cc483i de comunicac89bii poduri

IONU RADU RCNEL

CI DE COMUNICAII: PODURI elemente generale

CONSPRESS 2007

BUCURETI

Descrierea CIP a Bibliotecii Nationale a Romniei RCNEL, IONU RADU Ci de Comunicaii: poduri: elemente generale/ Ionu Radu Rcnel. Bucureti: Conspress, 2007 Bibliogr. ISBN 978-973-100-000-8 624.2/.8

ISBN 978-973-100-000-8

CONSPRESS B-dul Lacul Tei 124 sector 2 Bucuresti Tel.: 021 242 27 19 / 183

PREFA

Lucrarea Ci de Comunicaii: Poduri. Elemente generale conceput i realizat de ef lucr.dr.ing. Ionu Radu Rcnel poate fi situat, prin coninutul su, n categoria materialelor de studiu pentru cultur tehnic general, care se adreseaz n primul rnd studenilor Universitilor Tehnice cu specializri n domeniul de inginerie civil, dar poate fi util, prin datele, informaiile i exemplele pe care le conine, absolvenilor care ncep o carier n ingineria podurilor. Scopul acestui volum este s completeze i s mbunteasc materialele existente n Romnia cu tematic tehnic asemntoare, bazndu-se pe o documentare relevant, din care au rezultat exemple reprezentative din evoluia i concepia lucrrilor de poduri, att n Romnia, ct i n rile mai avansate. Aceast lucrare nu reprezint un lexic exhaustiv al domeniului, dar conine un ansamblu de cunotine absolut necesare n concepia i construcia podurilor. Se poate spune c reprezint o introducere n domeniul construciilor de poduri. Structura lucrrii permite s se disting momentele relevante din evoluia podurilor, elementele geometrice fundamentale ale podurilor i componentelor acestora infrastructuri i suprastructuri, tipurile de racordri cu terasamentele, factorii care determin alegerea amplasamentului i a tipului de structur, clasificarea i gruparea aciunilor pentru poduri conform prescripiilor oficiale din Romnia i a celor europene. Din coninutul lucrrii doresc s evideniez cteva pri care se refer la: podurile cu infrastructur integrat, podurile cu hobane i suspendate, podurile combinate, podurile pentru pietoni, podurile mobile. Apreciez c lucrarea, prin coninutul su i maniera raional i analitic de prezentare poate influena tinerii, care aleg pregtirea superioar n ingineria civil, s aprofundeze domeniul complex al construciilor de poduri.

Nicolae POPA Profesor la Catedra de Poduri Universitatea Tehnic de Construcii Bucureti

CUPRINS

CUPRINS

CAPITOLUL 1 ISTORIC ASUPRA EVOLUIEI PODURILOR ................................. 1 CAPITOLUL 2 ELEMENTE DE NOMENCLATUR A PODURILOR I PODEELOR ........................ 282.1 GENERALITI ............................................................... 28 2.2 PODURI. ELEMENTE GEOMETRICE ............................ 34 2.3 PODEE. ELEMENTE GEOMETRICE. TIPURI DE PODEE ......................................................... 37

CAPITOLUL 3 INFRASTRUCTURA PODURILOR .................... 453.1 PILE. ELEMENTE GEOMETRICE. TIPURI DE PILE .............................................................. 3.2 CULEE. ELEMENTE GEOMETRICE. TIPURI DE CULEE ......................................................... 3.3 PODURI CU INFRASTRUCTUR INTEGRAT ............. 45 52 58

CAPITOLUL 4 APARATE DE REAZEM UTILIZATE LA PODURI .................................4.1 GENERALITI ............................................................. 4.2 DISPUNEREA APARATELOR DE REAZEM .................. 4.3 TIPURI DE APARATE DE REAZEM ...............................

67 67 68 71

CAPITOLUL 5 SUPRASTRUCTURA PODURILOR ................... 795.1 GENERALITI ............................................................... 5.2 PODURI DALATE ............................................................. 5.3 PODURI CU GRINZI ........................................................ 5.3.1 Poduri metalice cu grinzi cu inim plin ................... 5.3.2 Poduri cu grinzi din beton .........................................Ionu Radu RCNEL

79 80 85 90 103I

CUPRINS

5.4 PODURI CU GRINZI CU ZBRELE .................................. 5.5 PODURI PE CADRE ......................................................... 5.6 PODURI PE ARCE ........................................................... 5.7 PODURI CU CABLURI ......................................................

110 118 123 130

CAPITOLUL 6 TIPURI SPECIALE DE PODURI ........................ 1466.1 PODURI COMBINATE ....................................................... 146 6.2 PASAJE I PODURI DE NCRUCIARE ........................... 152 6.3 PODURI AUXILIARE (PROVIZORII) .................................. 154 6.4 PODURI PIETONALE (PASERELE) .................................. 156 6.5 PODURI MOBILE ............................................................... 159 6.5.1 Poduri basculante ...................................................... 161 6.5.2 Poduri rotitoare .......................................................... 163 6.5.3 Poduri ridictoare ...................................................... 166 6.5.4 Alte tipuri de poduri mobile ........................................ 168 6.6 PODURI PENTRU UTILITI ............................................ 170

CAPITOLUL 7 AMPLASAMENTUL PODURILOR .................... 1737.1 GENERALITI ................................................................. 174 7.2 CARACTERISTICI ALE CURSURILOR DE AP .............. 176 7.3 CURSURI DE AP CU FORME SPECIALE ALE ALBIEI ...................................................... 181 7.4 PODURI AMPLASATE LA CONFLUENA A DOU APE CURGTOARE ........................................... 188 7.5 STUDIUL TERENULUI DE FUNDAIE ............................. 189 7.6 STUDIUL AXEI CII DE COMUNICAIE I AL LINIEI ROII N ZONA PODURILOR ........................... 194 7.6.1 Poduri oblice ............................................................. 195 7.6.2 Poduri n curb ......................................................... 200 7.6.3 Poduri n declivitate .................................................. 205

CAPITOLUL 8 SPAII LIBERE PENTRU PODURI .................. 2088.1 GENERALITI ................................................................ 8.2 GABARITE PENTRU PODURI DE CALE FERAT ......................................................... 8.3 GABARITE PENTRU PODURI DE OSEA, PASAJE I PASERELE ............................. 8.4 SPAII LIBERE SUB PODURI ........................................ 8.4.1 nlimea liber sub poduri ...................................... 8.4.2 nlimea liber sub podee ......................................II

208 209 214 220 221 224

CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE

CUPRINS

CAPITOLUL 9 METODE DE MONTAJ UTILIZATE LA PODURI ..................................... 2309.1 GENERALITI ................................................................ 230 9.2 DESCRIEREA METODELOR DE MONTAJ ..................... 231

CAPITOLUL 10 ACIUNI LA PODURI ...................................... 24510.1 GENERALITI ............................................................. 245 10.2 METODE DE CALCUL ALE PODURILOR ..................... 246 10.2.1 Metoda rezistenelor admisibile ............................. 247 10.2.2 Criterii de dimensionare n metoda rezistenelor admisibile ............................................ 248 10.2.3 Metoda strilor limit ............................................. 249 10.3 CLASIFICAREA I GRUPAREA ACIUNILOR CONSIDERATE LA PODURI ............................................ 252 10.4 ACIUNI CONSIDERATE N CAZUL PODURILOR DE OSEA ................................................. 259 10.4.1 Aciuni permanente ................................................ 259 10.4.2 Aciuni din trafic ...................................................... 260 10.4.3 Aciuni provenite din frnarea sau demararea vehiculelor ............................................. 269 10.4.4 Aciunea forei centrifuge ....................................... 271 10.4.5 Aciuni considerate pe trotuare i asupra parapetelor .................................................. 272 10.5 ACIUNI CONSIDERATE N CAZUL PODURILOR DE CALE FERAT ............................................................ 274 10.5.1 Aciuni permanente ................................................ 274 10.5.2 Aciuni din trafic ...................................................... 276 10.5.3 Aciuni provenite din frnarea sau demararea vehiculelor feroviare .............................. 281 10.5.4 Aciuni din fora centrifug i din erpuirea vehiculelor .......................................... 282 10.6 ALTE ACIUNI CONSIDERATE LA PODURI ................. 284 10.6.1 Aciunea vntului .................................................... 284 10.6.2 mpingerea pmntului ........................................... 285 10.6.3 Presiunea hidrostatic a apei ................................. 287 10.6.4 Aciuni produse de variaiile de temperatur .......... 288 10.6.5 Aciuni produse de contracia i curgerea lent a betonului ....................................... 289 10.6.6 Aciuni provenind din tasrile infrastructurilor ......... 289 10.6.7 Aciuni provenind din seism .................................... 290Ionu Radu RCNEL III

CUPRINS

10.6.8 Aciuni datorate curgerii apei, deplasrii blocurilor de ghea, coliziunii dintre vehicule i pri ale podului, frecrii n aparatele de reazem ....................292

BIBLIOGRAFIE .......................................................................... 294

IV


ISTORIC ASUPRA EVOLUIEI PODURILOR

CAPITOLUL 1 ISTORIC ASUPRA EVOLUIEI PODURILOR

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. 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 (Fig. 1.1), din liane (Fig. 1.2) sau chiar din piatr (Fig. 1.3).

Ionu Radu RCNEL

1

CAPITOLUL 1

Fig.1.1 Pod din trunchiuri de arbori

Fig. 1.2 Pod din liane

Fig. 1.3 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 (Fig. 1.4). Construcia podurilor realizate prin contribuia omului i are originile n Egipt i Mesopotamia, dar i n Europa Mediteraneean, mai ales n Imperiul Roman. Primul pod important a fost realizat peste rul Eufrat, n Babilon, n anul 600 .e.n. i avea o lungime de aproximativ 300 m. Pilele (Pil parte a infrastructurii podului pe care exist reazeme intermediare ce susin2 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


suprastructura) erau construite din crmid i utilizau pentru mbinare un mortar de asfalt. Seciunea pilelor avea 21 m lungime i 9 m lime. Suprastructura era realizat din trunchiuri de palmier dispuse alturat.

