Broer

 

Baggrund
Danmark er et land med mange broer, og konstant er nye på vej. Storebæltsbroen og  Øresundsbroen er blevet færdig. Det er to gigantiske byggeprojekter, så lad os snuse til, hvordan brokonstruktioner kan bære sig selv og en masse køretøjer.

I broer virker der først og fremmest to slags kræfter, nemlig trækkræfter og trykkræfter. Noget, der rykkes fra hinanden, er udsat for trækkræfter. Noget, der bærer en tung ting eller som presses sammen, er udsat for trykkræfter.

Brobyggere kan vælge mellem forskellige typer broer, men også kombinere to eller flere. Der er tre traditionelle grundtyper: bue-, bjælke-, og hængebroen. På tegningerne herunder er brobanen (vej, jernbanespor eller lignende) vist som en stiplet linie.

Buebroer kendes tilbage fra den romerske oldtid, og de blev bygget så solidt, at flere af dem stadig eksisterer. Trykkræfterne fra vægten af broen presser dels væk fra buen ud mod endemurene og dels mod buens egne byggeelementer, så de konstant bliver presset sammen. Buebroer ses ofte i små brokonstruktioner, f.eks. jernbanebroer.

I en bjælkebro hænger brobanen ofte i en konstruktion af stålstænger og/eller stålplader. Der benyttes trekantkonstruktioner, som bl.a. også kendes fra kraner. Det giver en solid konstruktion uden at kræve meget materiale. Den gamle lillebæltsbro er et godt eksempel på en bjælkebro.

Hængebroens brobane trækker nedad i de lodrette stålwirer - tilsammen giver trækket fra dem et træk ind ad mod buerne i de buede stålwirer. Den nye lillebæltsbro er en flot hængebro.

I forbindelse med brobygning bliver ingeniørerne nødt til at tage hensyn til mange faktorer, bl.a. varmeudvidelse. Faste stoffer (beton, stål) udvider sig ved opvarmning og trækker sig sammen, når de afkøles. Derfor må brobanen med jævne mellemrum være skåret over og enderne ikke nå helt sammen, når det er koldt. Over de gab, der bliver lægger man stålplader - det er dem, der giver de regelmæssige bump, man mærker på de fleste broer, når man kører over.
I deres beregninger og konstruktioner må de også tage højde for vindtryk, istryk, jordskælv i visse egne og andre forhold. 

Når en bro skal bygges, studeres området, hvor det skal være, først grundigt: Er der så meget trafik, at der er behov for en bro? Hvordan er havbunden, og strømmen? Hvordan vil det påvirke hav- og landmiljø? 

Næste fase er skitsering af forskellige brotyper, og når typen er besluttet, tegnes broen, og der laves en model efter tegningen.
Nu om stunder laves også en computermodel i et såkaldt CAD-program. I det kan man vende og dreje broen, og se den i landskabet fra forskellige vinkler. Man kan også simulere vandstrøm, vind, trafik mm., for på den måde at afprøve, computerteste, broen. Det er blevet en vigtig del af broplanlægningen.
Når model og tegninger er omhyggeligt diskuteret, og modellen testet i vindtunnel, kan projekteringen - planlægningen af hele projektet - begynde, og derefter selve byggearbejdet. Brobygning hører til de største og vanskeligste ingeniøropgaver, der findes, og resultaterne er som regel også imponerende.

Aktiviteter
Aktivitet 1

Hver gruppe tegner og bygger en fritstående bro. 
Materialer pr. gruppe:

bulletmillimeterpapir
bulletblyant
bulletét stykke pap (ca. 50 x 75 cm)
bulletsaks
bulletlim
bullettape
bulletsnor

1. Beslut, hvilken slags trafik, den skal være til, og hvilken type, det skal være. 
2. Tegn broen på millimeterpapir
3. Lav broen i pap (vær omhyggelig, I får kun ét stykke). Ellers må I kun bruge saks, lim, tape og snor
4. Præsentér jeres bro for klassen og forklar ideerne bag den (hvorfor dette design? Ændrede I det undervejs? Hvilke geometriske former brugte I og hvorfor? Hvordan er broens styrke sammenlignet med dens vægt? Hvad ville I ændre, hvis I skulle lave en ny bro?)
5. Sammenlign broerne mht. længde, højde og styrke, og diskutér de forskellige konstruktioner

Aktivitet 2
Undersøg og eksperimentér med raftekonstruktioner i lighed med dem, spejdere laver. 
Lignende konstruktioner kan laves med bambusstænger, trælister eller grene. 
Vurdér konstruktionernes styrke og overvej, hvilke træk- og trykkræfter, der forekommer.

Aktivitet 3
Brug materialer fra Storebæltsbroen eller Øresundsbroen som udgangspunkt for projektarbejde om broer.
Hvilke broer findes i jeres område? Type, konstruktion? Tegn, fotografér og beskriv.

Henvisninger
Søg oplysninger om brobygning ved:
Storebæltsbroen
Øresundsbroen
lokale broer 
ingeniører mv.