UNIVERSITATEA TEHNICA CLUJ INGINERIE CIVILA

SUPRASTRUCTURA PODURILOR

CONDUCATOR DOCTORAT, Prof.dr.ing. KOLLO GAVRIL

DOCTORAND, SATMAREANU FELICIA

I.

INTRODUCERE

Evoluia podurilor de-a lungul istoriei a fost determinat de evoluia societii omeneti n fiecare ornduire social traversat. Podurile au aprut din necesitatea traversrii obstacolelor ntlnite n drumul oamenilor: ape curgtoare, vi adnci i accidentate, prpastii i au evoluat de la formele cele mai simple ce utilizau n principal materiale de construcie existente n natur (lemn i piatr), pn la formele moderne de astzi realizate din beton respectiv din oel sau din combinaii ale celor dou materiale. Ritmul de dezvoltare al construciei de poduri a fost direct influenat de descoperirea materialelor de construcie noi i performante cum sunt betonul armat i precomprimat, oelul, materialele compozite care au condus nu numai la abordarea unor tipuri noi de structuri, de neimaginat n trecut, dar mai ales la realizarea unor poduri ce pot conduce la traversri ale unor obstacole de dimensiuni mari. Podurile sunt lucrri de art realizate pentru susinerea unei ci de comunicaie i asigurarea continuitii ei peste un obstacol ntlnit pe traseu, obstacol pe care calea de comunicaie l traverseaz denivelat. Aceste obstacole pot fi cursuri de ape, vi accidentate sau intersecii cu alte ci de comunicaie. n acelai timp, podurile asigur i continuitatea obstacolului traversat de calea de comunicaie respectiv, sub pod rmnnd un spaiu liber ce face posibil acest lucru. Podurile pot fi amplasate peste cursuri de ap, peste vi uscate sau peste alte ci de comunicaie existente. Viaductele sunt poduri ce traverseaz vi accidentate sau nlocuiesc rambleele nalte, greu de executat i neeconomice ce ar trebui realizate pentru asigurarea continuitii unei ci de comunicaie. n cazul multor poduri, cota cii de comunicaie pe pod este mai mare dect cea a zonelor nvecinate ale traseului. n aceste situaii, pentru accesul ctre podul propriuzis (numit i principal), ar trebui realizate ramblee cu nlimi mari i pe lungimi importante. Aceste lucrri de terasamente ar fi neeconomice i de cele mai multe ori ele sunt nlocuite cu viaducte de acces ctre podul principal. Dac traseul urmrete versanii unor defilee, lucrrile de terasamente dinspre vale, necesare pentru susinerea cii de comunicaie, ar rezulta cu dimensiuni mari i deci neeconomice sau realizarea lor ar putea conduce chiar la obstruarea albiei rului. Aceste situaii pot fi evitate prin realizarea unor viaducte de coast. Exist ns i poduri ce nu susin ci de comunicaie, numite poduri de serviciu, care asigur continuitatea peste obstacole a unor reele de aduciune a apei, a un r conducte ce transport agent termic, a unor conducte de gaz sau a cablurilor electrice de dimensiuni mari.

n general, n cazul podurilor exist termeni i denumiri specifice de specialitate prin care se identific att elementele structurale, ct i componente ale reliefului n amplasamentul podului. Primele tipuri de poduri, cele mai simple forme, au aprut firesc din necesitatea de a oferi omului o posibilitate de traversare a unor obstacole, dat fiind faptul c nu exista o cale de ocolire a obstacolului. Traversarea apelor i a altor obstacole s-a fcut la nceput pe poduri primitive din trunchiuri de copaci , din liane sau chiar din piatr .

Pod din trunchiuri de arbori

Pod din liane

Pod din piatr

Exist ns i poduri naturale rezultate n urma unor fenomene de modificare a morfologiei scoarei terestre sau prin prbuirea tavanelor unor peteri, avnd uneori dimensiuni importante i oferind n epoca modern posibilitatea construirii unor ci de comunicaie fr a realiza o alt structur de rezisten. Este cazul podului natural numit Podul lui Dumnezeu din localitatea Ponoarele, judeul Gorj.

Cel mai mare pod din lemn construit de romani a fost podul peste Dunre la Drobeta Turnu Severin, conceput i realizat de Apollodor din Damasc ntre anii 104 -105 d.H. pentru a permite armatelor romane traversarea Dunrii. Podul, dup o reconstituire a inginerului francez Edgar Dupperex, avea suprastructura realizat din arce concentrice din lemn de stejar pe care rezema calea. Lungimea total a podului a fost de aproximativ 1071 m, fiind acoperit cu 21 de deschideri de cte 33 m fiecare. Pilele ce susineau suprastructura aveau o lime de 18 m i erau realizate la exterior din zidrie uscat de piatr, iar la interior din blocuri de piatr mbinate cu ciment roman.

Deschiderile de capt ale podului peste Dunre de la Drobeta Turnu Severin A - Culeea de pe malul romnesc

B Culeea de pe malul srbesc

CLASIFICAREA PODURILOR:Dup material:o o o o o

piatr beton, beton armat, beton precomprimat cu elemente cu sectiuni mixte oel-beton materiale compozite lemn, metal, coarde

Dup destinaie:

poduri poduri poduri poduri poduri poduri

rutiere (osea) destinate circulaiei rutiere de cale ferat - circulaiei feroviare combinate (osea + tramvai) apeducte susin canale de aduciune a apei canal susin canale (navigabile) de conducte apa, gaze, chimice

Dup deschidere:o o o o o

pentru lungimi mai mici de 5 m podee pentru lungimi mai mici de 20 m poduri mici pentru lungimi cuprinse ntre 20 i 50 m poduri medii pentru lungimi cuprinse ntre 50 i 100 m poduri mari pentru lungimi mai mari de 100 m poduri foarte mari, n Romnia podurile dunrene

Dup schema static:

poduri poduri poduri poduri poduri poduri

dalate de la 6-18 m deschideri pe grinzi n arc hobanate suspendate n consol

MODELE CONSTRUCTIVE DE PODURI:Podul Akashi-Kaikyo

Miniatura:

Cunoscut i sub numele de Pearl Bridge, este un pod suspendat n Japonia care traverseaz Strmtoarea Akashi; asigurnd legtura ntre Maiko n Kobe i Iwaya pe Insula Awaji. Este cel mai lung pod suspendat din lume, avnd o lungime total de 3.911 m i deschiderea de 1.991 m. Podul, care are cabluri lungi de 4.073 m i 112 cm grosime, este construit n aa fel nct s reziste la vnturi de 286 kilometri pe or, cutremure de 8,5 pe scara Richter i puternicii cureni de ap din zon.

Vara, din cauza cldurii, se ntmpl ca lungimea podului s varieze cu pn la 2 metri n aceeai zi. Cele dou turnuri de suport se ridic la 298 m deasupra nivelului mrii.

Podul Golden Gate

Podul Golden Gate (n englez n original Golden Gate Bridge), situat n partea de vest a Statelor Unite n statul California, a fost inugurat la 27 mai 1937. n prima zi de funcionare podul a fost deschis numai pietonilor, n acea zi, numit Ziua Pietonilor, fiind traversat pe jos de 200.000 de persoane. Cu o deschidere de 1.280 m, Podul Golden Gate leag oraul San Francisco de oraul Sausalito, fiind situat peste strmtoarea Golden Gate ce face legtura ntre Oceanul Pacific (la vest) i Golful San Francisco (la est). Podul, care are o lungime total de 2.737 m, a devenit celebru prin faptul c a fost prima construcie uria suspendat la peste 150 m deasupra nivelului apei, fiind n acelai timp un exemplu strlucit al stilului arhitectural Art Deco trziu din Statele Unite. A devenit repede un simbol marcant al oraului San Francisco, fiind adesea identificat cu spiritul liberal al acestui influent ora californian.

Viaductul Millau

Viaductul Millau este un pod rutier hobanat (pe cabluri) ce trece peste valea Tarn, n departamentul Aveyron, n Frana. Podul asigur continuitatea autostrzilor A75 i A71 ntre Paris i Bziers. Acest pod, inaugurat oficial pe 14 decembrie 2004, deine patru recorduri mondiale.

Podul QuebecPodul Qubec (conform denumirii originale din francez, Pont de Qubec i din englez, [The] Quebec Bridge) este unul din podurile din Canada care traverseaz cursul inferior al fluviului Saint Lawrence la vest de oraul Qubec i Levis, ambele din provincia canadian Qubec.

Podul Suspendat Menai

A fost construit de Thomas Telford ntre anii 1819 i 1829 peste strmtoarea Menai dintre ara Galilor i Anglesey. El a suspendat podul pe 16 lanuri grele, fiecare lung de 518 m.

Seciune transversal

Tower Bridge

Tower Bridge este un pod peste Tamisa situat n Londra. El a fost construit ntre anii 1888 - 1894 i leag partea de sud cu nordul oraului. Lungimea total a podului este de 244 m, nlimea pilierilor atinge 65 m. Tower Bridge a fost proiectat n stilul neogotic de Horace Jones. Pe malul de nord al Tamisei se afl Turnul Londrei (Tower of London) i St Katharine Docks. Pe malul de sud se gsete City Hall. Frecvent turitii confund Tower Bridge cu Podul Londrei (London Bridge), care este podul urmtor pe direcia sensului de curgere a Tamisei. O legend urban spune c n 1968, Robert McCulloch, cel care a cumprat London Bridge i l-a reconstruit n Lake Havasu, a crezut c a cumprat Tower Bridge. Acest zvon a fost infirmat de McCulloch i de Ivan Luckin, cel care a vndut podul. Tower Bridge este n acelai timp un pod mobil i un pod suspendat. Podul are dou turnuri care sunt legate ntre ele la nivelul superior prin pasarele, care au rolul de a se opune forelor orizontale exercitate de seciunile suspendate ale podului de pe prile dinspre uscat ale turnurilor. Componentele verticale ale forelor din seciunile suspendate i reaciile verticale ale celor dou pasarele sunt suportate de cele dou turnuri robuste. Pivoii pentru basculare i mainile necesare deschiderii podului sunt adpostite la baza fiecrui turn. Culoarea actual a podului dateaz din 1977 cnd a fost vopsit n rou, alb i albastru n onoarea Reginei Elisabeta a II-a, cu prilejul celei de-a 25-a aniversri a urcrii pe tron. Culoarea original a fost maro ciocolatiu.

Podul lui Traian

Podul lui Traian Podul lui Traian Nume oficial Traverseaz Locaie Tip Lungime Lime nlime Data deschiderii Podul lui Traian Dunrea Drobeta-Turnu Severin pod de piatr i lemn 1135 m 12 m 46-50 m105

Podul Vasco da GamaVasco da Gama este un pod suspendat care traverseaz rul Tagus n apropierea Lisabonei, n Portugalia. Este cel mai lung pod din Europa, cu o lungime total de 17.200 de metri; podul traverseaz estuarul rului Tagus legnd oraele Sacavm i Montijo. A fost numit n cinstea exploratorului Vasco da Gama.

A fost proiectat s reziste unui cutremur de 4,5 ori mai puternic dect cutremurul care a lovit Lisabona n 1755 (estimat la 8,7 pe scara Richter). Poate rezista unei viteze a vntului de 250 km/h. Stlpii de susinere ngropai cel mai adnc, de 2,2 i 1.7 metri diametru, ajung la o adncime de 85 de metri sub nivelul mrii. A fost proiectat s dureze 120 de ani. Din cauza lungimii sale, a fost nevoie s se ia n calcul i sfericitatea Pmntului pentru a aeza corect stlpii (altfel ar fi aprut o diferen de 80 de centimetri la captul podului). Limea podului este de 30 de metri, iar deschiderea principal de 450 de metri.

Construirea podului a nceput n 1995 i traficul rutier a nceput pe 29 martie, 1998, dup doar 18 luni i chiar naintea Expo 98, un trg mondial, la 500 de ani de la descoperirea de ctre Vasco da Gama a cii maritime dintre Europa i India. Pentru a parcurge podul spre nord trebuie pltit o tax de 2,15 euro; n sens invers accesul este liber. unui pod reprezint partea construciei ce susine direct o cale de comunicaie, asigur continuitatea cii de comunicaie i preia direct ncrcrile provenite de la vehicule i orice alte ncrcri cu caracter variabil i permanent la care este supus structura. n funcie de materialul de construcie utilizat exist suprastructuri de lemn, de beton armat sau precomprimat, suprastructuri metalice (realizate din oel) i mixte (oelbeton). Transmiterea ncrcrilor de la suprastructur la infrastructur se realizeaz prin intermediul unor dispozitive numite aparate de reazem, care au diferite alctuiri i dimensiuni n funcie de reaciunile pe care la preiau i gradele de liberate pe care trebuie s le permit, n aa fel nct s asigure funcionalitatea structurii. Aparatele de reazem sunt de dou categorii: fixe mobile n prezent pentru poduri se utilizeaz n mod curent aparate de reazem realizate din dou tipuri de materiale i anume: aparate de reazem din oel turnat i aparate de reazem din neopren.

Suprastructura

Aparatele de reazem se aaz att pe pile ct i pe culei, pe elemente cu suprafee plane i orizontale numite cuzinei, realizate din beton armat de clas ridicat pentru a asigura preluarea reaciunilor verticale cu valori mari ce provin de la suprastructur. Cuzineii sunt parte component a banchetei cuzineilor ,nivelul superior al banchetei cuzineilor este marcat cu simbolul NBC. Legturile dintre suprastructur i infrastructur pot fi ns realizate sub forma unor noduri rigide, n cazul podurilor de tip cadru, n aceste situaii lipsind aparatele de reazem ntre cele dou pri ale podului. Conlucrarea dintre suprastructur i infrastructur are efecte benefice n ceea ce privete reducerea momentelor ncovoietoare din suprastructura podului, acestea fiind mai mici dect la poduri avnd alte scheme statice, ca de exemplu grinzile continui sau cele simplu rezemate. Podurile pot fi construite peste vi uscate, dar i peste vi pe unde exist ape curgtoare. Poriunea unei vi ocupat permanent sau temporar (numai n anumite perioade ale anului) de ape curgtoare se numete albie . Albia se caracterizeaz prin seciune transversal, profil longitudinal i traseu n plan. n seciunea transversal se pot distinge albia minor, respectiv albia major . Prin albia minor, ce are de regul o lime fix care se menine att timp ct nu apar modificri semnificative n modul de curgere al rului, curg apele mici i mijlocii. Prin albia major curg apele mari n timpul viiturilor. Identificarea malurilor stng i drept ale unei ape curgtoare se face privind cursul de ap spre aval. Linia care unete punctele de cea mai mic cot din albia rului reprezint talvegul. Fundul albiei poate fi constituit din roci (n cazul cursurilor de ap situate n zone de munte), din pmnturi i din material aluvionar (n cazul zonelor de podi i es). Forma i dimensiunile albiei n seciune transversal sunt de mare importan n faza de proiectare a unui pod. Cursurile de ap au n general nivel variabil, iar linia ce definete oglinda apei pe seciunea transversal nu este perfect orizontal din cauza existenei curenilor secundari. Pe sectoarele n curb nivelul apei este mai ridicat ctre malul concav, n raport cu malul convex. Nivelul unei ape curgtoare este n strns legtur cu debitul apei. Debitul unei ape curgtoare reprezint volumul de ap scurs printr-o seciune curent a albiei n unitatea de timp i se msoar n general n m3/s. Debitul poate fi stabilit prin prelucrarea datelor statistice (msurtori directe ale nivelului apei efectuate de institutele de hidrologie) sau pot fi evaluate prin calcul, prin metode indirecte. Pentru faza de proiectare a podurilor, la noi n ar, se iau n considerare dou tipuri de debite i anume: debitul de calcul (Qc), respectiv debitul de verificare (Qv) cu diferite asigurri (probabiliti de a fi depite ntr-un interval determinat de timp) n funcie de clasa tehnic a cii de comunicaie susinute de pod i de clasa de importan a podului. Cu ct probabilitatea de a se produce un debit este mai mic cu att valoarea debitului va fi mai mare. Acestor debite le orespund, n seciunea de scurgere a apei de sub pod, dou cote ale suprafeei libere a apei. Fa de nivelul corespunztor debitului de calcul, n funcie de

clasa de importan a podului se stabilete nlimea liber sub pod care este utilizat la calculul cotelor banchetei cuzineilor (NBC), poziia aparatelor de reazem pe infrastructuri i implicit nivelul inferior al suprastructurii simbolizat prin notaia NIS. n ceea ce privete traseul n plan, forma acestuia este sinuoas, alctuit din curbe. Poriunea pe care linia talvegului trece dinspre un mal ctre cellalt se numete traversad. Debueul unui pod reprezint debitul de ap ce se poate scurge prin albie n seciunea podului n anumite condiii, legate de nivelul i viteza apei, de lucrrile hidrotehnice ce trebuie efectuate n vecintatea podului (aprri de maluri, praguri de fund) etc. Nivelul mediu cel mai sczut al apei nregistrat ntr-o anumit perioad de timp considerat (de regul ultimii 20-30 de ani) se numete etiaj i este marcat prin simbolul E. Un parametru foarte important ce influeneaz n mod direct i fundamental soluia n vederea construirii unui pod este deschiderea podului. Deschiderea (L) reprezint distana teoretic msurat pe orizontal ntre punctele de rezemare (axele aparatelor de reazem) ale suprastructurii pe dou infrastructuri consecutive (pile sau culee). Lungimea podului , este un alt parametru important ce caracterizeaz un pod i reprezint distana pe orizontal msurat ntre limitele exterioare ale zidurilor ntoarse ale culeelor de la cele dou capete ale podului. Un pod poate avea una, dou sau mai multe deschideri egale sau diferite, ns valoarea lungimii este un parametru unic caracteristic fiecrui pod. Distana msurat pe orizontal ntre feele exterioare a dou infrastructuri consecutive se numete lumina podului . Ea poate avea valori diferite pe nlime, n funcie de geometria infrastructurilor (care pot avea parament vertical sau nu). n general, nivelele diferitelor pri componente ale unui pod, se raporteaz la o cot bine precizat. Dac este vorba de niveluri relative, atunci aceast cot este nivelul cii, considerat la podurile de cale ferat nivelul superior al traverselor (NST), iar la podurile de osea nivelul drumului n ax (NC). n cazul n care cotele de nivel se consider cele absolute, ele se raporteaz la un nivel de referin, considerat n ara noastr ca fiind nivelul Mrii Negre. Ali parametri importani ce sunt caracteristici, n general tuturor structurilor de poduri i care influeneaz n mod direct soluia adoptat sunt nlimea de construcie (hc), nlimea pe reazem (hr), nlimea de liber trecere sub pod (hl), respectiv nlimea de liber trecere pe pod (ht). nlimea de construcie (hc), reprezint diferena de nivel ntre partea cea mai ridicat a cii (NST, respectiv NC) i partea cea mai de jos a suprastructurii pe deschidere, incluznd i sgeata (deformaia elastic vertical) maxim produs de ncrcrile din exploatare. Valoarea nlimii de construcie se stabilete n faza de

proiectare i depinde n mod direct de soluia constructiv aleas (de tipul suprastructurii podului). nlimea pe reazem (hr), reprezint diferena de nivel ntre partea cea mai ridicat a cii pe pod (NST, respectiv NC) i faa superioar a banchetei cuzineilor pe care sunt dispuse aparatele de reazem. Spaiul de liber trecere sub pod (hl) depinde de natura obstacolului traversat de podul proiectat, care poate fi o ap curgtoare sau o alt cale de comunicaie. Dac obstacolul traversat este o alt cale de comunicaie, spaiul de liber trecere sub pod depinde de clasa cii de comunicaie traversate. nlimea de liber trecere pe pod (ht) (Fig. 2.2) reprezint diferena de cot ntre nivelul cel mai ridicat al cii pe pod i nivelul cel mai de jos al elementelor structurale transversale ce se gsesc la partea superioar a podului. Valoarea acestei nlimi depinde de tipul cii de comunicaie pe care o susine podul i de dimensiunile vehiculelor care circul pe pod.

b)

a)

nlimea de liber trecere pe poduri cu grinzi cu zbrele a) Pod de cale ferat b) Pod de osea

Elementele de nomenclatur sunt specifice fiecrui tip de pod, n funcie de materialul utilizat la realizarea structurii, dar i de soluia constructiv adoptat. n cazul podurilor moderne, alegerea materialului din care va fi realizat suprastructura (oel, respectiv beton armat sau/i precomprimat) reprezint o decizie important, ce se adopt n faza de proiectare i care este influenat de urmtorii factori: mrimea deschiderilor; tehnologia i metodele de execuie condiiile geologice i topografice din amplasament; tipul fundaiilor ce trebuie realizate. n afar de factorii precizai anterior, n vederea adoptrii soluiei constructive trebuie avute n vedere i aspecte legate de comportarea structurii sub ncrcri, de costurile de execuie respectiv de ntreinere i nu n ultimul rnd de estetic i de impactul structurii asupra mediului. Alegerea unui anumit tip de suprastructur pentru un pod n faza de proiectare, depinde de mai muli factori, ntre care cei mai importani sunt: o mrimea i natura obstacolului traversat; o tipul traficului ce trebuie preluat de structura de rezisten a podului i evoluia n timp a ncrcrilor; o forma i dimensiunile ce trebuie asigurate pentru spaiile libere (gabarite) pe pod i sub pod; o topografia amplasamentului, natura terenului de fundare; o aspecte estetice i legate de mediul nconjurtor. Alegerea tipului de material din care va fi executat suprastructura (beton, oel sau structur compus oel-beton) trebuie s se bazeze pe studii privind comportarea acestor materiale n condiiile cerute de schema static adoptat pentru pod. n terminologia comun podurilor se vorbete de regul despre alctuirea suprastructurii n sens longitudinal podului (n elevaie) i respectiv n sens transversal podului (n seciune transversal). Din punct de vedere al alctuirii suprastructurii podurilor n sens longitudinal se disting urmtoarele categorii de sisteme structurale: Poduri dalate Poduri cu grinzi Poduri cu grinzi cu zbrele Poduri pe cadre Poduri pe arce Poduri cu cabluri (hobanate i suspendate).

a). PODURI

DE LEMN

Podurile din lemn s-au construit pe scar larg n trecut. Lemnul ca material de construcie la poduri se mai folosete i astzi, exemple n acest sens ar fi: Europa-Brcke (Austria), poduri cu deschideri mici i mijlocii utilizate n agricultur i turism.

Podul EuropaCalea are rolul de a crea suprafaa de rulare a vehiculelor. La podurile de cale ferat, calea se realizeaz din traverse din lemn, aezate la anumite intervale, pe care se fixeaz inele i contrainele (contrainele in convoiul deraiat pe traverse, mpiedecnd deteriorarea structurii de rezisten a podului). Din loc n loc se prevd traverse mai lungi, scoase n consol, pe acestea rezemnd podina trotuarelor, alctuit din dulapi dispui n lungul podului. La podurile de osea, calea se realizeaz din traverse din lemn aezate una lng alta joantiv, formnd astfel podina de rezisten. Peste aceasta se mai dispune o podin de uzur, alctuit din dulapi de stejar, btui n sens transversal podului sau sub un unghi de cca. 45 50 fa de axul podului. Trotuarele se execut tot prin dispunerea unor traverse, din loc n loc, mai lungi, peste care reazem longrinele trotuarului pe direcie longitudinal i transversal este btut podina realizat din dulapi. La toate podurile, la marginea exterioar se prevede o construcie de siguran care poart denumirea de parapet. Acesta este n general alctuit din: stlpi, mn curent, umplutur i contrafi sau proptea (la unele poduri). Calea de circulaie reazem la rndul ei pe grinzile principale ale podului care pot fi realizate n mai multe soluii cum ar fi:

Grinzi drepte uri simpli sau uri suprapui, mbinai cu pene prismatice; Grinzi principale cu suprapuse ncleiate; Grinzi sub form de arc; Structuri spaiale. inim plin, din scnduri

Grinzi principale cu zbrele

Pod din lemn alctuire general

b). PODURI DE BETONPodurile masive cuprind toate structurile realizate din zidrie, din beton i din beton armat, indiferent de sistemul de construcie. Podurile pe arce sau boli elementul principal de rezisten este bolta sau arcul. Axa bolii sau a arcului este linia curb care unete centrele de greutate ale seciunilor i conine urmtoarele elemente: cheia (punctul cel mai nalt al axei bolii sau arcului) i naterile (punctele cele mai joase ale axei bolii sau arcului). Peste arc se prevede o umplutur i apoi calea. La podurile moderne, umplutura a fost nlocuit printr-o structur din beton armat.

Pod pe boli cu umplutur

Deschiderea teoretic a bolii

Poduri pe arce i boli cu structur uoar Podurile pe grinzi drepte alctuirea este similar cu cea a structurilor metalice, avnd unele particulariti specifice

materialului de baz din care sunt executate. n figurile urmtoare sunt prezentate elementele constructive componente ale unor astfel de poduri.

Poduri din beton pe grinzi drepte

c). PODURI METALICESuprastructura podurilor metalice difer ca alctuire n funcie de destinaia structurii. Calea de rulare traverse + ine la podurile de cale ferat, respectiv plac din beton sau metalic la podurile de osea. Grinzile cii se prezint de regul sub forma unei reele de grinzi alctuite din lonjeroni (grinzi orientate dup direcie longitudinal) i antretoaze (grinzi orientate transversal). Structura de rezisten a podului exist o varietate mare de soluii; n principal se deosebesc dou categorii mari de structuri de rezisten i anume: o Structuri cu perete plin n general podurile a cror grinzi principale sunt realizate din profile dublu T, cu tlpile unite printr-un perete inima profilului. o Structuri alctuite din bare grinzile cu zbrele. Suprastructura poate fi alctuit astfel nct calea s fie situat la partea superioar a grinzilor, caz n care poart denumirea de pod cu calea sus, sau poate fi situat la partea inferioar a grinzilor, n acest caz fiind vorba de podurile cu calea jos.

Poduri metalice de cale ferat. Cele mai simple tabliere sunt cele cu calea sus.

Poduri metalice cu calea susa)

grinzi principale cu inim plinb)

grinzi principale cu zbrele

1. Calea este realizat din cadrul in + traverse. Traversele sunt din lemn i reazem direct pe structura metalic.

2. Grinzile cii. Calea de circulaie este susinut de o structur de rezisten alctuit din lonjeroni i antretoaze; aceste elemente constructive poart denumirea de grinzi ale cii. Lonjeronii sunt grinzi cu inim plin nituite sau sudate, care susin traversele cii i reazem pe antretoaze. Lonjeronii sunt dispui longitudinal pe pod. Deschiderea lonjeronilor este egal cu distana dintre antretoaze. Antretoazele sunt grinzi cu inim plin aezate transversal pe cale i care, la extremiti, reazem pe grinzile principale. Antretoazele mpart tablierul n panouri. 3. Contravntuirile (CV) sunt elemente constructive dispuse pentru a asigura indeformabilitatea spaial a sistemului. Se deosebesc: CV transversale care au rolul de a asigura indeformabilitatea transversal a sistemului; menin grinzile principale n poziie vertical. Aceste contravntuiri nu se pot dispune dect n cazul podurilor cu calea sus! CV longitudinale (orizontale) alctuiesc mpreun cu tlpile grinzilor principale, n dreptul crora sunt dispuse, o grind cu zbrele orizontal. Montanii acestei grinzi cu zbrele sunt tocmai antretoazele.

G.P. A CV

Contravntuirea orizontal

Poduri metalice de cale ferat cu calea jos.

Deoarece la podurile cu calea jos nu pot fi dispuse sisteme de contravntuiri transversale care s elimine influena vntului ce acioneaz pe feele laterale, sunt dispui colari, care au rolul de a rigidiza prinderea dintre antretoaze i elementele transversale de rezisten ale structurii (grinzi principale la podurile pe grinzi cu inim plin sau montani la podurile pe grinzi cu zbrele). Aceste piese poart denumirea de ranfori i creeaz deci un semicadru, respectiv un cadru transversal rigid.

Poduri metalice de oseaTabliere cu calea sus. Alctuirea general respect n general aceleai principii ca i la podurile de cale ferat. Totui exist i unele particulariti.

Poduri de osea cu calea susPentru deschideri mici, aproximativ 25 pana la 45 m, se vor prefera soluiile cu grinzi cu inima plina fr contravntuiri, la care placa din beton preia toate funciile de distribuie transversala si stabilitate se va tinde ctre un numr minim al grinzilor principale (numrul e dat de capacitatea portanta transversala a plcii).