Fig. 1.4 Podul lui Dumnezeu din localitatea Ponoarele, jud. Gorj Ritmul construciei de poduri a devenit semnificativ n perioada Imperiului Roman. Romanii au rmas n istoria podurilor att prin structurile de apeducte pentru alimentarea cu ap a localitilor, ce se ntindeau pe zeci de km, dar i prin lucrrile de poduri realizate n special sub form de boli i arce din piatr i lemn. 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, prezentat n Fig. 1.5, 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.

Ionu Radu RCNEL

3

CAPITOLUL 1

Fig. 1.5 Deschiderile de capt ale podului peste Dunre de la Drobeta Turnu Severin A - Culeea de pe malul romnesc B Culeea de pe malul srbesc Romanii au realizat i poduri masive importante avnd ca element principal de rezisten bolta n plin cintru (n arc de cerc) realizat din blocuri de piatr cioplit. Cel mai important pod de acest fel, avnd cea mai mare nlime deasupra apei (circa 65 m) a fost realizat pe vremea mpratului Traian n jurul anilor 100 peste rul Tago n Spania i este numit podul Alcantara (Fig. 1.6).

Fig. 1.6 Podul Alcantara peste rul Tago Dintre apeductele realizate de romani, cel mai cunoscut este cel realizat lng oraul Nimes din Frana numit Pont du Gard (Fig. 1.7), realizat n secolul I .H. din boli suprapuse pe 3 nivele. Un alt apeduct important este cel din oraul Segovia, n Spania, cu o lungime iniial estimat de istorici la 12 km, realizat cu zidrie uscat din blocuri de piatr lefuite cu dimensiuni cuprinse ntre 50 -120 cm dispuse tot n form de boli pe dou nivele.

4



Fig. 1.7 Apeductul roman numit Pont du Gard Dup cderea Imperiului Roman au fost construite poduri importante mai ales n Orient, n special n Imperiul Bizantin i n Iran ntre secolele VI-IX. Secolele XI-XV au fost marcate de puternice rzboaie interstatale ce au influenat forma constructiv a podurilor realizate n aceast perioad de timp. Podurile aveau calea ngust i erau fortificate cu turnuri i metereze pentru a nlesni aprarea lor n caz de atac. n aceast perioad a crescut i interesul pentru schimburile comerciale, construindu-se, n special n orae, poduri cu limi mari pe care existau locuine i chiar spaii comerciale. Un astfel de pod este Ponte Vecchio din Florena, n Italia (Fig. 1.8) realizat n anul 1395. Podul are limea de 37.30 m suprastructura fiind constituit din 3 boli, cea mai mare avnd deschiderea de 29.20 m.

Fig. 1.8 Ponte Vecchio din FlorenaIonu Radu RCNEL 5

CAPITOLUL 1

ntre secolee XVI i XIX s-au realizat, n special n Italia, poduri din zidrie de piatr avnd o mare valoare artistic i n prezent. Podurile susineau locuine sau erau destinate spaiilor comerciale n zone intens ciculate. Un astfel de pod a fost construit n Veneia, Italia, de ctre arhitectul Antonio Ponte n anul 1591. Podul Ponte Rialto (Fig. 1.9) este realizat din marmur alb n pant i contrapant, are o deschidere de 28.20 m i o lime de 22 m, dintre care 7 m pentru circulaie, restul spaiului fiind ocupat de magazine. Podul reprezint o atracie turistic i a fost astfel conceput nct s poat susine mari aglomerri de oameni.

Fig.1.9 Ponte Rialto din Veneia Un alt pod cu aspect estetic deosebit i avnd o nlime mare este viaductul Ronda, din Spania (Fig. 1.10). Tot n aceast perioad, pe lng podurile masive din piatr s-au construit i poduri din lemn, cu dimensiuni importante. O astfel de structur este podul peste Rin la Schaffhausen (Fig. 1.11) situat la grania dintre Elveia i Germania, avnd dou deschideri de 51 i respectiv 59 m. Podul proiectat de fraii Grubenmann este complet acoperit.6 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


Fig. 1.10 Viaductul roman Ronda din Spania

Fig. 1.11 Podul peste Rin la Schaffhausen, la grania dintre Elveia i Germania Podurile se pot realiza ns integral din lemn (att infrastructura, ct i suprastructura), dar ele au un caracter provizoriu, nlocuind temporar pn la reconstrucie sau consolidare un pod definitiv. Un astfel de pod este prezentat n figura 1.12.Ionu Radu RCNEL 7

CAPITOLUL 1

Fig. 1.12 Pod provizoriu din lemn n jurul anilor 1700 a fost construit i primul pod metalic, n China la Lutingchiao. Podul aflat n funciune i astzi a fost realizat ca pod suspendat cu lanuri i are o deschidere de 100 de m. Secolele al XVIII-lea i al XIX-lea marcheaz o evoluie rapid a infrastructurii transporturilor, n special a lucrrilor de ci ferate. Astfel, ca urmare a creterii sarcinilor care circulau pe poduri i de asemenea a vitezelor de circulaie a aprut necesitatea gsirii i dezvoltrii att a unor noi metode de construcie ct i a unor materiale mai performante. n secolul al XIX-lea apar i se dezvolt podurile din lemn realizate n sistem grinzi cu zbrele. Cele mai cunoscute sisteme utilizate n acea perioad erau Long (Fig.1.13) grinzi cu zbrele consolidate cu contrafie, Town (Fig. 1.14) grinzi cu zbrele multiple realizate din dulapi fixai la noduri cu buloane metalice i sistemul Howe (Fig. 1.15) derivat de fapt din sistemul Long i la care montanii verticali din lemn au fost nlocuii cu tirani metalici,8 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


tiranii din lemn neputnd avea mbinri corespunztoare pentru preluarea ntinderilor.

Fig. 1.13 Pod din lemn realizat n sistem Long

a)

b)

Fig. 1.14 Pod din lemn cu grinzi de tip Town a) Vedere lateral a podului b) Detaliu grind tip Town

Fig. 1.15 Pod din lemn realizat n sistem Howe

Ionu Radu RCNEL

9

CAPITOLUL 1

ncepnd cu mijlocul secolului al XVIII-lea i pn la mijlocul secolului al XIX-lea ia amploare construcia podurilor metalice din font. Ca form constructiv aceste poduri erau asemntoare celor anterioare realizate din piatr sau zidrie i aveau deci ca principal structur de rezisten bolile sau arcele. Aceast form punea cel mai bine n valoare caracteristicile mecanice ale fontei i anume rezistene mari la solicitri de compresiune i mici la solicitri de ntindere. Primul pod important din font a fost realizat ntre anii 1776 i 1779 de ctre Abraham Darby peste rul Severn, n localitatea Coalbrookdale din Anglia. Podul numit Iron Bridge (Fig. 1.16) este realizat din 5 arce paralele cu deschiderea de 30.62 m.

Fig. 1.16 Podul Iron Bridge n localitatea Coalbrookdale, Anglia Podurile metalice realizate din font s-au rspndit mai nti n Europa, n Anglia, Germania i Frana, dar i n S.U.A. n anul 1819 a fost terminat podul Southwark, peste Tamisa, structura de rezisten fiind alctuit din arce realizate din bolari din font cu care s-a realizat o deschidere a podului de 73 m. n Frana, un pod important din font, finalizat n anul 1839 este podul Carousell peste Sena la Paris. Soluia constructiv aleas a fost tot cea cu arce, dar de aceast dat arcele erau realizate din tuburi din font. Deschiderea podului este de 48 m.10 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


n aceast perioad de timp au loc ns i numeroase accidente aprute la structurile de rezisten realizate din font att la poduri ct i la hale industriale, gri sau hale de expoziie. Cauza o constituia tocmai comportarea nesatisfctoare a fontei la solicitri de ntindere. Trebuia deci gsit un material metalic care s nlture aceste neajunsuri i astfel a aprut fierul pudlat ce a fost utilizat ca material de construcie ntre nceputul secolului al XIX-lea i sfritul secolului al XIX-lea. n perioada 1846-1850, inginerul Robert Stephenson a construit podul Britannia peste strmtoarea Menai, n Anglia (Fig. 1.17). Podul a reprezentat o soluie ndrznea pentru acea vreme i o premier deoarece au fost realizate pentru prima oar ncercri pe modele la scara 1:7 care aveau drept scop stabilirea pe cale experimental a dimensiunilor elementelor principale de rezisten. Podul avea 4 deschideri (71.40+2141.78+71.40) m i suprastructura era o grind continu cu seciune transversal casetat. n interiorul casetei, la partea inferioar era amplasat calea ferat simpl. Podul a fost distrus n urma unui incendiu de mari proporii. Utilizarea fierului pudlat a permis abordarea i altor tipuri de sisteme structurale pentru suprastructurile podurilor metalice. Un exemplu este podul construit n perioada 1847-1857, peste Vistula, la Dirschau n Germania (Fig. 1.18). Suprastructura este realizat cu grinzi cu zbrele sistem multiplu, pe 6 deschideri, deschiderea maxim fiind de 131 m, valoare important pentru acea dat. n anul 1884 a fost finalizat n Frana viaductul de cale ferat Garabit (Fig.1.19), ce utilizeaz ca structur principal de rezisten un arc dublu articulat din fier pudlat, cu deschiderea de 165 m. Podul a fost construit de celebrul inginer francez Gustave Eiffel.

