Poduri pe arce

Elementul de rezistenta principal al tablierelor in arc este arcul , caracterizat in primul rand prin faptul ca sub actiunea incarcarilor gravitationale, in reazeme apar pe langa reactiunele vertical si reactiuni orizontale-impingeri ale arcului. Reactiunile orizontale produc in sectiunele arcului moment incovoietoare negative ,care reduc momentele pozitive din actiunea incarcarile exterioare, obtinundu-se in final moment incovoietoare in sectiunele arcului mult mai mici, comparative cu cele de la grinda dreapta de aceeasi deschidere.

Marimea momentelor incovoietoare in sectiunea arcului si modul de comportare a structurii depinde de schema static adoptata:

Arcele incastrate la reazeme : Momentele negative au o actiune de descarcare a momentelor positive din actiunele gravitationale, iar repartizarea momentelor incovoietoare efective in lungul arcului, este mai uniforma. Ca urmare adoptarea acestui sistem static conduce la sectiuni mai reduse ale arcului si implicit la un consum mai redus de otel. In acelasi timp incastrarea la reazeme conduce la ocomportare mai buna in exploatare, aceste structure avand o rigiditate ridicata.Dezavantajul consta in sensibilitatea mare la variatii de temperatura si la cedarea reazemelor, motiv pentru care se folosesc numai in cazul unor terenuri foarte bune de fundare.

Arcul dublu articulate : asigura rotirea la reazeme si in consecinta se reduce sensibilitatea structurii la variatii de temperatura, iar cedarea neuniforma a reazemelor nu influenteaza practic momentele incovoietoare in lungul arcului. Aceste structuri au o comportare buna in exploatare, avand in vedere si faptul ca deformatia elastica sub actiunea convoaielor este continua.

Arcul cu trei articulatii : (la reazime si cheie) exclude aparitia tensiunilor suplimentare din variatia de temperatura si din cedarea reazemelor. In schimb, aceste structuri prezinta o rigiditate redusa, iar deformatia elastica este discontinua in dreptul articulatiei de la cheie si mareste efectul dinamic la trecerea convoaielor.

Arcul incastrat la reazeme si articulat la cheie : prezinta de asemenea dezavantajul discontinuitatii deformatiei si nu este recomandat pentru structuri de poduri.

Scheme statice de arce utilizate frecvent:

In categoria podurilor pe arce intra trei tipuri specifice de structuri

1. Structura Langer

2. Sistemul Neilsen

3. Structuri combinate arce-grinda tirant

I. Structura Langer

La aceasta structura tablierul are o rigiditate mare si joaca rolul de tirant al arcelor flexibile cu inima plina. Suspendarea arcului de tablier se face prin tirantii verticali. O asemenea alcatuire a structurii cu grinda foarte puternica si arc zvelt, determina si modul ei de lucru, respectiv modul de preluare a solicitarilor. Se accepta ipoteza ca grinda preia momentele incovoietoare si fortele taietoare, iar arcul elastic preia forta axiala de compresiune Tablierele alcatuite in aceasta solutie constructiva prezinta urmatoarele avantaje:

grinda rigida se executa in uzina in solutie de grinda cu inima plina sau chesonata si alcatuire sudata(executata automat sau semiautomat)

arcul,element ce lucreaza numai la compresiune, se realizeaza in solutie cu inima plina, uzinat; asamblat la sol, poate fi lasnsat in intregime mai ales in cazul deschiderilor mici si mijlocii.

Hohenzollern Bridge

Este un pod pe arce din metal care traverseaza raul  Rin, din orasul german Köln.Initial podul a fost atat un pod de cale ferata cat si stradal insa dupa distrugerea in anul 1945 si reconstructia ulterioara a devenit accesibil doar petru calea ferata si pentru pietoni. Este cel mai folosit pod de cale ferată în Germania,face legatura intre statiile Köln Hauptbahnhof şi Köln Messe / Deutz cu fiecare.

Podul a fost construit intre anii 1907-1911, in locul podului Chatedral care nu mai face fata traficului din Köln.

