Szerkesztő:Samat/A hídépítés története

A segoviai akvadukt Közép-Spanyolországban.

Az Iron Bridge, az első öntöttvas ívhíd.

A Tatara híd, a legnagyobb támaszközű ferdekábeles híd.

A hidak alkalmazása egyidős az emberiséggel.

A kezdetektől a Római Birodalomig

Az ember kezdetben csak a természet által létrehozott „hídszerkezeteket” használta, mint pl. vízfolyások vagy szakadékok felett átívelő kidőlt fatörzseket, természetes boltozatokat, lecsüngő liánokat. Később maga is létrehozott ilyeneket: több egymás mellé fektetett fatörzs összekötéséből és lefedéséből vagy kőlapokból keletkeztek a gerendahidak ősei, a liánok vagy bambuszrostok összefonásával keletkező szerkezetek pedig a modern függőhidak előőrsei.

Az ókorban a sumerek már i. e. 4000 körül csatornákat építettek, melyeket szükség esetén áthidaltak. Ezek nagy része mára feledésbe merült, de ismert az a Ninive körüli csatornarendszer (i. e. 7. század), melynek része volt egy 280 méter hosszú és 20 méter széles kő vízvezetékhíd, mely egy kisebb folyót ívelt át és a folyó feletti része 5 álboltozaton nyugodott. Ilyen álboltozatokat és valódi boltozatokat a sumérokon kívül az egyiptomiak is használtak már i. e. 3000 évvel. Építőanyagként elsősorban követ, égetett téglát és fát alkalmaztak. I. e. 512 körül Dareiosz a Boszporusz felett és a torkolathoz közel a Dunán is nagyméretű pontonhidakat építtetett. I. e. 480-ban fia, Xerxész a Hellészpontosz (Dardanellák) felett egy másfél kilométeres pontonhidat építtetett. Hasonló, bár kisebb pontonhidak ismertek már az i. e. 2000 körüli Kínából is.

Az ókori Egyiptomban Imhotep már i. e. 2750 körül kő kiváltógerendákat használt és az egyszerű kőlapos, kőgerendás áthidalások hamar elterjedtek Egyiptomban. Használták később Babilonban és i. e. 5-6. századtól Kínában is. Bár az ókori folyómenti civilizációkban a kőgerendás áthidalás volt jellemző, ismerték (bár alig alkalmazták) az álboltozatot és a valódi boltozatot is. Az első valódi ívet valószínűleg i. e. 2000 körül építették Egyiptomban, és i. e. 1850-ben már a kánaániták is alkalmazták Ashkelon városában. Mezopotámiában építőanyagként jellemzően szárított vagy égetett agyagtéglát használtak agyag vagy aszfalt kötőanyaggal. A sumerek az i. e. 3. évezred elején már használták az álboltozatot és a feltételezések szerint ismerték a valódi ívet is, azonban erre nincsen bizonyíték. Kalhuban az asszírok i. e. 870 körül téglaboltozatokat, i. e. 700 körül valódi ívekkel csatornákat építettek. Szín-ahhé-eriba Ninivében i. e. 700 táján a várost körülvevő 42 m-es vizesárok felett megépíttette az első ismert kőhidat, majd a következő években a várost körülvevő csatornarendszer részeként egy 280 méter hosszú és 20 méter széles kő vízvezetékhidat, mely egy kisebb folyót ívelt át, és a folyó feletti része 5 álboltozaton nyugodott. Nabú-apal-uszur az i. e. 7. század végén a Babilon melletti Eufrátesz-csatornán egy hatnyílású, 10 m széles, 13 m-es nyílásokkal rendelkező, összesen kb. 200 m hosszú hidat építtetett. A 21 m hosszú és 9 m széles pilléreket aszfalthabarcsba rakott téglából építették, a pillérekre faragott gerendák támaszkodtak, melyeket szükség esetén le lehetett szedni. A következő évtizedekben Nabú-apal-uszur fia, II. Nabú-kudurri-uszur uralkodása alatt Babilon nagyszabású építkezéseinél előszeretettel alkalmaztak nagyméretű boltíveket, pl. az Istár-kapunál és Szemirámisz függőkertjénél.