Ionu Radu RCNEL

11

CAPITOLUL 1

a)

b) Fig.1.17 Podul Britannia peste strmtoarea Menai n Anglia a) Vedere de ansamblu b) Seciune transversal

12



Fig. 1.18 Podul peste Vistula la Dirschau n Germania

Fig. 1.19 Viaductul Garabit realizat de inginerul francez Gustave Eiffel ncepnd cu a doua jumtate a secolului al XIX-lea i pn n prezent apar noi materiale de construcii i n aceast categorie pot fi incluse betonul armat, betonul precomprimat i bineneles oelul. Primele poduri realizate din beton simplu utilizau aceleai forme constructive ca i podurile masive din zidrie, anume arcele i bolile. Treptat ns au aprut podurile din beton armat realizate n soluia cu grinzi cu nlime constant sau variabil. Dintre podurile din beton armat importante realizate la nivel mondial, n figura 1.20 este prezentat podul de osea Sand din Suedia, peste rul ngermanslven, finalizat n anul 1943. Podul are o deschidere de 264 m, o sgeat de 42 m, iar lungimea total este de 810 m.Ionu Radu RCNEL

13

CAPITOLUL 1

Fig. 1.20 Podul cu arce din beton armat Sand n figura 1.21 se prezint o vedere a podului Arrabida, peste rul Douro, ce face legtura ntre oraele Porto i Vila Nova de Gaia din Portugalia. Podul a fost realizat n soluia cu arce din beton armat, fiind construit n perioada 1960-1963, are o lungime total de 615 m, sgeata arcului este de 52 m, iar cu deschiderea de 270 m a deinut recordul la acea dat. Tablierul din beton se afl la o nlime de 70 m deasupra nivelului apei i are o lime de 27 m.

Fig. 1.21 Podul Arrabida peste rul Douro14 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


Un alt pod important realizat din beton armat a fost podul peste Dunre de la Novi Sad n Serbia (Fig. 1.22). Acesta a fost realizat n soluia cu arce cu calea la mijloc, cu dou deschideri dintre care cea maxim avea valoarea de 211 m. Podul a fost complet distrus n timpul atacurilor trupelor aliate n rzboiul din fosta Republic Federativ Iugoslavia.

Fig. 1.22 Fostul pod de pe Dunre la Novi Sad, n Serbia n ceea ce privete podurile din beton precomprimat, acestea au avut o evoluie semnificativ n special n a doua jumtate a secolului al XX-lea. n aceast perioad au fost puse la punct i noi metode de execuie ce au permis abordarea unor noi soluii i sisteme constructive. n figura 1.23 este prezentat podul peste Rin la Bendorf, n Germania, realizat cu grinzi din beton precomprimat i executat n consol. Avnd o deschidere maxim de 208 m, acest pod a deinut recordul de deschidere n perioada anilor 1960. Lungimea total a podului este de 500 m. Cu ajutorul grinzilor ancorate realizate din beton precomprimat au putut fi executate deschideri foarte mari. n anul 1962 a fost terminat podul peste golful Maracaibo n Venezuela (Fig. 1.24), care are podul principal executat cu 5 deschideri de cte 235 m fiecare, iar lungimea total este de 8272 m.

Ionu Radu RCNEL

15

CAPITOLUL 1

Fig. 1.23 Podul peste Rin la Bendorf

Fig. 1.24 Podul peste golful Maracaibo n Venezuela Odat cu descoperirea celor trei mari procedee de obinere a oelului pe cale industrial, procedeele Bessemer, Siemens-Martin i Thomas a nceput i perioada utilizrii oelului moale pentru construcia podurilor. A fost astfel eliminat principalul inconvenient al fierului pudlat i anume neomogenitatea structural, oelurile obinute prin cele trei procedee avnd caracteristici mecanice superioare fierului pudlat. Sistemele structurale utilizate la construcia podurilor au evoluat i ele odat cu apariia oelului. S-au impus, n special ncepnd cu a doua jumtate a secolului al XX-lea, podurile cu cabluri i anume podurile16 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


hobanate, respectiv suspendate. Utiliznd aceste sisteme structurale deschiderile ce puteau fi acoperite aveau valori din ce n ce mai mari. Dintre podurile remarcabile realizate din oel pe plan modial pot fi amintite: podul suspendat Brooklyn (Fig. 1.25), construit n anul 1883 la New York peste rul East River, cu deschiderea de 488 m;

Fig. 1.25 Podul Brooklyn de la New York, S.U.A. n perioada 1884-1890 a fost construit podul de cale ferat Firth of Forth (Fig. 1.26), cu grinzi cu zbrele cu console i articulaii (grinzi Gerber) i avnd deschiderea de 521 m. Forma grinzilor principale cu zbrele a fost stabilit pe baza formei diagramelor de momente ncovoietoare.

Fig. 1.26 Podul Firth of Forth din Scoia realizat cu grinzi Gerber (cu console i articulaii)Ionu Radu RCNEL 17

CAPITOLUL 1

ntre anii 1905 i 1917 a fost realizat podul Qubec peste rul Sfntul Laureniu (Fig. 1.27), n Canada, n soluia grinzi cu zbrele tip Gerber, avnd deschiderea central de 548.60 m ceea ce reprezint, pentru acest tip de structur, recordul de deschidere chiar i n prezent;

Fig. 1.27 Podul Qubec peste rul Sfntul Laureniu n Canada primul pod suspendat cu deschidere mai mare de 1000 m a fost executat n perioada 1929-1932 peste rul Hudson, la New York. Podul se numete George Washington i are o deschidere de 1067 m; podul Golden Gate din San Francisco (Fig. 1.28) a fost finalizat n anul 1937 i are o deschidere de 1280 m. Podul a reprezentat o premier prin realizarea n apele golfului a unor infrastructuri fundate direct la mare adncime.

Fig. 1.28 Podul suspendat Golden Gate din San Francisco

18



n a doua jumtate a secolului al XX-lea au luat amploare soluiile de poduri cu cabluri. Podul suspendat Humber de la Hull (Fig.1.29), n Anglia a fost dat n exploatare n 1981 i a fost unul dintre primele poduri la care s-a utilizat pentru seciunea transversal a suprastructurii, o caset nchis din oel, sub forma unei aripi de avion, pentru a atenua efectele dinamice date de vnt. Pentru stabilirea formei n seciune transversal a suprastructurii au fost realizate studii n tunele aerodinamice. Cu valoarea de 1410 m ntre axele pilonilor acest pod a deinut recordul de deschidere pn n anul 1995, cnd a fost depit de podul Great Baelt din Danemarca (Fig. 1.30), ce are deschiderea de 1624 m.

Fig. 1.29 Podul suspendat Humber de la Hull, Anglia

Fig. 1.30 Podul Great Belt din DanemarcaIonu Radu RCNEL 19

CAPITOLUL 1

Recordul mondial de deschidere pentru podurile suspendate este deinut n prezent de podul Akashi-Kaikyo (Fig. 1.31) construit n Japonia i finalizat n anul 1999. Podul este situat pe o magistral rutier ce unete insulele Shikoku i Honshu i are o deschidere de 1990.8 m ntre piloni.

Fig. 1.31 Podul Akashi Kaikyo din Japonia Concomitent cu dezvoltarea podurilor suspendate, au fost realizate i poduri cu hobane. n anul 2004, n luna august, a fost deschis traficului podul Rion-Antirion (Fig. 1.32), care traverseaz golful Corint aproape de localitatea Patras din Grecia. Podul face legtura ntre localitatea Rion din Peloponez i localitatea Antirion din Grecia Continental. Soluiile constructive i tehnologiile de execuie aplicate la construcia acestui pod au condus la o structur care s reziste condiiilor dificile din amplasament: ap foarte adnc, teren impropriu de fundare i activitate seismic intens determinat de micri ale plcilor tectonice n zon. Tablierul podului are o lime de 28 m i susine cte dou benzi de circulaie pe sens, cte o band de urgen i cte un trotuar pentru circulaia pietonilor. Podul are o lungime total de aproximativ 2880 m, cea mai mare deschidere msurnd 560 m. Fundaiile i elavaia pilonilor podului au fost proiectate astfel nct n cazul unor puternice

20



micri seismice s poat fi absorbit energia eliberat, limitndu-se deplasrile.

Fig. 1.32 Podul Rion-Antirion peste golful Corint n decembrie 2004 a fost deschis traficului podul (viaductul) Millau din Frana (Fig. 1.33) ce traverseaz rul Tarn. Tablierul podului susine 4 benzi de circulaie pentru autostrad i are o lime de 32 m. Sistemul constructiv este cu hobane, cea mai mare deschidere avnd valoarea de 321m. Pentru reducerea momentelor ncovoietoare n piloni ca urmare a ncrcrii inegale a deschiderilor, pilonii au fost fixai de suprastructur (de tablier) i nu executai n prelungirea pilelor. Podul reprezint un record n ceea ce privete nlimea pilelor, cea mai nalt dintre acestea msurnd 270 m. Lungimea total a podului nsumeaz 2460 m. n stadiu de proiect se afl un pod suspendat peste strmtoarea Messina, n Italia, ce ar trebui s realizeze legtura cu insula Sicilia. Podul ar urma s aib o deschidere de aproximativ 3000 m. Aceast valoare record a deschiderii ridic n prezent probleme inginerilor proiectani i constructorilor datorit faptului c materialele cunoscute n prezent conduc la valori mari ale greutii permanente a suprastructurii.

Ionu Radu RCNEL

21

CAPITOLUL 1

Fig. 1.33 Viaductul Millau din Frana n ara noastr evoluia podurilor a parcurs aceleai etape ca i pe plan mondial i a fost influenat major de conjunctura politic i social din aceast parte a Europei. Lucrri importante de poduri, att masive, ct mai ales din oel au fost realizate n perioada anilor 1800-1900 de ingineri romni de marc cum au fost Elie Radu i Anghel Saligny. Dintre podurile din beton armat sunt precizate aici viaductul Caracu (pod de cale ferat simpl) dat n exploatare n anul 1946 (Fig. 1.34), avnd o lungime total de 264 m, o sgeat de 37 m, bolta avnd o deschidere de 100 m i podul peste Arge la Hotarele (Fig. 1.35), cu suprastructura realizat din dou arce cu calea la mijloc avnd deschiderea de 85 m.

22



Fig. 1.34 Viaductul Caracu finalizat n 1946

Fig. 1.35 Podul peste rul Arge la Hotarele

n ceea ce privete podurile metalice, primele poduri din font au fost realizate n Banat. n a doua jumtate a secolului al XIX-lea au fost construite o serie de poduri din fier pudlat dintre care cel mai important este podul combinat de cale ferat i osea peste Siret la Cosmeti finalizat n 1872 (Fig.1.36).

Fig. 1.36 Podul metalic combinat de cale ferat i osea de la Cosmeti n perioada 1890-1895 inginerul romn Anghel Saligny a realizat complexul de poduri dintre Feteti i Cernavod, compus din podul peste braul Borcea, viaductul Iezer i podul Regele Carol I, peste braul principal al Dunrii (Fig. 1.37). Avnd o lungime total nsumat a deschiderilor de 4088 m, acest complex de poduri era cel mai lung din Europa la vremea cnd a fost construit, iar podul Carol I avea cea mai mare deschidere (190 m) din Europa Continental . Suprastructura a fost realizat n sistem grinzi cu zbrele cuIonu Radu RCNEL 23

CAPITOLUL 1

console i articulaii (grinzi Gerber) nlime variabil, forma grinzilor urmrind diagrama de momente ncovoietoare.

Fig. 1.37 Podul Carol I peste Dunre la Cernavod Dup cel de-al doilea rzboi mondial au fost realizate la noi n ar poduri metalice mari, cele mai importante fiind cele realizate peste Dunre sau peste Canalul Dunre-Marea Neagr. n anul 1954 a fost terminat podul care face legtura ntre localitile Giurgiu din Romnia i Russe din Bulgaria, podul fiind numit Podul Priteniei (Fig. 1.38). Acest pod este un pod combinat de cale ferat i osea, cele dou ci de comunicaie fiind suprapuse: calea ferat simpl la partea inferioar i oseaua cu dou benzi de circulaie la partea superioar. Podul a fost astfel proiectat nct deschiderea central de 86 m s poat fi ridicat la nevoie cu ajutorul unui sistem de trolii pentru a permite trecerea, la nevoie, a macaralelor fluviale sau a vaselor cu ncrcri speciale. Suprastructura podului principal a fost realizat cu grinzi continue cu zbrele sistem compus. Deschiderea maxim a podului este de 160 m, iar lungimea total de aproximativ 2224 m. Alte poduri importante din punct de vedere al soluiilor constructive adoptate, al dimensiunilor geometrice i tehnologiilor aplicate au fost executate n perioada 1970-1986 n zona Feteti-Cernavod, peste canalul Dunre-Marea Neagr, la Agigea, Medgidia i Basarabi i la Giurgeni-Vadu Oii. Soluiile moderne aplicate au fost: suprastructur casetat cu platelaj24 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


ortotrop la podul de la Giurgeni-Vadu Oii, cabluri la podul hobanat de la Agigea, respectiv arce cu tirani verticali sau nclinai la podurile de la Medgidia i Basarabi.

Fig. 1.38 Podul Prieteniei peste Dunre, ntre Giurgiu i Russe Podul de la Giurgeni-Vadu Oii (Fig. 1.39) a fost finalizat n anul 1970. Suprastructura este o grind metalic continu cu nlime variabil, ce susine patru benzi de circulaie care ofer o lime a prii carosabile de 13.80 m. Lungimea total a podului este de 1464.40 m, fiind acoperit cu urmtoarea succesiune de deschideri (incluznd aici m. i viaductele Podul mai de acces): o 846.00+120.00+3160.00+120.00+846.00 prezint

particularitate i anume aceea c pe pile au fost prevzute dispozitive antiseismice care au fcut ca podul s se comporte foarte bine n timpul cutremurului din 1977. Dup aproape 100 de ani de la realizarea complexului de poduri dintre Feteti i Cernavod, condiiile sociale i economice din ara noastr au impus dublarea podurilor existente, prin realizarea unor noi traversri de cale ferat dubl i osea cu patru benzi de circulaie. Ca urmare, n perioada 1981-1986 au fost construite podurile metalice peste Dunre i peste Braul Borcea (Fig. 1.40). Podurile principale au fost realizate n soluia grinzi continui cu zbrele cale jos i au deschiderile 3140.00 m la Braul Borcea, respectiv25

Ionu Radu RCNEL

CAPITOLUL 1

140.00+190.00+140.00 m peste Dunre. Viaductele feroviare, att Borcea, ct i Dunrea, au suprastructura realizat n soluia grinzi continui metalice casetate, iar viaductele rutiere au fost executate utiliznd grinzi simplu rezemate din beton precomprimat, la viaductele Borcea i tabliere cu structur compus, oel-beton la viaductele Dunrea. Suprastructurile podurilor principale susin dou linii de cale ferat dispuse ctre axul podului i patru benzi de autostrad, cte dou pe sens, dispuse pe console de dimensiuni mari.

Fig. 1.39 Podul peste Dunre la Giurgeni-Vadu Oii

Fig. 1.40 Noul pod combinat de cale ferat i osea peste Dunre26 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


n figura 1.41 este prezentat o vedere a podului hobanat de la Agigea. Podul are dou deschideri inegale, deschiderea principal fiind de 162 m, iar suprastructura este mixt, realizat din grinzi metalice n conclucrare cu o plac de beton.

Fig. 1.41 Podul cu hobane peste canalul Dunre-Marea Neagr la Agigea Cel mai recent pod de dimensiuni mari dat n exploatare n Romnia este podul peste Canalul Dunre-Marea Neagr la Cernavod ce face legtura ntre gar i ora. Podul finalizat n anul 2002 a fost realizat n soluia cu dou arce paralele i cu tirani nclinai ce se intersecteaz (sistem Nielsen) i are o deschidere de 171.83 m (Fig. 1.42).

Fig. 1.42 Noul pod peste Canalul Dunre-Marea Neagr la CernavodIonu Radu RCNEL 27

CAPITOLUL 2

CAPITOLUL 2 ELEMENTE DE NOMENCLATUR A PODURILOR I PODEELOR

2.1 GENERALITIDezvoltarea continu a societii omeneti a determinat evoluia continu a mijloacelor de transport i implicit a infrastructurii transporturilor reprezentat de cile de comunicaie. Toate tipurile de ci de comunicaie (auto, feroviare, navale i aeriene) s-au dezvoltat de-a lungul timpului datorit descoperirii, dezvoltrii i utilizrii materialelor de construcie cu caracteristici mbuntite (betonul armat i precomprimat, oelurile aliate, cu granulaie fin i speciale), dar i datorit dezvoltrii tehnologiilor de execuie. Podurile fac parte din categoria construciilor complexe, evoluia lor fiind caracteristic fiecrei epoci a societii omeneti. Forma i dimensiunile podurilor au fost determinate de tipul materialului utilizat la construcia lor (lemn, piatr brut, zidrie, font, fier pudlat, oel i beton) i de nivelul tehnologic existent la momentul respectiv. Necesitatea modernizrii cilor de comunicaie pentru a corespunde condiiilor actuale de circulaie, marcate prin creterea volumului de trafic, a ncrcrilor vehiculelor i a vitezelor de circulaie a determinat i continu s influeneze forma i dimensiunilor podurilor. Tendina actual n construcia de poduri se materializeaz n creterea continu a deschiderilor i n reducerea dimensiunilor elementelor de rezisten, n vederea realizrii unor construcii plcute din punct de vedere28 CI DE COMUNICAII : PODURI. ELEMENTE GENERALE

NOIUNI INTRODUCTIVE. DEFINIII. ELEMENTE DE NOMENCLATUR A PODURILOR

estetic i cu implicaii directe asupra costurilor. Toate aceste elemente implic o analiz amnunit a tuturor factorilor ce concur la construcia unui pod i o proiectare eficient i corect, n aa fel nct podul proiectat s prezinte siguran n exploatare pe toat durata sa de serviciu. 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 aduciuneIonu Radu RCNEL 29

CAPITOLUL 2

a apei, a unor 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. n figura 2.1 sunt prezentate elementele componente de baz ale unei structuri de pod, comune n general tuturor podurilor.

Fig. 2.1 Vedere lateral (elevaie) a unui pod Un pod se compune din dou pri principale: infrastructura suprastructura. Infrastructura (Fig. 2.1) este partea construciei care susine suprastructura, preia ncrcrile provenite de la aceasta i le transmite mai departe, prin intermediul fundaiilor, terenului din amplasamentul podului. Infrastructura poate fi alctuit numai din dou culee, n cazul podurilor cu o singur deschidere, respectiv din dou culee i "n" pile, pentru podurile cu "n+1" deschideri.30 CI DE COMUNICAII : PODURI. ELEMENTE GENERALE

i


Culeele sunt elementele de infrastructur dispuse la capetele podului. Prin intermediul unor componente ale culeelor (aripi, sferturi de con) se realizeaz i racordarea podului cu terasamentele de la capetele acestuia. Racordarea se poate face n dou soluii constructive, n funcie de nlimea terasamentului i anume: pentru nlimi mici ale terasamentului se utilizeaz racordarea cu sferturi de con, n timp ce pentru nlimi mari de terasament, n principal din motive economice, se realizeaz racordarea cu aripi. n figura 2.1 este prezentat varianta racordrii cu sfert de con. Pilele reprezint elemente de infrastructur ce asigur reazeme intermediare pentru suprastructura podului i sunt dispuse, la anumite distane, n lungul podului. Numrul pilelor variaz n funcie de numrul de deschideri ale podului. Elementele infrastructurii sunt n general alctuite din dou pri: o parte situat sub nivelul terenului natural la o adncime stabilit prin studii de teren i prin calcul, numit fundaie i o alta situat deasupra fundaiei numit elevaie (a pilei, respectiv a culeei). Natura terenului determin alegerea soluiei n ceea ce privete tipul fundaiilor infrastructurii: fundaii directe, n cazul n care stratul portant (bun pentru fundare) se gsete la adncimi relativ mici n raport cu suprafaa terenului, respectiv fundaii indirecte (pe piloi sau coloane) n cazul n care stratul portant se gsete la o adncime mai mare, ce face neeconomic soluia cu fundaii directe. Pentru aflarea stratificaiei se execut, n faza de studiu a soluiei, foraje (fig. 2.1), a cror adncime minim este prevzut n normele de proiectare. n funcie de numrul i poziia infrastructurilor i de relief, n cazul unui pod se execut mai multe foraje geotehnice, situate de regul, ct mai aproape de locul unde vor fi construite infrastructurile. Cota de fundare sau cota tlpii fundaiei, notat simbolic n figura 2.1 prin CTF este un parametru fundamental stabilit pe baza studiilor de teren efectuate.

