Vino kaari - Skew arch

Muurattu vino kaarisilta, joka on kuvattu pian sen valmistumisen jälkeen vuonna 1898, mikä osoittaa sen kivityön helikoidisen luonteen. Sickergill Skew -silta Raven-joen yli Renwickissä, lähellä Penrithiä.

Vinossa kaari (tunnetaan myös vino kaari ) on menetelmä, rakenne, joka mahdollistaa kaaren silta ulottumaan esteen jossain kulmassa muu kuin suora kulma . Tämä johtaa siihen, että kaaren pinnat eivät ole kohtisuorassa sen tukipisteisiin nähden, ja sen tasokuva on suunnassa , eikä suorakulmiossa, joka on tavallisen tai "neliön" kaaren tasokuva .

Muurattujen kaarien tapauksessa rakenne vaatii tarkkaa kivileikkausta , koska leikkaukset eivät muodosta suoria kulmia, mutta kun periaatteet oli täysin ymmärretty 1800-luvun alkupuolella, vinoviivan rakentaminen tiilestä tuli huomattavasti helpommaksi ja halvemmaksi .

Monien varhaiset rakennusinsinöörit ja matemaatikot , mukaan lukien Giovanni Barbara (1726), William Chapman (1787), Benjamin Outram (1798), Peter Nicholson (1828), George Stephenson (1830), käsittelivät vinojen kaarimuuraussiltojen rakentamisen ongelmaa. , Edward Sang (1835), Charles Fox (1836), George W.Buck (1839) ja William Froude ( noin 1844).

Historia

Benjamin Outram ja Store Streetin vesijohto

Store Streetin vesijohto Store Streetiltä

Swin Silta yli joen Gaunless

Nykyaikainen kaiverrus Denbigh Hall -sillasta

Kallistussillat eivät ole uusi keksintö, sillä ne on rakennettu poikkeuksellisissa tilanteissa Rooman ajoista lähtien, mutta niitä ei juurikaan ymmärretty ja niitä käytettiin harvoin ennen rautatien tuloa . Varhainen esimerkki vinossa kaari on Arco Barbara on Florianan Lines linnoituksia Maltalla , jonka on suunnitellut Maltan arkkitehti ja pioneeritoiminta Giovanni Barbara vuonna 1726. Toinen merkittävä poikkeus on vesijohdon , suunnitellut brittiläinen insinööri Benjamin Outramin , rakennettu muuraus ja valmistui vuonna 1798, joka kantaa edelleen Ashton kanavan kulmassa 45 ° yli Store Street vuonna Manchester . Outramin suunnittelussa uskotaan perustuvan työstä Kildare kanavan Irlannissa vuonna 1787, jossa William Chapman käyttöön segmentaalisen vino kaaren suunnitteluun Finlay silta Naas , jossa käytetään kaari tynnyri, joka perustuu ympyrän segmentin , joka on pienempi kuin puoliympyrän ja joka toistettiin Thomas Storey 1830 sillan kantavan Haggerleases haara on Stockton ja Darlington Railway yli joen Gaunless lähellä Cockfieldin, County Durham , jossa on vinossa kulmassa 63 ° ja vinous jänneväli 42 jalkaa (13 m ), mikä johti selkeään 18 jalan (5,5 m) ja nousuun 7 jalan (2,1 m) nousuun. Yhteinen menetelmä ne kaikki käytetyt oli verhottu puun keskitys (tunnetaan myös nimellä muottiteline ) lautoja, joka tunnetaan nimellä "laggings", noudattaen samanaikaisesti vasteet ja huolellisesti höylätty ja tasoitettiin lähentää tiiviisti vaaditun käyrä sisäpinnan kaaren. Kruunujen sijainnit kruunun läheisyydessä merkitään ensin suorassa kulmassa kasvoihin nähden pitkiä puisia suoria reunoja pitkin, sitten loput radat merkitään rinnakkain. Vapaamuurarit asettivat kivet leikkaamalla ne tarvittavaan muotoon.

Kilpailevien insinöörien nykyaikaiset suunnitelmat eivät olleet yhtä onnistuneita ja vinoviiltoja pidettiin jonkin aikaa heikoina tavalliseen eli "neliönmuotoiseen" kaarisillaan verrattuna, joten niitä vältettiin mahdollisuuksien mukaan, vaihtoehtona tien tai kanavan rakentaminen kaksinkertaisella taivuta , jotta se voi ylittää esteen suorassa kulmassa, tai rakentaa säännöllinen kaarisilta, jonka ylimääräinen leveys tai väli on välttämätön esteen poistamiseksi "neliöllä". Esimerkkinä viimeksi mainitusta rakenne on Denbigh Hall silta, rakennettu vuonna 1837 kantamaan Lontoon ja Birminghamin Railway poikki Watling Street terävässä kulmassa vain 25 °. Nyt Grade II -luokitellun rakenteen silta on edelleen käytössä tänään, ja se kuljettaa vilkasta länsirannikon päälinjaa . Se rakennettiin pitkän gallerian muodossa, noin 200 metriä (61 metriä) ja 34 metriä (10 metriä), koostuen rautapalkkeista, jotka lepäävät tien kanssa yhdensuuntaisesti rakennetuilla seinillä; Koska sillat ja siten sillan pinnat olivat kohtisuorassa ajoradan kanssa ja rautatie linja asetettiin vinosti yläosan yli, vältettiin siksi tarve rakentaa 24-metrinen vinosti vino silta.