A Római Birodalom korában

A sumérok és egyiptomiak által évezredeken keresztül alkalmazott kő ívhidakat a rómaiak fejlesztették tovább, több még közel 2000 év után, ma is használatban van (pl. a pons Fabricius és a Ponte Sant'Angelo a Tiberis felett Rómában vagy a Puente de Alcántara Spanyolországban). Ezeken az ívhidakon kívül a római vízvezetékek (akvaduktok) maradványait a mai napig csodálhatjuk. Csak Róma városát 560 km-es vízvezetékrendszer szolgálta ki, melyből 60 km-t a felszín felett boltozatok segítségével építettek meg. A legnagyobb vízvezetéki híd Karthágó vízellátását biztosította és 141 km hosszú volt. A mai napig fennmaradt két legszebb vízvezeték-híd a Pont du Gard Dél-Franciaországban és a segoviai akvadukt Közép-Spanyolországban. Nem maradtak meg, de leírásokból jól ismert számos római fahíd. Egyik leghíresebb közülük Traianus hídja, mely a Dunát 38 m-es fa ívekkel hidalta át. A rómaiak felfedezték a jászolgátas munkagödör-körülzárást és a hidraulikus cementet, mellyel víz alatt is tudtak hídpilléreket betonozni. A beton használata ezután a 18. század végéig feledésbe merült. A hidak alapozását nagyon komolyan vették, ez az egyik oka, hogy hídjaik 2000 év árvizei és viharai ellenére fennmaradhattak.

Középkori hídépítés

A Római Birodalom bukása után az európai hídépítés hosszú időre visszaesett, miközben előbb Perzsiában, majd Kínában virágzásnak indult. Utóbbi legszebb példája az An Ji híd i.sz. 605-ből. A lapos kő ívhíd 37 méter nyílású és mindössze 7 méter magas. Ezt a teljesítményt 700 éven keresztül nem tudták felülmúlni. Marco Polo utazásakor, a 13. században már több ezer hasonló hid létezett az országban. Kínában és Indiában az ívhidakon kívül előszeretettel alkalmazták a többezer éves múltra visszatekintő konzolos hidakat, valamint a 8. századra megjelentek a vasláncokra függesztett hídszerkezetek. A középkori európai hídépítés kiemelkedő alkotása a Pont d'Avignon Dél-Franciaországban, mely a római hídépítés folytatásának tekinthető és 1187-ben készült el. Ezután a római félkör alakú ívhídaktól fokozatosan jutottak el a laposabb szegmens ívhidakhoz (pl. Ponte Vecchio, 1345, Firenze). Az európai hídépítés a Castelvecchio (1356, Verona, 49 m-es főnyílás) és a trezzoi Adda-folyó híddal (1371, Milánó, 72 m-es főnyílás) ismét a világ élére került.

A reneszánsz korszakra jellemző lapos ívhidak példái a párizsi Pont Notre-Dame 1507-ből, a firenzei Ponte Santa Trinita 1569-ből, a velencei Rialto híd 1591-ből, a párizsi Pont Neuf 1607-ből, a Toulouse-i Pont Neuf 1632-ből. Az egyre gyakoribb hídépítéseknél általában továbbra is kő és fa felhasználásával ívhidakat és gerendahidakat építettek, mellettük azonban a reneszánsz gondolkodók új ötleteikkel fejlesztették tovább a hídépítés tudományát. Ilyen volt Leonardo da Vinci (1451-1519), aki szállítható hadihidakkal is foglalkozott, Andrea Palladio (1508-1580), aki rácsos fahidak tanulmányait készítette el és Verancsics Faustus (1540(1551?)-1617), aki 1616-ban megjelent Machinae Novae című könyvében több szerkezettel évszázadokkal megelőzte korát. Foglalkozott gerendahidak és ívhidak rácsos tartóként való kialakításának különböző lehetőségeivel, vas vonórúddal ellátott kőboltozatokkal, teljes egészében fémből készült hídszerkezetekkel, függőhidakkal és lerajzolt egy mai fogalmak szerinti ferdekábeles hidat. Utóbbi ötletet legközelebb John Augustus Roebling alkalmazta a 19. század közepén, de még ő is csak a függőhíd kiegészítő szerkezetének tekintette a ferde kábeleket. Galileo Galilei (1564-1642) öregkorában a testek belső szilárdságával, teherbírásával, alakváltozásával foglalkozott. 1636-ban megjelent művével, a Discorsi e demonstrationi mathematichi intorno a due nuova scienci-vel megalapítja a szilárdságtan tudományát, hozzájárulva, hogy a gyakorlati tapasztalati tervezést felváltsa az elméletileg megalapozott, matematikai számításokon alapuló tervezés.