Ionu Radu RCNEL

31

CAPITOLUL 2

Suprastructura (Fig. 2.1) 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 i 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. 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 (n figura 2.1 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.32 CI DE COMUNICAII : PODURI. ELEMENTE GENERALE


Aa cum se arta la nceput, podurile pot fi construite peste vi uscate, dar i peste vi pe unde exist ape curgtoare, n figura 2.1 fiind prezentat cea de-a doua situaie. Poriunea unei vi ocupat permanent sau temporar (numai n anumite perioade ale anului) de ape curgtoare se numete albie (Fig. 2.1). Albia se caracterizeaz prin seciune transversal, profil longitudinal i traseu n plan. n seciunea transversal se pot distinge albia minor, respectiv albia major (Fig. 2.1). 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) nIonu Radu RCNEL 33

CAPITOLUL 2

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 corespund, n seciunea de scurgere a apei de sub pod, dou cote ale suprafeei libere a apei (Fig. 2.1). 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 n figura 2.1 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 n figura 2.1 prin simbolul E.

2.2 PODURI. ELEMENTE GEOMETRICEUn parametru foarte important ce influeneaz n mod direct i fundamental soluia n vederea construirii unui pod este deschiderea podului. Deschiderea (L) (Fig. 2.1), 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 (Fig. 2.1), este un alt parametru important ce caracterizeaz un pod i reprezint distana34 CI DE COMUNICAII : PODURI. ELEMENTE GENERALE


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 (Fig. 2.1). 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, Fig. 2.1), iar la podurile de osea nivelul drumului n ax (NC, Fig. 2.1). 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, Fig. 2.1), nlimea pe reazem (hr, Fig.2.1), nlimea de liber trecere sub pod (hl, Fig. 2.1), respectiv nlimea de liber trecere pe pod (ht). nlimea de construcie (hc) (Fig. 2.1), 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) (Fig.2.1), 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.Ionu Radu RCNEL 35

CAPITOLUL 2

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.

a)

b)

Fig. 2.2 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)

36

CI DE COMUNICAII : PODURI. ELEMENTE GENERALE


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. n capitolele urmtoare se vor prezenta elementele structurale componente i alctuirea podurilor, precum i elementele de nomenclatur corespunztoare podurilor realizate din beton armat i precomprimat, metalice (din oel) i mixte (oel-beton).

2.3 PODEE. ELEMENTE GEOMETRICE. TIPURI DE PODEEPodeele sunt poduri a cror deschidere sau sum a deschiderilor este mai mic de 5 m. Ele se utilizeaz pentru traversarea cursurilor de ap cu debit redus, a unor depresiuni ale terenului unde se pot acumula ape de suprafa, n vederea colectrii i evacurii acestora sau a unor vi accidentate de dimensiuni mici, unde se pot forma toreni. Podeele se utilizeaz de asemenea i pentru descrcarea anurilor de colectare i evacuarea apelor din amonte, atunci cnd calea de comunicaie urmrete un traseu de coast, ca pasaje subterane pentru circulaia pietonilor i biciclitilor sau n cazul traversrii pe sub calea de comunicaie a unor trasee pentru utiliti (conducte de ap, de gaze sau cabluri electrice). Podeele se pot realiza n mai multe soluii constructive. Alegerea soluiei se face n funcie de lumina i debueul acestuia, de natura iIonu Radu RCNEL 37

CAPITOLUL 2

caracteristicile fizico-mecanice ale terenului de fundare n amplasament, de elementele geometrice ale cii de comunicaie n plan de situaie, profil n lung i profil transversal, de posibilitatea de ntreinere, de posibilitile de execuie i nu n ultimul rnd de aspectul estetic. n cazul n care nlimea terasamentului cii de comunicaie este mic, podeul susine direct calea, n caz contrar el rmne la cota impus de asigurarea scurgerii apelor de suprafa, calea fiind n acest caz susinut de o umplutur. Umplutura mbuntete repartizarea ncrcrilor concentrate date de vehicule i n acelai timp reduce efectul dinamic al acestora. Grosimea stratului de umplutur este determinat din condiii de rezisten, dar i pe criterii economice, n anumite condiii, alte tipuri de podee putnd conduce la costuri mai reduse ale lucrrii. n prezent, elementele structurale ale podeelor se execut din beton simplu i din beton armat, cele mai utilizate tipuri de podee fiind: podeele tubulare, podeele ovoidale, podeele dalate i podeele din cadre prefabricate (deschise sau nchise). Din punct de vedere al alctuirii, prile componente ale unui pode sunt ca i n cazul podurilor, suprastructura, infrastructura i fundaia. Totui, exist situaii n care suprastructura i infrastructura nu apar ca elemente distincte ci formeaz o structur unitar. Aa se ntmpl n cazul podeelor tubulare i al celor executate din elemente prefabricate de tip cadru nchis. n cazul podeelor dalate ns, suprastructura este constituit dintr-o dal de beton armat monolit sau prefabricat, iar infrastructura este format din dou culee. Racordarea podeelor cu terasamentele se face cu aripi, n cazul n care nlimile terasamentelor sunt mari, spaiul pentru racordare este limitat sau dac oblicitatea podeului este mare.. Racordarea se realizeaz cu sferturi de con dac nlimea terasamentelor nu depete 3.00-4.00 m.

38



n general, pe traseul unei ci de comunicaie pot exista multe podee al cror cost influeneaz costul total al lucrrii i din acest motiv proiectarea i execuia podeelor trebuie realizate cu deosebit atenie. n continuare vor fi prezentate pe scurt, tipurile de podee cel mai frecvent utilizate n prezent pe traseele cilor de comunicaie. a) Podeele tubulare sunt de regul necate n terasament i au structura de rezisten constituit din tuburi din beton armat care pot avea diferite forme, cele mai utilizate fiind cele circulare (Fig. 2.5) i ovoidale. n cazul acestor tipuri de podee tubul propriuzis reazem direct pe fundaie. Dimensiunile tuburilor se aleg astfel nct s se asigure n bune condiii scurgerea apelor prin pode i n acelai timp s se poat face ntreinerea acestora. Sub fundaia podeelor tubulare se execut un strat de egalizare realizat din balast pilonat (compactat).

Fig. 2.5 Pode tubular circular b) Podeele ovoidale au forma elementului de rezisten (bolta) stabilit astfel nct, din aciunea ncrcrilor permanente i utile, s rezulte n orice seciune a bolii solicitri de compresiune centric sau compresiune excentric cu excentricitate mic. Dac forma ovoidal reprezint forma de coincidenIonu Radu RCNEL 39

CAPITOLUL 2

pentru ncrcrile ce trebuie preluate, bolta poate fi realizat din beton simplu, n caz contrar ea realizndu-se din beton armat. Efectul ncrcrilor date de convoaie depinde de grosimea stratului de umplutur de deasupra podeului. n cazul n care grosimea stratului de umplutur este aleas corespunztor, efectul dat de convoaie asupra bolii este mic, putndu-se accepta forma de coinciden stabilit numai pentru ncrcrile permanente. n prezent se utilizeaz boli prefabricate fixate ntr-un cuzinet din beton armat ce reazem pe fundaie (Fig. 2.6). Podeele ovoidale se utilizeaz att pentru drumuri, ct i pentru ci ferate. Este recomandabil ca nlimea n interiorul podeului s fie de cel puin 1.70 m pentru a permite accesul n vederea decolmatrii.

Fig. 2.6 Pode ovoidal c) Podeele dalate (Fig. 2.7) se realizeaz ca structuri simplu rezemate i au suprastructura realizat dintr-o dal prefabricat din beton armat, care pentru deschideri mici reazem direct pe elementele de infrastructur, fr

40



aparate de reazem sau este legat de culee prin intermediul unor ancore din oel-beton ce pot prelua ncrcrile orizontale.

a)

b) Fig. 2.7 Tipuri de podee dalate a) cu culee executate monolit b) cu culee din elemente prefabricate

Ionu Radu RCNEL

41

CAPITOLUL 2

Dala susine fie structura rutier, n cazul drumurilor, fie prismul de piatr spart n cazul cilor ferate. Culeele pot fi executate monolit (turnate la faa locului) sau din elemente prefabricate din beton armat (Fig. 2.7b). Avantajele podeelor dalate sunt c asigur o nlime de construcie redus, pot fi executate n amplasamente cu terenuri slabe (fiind structuri static determinate, insensibile la tasri mari) i se preteaz la prefabricarea elementelor componente. Dezavantajul principal este legat de consumul mare de beton. d) Podeele din cadre prefabricate (Fig. 2.8) prezint avantajul c se execut foarte rapid, utiliznd cadre din beton armat, deschise sau nchise. Ca i n cazul podeelor tubulare, cadrul prefabricat este aezat direct pe blocul de fundaie. Calea poate fi aezat direct pe prefabricat sau podeul poate fi necat n terasament.

Fig. 2.8 Pode din cadru prefabricat nchis

42



O variant alternativ la tipurile de podee prezentate anterior este oferit de apariia i utilizarea structurilor flexibile din tabl ondulat zincat (Fig. 2.9, 2.10).

Fig. 2.9 Pode din tabl zincat ondulat ce susine un drum

Fig. 2.10 Execuia unui pode din tabl zincat ondulat ce susine o cale feratIonu Radu RCNEL 43

CAPITOLUL 2

Aceste structuri pot fi montate uor i rapid i pot conduce la costuri de execuie i mai ales de ntreinere sczute. n cazul n care protecia anticoroziv a tablei este realizat corespunztor, durata de exploatare a acestor structuri se apropie de cea a podeelor din beton armat. Unul din inconvenientele acestor structuri este determinat de faptul c trebuie asigurat o calitate corespunztoare a umpluturii de deasupra podeului prin stabilizare i compactare, ea influennd nemijlocit capacitatea portant a structurii. De asemenea, n special n cazul amplasrii lor peste vi pe care se pot forma toreni ce pot transporta pietri i bolovni, se poate distruge protecia anticoroziv i reduce semnificativ durata lor de exploatare.

