«

»

Poduri cu structuri mixte cu conlucrare executate in Romania

Share

popa - structuri mixte fig 19Structurile mixte cu conlucrare sau structurile compozite (composite structures), cum sunt definite pe plan international, sunt constructii ingineresti realizate prin conlucrarea a doua sau mai multe materiale cu proprietati fizico-mecanice diferite. Principiul de baza al alcatuirii acestor structuri il constituie pozi­tionarea materialelor componente, astfel incat proprietatile lor fizico-mecanice sa fie folosite optim.

O alta conditie importanta pentru alcatuirea acestui tip de structura consta in realizarea unei legaturi intime intre materialele componente, astfel incat structura formata sa se comporte ca un element unitar.

In domeniul constructiilor, cele mai des utilizate materiale pentru alcatuirea structurilor mixte cu conlucrare sunt, pe de o parte, betonul, respectiv betonul armat sau betonul precomprimat si pe de alta parte, otelul sub forma de confectie metalica. Legatura dintre cele doua tipuri de materiale se realizeaza prin intermediul unor elemente metalice denumite conectori, care, in principiu, sunt de doua categorii: flexibili si rigizi, avand forme si alcatuiri diverse.

Conectorii se prind fest (de regula prin sudura) pe fetele confectiilor metalice in contact cu betonul si se inglobeaza in masa acestuia in cursul procesului de realizare a structurii compozite.

Podurile sunt structuri ingineresti care se preteaza foarte bine la alcatuiri compozite, mai ales in ceea ce priveste suprastructura lor. Avantajele principale ale podurilor alcatuite cu suprastructuri compozite sunt in esenta urmatoarele:

  • reducerea substantiala a incarcarilor permanente si implicit, a celor seismice;
  • reducerea timpului de executie a investitiei;
  • posibilitatea realizarii unor solu­tii de structuri mult mai diversificate;
  • posibilitatea realizarii unor des­chideri mari si foarte mari;

In cele ce urmeaza vor fi prezentate cateva exemple de lucrari de poduri alcatuite cu structuri mixte cu conlucrare.

 

Tipuri de structuri mixte cu conlucrare pentru poduri

Din punct de vedere al schemei statice a constructiei se pot distinge urmatoarele categorii de structuri mixte cu conlucrare, utilizate pentru alcatuirea lucrarilor de poduri:

  • tabliere independente (simplu rezemate);
  • tabliere continue, pe doua sau mai multe deschideri;
  • cadre cu stalpi verticali sau inclinati;
  • tabliere cu arce si grinzi de rigidizare;
  • structuri hobanate.

Pentru fiecare categorie in parte exista o mare diversitate de tipuri de structuri, depinzand de marimea, alcatuirea si configuratia obstacolului ce trebuie traversat, dar mai ales de imaginatia proiectantului care concepe lucrarea.

 

Exemple de lucrari de arta cu structuri mixte cu conlucrare

Poduri cu tabliere independente

Structurile compozite cu tabliere independente sunt alcatuite din grinzi metalice simplu rezemate, in conlucrare cu platelajul din beton armat care sustine calea pe pod. Un exemplu de astfel de lucrare este podul peste raul Campinita, la Lunca Cornului in judetul Prahova.

Podul are suprastructura alcatuita dintr-un tablier independent avand structura de rezistenta cu alcatuire mixta cu conlucrare, compusa din grinzi metalice in conlucrare cu platelajul din beton armat prin intermediul conectorilor flexibili. Tablierul independent al suprastructurii are o lungime de 40 m (fig. 1a).

In sectiune transversala sunt 6 grinzi principale, asezate la o distanta de 1,50 m interaxe. Calea pe pod este prevazuta cu o parte caro­sabila, cu latimea de 7,80 m (pentru doua benzi de circulatie) si cu doua trotuare pietonale, cu latimea de cate 1 m fiecare (fig. 1b).

Solutia de structura mixta cu conlucrare a fost adoptata pentru a avea o inaltime de constructie mai redusa, ceea ce a permis mentinerea cotei initiale a caii, nemaifiind afectate astfel rampele de acces. Adoptarea unei singure deschideri pentru pod a permis eliminarea cauzei care a condus la prabusirea podului, prin imbunatatirea substantiala a condi­tiilor de scurgere a apei sub pod.

Podul cu aceasta alcatuire a inlocuit un pod mai vechi, care s-a prabusit in timpul inundatiilor la cativa ani dupa ce fusese reabilitat si largit (fig. 2).

 

Poduri cu tabliere continue

Varianta de ocolire a municipiului Pitesti, realizata la profil de auto­strada, a necesitat executia a 12 lu­crari de arta, dintre care trei poduri peste raul Arges si un pod peste raul Doamnei avand suprastructurile alcatuite cu structuri mixte cu conlucrare. Tablierele podurilor peste raul Arges sunt continue pe cate trei deschideri de 50 m + 70 m + 50 m (fig. 3).

Diferenta dintre cele trei poduri peste Arges consta in oblicitatea cu care fiecare traverseaza raul. Podul peste raul Doamnei are suprastructura alcatuita din doua tabliere continue, pe cate trei deschideri egale de cate 60 m fiecare (2 tabliere x 3 x 60 m). Podul este continuat cu un pasaj superior cu lungimea de aproape 2 km, avand suprastructura alcatuita din tabliere cu grinzi prefabricate precomprimate.

In sectiune transversala, toate cele patru poduri mentionate (peste raurile Arges si Doamnei) sunt alcatuite cu cate doua grinzi principale semicasetate pentru fiecare cale a podului, in conlucrare cu platelajele din beton armat (fig. 4).

La cele patru poduri mentionate s-a ales alcatuirea suprastructurii cu tabliere mixte cu conlucrare continue, pentru a avea o inaltime de constructie cat mai redusa, in scopul diminuarii inaltimii si lungimii rampelor, dar si pentru facilitati de executie si aspect arhitectural (fig. 5).

 

Poduri cu structuri cadre

Structurile mixte cu conlucrare sunt mai putin folosite la alcatuirea cadrelor, din cauza necesitatii existentei unui teren bun de fundare, dar si a anumitor dificultati de executie. Totusi, in cazuri justificate, pentru a obtine o inaltime de constructie cat mai redusa si o comportare mai buna la seism, este justificata si utilizarea unor astfel de structuri.

Din aceasta categorie de lucrari poate fi exemplificat pasajul rutier denivelat peste DN1 la Campina.

Acest pasaj a aparut din necesitatea de a elimina blocajele rutiere si riscul major de accidente la intersectia dintre DN1 si calea de acces in muni­cipiul Campina. De o mare importanta pentru aceasta lucrare a fost conceperea traseului, menita sa rezolve in mod optim fluenta traficului in zona intersectiei (fig. 6).

Solutia adoptata pentru reali­zarea acestui pasaj consta in 5 cadre succesive cu cate 3 deschideri a cate 30 m lungime fiecare, totali­zand lungimi ale pasajului de 360 m pe calea 1 si respectiv 361 m pe calea 2 (fig. 7).

Cadrele reazema independent unul pe celalalt, in dreptul pilelor, pe banchete de rezemare tip Cerber (fig. 8).

In sectiune transversala, structura de rezistenta a suprastructurii are o alcatuire mixta, cu conlucrare intre tablierele metalice si platelajul din beton armat. Legatura dintre cele doua elemente componente se face prin intermediul conectorilor rigizi.

Deosebit de importanta si interesanta in acelasi timp, la tablierele metalice ale acestei structuri este curbarea inimilor grinzilor, conform traseului foarte complicat al caii rutiere (fig. 9).

 

Tabliere cu arce si grinzi de rigidizare

Tablierele cu arce si grinzi de rigidizare sunt structuri deosebit de avantajoase din punct de vedere economic, deoarece pot acoperi deschideri mari si foarte mari, cu un consum redus de material metalic si cu o inaltime foarte mica in raport cu deschiderea. La aceste tabliere, platelajul caii poate fi realizat din beton armat sau beton precomprimat, in conlucrare cu elementele metalice (grinzile tirant rigide, antretoazele si eventual longeronii structurii, daca exista). Tablierele cu arce si grinzi de rigidizare pot fi de tip Langer (cu tiranti verticali) sau Nielsen (cu tiranti inclinati).

Un exemplu de lucrare a carui suprastructura este alcatuita dintr-un tablier mixt cu conlucrare tip Langer il constituie podul peste Canalul Dunare – Marea Neagra de la Med­gidia, realizat in cadrul lucrarilor canalului – primul pod de acest gen din Romania. Podul are o des­chidere peste canal care este acoperita cu un tablier independent cu structura mixta cu conlucrare tip Langer cu lungimea de 131 m (fig. 10).

In sectiune transversala, tablierul metalic care sustine platelajul caii are doua grinzi principale cu inima plina, doi longeroni principali si trei longeroni secundari. Podul sustine o cale alcatuita dintr-o parte carosa­bila cu latimea de 14,80 m pentru patru benzi de circulatie si doua trotuare laterale cu latimea utila de cate 1,50 m fiecare (fig. 11). Toate aceste elemente, inclusiv antretoazele me­talice, conlucreaza cu platelajul din beton precomprimat pe care il sustin prin intermediul conectorilor flexibili. O asemenea structura, pe langa avantajele tehnico-economice men­ti­onate, se evidentiaza si prin aspectul estetic deosebit – caracteristica ce nu trebuie neglijata la conceperea lucrarilor de arta (fig. 12).

Alte lucrari similare, realizate la Canalul Poarta Alba – Midia-Navodari: pot fi amintite podurile peste acest Canal de la Poarta Alba si de la Ovidiu, cu deschiderea teoretica de calcul de 110 m, avand calea cu partea caro­sabila de 14,80 m latime, pentru patru benzi de circulatie.

 

Structuri hobanate

Structurile hobanate sunt construc­tii ingineresti speciale, concepute pentru acoperirea unor deschideri mari si foarte mari. In cazuri bine justificate, acest tip de structura poate fi aplicata si in cazul unor deschideri medii. Structurile hobanate aplicate la constructia podurilor devin avantajoase din punct de vedere tehnico-economic, daca se aplica procedeul conlucrarii dintre tablierul metalic ce sustine calea si platelajul din beton armat sau beton precomprimat al caii. Avantajul tehnic principal rezulta din sporirea rigiditatii tabli­erului, prin conlucrarea acestuia cu platelajul din beton armat, iar avantajul economic este datorat reducerii consumului de otel din confectiile metalice ale tablierului.

Un exemplu de pod remarcabil cu structura hobanata mixta cu conlucrare il constituie podul peste Canalul Dunare – Marea Neagra de la Agigea pe DN 39 Constanta – Mangalia, construit in cadrul lucra­rilor Canalului. Este primul pod hobanat cu cabluri din Romania. Podul este nesimetric, cu un singur pilon amplasat pe malul stang al canalului, spre Constanta. Podul are patru deschideri, dintre care doua laterale egale de cate 40,50 m lungime fiecare pe malul stang, o deschidere laterala de 23,00 m lungime pe malul drept si o deschidere principala de 162,00 m peste canal (fig. 13).

In sectiune transversala, supra­structura podului este prevazuta cu doua grinzi principale casetate mixte cu conlucrare, legate intre ele cu antretoaze metalice in conlucrare cu platelajul din beton armat care sustine calea (fig. 14).

Calea pe pod este prevazuta cu o parte carosabila, cu latimea de 14,80 m (pentru patru benzi de circulatie) si cu doua trotuare laterale cu latimea utila de cate 1,50 m fiecare.