A felvilágosodás és az ipari forradalom kora

A felvilágosodás és az ipari forradalom korszakában új anyagok, szerkezetek és technológiák jelentek meg. 1734-ben Charles Labelye a londoni Westminster hídhoz hidrológiai számításokat készített, majd a híd pilléreinek alapozásánál egy új építési módszert alkalmazott: az újra felhasználható, süllyeszthető építési szekrényt, a keszont. Az építkezéseknél egyre több, állati erővel vagy víz segítségével hajtott gépet használtak. A svájci Grubenmann testvérek Palladio rajzai alapján készült rácsos fahídjai, pl. a schaffhauseni Rajna-híd (52 és 59 m-es nyílások, 1757), a reichenaui Rajna-híd (67 m-es nyílás, 1757) vagy a wettingeni Limmat-híd (60 m-es nyílás, 1778) a 18. századi fahídépítés csúcsát jelentették. A világ első műszaki egyetemének, az École des Ponts et Chaussées-nek első igazgatója, Jean-Rodolphe Perronet (1709-1794) egymás utáni hídjain, a Pont de Neuilly-n (1772), a Pont Sainte-Maxence-n (1786) és a Pont de la Concorde-n (1791) tudatosan kísérletezett az egyre laposabb ívek és egyre karcsúbb pillérek alkalmazásával. Robert Mylne (1734-1811) 1774-ben egy nagyon könnyű, nagyon lapos ívekből álló vashidat tervezett. Thomas Pritchard (1723-1777) is új anyagokkal és szerkezetekkel foglalkozott: tervezett ívhidat rácsos faszerkezetből, vasállványon épített kőboltozatot és egy tégla hídfők közti öntöttvasból készített ívhidat. Utóbbi terve - több módosítás után - meg is valósult: ez lett az Iron Bridge (1779), mely a világ első öntöttvas ívhídja. A kezdeti próbálkozásokon még látszottak a régi szokások: szerkezeti kialakításukat tekintve a kő- és faszerkezetű hidakat utánozták, nem használták ki az új anyagok tulajdonságait és a szerkezeti elemek kapcsolataiban is a faszerkezeteknél megszokotthoz hasonlóakat használtak. A következő évszázadban azonban rájöttek az új anyagokban és szerkezetekben rejlő lehetőségekre és a hídépítés hatalmas fejlődésnek indult.

Thomas Paine az 1780-as években azt javasolta, hogy a sűrű mederpillérek helyett nagyméretű vasszerkezetű hídnyílásokat alkalmazzanak. Szabadalma alapján 1789-ben egy kísérleti ív, 1790-ben egy egész híd prototípusa készült el. Rowland Burdon a Grubenmann testvérek fahídjainak és Paine mintahídjának tanulmányozása után megépíttette a sunderlandi Wearmouth hidat (73 m-es nyílású, 1796). A híd támaszköze kétszerese az Iron Bridge-nek, az útpálya szélesebb, mégis mindössze háromnegyed annyi, 260 tonna vasat használtak fel hozzá. A híd építése is újdonságnak számított: a 6 nagyméretű főtartó-ív legyártása után a hidat mindössze 10 nap alatt összeszerelték.

Nagy-Britannia hajózható csatornahálózatához 1761-ben készült el az a James Brindley (1716-1772) által tervezett Barton akvadukt, mely a későbbi akvaduktok mintája lett. A 19. század elejének két meghatározó hídmérnöke volt John Rennie (1761-1821) és Thomas Telford (1757-1834). Ők tervezték többek között az egyre növekvő nagy-britanniai csatornahálózat legnagyobb műtárgyait is. Ilyen pl. az a Rennie által tervezett akvadukt, mely a Lancester csatornát vezeti át a Lune folyó felett (1798). Ez a legnagyobb kőboltozatos akvadukt Nagy-Britanniában. Vagy ilyen a Telford által tervezett Longdon-on-Tern akvadukt (1796), mely az első teljesen vas akvadukt és a Pontcysyllte akvadukt (14 m-es nyílások, 1805), melynek 307 m-es vasszerkezetét kőpillérek támasztják alá 39 m-es magasságban.

