Γέφυρα στη Ρώμη

Γέφυρα είναι μια κατασκευή που έχει σκοπό της συνέχειας μιας γραμμής επικοινωνίας, όπως μιας οδού (οδική γέφυρα), ενός σιδηροδρόμου, μιας ροής πεζών ή ενός αγωγού, πάνω από ένα εμπόδιο. Τα συνήθη εμπόδια που γεφυρώνονται είναι ποτάμια ή γενικότερα υδάτινες επιφάνειες, άλλοι συγκοινωνιακοί άξονες, τεχνητές υδάτινες ροές, εδαφικές ταπεινώσεις κ.τ.λ.

   Από τα πανάρχαια χρόνια, η αποκατάσταση της συνέχειας μιας οδού πάνω από μια υδάτινη ροή αποτελούσε σημαντικό πρόβλημα. Έτσι, ο άνθρωπος αναγκάστηκε να το αντιμετωπίσει, δηλαδή να κατασκευάσει γέφυρες από τους προϊστορικούς ακόμα χρόνους.

   Έτσι, δεν είναι αφύσικο το γεγονός ότι οι κατασκευές γεφυρών συνδέθηκαν με θρύλους, θυσίες ή και ανθρωποθυσίες. Πολλές είναι και οι γέφυρες οι οποίες τραγουδήθηκαν ή έγιναν αντικείμενα παράδοσης.

   Η ονομασία των γεφυρών συχνά συνδυάζεται με τοπωνυμία της θέσης της γέφυρας, με τον κατασκευαστή και κάποτε με τον πολιτικό ή στρατιωτικό ηγέτη που διέταξε την κατασκευή της ή με το εμπόδιο που γεφυρώνεται.   

  Ιστορία

Γέφυρα κινέζικης αρχιτεκτονικής

  Οι πρώτες τεχνητές γέφυρες κατασκευάστηκαν από τον άνθρωπο με δύο τρόπους:

α)με την τοποθέτηση μεγάλων, επίπεδων λίθων, πάνω από τις φυσικές ροές.

β) με μεγάλους κορμούς δέντρων, που γεφύρωναν μικρά ρεύματα. Σχετικά σύντομα θα έγινε αντιληπτό ότι η τοποθέτηση δύο ή και περισσοτέρων κορμών δεμένων μεταξύ τους με σχοινιά έδινε μια πολύ πιο αποτελεσματική κατασκευή. Και οι δύο τρόποι παρείχαν ιδιαίτερα περιορισμένες δυνατότητες.

   Οι άνθρωποι που ζούσαν στους λιμναίους οικισμούς αντιλήφθηκαν πρώτοι τη δυνατότητα που προσέφεραν τα φυσικά σχοινιά. Η πλέξη αυτών των φυσικών σχοινιών οδήγησε στην κατασκευή των πρώτων κρεμαστών γεφυρών.

   Ο άνθρωπος της νεολιθικής εποχής πιστεύεται ότι το 4.000 π.Χ. ήταν ήδη ώριμος να μιμηθεί τα φυσικά τόξα. Έτσι, επεξεργάζεται μεγάλους λίθους και τους τοποθετεί σε μορφές τόξων.

   Πολύ πιο πρόσφατα, από τις αρχές του 19^ου αιώνα, χρησιμοποιήθηκε στη γεφυροποιία και ο  σίδηρος, αρχικά ως  χυτοσίδηρος, αλλά πολύ πιο γρήγορα ως χάλυβας. Οι πολύ υψηλές αντοχές του χάλυβα επέτρεψαν, ήδη από το δεύτερο μισό του 19^ου αιώνα, την κατασκευή πολύ μεγάλων γεφυρών. Σημαντικότερη επίδραση στη γεφυροποιία άσκησε η  ανάπτυξη του σιδηροδρόμου. Είναι βέβαιο ότι η ανάπτυξη της γεφυροποιίας και του σιδηροδρόμου αλληλοστηρίχθηκαν και συμβάδισαν χρονικά.

   Περίπου στο τέλος του 19^ου αιώνα και στις αρχές του 20^ου ένα νέο υλικό χρησιμοποιήθηκε: το οπλισμένο σκυρόδεμα. Το υλικό αυτό και η χρονικά παράλληλη εμφάνιση και ανάπτυξη του αυτοκινήτου έδωσαν νέες σημαντικές δυνατότητες κατασκευής γεφυρών.  