Un alt exemplu de pod cu structura mixta cu conlucrare este noul pod hobanat terminat recent peste canalul Dunare – Marea Neagra la Agigea in portul maritim Constanta. Acest pod are trei deschideri, dintre care doua laterale de cate 80 m lun­gime fiecare si una centrala cu lungi­mea de 200 m, fiind cea mai mare deschidere de pod hobanat din tara.

Caracteristica principala a podului o constituie alcatuirea hibrida a suprastructurii (partial din tabliere de beton precomprimat in deschiderile laterale pe lungimi de cca 47 m pe malul stang si respectiv, de cca 46 m pe malul drept si partial, din tablier mixt cu conlucrare in deschiderea centrala si restul lungimii tablierului in deschiderile laterale) (fig. 15).

Calea pe pod este formata dintr-o parte carosabila cu latimea de 14,80 m pentru 4 benzi de circulatie si doua trotuare laterale cu latimea de cate 1.00 m fiecare (fig. 16).

In sectiune transversala, structura de rezistenta a suprastructurii care sustine calea este formata dintr-un tablier compus din doua grinzi principale casetate si antretoaze simple sau duble, care leaga grinzile principale intre ele, pentru imbunatatirea repartitiei transversale a actiunilor utile.

Pe zona de structura compozita, grinzile principale si antretoazele conlucreaza cu platelajul din beton armat prin conectori flexibili, sudati pe fetele superioare ale elementelor structurale metalice in contact cu betonul. Prin alcatuirea compozita a structurii de rezistenta a suprastructurii se obtin aceleasi avantaje tehnico-economice si la podurile hobanate ca si la celelalte tipuri de poduri descrise anterior. In plus, la podurile cu structuri hibride avantajele economice devin notabile prin posibilitatea reducerii substantiale a deschiderilor laterale in raport cu deschiderea centrala (in cazul structurilor continue pe trei deschideri), ceea ce conduce la reducerea lungimii totale a podului, dar si prin reducerea consumului de otel confectionat in uzina pe ansamblul lucrarii.

 

Concluzii

Structurile mixte cu conlucrare (otel – beton), utilizate la constructia podurilor constituie un pas inainte si un succes pe calea imbunatatirilor in acest domeniu deosebit de important.

Imbinarea armonioasa dintre cele doua materiale principale de constructie conduce la avantaje tehnico-economice importante precum:

  • sporirea rigiditatii structurilor in raport cu cele realizate integral din metal;
  • reducerea substantiala a actiunilor permanente si implicit a celor seismice care actioneaza asupra structurilor de rezistenta compozite in raport cu cele realizate din beton sub diferitele lui forme (beton armat sau beton precomprimat), cu efecte favorabile asupra alcatuirii infrastructurii in general si a fundatiilor in mod special;
  • reducerea timpului de executie prin realizarea confectiilor metalice in uzina concomitent cu lucrarile din santier ale infrastructurii;
  • posibilitatea realizarii unor deschideri mari si foarte mari pentru traversarea unor obstacole importante sau evitarea lucrarilor dificile in apa;
  • reducerea costului total al lucrarilor rezultat din obtinerea avantajelor tehnice mai sus mentionate;
  • posibilitatea realizarii unor structuri mult mai diversificate cu aspecte estetice superioare;
  • prin aplicarea concomitenta a alcatuirii compozite a structurii in sectiune transversala si a celei hi­bride in lungul acesteia se obtin avantaje tehnico-economice notabile prin amplasarea celor doua tipuri de materiale de constructie in locurile cele mai potrivite pentru exploatarea optima a caracteris­ticilor lor fizico-mecanice.

Autor:
dr. ing. Victor POPA –  membru corespondent al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 111 – ianuarie-februarie 2015, pag. 40

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: https://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2015/02/06/poduri-cu-structuri-mixte-cu-conlucrare-executate-in-romania/

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa de email nu va fi publicata.