«

»

Poduri cu structuri hobanate realizate in Romania prin contributia integrala a inginerilor romani din proiectare, executie si consultanta

Share

Evolutia tehnico-stiintifica din ultimele decenii ale sec. XX si de la inceputul noului mileniu a adus influente pozitive si in domeniul construirii de poduri. In acest context au aparut noi tipuri de solutii constructive, printre care si structurile hobanate, care au proliferat nesperat de mult in aceasta perioada, ajungandu-se la deschideri incredibile de peste 1 km (vezi podul Sutong din China, cu deschiderea de 1.088 m si podul Russky Bridge de la Vladivostok, Rusia, cu deschiderea de 1.104 m).

Primele poduri hobanate din Romania au aparut in anii ’80. Mai intai s-a executat o pasarela hobanata cu deschiderea de 85 m peste raul Somes la Oradea si apoi podul hobanat peste canalul navigabil Dunare – Marea Neagra la Agigea, pe drumul national nr. 39 Constanta – Mangalia.

Progrese mai serioase in ceea ce priveste folosirea solutiei de structura hobanata pentru construirea podurilor in tara noastra s-au facut dupa 1990, cand a devenit posibila folosirea de materiale noi si moderne pentru constructii si de tehnologii de executie, odata cu evolutia exploziva a tehnicii de calcul.

 

AVANTAJELE STRUCTURILOR HOBANATE

Primul mare avantaj il constituie posibilitatea realizarii unor deschideri mari si foarte mari de poduri cu o inaltime de constructie redusa. Aceasta solutie presupune, pe de o parte, evitarea amplasarii fundatiilor in apa, cu toate complicatiile care decurg din acest mod de alcatuire, iar pe de alta parte permite reducerea inaltimii rampelor de acces si implicit a lungimii acestora, inclusiv a viaductelor de acces. Astfel, daca la solutiile clasice de poduri inaltimea de constructie a suprastructurii „h” trebuie sa fie cuprinsa in general intre l/12 si l/30, unde „l” este lungimea deschiderii principale, la podurile hobanate inaltimea de constructie se poate reduce pana la valori cuprinse intre l/100 si l/200 si chiar sub aceasta valoare.

Un alt avantaj important al structurilor hobanate il constituie posibilitatea de executie in consola a suprastructurii, evitandu-se astfel esafodajele complicate si costisitoare. In fine, tot un avantaj deloc de neglijat este posibilitatea crearii unor lucrari cu aspect arhitectural deosebit, caracterizat prin supletea suprastructurii, forma si aspectul pilonilor, diversitatea de alcatuire a hobanelor.

 

DEZAVANTAJELE STRUCTURILOR HOBANATE

Primul mare dezavantaj consta in necesitatea asigurarii stabilitatii suprastructurii la actiuni dinamice, precum traficul, vantul, seismul. Progresele inregistrate in domeniul calculului structurilor si al mijloacelor de asigurare a stabilitatii fac ca acest dezavantaj sa nu mai constituie o problema de nerezolvat.

Tot un dezavantaj ar putea fi considerata necesitatea unor calcule mai complicate si mai laborioase, dar nici aceasta activitate nu mai reprezinta o problema, datorita unor programe de calcul corespunzatoare si unei cunoasteri mai bune a modului de lucru al structurii din partea proiectantilor.

Podurile hobanate, fiind structuri de anvergura, impun ca elaborarea calculelor sa se faca in concordanta cu tehnologia de executie, respectand intocmai esalonarea incarcarilor si luand in considerare modul de alcatuire a structurii corespunzator fiecarei etape de incarcare in parte.

Faptul ca in ultimele decade de timp s-a constatat o proliferare exploziva a solutiilor de poduri hobanate nu poate fi explicat decat prin ponderea mai mare a avantajelor in raport cu dezavantajele.

 

EXEMPLE DE PODURI HOBANATE REALIZATE IN ROMANIA

  • Podul rutier hobanat peste Canalul Dunare – Marea Neagra la Agigea pe DN 39 Constanta – Mangalia

Acest pod s-a realizat in cadrul lucrarilor canalului navigabil Dunare – Marea Neagra, fiind pus in functiune in anul 1983.