Grind cu inim plin

a) c)

b)

Tipuri de grinzi cu inim plin

Seciune transversal a unui pod de cale ferat cu grinzi cu inim plin cale sus

Seciune transversal a unui pod de cale ferat cu grinzi cu inim plin cale jos

Seciune transversal a unui pod de cale ferat cu seciune mixt oel-beton

Seciune transversal casetat cu perei nclinai a

unui pod de osea cu seciune mixt oelbeton

Seciune transversal a unui pod de cale ferat cu grinzi metalice nglobate n beton

Reducerea greutii permanente a structurii de rezisten a podurilor metalice cu grinzi cu inim plin cu seciune compus oelbeton se poate face nlociund placa de beton cu un platelaj metalic. Acesta este format dintr-o tol metalic cu grosimi cuprinse ntre 10-20 mm numit tol continu, rigidizat pe ambele direcii, longitudinal i transversal cu nervuri dese, cele longitudinale avnd rolul lonjeronilor, iar cele transversale rolul antretoazelor de la podurile clasice. Structura astfel obinut poart numele de platelaj ortotrop,. Ortotropia este determinat de faptul c lonjeronii i antretoazele au dimensiuni diferite i n plus, distanele la care sunt dispui lonjeroni difer de cele la care sunt dispuse antretoazele. Rezult astfel rigiditi diferite ale ansamblului format din tol i nervuri pe cele dou direcii ortogonale n plan.

Seciune transversal a unui pod de cale ferat cu grinzi cu inim plin i platelaj ortotrop, cale sus

Seciune transversal a unui pod pe autostrad cu grinzi cu inim plin cu perei nclinai i platelaj ortotrop

Sectiune transversal a unui pod pe autostrad cu grinzi cu inim plin cu platelaj ortotrop i casete separate

Podurile cu grinzi cu zbrele se utilizeaz pe scar larg att n cazul podurilor de cale ferat, ct i n cazul podurilor rutiere, deoarece se pot realize deschideri mari n comparaie cu cele realizate cu grinzi metalice cu inim plin sau cu grinzi din beton. Deschiderile pot varia ntre 40 m i 300 m, putnd fi chiar mai mari atunci cnd pentru grinzi se adopt forme speciale. Pentru suprastructura acestor poduri se utilizeaz ca material de construcie oelul, ntruct elementele structurale pot fi ntinse, iar betonul nu poate prelua solicitri de ntindere.

Seciuni transversale prin suprastructura unor poduri cu grinzi cu zbrele a) cu cale jos b) cu cale susPentru exemplificare se prezint o dispoziie general pentru un pod cu cale jos avnd grinzile principale cu zbrele. Calea podului alctuit din traverse rezemate pe lonjeronii amplasai la nivelul tlpilor superioare ale antretoazelor. Se prevd urmtoarele legturi ntre elementele de rezistena ale tablierului: contravntuirea lonjeronilor la nivelul superior al tlpilor acestora i contravntuirea general orizontal, la nivelul inferior al tlpilor inferioare ale grinzilor principale. Dimensiunile principale ale tablierului sunt: deschiderea 35,20 m i limea 5,50 m.

Dispoziia general a unui pod de CF

Poduri n structur compus soluii de principiuConstrucia podurilor in structura compusa a cunoscut in ultimul timp o puternica dezvoltare de la primele soluii ale anilor 50.

Seciune transversal prin suprastructura unui pod de cale ferat dubl cu alctuire mixt oelbeton

d). PODURI PE CADREPodurile pe cadre reprezint o alternativ la podurile cu grinzi continue .Se utilizeaz de regul acolo unde obstacolul traversat are dimensiuni mari att n sens longitudial, dar i pe adncime i ar necesita realizarea unor infrastructuri de dimensiuni mari att ca nlime, ct i n seciune transversal. De regul podurile pe cadre sunt structuri static nedeterminate, ceea ce le face sensibile la variaii de temperatur, dar i la deplasri ale reazemelor (tasri i rotiri ale fundaiilor), putnd aprea n structura de rezisten eforturi suplimentare. Din aceste motive adoptarea unor soluii cu poduri pe cadre implic analiza foarte atent a terenului de fundare n amplasament. Se recomand utilizarea acestor structuri n zone unde straturile incompresibile bune de fundare se afl la adncimi mici sau unde stratificaia terenului este ct mai uniform, astfel nct dac exist pericolul apariiei tasrilor la fundaii, acestea s aib valori ct mai apropiate.

Pod pe cadre cu stlpi verticali

Pod pe cadre cu stlpi nclinai d). PODURI PE ARCESuprastructrura podurilor pe arce poate fi realizat din beton, din oel sau poate fi mixt otelbeton. n funcie de materialul din care este alcatuit suprastructura podurilor pe arce, dar i de amplasament, de natura terenului, de posibilitile de montaj, deschiderile ce pot fi acoperite de aceast categorie de structuri ajung la valori de 300 de m, pentru podurile pe arce din beton, respectiv de 550-600 m n cazul podurilor pe arce metalice. n funcie de poziia cii podurile pe arce pot fi clasificate astfel: poduri pe arce cu calea sus (Fig. 5.47a), n general realizate din beton, calea fiind susinut prin intermediul unor stlpi sau perei; poduri pe arce cu calea jos (Fig. 5.47b,c,d), realizate din beton sau oel, la care calea este susinut printr-un sistem de tirani din beton sau metalici n general aceste tipuri de poduri sunt realizate integral

din oel, att arcele, tablierul (sistemul de grinzi ce susine calea) ct i tiranii. poduri pe arce cu calea la mijloc (Fig. 5.47e). Pentru susinerea cii n aceast situaie se utilizeaz att stlpi sau perei din beton, ct i tirani.