Tunnettu kanavaninsinööri James Brindley ei koskaan onnistunut löytämään ratkaisua vahvan vinokaaren rakentamisen ongelmaan, minkä seurauksena kaikki hänen sillat rakennettiin suorassa kulmassa vesiväylään nähden kaksinkertaisilla mutkilla tarvittaessa, ja tänä päivänä monet heistä aiheuttavat haittaa käyttäjilleen. Kuitenkin juuri rautatien tulo ja sen tarve ylittää olemassa olevat esteet, kuten joet, tiet, kanavat ja muut rautatiet, mahdollisimman suoralla linjalla, herättivät rakennusinsinöörin kiinnostuksen vinossa kaarisillassa.

Väärä vinoviiva

Colorado Street Bridge, esimerkki väärästä vinoviivasta

Säännöllisen kaaren (joka tunnetaan myös nimellä "neliö" tai "oikea" kaari) vahvuus johtuu siitä, että rakenteen massa ja sen yläpuolinen kuormitus aiheuttavat voimajohtoja, jotka kivet kuljettavat maahan ja tukeihin. aiheuttamatta taipumusta kivien liukumiseen toistensa suhteen. Tämä johtuu siitä, että kiviradat asetetaan yhdensuuntaisesti tukipylväiden kanssa, mikä tavallisessa kaaressa aiheuttaa myös niiden olevan kohtisuorassa sen pintoihin nähden. Vain hieman vinoilla siltojen kohdalla, joissa vinokulma on alle noin 15 °, on mahdollista käyttää samaa rakennusmenetelmää asettamalla kivet kursseiksi yhdensuuntaisesti tukien kanssa. Tulos tunnetaan "vääränä" vinoviivana ja siinä olevien voimien analyysi osoittaa, että jokaisessa kulmassa, jossa kasvot muodostavat terävän kulman tukipisteen kanssa, on seurauksena voimia, jotka eivät ole kohtisuorassa kiviradan tasoihin, joiden taipumus on on työntää kivet pois kasvoista, ainoa vastus tähän on kitkan ja laastin tarttuvuuden ansiosta kivien välillä. Esimerkki tällaisesta väärästä vinoviivasta on Colorado Street Bridge , Saint Paul, Minnesota. Ennen työskentelyn aloittamista Store Street vesijohto, Outramin rakennettu useita vääriä vinossa kaaria, joista toisessa vinossa kulmassa yhtä suuri kuin 19 °, kuten majoitusta sillat poikki Huddersfield hakutulosta kanavan . Se, että nämä luonnostaan ​​heikot rakenteet pysyvät edelleen, johtuu niiden kevyestä kuormituksesta.

Tarkempi lähestymistapa

Kun tarkastellaan voimien tasapainoa tavallisessa kaaressa, jossa kaikki tynnyrin muodostavat muurausmuodot ovat yhdensuuntaiset sen tukien kanssa ja kohtisuorassa sen pintoihin nähden, on kätevää pitää sitä kaksiulotteisena esineenä ottamalla pystysuora leikkaus kaaren rungon läpi ja yhdensuuntaisesti sen pintojen kanssa, huomioimatta tällöin kuormituksen vaihtelut tynnyrin pituudelta. Kaltevassa tai vinossa kaaressa tynnyrin akseli ei ole tarkoituksellisesti kohtisuorassa pintoihin nähden, poikkeama kohtisuorasta tunnetaan vinokulmana tai kaaren "vinosti". Tästä syystä vinokaari on ajateltava kolmiulotteisena esineenä, ja ottaen huomioon tynnyrissä olevien voimajohtojen suunta, voidaan päättää tynnyrin tekevien kivimuodostelmien optimaalinen suuntaus.

Helikoidinen vinoviiva

Säännöllisen kaaren ominaisuus on, että kiviradat kulkevat yhdensuuntaisesti tukien kanssa ja kohtisuorassa pintoihin nähden. Kaltevassa kaaressa näitä kahta ehtoa ei voida täyttää, koska pinnat ja tukijalat eivät tarkoituksella ole kohtisuorassa. Koska monissa sovelluksissa vaaditaan yli 15 ° vinoja kulmia, matemaatikot ja insinöörit, kuten Chapman, luopuivat ajatuksesta asettaa kiviradat yhdensuuntaisesti tukien kanssa ja harkitsivat vaihtoehtoa ratojen asettamisesta kohtisuoraan kaaren pintoihin nähden, ja hyväksymällä tosiasian, että ne eivät enää kulkisi rinnakkain tukien kanssa. Vaikka Outramin Store Streetin vesijohto rakennettiin tätä periaatetta silmällä pitäen, se tehtiin niin empiirisesti , että vapaamuurarit leikkaivat jokaisen voussoirikiven tarpeen mukaan, ja vasta vuonna 1828 tekniikan yksityiskohdat julkaistiin hyödyllisessä muodossa muille insinööreille ja kivimuurareille.

Peter Nicholsonin helikoidinen menetelmä kivessä

Peter Nicholson (1765–1844)

Kielder Viaduct, rakennettu Nicholsonin mallin mukaan

Kierteinen vinossa kaari rakenteilla, joka esittää sijoittaminen voussoirs on laggings keskitys-

Levy Nicholsonin oppaasta rautatieyrityksille, josta näkyy helikoidisen vinoviivan kehittyminen (vasemmalla) ja tasokuva

Skotlantilainen arkkitehti, matemaatikko, kalusteiden valmistaja ja insinööri Peter Nicholson esitti kirjassaan Suosittu ja käytännöllinen tutkielma muuraus- ja kivileikkaustöistä (1828) selkeästi ja ymmärrettävästi toimivan menetelmän kivien muodon ja sijainnin määrittämiseksi. tarvitaan vahvan vinokaaren rakentamiseen, jonka avulla ne voidaan valmistaa ennen varsinaista rakennusprosessia.