A fost unul dintre cele mai importante poduri din Germania in timpul celui de al doilea razboi mondial.Chiar si sub bombardamentul zilnic podul n-

a suferit distrugeri grave.In data de 6 martie 1945 trupele germane au aruncat in aer podul din cauza ca orasul a fost invadata de inamici. Dupa razboireconstructia a fost organizata rapid, in 8 mai 1948 podul era accesibil pentru pietoni.In urmatorii 11 ani podul a fost reconstruit total si in anul 1959 a fost dat in exploatare. In anii 80 podul a fost renovat cu inca 2 cai.Astazi peste podul Hohenzollern trec zilnic peste 1200 de trenuri. Podul a devenit indispensabil pentru orasul Köln deoarece el conecteaza gara centrala cu orasele Europene.Lungimea totala a podului este de 409.19 metri.

II. Sistemul Nielsen

Structuri mixte alcatuite dintr-o singura grinda rigida, consolidata cu un sistem de zabrele. Daca in structura sistem Langer alcatuita dintr-o grinda rigida si arc elastic, tirantii verticali se inlocuiesc cu tiranti inclinati se obtine o structura care se comporta complet diferit, si anume ca aceea a unei grinzi cu zabrele cu talpa superioara poligonala si cea inferioara rigida. Indeformabilitatea generala a structurii este asigurata de sistemul de tiranti inclinati. Datorita conturului poligonal al talpii superioare, eforturile in lungul acesteia sunt aproximativ constante, iar cele din diagonala(tirantiinclinati) relativ mici. Daca greutatea permanenta a structurii este importanta in raport cu incarcarea utila (cazul podurilor de sosea late)-in tiranti se dezvolta numai eforturi de intindere si pot fi executati din bare zvelte, sau chiar cabluri.

Primul pod construit in acest sistem a fost in anul 1920, proiectat si construit de compania care a inventat aceasta metoda Chiristiani&Nielsen. Podurile de pe râul Angermanalv din Suedia sunt construite in acest sistem:

Podul Hammar, are 4 arce si o deschdere de 85 metri

Podul Edskyrka, deschidere 121 metri

Doua poduri in arce dupa sistemul Nielsen au fost construite in Franta. Podul Castelmoron peste raul Lot in 1933 si podul Coudette peste raul Gave de Pau in 1943.

Podul Castelmoron, 143 metri (Chiristiani&Nielsen)

Podul Coudette, 111 metri (N. Esquillan)

III.Structuri combinate arce-grinda tirant

Sunt alcatuite dintr-o singura grinda legata de arc printr-o retea multipla de diagonale(tiranti inclinati)

River Luznice bridge

Se afla langa un castel dintr-un orasel mic numit Bechyne la aproximativ 100 km de Praga.A fost construit pentru a inlocui vechiul pod care era din anul 1885 si se afla in conditii necorespunzatoare exploatarii. Forma structurala este alcatuita dintr-o retea de tiranti

legata de un arc de otel. Calea este alcatuita din beton precomprimat.O multime de tiranti inclinati din otel inoxidabil cu diametrul de 40 mm. Deschiderea este de 41 metri si inaltimea arcului este de 6 metri, grosimea puntii este de 500 mm . Podul este proiectat pentru a avea acces la zona istoerica deci este predestinat unui trafic limitat si pietonilor.Latimea suprastructurii este de 7.9, aici intra carosabilul si trotuarul care este pe amble parti.

Clasificarea podurilor in arce dupa pozitoa caii:

Poduri cu calea sus Poduri cu calea jos Poduri cu calea la mijloc

Poduri cu calea sus

Cold Spring Canyon Arch Bridge Se afla in muntii Santa Ynez si leaga Santa Barbara, California de Santa Ynez .Podul a fost dat in exploatare in anul

1963.Este al 5-lea pod cu calea sus dupa lungime din lume. Are o dechidere de 350 m si o lungime totala de 1214 m.

Poduri cu la mijloc

Kaiserlei Bridge

A fost construit intre anii 1960-1964 si a fost inaugurat in 18 decembrie 1964.Este construit peste raul Main intre Frankfurt, Hesse, Germany si Offenbacham Main, Hesse, Germany. Are o deschidere de 220 metri,inaltimea de 9.50 metri si latimea caii de 36.70 metri.

Poduri cu calea jos

Fremont BridgePodul este construit peste raul Willamette in orasul Portland, Oregon.A fost inaugurat in 15 noiembrie 1973.Are o lungime totala de 656.5 metri, cea mai mare deschidere este de 382.5 metri.Inaltimea este de 18.5 metri, latimea este de 53.3 metri.

Exemplu tehnologie de montaj a unui pod pe arce

Gabarite de libera trecere

Predimensionare

Rapoartele uzuale intre sageata la cheie si deschiderea arcului f/l ,sunt: