A Japánban található Akashi Kaikyo (estsd: Akasi Kajkio) jelenleg a leghosszabb függőhíd. Ez az oldal a hídról gyűjt össze néhány érdkes információt. (Az adatok méterben adottak.)
Az Akashi Kaikyo Híd (AKB) 3 íves, 2 pilonos függőhíd, amely a Kobe-i Maiko, Tarumi-ward és az Awaji szigeti Matsuho között ível át az Akashi tengerszoroson. Az AKB eredeti terve vasúti részt is tartalmazott, de ezt a kormányzat törölte később a tervből, így 1985-ben egy tisztán közúti híd mellett döntöttek. A következő év áprilisában megtartották a munkálatok kezdetének felavatását, számos kutatás és tervezés után a tulajdonképpeni építkezés 1988 májusában kezdődött és teljes egészében 10 évet ölelt át. Jelen pillanatban az AKB a leghosszabb függőhíd a világon, felülmúlva ezzel az Angliai Humber hidat, melynek pilonok közötti távolsága 1410 méter. Bár az eredeti tervek 3910 méteres hosszúra tervezték a hidat 1990 méteres középső ívvel, a nagy Hansin földrengés miatt (1995. január 17.) még egy méterrel ezt is megtoldották.
Elhelyezkedés és szerep
A Kobe-Awaji-Naruto út az egyik a Honshu-Shikoku utak közül, nagyjából 89 kilométer hosszú a Kobe-Nishi csomóponttól a Naruto csomópontig húzódik a Tarumi elágazáson keresztül, valamint az Akashi szorosig (4 kilométer széles) az Awaji szigetre és a Naruto szorosig (1,3 kilométer széles). Az út összeköti a Sanyo autópályát a Kobe-Nishi csomóponttal és a 11-es autópályával a Naruto csomopontban. Az út összeköti Honshut, Awajit, Shikokut, országos hálózatot alkotva, és remélhetőleg fellendíti a kereskedelmet, a termelést és a kulturális kapcsolatokat Nyugat-Japánban. Volt egy részleges üzemű út Tsuna-Ichinomiya csomópont és Naruto csomópont között 45 kilométer hosszan 1987. októbere óta. A Tarumi elágazás és a Tsuna-Ichinomiya csomópont közötti 35 kilométeres szakasz tervezése 1986-ban kezdődött, az építési munkálatok pedig 1988. májusában indultak meg. Egy másik 9 kilométeres szakasz építése Kobe-Nishi és Tarumi között 1993-ban kezdődött el a Honshu-Shikoku híd-hatóság és az Építési Minisztérium közreműködésével. Mindezen szakaszok – az AKB-t is beleértve – Kobe-Nishi és Tsuna-Ichinomya között 1998. április 5.-n lettek átadva a forgalomnak.
| A híd jellemzői | ||
|---|---|---|
| Út neve | 28-as nemzeti országút | |
| Besorolás | 1. osztály 2. csoport | |
| Sávok száma | 6 | |
| Tervezett sebesség | 100 km/h | |
| Fizikai feltételek; tervezési előírások | ||
| Fizikai feltételek | a szoros szélessége | kb. 4 km |
| legmélyebb építési terület | kb. 110 m | |
| legnagyobb sodrási sebesség | kb. 9 csomó (4,5 m/s) | |
| tervezett szélsebesség | 46 m/s | |
| Tervezési előírások | a híd típusa | függőhíd |
| formátum | 3 szakaszos, 2 pilonos felfüggesztés | |
| hossza | 3911 méter | |
| szakaszok hossza | 960 m + 1991 m + 960 m | |
| tervezett szélsebesség | merevítő gerendák: 60 m/s | |
| torony: 67 m/s | ||
| az út szintje középen | kb. 97 m | |
| térköz | N.H.H.W.L. 65 m | |
| Acél mennyisége a felépítményben | tornyok | 46200 tonna |
| kábelek | 57700 tonna | |
| merevítő kötelékek | 89300 tonna | |
| összesen | 193200 tonna | |
Tervezési és fizikai előírások
Az Akashi szoros, mely az Osaka öblöt Harimandával összeköti, nagyjából 4 kilométer széles. A hídnak 110 méteres vízben kell állnia és 4,5 méter/másodperces sodrással kell szembenéznie. A szoros emellett termékeny halászterület már ősi idők óta és fontos vízi út, amit naponta 1400 hajó használ. Hogy garantálják a biztonságos tengeri forgalmat, egy nemzetközi, 1500 méter széles tengeri utat írt elő a vízi közlekedés-biztonsági törvény. A híd építésekor számos súlyos körülménnyel kellett megküzdeni: erős sodrás és mély víz, melynek fenekét a búvárok nem tudják megvizsgálni. Természetesen fenn kellett tartani a halászati körülményeket és a biztonságos vízi forgalmat. De mindezeket a nehézségeket sikerült legyőzni.
