Pasaj hobanat Otopeni peste calea ferata de centura a municipiului Bucuresti (I)

Fluentizarea traficului rutier pe DN1, pe sectorul Bucuresti – Otopeni, precum si modernizarea si largirea soselei de centura a municipiului Bucuresti au impus, printre altele, si sistematizarea intersectiei dintre DN 1 si centura de sosea dar si traversarea denivelata a acestei sosele peste calea ferata de centura, printr-un pasaj superior cu patru benzi de circulatie.

In prezent, circulatia rutiera pe centura, in zona acestei intersectii, se desfasoara pe partea dreapta a caii ferate, traverseaza calea ferata de centura, la nivel, in zona pasajului superior existent pe DN 1 la Otopeni si continua pe partea stanga a caii ferate.

In intersectia la nivel dintre cele doua cai (sosea si cale ferata) concura si bretelele de legatura ale DN 1 cu soseaua de centura dinspre si spre Bucuresti si, respectiv, dinspre si spre Otopeni. Aceasta intersectie este complet depasita fata de traficul actual si, frecvent, au loc aglomerari de vehicule si blocaje de circulatie, mai ales atunci cand sunt coborate barierele de trecere peste calea ferata.

Pasajul denivelat de trecere a soselei peste calea ferata va imbunatati substantial traficul in zona intersectiei, eliminandu-se cozile de asteptare si blocajele in acest nod. Pasajul denivelat este amplasat la o distanta de cca. 560 m spre NE fata de pasajul existent pe DN 1, la intrarea in orasul Otopeni.

SCURT ISTORIC AL CONCEPTIEI PASAJULUI

Realizarea proiectului pentru fluentizarea DN 1 intre aeroporturile Baneasa din municipiul Bucuresti si „Henri Coanda“ din orasul Otopeni, inclusiv a pasajului denivelat pe centura din orasul Otopeni a revenit in anul 2002 firmei Search Corporation, care a realizat un „Studiu de Fezabi­litate“ in care se propunea, pentru pasajul in cauza, o structura hoba­nata cu un pilon inclinat si o des­chidere principala de 160 m ce permitea trecerea celor 3 linii C.F. de centura, peste care urma sa traverseze denivelat soseaua adiacenta acestora.

Intersectia impunea o deschidere foarte mare a pasajului (160 m) si implicit o structura speciala datorita oblicitatii foarte mari dintre cele doua cai de comunicatie (cca. 100).

In aceasta situatie s-a propus solutia de structura hobanata hibrida asimetrica, cu trei des­chideri (60 m + 160 m + 85 m).

Pentru echilibrarea deschiderii mediane mari s-au propus doua deschi­deri laterale, dintre care una din beton armat precomprimat (des­chi­derea de 60 m).

Pasajul propriu-zis se continua cu un viaduct de acces cu trei deschideri de cate 40 m lungime fiecare. Lungimea totala a pasajului in aceasta solutie era de cca. 425 m, iar lungimea intregii traversari (inclusiv rampele de acces) era de 980 m.

In cadrul studiului de fezabilitate a fost analizat si un alt traseu de traversare, mai lung cu cca. 2 km, care parasea traseul existent, se inscria pe langa padurea limitrofa orasului Otopeni si traversa calea ferata aproximativ normal cu un pasaj cu structura obisnuita si lungime redusa. Desi costul traversarii in aceasta solutie era mai redus, solutia a fost respinsa la avizari din cauza trase­ului de drum necores­punzator, cu curbe si contracurbe avand raze deosebit de reduse.

Pe traseul traversarii liniilor C.F. s-a mai studiat si o solutie de pasaj denivelat cu structura de semitunel, cu lungime similara cu cea a pasa­jului hobanat. Initial a fost avizata aceasta solutie, care avea un cost ceva mai redus fata de solutia cu pod hobanat, dar mai apoi, din considerente estetice, s-a solicitat din nou solutia de pasaj hobanat simetric, cu un pilon central si doua deschideri egale de cate 120 m lungime fiecare.

Inaltimea pilonului era de 60 m, iar tablierul de suprastructura era sustinut de 40 cabluri dispuse in doua planuri laterale, cate 10 bucati de fiecare parte a pilonului.

In acest caz, cele 3 cai ferate treceau pe sub cei 2 stalpi ai pilonului, iar tablierul mixt cu conlucrare era incastrat in stalpii pilonului, redu­candu-se substantial inaltimea de constructie si implicit lungimea rampelor.

Pasajul nu a fost avizat de catre Autoritatea Nationala de Aeronautica. Aceasta a solicitat ca inaltimea maxi­ma a pilonului, masurata de la nivelul terenului, sa fie de 46,50 m, similara cu cea a turnului de control telecomunicatii din incinta unitatii militare de transmisiuni aflata in apropierea amplasamentului pasajului.

A fost analizata o noua solutie cu pilon avand inaltimea elevatiei de 47,50 m, respectiv 46,50 m de la nivelul terenului. Numarul hobanelor, de fiecare parte a pilonului, s-a redus de la 2×10 buc. la 2×9 buc.

Aceasta solutie a fost propusa in doua variante si anume:

• varianta I – pasaj hobanat cu un singur plan de hobane pe mijlocul caii;

• varianta a II-a – pasaj hobanat cu doua planuri de hobane laterale).

A fost avizata varianta a II-a de pasaj. Pentru varianta in solutia avizata s-a intocmit proiectul tehnic si lucrarea a fost licitata spre executie, fiind castigata de consortiul ALPINE (Austria) – FCC (Spania).

DESCRIEREA PASAJULUI IN SOLUTIE FINALA

Date generale

Consortiul care a castigat executia lucrarilor a incredintat firmei FHECOR (Spania) elaborarea deta­liilor de executie pentru pasaj, iar firmei VIA DESIGN (Romania) elabo­rarea detaliilor de executie pentru rampe si verificarea de calitate a detaliilor de executie pentru pasaj. Insusirea proiectului cu detaliile de executie pentru pasaj a fost incre­dintata firmei IPTANA (Romania).

Proiectantul FHECOR a operat unele schimbari structurale, neesen­tiale din punct de vedere al costului si exploatarii, fara a aduce, insa, modi­­ficari de functionalitate si aspect.

Lucrarea a fost avizata cu aceste modificari si executia a fost dema­rata pe baza detaliilor de executie elaborate de catre FHECOR (Spania).

Modificarile structurale au constat in urmatoarele:

• rezemare independenta a tablierului de suprastructura pe pilon, in locul incastrarii acestuia in stalpii de pilon;

• micsorarea deschiderilor, prin introducerea a doua pile la distanta de 35 m fata de culee si, implicit, reducerea numarului de hobane, in sens longitudinal, de la 2 x 9 buc. la 2 x 8 buc., de fiecare parte a caii;

• realizarea tablierului metalic din doua grinzi casetate laterale, in locul tablierului triplu casetat.

Rezolvarea rezemarii independente a tablierului de suprastructura pe pilon s-a facut prin prevederea a doua console iesite din stalpii de piloni la nivelul de rezemare, astfel incat sa nu afecteze gabaritul de libera trecere sub pasaj, linia rosie a caii ramanand nemodificata.

Aparatele de reazem prevazute pe aceste console sunt de tip special, continand si amortizoare antiseismice.

Infrastructura

Infrastructura pasajului este constituita din cele doua culei de la capete, din cele doua pile intermediare si pilonul central de care este ancorat tablierul.

Culeele pasajului au alcatuirea unor pile, deoarece tablierul supra­structurii se termina cu console la capete avand lungimea de cate 2,61 m. Pe aceste console reazema si placile de racordare cu terasamentele, umpluturile terasamentelor fiind alcatuite din pamant armat.

Elevatiile culeelor sunt alcatuite din beton armat si au forma lamelara in T, cu grosimea de 2,00 m. Latimea elevatiei la baza este de 10,73 m si se racordeaza la latimea de 17,10 m a banchetei de rezemare, cu arce de cerc avand raza de 6,30 m.

