Degradarile si metodele de reabilitare in cazul unor poduri rutiere din beton

Va prezentam, in cele ce urmeaza, problematica degradarilor structurale ale unor poduri din beton armat de pe sectoarele unor drumuri nationale aflate in programe sectoriale de reabilitare, precum si aspecte specifice de urmarire speciala.

Pod monolit din beton armat cu o singura deschidere

Descrierea structurii

Structura de rezistenta, realizata din beton armat, turnat monolit in anul 1951, este de tip mixt, cu noduri rigide. Podul a fost dimensionat pentru clasa I-a de incarcare, convoi de autocamioane A13 si vehicule speciale, pe senile, S60.

Caracteristicile constructive sunt: lungime totala de 61,58 m, o singura deschidere, pleostire (f/l) de 1/5, latime 9 m, din care 7,00 m parte carosabila si inaltime libera la etiaj de 10,00 m (foto 1).

Podul are o structura static nedeterminata alcatuita din doua arce elastice de beton armat dublu incastrate cale sus, care conlucreaza cu tablierul elastic de beton armat pe cadre continue (stalpi si doua grinzi longitudinale solidarizate transversal cu antretoaze la fiecare 5,00 m si placa de beton armat la partea superioara).

Arcele din beton armat au lungimea de 40,00 m (masurata pe linia nasterilor) si sectiunea drept­unghiulara, de latime constanta de 0,60 m si inaltime variabila de 1,40 m la nastere pana la 1,00 m la cheie. În sectiune transversala, arcele sunt amplasate la 5,00 m interax, simetric in raport cu axul longitudinal al podului.

Arcele sunt solidarizate intre ele cu diafragme din beton armat, cu sectiune dreptunghiulara de 0,60 m x 0,30 m in camp si de 1,00 m x 0,30 m in incastrare, la fata arcelor. Legatura dintre arce este realizata prin intermediul a patru diafragme amplasate la 5,00 m una fata de alta, in lungul podului. În zona cheii, pe o lungime de 15,00 m, arcele fac corp comun cu grinzile monolite ale tablierului, solidarizarea intre arce fiind asigurata de antretoazele tablierului si placa superioara a tablierului.

Structura de rezistenta a tablie­rului elastic din beton armat este alcatuita din cadre continue de beton armat cu stalpi de sectiune drept­unghiulara de 0,50 m x 0,60 m si grinzi longitudinale de sectiune drept­unghiulara de 0,35 m x 0,75 m, cu placa de beton armat de inaltime variabila la partea superioara.

Conlucrarea dintre grinzile principale este asigurata de antretoaze cu sectiune dreptunghiulara, avand dimen­siunile de 0,35 m x 0,75 m si fiind amplasate in lungul podului la 5,00 m distanta interax.

La partea superioara, reteaua de grinzi este solidarizata cu o placa din beton armat, incastrata pe contur in reteaua de grinzi (foto 1, 2).

Culeele sunt de tip cadru din beton armat (cadre cu deschideri de 5,00 m cu stalpii incastrati in fundatia arcelor – fundatie comuna, ingropata in terasamente). Culeele asigura racordarea cu terasamentele cu taluz avand panta 2:3, pe o lungime de 10,50 m.

Fundatiile sunt de tip fundatii directe. Dimensiunile blocului de fundare sunt de 8,82 m x 6,50 m x 9,20 m.

Racordarea podului cu terasamentele este realizata prin intermediul unor sferturi de con pereate.