Számos kő és vasszerkezetű hidat terveztek és építettek. Az építések során a szivattyúkat és a cölöpök leverését gőzgépek segítették. Az építést többször felhasználható, előre gyártott állványívekkel végezték. A korszak kiemelkedő hídjai a Telford által tervezett Bonar (1812) és Craigellachie híd (1815), valamint a Rennie által tervezett Waterloo (1817) és Southwark híd (középnyílása 73.2 m, nyílmagassága 7.3 m, 1819), mely Nagy-Britannia legnagyobb öntöttvas hídszerkezete volt. A Régi London híd helyére építendő Új London hídra (1831) érkezett számos terv közül kiemelkedett Telfordé, aki a Temzét egyetlen 183 m támaszközű öntöttvas ívvel hidalta volna át. Végül Rennie kő ívhíd-tervét valósították meg 39.6 - 46.3 m-es nyílásokkal.

A modern függőhidak aranykora James Finley (1762-1828) munkásságával kezdődött. Első hídja, a Jacob's Creek híd (1801) megépítése után a szerkezeti rendszert szabadalmaztatta és több mint egy tucat ilyen szerkezetű hidat tervezett és épített. Ezek a hidak még közel sem voltak hibátlanok, több közülük néhány éven belül összeomlott, de a hídtípus elindult hódító útjára. A legfontosabb Finley-típusú híd (licenc alapján John Templemann építette) a Merrimac híd volt (74 m-es nyílás, 1810). 1814-ben Telford függőhidat javasolt a Mersey folyóra, 1818-ban John Andersson a Firth of Forth fölé. Telford és Samuel Brown is kísérleteket folytattak különböző típusú kavartvas láncokkal. Brown az ún. lapos szemeslánc szabadalmaztatása és a tervek Rennie általi felülvizsgálása után megépítette az Union hidat (137 m-es nyílás, 1820), ahol a pályát oldalanként 3-3 kavartvas láncra függesztett rudakhoz rögzítették. A Telford által tervezett Menai-szoros híd (176 m-es nyílás, 1826) és Conway híd (100 m-es középnyílás, 1826) 4x4 illetve 2x5 kavartvas láncra volt felfüggesztve. Ezek közé a szerkezetek közé tartozik a William Tierney Clark által tervezett budapesti Széchenyi lánchíd (203 m-es nyílás, 1849) is, mely építése idején a világ legnagyobb nyílású lánchídja volt. Kavartvas huzalokból készített kábelek alkalmazásával először Telford kísérletezett, de végül nem alkalmazta. Az 1810-es években több kisebb kábelhíd épült Nagy-Britanniában és az Egyesült Államokban. Az első jelentős kábelhidat 1823-ban Marc Seguin építette Genfben. A következő két évtizedben több száz ilyen hidat építettek Európában. A korszak legjelentősebb kábelhídja a Joseph Chaley által tervezett svájci Grand Pont Suspendu (Nagy Függőhíd, 273 m-es nyílás, 1834) volt.

