Kaarisilta | silta, jonka molemmissa päissä on kaareva kaari

Historia

Vanhin olemassa oleva kaarisilta saattaa olla mykeneläinen Arkadikon silta Kreikassa. Se rakennettiin noin vuonna 1300 eaa. Kivinen korokkeellinen kaarisilta on edelleen käytössä. Hyvin säilyneessä hellenistisessä Eleuthernan sillassa on kolmionmuotoinen korokekaari. Rodoksen 4. vuosisadalla eaa. sijaitseva jalankulkusilta nojaa varhaiseen voussoir-kaareen.

Sekä etruskit että antiikin kreikkalaiset tunsivat kaaret. Roomalaiset olivat kuitenkin ensimmäisiä, jotka käyttivät kaaria siltojen rakentamiseen.

Roomalaiset kaarisillat olivat yleensä puoliympyrän muotoisia. Jotkut olivat myös segmenttikaarisiltoja (kuten Alconétarin silta), mikä tarkoittaa, että siinä on kaareva kaari, joka on pienempi kuin puoliympyrä. Tällainen segmenttikaarisilta mahdollisti suurten tulvavesimäärien kulkemisen sen alitse. Tämä esti sillan huuhtoutumisen tulvien aikana. Myös itse silta voisi olla kevyempi. Yleensä roomalaisissa silloissa oli kiilamaiset, samankokoiset ja -muotoiset primäärikaarikivet (voussoiriksi kutsutut kivet). Roomalaiset rakensivat sekä yksiaukkoisia että pitkiä monikaarisia akvedukteja. Heidän silloissaan oli tulva-aukkoja pilarissa.

Keskiajan Euroopassa sillanrakentajat kehittivät roomalaisia rakenteita käyttämällä kapeampia pilareita. He käyttivät silloissa ohuempia kaaritynnyreitä ja pienempiä jännevälien suhteita. Lisäksi otettiin käyttöön goottilaiset teräväkärkiset kaaret, jotka vähensivät sivuttaisvoimaa. Erityisesti 1300-luvulla sillanrakennus saavutti uusia huippuja. Jopa 40 metrin jänneväliä ei ollut aiemmin tunnettu muuratuissa kaarisilloissa.

1800-luvulla teräksestä tuli halvempaa, ja se mahdollisti entistä pidemmät sillat. Sidotut kaarisillat yleistyivät, koska ne eivät tarvitse niin suuria ja kalliita perustuksia. Joitakin niistä tehtiin 1900-luvun lopulla yli 500 metrin pituisia.

 

Yksinkertaiset puristuskaarisillat

Yksinkertaisten materiaalien edut

Kivi, tiili ja muut vastaavat materiaalit ovat vahvoja puristettaessa. Ne ovat melko vahvoja leikkauksessa. Mutta ne eivät kestä paljon voimaa vetovoimassa. Tämän vuoksi muuratut kaarisillat suunnitellaan siten, että ne ovat jatkuvasti puristuksessa. Kukin kaari rakennetaan väliaikaisen valeseinäkehikon, niin sanotun keskipisteen, päälle. Ensimmäisissä puristuskaarisilloissa sillan keskellä sijaitseva tukikivi kantoi sillan muun osan painon. Mitä enemmän painoa sillalle asetettiin, sitä vahvemmaksi sen rakenne tuli. Muuratuissa kaarisilloissa käytetään kaaren yläpuolella täytemateriaalia (tyypillisesti tiivistettyä mursketta), jotta sillan omapaino kasvaisi. Näin estetään myös jännityksen syntyminen kaaren kehään, kun kuormat siirtyvät sillan yli. Myös raudoittamatonta betonia käytettiin. Kun käytetään muurattua kiveä (leikattua kiveä), pintojen kulmat leikataan leikkausvoimien minimoimiseksi. Kun käytetään satunnaismuurausta (leikkaamattomia ja valmistelemattomia kiviä), ne laastitetaan yhteen. Laastin annetaan jähmettyä ennen kuin valeseinä poistetaan.

Rakennusjärjestys

• Jos kaaret on sijoitettu vesistön uomaan (laitureihin tai penkereisiin), vesi ohjataan pois. Näin sora voidaan ensin kaivaa pois ja korvata hyvällä alustalla (vahvasta materiaalista). Näiden varaan pystytetään tai nostetaan perustuspilarit kaarien suunnitellun pohjan korkeudelle. Tätä kohtaa kutsutaan jousitukseksi.
• Falsework-keskitys (englanniksi: arch frame) rakennetaan tyypillisesti sahatavarasta. Monikaarisillan jokainen kaari aiheuttaa työntövoiman viereisiin kaariaan. Tästä syystä on välttämätöntä, että joko kaikki sillan kaaret nostetaan samanaikaisesti tai että käytetään erittäin leveitä pilareita. Päätykaarien aiheuttama työntövoima viedään maahan kanjonin seinämillä olevilla huomattavilla (pystysuorilla) jalustoilla.
• Useat kaaret (tai yksi kaari) rakennetaan keskityksen päälle. Kun jokainen peruskaaren piippu on rakennettu. Kaaret stabiloidaan (tai kaari stabiloidaan) täytetyllä muurauksella. Nämä voidaan muurata vaakasuuntaisina juoksevina sidekursseina (kerroksina). Ne voivat muodostaa kaksi ulkoseinää, jotka tunnetaan nimellä "spandrels" ja jotka sitten täytetään sopivalla irtonaisella materiaalilla ja murskeella.
• Tie on päällystetty, ja suojatiet ohjaavat liikennettä sillalle.

Kaarisillat ovat yksi vanhimmista siltatyypeistä, ja niitä on ollut olemassa jo tuhansia vuosia. Kaarisilloilla on suuri luonnollinen lujuus.

Ne on alun perin rakennettu kivestä tai tiilestä, mutta nykyään ne on rakennettu teräsbetonista tai teräksestä. Näiden uusien materiaalien käyttöönoton ansiosta kaarisillat ovat pidempiä ja niiden jänneväli on pienempi.

Sen sijaan, että kaarisillan kuorma painuisi suoraan alaspäin, se siirtyy ulospäin kaaren kaarta pitkin molemmissa päissä oleviin tukiin. Paino siirtyy molemmissa päissä oleviin tukiin.

Nämä tukipilarit, joita kutsutaan perustuksiksi, kantavat kuorman ja estävät sillan päitä leviämästä.

 
Limyran roomalaisen sillan työnkulku: valeseinä siirrettiin toiseen aukkoon heti, kun alempi kaaren kylkiluu oli saatu valmiiksi.  

Galleria