Lokovni most: definicija, načelo delovanja in primeri viaduktov

Odkrijte, kaj je lokovni most, kako deluje in znane primere viaduktov — jasna definicija, načelo prenosa sil ter zgodovinski in sodobni primeri.

Lokovni most je most z opornikoma na obeh koncih v obliki ukrivljenega loka. Lokovni mostovi prenašajo obremenitve predvsem v tlačnih silah vzdolž loka; te sile na opornikih ustvarijo tudi vodoravni tlak (horizontalni potisk), ki ga mora sprejeti utrjena podlaga ali masivni oporni zid.

Načelo delovanja

Lok deluje kot ukrivljena nosilna struktura, ki ob obremenitvi preusmeri vertikalne sile v kombinacijo tlačnih dejavnikov vzdolž loka in horizontalnega potiska v obeh opornikih. Pomembna je tako imenovana linija potiska (line of thrust): če ta poteka znotraj preseka loka, bodo v materialu prevladovale tlačne sile; če zapusti presečni prerez, lahko nastanejo natezne sile in razpoke.

Običajni elementi lokovnih mostov:

• loka (glavni nosilni element),
• spandrelne stene ali stolpiči, ki prenašajo prometno površino na lok,
• oporniki (abutments), ki prenašajo horizontalni in vertikalni potisk v podlago,
• v nekaterih izvedbah tudi zategovalni elementi (tied-arch), ki prevzamejo horizontalni potisk in omogočajo lažje temeljenje.

Konstrukcija in materiali

Lokovni mostovi so bili zgodovinsko gradeni iz kamna in opeke (antika, srednji vek), pozneje iz železnega in jeklenega materiala ter armiranega betona. Izbor materiala vpliva na obliko loka (debeli kamniti zidani loki, vitkejši jekleni profili ali armiranobetonski loki) in na gradbeno metodo:

• tradicionalno z opornim odrom (centering), na katerega se zlagajo predhodno izdelani elementi,
• z večnimi konzolami (cantilever) ali montažnimi jeklenimi elementi pri sodobnih velikih lokih,
• uporaba prednapetosti in segmentne montaže pri dolgih viaduktih.

Vrste lokov

Glede na lego in prenos obremenitev ločimo npr.:

• deck arch (prometna površina nad lokom),
• through arch (prometna površina poteka skozi loke, z zategovalnimi elementi nad in pod cestno površino),
(zategovalni nosilec prevzame horizontalni potisk),
• polni (filled) in odprti (open-spandrel) spandrel — glede na to, ali je prostor med lokom in ploščadjo izpolnjen z materialom ali ga nosijo stebri.

Prednosti in slabosti

Prednosti:

• lok je zelo učinkovit pri prenosu tlačnih sil, kar omogoča elegantne in trajne zasnove,
• estetska vrednost — lokovni mosti so pogosto arhitekturno prepoznavni in simbolni,
• kamniti in betonski loki so izjemno trajni in zahtevajo relativno malo vzdrževanja.

• oporniki morajo prenašati velik horizontalni potisk, kar otežuje gradnjo na šibkih tleh,
• pri nekaterih oblikah je potrebna obsežna začasna podpora med gradnjo,
• za zelo dolge razpone so lahko manj gospodarni v primerjavi s sodobnimi konzolnimi ali visečimi mostovi.

Viadukti in primeri

Viadukt (dolg most) je lahko sestavljen iz več lokov, kar je pogosta rešitev za premagovanje dolin, dolgotrajnih ovir ali za avtocestne odseke. Dolžina, število polj in razpored lokov sta odvisna od konfiguracije terena in prometnih zahtev.

V Sloveniji in svetu najdemo več znanih primerov lokovnih viaduktov in mostov:

• Viadukt Črni Kal — eden največjih viaduktov v Sloveniji na avtocesti A1, zasnovan kot sestav iz več nosilnih polj.
• Solkanski most — kamniti železniški lokovni most pri Novi Gorici, znan po velikem kamnitem loku.
• mednarodni primeri: Pont du Gard (Rimski akvadukt v Franciji), Sydney Harbour Bridge (velik jekleni lok), New River Gorge Bridge (znamenit ameriški jekleni lok).

Sodobne alternative

Čeprav so lokovni mostovi še vedno zelo uporabni, se za mnoge moderne projekte raje uporabljajo cenejše ali lažje izvedljive konstrukcije, kot so prednapeti betonski nosilci, konzolne konstrukcije ali viseči mostovi, saj pogosto omogočajo hitrejšo gradnjo in nižje stroške pri dolgih razponih. Kljub temu ostajajo lokovni mostovi pomembni zaradi svoje trajnosti, nosilnosti in estetske vrednosti.

Enostavni kompresijski mostovi

Prednosti preprostih materialov

Kamen, opeka in drugi podobni materiali so močni pri stiskanju. So precej močni v strižnem razmerju. Vendar pa ne vzdržijo velike sile pri raztezanju. Zato so zidani obokani mostovi zasnovani tako, da so stalno pod pritiskom. Vsak lok je zgrajen nad začasnim okvirjem iz lažnih konstrukcij, imenovanim centriranje. Pri prvih mostovih s kompresijskim lokom je nosilni kamen na sredini mostu prenašal težo preostalega dela mostu. Večja kot je bila teža na mostu, močnejša je bila njegova konstrukcija. Pri zidanih obokanih mostovih se nad lokom uporablja polnilo (običajno zgoščeno ruševje), da bi se povečala mrtva teža mostu. S tem se prepreči tudi nastanek napetosti v obroču loka, ko se obremenitve premikajo po mostu. Uporabljal se je tudi nearmiran beton. Pri uporabi zidovja (klesanega kamna) so koti čelnih površin odrezani tako, da so strižne sile čim manjše. Pri naključnem zidanju (nerazrezani in nepripravljeni kamni) so ti zlepljeni skupaj. Preden se odstranijo lažni elementi, se malta strdi.

Zaporedje gradnje

• Če so loki postavljeni v strugi vodotoka (na pomolih ali bregovih), se voda preusmeri. Tako se lahko gramoz najprej izkoplje in nadomesti z dobro podlago (iz močnega materiala). Na njih se postavijo ali dvignejo temeljni stebri do višine predvidene osnove lokov. To je točka, znana kot vzmetenje.
• Običajno se iz lesa zgradi fasadni okvir (v britanski angleščini: arch frame). Vsak lok večobločnega mostu ustvarja pritisk na sosednje loke. Zato je treba vse loke mostu dvigniti hkrati ali pa uporabiti zelo široke stebre. Tlaki končnih lokov se v zemljo prenesejo z znatnimi (navpičnimi) podstavki na stenah kanjona.
• Več lokov je (ali en sam lok) zgrajenih nad centriranjem. Ko je zgrajen vsak osnovni lok, se Loki se stabilizirajo (ali pa se lok stabilizira) z zidom. Ti so lahko položeni v vodoravnih tekočih slojih (plasteh). Lahko tvorijo dve zunanji steni, znani kot spandreli, ki sta nato zapolnjeni z ustreznim sipkim materialom in drobirjem.
• Cesta je asfaltirana, parapetni zidovi pa usmerjajo promet do mostu.

Potek del na rimskem mostu v Limiri: takoj po dokončanju spodnjega rebra loka je bilo lažno delo prestavljeno na drugo odprtino

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je most z lokom?

V: Kako delujejo lokovni mostovi?

V: Ali so viadukti lahko izdelani iz lokov?

V: Ali se danes za viadukte običajno uporabljajo druge konstrukcije?

Išči po črki