok modellje ma is megtalálható a teufeni Grubenmann múzeumban. A híd építéséről sok híres anekdota született. Ilyen az is, amikor a zseniális ácsmester, aki biztos, ami biztos alapon úgy tervezte és építette meg a háromtámaszú hidat, hogy az középső alátámasztás nélkül, kéttámaszú tartóként is megállna a helyén, a híd átadásakor állítólag kiütötte az éket a középső pillér és a híd közül, majd így kiáltott: „Az a Ti pilléretek, ez az én hidam”. Aztán 1778-ban, mikor Wettingennél a Limat felett kellett hidat építenie, a 118,9 méteres fesztávolsághoz felhasználta a 24 évvel korábbi terveit, és megvalósíthatta a schaffhauseni hídhoz kitalált, de megtiltott kéttámaszú rendszert. Mindkét hídját a francia hadsereg gyújtotta fel 1799-ben. 1764-ben, a második közösen tervezett, a Limat-on átívelő, összesen 61 m fesztávú hídjukhoz Grubenmann és Ulrich egymásba fogazott és csavarozott gerendaíveket használtak főtartóként. A kelet-ázsiai térségben ennek a megoldásnak már jóval korábbi hagyományai voltak. Az 5 méter széles Kintai-híd öt ívének összesen 194 méter hossza a Nishiki folyót hidalja át Iwakuni-városnál. Az 1673-ban épült, és először 1953-ban felújított faszerkezetben egy darab szeget sem találni. Talán a legszebb munkája Jozef Ritternek az 1794-ben épült ívhíd Mellingennél, ami 46 m fesztávval köti össze a Rüsz két partját. A két főtartó keresztmetszete egyenként 170x130 cm, ami 6 jegenyefenyő gerendából, 60 fokos körcikk íveként mechanikusan lett hajlítva. Ehhez hasonló ívszerkezetek a svájci Emmental környékén találhatóak. Deszkalamellákból ívesre ragasztott (a rétegelt ragasztott tartók elődjeként is említhető) hidat először 1809-ben, a Bajor Híd és Útfelügyelet igazgatója, Karl Friedrich Wiebeking készített. Ezzel szinte egyidőben, 1819-ben Emy, francia építőmester eredetileg tetőszerkezetekhez fejlesztette ki a bütüsen illesztett, és mechanikus kapcsolóelemekkel egymáshoz rögzített pallóívet, amit azóta is Emy-féle ívtartóként ismerünk. Az Emy-féle ív Franciaországban, Hollandiában, Angliában és Észak-Amerikában, közúti és vasúti hidak szerkezeteként terjedt el. Még 1945-ben is készítettek hidat ezzel a rendszerrel, a Werra folyó felett. Ívhíd készülhetett egy darab, mesterségesen meghajlított gerendából is. A 19. században ezzel a technikával 30 méteres fesztávot is elértek. Az ehhez szükséges faanyag csak az Alpok néhány különleges, lankás területén található. Az olaszországi Dél-Tirolban megpróbálkoztak egy ilyen híd elkészítésével, felhasználva a modern kor eszközeit. Tapasztalatuk szerint a megfelelő nedvességtartalom elérésére mesterséges szárítóberendezés szükséges, de a siker alapja a tökéletes faanyag kiválasztása.