Poziia cii la podurile pe arce

Principalele avantaje ale podurilor pe arce sunt: permit realizarea unor deschideri mari, prin aceasta reducnduse numarul pilelor i obinndu-se economii de material; de asemenea, neexistnd pile n albie, ele nu sunt periclitate de pericolul afuierilor i de coliziuni cu ambarcaiuni; arcele sunt elemente solicitate preponderent la compresiune. De aceea podurile cu arce din beton au o durabilitate sporit, situaiile n care apar fisuri n betonul arcelor fiind rare; au un aspect estetic plcut. Dezavantajele podurilor pe arce sunt determinate n principal de dificultatea proiectrii i execuiei. n general, pentru execuia arcelor din beton sunt necesare cintre sau eafodaje pentru suinerea cofrajelor pe durata betonrii arcelor.

e). PODURI CU CABLURIPodurile cu cabluri au aprut din necesitatea de a acoperi cu costuri minime deschideri foarte mari. Ele se caracterizeaz prin faptul c au o greutate a structurii de rezisten redus n comparaie cu toate celelalte tipuri de structuri prezentate anterior. Caracteristic pentru podurile cu cabluri este i faptul c sunt foarte flexibile, din acest motiv studii speciale fiind necesare pentru asigurarea stabilitii acestor poduri la aciuni dinamice (n special la aciunea vntului). Podurile cu cabluri pot fi mprite n dou categorii: poduri cu hobane poduri suspendate Podurile cu hobane se caracterizeaz prin faptul c tablierul este susinut de mai multe cabluri a cror form se apropie de cea rectilinie dup darea n exploatare a podului. Pe perioada execuiei structurii, cnd cablurile sunt detensionate, ele pot fi curbe sub aciunea greutii proprii. Podurile suspendate se deosebesc de cele hobanate att prin forma cablurilor, ct i prin faptul c utilizeaz cabluri principale portante i o serie de alte cabluri, tiranii, prin intermediul crora tablierul este suspendat de cablurile principale. Forma cablurilor principale este curb.

Moduri de dispunere a hobanelor n sens longitudinal

Poduri cu hobane cu deschideri inegale

Scheme ale podurilor suspendate

f). PODURI COMBINATEExist ns situaii n care, n funcie de necesiti, podurile pot deservi simultan dou tipuri de ci de comunicaie, att cale ferat ct i osea. n acest caz podurile se numesc poduri combinate. Este evident c n cazul acestor tipuri de structuri ncrcrile exterioare produse de sarcinile mobile (convoaiele de cale ferat i osea) vor avea valori mai mari fa de cele ntlnite n cazul podurilor obinuite ce deservesc numai un tip de cale de comunicaie. Din acest motiv, proiectarea i execuia unor astfel de suprastructuri ridic probleme deosebite i trebuie realizate n condiii speciale.

Exemplu de pod cu combinare parial

Podul peste Dunre la Cernavod.

Pod cu combinare total i ci juxtapuse

Podul peste Ecluz la Cernavod. Pod cu combinare total i ci suprapuse

Seciune transversal a podului suspendat combinat Minami Bisan-seto

Podurile combinate prezint o serie de avantaje legate att de modul de amplasare al celor dou ci ct i de costurile legate de execuie, dar i o serie de dezavantaje determinate mai ales de aducerea la cotele de nivel dorite ale celor dou ci de comunicaie. Avantajele podurilor combinate sunt: n ceea ce privete amplasamentul, avantajele sunt evidente mai ales n cazul traversrii cursurilor de ap, deoarece se vor realiza o singur dat lucrri hidrotehnice, precum i lucrri de protecie i consolidare a malurilor; economii semnificative se realizeaz i n cazul lucrrilor la elementele de infrastructur, realizndu-se numai cte un rnd de pile i culee, eliminndu-se de asemenea dificultile de realizare a formelor speciale ale pilelor (se realizeaz o singur dat la pile arierbec i avantbec, respectiv la culee aripi sau sferturi de con); se reduc de asemenea costurile legate de fundaii, ntruct este tiut faptul c execuia fundaiilor pentru dou poduri separate este mult mai costisitoare prin comparaie cu realizarea lucrrilor numai o singur dat n cazul unui pod combinat. Dezavantajele podurilor combinate sunt legate de necesitatea realizrii unor rampe de acces cu dimensiuni mari ceea ce conduce la ramblee nalte, lucrri de sprijinire mari sau la realizarea unor viaducte de acces costisitoare.