Broen som samlesæt

Buen er en af de mest optimale måder at overføre kræfter på og egner sig perfekt til broer. Men buebroer af beton er traditionelt dyre og meget tidskrævende at udføre, fordi de støbes på stedet over nogle bekostelige træforme. Det problem løser den såkaldte perlekædeteknologi, hvor masseproducerede, superlette betondæk i stedet spændes sammen med stålwirer.

Teknologien bygger på flere patenterede idéer fra professor ved DTU Byg Kristian Hertz realiseret i spinout-virksomheden Abeo. En af ideerne er de superlette betondæk kaldet SL-Dæk, som er en unik kombination af stærk og let beton. I tværsnit ligner det betonbølger, som er smeltet sammen.

En traditionel betonkonstruktion er en massiv sten, som armeres med jern, for at den ikke skal revne. Ud over at den er tung, har den det problem, at man ikke kan sige, præcis hvor kræfterne er. Idéen med SL-Dækket er, at man lægger den gode beton netop der, hvor man gerne vil have kræfterne, og bruger noget letbeton til at fylde formen ud og stabilisere den.

SL-Dæk-elementerne bruges som etageadskillelse i huse, hvor de også har vist sig særdeles effektive til at opfylde lyd- og brandkrav. Og de indgår nu blandt andet i en ny fløj på Gl. Hellerup Gymnasium og et nyt boligkompleks på Krøyers Plads på Christianshavn.

Men endnu mere revolutionerende bliver det, når de masseproducerede, superlette dæk bruges i en buebro. Hertil skæres de skråt af i enden for at danne bueformen. Indeni lægges et blikrør, hvorigennem der trækkes en forspændingswire. Og når wiren strammes, danner betondækkene en stabil bue, som med det samme kan bære kræfterne, når den hejses på plads.

Broelementerne er fremstillet af superlet beton, der består af en sammensmeltning af både stærk og let beton.
Princippet i ’perlekædebroen’ er enkelt: betonperler trukket på en stålwire, som strammes til.
Perlekædeprincippet kan bruges til mange forskellige former og konstruktioner.

Den samlede perlekædebro kan løftes på plads i løbet af få timer, og derefter kan trafikken under broen genoptages, mens broen gøres færdig med et lag af stabiliserende fyld og en afsluttende vejbelægning. Det sparer selvfølgelig både tid og penge.

Moderne bud på antik form

Buebroer er en mindst 6.000 år gammel teknik, som blev praktiseret af sumererne og egypterne og senere af kineserne. Romerne lærte teknikken af etruskerne og forfinede den til perfektion i en grad, så forbavsende mange af dem stadig står i dag og kan benyttes af nutidens tunge køretøjer. Det fascinerer Kristian Hertz, og så ofte som muligt rejser han ud og ser på konstruktionerne. Perlekædebroen er hans personlige videreudvikling af det klassiske bygningsværk.

Selv om bueformen i sin natur er stærk og holdbar, har den også altid haft et problem med at tage koncentreret skæv belastning i det såkaldte fjerdedelspunkt, fortæller Kristian Hertz. Men det har han og hans forskerkolleger også fundet en løsning på:

”I et ph.d.-projekt har vi i samarbejde med universitetet i Iowa udviklet et fyldmateriale, som vi kalder for drænbeton, fordi man simpelthen kan hælde vand direkte igennem det. Når man lægger vejbanen på broen, skal man alligevel fylde ud med grus, men ved at bruge drænbeton i stedet, kan vi føre kræfter op gennem fyldet til en topplade. Derved får vi, hvad vi kalder en sandwich-bue, der stort set løser problemet med skæv last.”

Perlekædebroer i forskellige længder er naturligvis blevet testet på elementfabrikken, blandt andet for at finde ud af, hvor stor belastning de kan tåle. Først da der blev afleveret 98,8 ton last eller tre-fire gange den tilladte belastning i det kritiske fjerdedelspunkt, gav den 220 mm tykke bue op.

”Bruddet var endda ret sejt. Det vil sige, at der kom revner først, så man kunne nå at blive advaret, og selve bruddet skete forholdsvis roligt, uden at der sprang fragmenter fra det,” fortæller Kristian Hertz og konkluderer, at der er en betydelig sikkerhed i perlekædebroen.

Fra tanke til virkelighed

Den første rigtige perlekædebro, som består af 12 buer, blev hejst på plads over Vorgod Å på fem timer. Abeo har også udviklet et nyt design til perlekædebroer i samarbejde med Henning Larsens tegnestue. Prototyper af de superlette konstruktioner er desuden demonstreret i DTU’s bygning 324, hvor 400 m2 indendørs gangbroer forbinder seks separate bygningsdele i to plan.

I undervisningen lader Kristian Hertz sine studerende lege med teknologien og regne sig frem til, hvor langt den kan strækkes. Nogle forestiller sig for eksempel en bro over Themsen, som samtidig er en arkade med butikker i to etager. Andre laver en Kattegatbro mellem Sjælland og Jylland over Samsø som en række buer med spænd på 100 meter.

”Det er vigtigt, at ingeniører lærer at være dristige og innovative. De skal kunne regne på nye konstruktioner og stå inde for deres styrke og holdbarhed. Desværre er der en vis tilbageholdenhed over for ny teknologi blandt etablerede ingeniører, men nu, hvor vi har bygget de første fem-seks huse og en bro med SL-Dækket og perlekædeteknikken, håber vi, at der er mange flere, også i udlandet, som tør binde an med den,” siger Kristian Hertz.

Læs mere om Kristian Hertz og hans ideer i DYNAMO-artiklen "Historien er en fremragende læremester".