Bron över Hjärntorget

 

Bron över Hjärntorget har tillkommit för att skapa en naturlig transportväg från Fredrika Bremerskolans sydvästra del till den nordöstra. Det var inte självklart att bron skulle byggas. Under skolans byggtid gällde det att hålla budget och bron var under lång tid borttagen p.g.a. för hög kostnad. Skolans östra delar togs i bruk vecka 10, 2004 och då fanns bron inte på plats.

Efter att ha tänkt om beträffande detaljer i utformning beslutades att själva tillverkningen av bron skulle ske vid skolans Industriprogram. Alltså skulle yrkeselever göra själva jobbet. Ett problem blev nu att skolan var färdigbyggd och att bron måste byggas i smådelar som gick att ta in genom befintliga dörrar. Brons nuvarande utseende beror till stor del på denna faktor.
Bron invigdes hösten 2004.


 

 

 

 

 


Andra broar

Johanneshovsbron

Johanneshovsbron, som öppnades för trafik den 9 oktober 1984, är en bro i Stockholm mellan Södermalm och Johanneshov. Den förbinder Söderledstunneln med Nynäsvägen. Bron är en spännarmerad kontinuerlig lådbalksbro i betong. Den är 756 meter lång och 17,9 meter bred.

Belastningstest

Innan bron invigdes gjordes ett avslutande belastningstest. Ett stort antal lastbilar med last kördes upp på bron. Denna typ av test gjordes för att testa om bron klarar att bära den last som konstruktörerna hade kommit fram till genom hållfasthetsberäkningar. Testet utföll till belåtenhet.

Helgen innan bron öppnades var det möjligt för stockholmarna att till fots vandra från Gullmarsplan över bron och genom tunneln bort till Medborgarplatsen. Denna attraktion visade sig bli mycket populär. Tusentals människor påbörjade sin vandring över bron. Det var så många personer att det var kö. Det var t.o.m. så att man nästan var tvungen att gå i takt för att inte trampa varandra på hälarna.

Jag själv deltog och upplevde då att alla vandrare tillsammans fick bron att vibrera. Det var en påtaglig och fullt märkbar vibration. Som tekniker tänkte jag då ”har konstruktören tänkt på vibrationer vid denna frekvens när hållfastheten beräknades?”. Det var ju inte meningen att bron skulle användas för gångtrafik.

Rent allmänt är det så att alla föremål har en s.k. egenfrekvens. Om denna frekvens kommer i samsvängning med en annan yttre frekvens finns det risk för s.k. resonanssvängning. Denna svängning blir okontrollerbar och kan öka till ett värde som gör att man passerar var konstruktionen klarar av.

Nu hände inte detta och bron har fungerat som viktig trafiklänk under mer än 20 år.

The Millennium Bridge i London

När The Millennium Bridge i London invigdes I början av 2000 och sedan direkt fick stängas p.g.a. risk för haveri, kom jag åter att tänka på Johanneshovsbron. Det hade kunnat gå riktigt illa.

Längre ned i detta material finns en sammanställning från just The Millennium Bridge i London.

Först lite bilder från Johanneshovsbron.

 

Bild:Johanneshovsbron 2.jpg

 

Bild:Johanneshovsbron 1.jpg

 


 



 



 


 


The Millennium Bridge

 

Image:Mill.bridge.from.tate.modern.arp.jpg

 

Image:London millenium wobbly bridge.jpg

 

 

 

The bridge opened to the public on 10 June 2000 when an estimated 80,000 to 100,000 people crossed it. As with all bridge structures, the Millennium Bridge is subject to a degree of movement. However, when large groups of people were crossing, greater than expected sideways movements occurred. The maximum sway of the deck was approximately 70mm. In order to fully investigate and resolve this phenomenon the decision was taken to close the bridge on 12 June. The movement and its effect on the crowds can be seen from the video footage.

A programme of research was undertaken during the summer of 2000. A solution was then developed using the results of these tests. Arup has warned other bridge designers of their findings and the British Standard code of bridge loading is being updated to cover the phenomenon, now becoming referred to as Synchronous Lateral Excitation.

The research indicated that the movement was caused by the sideways loads we generate when walking. Chance correlation of our footsteps when we walk in a crowd generated slight sideways movements of the bridge. It then became more comfortable for people to walk in synchronization with the bridge movement.

This instinctive behavior ensures that the sideways forces we exert match the resonant frequency of the bridge, and are timed such as to increase the motion of the bridge. As the magnitude of the motion increases, the total sideways force increases and we becomes more correlated.

The sway movement is not specific to the Millennium Bridge. The same excessive sway movement could occur on other bridges, future or existing, with a lateral frequency under ~1.3 Hz and with a sufficient number of pedestrians.

During the investigations Arup discovered that other bridges with completely different structures to the Millennium Bridges have swayed sideways when crowded, for example the Auckland Harbour Road Bridge during a demonstration in 1975, which can be seen in the video footage. These cases have not been widely published and as a result the phenomenon has not become known to practicing bridge

 

 

Svängningar:

 


 

 

 

 

 


Solution

There are two fundamental ways to limit dynamic excitation:

Stiffen the structure, so the frequency of the bridge and our footsteps no longer match

Add damping to absorb the energy.

It was concluded that stiffening the bridge to change its frequency was not a feasible option. The bridge would need to be at least tenfold stiffer laterally to move its frequency out of the excitation range. The additional structure required to do this would dramatically change the appearance of the bridge.

It was decided to adopt a damping solution, either active damping or passive damping. Active damping uses powered devices to apply forces to the structure to counteract vibrations. Passive damping relies on harnessing the movements of the structure to absorb energy.

Active damping
Active dampers are commonly used in other engineering fields such as aeronautics. However, although active damping systems have been used in buildings, no previously designed systems were sufficiently developed for a more complex multimodal system such as the bridge. Maintenance requirements were also a cause for concern. Following discussions with manufacturers, Arup reached the conclusion that active damping was too complex, expensive and production times were too long for this to be a viable solution in this instance.

Passive damping
The bridge deploys two forms of passive damping to reduce bridge movement: Viscous dampers and Tuned Mass Dampers.

Viscous dampers are located under the deck, around the piers and the south landing to control the lateral motions. They function in a similar way to shock absorbers. Each damper dissipates energy by the movement of a piston passing back and forth through a fluid. Distinctive new chevron steelwork transfers the bridge movements to the under deck viscous dampers.

The tuned mass dampers are also located beneath the deck and reduce vertical movements. Tuned to a specific frequency these inertial devices, simplistically weights on springs, are attached to discrete points on the structure. Although no excessive vertical movement occurred on the Millennium Bridge, these were added to the solution as a precaution since some researchers suggested that synchronous pedestrian vertical loading is also possible and has been observed elsewhere. Synchronous pedestrian vertical loading would not be the same as a group of soldiers deliberately marching in step; instead it would be a subconscious response of ordinary pedestrians reacting to a moving surface.

 

 

 

 

 

 

 

 

"

:

/