Inaltimea totala a elevatiilor cule­elor este de 8,35 m. Culeele sunt fundate pe cate 6 coloane forate din beton armat avand diametrul de 1,50 m si lungimea de 18,50 m prin intermediul unor radiere din beton armat cu lungimea de 12,00 m, latimea de 7,00 m si adancimea de 2,50 m.

Pilele pasajului au elevatiile alcatuite din beton armat, cu forma lamelara in T, avand grosimea de 2,00 m. Latimea elevatiei la baza este de 3,52 m si se racordeaza la latimea de 12,60 m a banchetelor de rezemare, cu arce de cerc avand raza de 6,30 m. Inaltimea totala a elevatiilor pilelor este de 8,50 m. Pilele sunt fundate pe cate 4 coloane forate din beton armat, cu diametrul de 1,50 m si lungimea de 18,50 m, prin intermediul unor radiere din beton armat cu lungimea de 7,50 m, latimea de 6,50 m si adancimea de 2,00 m.

Pilonul pasajului este unul din elementele principale ale structurii de rezistenta. Elevatia pilonului are o forma in A, cu doua rigle de stabilitate si console de rezemare a tablierului suprastructurii. Inaltimea elevatiei pilonului este de 47,50 m. Stalpii pilonului sunt astfel asezati incat asigura gabaritul de trecere pentru cele trei cai ferate, prin spatiul dintre ei. Corpul inferior al stalpilor de piloni este alcatuit din beton armat si are o sectiune dreptunghiulara, variabila. Corpurile inferioare ale celor doi stalpi de piloni sunt inclinate catre interiorul structurii, unde, la partea de sus, sunt amplasate console pe care sunt amenajate banchetele de rezemare a supra­structurii. Corpurile inferioare se continua de la nivelul banchetelor de rezemare cu corpurile superioare casetate. Acestea sunt inclinate curbi­liniu catre interiorul structurii si se termina in partea de sus cu cate o zona rectilinie, unde sunt amplasate capetele si respectiv ancorajele hobanelor.

Stalpii de piloni au o latime liniar variabila, de la 4,50 m la baza (la rostul elevatie – fundatie) pana la 3,00 m la varf si o grosime, de ase­menea, liniar variabila, de la 3,00 m la baza pana la 2,00 m la varf.

Pilonul este fundat pe coloane forate din beton armat cu diametrul de 2,00 m si lungimea de 18,00 m, cate 8 bucati pentru fiecare stalp, prin intermediul a doua radiere din beton armat. Radierele au lungimea de 20,50 m, latimea de 8,50 m si inaltimea de 4,50 m.

Sectiunea verticala din lungul radierului este o combinatie dintre o zona dreptunghiulara la baza cu inaltimea de 2,00 m si latimea de 20,50 m si o zona trapezoidala in partea superioara, cu inaltimea de 2,50 m si latimea variabila de la 20,50 m in partea de jos, pana la 5,00 m in partea de sus.

Suprastructura

Structura de rezistenta a suprastructurii este alcatuita din:

• tablierul suprastructurii;

• sistemul de hobanare.

Tablierul suprastructurii

Tablierul suprastructurii are o structura mixta cu conlucrare si se compune din:

• tablierul metalic;

• platelajul din beton armat;

• conectorii de legatura dintre tablierul metalic si platelajul din beton armat.

Tablierul metalic este alcatuit din doua grinzi principale semicasetate, legate intre ele cu antretoaze ase­zate echidistant la 3,33 m.

Grinzile semicasetate au talpa inferioara cu latimea constanta de 2.500 mm si grosimea variabila de la 40 mm pana la 55 mm, in functie de necesitatile statice si doua talpi superioare cu latimea de 500 mm si grosimea de 50 mm.

Inimile au grosimea de 20 mm si inaltimea diferita si anume:

• inima exterioara: 1.395 mm (inclusiv grosimile talpilor);

• inima interioara: 1.550 mm (inclusiv grosimile talpilor).

Distanta dintre axele grinzilor principale este de 14.100 mm.

Antretoazele curente sunt grinzi cu inima plina in forma de „I“. Talpile superioara si inferioara au latimea de 400 mm si grosimea de 30 mm. Inimile au grosimea de 15 mm si inaltimea variabila de la 1.335 mm pana la 1.490 mm. Antretoazele de pe reazeme sunt casetate si au inaltimea egala cu cea a antretoazelor curente si latimea de 1.200 mm.

Platelajul din beton armat este elementul care sustine calea pe pod (partea carosabila pentru patru benzi de circulatie si trotuarele late­rale) si conlucreaza cu tablierul me­talic prin intermediul conectorilor, sporind rezistenta si rigiditatea structurii. Platelajul din beton armat are o latime echivalenta cu latimea caii si o grosime de 25 cm. Betonul din platelaj este prevazut a fi de marca C 30/37.

Conectorii de legatura dintre tablierul metalic si platelajul din beton armat sunt de tip flexibili, fiind alcatuiti din dibluri cu cap ingrosat realizate din otel de marca OL 37-3k. Diametrul diblurilor este de 19 mm, iar lungimea lor este de 200 mm.

Sistemul de hobanare

Sistemul de hobanare se compune din:

• hobane;

• ancoraje.

Hobanele sunt elemente flexibile, teoretic rectilinii, care sustin suplimentar suprastructura fata de reazemele fixe de pe pile si culei, permitand realizarea unor lungimi ale deschiderilor de pasaj, superioare in raport cu cele ale structurilor clasice, obisnuite.

Hobanele transmit o parte din incarcari catre piloni, reducand incarcarile pe celelalte elemente ale infrastructurilor (culei si eventual pile). In acelasi timp, redistribuie incarcarea supra­structurii pe lungi­mea acesteia, dimi­nuandu-i substan­tial solicitarile. Avantajul primordial al structurilor hobanate il constituie reducerea drastica a inaltimii de constructie a suprastructurii si a sectiunilor acesteia, cu toate bene­ficiile care decurg din acest mod de alcatuire.

De regula, hobanele sunt alca­tuite din fascicule de sarme sau toroane, care se prind la capete de tablier si, respectiv, de pilon, prin intermediul ancorajelor.

La pasajul Otopeni, hobanele sunt alcatuite din cabluri sub forma de fascicule de toroane tip BBR, protejate in teci de polietilena de inalta densitate. Sistemul de dispunere a cablurilor este in evantai, pe ambele margini laterale ale tablierului de suprastructura, cate 8 bucati de fiecare parte.

Alcatuirea hobanelor la pasajul Otopeni consta intr-un numar variabil de toroane, din cate 7 sarme galvanizate cu diametrul de 6 mm fiecare. Numarul de toroane T7 variaza intre 20 si 31 bucati, in functie de necesitatile statice. Protectia sarmelor se face atat prin galvanizare cat si prin acoperirea lor cu vaselina si invelirea cu folie de polietilena (PE) sau polipropilena (PP).

Toroanele componente, astfel constituite, sunt cuprinse in interiorul unei tevi din polietilena de inalta densitate (HDPE).

Ancorajele sunt dispozitivele care asigura legatura hobanelor la capete cu tablierul de suprastructura si, respectiv, cu pilonul de care acesta se ancoreaza.

Ancorajele sunt de doua tipuri si anume:

• ancoraje mobile (ajustabile) sau active;

• ancoraje fixe sau inactive.

Ancorajele mobile (ajustabile) sunt dispozitivele de unde se efectueaza tensionarea, respectiv detensionarea cablurilor ce alcatu­iesc hobanele.

Ancorajele fixe sunt similare cu cele mobile, dar nu sunt folosite pentru tensionare (detensionare). De regula, ancorajele mobile sunt amplasate pe pilon, unde accesul este mai facil, asa cum este si la pasajul Otopeni.

Calea pe pasaj

Calea pe pasaj este alcatuita dintr-o parte carosabila cu latimea de 14,80 m, pentru patru benzi de circulatie (cate doua benzi pentru fiecare sens) si doua trotuare pieto­nale laterale cu latimea utila de cate 1,00 m fiecare.