44


INFRASTRUCTURA PODURILOR

CAPITOLUL 3 INFRASTRUCTURA PODURILOR

3.1 PILE. ELEMENTE GEOMETRICE. TIPURI DE PILEn funcie de soluia constructiv adoptat pentru suprastructur, de destinaia podului (de cale ferat, de osea, paserel pietonal etc.) i de ali parametri, pilele i culeele pot avea diverse alctuiri i dimensiuni. Pilele pot fi realizate att din oel ct i din beton, dar n cele mai multe cazuri este utilizat cea de-a doua variant. n cazul n care nlimea pilelor este foarte mare se poate utiliza chiar beton precomprimat pentru preluarea solicitrilor mari aprute pe seciunea transversal a pilei i evitarea apariiei fisurilor. Prile principale ale unei pile sunt (Fig. 3.1): fundaia, partea situat sub nivelul terenului natural i elevaia care reprezint partea situat deasupra fundaiei. Betonul din care este realizat bancheta cuzineilor (i cuzineii) este de cea mai ridicat clas, de regul C25/30, cel din elevaie este un beton armat de clas C16/20, iar betonul din fundaie este de regul un beton simplu sau slab armat, de clas C8/10 (Fig. 3.1).

Ionu Radu RCNEL

45

CAPITOLUL 3

Fig. 3.1 Prile componente ale unei pile Dup tipul elevaiei, pilele pot fi de dou tipuri : pile tip coloan sau stlp, numite pile flexibile pile tip perete numite i pile masive. Pilele de tip coloan pot avea seciuni transversale avnd diferite forme n plan (Fig. 3.2) i n general, datorit supleii lor au un aspect estetic mbuntit.

Fig. 3.2 Forme n plan ale seciunii transversale pentru pile coloane

46



Aceste tipuri de pile sunt utilizate n special pentru poduri amplasate n orae i pentru pasaje acolo, unde exigenele pentru estetica lucrrii i cele legate de impactul asupra mediului nconjurtor sunt mari. Exist situaii n care pilele pot fi alctuite din doi stlpi (dou coloane) i n acest caz, elevaiile acestor stlpi mpreun cu bancheta cuzineilor realizeaz un cadru (Fig. 3.3).

Fig. 3.3 Pil cadru cu doi stlpi Pilele masive (Fig. 3.4) tip perete sunt mai puin economice i se utilizeaz atunci cnd valorile eforturilor secionale de pe seciunea transversal a pilei sunt mari (de exemplu n cazul podurilor de cale ferat pentru ci ferate simple sau duble) i acolo unde exist situaii speciale de amplasament, de exemplu pile situate n albia rurilor cu aciune hidrodinamic important sau vi adnci i accidentate. n aceste cazuri se pot adopta de asemenea pile cu seciune transversal casetat realizat din beton armat (Fig. 3.5). Seciunea transversal a pilelor poate avea dimensiuni constante (Fig. 3.5) sau variabile (Fig. 3.4). Prima variant este adoptat la pilele de nlimi mici iIonu Radu RCNEL 47

CAPITOLUL 3

medii (< 10 - 12 m), iar cea de-a doua la pilele cu nlimi mari (> 15-20 m) unde cel puin una din dimensiunile seciunii transvesale variaz ca valoare pe nlimea pilei. n acest caz, planurile nclinate fa de vertical ce delimiteaz elevaia pilei pot avea nclinri cuprinse ntre 20:1 15:1 (n:1 n figura 3.1), iar nclinarea se numete uzual fruct.

Fig. 3.4 Pil masiv pentru poduri de cale ferat De regul, pentru a evita complicaii legate de cofrare, forma n plan a pilelor masive este un dreptunghi. Totui, dac pilele sunt amplasate n albia rurilor este necesar s se mbunteasc condiiile de scurgere a apei n zona pilelor, asigurndu-se o form hidrodinamic reducnd astfel riscul producerii de vrtejuri i al erodrii albiei rului. n amonte se prevede o form de ogiv numit avantbec, iar n aval forma este realizat cu o racordare semicircular numit arierbec (Fig. 3.6).

48



Fig. 3.5 Pil cu seciune transversal casetat

Vedere n plan a pilei

a)

b)

Fig. 3.6 Vedere a unei pile cu avantbec i arierbec a) Vedere tridimensional b) Vedere n plan

Ionu Radu RCNEL

49

CAPITOLUL 3

n centrele urbane cu reele stradale dense i cu aglomerri importante de vehicule se impune n multe situaii realizarea de poduri, pentru eliminarea interseciilor la nivel de pe arterele principale. n lume au fost construite astfel de viaducte att pentru susinerea cilor de metrou sau de tramvai, ct i pentru susinerea altor artere rutiere. De regul se recomand realizarea unor astfel de traversri aeriene prin viaducte acolo unde exist suficient spaiu n raport cu cldirile nvecinate, de exemplu n piee largi, cu suprafee n plan mari. Pentru ncadrarea unui astfel de pod ntr-un peisaj urban, trebuie acordat o mare importan formei constructive i dimensiunilor geometrice ale elementelor structurale componente vizibile. Astfel trebuie reduse att dimensiunile elementelor structurale ce compun suprastructura podului, dar i cele ce formeaz infrastructura, n special pilele, dat fiind faptul c spaiul de sub pod este destinat fie circulaiei sau staionrii vehiculelor, fie circulaiei pietonilor. Reducerea dimensiunilor geometrice se traduce prin realizarea unor pile zvelte, cu forme estetice mbuntite. Adoptarea unor pile prea nalte sau cu aspect masiv ar diminua semnificativ vederea de ansamblu n zona podului i ar reduce luminozitatea, mai ales n zile cu cer acoperit. Evident adoptarea unor pile suple are drept consecin realizarea unor deschideri moderate ca valoare, pentru a nu genera ncrcri prea mari pe reazeme provenind de la suprastructur. Exist numeroase forme posibil a fi adoptate pentru viaductele urbane: pile de tip coloan, cu seciune circular sau octogonal, pile tip cadru cu stlpi, pile avnd forma literei Y etc. Realizarea unor astfel de forme constructive pentru elevaiile pilelor conduce la dificulti de execuie, legate n special de utilizarea unor cofraje speciale, a unor betoane speciale de fa vzut, a unor utilaje performante dar avnd un gabarit nu prea mare etc.

50



Avnd n vedere toate aceste aspecte i costurile de execuie ale unor astfel de poduri cresc semnificativ. n continuare (Fig. 3.7-3.11) se prezint cteva forme constructive ale pilelor, care au fost utilizate n lume pentru realizarea infrastructurii podurilor amplasate n zone urbane.

Fig. 3.7 Pile tip cadru cu doi stlpi nclinai

Fig. 3.8 Pile avnd forma literei Y

Fig. 3.9 Pile avnd forma literelor X Fig. 3.10 Pile cu seciune i V la viaductul Prater octogonal la viaductul din Viena Namedy, Germania

Ionu Radu RCNEL

51

CAPITOLUL 3

Fig. 3.11 Pil cu form special la un pod de ncruciare

3.2 CULEE. ELEMENTE GEOMETRICE. TIPURI DE CULEECuleele sunt elemente ale infrastructurii amplasate la capetele podurilor i asigur racordarea podului i terasamentele (ramblee), acestea din urm fiind realizate odat cu calea de comunicaie pe care o susine podul. Materialul din care sunt executate culeele este betonul armat. Culeele sunt proiectate s preia att ncrcrile transmise de suprastructur prin intermediul reazemelor, ct i mpingerea pmntului din corpul terasamentului situat n partea lor din spate. n general, prile componente ale unei culee sunt aceleai cu cele ale unei pile, ns mai apar o serie de elemente structurale suplimentare care pot fi observate n figura 3.12. La marginea dinspre terasament a banchetei cuzineilor se realizeaz un perete vertical numit zid de gard (Fig. 3.12) pentru a mpiedica materialul din umplutura terasamentului s cad spre albie i spre bancheta cuzineilor. n zidul de gard, la podurile de cale ferat se realizeaz un gol (o ni) n care se monteaz opritorul de piatr spart (de regul un profil cornier sau un profil metalic realizat din tabl sudat sub form de L) (Fig. 3.12).

52



Fig. 3.12 Prile componente ale unei culee Dimensiunile opritorului i poziia sa pe zidul de gard n nia special amenajat trebuie s fie astfel nct s susin balastul (sau piatra spart) s nu cad pe bancheta cuzineilor i n acelai timp s permit aezarea primei traverse de pe terasament ct mai apropape de prima travers de pe suprastructura podului. Distana maxim dintre traverse nu trebuie s depeasc 600 mm i n acest scop odat cu realizarea proiectului pentru suprastructura oricrui pod de cale ferat se stabilete i poziia traverselor. De o parte i de alta a elevaiei culeei se gsesc zidurile ntoarse (Fig. 3.12) n numr de dou, executate n consol i avnd dimensiune variabil. Aceste elemente de beton au rolul de a mpiedica materialul din terasament s cad n lateral i permit realizarea racordrilor nainte de planul definit de paramentul nclinat al culeei. n acest scop, pe lng zidurile ntoarse se execut i o racordare a culeei cu terasamentele din spatele ei. Exist dou posibiliti pentru a realiza aceast racordare i anume: a) racordare cu sferturi de con (Fig. 3.13) b) racordare cu aripi (Fig. 3.14)

Ionu Radu RCNEL

53

CAPITOLUL 3

Fig. 3.13 Culee de pod avnd racordare cu sfert de con a) Racordarea cu sfert de con se realizeaz prevznd n dreptul taluzelor terasamentelor de la capetele podului, sferturi de con care au de fapt ca proiecie n plan un sfert de elips datorit pantelor diferite pe cele dou generatoare ale conului (Fig. 3.13). Dac nclinarea generatoarei dinspre obstacolul traversat este mai mare dect cea a generatoarei de pe terasament atunci sfertul de con se pereaz obligatoriu, adic se acoper cu o mbrcminte executat din piatr brut sau din dale de beton numit pereu (Fig. 3.13). b) Dac nlimea elevaiei culeei este mare, chiar adoptnd o pant corespunztoare a sfertului de con spre obstacolul traversat, lungimea zidurilor ntoarse crete, situaie care conduce att la dificulti de execuie (cofraje de dimensiuni mari), dar i la costuri ridicate. Aceast situaie poate fi evitat prin realizarea racordrilor cu aripi (Fig. 3.14).

54



a)

b) Fig. 3.14 Culee de pod avnd racordare cu aripi a) Vedere din fa b) Vedere din spate (fr aripi) Aripile sunt elemente de racordare executate din beton simplu sau armat, au nlime variabil n funcie de nlimea terasamentului. Forma n plan a aripii este de regul un patrulater ascuit care urmrete cele dou

Ionu Radu RCNEL

55

CAPITOLUL 3

planuri de racordare cu terasamentul. Panta spre obstacolul traversat a aripii este n general de maxim 3:1. Att n cazul racordrii cu sfert de con ct i al racordrii cu aripi, sferturile de con, respectiv aripile au fundaii proprii. nclinarea elevaiei culeei spre obstacolul traversat n:1 (fructul) (Fig. 3.12) variaz ntre 10:1, pentru nlimi mari ale elevaiei (peste 10 m) i 5:1 n cazurile uzuale. Evacuarea apelor infiltrate din terasament n spatele culeei se face prin exeutarea unui dren realizat din bolovani de ru (piatr brut). Limea drenului variaz ntre 80 100 cm. Drenul se sprijin pe consola drenului (Fig. 3.14b) care face corp comun cu elevaia culeei i este armat corespunztor. Evacuarea apelor se face numai ntr-o parte, n sensul curgerii rului, printr-un tub numit barbacan ce este prelungit prin sfertul de con sau prin aripa culeei pn la ieirea din acestea (Fig. 3.13 i 3.14), unde tubul trebuie s se situeze deasupra nivelului terenului natural. De regul, nclinarea consolei drenului n sensul de scurgere a apei este de 3%. Lungimea zidurilor ntoarse variaz ntre 3.50 m la podurile de cale ferat i 5.00 m la podurile de osea. Dac din situaiile din teren rezult valori mai mari, racordrile cu sfert de con se vor nlocui cu racordri cu aripi. n cazul n care nlimea terasamentelor din spatele culeei nu este foarte mare (sub 9.00 m), culeele se pot executa avnd elevaia realizat sub forma mai multor perei ncastrai n blocul de fundaie (Fig. 3.15) i se numesc culee deschise. n aceste cazuri, umplutura cu pmnt se face pn aproape de nivelul banchetei cuzineilor. Au un aspect estetic mbuntit i se utilizeaz cu precdere la podurile i pasajele executate n localiti.

56



Fig. 3.15 Culee deschis [7] n funcie de stratificaia terenului din amplasament se poate adopta soluia realizrii fundaiei culeelor pe coloane, caz n care blocul de fundaie (radierul) poate lipsi. n aceste situaii coloanele sunt ncastrate direct n bancheta cuzineilor, iar zidurile ntoarse lipsesc (fig. 3.16).

Fig. 3.16 Culee fr elevaie i radierul fundaiei Exist cazuri n care nlimea elevaiei culeei este foarte mic i n aceste situaii elevaia este aproape n totalitate (exceptnd bancheta cuzineilor) nglobat n terasament. Culeea se numete "necat" n acest caz.Ionu Radu RCNEL 57

CAPITOLUL 3

n cazul podurilor de osea, trecerea de pe pod pe terasament se realizeaz imediat dup culee, printr-o dal de tranziie (plac de racordare) (Fig. 3.17) dispus sub partea carosabil. Rolul dalei de tranziie este de a atenua denivelrile care apar din cauza tasrii pmntului din umplutur.

Fig. 3.17 Trecerea de pe pod pe terasament cu dal de tranziie

3.3 PODURI CU INFRASTRUCTUR INTEGRATEvoluia continu a traficului din ultima perioad de timp a determinat, n special n zonele urbane, proiectarea i execuia unor poduri avnd deschideri mici i medii care s susin ci de comunicaii n cazul interseciilor denivelate. n astfel de amplasamente inginerii proiectani se confrunt cu o serie de probleme dificile i anume: respectarea unor dimensiuni fixe ale structurii podului impuse de spaiul limitat din interseciile urbane sau dintre cldirile nvecinate, respectarea criteriilor de siguran, proiectarea unor detalii de execuie simple pentru un montaj rapid n vederea reducerii costurilor lucrrii, precum i asigurarea unei bune comportri n exploatare, dublat de58 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


costuri de ntreinere sczute. ndeplinirea acestor cerine poate conduce n multe situaii la adoptarea unor soluii constructive inestetice, care devin inacceptabile n noile condiii nconjurtor. O alternativ la sistemele clasice de poduri utilizate n prezent pe scar larg, o reprezint podurile cu infrastructur integrat. Podurile cu infrastructur integrat pot fi definite ca poduri cu una sau mai multe deschideri a cror suprastructur formeaz un element unitar cu infrastructura, fiind realizate monolit (Fig. 3.18). privind integrarea construciilor n mediul

Fig. 3.18 Schem a unui pod cu infrastructur integrat

Fig. 3.19 Seciune transversal a unui pod cu infrastructur integrat

Ionu Radu RCNEL

59

CAPITOLUL 3

Principala caracteristic a podurilor cu infrastructur integrat o reprezint faptul c suprastructura este realizat fr rosturi de dilataie. Deoarece suprastructura i infrastructura sunt conectate rigid prin zone de monolitizare (Fig. 3.20), deplasrile determinate de variaiile de temperatur precum i din ncrcrile orizontale i verticale ce solicit structura pot fi preluate prin pile suple corespunztor proiectate.

Fig. 3.20 Schem a rezemrii grinzilor pe culee n cazul podurilor cu infrastructur integrat ntruct culeele de la capete sunt masive prin comparaie cu pilele, se poate spune c la capete elementele de infrastructur pot fi asimilate cu corpuri rigide. Prin prezena zonelor de monolitizare a grinzilor (metalice sau din beton) n zona rezemrilor pe culee, translaiile i rotirile aprute ca urmare a ncrcrilor exterioare sunt transferate direct sistemului de fundare al culeelor, care trebuie proiectat n consecin. Exist i situaii n care se poate asigura, prin soluia constructiv adoptat, un anumit grad de rotire al suprastructurii la capetele podului, pe culee, n acest caz podurile avnd culee semi-integrate (Fig. 3.21).

60



Fig. 3.21 Schem a rezemrii grinzilor pe culee n cazul podurilor cu culee semi-integrate n literatura de specialitate [29], [30], [31], [32] se precizeaz c din punct de vedere al calculului, suprastructura acestor poduri poate fi considerat ca un cadru, la capete rotirile fiind permise. Prin comparaie cu podurile cu culee integrate, cele cu culee semi-integrate prezint avantajul c suprastructura este independent de tipul de fundaie utilizat. Principalele avantaje oferite de utilizarea podurilor cu infrastructur integrat sunt: lipsa rosturilor de dilataie pentru suprastructur conduce la eliminarea problemelor generate la podurile cu alctuire clasic de prezena acestor rosturi. Este tiut faptul c prezena rosturilor de dilataie n cazul podurilor cu structuri tradiionale conduce la sporirea costurilor att n faza de execuie, dar mai ales pe perioada de exploatare, datorit deteriorrii lor. Prin deteriorarea rosturilor au de suferit i celelalte elemente structurale componente ale podului, deoarece prin infiltrarea apei i a altor substane chimice de la nivelulIonu Radu RCNEL 61

CAPITOLUL 3

cii de comunicaie de pe pod, se produce att corodarea armturii, ct i a betonului. De asemenea, lipsa rosturilor de dilataie conduce la realizarea unei ci de comunicaie fr denivelri i deci la reducerea efectului dinamic al vehiculelor asupra podului; eliminarea aparatelor de reazem i prin aceasta reducerea costurilor determinate de necesitatea nlocuirii aparatelor i ntreinerii acestora n timp. Aparatele de reazem din oel turnat, se pot deteriora n timp, datorit unei ntreineri necorespunztoare i lipsei agentului de lubrefiere. Similar, la aparatele de reazem din neopren pot aprea deformaii excesive care conduc la lunecarea i desprinderea straturilor ce le compun; urmrind comportarea n timp a acestor poduri s-a constatat c ele au rezerve n ceea ce privete capacitatea portant i redistribuirea eforturilor, ca urmare a unor situaii accidentale de ncrcare aprute n exploatare; prin realizarea culeelor integrate se reduce riscul apariiei fenomenelor de instabilitate la aceste elemente de infrastructur, ncrcrile fiind uniform distribuite n spatele culeei, pe toat nlimea i limea ei; ntruct suprastructura i infrastructura acestor poduri se realizeaz monolit, ele se execut ntr-un timp scurt; pentru fazele de proiectare i verificare, podurile cu infrastructur integrat se pot considera, n mod simplificat, ca i cadre alctuite dintr-un element orizontal (rigla) i dou sau mai multe elemente verticale (pilele); aceste soluii pot fi utilizate pentru proiectarea unor poduri noi drepte i oblice, dar i pentru consolidarea unor poduri existente. Prin realizarea unor astfel de poduri se pot aplica ulterior sporuri de lime ale prii carosabile fr dificultile care apar in mod obinuit la podurile clasice.62 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


n ciuda numeroaselor avantaje prezentate mai sus, podurile cu infrastructur integrat prezint i dezavantaje. Acestea sunt: ca urmare a translaiilor i rotirilor induse n structura podului de variaiile de temperatur i ncrcrile din trafic, pot aprea tasri ale umpluturilor din spatele culeelor, cu influen negativ asupra cii de comunicaie susinute de pod. Efectul micrii laterale al culeelor din variaii de temperatur reprezint o problem important, deoarece umplutura din pmnt nu se comport perfect elastic. Totui deplasrile din temperatur la podurile cu o singur deschidere cu culee integrate este mai redus, datorit simetriei, n comparaie cu efectul produs asupra unui pod clasic cu suprastructur simplu rezemat (Fig. 3.22);

a)

b) Fig. 3.22 Deplasri din variaii de temperatur a) Pod clasic cu o deschidere b) Pod cu culee integrate

eliminarea rosturilor de dilataie n cazul podurilor cu mai multe deschideri conduce la realizarea unei continuiti structurale care induce eforturi suplimentare n structura podului. Eforturile din contracia i curgerea lent a betonului, din gradient de temperatur (variaia de temperatur pe nlimea suprastructurii), din tasri difereniate ale elementelor de infrastructur i din mpingerea pmntului pot conduce la fisurarea betonului culeelor i aripilor acestora, dac racordarea cu terasamentele se realizeaz cu aripi;

Ionu Radu RCNEL

63

CAPITOLUL 3

pentru realizarea podurilor oblice cu infrastructur integrat trebuie s se in seama, n faza de proiectare, de efectele de torsiune induse n structur att de ncrcrile excentrice produse de trafic, dar i de modificrile ciclice ale mpingerii pmntului din spatele culeelor, care au tendina de a produce rotiri ale podului; prezena apei subterane n umplutura din spatele culeelor poate conduce la tasri; coloanele pe care sunt fundate culeele i pilele la podurile cu infrastructur integrat, pot fi suprasolicitate datorit alungirilor i contraciilor ciclice ale podului. Exist riscul formrii unor articulaii plastice n coloane, ceea ce reduce considerabil capacitatea lor portant; pentru podurile cu infrastructur integrat umplutura din spatele culeelor nu poate fi realizat din material moale, afnat; aceste structuri nu se pot utiliza dect pn la anumite valori ale deschiderilor, mici i medii. n figurile 3.23 3.27 se prezint cteva poduri cu infrastructur integrat realizate pe plan mondial.