   Όμως, οι βασικοί τύποι γεφυρών δεν άλλαξαν. Βέβαια η ποικιλία των νέων υλικών και οι εξαιρετικές δυνατότητες τους επέτρεψαν θαυμαστά επιτεύγματα, φθάνοντας σε γέφυρες με άνοιγμα μεγαλύτερο από 1 χιλιόμετρο.                                     

Τύποι και υλικά γεφυρών          

Υπάρχουν 4 τύποι γεφυρών:

• Γέφυρα με τραβέρσες

• Γέφυρα με προβόλους

• Κρεμαστή γέφυρα

• Τοξωτή γέφυρα

                                                                                         Τύποι γεφυρών

Τα υλικά που χρησιμοποιούνται σήμερα στη γεφυροποιία είναι κυρίως:

Ø      Το σκυρόδεμα, οπλισμένο και προεντεμένο και, σπανιότερα πια, άοπλο.

Ø      Ο χάλυβας, με τη μορφή ράβδων οπλισμού του σκυροδέματος, καλωδίων  βασικής προέντασης του σκυροδέματος, καλωδίων ανάρτησης, πρότυπων διατομών που σχηματίζουν τον φορέα ή και τα λοιπά μέρη της γέφυρας

Ø      Μια μεγάλη ποικιλία βοηθητικών υλικών, που χρησιμεύουν για την προστασία των παραπάνω βασικών υλικών από εξωγενείς επιδράσεις, καθώς και για τον εξοπλισμό των γεφυρών για την καλύτερη αντιμετώπιση των αναγκών χρήσης τους.

   Το ξύλο, η πέτρα και οι φυτικές ίνες έχουν εκτοπιστεί και χρησιμοποιούνται σπανιότερα. Ο βασικός λόγος είναι ο μικρότερες δυνατότητες των υλικών αυτών αυτοτελώς, αλλά και σε σχέση με το κόστος εργασίας που συνεπάγεται η χρήση τους

 Κινητές και πλωτές γέφυρες

   Οι κινητές γέφυρες κατασκευάζονται συνήθως επάνω από ποτάμια και άλλες υδάτινες οδούς με ναυσιπλοΐα. Το πρόβλημα που αντιμετωπίζεται είναι η εξασφάλιση της δυνατότητας πλεύσεως για πλοία και γενικά πλωτά μέσα με σημαντικό ύψος χωρίς να κατασκευαστεί μια γέφυρα με πολύ ψηλά βάθρα. Η αποφυγή των υψηλών βάθρων συνεπάγεται με οικονομία, αλλά και ευκολία σύνδεσης της οδού που εξυπηρετεί από τη γέφυρα με το οδικό δίκτυο των παρόχθιων περιοχών.

   Οι κινητές γέφυρες έχουν κατάλληλους μηχανισμούς και κινητά τμήματα έτσι ώστε περιοδικά να γεφυρώνεται η πλωτή οδός και να εξυπηρετείται η κυκλοφορία και σε επόμενη φάση να «ανοίγει» η γέφυρα, οπότε διακόπτεται η οδική κυκλοφορία και εξυπηρετείται η ναυσιπλοΐα.

   Οι πλωτές γέφυρες σχηματίζονται από την παράθεση πλωτών μέσων που δένονται μεταξύ τους κατά τρόπο που να εξασφαλίζονται από σχετικές μετακινήσεις. Κατά αποστάσεις κάθε πλωτό μέσο αγκυρώνεται στον βυθό. Έτσι, όλη η κατασκευή παρουσιάζει μια επαρκή σταθερότητα. Επάνω στα πλωτά μέσα στηρίζεται το κατάστρωμα.

   Οι πλωτές γέφυρες έχουν κατά κανόνα προσωρινό χαρακτήρα. Υπάρχουν βέβαια και μόνιμες κατασκευές. Στην περίπτωση αυτή οι πλωτές γέφυρες διαθέτουν ένα τουλάχιστο κινητό τμήμα για τη διασφάλιση της ναυσιπλοΐας.

