Structuri cu arce metalice si grinzi de rigidizare tip Langer sau Nielsen folosite pentru realizarea podurilor (XII)

CAP. 3. TIPURI DE PLATELAJE DIN BETON IN CONLUCRARE CU GRINZILE CAII. INFLUENTA CONLUCRARII PLATELAJULUI DIN BETON ASUPRA STRUCTURILOR CU ARCE SI GRINZI DE RIGIDIZARE

(continuare din numarul 226, iulie 2025)

 3.4. INFLUENTA CONLUCRARII PLATELAJULUI DIN BETON ASUPRA STRUCTURIILOR CU ARCE SI GRINZI DE RIGIDIZARE

Structurile tip Langer sau Nielsen, la care numai anumite elemente ale caii (lonjeroni si antretoaze) conlucreaza cu platelajul din beton armat, nu sunt influentate esential de aceasta conlucrare.

Influenta conlucrarii se manifesta numai local asupra elementelor respective, conducand la sporirea rigiditatii acestora dupa intarirea betonului din platelaj.

Influenta contractiei si curgerii lente asupra grinzilor Langer sau Nielsen este redusa si de regula se iau masuri ca aceasta sa devina neglijabila (de ex., rosturi in platelaj).

In cazul conlucrarii totale a platelajului cu structura tip Langer sau Nielsen (lonjeroni, antretoaze si grinzile de rigidizare ale structurii), situatia este cu totul diferita. Conlucrarea platelajului cu grinzile de rigidizare influenteaza intreaga structura (inclusiv arcele metalice). Orice actiune care se manifesta asupra platelajului (contractie, curgere lenta, precomprimare) conduce la modificarea starii de eforturi din intreaga structura.

Pe ansamblu, conlucrarea totala a platelajului cu structura Langer sau Nielsen are efecte economice deosebit de favorabile, intrucat grinzile principale, care au o pondere importanta in structura metalica, sunt rigidizate substantial prin aceasta conlucrare. Efectul economic este marit si mai mult, daca tehnologia de executie a platelajului se alege astfel incat elementele metalice principale sa intre esalonat in conlucrare, intr-o anume ordine aleasa si, deci, incarcarile ulterioare, care se adauga in cursul realizarii structurii, sa actioneze pe elemente cu caracteristici fizico-geometrice sporite.

Un efect favorabil pe care il aduce conlucrarea dintre platelajul de beton si tablierul metalic la structurile de tip Langer sau Nielsen este determinat si de precomprimarea longitudinala a platelajului.

Precomprimarea longitudinala a platelajului este necesara pentru preluarea eforturilor de intindere din placa de beton produse de incarcarile care actioneaza ulterior pe structura, dupa turnarea si intarirea betonului, si in special din convoaiele de vehicule asezate in anumite pozitii pe cale, care produc tensiuni de intindere in beton de peste 70-80 daN/cm².

Totodata, precomprimarea longitudinala reduce solicitarea de intindere produsa de impingerea arcelor in elementele longitudinale ale caii (grinzi de rigidizare si lonjeroni), care lucreaza ca grinda tirant in structura. Prin reducerea solicitarilor care sunt preponderente in elementele longitudinale ale caii, se reduce corespunzator consumul de material metalic si implicit costul lucrarii.

Precomprimarea longitudinala a platelajului are efecte si asupra arcelor, sporind eforturile de compresiune din acestea si producand momente incovoietoare suplimentare, care pentru anumite grupari de actiuni sunt favorabile. Influenta precomprimarii longitudinale asupra arcelor este insa mica, ca urmare a rigiditatii reduse a acestor elemente in raport cu platelajul in conlucrare cu grinzile caii, care atrage ponderea cea mai mare din eforturile produse.

Contractia si curgerea lenta a betonului actioneaza similar cu precomprimarea longitudinala in lungul podului si ca o precomprimare transversala, in sens transversal acestuia, producand efecte de reducere a eforturilor in elementele de platelaj si o oarecare sporire a eforturilor din arce.

Calculul structurilor Langer sau Nielsen mixte cu conlucrare este laborios si complex si comporta o analiza foarte atenta si amanuntita a fazelor de incarcare, avandu-se in vedere faptul ca o serie de incarcari actioneaza pe structura metalica a tablierului, iar alte incarcari actioneaza pe structura cu conlucrare.

Pe de alta parte, structura cu conlucrare trebuie determinata separat pentru incarcari de lunga durata, pentru incarcari de scurta durata, cat si pentru contractie si curgere lenta.

In tabelul 3.1 se pot urmari etapele de calcul si fazele de incarcare a unor structuri Langer cu conlucrare totala realizate pentru traversarile rutiere de la Medgidia, Poarta Alba si Ovidiu peste canalele navigabile din Romania.