Podul de pe DN 39 Constanta – Mangalia la km 8+988 la Agigea, care asigura traversarea drumului mentionat peste canalul Dunare – Marea Neagra, a fost proiectat si executat in solutia de pod hobanat asimetric cu pilonul amplasat pe malul stang (spre Constanta) al canalului.

Lungimea suprastructurii podului este de 269,50 m, podul avand patru deschideri cu lungimile de 44,00 m, 40,50 m, 162,00 m si 23,00 m (fig. 1).

Suprastructura podului se compune din doua parti distincte separate intre ele printr-un rost de dilatatie cu deschiderea de 15 cm, si anume:

– o structura hobanata, spre Constanta, care acopera cele trei deschideri de 44,00 m, 40,50 m si 162,00 m;

– o structura independenta, spre Mangalia, avand lungimea de 23,00 m, care asigura traversarea DN 39 peste drumul de pe malul drept al canalului.

Calea pe pod este prevazuta cu o parte carosabila cu latimea de 14,80 m (pentru 4 benzi de circulatie), cu doua trotuare laterale avand latimea de cate 1,50 m fiecare si cu doua spatii amplasate intre partea carosabila si trotuare avand latimea de cate 1,30 m fiecare, pentru prinderea hobanelor de tablier. Spatiile pentru hobane lipsesc pe structura independenta. Calea pe pod are astfel o latime totala 20,90 m pe structura hobanata si de 17,80 m pe structura independenta.

Suprastructura podului hobanat are o structura de rezistenta mixta cu conlucrare, alcatuita dintr-un tablier metalic in conlucrare cu platelajul din beton armat, sustnuta de hobane ancorate in pilon si in tablier.

Tablierul metalic al structurii hobanate este format dintr-o retea de grinzi longitudinale (grinzi principale si longeroni) si transversale (antretoaze).

Pilonul podului avand forma literei A are elevatia alcatuita din doi stalpi casetati din beton armat cu sectiune variabila, uniti la capatul superior al pilonului.

Sub nivelul tablierului, cei doi stalpi ai pilonului sunt legati cu o rigla casetata din beton armat, care constituie si bancheta de rezemare a tablierului de suprastructura al podului hobanat cu aparate de reazem fixe. Elevatia pilonului are o inaltime totala de 78,50 m (fig. 2).

Intr-unul dintre golurile stalpilor de pilon este amenajata scara de acces catre capatul pilonului, unde sunt amplasate ancorajele ajustabile. In caseta celuilalt stalp de pilon s-a amenajat o platforma ridicatoare cu actionare mecanica, pentru personal si materiale.

Elevatiile stalpilor de pilon s-au executat cu ajutorul unui cofraj catarator autoridicator dupa un patent de inventie al subsemnatului.

In figura 3 este prezentat aspectul podului vazut din amonte.

In timp, podul hobanat de la Agigea, ca de altfel toate constructiile neintretinute corect a suferit degradari majore in special la cablurile hobanelor, care au fost realizate din materiale indigene improprii, respectiv din cabluri pentru beton precomprimat compuse din cate 48 de sarme paralele din SBP (sarme pentru beton precomprimat) protejate in tevi rotunde metalice. Lipsa totala de urmarire in timp a acestor elemente sensibile la coroziune si de intretinere necesara si adecvata a acestora a provocat coroziunea grava a cablurilor ce alcatuiau hobanele, punand in pericol de prabusire lucrarea.

Prin expertizarea starii tehnice a hobanelor, care a semnalat pericolul care plana asupra lucrarii, s-a dispus si realizat schimbarea integrala a hobanelor cu altele noi, moderne, alcatuite dupa toate normele de protectie si siguranta, impreuna cu reabilitarea intregii lucrari.

Aspectul podului reabilitat este prezentat in figura 4.

 

  • Pod hobanat peste Valea Rea la Cornu

Conditiile grele de circulatie pe timp de iarna in zona podului peste „Valea Rea” din comuna Cornu, judetul Prahova, datorate unui traseu sinuos si cu pante foarte mari, de 15%, au impus reamenajarea traversarii si implicit realizarea unui pod nou peste valea sus-mentionata. Traseul vechi al drumului in zona traversarii era in profil longitudinal concav (covata), cu pante de 15% spre Campina si 11% spre Breaza, iar in plan, fiecare rampa a podului era formata din curbe si contracurbe cu raze reduse, ceea ce conducea la dificultati de circulatie din lipsa vizibilitatii si ca urmare a geometriei necorespunzatoare, cu deosebire in timpul iernii, cand se produceau dese accidente, iar pe vreme cu polei, practic era imposibil de parcurs acest traseu.

