Definitii, nomenclatura si elementele componente ale podurilor

DEFINITII, NOMENCLATURA SI ELEMENTELE COMPONENTE ALE PODURILOR

Nomenclatura utilizata la poduri depinde in mare parte de materialul folosit si de nivelul tehnic al epocii respective.

In general se deosebesc:

  Suprastructura podului - reprezinta structura de rezistenta care asigura continuitatea caii deasupra obstacolului, spatiul de libera trecere pe sub pod si sustine calea de rulare a vehiculelor.

Nomenclatura podurilor din lemn

Podurile din lemn s-au construit pe scara larga in trecut. Lemnul ca material de constructie la poduri se mai foloseste si astazi, exemple in acest sens ar fi: Europa-Brücke (Austria), poduri cu deschideri mici si mijlocii utilizate in agricultura si turism.

 

Figura 2.1 Podul Europa

Figura 2.2 Traversari din dulapi din lemn pretensionati transversal

Suprastructura podurilor din lemn

Calea - are rolul de a crea suprafata de rulare a vehiculelor. La podurile de cale ferata, calea se realizeaza din traverse din lemn, asezate la anumite intervale, pe care se fixeaza sinele si contrasinele (contrasinele tin convoiul deraiat pe traverse, impiedecand deteriorarea structurii de rezistenta a podului). Din loc in loc se prevad traverse mai lungi, scoase in consola, pe acestea rezemand podina trotuarelor, alcatuita din dulapi dispusi in lungul podului.

La podurile de sosea, calea se realizeaza din traverse din lemn asezate una langa alta - joantiv, formand astfel podina de rezistenta. Peste aceasta se mai dispune o podina de uzura, alcatuita din dulapi de stejar, batuti in sens transversal podului sau sub un unghi de cca. 45 - 50° fata de axul podului. Trotuarele se executa tot prin dispunerea unor traverse, din loc in loc, mai lungi, peste care reazema longrinele trotuarului pe directie longitudinala si transversal este batuta podina realizata din dulapi. La toate podurile, la marginea exterioara se prevede o constructie de siguranta care poarta denumirea de parapet. Acesta este in general alcatuit din: stalpi, mana curenta, umplutura si contrafisa sau proptea (la unele poduri).

Calea de circulatie reazema la randul ei pe grinzile principale ale podului care pot fi realizate in mai multe solutii cum ar fi:

Grinzi drepte - ursi simpli sau ursi suprapusi, imbinati cu pene prismatice;

Grinzi principale cu inima plina, din scanduri suprapuse incleiate;

Grinzi principale cu zabrele

Grinzi sub forma de arc;

Structuri spatiale.

Infrastructura podurilor din lemn

In principal se deosebesc doua tipuri de rezemari:

Reazeme intermediare - palei - care sustin doua deschideri adiacente.

Reazeme finale - culei.

Figura 2.3 Pod din lemn - alcatuire generala

Nomenclatura podurilor masive

Podurile masive cuprind toate structurile realizate din zidarie, din beton si din beton armat, indiferent de sistemul de constructie.

Podurile pe arce sau bolti - elementul principal de rezistenta este bolta sau arcul. Axa boltii sau a arcului este linia curba care uneste centrele de greutate ale sectiunilor si contine urmatoarele elemente: cheia (punctul cel mai inalt al axei boltii sau arcului) si nasterile (punctele cele mai joase ale axei boltii sau arcului). Peste arc se prevede o umplutura si apoi calea. La podurile moderne, umplutura a fost inlocuita printr-o structura din beton armat.

Figura 2.4 Pod pe bolti cu umplutura

Figura 2.5 Deschiderea teoretica a boltii

Figura 2.6 Poduri pe arce si bolti cu structura usoara

Podurile pe grinzi drepte - alcatuirea este similara cu cea a structurilor metalice, avand unele particularitati specifice materialului de baza din care sunt executate. In figurile urmatoare sunt prezentate elementele constructive componente ale unor astfel de poduri.

Figura 2.7 Poduri din beton pe grinzi drepte

Nomenclatura podurilor metalice

Suprastructura podurilor metalice difera ca alcatuire in functie de destinatia structurii.

Calea de rulare - traverse + sine la podurile de cale ferata, respectiv placa din beton sau metalica la podurile de sosea.

Grinzile caii se prezinta de regula sub forma unei retele de grinzi alcatuite din lonjeroni (grinzi orientate dupa directie longitudinala) si antretoaze (grinzi orientate transversal).

Structura de rezistenta a podului - exista o varietate mare de solutii; in principal se deosebesc doua categorii mari de structuri de rezistenta si anume:

o  Structuri cu perete plin - in general podurile a caror grinzi principale sunt realizate din profile dublu T, cu talpile unite printr-un perete - inima profilului.

o  Structuri alcatuite din bare - grinzile cu zabrele.