Nicholson lähestyi ongelmaa rakentamalla kaaren sisäpuolen kehityksen suunnitelmasta ja korkeuspiirroksista, tehokkaasti avaamalla ja tasoittamalla pintaa, piirtämällä sitten radat kohtisuorassa kasvoihin, lisäämällä otsakkeen liitokset kohtisuoraan radoihin, ja lopulta pyörimällä ylös kehityskaavio heijastamalla intradojen yksityiskohdat takaisin suunnitelmaan ja korkeuspiirustuksiin, tekniikkaa käyttävät myös muut, jotka myöhemmin tarjoavat vaihtoehtoisia ratkaisuja ongelmaan. Tämä menetelmä johti kivivoussoirien muodostumiin, jotka muodostivat vinokaaren tynnyrin seuraten yhdensuuntaisia kierukkareittejä tukien välillä, antaen näkymän tynnyriä pitkin houkuttelevan kiväärisen ulkonäön. Vaikka nämä kurssit kohtaavat kaaren kasvot kohtisuorassa kaaren kruunussa, mitä lähempänä ne ovat jousilinjaa, sitä suurempi on niiden poikkeama kohtisuorasta. Niinpä Nicholsonin menetelmä ei ole täydellinen ratkaisu, mutta se on toimiva menetelmä, jolla on yksi suuri etu verrattuna puhtaampiin vaihtoehtoihin, nimittäin että koska kierukkakierteet kulkevat rinnakkain toistensa kanssa, kaikki voussoir-kivet voidaan leikata samaan malliin, Ainoat poikkeukset ovat rengaskivet tai quoins , joissa tynnyri kohtaa kaaren kasvot, joista kukin on ainutlaatuinen, mutta toisella puolella on identtinen kopio.

Nicholson ei koskaan teeskennellyt keksineensä vinoviivaa, mutta myöhemmässä teoksessaan The Guide to Railway Masonry, joka sisältää täydellisen traktaatin vino kaaresta (1839), hän väittää keksineensä menetelmän sellaisten mallien tuottamiseksi, jotka mahdollistivat voussoir-kivet, joita käytettiin kaikissa vuosien 1828 ja 1836 välisenä aikana rakennetuissa vinossa silloissa, viitaten suurten teosten, kuten Croftin maasillan Croft-on-Teesin Darlingtonin lähellä sijaitsevan maasillan, rakentajiin . Kuitenkin vuoteen 1836 mennessä nuori insinööri nimeltä Charles Fox oli parantanut Nicholsonin helikoidista menetelmää ja muut kirjoittajat ehdottivat vaihtoehtoisia lähestymistapoja ongelmaan.

Charles Foxin englantilainen menetelmä tiilessä

Charles Fox (1810–1874)

Tiili segmenttikaari vinossa silta kuusi rengasta ja tiili quoins

Levy Foxin paperista, jossa vinoviivat näkyvät neliömäisen kierteisen ruuvin osina

Laskelmiaan suorittaessaan Nicholson katsoi, että kaaren tynnyri on valmistettu yhdestä kivirenkaasta ja paksuudeltaan merkityksetön, ja siksi hän kehitti vain intradot. Ajatusta laajennettiin Charles Foxin vuonna 1836 julkaisemassa Skew Archesin rakentamisessa , jossa hän piti tynnyrin sisä- ja ulkokehiä erillisinä pintoina, jotka oli kartoitettu samankeskisiin sylintereihin piirtämällä kullekin erillinen kehitys. Tällä lähestymistavalla oli kaksi etua. Ensinnäkin hän pystyi kehittämään teoreettisen kolmannen, välipinnan puolivälissä intradojen ja ekstradojen välillä, mikä antoi hänelle mahdollisuuden kohdistaa jokaisen voussoirin keskikohta sen sisäpinnan sijaan haluttua viivaa pitkin, mikä lähentää paremmin ihanteellista sijoittelua kuin Nicholson pystyi saavuttamaan. Toiseksi se antoi hänelle mahdollisuuden kehittää mielivaltainen määrä samankeskisiä välipintoja suunnitellakseen kursseja monirenkaisiin vinoihin kaaren tynnyreihin, mikä mahdollisti niiden rakentamisen ensimmäistä kertaa tiileksi ja siten paljon taloudellisemmin kuin aiemmin oli mahdollista.

Selittääkseen, kuinka hän visualisoi voussoirien kulkua kiven vinokaaressa, Fox kirjoitti: "Olen hyväksynyt periaatteen, että kivet työstetään neliön muotoisena spiraalina, kiertyneenä sylinterin ympäri tai yksinkertaisempi kieli, neliömäisen kierteisen ruuvin periaate: tästä syystä käy melko ilmeiseksi, että kaikkien näiden spiraalikivien poikkileikkaukset ovat samat koko kaaressa. On ilmeistä, että kivien sängyt tulisi työstää tosi spiraalitasot. Joten Foxin suunnitelman mukaan rakennettu kivinen vino kaari leikkaa pienellä vääntämällä neliönmuotoisen kierteisen ruuvin muodon .