Az ipari forradalommal járó vasútépítési láz a hidak számának gyors emelkedését hozta. A vasúti hidak terhelése jóval nagyobb volt, mint az addigi gyalogosokra, lovaskocsikra tervezett hidaké és dinamikus terhelést okozott, ellentétben a csatornahidakkal. A hidakat kezdetben kőből és téglából, később inkább (kavart)vasból készítették. A függőhidakkal tett próbálkozások nem vezettek sikerre, így visszatértek az ív- és gerendahíd típusokhoz. Ennek az időszaknak volt vezető mérnöke Robert Stephenson (1803-1859) és Isambard Kingdom Brunel (1806-1859). A sok ezer híd közül kiemelve néhányat: Stephenson hídjai a Newcastle-upon-Tyne-i High Level Bridge (Magashíd) (1849), a Royal Border híd (1850) Berwicknél és a Britannia híd (1850) a Menai-szorosban. Utóbbi forradalmi újításnak számított: ez az első csőszerkezetű (szekrénytartós) hídszerkezet, ráadásul a hajózási út miatt megtiltották az állványépítést, így a teljes hídnyílásokat pontonokon úsztatták be és gőzmeghajtású hidraulikus sajtókkal emelték a helyükre. A híd a szorost 70 m-es magasságban két 140 és két 70 m-es nyílással hidalta át. Brunel korának legnagyobb faszerkezet-építője volt, de számos szerkezettípust kipróbált. Rendkívül változatos fa viaduktjai mára már csak rajzokról, fényképekről ismertek, de a Bristolnál álló Clifton lánchíd (214 m-es támaszköz, 1864), vagy a Saltashnál álló, rácsos függőhíd-ívhíd szerkezetű Royal Albert híd (1859) a mai napig megcsodálható. A vasúttársaságok versenyében egyre inkább háttérbe szorult a biztonságra való törekvés. Ez vezetett a Tay híd (1877) 1879-es katasztrófájához, mely egy heves vihar és a vasúti kocsik együttes hatására következett be. A katasztrófa nyomán szigorítottak hidakra vonatkozó előírásokon. Ebben a környezetben épült a Forth-híd (2x521 m-es főnyílás, 1889), mely korának többszörös rekordere lett. A hídban nem alkalmaztak forradalmi újításokat, de több, máshol már sikerrel alkalmazott újdonságot használtak fel: a konzoltartó elvét, a csőszerkezetű öveket és az acél anyagot.

Korai amerikai hídépítés

Az amerikai hídépítők az európai hagyományokat vitték tovább, de a nagy mennyiségben elérhető jó minőségű faanyag miatt csak néhány, kisebb boltozott kőhidat építettek (pl. a Frankford Avenue híd 1697-ből, a Choate híd 1764-ből). Az amerikai fahidak jellegzetes fedett kialakítása a 19. század elején alakult ki. (Ilyen hidakat évszázadokkal korábban már Európában is építettek.) A hidak szerkezeti kialakítására az ív és rácsos tartó sokféle kombinációja volt jellemző, előszeretettel alkalmaztak függesztő- és feszítőműveket. Lewis Wernwag 1811-ben egy 104 m-es támaszközű hidat épített a Schuylkill-folyó felett, Theodore Burr 1815-ben egy 110 m-est a Susquehanna fölött. Utóbbi számos későbbi híd mintája lett, szerkezetét Burr ív-rácsos tartónak nevezték. 1820-ban Ithiel Town szabadalmaztatta a később Town csipke rácsos tartó (többszörös rombikus rácsozás), 1830-ban pedig Stephen Long a később Long rácsos tartó (X-rácsozás) néven ismert szerkezettípust. Ilyen szerkezetű hidakból több száz épült. A vasút megjelenésével erősebb szerkezetekre volt szükség. Ez számtalan új rácsostartó-tervhez vezetett. 1840-ben William Howe szabadalmaztatta a Howe rácsozást, ami a Long rácsos tartó továbbfejlesztése úgy, hogy a függőleges elemek öntöttvasból készültek. Az 1844-ben szabadalmaztatott Pratt rendszer (oszlopos rácsozás) a húzóerőket ferde öntöttvas rudakkal vette fel. A hídépítésben az öntöttvasat ekkoriban kezdte kiszorítani a kavartvas. Squire Whipplenek rácsos tartókra, vonóvasas ívekre több szabadalma volt. Ezek egyike az az 1950-ben szabadalmaztatott vonóvasas ívre emlékeztető rácsos tartó, mely az öntöttvas és a kavartvas előnyös tulajdonságait használta ki a különböző szerkezeti elemekben (ezt a rendszert Maderspah Károly találta fel 1833-ban). Wendell Bollman és Albert Fink különböző, feszítőmű elvén alapuló, kavartvasból épített hidakat terveztek, szerkezeteik Bollmann rácsos tartó és Fink rácsos tartó néven terjedtek el. Az 1865-ben átépített Ashtabula híd volt az első, teljesen kavartvasból épített Howe rácsozású híd. Squire Whipple 1847-ben megjelent Hídépítési munkák című könyve először alkalmazott tudományos számításokat rácsos tartók addigi gyakorlati tapasztalatokon alapuló tervezésére, azonban az Ashtabula híd 1876-os katasztrófája rámutatott, hogy az anyagok tulajdonságairól még igen kevesett tudtak.