          Μεταλλικές γέφυρες

   Αν και οι πρώτες μεταλλικές γέφυρες κατασκευάστηκαν από χυτοσίδηρο, για τέτοιες κατασκευές χρησιμοποιείται πλέον μόνο ο χάλυβας. Οι μεταλλικές γέφυρες διακρίνονται σε γέφυρες με δοκούς, τοξωτές, κρεμαστές και κινητές. Όλες οι μεταλλικές γέφυρες έχουν υποδομή ανάλογη με την υποδομή των γεφυρών με τοιχοποιία, δηλαδή βάθρα, υποστυλωμένα και θεμελιώσεις. Διαφέρει όμως η ανωδομή. Οι γέφυρες με μεταλλικές δοκούς αποτελούνται σηνύθως από χαλύβδινες δοκούς σε δικτύωμα, με ημιπαραβολικό ή ευθύγραμμο σχήμα.

                                                                                                   Η γέφυρα του Πύργου στο Λονδίνο

Στρατιωτικές γέφυρες

Τα κύρια χαρακτηριστικά και οι διαφοροποιήσεις των στρατιωτικών έναντι των συνήθων γεφυρών είναι τα εξής:

o       Πρέπει να κατασκευάζονται σε ελάχιστο χρονικό διάστημα, συχνά υπό δυσμενείς συνθήκες

o       Είναι προσωρινές

o       Δεν απαιτείται να εξασφαλίζουν πλήρη ομαλότητα στην κυκλοφορία

o       Μπορεί να αποσυντεθούν χωρίς καταστροφή του μέγιστου μέρους των τμημάτων τους και να επαναχρησιμοποιηθούν

o       Μπορεί να χρησιμοποιηθούν με μικρότερους συντελεστές ασφαλείας

   Τα πιο πάνω χαρακτηριστικά οδηγούν υποχρεωτικά σε:

o       Προτυποποίηση του υλικού

o       Προκατασκευή όλων σχεδόν των τμημάτων μιας γέφυρας, και μάλιστα με τέτοιο τρόπο ώστε η συναρμολόγηση και η τοποθέτηση να γίνονται εύκολα

   Οι σύγχρονες στρατιωτικές γέφυρες μπορούν να ενταχθούν στις παρακάτω κατηγορίες

α) Έτοιμες γεφυροκατασκευές επί αυτοκινήτων οχημάτων

β) Τμήματα δικτυωτών δοκών που συναρμολογούνται έτσι που να σχηματίζουν δοκούς, πάνω στις οποίες στηρίζεται το κατάστρωμα από ξύλινες δοκούς ή προκατασκευασμένα τμήματα

γ) Ολόσωμες δοκοί που συνδυάζονται με προκατασκευασμένα τεμάχια καταστρώματος

δ) Πλωτές γέφυρες επί μεταλλικών ή ελαστικών λέμβων που συνδέονται μεταξύ τους από προκατασκευασμένα τμήματα καταστρώματος, συνήθως μεταλλικά.

   Ο ειδικός εξοπλισμός και η χρήση του οδήγησε στην ύπαρξη ειδικών τμημάτων του Μηχανικού που υποστηρίζουν τις μεγάλες στρατιωτικές μονάδες. Τέτοια ειδικά τμήματα εμφανίστηκαν τον 17^ο αιώνα.

    Η πρώτη ιστορικά γνωστή στρατιωτική γέφυρα ήταν εκείνη του Ελλήσποντου κατασκευασμένη από μηχανικούς του Ξέρξη.

   Οι Ρωμαίοι κατασκεύασαν πληθώρα γεφυρών που οι περισσότερες ήταν μονίμου τύπου. Αξιομνημόνευτες είναι οι ξύλινες γέφυρες του Δούναβη που κατασκευάστηκαν επί Καίσαρα και Τραϊανού.

    Κύρια στοιχεία γέφυρας

 Στις γέφυρες διακρίνονται τρία κύρια στοιχεία που τις συνθέτουν:

α) το κατάστρωμα,

β) ο φορέας,

γ) τα βάθρα.

   Πολλές φορές, φορέας και κατάστρωμα συμπίπτουν. Το κατάστρωμα είναι η κατασκευή που φέρει την κυκλοφορία. Το κατάστρωμα στηρίζεται στον φορέα της γέφυρας, που με τη σειρά του στηρίζεται στα βάθρα. Τα φορτία της κυκλοφορίας διαβιβάζονται μέσω του καταστρώματος στον φορέα που με τη σειρά του τα μεταφέρει στα βάθρα και εκείνα στο έδαφος.