Väittäessään ylivertaista menetelmää Fox tunnusti avoimesti Nicholsonin panoksen, mutta vuonna 1837 hän tunsi tarpeen vastata julkaistuun kirjeeseen, jonka Northumberlandin County Bridge Surveyor -insinööri Henry Welch kirjoitti Nicholsonin tueksi . Valitettavasti nämä kolme miestä osallistuivat paperisotaan , joka monien aikaisempien riitojen jälkeen, joissa hänen kirjoitustensa alkuperäisyyttä kyseenalaistettiin, antoi 71-vuotiaalle Nicholsonille katkeruuden ja arvostuksen. Seuraavana vuonna Fox, joka oli edelleen vain 28-vuotias ja työskenteli Robert Stephensonin palveluksessa insinöörinä Lontoon ja Birminghamin rautateillä , esitteli paperinsa, joka sisälsi nämä periaatteet, Royal Institutionille ja tästä syntyi englantilainen tai helikoidinen menetelmä tiilen vinojen kaarien rakentamiseksi. Tätä menetelmää käyttäen Yhdistyneen kuningaskunnan rautatieyhtiöt rakensivat tuhansia vinoutumissiltoja joko kokonaan tiilistä tai tiilistä, jossa oli kiviseoksia, joista huomattava osa säilyy ja on edelleen käytössä.

George W.Buck ja William H.Barlow

Boxmoor Skew Bridge vuonna 2011, etelään SSW suuntaan London Roadilta

Boxmoorin vino silta, joka osoittaa viistetyt akuutit piikit ja porrastetut ekstradot

Vuonna 1839 George Watson Buck , joka oli työskennellyt myös Lontoon ja Birminghamin rautateillä Stephensonin johdolla ennen siirtymistään Manchesterin ja Birminghamin rautateille , julkaisi teoksen A Practical and Theoretical Essay on Oblique Bridges , jossa hän myös tunnusti Nicholsonin panoksen, mutta löysi sen puuttui yksityiskohdista, sovelsi ongelmaan omaa alkuperäistä trigonometristä lähestymistapaansa ja huomattavaa käytännön kokemustaan. Tämä kirja tunnustettiin lopulliseksi teokseksi helikoidisen vinoviivan aiheesta, ja se pysyi rautatieinsinöörien tavallisena oppikirjana 1800-luvun loppuun saakka. Buckin trigonometrinen lähestymistapa mahdollisti vinoviivakaaren jokaisen ulottuvuuden laskemisen turvautumatta mittausten tekemiseen mittakaavapiirroksista, ja se antoi hänen laskea teoreettisen vino kulman, johon käytännöllinen puoliympyrän muotoinen helikoidinen vinoviiva voitaisiin suunnitella ja rakentaa turvallisesti. "Buck Limit" -arvolla on, kuten tiedetään, arvo 25 ° 40 'tai, kun se ilmaistaan suurimmalla vinokulmalla , arvo 64 ° 20'.

Buck kiinnitti erityistä huomiota äärimmäisen vinosillojen suunnitteluun käsittelemällä kahta potentiaalista ongelmaa, jotka hän oli havainnut. Ensinnäkin hän huomautti, että pohjakuvan tylpissä kulmissa olevat terävät kulmat olivat hyvin alttiita vaurioille rakentamisen, laskeutumisen tai tahattomien iskujen aikana myöhemmässä käytössä, joten hän suunnitteli menetelmän reunan viistämiseksi , yksittäisen terävän kulman poistamiseksi ja korvaamiseksi se kahdella tylpällä kulmalla ja hänen omin sanoin "akuutista kinoinista näin leikattu määrä vähennetään vähitellen vastakkaiseen tai tylpään koloon, jossa leikkaus katoaa; tällä keksinnöllä ei ole suoraa kulmaa pienempi kulma teoksen ulkopinnalla [...] tuotettu vaikutus on tyylikäs ja miellyttävä silmille. " Toiseksi, hän suositteli, että ulkopintaa sylinterin kaaren suuri vinous voidaan muodostaa rustikoitu vaiheita, jotta saadaan horisontaalinen sängyn Spandrel seinät voittamiseksi niiden taipumus liukua pois kaari tynnyri. Lontoon ja Birminghamin rautatietä pitkin Lontoon tien yli kulkeva silta Boxmoorissa Hertfordshiressä, nykyisen Hemel Hempstead -aseman vieressä länsirannikon pääradalla, on esimerkki Buckin suunnittelemasta äärimmäisen vinosta segmenttikaaresta, joka sisältää molemmat näistä ominaisuuksista. Rakennettu muuraus, tiili tynnyri, kivi quoins ja 58 ° kulmassa vinossa, se valmistui 1837. Hieman ennen rautatien avasi silta on kohteena musteen ja pese piirustus päivätty 12. päivänä kesäkuuta 1837 yksi sarjan taiteilija John Cooke Bournen teoksen kuvaa linjan rakennetta.

Buckin essee , joka kritisoi Nicholsonin työtä, julkaistiin heinäkuussa 1839, vain muutama kuukausi ennen Nicholsonin opasta rautateiden muurauskoneisiin , aiheuttaen The Civil Engineer and Architect's Journal -lehdessä meneillään olevan paperisodan jatkumista kiihkeästi, kun Nicholson syytti Buckia ideoidensa varastamisesta ja Buck esitti vastakanteen. Vuonna 1840 Buckin avustaja, nuori insinööri William Henry Barlow , joutui taisteluun ja allekirjoitti itsensä aluksi salaa WHB: n, mutta ilmoitti lopulta julkisesti tukevansa Buckia. Nicholson, tällä kertaa 75 vuotta täyttäneiden ja hänen terveytensä uhalla, oli ponnistellut taloudellisesti, koska konkurssin yksi hänen kustantajien vuonna 1827 ja hän oli kipeästi tuloista hän toivoi saavansa myynnistä hänen opas . Vaikka sekä Fox että Buck olivat mielellään tunnustaneet Nicholsonin työn ja taistelleet enimmäkseen henkisen taistelun, Barlow'n hyökkäyksistä tuli vähemmän herrasmiehiä ja henkilökohtaisempia aiheuttaen Nicholsonille, joka myöhemmin sai tuntemattoman julkisen tuen salaperäiseltä MQ: lta, huomattavaa ahdistusta.