Degradari ale elementelor constructive

Degradarile constatate sunt urmatoarele:

a. la nivelul suprastructurii exista degradari vizibile pe zone restranse, fara afectarea sectiunii transversale (coroziunea armaturii, pete de rugina) (foto 3);

b. la nivelul infrastructurii si a echipamentelor se constata:

• defecte de suprafata ale fetei vazute: culoare neuniforma, pete negre, impuritati, pete de rugina, aspect prafuit, imperfectiuni geome­trice, eflorescente;

• suprafete microfisurate; defecte de turnare ale betonului (agregate mari la suprafata); zone in care armaturile nu mai sunt acoperite cu beton si sunt corodate (foto 4);

• infiltratii masive pe toata latimea culeelor;

• cadrul amonte al culeei pre­zinta pe intradosul grinzii o caverna cu o lungime de 1,50 m si 0,15 m in adancime pe toata latimea grinzii, in care sectiunea de armatura este redusa cu circa 30% (foto 5);

• antretoazele prezinta defecte de executie, reparate prin tencuire si zone de suprafata unde armatura nu are strat de acoperire din beton;

• lipsa treptelor de acces, a casiurilor, a santurilor pereate de la baza taluzurilor, racordare defectuoasa, infiltratii, eflorescente.

c. degradari ale albiei, apararilor de maluri, rampelor de acces si instalatiilor pozate sau suspendate de pod:

– apararea de mal, aval mal drept si fundatia sfertului de con sunt complet distruse;

– pereul de protectie din zona culeelor ingropate si fundatiilor afe­rente este distrus de viituri;

– dispozitivele de acoperire ale rosturilor de dilatatie sunt distruse, fiind constatate infiltratii masive ale apelor pluviale.

Deoarece podul este amplasat pe un drum national principal, cu doua benzi de circulatie, incadrat in clasa tehnica III, nu mai corespunde, sub aspectul evolutiei traficului greu din zona, care se apropie clasei E de incarcare (vehicul special pe roti V80 si convoi de autocamioane A30), iar durata de viata depaseste durata normata cu 15 ani.

Podul a fost inclus in programul sectorial de reabilitare/consolidare.

Lucrarile de reabilitare propuse au fost:

• refacerea dispozitivelor de acoperire a rosturilor de dilatatie;

• reabilitarea placii din beton armat a tablierului si aducerea geometriei tablierului in parametrii ceruti de normele in vigoare;

• repararea si completarea sectiunilor de armatura a elementelor structurale degradate cu mortare speciale;

• camasuirea grinzilor principale si a arcelor (executare prin sporirea dimensiunilor sectiunii transversale a elementelor si adaugarea unor bare de armatura de rezistenta suplimentare);

• repararea zonelor din beton degradat din infrastructura; efectuarea unor lucrari de reparatii locale (fara sporirea dimensiunilor sec­tiunii transversale a elementelor cadrelor din beton armat care alcatuiesc culeele acolo unde se constata ca exfolierea sau detasarile de beton nu depasesc 10% din suprafata sau din lungimea elementului consolidat);

• refacerea casiurilor, a scarilor si a pereurilor;

• racordarea rampelor de acces pe o lungime de min. 25 m de fiecare parte a podului;

• realizarea unor aparari de maluri.

Pod cu structura mixta (infrastructura beton monolit, tablier metalic)

Date constructive

Podul are urmatoarele caracteristici tehnice: lungimea de 236 m si patru deschideri (doua marginale de cate 50,35 m si doua centrale, de cate 60,00 m); infrastructura este realizata din beton armat, iar suprastructura este metalica (foto 6).

Degradari constatate

Degradarile au fost semnalate cu ocazia afuierii terenului de fundare in zona pilei P3, aceasta pierzan­du-si stabilitatea, inclinandu-se catre albie cu cca. 40 cm (masurat la varf), fapt care a dus si la cedarea aparatelor de reazem de la aceasta pila (foto 7 a, b).

Înaintea reabilitarii a fost montat un dispozitiv provizoriu de reazem realizat din traverse de lemn, cu acordul AND si a fost decisa urma­rirea speciala a inclinarii pilei P3.