Tabelul 3.1: Tabelul incarcarilor pe faze de incarcare si ipoteze de alcatuire a structurii 

Analizand acest tabel se poate observa ca exista cel putin 5 ipoteze de alcatuire a structurii si cel putin tot atatea etape de calcul (solicitari pe structura metalica; solicitari de lunga durata pe structura in care conlucreaza numai grinzile principale si antretoazele de capat; solicitari de lunga durata pe structura in care conlucreaza toate grinzile caii; solicitari din contractie si curgere lenta; solicitari de scurta durata pe structura in care conlucreaza toate grinzile caii). Daca s-ar disocia si faptul ca la inceput conlucrarea se stabileste doar pentru antretoazele de capat si ca pe acelasi element betonul nu se poate turna pe intreaga lui dimensiune, ci in tronsoane determinate de executie, atunci numarul ipotezelor de alcatuire ar fi mult mai mare.

De asemenea, numarul fazelor de incarcare ar putea fi mai mare decat se prezinta in acest tabel, daca s-ar tine cont de esalonarea tehnologica a diverselor incarcari. Astfel, de exemplu, greutatea structurii metalice actioneaza cel putin in doua faze, si anume:

• greutatea subansamblelor uzinate la montaj, care lucreaza ca grinzi independente, rezemate pe suportii provizorii de asamblare;
• eliminarea suportilor provizorii de asamblare, cand incarcarile actioneaza pe o structura statica multiplu nedeterminata interior, dar simplu rezemata exterior.

Tinand cont de aceste deziderate, se poate aprecia complexitatea calculului.

Un calcul complet al acestor structuri se poate efectua numai automat, cu asistenta calculatorului electronic. Calculele clasice se efectueaza pentru verificarea rezultatelor din calculul automat in sectiunile caracteristice ale structurii.

Pentru calculul tablierului de la Medgidia, spre exemplu, structura a fost discretizata intr-un sistem spatial de bare cuprinzand 162 bare, 105 noduri si 630 ecuatii.

Nodurile structurii au fost reprezentate chiar de intersectiile elementelor componente (grinzi, arce, tiranti verticali, antretoaze si lonjeroni). La tablierele podurilor Ovidiu si Poarta Alba s-a efectuat un calcul mai complex, in sensul ca structura s-a discretizat astfel incat la elementele principale (grinzi de rigidizare si arce) au existat noduri si la mijlocul panourilor. In acest caz, sistemul de calcul a cuprins 1.242 ecuatii pentru 306 bare si 207 noduri.

Etapele de calcul au urmarit fazele de incarcare conform tehnologiei de realizare a lucrarii si respectiv a tabelului 3.1.

Calculul caracteristicilor geometrice ale structurii cu conlucrare s-a facut cu n_sd = E₀/E_b = 6 pentru incarcari de scurta durata si n_ld = E₀/E_b∞ = 18 pentru incarcari de lunga durata, considerand E_b∞ = E_b(1+φ_∞), iar φ_∞ = 2. Pentru contractie s-a considerat ε_c = 25×10^-5, iar n_c = E₀/E_bc ≈12 corespunzator lui E_bc = E_b/(1+0,52φ_∞) [45], [64].

Latimea activa de placa, b_c, la barele mixte cu conlucrare s-a considerat conform prevederilor STAS 1844-75 si in general a corespuns cu distanta dintre axele barelor.

Structura tip Langer cu conlucrare pentru toate elementele caii constituie asadar o solutie de pod eficienta din punct de vedere economic si structural, dar de o mare complexitate din punct de vedere al calculului, cat si al executiei, necesitand mai multe etape de alcatuire si deci o durata de timp mai mare pentru realizare.

____________

Structurile Langer si Nielsen mixte cu conlucrare se caracterizeaza ‒ repetam ‒ printr-o complexitate sporita a calculului si executiei, ce deriva din combinatia de constructie metalica si constructie din beton, fiecare cu solicitari caracteristice. Volumul Structuri cu arce metalice si grinzi de rigidizare tip Langer sau Nielsen folosite pentru realizarea podurilor (Bucuresti, Ed. AGIR, 2022) cuprinde, in continuarea celor reproduse in paginile revistei, un consistent capitol dedicat calculului, precum si specificatii privind executia, dar si cateva consideratii despre intretinerea si exploatarea acestor structuri, informatii ancorate in documentarea facuta de autor, vreme de doi ani, in vederea elaborarii proiectelor de executie pentru majoritatea podurilor rutiere peste canalele navigabile Dunare ‒ Marea Neagra si Poarta Alba ‒ Midia ‒ Navodari si experientei acumulate in urma proiectarii si urmaririi lor in exploatare (informatii partial cuprinse si in teza sa de doctorat intitulata Contributii privind alcatuirea si calculul suprastructurilor de poduri rutiere tip Langer mixte cu conlucrare). Un volum esential pentru proiectantii de infrastructura, care va va oferi o lectura deosebit de interesanta.

____________

REFERINTE BIBLIOGRAFICE 

[45] HAWRANEK, A., STEINHARDT, O.: Theorie und Berechnung der Stahlbrucken. Springer Verlag, Berlin, 1958;

[64] MEYER, A., SELCHOW, H. J.: Die Staboggenbruche uber den Rhein − Herne-Kanal bei Bottrop. Der Stahlbau 41 (1972), N. 10, S. 289-297, und N. 11, S. 331-337.

Autor:

prof. as. dr. ing. Victor POPA ‒ Membru titular ASTR

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 231 – decembrie 2025, pag. 118-119