Vaihtoehdot helikoidiselle menetelmälle

Nicholsonin, Foxin ja Buckin puolustama helikoidinen menetelmä kivi- tai tiiliradan asettamiseksi on vain arvio ihanteesta. Koska kurssit ovat vain neliön muotoisia kaaren pintoihin kruunussa ja poikkeavat enemmän kohtisuorasta, mitä lähempänä ne ovat jousiviivaa, korjaavat täten väärän vinokaaren puutteet ja heikentävät tylpää kulmaa, matemaattiset puristit suosittelevat että helikoidinen rakenne rajoitetaan segmenttikaareihin eikä sitä saa käyttää täyskeskeisissä (puolipyöreissä) malleissa. Tästä huolimatta siellä oli monia täysikeskisiä vinoutumissiltoja, jotka on rakennettu helikoidikuvioon, ja monet ovat edelleen, Kielder Viaduct ja Neidpath Viaduct ovat vain kaksi esimerkkiä.

Edward Sangin logaritminen menetelmä

Edward Sang (1805–1890)

Silta numero 74A, joka kuljettaa Bolton- ja Preston-rautatiet Leedsin ja Liverpoolin kanavan yli

Logaritmiseen kuvioon rakennetun vinon kaaren intradojen kehitys

Yksityiskohtainen näkymä sillan 74A intradoista

Etsiminen teknisesti puhtaasta ortogonaalisesta menetelmästä vinoviivan rakentamiseksi johti Edinburghissa asuvan matemaatikon Edward Sangin logaritmimenetelmää koskevaan ehdotukseen, joka esitettiin kolmessa osassa Society for the Use of the Useful Arts -yrityksille 18. marraskuuta välisenä aikana. 1835 ja 27. tammikuuta 1836, jolloin hänet valittiin seuran varapuheenjohtajaksi, vaikka hänen työnsä julkaistiin vasta vuonna 1840. Logaritminen menetelmä perustuu periaatteeseen asettaa voussoirs "tasapainotettuihin" kursseihin, joissa he seuraavat linjoja. jotka kulkevat todella kohtisuorassa kaaren pintoihin kaikilla korkeuksilla, kun taas kunkin radan kivien väliset otsanivelet ovat todella yhdensuuntaisia ​​kaaren pinnan kanssa.

Vaikka kierre syntyy heijastamalla suora viiva sylinterin pinnalle, Sangin menetelmä edellyttää, että sarja logaritmisia käyriä projisoidaan sylinterimäiselle pinnalle, joten sen nimi. Lujuuden ja vakauden kannalta logaritmikuvioon rakennetulla vinossa sillalla on etuja verrattuna helikoidikuvioon rakennettuun siltaan, varsinkin kun kyseessä ovat täyskeskeiset mallit. Kurssit eivät kuitenkaan ole yhdensuuntaisia, ja ne ovat ohuempia kohti terävimmin kulmautuvaa koloa (joka sijaitsee siinä paikassa, jossa kaaren pinta tekee tylsän kulman päädyn kanssa tasokuva, S: ssä ja Q: ssa vasemmalla olevassa kehyksessä ja vasemmanpuoleinen kuva intradojen oikealta puolelta) ja paksumpi kohti vierekkäin kulmaista koloa (O: n ja G: n kohdalla valokuvan oikealla puolella), vaatii erityisesti leikatut kivet, joista kaksi tietyllä kurssilla sama, mikä estää sarjatuotettujen tiilien käytön. Siitä huolimatta kaksi tynnyrin vastakkaisista päistä samalla korkeudella jousilinjan yläpuolella alkavia kursseja ovat täsmälleen samanlaiset, puolittamalla tarvittavien mallien määrän.

Vuonna 1838, Alexander James Adie, poika kuuluisa optisen laitteen valmistajan sama nimi kuin asukas insinööri on Bolton ja Preston Railway oli ensimmäinen laittaa teoriaa käytäntöön, rakentaa useita vinossa siltoja logaritminen malli tällä reitillä, mukaan lukien semi-elliptinen Grade II -listalla oleva silta numero 74A, joka kulkee linjan Leedsin ja Liverpoolin kanavan yli , joka tunnettiin aiemmin nimellä Lancasterin kanavan eteläosa, tarkoituksena yhdistää se pohjoiseen osaan, vaikka sitä ei koskaan saavutettu välttämätön vesijohto Ribble-joen yli osoittautui liian kalliiksi rakentaa. Hän esitelmöi aiheesta on tie-, seuraavana vuonna ja vuonna 1841, akateeminen William Whewell of Trinity College, Cambridgen julkaisi kirjansa Mekaniikka Engineering , jossa hän selitti hyveitä rakennuksen vinossa siltojen tasapainotettu kursseja, mutta huonon monimutkaisuuden ja hyötysuhteen takia muita adoptoijia on ollut vähän.

Ranskalainen corne de vache -menetelmä

William Froude (1810–1879)

Vino kaari Cowley Bridge Junctionilla, joka näyttää monimutkaisen tiilimuurin

Corne de Vache tai "lehmän sarvi" menetelmä on toinen tapa annetun kursseja niin, että ne täyttävät kasvot kaaren kohtisuoraan ollenkaan kohoamista. Toisin kuin helikoidiset ja logaritmiset menetelmät, joissa kaaren tynnyrin intradot ovat sylinterin muotoisia, corne de vache -menetelmä johtaa vääntyneeseen hyperboliseen paraboloidipintaan, joka kastuu keskelle, pikemminkin kuin satula. Huolimatta tunnettu ranskalainen menetelmä vinossa kaari rakennus, se oli todella käyttöön Englanti insinööri William Frouden työskennellessään alla Isambard Kingdom Brunel on Bristol ja Exeter Railway , joka avattiin vuonna 1844. Vaikka mitään yksityiskohtia Frouden n työtä tällä alalla hengissä ja huolimatta parempi muistetaan työstään hydrodynamics , hän on tiettävästi rakennettu ainakin kaksi overbridges punatiilinen kivi quoins käyttää tätä periaatetta linjalla hieman pohjoiseen Exeter kello Cowley Bridge risteys , jossa A377 Exeter-Barnstaple tie ylittää osoitteessa viistossa kulmassa ja noin 4 mailia (6,4 km) koilliseen klo Rewe , on A396 , jotka molemmat hengissä ja ovat päivittäisessä käytössä. Tiiliseinä on huomattavasti monimutkaisempi kuin helikoidimuodossa, ja sen varmistamiseksi, että tiilikerrokset kohtaavat kaaren pinnan suorassa kulmassa, monet jouduttiin leikkaamaan kartioiden tuottamiseksi. Corne de vache lähestymistapa johtaa yleensä rakenteeseen, joka on lähes yhtä voimakas kuin yksi rakennettu logaritminen kuvio ja huomattavasti voimakkaampi kuin yksi rakennettu kierukan kuvio, mutta jälleen, ylimääräinen monimutkaisuus on merkinnyt sitä, että menetelmä ei ole nähnyt laajaa käyttöönottoa , varsinkin kun yksinkertaisempi helikoidirakenne voidaan rakentaa paljon vahvemmaksi, jos valitaan segmenttirakenne eikä keskitetty.

Uurrettu vino kaari

Southdown Roadin vinosilta, esimerkki tiilestä tehdystä uurretusta vinokaaresta

Hereford Road Bridge, Ledbury, kivinen, uurrettu kaareva kaari, jossa on sinitiiliset kylkiluut

Uurrettu vino kaari on muoto väärästä vino kaaresta, jossa useita kapeita säännöllisiä kaaria tai kylkiluita, jotka ovat sivusuunnassa toisiinsa nähden, käytetään todellisen vino kaaren arvioimiseksi. Motivoi pulaa koulutetusta kivityöhön 18-luvulla Yhdysvalloissa, malli on ensimmäistä kertaa ehdotettiin 1802 varten ylitys Schuylkill in Philadelphia British syntynyt amerikkalainen arkkitehti Benjamin Henry Latrobe ja myöhemmin championed Ranskan insinööri A. Boucher. Koska kaaren kylkiluiden sarjat ovat kaikki säännöllisiä kaaria, tällä rakennusmenetelmällä on se etu, että se on vähemmän vaativa ammattitaidottomille käsityöläisille, mutta se on saanut huomattavaa kritiikkiä siitä, että se on heikko, altis pakkasvaurioille, ruma ja tuhlaava materiaali. Vaikka Latroben siltaa ei koskaan rakennettu ehdotetulla tavalla, Philadelphia ja Reading Railroad käyttivät myöhemmin hänen rakennusmenetelmäänsä laajasti koko Philadelphian alueella, mukaan lukien Gustavus A.Nicollsin suunnittelema kunnianhimoinen maasilta, jossa oli kuusi vinoutunutta 70 metrin jalkaa. ) yli joen ja kuusi muuta maalla sijaitsevaa vinokaarta, jotka rakennettiin lähelle Latroben ehdottaman sillan sijaintia ja valmistuivat vuonna 1856. Vuonna 1935 tehtyjen karamelliseinien vahvistamisen ansiosta silta kuljettaa edelleen rautatieliikennettä tähän päivään asti. .

Midland Railway Yhdistyneessä kuningaskunnassa kärsi tällaista pätevän työvoiman puutteeseen vaan osana Etelä laajennuksen kohti London päätepysäkki St Pancrasin , se kohtasi tarvitse ylittää Southdown Road Harpenden klo erittäin terävään kulmaan noin 25 °, luku, joka on terävämpi kuin Buckin ehdottama teoreettinen raja 25 ° 40 ′ ja joka vaatii sillan, jonka vinokulma on 65 °, tilanne, joka ei ole toisin kuin Lontoon ja Birminghamin rautatiet 30 vuotta aiemmin Denbigh Hallissa. Tällä kertaa valittuna ratkaisuna oli rakentaa Southdown Road -silta uurrettuna kaarevana kaarena, joka avattiin liikenteelle vuonna 1868 ja jota laajennettiin onnistuneesti vuonna 1893, kun linja muutettiin neliradaksi. Edellä mainitusta suunnittelua koskevasta kritiikistä huolimatta silta on edelleen paikallaan ja sitä käytetään päivittäin pikakuljetuksilla ja lähijunilla.

Pienempi ja vähemmän erittäin vinossa esimerkki on Hereford Road silta on Ledbury , Herefordshire, joka on rakennettu 1881 kuljettaa Ledbury ja Gloucester Railway kulmassa noin 45 ° yli Hereford Road, nyt osa A438 . Rautatie suljettiin vuonna 1959, ja sitä käytetään nyt osana polkua.

Huomaa, että valokuvien kaksi siltaa vinoutuvat vastakkaisiin suuntiin. Southdown Road -sillalla sanotaan olevan vasemmanpuoleinen vinous johtuen lähiseinämästä, joka on siirtynyt etupinnan vasemmalle puolelle, kun taas Hereford Road -sillalla on oikeanpuoleinen vinous.

Rakentaminen

Rainhillin vinoviiva Rainhillin asemalta

Lähikuva Rainhill-sillan kivestä

Varhaiset vinot kaarisillat rakennettiin huolella muurauspalikoista, kukin yksittäin ja kalliisti leikattu omaan ainutlaatuiseen muotoonsa, ilman kahta reunaa joko yhdensuuntaisesti tai kohtisuorassa. Hieno esimerkki tällaisesta rakentamisesta on kuuluisa Rainhillin vinosilta , joka on suunniteltu 16 m: n vinovälillä, jotta saataisiin selkeä etäisyys rautatien yli, jonka kaltevuuskulma on 9,1 m. 56 ° George Stephenson ja rakennettu täysikokoisena puumallina viereiselle pellolle, ennen kuin se valmistui vuonna 1830.

Nykyaikainen vinossa silta, joka on rakennettu kuljettamaan Stocktonin ja Darlingtonin rautatien Haggerleazes-haara Gaunless-joen yli Durhamin kreivikunnassa, osoittautui liian vaikeaksi alkuperäisille urakoitsijoille, Thomas Worthille ja John Batielle, jotka louhittujen pohjien pohjan ja alemman tason asettamisen jälkeen muurauskurssit, hylkäsi työn. Sopimus annettiin uudelleen James Wilsonille Pontefractista 28.5.1830 hintaan 420 puntaa, mikä on 93 puntaa enemmän kuin alkuperäinen tarjous. Koska periaatteita ei ymmärretty täysin, työ osoittautui edelleen vaikeaksi ja sen välittömän romahduksen ennustettiin juhlallisesti siihen asti, muutama päivä ennen oksan avaamista, keskitys poistettiin ja kaaren kruunu laskeutui vähemmän yli puoli tuumaa (13 mm).

Esimerkkejä vinokaarisilloista

Puente de los Franceses, Madrid

Rochdale-kanavasilta, Manchester

Pohjois-Yorkshiren Yarm-maasillan kaksi vinokaarta

Stanfordin maasilta ylittää Soar-joen Leicestershiressä

Bradenham Road Bridge, lähellä High Wycombea, Buckinghamshire

Vino kaarisilta Readingissä, Pennsylvaniassa

Kolmekymmentä kolmas katusilta Philadelphiassa

Irlanti

• Finlay Bridge, Naas, County Kildare, kirjoittanut William Chapman (Kildaren kanava, 1787).

Malta

• Arco Barbara , Floriana Lines , Floriana, kirjoittanut Giovanni Barbara (1726).
• Qormi scew -kaari.

Espanja

• Puente de los Franceses , Madrid (Compañía de los Caminos de Hierro del Norte de España, 1862), tiiliradan maasilta, jossa on viisi täysin keskitettyä kaarevaa kaarta ja kivipatsaita.

Yhdistynyt kuningaskunta

• Store Street Aqueduct , Manchester, kirjoittanut Benjamin Outram (Ashtonin kanava, 1798).
• George Stephensonin ( Liverpoolin ja Manchesterin rautatie , 1830) Rainhillin vino silta , Merseyside , ensimmäinen vinosilta, joka kuljettaa tietä rautateiden yli.
• Haggerleazes-silta Gaunless-joen yli lähellä Cockfieldia, Durhamin kreivikunnassa, Thomas Storey (Stockton and Darlington Railway, 1830), ensimmäinen vinoviiva, joka kuljettaa rautateitä joen yli.
• London Bridge- ja Greenwich-asemien ( Lontoo ja Greenwich Railway , 1834–1836) välinen maasilta , pitkä ja monimutkainen rakenne, jota on myöhemmin laajennettu sekä sen etelä- (1842) että pohjoispuolelle (1850) ja joka ulottuu myös länteen Charingiin Risti (1864) ja pohjoiseen Cannon Streetille (1866). Helikoidinen vinoviiva on näkyvissä useissa paikoissa, joissa se ulottuu olemassa oleville teille, jotka ylittävät linjan viistoissa kulmissa.
• Boxmoorin rautatiesilta, nykyisen Hemel Hempstead -aseman vieressä, George W.Buckin (Lontoon ja Birminghamin rautatie, 1836–1837) Hertfordshiren vieressä, tiilikaari kiviseoksilla ja 58 asteen vinokulma, joka on rakennettu erittäin korkealle. urakoitsijoiden W. ja L. Cubitt Lontoosta.
• Leedsin ja Liverpoolin kanavasilta numero 74A, lähellä Chorleyä, Lancashire, kirjoittanut Alexander J.Adie (Bolton and Preston Railway, 1838), rakennettu Sangin logaritmiseen kuvioon.
• Moulsford Railway Bridge , Oxfordshire, Isambard Kingdom Brunel ( Great Western Railway , 1838–1839), jota laajennettiin rakentamalla viereinen rinnakkaissilta vuonna 1892 toisen kiskoparin kuljettamiseksi.
• Alkuperäinen Länsisilta Avon-joen yli Bath (Spa) -aseman vieressä Isambard Kingdom Brunelin (Suuri läntinen rautatie, 1840) vieressä, joka käsittää kaksi 24 metriä pitkää vinoviivaa, jotka on valmistettu laminoiduista puuripuista. Se korvattiin nykyisellä takorautaisella vinoverkkopalkkisillalla vuosien 1875 ja 1878 välillä käyttäen alkuperäisiä tukijalkoja ja keskilaituria.
• Monkhide Skew Bridge , Monkhide, Herefordshire, kirjoittanut Stephen Ballard ( Herefordshire ja Gloucestershire Canal , 1843).
• Rewe Skew Bridge, Rewe, Devon, kirjoittanut William Froude (Bristol and Exeter Railway, 1844), yksi mahdollisesti vain kahdesta esimerkistä Isossa-Britanniassa Frouden edelläkävijä Corne de Vache -menetelmästä tiilirakentamisessa, toinen on samalla Cowley Bridge Junctionilla linja.
• Rochdale Canal Bridge ja Castle Street Bridge, Manchester ( Manchester, South Junction ja Altrincham Railway , 1849). Nämä ovat vierekkäisiä vinossa jännevälit, kukin kuudesta valurautaa spandrels kantaen rautatien jota Manchester Preston ja Liverpool Manchester palveluiden vieressä Deansgate asemalle .
• Yarm Maasilta , Yarm, North Yorkshire by Thomas Grainger ja John Bourne (Leeds Northern Railway, 1849-51), on kaksi kiveä vinossa kaaria, jossa se ulottuu joen paidat ja 41 tiili oikeassa kaaria.
• Neidpath-maasilta , Neidpath, Peeblesshire, kirjoittaneet Robert Murray & George Cunningham ( Caledonian Railway , 1864).
• Lynen maasilta , Lyne, Peeblesshire (Kaledonian rautatie, 1864).
• Charles Liddellin ja William H.Barlowin (Midland Railway, 1868) Southdown Roadin vinossa silta , Harpenden, Hertfordshire, tiilestä valmistettu uurrettu kaareva kaari.
• Kielder Viaduct , Kielder, Northumberland, kirjoittanut John Furness Tone ( Pohjois-Britannian rautatie , 1862), kivi vinossa maasilta, joka on rakennettu Nicholsonin ohjeiden mukaisesti.
• Hereford Roadin vinoviiva , Ledbury, Herefordshire (Ledburyn ja Gloucesterin rautatie, 1881), kivinen ja sinilevyinen uurrettu kaareva kaari.
• Sickergillin vinoviiva, lähellä Penrithiä, Cumbria, George Joseph Bell, County Surveyor (virka aiemmin Peter Nicholsonin toimesta) ja Cumberlandin sillamestari (Raven Beck Renwickissä, 1898), yksi kaari-muuraussivu, joka on mielenkiintoinen siitä, että se on ollut kuvattu rakentamisen aikana.
• Stanfordin maasilta , lähellä Loughboroughia, Leicestershire ( suuri keskusrautatie , 1899), sininen tiilirakenne, jonka kolme keskikaarta ovat vinossa Soar-joen ylittämiseksi.
• Bradenham Road Bridge, lähellä High Wycombea, Buckinghamshire ( Great Western and Great Central Joint Railway , 1905), sinisestä tiilestä valmistettu uurrettu kaareva kaari, joka kuljettaa Chilternin päälinjan A4010- tien yli .
• Swindonissa sijaitsevan Springfield Roadin alapuolella , käyttämättömällä Midlandin ja South Western Junction Rautatien rautatiellä on monimutkainen silta, joka koostuu normaalista kaaresta ja vinokaaresta, jotka on tukahdutettu yhteen; katon tiiliradat muuttuvat normaalista kierteiseksi noin kahdesta kolmasosasta matkan. Tähän mahtuu tien risteys yläpuolelle.

Yhdysvallat

• Allegheny Portagen rautatiesilta (1834–1854).
• Colorado Street Bridge , Saint Paul, Minnesota, kirjoittanut Andreas W.Munster (1888), väärä vinokaari, joka on rakennettu kiviradoilla samansuuntaisesti tukien kanssa.
• Schuylkill-joen maasilta , Fairmount Park, Philadelphia, kirjoittanut Gustavus A.Nicolls (Philadelphia and Reading Railroad, 1856), kivinen uurrettu kaareva maasilta.
• Seitsemännet kadunparannuskaaret , Saint Paul, Minnesota, kirjoittanut William A. Truesdell ( St.Paul and Duluth Railroad , 1883–1884), pari helikoidisia puolipyöreitä muurikaaria, joiden vinokulma on 27 astetta.
• Jackson Street Bridge , Silver Creek, New York (1869).
• Vino kaarisilta (Reading, Pennsylvania) , Richard Osborne (1857), helikoidinen kaari.
• Kolmekymmentä kolmas katusilta Philadelphiassa , Pennsylvaniassa, uurrettu tiilikaari (1902).
• Yalesville Underpass , Wallingford, Connecticut, kirjoittanut William MacKenzie (1838).

Katso myös

• Kaari
• Kaarisilta
• Maasilta

Huomautuksia

Viitteet

Ulkoiset linkit

• Tiilisillat: vinot sillat - eteläisen E-ryhmän rautatieosat -osio, vinot tiilisillat -sivu
• Skew Arch, Yeovil - Southern E-Groupin Rautarakenteet-osio, Yeovil Skew Arch -sivu