Az Akashi szoros geológiája
A szoros hordalékot is tartalmaz a Kobe rétegben és az Akashi rétegben, ezalatt gránit. Az Akashi réteg 40%-ban 10-20 centiméter átmérőjű kavicsot foglal magában. A Kobe réteg lazább, mely kemény iszapot, szilárd homokot, és túlnyomórészt homokkőt tartalmaz.
Tervezési előírások
A függőhidak egyik legfontosabb jellemzője a kábelek által garantált középső ív szélessége. Egészen mostanáig Japánban a függőhidak nem érték el az 1000 méteres középső ívet, az AKB majdnem kétszer ilyen hosszú. Viszont a középső ív növelésével a híd jobban ki van téve a szél negatív hatásának, így az aerodinamikai stabilitás a tervezés során nagyon fontossá válik. Hogy ezt megfelelően méretezhessék, elkészítették a híd 1:100 arányú modellét és ezen modellezték, hogy a kész építmény ellenáll-e majd a szoros 80 méter/másodperces szélfúvásának. Két fajta földrengés lehetőségét is figyelembe vették a tervezés során: egy a Richter-skála szerinti 8,5-ös erősségűt, melynek epicentruma a hídtól 150 kilométer távolságra esik (nagy méretű földrengés az óceán fenekén), és egy visszatérő típusút, amely a híd 300 kilométeres sugarán belül 150 évenként ismétlődik. Építés közben a 7,2-es nagy Hanshin földrengés jelentett aztán valódi problémát.
Kábelezés
A hidat tartó mindegyik kábel tulajdonképpen egy kábelköteg, melyek egyenként 290 fonálból, fonalanként pedig 127 hajlékony galvanizált acélszálból áll. A szálak 5,23 milliméter átmérőjűek. A fonalak ötszög alakúak és előzőleg gyárban készítették el őket, amit előregyártott elemekből való építkezésnek neveznek. Az egyik legnagyobb technikai fejlesztés, amit a híd építések közben végrehajtottak, hogy növelni tudták a szálak szakítószilárdságát. Bár az építést megelőzően a szálak szakítószilárdsága csak 160 kgf/mm2 volt, az újfajta, a hídhoz továbbfejlesztett szál már 180 kgf/mm2 szakítószilárdsággal rendelkezett. A kevésnek tűnő fejlődés azonban lehetővé tette, hogy oldalanként csak egy kábelt használjanak kettő helyett, így csökkentve a súlyt és egyszerűsítve az építkezést. A szálak összhossza 300000 km, ami elég lenne arra, hogy 7 és félszer körbeérje a földet.
| A kábel specifikációja | ||
|---|---|---|
| Építési módszer | előregyártott | |
| Süllyedés | 1/10 | |
| Maximális nyújtóerő kábelenként | kb. 62500 tonna | |
| Maximális nyújtóerő akasztókötelenként | kb. 560 tonna | |
| Anyaga | nagy szilárdságú galvanizált acél szál | |
| Szakítószilárdság szálanként | 180 kg/mm2 | |
| Kábel átmérő | 1122 mm (bevonat nélkül) | |
| Elrendezés | 5,23 mm átmérő*127szál/fonal*290fonal/kábel*2 kábel | |
| Szálak száma | 36830/kábel*2 | |
| Fonál hossza | 4071 m-4074 m | |
| Szálak hossza | kb. 4,07 km*127*290*2=300000 km | |
| Acél súlya | fő kábel | 50500 tonna |
| akasztó kábelek, nyereg, stb. | 7200 tonna | |
| teljes | 57700 tonna | |
Tornyok
A híd pilonjai, vagyis tornyai a híd 100000 tonnás súlyát átveszik a kábelektől és átadják a talapzatnak. A pilonok vízszintesen harminc emeletre vannak osztva és minden emelet 3 blokkra van osztva függőlegesen azért, hogy ne lépjék túl a 160 tonnát. A toronynak 300 méteres magassága miatt igen ellenállónak kell lennie a széllel szemben. Hogy ezt elérjék, középen kereszt alakú szerkezettel csatolták össze a tornyok két részét, a keresztet pedig különlegesen behangolt tömegtompítóval látták el.
| A tornyok specifikációja | |
|---|---|
| A kábel elméleti legmagasabb pontja | 297,3 méter |
| Torony magassága | 282,8 méter |
| Torony szélessége | 46,5 méter - 35,4 méter |
| Maximális teherbírás | kb. 50000 tonna tornyonként |
| Anyaga | SM570 |
| Súly | 23000 tonna tornyonként |
Mindkét toronyban vannak tompító berendezések a szél által okozott hajlító és torziós rezgések ellensúlyozására. Ezek nagyjából 10 tonnásak, 20 van belőlük szétosztva a tornyok 17. 18. és 21. szintjein.