Podul existent era o bolta dublu incastrata cu deschiderea de 20,50 m si latimea partii carosabile de 4,40 m.

Noul pod a fost impus doar din motive de imbunatatire a traseului drumului in zona traversarii vaii si nu din motive hidraulice sau de stare tehnica a podului. Astfel, a fost studiat un traseu al caii care sa elimine pantele mari si curbele multiple existente. Rezolvarea acestei situatii a condus la ridicarea liniei rosii cu cca. 8 m si deci la extinderea lungimii podului.

S-au studiat 4 solutii pentru realizarea noului pod. Cea mai eficienta solutie s-a dovedit acea de pod hobanat cu structura hibrida.

Podul are trei deschideri de 15,00 m + 42,00 m + 15,00 m si o lungime totala a suprastructurii de 72,00 m (masurata in axul caii).

Raportul mare dintre deschiderea principala de 42,00 m si deschiderile laterale de 15,00 m a fost posibil prin imbinarea judicioasa dintre structura metalica mai usoara, amplasata in zona mediana a deschiderii centrale si structura din beton armat mai grea, amplasata in deschiderile laterale si zonele adiacente din deschiderea centrala (fig. 5).

 

  • Pasaj hobanat peste calea ferata de centura a municipiului Bucuresti

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 cuprins si 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 (fig. 6a).

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. 10º).

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.

Ulterior, beneficiarul lucrarii a solicitat ca soseaua de centura in zona traversarii si inclusiv pasajul peste calea ferata sa fie proiectate si executate cu 4 benzi de circulatie.

In aceasta situatie s-a conceput o noua solutie de traversare de pasaj hobanat simetric cu doua deschideri de cate 120 m lungime fiecare (fig. 6b).

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 solutie de pasaj hobanat.

In sectiune transversala, pilonul s-a studiat in doua variante, respectiv pilon in forma de A cu hobanele intr-un singur plan median si pilon cu 2 stalpi inclinati si doua planuri laterale de hobane (fig.7).

Lucrarea a fost incredintata spre executie firmei spaniole FCC, care, impreuna cu proiectantul lor FHECOR din Madrid, a facut o serie de modificari fata de solutia deja avizata.

Modificarile 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 culei 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 (fig. 8);

– realizarea tablierului metalic din doua grinzi casetate laterale, in locul tablierului triplu casetat (fig. 9).

Rezemarea independenta 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.

Schimbarile fiind neesentiale, pastrandu-se forma, dimensiunile si gabaritele corespunzatoare, beneficiarul a avizat aceste modificari, lucrarea executandu-se in aceste conditii.

 

  • Pasaj hobanat pe autostrada A3 Bucuresti – Ploiesti peste DN1 la Barcanesti

Realizarea tronsonului Bucuresti – Ploiesti al autostrazii A3 Bucuresti – Brasov a necesitat executia unui pasaj hobanat peste DN 1 la Barcanesti, judetul Prahova.

Proiectul initial al acestei lucrari consta intr-un pasaj cu 8 deschideri de cate 40,00 m lungime fiecare si o amenajare de sens giratoriu pentru acces din DN 1 la autostrada, amplasata sub pasaj la intersectia dintre cele doua cai.

Suprastructura pasajului era constituita din 8 tabliere independente alcatuite din grinzi prefabricate precomprimate simplu rezemate cu lungimea de 40,00 m.

 Infrastructura pasajului consta din cele doua culei duble de la capete si 7 pile duble intermediare. Toate elementele de infrastructura erau prevazute a fi fundate indirect pe piloti forati cu diametrul de 1,08 m. Pila centrala a pasajului era amplasata in mijlocul sensului giratoriu amenajat dedesubt.

Pe parcursul executiei pasajului, beneficiarul a dispus mutarea amplasamentului acceselor la autostrada in alta zona si s-a renuntat astfel la amenajarea sensului giratoriu de sub pasaj. In aceasta situatie nu mai era facila amplasarea unei pile in zona intersectiei. Insasi mentinerea solutiei pasajului nu mai era posibila chiar daca s-ar fi incercat o translatie a infrastructurii in lungul traseului autostrazii, deoarece oblicitatea mare dintre cele doua cai impunea ca deschiderea necesara pentru traversarea DN 1 sa depaseasca cu mult valoarea deschiderilor proiectate (fig. 11).

Solutia noua care s-a adoptat la acest pasaj trebuia sa respecte linia rosie initiala a caii si implicit inaltimea de construire a suprastructurii, pentru a asigura gabaritul de libera trecere sub pasaj si pentru a se utiliza pe cat posibil pilotii forati deja executati.

Pentru respectarea acestor deziderate, proiectantul a adoptat o solutie inovatoare de pasaj hobanat cu structura hibrida, cunoscut in literatura de specialitate sub denumirea de „extradosed structure”.

Pasajul peste DN 1 de la Barcanesti are o structura hobanata cu 3 deschideri de 40,50 m + 80,00 m + 40,50 m = 161,00 m (fig. 11).

Pentru suprastructura pasajului, din motive de eficienta economica, s-a adoptat o structura hibrida compusa din tabliere casetate din beton precomprimat acoperind deschiderile laterale de 40,50 m lungime si cate 9,00 m din deschiderea centrala si din tablier casetat mixt cu conlucrare pe zona mediana de 62,00 m a deschiderii centrale de 80,00 m lungime (fig. 12).

Infrastructura pasajului este alcatuita din cei doi piloni cu pile adiacente duble si cele doua culei duble de la capete, fundate indirect pe piloti forati cu diametrul de 1,08 m, prin intermediul radierelor din beton armat (fig. 13).

– Suprastructura pasajului

Fiecare cale de autostrada avand latimea partii carosabile de 12 m reazema pe cate un tablier cu doua grinzi principale casetate, ancorate cu hobane amplasate in planul median dintre cai (fig. 14).

Distanta dintre axele grinzilor principale este de 7,00 m iar inaltimea de constructie a suprastructurii este de 2,28 m.

– Tablierele din beton precomprimat

Tablierele din beton precomprimat din deschiderile laterale sunt constituite din cate doua grinzi principale casetate precomprimate, legate intre ele cu antretoaze si placa de sustinere a caii din beton armat.

Latimea la baza a grinzilor principale casetate este de 2,00 m iar la imbinarea cu placa superioara este de 2,50 m (fig. 15). Inaltimea casetelor in axul lor este de 2,05 m.

Grosimea inimilor inclinate ale casetelor este 20 cm in camp si 40 cm in zonele de reazem de pe pile. Grosimea placii superioare este constanta de 20 cm, iar grosimea placii inferioare este variabila de la 20 cm in camp la 60 cm la reazemele de pe pile.

Antretoazele dintre grinzile aceleiasi cai sunt alcatuite din diafragme din beton armat, exceptand cele din dreptul prinderilor cu hobane, care sunt casetate, fiind prelungite si intre cele doua tabliere adiacente. Aceste antretoaze sunt precomprimate cu cabluri amplasate la nivelul placii carosabile si cuprind si zonele de ancorare ale hobanelor. Aspectul pasajului in fig. 16 si fig. 17.

– Tablierele metalice in conlucrare cu platelajul din beton armat

 Tablierele mixte cu conlucrare (metal – beton armat) au aceleasi dimensiuni exterioare cu cele din beton armat. Diferentele sunt la alcatuirea structurii conforme constructiilor metalice.

 

  • Podul hobanat peste canalul Dunare – Marea Neagra in Portul Constanta

Necesitatea imbunatatirii traficului rutier in portul maritim Constanta prin legarea celor doua zone (de Nord si de Sud) separate prin executia Canalului Dunare – Marea Neagra a impus realizarea unei noi traversari peste Canal la Agigea, in zona kilometrului 0+540, in apropierea confluentei acestuia cu Marea Neagra.

Proiectul initial prevedea ca podul principal destinat acestei traversari sa aiba o structura hobanata cu 2 piloni si trei deschideri de: 120 m + 180 m + 120 m, iar viaductele de acces sa aiba cate 4 deschideri de cate 60 m lungime fiecare, avand lungimi de cate 240,80 m pe fiecare mal (fig. 18).

Pe parcursul executiei lucrarii s-au facut o serie de modificari de structura si dimensiuni, precum:

– inlocuirea structurilor mixte cu conlucrare continue pe cate 4 deschideri de cate 60 m lungime fiecare cu structuri din grinzi prefabricate precomprimate de 30 ÷ 40 m lungime la suprastructura viaductelor de acces, acestea avand astfel cate 8 deschideri in loc de 4 pe fiecare mal.

– marirea deschiderii centrale a podului principal de la 180 m la 200 m si micsorarea deschiderilor laterale de la 120 m la 80 m fig. 19 si fig. 20.

Prin efectuarea acestor modificari, practic s-a dublat numarul elementelor de infrastructura la viaductele de acces, ceea ce a impus o cresere semnificativa a numarului si adancimii pilotilor forati din fundatii, cauzata si de o variabilitate foarte mare a naturii terenului de fundare.

Totodata, consumul de material metalic a crescut semnificativ si la structura podului principal. Toate acestea au condus la cresterea valorii investitiei cu aproape 50 de procente, asfel incat lucrarea a fost sistata pana la gasirea unei solutii de diminuare a acesteia in limite acceptabile.

In aceasta situatie s-a apelat la elaborarea unei expertize, prin care sa se gaseasca o solutie de reducere a costului investitiei, in conditiile mentinerii acelorasi criterii de rezistenta, siguranta si confort in exploatare. Expertizarea lucrarii (proiect si lucrari deja executate) a facut posibila gasirea acestei solutii, care a condus la eficientizare si la reducerea costurilor investitiei la valori acceptabile.

Solutia propusa in expertiza pentru eficientizarea lucrarii a avut in vedere respectarea urmatoarelor conditii:

– mentinerea traseului si a dimensiunilor generale avizate ale lucrarii;

– mentinerea liniei rosii, respectiv a profilului longitudinal al caii si a gabaritelor avute in vedere la alcatuirea lucrarii (gabaritele de trecere pe pod si respectiv gabaritul de navigatie sub pod);

– mentinerea tuturor lucrarilor deja executate.

Solutia de pod imbunatatita a constat in crearea unei structuri hibride, alcatuita partial din beton precomprimat in deschiderile laterale si partial din metal in conlucrare cu platelajul din beton armat pe restul suprastructurii podului

In principal, solutia propusa a constat in crearea unei structuri hibride de pod hobanat, prin inlocuirea unor zone de suprastructura din deschiderile laterale cu tabliere din beton armat precomprimat in loc de tabliere mixte cu conlucrare. Prin aceasta modificare se produce o echilibrare mai buna a eforturilor intre deschideri, cu efecte favorabile de reducere a acestor eforturi in deschiderea principala si implicit de economisire a consumului de material metalic.

Totodata s-a propus o alcatuire mai eficienta a tablierului metalic in deschiderea centrala.

Prin adoptarea solutiei propuse s-a redus consumul de material metalic cu cca. 30% fata de solutia initiala, iar costul investitiei s-a redus cu cca. 20%. Aspectele podului sunt prezentate in fig. 21 si fig. 22.

 

CONCLUZII

Structurile hobanate sunt constructii ingineresti care se aplica in cazul podurilor cu deschideri mari si foarte mari. Avantajele incontestabile rezultate prin utilizarea acestor tipuri de structuri la alcatuirea podurilor au condus la proliferarea exploziva pe plan mondial a acestora, acoperind deschideri incredibil de mari, de peste un kilometru (vezi podul Sutong din China si podul Russki Brige din Vladivostok – Rusia), precum si forme deosebit de atractive.

Aplicarea structurilor hobanate la poduri constituie si un imbold pentru stimularea creativitatii si inventivitatii in acest domeniu fascinant al conceptiei podurilor.

Unele dezavantaje legate de complexitatea calculelor si sporirea atentiei la executia unor detalii mai delicate sunt compensate de dezvoltarea impetuoasa a tehnicii de calcul si a tehnologiilor de executie.

Autor:
ing. Victor Popa – membru titular ASTR, Presedinte CNCisC 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 162 – septembrie 2019, pag. 38

 



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/2019/09/01/poduri-cu-structuri-hobanate-realizate-in-romania-prin-contributia-integrala-a-inginerilor-romani-din-proiectare-executie-si-consultanta/

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa de email nu va fi publicata.