                                                                                                            Κρεμαστή γέφυρα

  Σχεδιασμός και υπολογισμός των γεφυρών

   Η σύγχρονη αντιμετώπιση των προβλημάτων σχεδιασμού μιας γέφυρας είναι γενικά μια σύνθετη και αρκετά εξειδικευμένη εργασία. Τα κριτήρια σχεδιασμού είναι:

• Η ασφάλεια της κατασκευής σε συνηθισμένες αλλά και έκτακτες καταπονήσεις

• Η διατήρηση της αντοχής της στο χρόνο

• Η λειτουργικότητα της

• Η οικονομία

• Η εναρμόνιση της κατασκευής με το περιβάλλον.

   Το πρώτο από τα παραπάνω κριτήρια είναι, φυσικά, κυρίαρχο. Η οικονομία συνήθως αντιστρατεύεται τα υπόλοιπα κριτήρια και ο σωστός σχεδιασμός πρέπει να εξισορροπεί το κριτήριο της οικονομίας με τα κριτήρια λειτουργικότητας και αισθητικής.

   Για να επιτευχθεί μια ασφαλής κατασκευή πρέπει να είναι με επάρκεια γνωστές, εκτός από τις ιδιότητες των υλικών, και οι επιπωνίσεις της κατασκευής, που προέρχονται από:

• Τα ίδια βάρη της κατασκευής

• Τα φορτία της κυκλοφορίας

• Τις θερμοκρασιακές κατασκευές

• Τους ανέμους, τα χιόνια, τους πάγους κ.τ.λ.

• Τους σεισμούς

Καθώς και άλλες επιδράσεις, πολλές από τις οποίες δύσκολα μπορούν να προβλεφθούν με ακρίβεια. Σε σεισμικές ζώνες, π.χ., οι μεγάλες γέφυρες θα πρέπει να ελέγχονται και για περιπτώσεις σημαντικών μετατοπίσεων των εδαφικών στρωμάτων.

   Η ανάπτυξη της γεφυροποιίας δεν έγινε, βέβαια, χωρίς αστοχίες. Περιώνυμες3 κατασκευές κατέρρευσαν από την ανεπάρκεια γνώσης των υλικών και της συμπεριφοράς τους ή της αντοχής τους στο χρόνο, ή τον συνδυασμό καταπονήσεων και χρόνου.

   Πολλές καταστροφές οφειλώταν στη διάβρωση των θεμελίων από τα νερά του γεφυρωμένου ποταμού. Το πραγματικό αίτιο, βέβαια, ήταν η αδυναμία αποτελεσματικής αντιμετώπισης του κινδύνου αυτού, ενώ, πιο σύγχρονα, η υποεκτίμηση του κινδύνου, συνήθως λόγω ανεπαρκών στοιχείων ή κακώς εννοούμενης οικονομίας.

   Αρκετές αστοχίες και σε σύγχρονες κατασκευές έχουν σημειωθεί από την υποεκτίμηση των έκτακτων επιπονήσεων.

Οι σύγχρονες αντιλήψεις επιβάλουν:

o       Λεπτομερείς αναλύσεις όλων των δυνατών καταπονήσεων

o       Υψηλούς συντελεστές ασφαλείας

o       Προστασία της κατασκευής από κατάρρευση

o       Παρακολούθηση της κατασκευής με κατάλληλα όργανα και επεμβάσεις απλής συντήρησης εώς και αντικατάστασης

      Η επιβολή δυναμικών φορτίων από άνεμο επιβάλλει τον έλεγχο των γεφυρών. Σε τέτοιες περιπτώσεις ένας κίνδυνος είναι να αναπτύσσονται φαινόμενα συντονισμού.