Grubenmann ívhídja
Kintai ívhíd
Ritter ívhídja

Rácsostartós hidak

A fahídépítés történetének következő fellendülése a 19. századra tehető. Az Észak-Amerikára jellemző nagy távolságok, illetve az alacsony népsűrűség a közlekedés gyors fejlesztését követelte meg. A rohamosan terjedő vasúthálózat nagy fesztávolságú hidak nagyszámú építését követelte meg. Ráadásul az országban a lehető legszélsőségesebb terepviszonyok, nagy sodrású folyók, és a kivitelező szakembergárda hiánya nehezítette az Európában tökéletesen megfelelő szerkezetek elterjedését. Az „amerikai fahídépítés” nem rendelkezett hagyományokkal, de ezáltal kötöttségekkel sem. Új, járatlan ösvények álltak a hídépítők előtt. A rácsos tartó az amerikai Ithiel Town, Stephan Long és William Howe szabadalma alapján indult el hódító útjára, és már az 1820-as évektől széles körben elterjedtnek számított. Az elterjedését segítette a fém kötőelemek gyártásának fejlődése is. A mintegy 50 méter fesztávig készített szerkezetek kötőelemeiként huzalszeget, átmenő csavart, és fémgyűrűket egyaránt felhasználtak. Howe szívesen alkalmazott a húzott rudak helyén fémhuzalt, amik a szerkezet előfeszítését is lehetővé tették. A Howe Truss és a Town Lattice Truss az észak-amerikai hídépítés legszélesebb körben alkalmazott szerkezetei lettek. Lényeges jellemzőjük az a magas fokú üzemi előkészítettség, ami miatt a fahídépítés mérföldköveinek számítanak. A Town vállalat jelszava a következő volt: „A Town rácsos tartó mérföldszám gyártható, de yardonként szállítható”. További előnye a rendszernek, hogy a kötőelemek anyáinak utánhúzásával a szerkezet használatból eredő lehajlása visszaemelhető. A svájci Karl Cullmann a bajor király megbízásából 1849-50-ben tanulmányi útra utazott az Egyesült Államokba, hogy eltanulja, és a német mérnökök számára elhozza a rácsos tartók tervezésének és építésének ismereteit. Tehetségét bizonyítja az Erie Vasúttársaság által megrendelt Cascade Híd, amit Culmann 1851-ben tervezett, és talán Amerika legszebb és leghíresebb ácsszerkezete. Howe rendszerével készítették 1853-ban Passaunál azt a fahidat, ami a mai napig szolgálja a helyi közlekedést. A maga idejében a Howe-rendszer ökölszabályok szerint volt méretezve. Ezen szabályok finomításával alakultak a rácsos tartók méretezésének mai szabályai. Európában még a II. világháború idején is építettek (akár 60 tonnás teherbírással is rendelkező) rácsos tartós fahidakat, melyekből több mint 300 ma is áll, és működik. A fedett, illetve zárt rácsos tartó hidak (alagúthíd) a mai napig elterjedt Észak-Amerikában is.

Cascade híd

Állványhidak

Észak-India hegyvidéki területein az angol vasútépítésnek rendkívül magas hidakra volt szüksége ahhoz, hogy a sínpálya emelkedése a megengedett értékeken belül maradjon. A környező hegyek hatalmas fatörzseiből erős állványhidakat építettek, egyszerű rácsos tartó hidakat, többszintes, toronymagas pillérekkel. Észak-Amerikában is a vasútépítés területén terjedtek el ezek a hídtípusok, hogy elkerüljék a völgy rendkívül költséges és hosszadalmas feltöltését. Egy egyedi, és emiatt nagyon híres példája az állványszerkezetű hídnak az 1851-ben, Seymour által épített Portage Viadukt . Az egypályás, 260 m hosszú híd 71 méterrel magasodott a Genesse-Tal vízszintje felett. Nagyon elterjedt hídtípus volt. Az utolsó vasúti állványhidat a ’80-as évekig használták Oregon államban. Élettartamuk viszonylag rövid volt, hiszen a tartószerkezet nagy része teljesen ki volt téve az időjárás viszontagságainak. A nagy faanyagigénye miatt mára teljesen gazdaságtalan lenne építésük. Több történet is kering ezekről a hidakról a köztudatban, és a filmeken. Az egyik, hogy a mozdonnyal óvatosan a híd közepéig hajtanak, ott a mozdony megáll, hogy az ingatag híd visszanyerje egyensúlyát, majd lassan megteszik az út másik felét is. A kocsikat pedig kézzel húzzák át a túloldalra.

Portage Viadukt

A húzott főtartós (feszített) hidak

Az első húzott főtartós hidat 1808-ban, Theodore Burr építette. A híd egy kétsávos közúti híd volt, és három darab, egymástól 4 méterre elhelyezkedő húzott tartóból állt. A tartókeresztmetszet 80x36 cm volt, amit 10 cm vastag lamellákból építettek össze, végükön mechanikus kötésekkel. A legnagyobb támaszköze 58 m volt, míg összhossza a feszítőhorgonyokkal együtt 280 m. 20 évvel építése után a támaszközöket megfelezve kiegészítő pilonokat kellett beépíteni, de ezek alkalmazásával a híd összesen 65 évig szolgálta funkcióját. Az amerikai Burr az ötletet egyébként Palladiotól vette át. Az 1804-ben összeállított rendszere után egy sor további tartószerkezeti megoldást dolgozott ki. Ilyen például az íves függesztőmű, a párhuzamos és az íves rácsos tartó. Burr 1822-ben halt meg, testileg, lelkileg, anyagilag meggyötörve, a szakma által elfeledve. Munkássága azonban a Town-Long-Howe-féle, a világot meghódító rácsos tartó alapjait jelentette. Culmann feljegyzései közt megtalálható a Remington által 1850-ben tervezett, 140 m fesztávolságú húzott főtartós híd, ami Montgomeryben, Alabama államban állt. A hosszú feszített tartóhoz egy speciális ragasztási technika került kifejlesztésre. Culmann készített is két gyalogoshidat ezzel a technikával, amit (a szabadalmi tilalmak miatt kisebb módosításokkal) Phantast márkanéven maga is bejegyezetett.

Húzott főtartós híd