Fig. 3.23 Pile integrate ale pasajului Tropicana, Las Vegas, SUA64 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


Fig. 3.24 Pile integrate la un pod pe o autostrad n Carolina de Nord

Fig. 3.25 Pod peste rul Big East, SUA, avnd culeele integrate

Fig. 3.26 Pasaj peste autostrad n Israel avnd culeele integrateIonu Radu RCNEL 65

CAPITOLUL 3

Fig. 3.27 Pod n Suedia avnd culeele integrate

66



CAPITOLUL 4 APARATE DE REAZEM UTILIZATE LA PODURI

4.1 GENERALITIAparatele de reazem sunt dispozitivele care fac legtura ntre suprastructura i infrastructura unui pod. Ele au rolul de a prelua forele verticale i orizontale provenind de la suprastructur i de a le transmite elementelor de infrastructur (culee i pile) sub form de reaciuni. n acelai timp, aparatele de reazem trebuie s permit deplasri i rotiri ale suprastructurii pe infrastructur, corespunztor schemei statice utilizate n calcul, deoarece n caz contrar pot fi induse n structura podului eforturi mai mari dect cele considerate n faza de proiectare, care pot duce la depirea capacitii portante a unora dintre elementele structurale. n funcie de gradele de liberatate asigurate pentru suprastructur, aparatele de reazem sunt: aparate de reazem fixe (Fig. 4.1a), care asigur numai rotirea suprastructurii n plan vertical, ele prelund fore orizontale dirijate dup orice direcie i fore verticale; aparate de reazem mobile pe o direcie (Fig. 4.1b), care asigur translaia suprastructurii dup direcia respectiv, prelund fore orizontale de pe direcia perpendicular pe direcia de micare i fore verticale. Aceste aparate asigur de asemenea i rotiri ale suprastructurii n plan vertical;Ionu Radu RCNEL 67

CAPITOLUL 4

aparate de reazem mobile pe orice direcie, care asigur translaii dup orice direcie n plan i rotiri n plan vertical, prelund numai forele verticale.

Fig. 4.1 Schematizri ale aparatelor de reazem n elevaie Exsit ns i aparate speciale de reazem care permit translaii dup orice direcie n plan, dar i rotiri n orice plan vertical i n plan orizontal.

4.2 DISPUNEREA APARATELOR DE REAZEMDispunerea aparatelor de reazem n cazul unei structuri de pod depinde de schema static a suprastructurii, de numrul i mrimea deschiderilor i de limea suprastructurii. n cazul podurilor cu grinzi simplu rezemate cu o singur deschidere, avnd lime mic i numai dou grinzi principale n seciune transversal, dispunerea aparatelor de reazem se face ca n figura 4.2a. Dac limea este mic, dar exist mai multe grinzi n seciune transversal, aparatele de reazem se dispun ca n figura 4.2b.

a) b) Fig. 4.2 Dispunerea aparatelor de reazem la poduri cu o singur deschidere i suprastructur de lime mic68 CI DE COMUNICAII: PODURI. ELEMENTE GENERALE


Dac suprastructura podului are lime mare, deplasrile pe direcie transversal sunt semnificative i trebuie prevzute aparate de reazem care s asigure att translaii n sens longitudinal, ct i n sens transversal. n plus, la podurile cu suprastructuri late, rotirile suprastructurii n plan vertical sunt de asemenea importante, fapt pentru care aparatele de reazem trebuie s permit i aceste rotiri (Fig. 4.3a i b).

Fig. 4.3 Dispunerea aparatelor de reazem la poduri cu o singur deschidere i suprastructur de lime mare Simbolurile AF, AM din figurile de mai sus reprezint aparate de reazem fixe, respectiv mobile, iar sgeile indic direcia i sensul gradelor de libertate. n cazul podurilor cu mai multe deschideri, dispunerea aparatelor de reazem se face conform precizrilor de mai sus, dar avnd n vedere i alte cerine de ordin tehnic i economic cum ar fi: realizarea unui numr minim de rosturi de dilataie pe lungimea podului, apariia unor deplasri ct mai reduse la nivelul rosturilor de dilataie i reducerea solicitrilor n elementele de infrastructur. De exemplu, n cazul pilelor cu nlimi mari sau a cror fundaie se execut n terenuri slabe, se va evita dispunerea aparatelor de reazem fixe, care ar conduce la apariia unor fore orizontale mari i respectiv a unor momente mari la baza pilei. La podurile amplasate n declivitate, aparatele de reazem fixe se dispun la baza declivitii, iar la podurile de cale ferat simpl la care circulaia se desfoar cu predponderen ntr-un singur sens, aparatele de reazem seIonu Radu RCNEL 69

CAPITOLUL 4

vor dispune astfel nct circulaia s se fac de la reazemele mobile ctre cele fixe. Exist situaii n cazul podurilor cu mai multe deschideri n care rezemarea pe pile se face oblic din anumite motive. Pot aprea astfel momente de torsiune semnificative pentru suprastructur i n aceste situaii se recomand dispunerea unor aparate de reazem care s asigure rotirea suprastructurii n sens transversal (Fig. 4.4).

Fig. 4.4 Dispunerea aparatelor de reazem la poduri cu mai multe deschideri, cu pile dispuse oblic n figura 4.4 cu L au fost notate aparatele de reazem fixe care blocheaz translaiile dup toate axele i permit rotiri numai n sens transversal i n plan orizontal, iar cu L1 aparate de reazem fixe care permit translaia n lungul podului i aceleai rotiri ca aparatele notate cu L. Unghiul

tr este cel cu care suprastructura se rotete n sens transversal datoritmomentelor de torsiune.

70



4.3 TIPURI DE APARATE DE REAZEMn prezent la poduri se utilizeaz aparate de reazem din oel turnat, din neopren i aparate de reazem cu alctuire special de tip calot sau de tip oal. Dup modul de lucru, aparatele de reazem sunt fixe i mobile. Dintre acestea, aparatele de reazem mobile pot fi fr rulouri (de tip I) i cu rulouri (tip II...IX). a) Aparatele de reazem din oel turnat tip I (Fig. 4.5) pot fi folosite att ca reazeme fixe, ct i ca reazeme mobile. Ele sunt alctuite din dou plci metalice suprapuse, placa superioar avnd ambele fee plane, iar cea inferioar, numit balansier, avnd suprafaa de contact curb. Placa superioar se fixeaz de suprastructura podului, iar balansierul de infrastructur (de bancheta cuzineilor pilelor sau culeelor), dup montarea n prealabil a unor plci de plumb.

a)

b)

Fig. 4.5 Aparate de reazem din oel turnat de tip I a) fix b) mobil

Ionu Radu RCNEL

71

CAPITOLUL 4

n cazul reazemului fix, pentru a mpiedica deplasarea pe orizontal, placa inferioar (balansierul) este prevzut cu opritori sau tachei. La aparatul de reazem mobil aceti opritori lipsesc. Aparatele de reazem mobile de tip I se folosesc atunci cnd valorile reaciunilor nu depesc 60 tf, deoarece altfel s-ar putea dezvolta fore de frecare mari ntre cele dou plci metalice care ar produce degradarea aparatului. Aparatele de reazem fixe de tip I se pot utiliza i pentru reaciuni cu valori mai mari, deoarece aici nu intervine frecarea. b) Aparatele de reazem din oel turnat tipurile II i III, fixe i mobile cu rulouri sunt prezentate n figura 4.6.

a)

b)

Fig.4.6 Aparate de reazem din oel turnat a) fix b) mobil, cu rulouri Aparatele de reazem fixe de tip II i III (Fig. 4.6a) din oel turnat sunt alctuite dintr-o plac superioar fixat de suprastructur, i un balansier Rotirea este asigurat prin forma cilindric rotunjit a prii superioare a balansierului. mpiedicarea deplasrilor pe orizontal este asigurat printr-un pinten care ptrunde ntr-un loca din bancheta cuzineilor infrastructurii.

72



Aparatele de reazem mobile de tip II i III din oel turnat (Fig. 4.6b) sunt formate dintr-o plac superioar fixat de suprastructur, dintr-un balansier superior, un set de rulouri (dou sau trei) i o plac inferioar. Ca i n cazul aparatelor de reazem fixe, rotirea este asigurat de forma cilindric rotunjit a prii de sus a balansierului, iar translaiile sunt asigurate prin rostogolirea rulourilor. Limitarea deplasrilor pe orizontal se face cu ajutorul unor dini care ptrund n tieturile existente pe rulouri, pe diametrul seciunii acestora (Fig. 4.6b). n STAS 4031-77 sunt standardizate 9 tipuri de aparate de reazem (I...IX) din oel turnat utilizate att pentru podurile din beton, ct i pentru podurile metalice. Dintre acestea tipurile III i IV sunt realizate n dou va

cc483i de comunicac89bii poduri

Documents