   Ως προς την αισθητική των γεφυρών θα πρέπει να σημειωθεί ότι ήδη από τους ρωμαϊκούς χρόνους δινόταν μια ιδιαίτερη προσοχή. Σήμερα μια από τις επικρατέστερες απόψεις είναι εκείνη που υποστηρίζει τη μορφολόγιση της κατασκευής με βάση τη στατική λειτουργία. Τέτοια άποψη οδηγεί σε λιτές κατασκευές, που για την περίπτωση σωστής επιλογής στατικής λύσης οδηγού]ν συνήθως σε πλήρη εναρμόνιση

Θεμέλια βάθρων γεφυρών

Ένα πολύ σημαντικό στοιχείο αλλά και πρόβλημα είναι η σωστή θεμελίωση των βάθρων των γεφυρών, που αναλύεται αφενός στη σωστή επιλογή του τύπου της θεμελίωσης και αφετέρου στην εκλογή και εφαρμογή του τρόπου κατασκευής. Τα θεμέλια έχουν σκοπό να μεταφέρουν τα φορτία της όλης κατασκευής στο έδαφος κατανέμοντας τα. Έτσι το έδαφος μπορεί να τα αναλάβει με επαρκή ασφάλεια και χωρίς μεγάλες και ανεπιθύμητες παραμορφώσεις. Το πρόβλημα γίνεται πιο περίπλοκο σε ποτάμια και χειμάρρους, οπότε προστίθεται η ανάγκη προστασίας των θεμελίων από τη διαβρωτική ενέργεια του ρέοντος νερού. Ο κίνδυνος αυτός αντιμετωπίζεται με

κατασκευή των θεμελίων σε μεγάλο βάθος, συνήθων 2 και κάποτε 4 φορές μεγαλύτερο από το βάθος του νερού που αντιστοιχεί στην περίπτωση μέγιστης απορροής.

   Όλες; Οι μέθοδοι θεμελίωσης που έχουν επινοηθεί για τη θεμελίωση τεχνικών έργων εφαρμόζονται: για υπέδαφος βραχώδες και ανθεκτικό, θεμέλια με απλή διαπλάτυνση του κορμού των βάθρων, για ρηγματωμένο βράχο μπορεί συμπληρωματικά να γίνονται τσιμεντένιες και μικροπάσσαλοι, για υλιώδη και αργιλώδη εδάφη εφαρμόζονται πάσσαλοι έγχυτοι, για ιδιαίτερα βαθιές θεμελιώσεις και μάλιστα μέσα σε ποτάμια, έχει χρησιμοποιηθεί η μέθοδος του πεπιεσμένου αέρα.. το υποκατάστατο της μεθόδου αυτής είναι εναλλακτικά:

• Η κατασκευή πασσάλων μεγάλης διαμέτρου σε πολύ μεγάλο βάθος

• Η κατασκευή διαφραγματικών τοίχων

   Και στις δύο περιπτώσεις οι πάσσαλοι ή οι διαφραγματικοί τοίχοι συνδέονται με τη λεγόμενη πασσαλοεσχάρα. Αυτή μπορεί να βρίσκεται σε μικρό μόνο βάθος υπό την επιφάνεια του εδάφους. Πάνω σ’ αυτήν στηρίζεται ο κορμός του βάθρου. Τόσο οι πάσσαλοι όσο και οι διαφραγματικοί τοίχοι κατασκευάζονται με μηχανικά μέσα.

 Μεγάλες γέφυρες

   Σήμερα, η μεγαλύτερη γέφυρα είναι Χάμπερ στην Αγγλία (1.910 μ.), ενώ η μεγαλύτερη ένωση με τοξοειδή γέφυρα υπάρχει στο Νιου Ρίβερ Γκοργκ, στη Δ. Βιρτζίνια των ΗΠΑ(518 μ.). Μεγάλες γέφυρες είναι επίσης :η Γέφυρα του Λονδίνου, του Μπρούκλιν, του Σίδνεϋ, η γέφυρα των Στεναγμών και του Βοσπόρου.             Η  γέφυρα Ρίου -Αντίρριου

Γέφυρες, κοινωνικές και οικονομικές ανάγκες που εξυπηρετούν

  Η προσφορά της είναι σημαντική γιατί εξυπηρετεί τις κοινωνικές ανάγκες του ανθρώπου, δηλαδή τις ανάγκες για επικοινωνία, διασκέδαση, ταξίδια, περίθαλψη κ.τ.λ. Εξασφαλίζει επίσης την γρήγορη και ασφαλή μεταφορά προϊόντων από τη μια περιοχή στην άλλη και συμβάλλει θετικά στην οικονομική ανάπτυξη της περιοχής.