Suprastructura poate fi alcatuita astfel incat calea sa fie situata la partea superioara a grinzilor, caz in care poarta denumirea de pod cu calea sus, sau poate fi situata la partea inferioara a grinzilor, in acest caz fiind vorba de podurile cu calea jos.

Figura 2.8 Poduri metalice - alcatuire generala.

Poduri metalice de cale ferata. Alcatuire.

Cele mai simple tabliere sunt cele cu calea sus.

Figura 2.9 Poduri metalice cu calea sus

a) grinzi principale cu inima plina

b) grinzi principale cu zabrele

Observatii:

Calea este realizata din cadrul sina + traverse. Traversele sunt din lemn si reazema direct pe structura metalica.

Grinzile caii. Calea de circulatie este sustinuta de o structura de rezistenta alcatuita din lonjeroni si antretoaze; aceste elemente constructive poarta denumirea de grinzi ale caii. Lonjeronii sunt grinzi cu inima plina nituite sau sudate, care sustin traversele caii si reazema pe antretoaze. Lonjeronii sunt dispusi longitudinal pe pod. Deschiderea lonjeronilor este egala cu distanta dintre antretoaze. Antretoazele sunt grinzi cu inima plina asezate transversal pe cale si care, la extremitati, reazema pe grinzile principale. Antretoazele impart tablierul in panouri.

Contravantuirile (CV) sunt elemente constructive dispuse pentru a asigura indeformabilitatea spatiala a sistemului. Se deosebesc:

i. CV transversale care au rolul de a asigura indeformabilitatea transversala a sistemului; mentin grinzile principale in pozitie verticala. Aceste contravantuiri nu se pot dispune decat in cazul podurilor cu calea sus!

ii. CV longitudinale (orizontale) - alcatuiesc impreuna cu talpile grinzilor principale, in dreptul carora sunt dispuse, o grinda cu zabrele orizontala. Montantii acestei grinzi cu zabrele sunt tocmai antretoazele.

Figura 2.10 Contravantuirea orizontala

Poduri metalice de cale ferata cu calea jos.

Figura 2.11 Tabliere cu calea jos

Observatie Deoarece la podurile cu calea jos nu pot fi dispuse sisteme de contravantuiri transversale care sa elimine influenta vantului ce actioneaza pe fetele laterale, sunt dispusi coltari, care au rolul de a rigidiza prinderea dintre antretoaze si elementele transversale de rezistenta ale structurii (grinzi principale - la podurile pe grinzi cu inima plina sau montanti - la podurile pe grinzi cu zabrele). Aceste piese poarta denumirea de ranforti si creeaza deci un semicadru, respectiv un cadru transversal rigid.

Poduri metalice de sosea. Alcatuire.

Tabliere cu calea sus.

Alcatuirea generala respecta in general aceleasi principii ca si la podurile de cale ferata. Totusi exista si unele particularitati care vor fi semnalate in ceea ce urmeaza.

Figura 2.12 Poduri de sosea cu calea sus

Poduri in structura compusa - solutii de principiu

Constructia podurilor in structura compusa a cunoscut in ultimul timp o puternica dezvoltare de la primele solutii ale anilor '50.

Pentru deschideri mici, aproximativ 25 pana la 45 m, se vor prefera solutiile cu grinzi cu inima plina fara contravantuiri, la care placa din beton preia toate functiile de distributie transversala si stabilitate (figura 1). se va tinde catre un numar minim al grinzilor principale (numarul e dat de capacitatea portanta transversala a placii).

Figura 2.13 Grinda cu inima plina

Aparate de reazem

Suprastructura reazema pe infrastructura prin intermediul unor dispozitive speciale, numite aparate de reazem. In general se folosesc doua tipuri de aparate de reazem:

Aparat de reazem fix - permite rotiri.

Aparat de reazem mobil - permite rotiri si deplasari.

Figura 2.14 Aparate de reazem

EXEMPLE DE DISPOZITII GENERALE

Pentru exemplificare se prezinta o dispozitie generala pentru un pod cu cale jos avand grinzile principale cu zabrele. Calea podului alcatuita din traverse reazema pe lonjeronii amplasati la nivelul talpilor superioare ale antretoazelor. Se prevad urmatoarele legaturi intre elementele de rezistenta ale tablierului: contravantuirea lonjeronilor la nivelul superior al talpilor acestora si contravantuirea generala orizontala, la nivelul inferior al talpilor inferioare ale grinzilor principale. Dimensiunile principale ale tablierului sunt: deschiderea 35,20 m si latimea 5,50 m (figura 2.15).