Lucrarile de reabilitare executate sub exploatare (cu reducerea vitezei de circulatie pe pod), intr-o prima faza si, apoi, fara restrictii de viteza pentru circulatia rutiera, au fost:

• consolidarea albiei raului, cu piatra naturala (50…400 kg/bucata), in zona fundatiei pilei P3 (foto 8);

• consolidarea terasamentului in zona versantului, respectiv a malului stang al raului;

• consolidarea pilei P3 (fundatie si elevatie) prin injectare cu lapte de ciment;

• protejarea albiei raului pe o lungime de 290 m in amonte si 300 m in aval impotriva eroziunii apei;

• indreptarea pilei prin camasuirea elevatiei (la grosimea medie de 40 cm);

• aducerea la cota a banchetei cuzinetilor prin turnarea unui strat din beton armat;

• ridicarea tablierului, repozitio­narea (aducerea la cota proiectata sub monitorizare topo-geodezica) si respectiv inlocuirea aparatelor de reazem stang expus eroziunii (pe 340 m lungime), cu scopul de a dirija cursul apei in deschiderea „3” a po­dului (intre pilele P2 si P3) (foto 9);

• refacerea celor doua contravantuiri orizontale distruse ale tablierului;

• urmarirea speciala a pilei P3 dupa finalizarea lucrarilor de consolidare.

Va sunt prezentate, in conti­nuare, cateva aspecte caracteristice din timpul urmaririi speciale, folosind metode geodezice.

Pentru aprecierea modului de comportare in exploatare a pilei consolidate a fost folosita o retea geodezica alcatuita din punctul fix R1, apartinand retelei geodezice nationale de ordinul II si trei puncte C, D si E situate pe fundatia pilei podului. Amplasarea punctului de statie (S1) a fost aleasa pe un pod pentru utilitati (pentru sustinerea unei conducte cu apa) care are axul paralel cu podul urmarit.

Pentru punctele C, D, E coordonatele in sistem de proiectie stereografic 1970 si cotele Marea Neagra 1975 au fost obtinute de pe un plan existent, fiind verificata corectitudinea pozitionarii acestora, inainte de utilizare (fig. 1).

Masuratorile au fost efectuate in doua serii; in prima serie au fost inregistrate 7 valori pentru punctele A si B (marci de tasare fixate pe partea superioara a pilei, in imediata apropiere a aparatului de reazem, conform precizarilor din normativele P 130/1997 si NP 103-04), iar cea de-a doua serie 17 valori pentru punctul A si 12 valori pentru punctul B.

Prima serie de masuratori cores­punde unei restrictii de viteza a circulatiei rutiere pe pod, de 20 km/h, iar a doua este corespunzatoare circulatiei fara restrictie de viteza, dupa reabilitare.

Din analiza valorilor coordonatelor punctelor A si B in timpul urmaririi speciale rezulta ca in timpul inlocuirii aparatelor de reazem si ulterior nu s-au mai inregistrat miscari semnificative ale pilei, cele observate incadrandu-se in limitele admisibile precizate de normativele de specialitate, ceea ce a permis reluarea fara restrictii a traficului rutier pe pod.

Masuratorile au fost efectuate cu o statie totala performanta care a asigurat determinarea coordonatelor punctelor cu o precizie milimetrica.

Concluzii

Defectele si degradarile constatate au fost interpretate conform precizarilor din „Instructiunile pentru stabilirea starii tehnice a unui pod“, indicative AND 522/2002 si a „Manualului privind defectele si degradarile aparente la podurile rutiere si indicarea metodelor de remediere“.

Natura degradarilor constate la fiecare pod conduce la metode si masuri specifice de consolidare si implicit dicteaza necesitatea urmaririi speciale.

Bibliografie

Proca Gabriela, Deprecierea si inspectia constructiilor, curs si lucrari practice 2009;

Proca Gabriela, Proca Mihaela, 2005, 17 dec. U.T Iasi, „Highways’ Rehabilitations, using GPS Technology. Case Study“, Electronic Revue of Technical University Jassy, ISBN 973-7962-57-5, Ed. Societatii Academice Matei-Teiu Botez.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 53 – octombrie 2009

Autori:
conf. dr. ing. Gabriela Proca,
drd. Mihaela Proca – Universitatea Tehnica Iasi