Esztétikai megfontolások
A tervezés során figyelembe kellett venni a híd környezetre gyakorolt hatását is. Különösen a torony külső megjelenése volt lényeges kérdés. Meg kellett teremteni a külső megjelenés és a szerkezeti elemek közötti összhangot olyan esztétikai szempontok figyelembe vételével, mint „megbízhatóság”, „jövő” vagy „kellemes egyensúly fény és árnyék között”. A tornyok vázszerkezetének tervezése csak ezek után kezdődött. A horgonyok csak amiatt készültek el, hogy ezt a hatalmas betonépítményt kicsinek és kiegyensúlyozottnak láttassák. Külön megtervezték azok formáját és külső felületkezelését.
A zöldesszürke szín, amit az AKB-hez használtak, minden más Honshu-Shikoku hídétól különbözik. Azért ez lett kiválasztva, mert ez a modern szín harmonizál a városi tájjal és élénknek hat, amellett puha és összeillik a szoros látványát alapvetően meghatározó két dologgal: a vízzel és az éggel. Végső bevonatként időtálló fluorpolimerrel festették be, hogy fényes legyen és megelőzzék a korróziót, valamint csökkentsék a karbantartás költségeit.
Merevítő gerendák
A merevítő gerendákhoz 90000 tonna acélt használtak fel. A híd roppant méretéből következően sokkal erősebb szelet is kibír, mint bármilyen létező másik függőhíd. A gerendákhoz nagy szakítószilárdságú acélt használtak fel, ezáltal erőssé, de viszonylag könnyűvé és gazdaságossá téve őket. A merevítő gerendák építése összerakható elemek használatával a fő tornyoknál és horgonyoknál kezdődött, ahol egy úszó daru segítségével 6 paneltömböt helyeztek a tornyokra és nyolcat a horgonyokra. Ezek az elemek a gyárban készültek el, ahonnan az építkezésre szállították, ahol a tornyoktól és horgonyoktól befelé állították fel őket.
Rögzítő elemeket szereltek a felszín középvonala alá, hogy csökkentsék a merevítő gerendák csavaró rezgéseit. A stabilizátorok elvezetik a szelet, egyensúlyba hozzák a híd alsó és felső színét, ezáltal csökkentik a csavaró rezgéseket. Ezeket a hatásokat előzőleg nagy szélcsatornákban ellenőrizték.
| A merevítő gerendák tulajdonságai | ||
|---|---|---|
| Rugalmasság | függőleges elmozdulás(felfelé) | kb. 8 m |
| függőleges elmozdulás(lefelé) | kb. 5 m | |
| vízszintesen | kb. 27 m | |
| A tágulás és összehúzódás mértéke | ||
| Légellenállás | tervezett szélsebesség | 60 m/s |
| forgató sebesség | 78 m/s | |
| Anyagok | SS400 - HT780 | |
| Acél súlya | fő szerkezet | 74700 tonna |
| karbantartó út, stb. | 14900 tonna | |
| összesen | 89300 tonna | |
Talapzat a tornyok alatt
A tornyok alapjai az út 120000 tonnás súlyát adják át az alátámasztó alapnak. Az alapot, 60 méterrel a tenger alatt markolós kotrógéppel ásták ki. Számos változatos csúcstechnikájú eszközt használtak fel, hogy legyőzzék a szoros kihívását, beleértve az erős sodrást és a mély vizet, valamint a kanalat mozgató hullámokat. Ilyen volt például a távirányítású járműrendszer is. Végül azért sikerült az ásás +/- 10 centiméteres függőleges eltéréssel, hogy a keszont le lehessen helyezni. A keszonokat előzőleg gyárban készítették el, aztán a helyszínre úsztatták, lemerítették őket, majd feltöltötték speciális víz alatti és hagyományos betonnal. A keszonok kör alakja csökkentette az erős vízsodrás hatását, ezáltal könnyebben kezelhetők és stabilabbak voltak.
| A tornyok alapjának jellemzői | ||
|---|---|---|
| 2-es torony (3-as torony) | ||
| Gyártásmód | keszonos | |
| Alap | Akashi réteg (Kobe réteg) | |
| Keszon méretei | 80 m X 70 m (78 m X 67 m) | |
| Anyagok | Acél | 15800 (15200) tonna |
| Beton | 355000 (322000) m3 | |
Horgonyok
Hogy telepíteni lehessen az Akashi szoros két partján a horgonyokat, előzőleg elő kellett készíteni a terepet. Az 1A horgonykamra a Kobe oldalon földalatti cementfalas megoldással készült. A horgonyok alatti talaj egy hatalmas kör alakú talapzat, amely 85 méter átmérőjű és 63,5 méter mély; a legnagyobb a földön. A 4A horgonykamra támfalakból készült és szétterítő megoldást alkalmaz. A horgonyok fő teste, amely a kábelek húzását fogja fel, nagyon jól megmunkálható betonból készült. Ezt a betont, amely nagyon folyékony, nem kell tömöríteni, kizárólag ehhez a hídhoz fejlesztették ki. Ezáltal az öntés hatékonysága nőtt, az építés ideje pedig csökkent. Az 1A horgony 140000 m3 betont tartalmaz, 350000 tonna súlyú.
| 1A | 4A | |
|---|---|---|
| Alap típusa | megerősített dupla cementfal | szétterítő |
| Alap RCC | 232600 m3 | - |
| Betontartalom | 140000 m3 (kb. 350000 tonna) | 150000 m3 (kb. 370000 tonna) |
Összefoglalás
1998-ban japán mérnökök kiterjesztették a hídtervezés határait az Akashi Kaikyo Híd befejezésével. Jelenleg ez a leghosszabb függőhíd a világon. Az Akashi tengerszorost íveli át, összekötve Kobe várost az Awaji-shima szigettel. De a híd nemcsak hosszú, hanem rendkívül magas is. Két tornya a 283 méteres magasságával jóval magasabb, mint bármely más híd a földön. Az Akashi szoros forgalmas hajóút is, úgyhogy a mérnököknek arra is ügyelniük kellett, hogy ne gátolják a hajóforgalmat. De emellett az időjárás viszontagságaival szemben is fel kellett venni a harcot. Japán az egyik legviharosabb hely a földön! Az erős szelek felkorbácsolják a vizet a szorosban. Évente 145 cm eső esik. Hurrikánok, szökőárak, földrengések korbácsolják a szigetet szinte évi rendszerességgel. Hogyan sikerült a japán mérnököknek megoldani ezeket a problémákat? Felszerelték a hidat egy vázszerkezettel, amely az út alatt helyezkedik el háromszög alakban. A nyitott háromszögletű váz a hidat nagyon rideggé teszi, de egyúttal nem jelent a szél számára akadályt, amely így könnyen átfúj rajta. Ezen kívül az építők elhelyeztek 20 darab összehangolt súlyelosztót. (TDM) mindkét toronyban. Ezek a széllel szemben hintáznak, ezáltal kiegyensúlyozzák az erőket, a kilengést pedig lecsökkentik. Ezzel a megoldással a híd ellenáll akár 200 km/h sebességű szélnek és akár 8,5-ös Richter-skála szerinti erősségű földrengésnek is.
Hely: Kobe és Awaji-shima, Japán
Befejezve: 1998
Költség: 4,3 milliárd dollár
Hossz: 3910 méter
Mérnökök: Honshu-Shikoku híd hatóság
Történeti áttekintés
1955 – A JNR elkezdi tanulmányozni a „Honshi Awaji” vonal kiépítésének tervét
1959 – Az építészeti minisztérium elkezdi vizsgálni a tervet
1969 – Az Új Nemzeti Fejlesztési Terv elfogadása (három útvonal hitelesítése)
1970 – Megalakul a Honshu-Shikoku Híd hatóság
1973 – Az építési és szállítási minisztérium elfogadja a három útvonal építésének tervét
1975 – A kormány eldönti, hogy megépít egy utat (Seto Ohashi híd) és más hidakat a nemzeti fejlesztési tervhez
1985 – A kormány eldönti, hogy megépítik az Akashi Kaikyo hidat
1986 – Alapkőletétel
1986 – Az építési terület földrajzi szemrevételezése
1986 – Építési próbák a tornyok alapjához (próbaásások, stb.)
1988 – Helyszíni munkálatok elkezdése
1989 – 2P acél keszonok elhelyezése
1989 – 3P acél keszonok elhelyezése
1990 – 4A alapozási munkák elkezdése
1990 – 2A alapozási munkák kezdése
1992 – A 2P torony építésének kezdete
1992 – A 3P torony építésének kezdete
1992 – 1A alapozási munkák befejezése
1992 – 4A alapozási munkák befejezése
1993 – 2P torony építési munkálatainak befejezése
1993 – 3P torony építési munkálatainak befejezése
1993 – Fő kötegek felhelyezése
1994 – A szálak felállításának kezdete
1994 – A szálak elkészülte
1995 – A merevítő gerendák felállításának kezdete
1996 – Az összes merevítő gerenda készen
1997 – Az útburkolat építésének kezdete
1998 – Megnyitás