Az első nagynyílású amerikai függőhíd, a Fairmount Park híd (109 m-es nyílás, 1841), majd a Grand Pont Suspendu rekordját megdöntő Wheeling híd (308 m-es nyílás, 1849) Charles Ellet (1810-1862) nevéhez fűződik. Ellet tervezett hidat a Potomac és a Mississippi folyó, valamint a Niagara völgye fölé is, azonban ezeket nem valósíthatta meg. A Mississippi feletti híd megépítése James B. Eads kitartásának köszönhető. Az 1874-re elkészült St. Louis híd (ma Eads híd) volt az első nagyméretű, teljesen acélból készült hídszerkezet. A három hatalmas (153+159+153 m) nyílással rendelkező kétszintes ívhíd (alul vasút, felül közút) pilléreit a vízfelszín alatt 42 m-es mélységben az alapkőzetre alapozták túlnyomásos keszon segítségével. Ellet nagy konkurense John Roebling (1806-1869) volt, az ő hídterve épülhetett meg a Niagarán is. A kétszintes (alul közút, felül vasút) Niagara-híd (250 m-es nyílás, 1855) nem volt olyan nagy, mint a Wheeling híd, de több szempontból továbbfejlődést jelentett. Nem párhuzamos pászmákból álló, előre gyártott kábeleket alkalmazott, amiket utána beemeltek a helyükre, hanem a kábeleket a levegőben sodorták, hengerekbe tömörítették és az időjárás elleni védelem érdekében huzallal is körbetekercselték. A híd merevségét magas rácsos tartó, valamint a sziklafalakhoz és a pillérek tetejéhez rögzített ferde kábelezés is növelte. John Roebling a szerkezettípus működőképességét a 322 m-es támaszközű cincinnati Ohio-hídon (ma John A. Roebling függőhíd, 1867) bizonyította, ezzel megdöntve a Wheeling híd támaszköz-rekordját, legnagyobb munkája azonban a Brooklyn híd volt (486 m-es támaszköz, 1883). Itt is alkalmazta, illetve továbbfejlesztette eddigi ötleteit: a gépek segítségével levegőben font kábelek kavartvas helyett acélból készültek és itt is alkalmazta a hídjainak jellegzetes megjelenést adó ferde kábelezést. A híd terveit minden részletre kiterjedően kidolgozta, azonban a munka megkezdésekor egy balesetben megsérült, majd rövidesen meghalt. A híd kivitelezését ezután fia, Washington Roebling (1837-1926) vezette, de 1872-ben keszon-betegség miatt megbénult és megnémult. Az építkezés irányítását azonban nem adta ki a kezéből, felesége segítségével minden részletkérdést ő ellenőrzött, irányított. A híd 1883-ban, átadásakor az első acélkábeles, egyben a legnagyobb támaszközű függőhíd volt, azóta New York és a hídépítés egyik jelképévé vált. Az első három nagy acélhíd, az Eads híd, a Brooklyn híd és a Forth-híd egy új korszak kezdetét jelezték.

Külső hivatkozások

Magyarul

Angolul

BridgeBuilder - Egy játék, melynek célja minél kevesebb elemből/pénzből egy olyan híd építése, amin át tud menni egy vonat.
Ismertető a hidak stílusáról
Híd katasztrófák

Források

David J. Brown: Hidak - Háromezer éve harcban a természettel (Kossuth Kiadó 2004) ISBN 963 09 4511 8
Dr. Medved Gábor: Történetek a világ hídjairól (TERC Kft. 2001) ISBN 963 00 6871 0
Dr. Iványi Miklós: Hídépítéstan - Acélszerkezetek (Műegyetem Kiadó 1998) ISBN 963 420 578 X
Dr. Jankó László: Vasbeton hídszerkezetek (Műegyetem Kiadó 1998)
Pallas Nagy Lexikon
Nemzetközi adatbázis és képtár

A hidak portálja • összefoglaló, színes tartalomajánló lap