FigFFigura 2.15 Dispozitia generala a unui pod de CF
NOTIUNI DE INFRASTRUCTURA

  Infrastructura podurilor -are rolul de a prelua incarcarile verticale si orizontale provenite de la suprastructura prin intermediul aparatelor de reazem si a le transmite catre terenul de fundare.

Infrastructurile podurilor au urmatoarele parti componente:

Fundatia - asigura transmiterea actiunilor la terenul de fundare;

Elevatia - portiunea vizibila din infrastructura, situata intre fundatie si aparatele de reazem ale suprastructurii;

Cuzinetii - situati sub reazemele fiecarei grinzi pentru a prelua presiunile mari ce iau nastere sub aparatele de reazem. Acestia sunt legati intre ei printr-un element din beton armat (grinzi de legatura) pentru a sporii rezistenta partii superioare a infrastructurii. Ansamblul cuzineti - grinzi de legatura definesc bancheta cuzinetilor.

Figura 2.16 Pila pod

In functie de pozitia lor fata de suprastructura infrastructura podurilor, poate fi:

Pile, plasate intre doua deschideri alaturate (cazul podurilor cu mai multe deschideri).

Culei, infrastructurile de la capetele podurilor, care fac legatura intre calea curenta si calea pe pod.

In plan forma pilelor poate fi dreptunghiulara sau in cazul pilelor amplasate in cursurile unor ape, pot avea alte forme, care sa raspunda mai bine d.p.d.v. al scurgerilor de ape - forme hidrodinamice. Prin aceste forme se inlatura producerea unor turbulente ale apelor, vartejuri prin care au loc eroziuni ale albiei in zona pilelor. In aceste conditii pilele sunt alcatuite din trei parti principale, in lungul cursului de apa:

o  avantbec - situat in amonte reprezinta o racordare ogivala pentru a permite scurgerea usoara a flotantilor respectiv spargerea usoara a gheturilor iarna; se poate dispune si o corniera in varf;

o  corpul pilei

o  arierbec - in aval, prezinta o racordare semicirculara.

Figura 2.17 Forma in plan a pilei

In ceea ce priveste celalalt tip de infrastructura si anume culea, aceasta are rolul pe de o parte de a sustine deschiderile marginale ale podului si pe de alta parte de a sprijini terasamentele de la capatul podului. Cu alte cuvinte i se poate atribui si rolul unui zid de sprijin, care trebuie sa preia impingerile pamantului din spatele ei. Elementele componente se pot observa in figura 2.18 si 2.19. In spatele culeei se construieste un dren care are rolul de a colecta si elimina apele pentru a nu exista infiltratii in constructia infrastructurii. Partea superioara a culeei se numeste zid de garda si impiedica terasamentele sa cada spre albie. Lateral culeelor se prevad doua console a numite ziduri intoarse.

Figura 2.18 Culee - perspectiva

Figura 2.19 Culee - perspectiva din spate

PARAMETRII HIDRAULICI SI GEOMETRICI

Elemente hidraulice

Albia - portiunea unei vai ocupata permanent sau temporar de ape (albia minora - ape medii; albia majora - ape mari inregistrate cu ocazia unor viituri).

Afuiere - actiunea de erodare a fundului albiei de catre ape curgatoare.

Toate notiunile hidraulice care intervin la proiectarea unui pod vor fi localizate pentru amplasamentul podului respectiv si se bazeaza pe observatii indelungate.

N.A.E. - nivelul apelor extraordinare reprezinta cota cea mai ridicata cunoscuta vreodata. Cel mai mare nivel cunoscut in dreptul unui punct de observatie se numeste nivel maxim istoric.

Etiaj - reprezinta nivelul mediu al celor mai scazute ape pe o perioada lunga de timp 10 - 30 ani.

Debitul apei - reprezinta cantitatea de apa care se scurge in unitatea de timp printr-o sectiune a raului [m³/s]

Elemente geometrice

Inaltimea de libera trecere sub pod - spatiul liber pe verticala masurat intre punctul cel mai de jos al suprastructurii, inclusiv sageata elastica a acesteia, si nivelul apei stabilit pentru un debit cu o anumita probabilitate - N.A.E.

Inaltimea de constructie - diferenta de nivel intre nivelul superior al caii - NSC (nivelul sinelor la podurile c.f. sau nivelul maxim al caii de circulatie la podurile de sosea) si punctul cel mai de jos al suprastructurii, inclusiv sageata elastica a acesteia.

Deschiderea teoretica sau de calcul (l) - distanta dintre axele a doua aparate de reazem succesive ale aceluiasi element de rezistenta.

Lumina (l₀) - distanta pe orizontala intre doua puncte ale unor infrastructuri vecine, la un anumit nivel. Lumina are valori diferite functie de nivelurile la care se face masuratoarea. De obicei se alege nivelul cuzinetilor.

Figura 2.30 Elementele geometrice si hidraulice la un pod