Structura caii pe partea carosa­bila consta din imbracamintea caii, formata din doua straturi de beton asfaltic de 3 cm si respectiv 4 cm grosime si din hidroizolatia alcatuita dintr-o membrana hidroizolatoare performanta de cca. 1 cm grosime si dintr-un strat de protectie de mortar asfaltic de 2 cm grosime.

Trotuarele sunt alcatuite din umpluturi de beton si imbracaminte asfaltica de 2 cm grosime.

Calea este prevazuta cu parapete de protectie pietonala, alcatuite cu stalpi din tevi metalice cu sectiune patrata 80 mm x 80 mm x 6 mm, lise superioare din tevi metalice cu sectiune dreptunghiulara  60 mm x 106 mm x 6 mm, lise inferioare din tevi metalice patrate 50 mm x 50 mm x 3 mm si zabrelute din bare de otel rotund cu diametrul de 16 mm. De asemenea, calea este prevazuta cu borduri inalte care limiteaza partea carosabila de trotuare. Inaltimea bordurilor deasupra partii carosabile este de 40 cm, iar latimea acestora este de 20 cm.

La capetele suprastructurii pasa­jului, calea este prevazuta cu dispozitive de acoperire a rosturilor de dilatatie de tip etans, care asigura racordarea dintre suprastructura si rampe, permitand deformatiile supra­structurii din variatiile de tempera­tura, dar si din celelalte actiuni la care aceasta este supusa.

Dispozitivele de acoperire a rosturilor de dilatatie de la pasajul Otopeni sunt de tip MAURER si asigura o deplasare longitudinala maxima absoluta de 1.040 mm (± 520 mm) si o deplasare transversala maxima absoluta de 800 mm (± 400 mm), in caz de seism.

Calea pe pod mai este prevazuta cu un sistem de evacuare a apei de pe partea carosabila constituit din guri de scurgere laterale tip BRIDGE DECK, teava colectoare din lungul pasajului, burlanele flexibile de legatura intre gurile de scurgere laterale si teava colectoare si burlanele de evacuare fixate pe elementele de infrastructura.

Anexele pasajului

Anexele pasajului constau din: aparatele de reazem, dispozitivele de acces in interiorul stalpilor de pilon si al grinzilor casetate ale supra­structurii, sistemul de ilumi­nare, sistemul de balizare, sistemul de protectie impotriva trasnetului (paratrasnet), racordarea cu terasamentele si sistemul de semnalizare si marcare.

Aparatele de reazem de pe pilon sunt alcatuite din cilindri de neopren armat cuprinsi intre platane metalice superioare si inferioare, de forma patrata, cu dimensiunea laturii de 900 mm. Inaltimea aparatelor de reazem este de 430 mm. Aparatele de reazem de pe pilon preiau o sarcina verticala maxima de 6.580 kN si o deplasare maxima din cutremur de ± 405 mm.

Aparatele de reazem de pe pile si culei sunt de tip „oala“ cu neopren si teflon si preiau o sarcina maxima de 9.050 kN la pile, asigurand o depla­sare din seism de ± 447 mm in sens longitudinal si de ± 415 mm in sens transversal, iar la culei preiau o sarcina maxima de 3.800 kN, cu o deplasare din seism de ± 462 mm in sens longitudinal si de ± 386 mm in sens transversal. Dimensiunile acestor aparate de reazem, respectiv lungime / latime / inaltime sunt 610 mm / 610 mm / 155 mm.

Placile de racordare cu terasamentele sunt elemente prefabricate cu lungimea de 5 m, latimea de 1,10 m si grosimea de 0,32 m.

Dispozitivele de acces in interiorul pilonului si al grinzilor casetate ale suprastructurii constau in goluri corespunzatoare, bordurate cu table de otel practicate in elementele structurale, precum si in scarile de acces metalice de tip „pompier“.

Sistemele de iluminare, de bali­zare, de protectie antitrasnet si de semnalizare rutiera sunt lucrari specializate, dar strict necesare pentru functionarea in siguranta a lucrarii.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 67 – februarie 2011, pag. 38

Autor:
dr. ing. Victor Popa – vicepresedinte CONSITRANS, membru corespondent al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania