MOTTO : "Soselele sunt ca sanatatea: cand ele sunt ireprosabile, nimeni nu le baga in seama." ("Revista drumurilor" - 1934)

25000 
APDP
cnadnr
cestrin


Proiectarea eficienta a podurilor cu deschideri mijlocii si mari

Dr. ing. Victor POPA,
Membru corespondent al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania

Introducere

Podurile sunt constructii costisitoare din cauza complexitatii structurilor de rezistenta si a conditiilor deosebite de executie, care conduc la necesitatea folosirii unor tehnologii si utilaje speciale de transport, manipulare si montaj.
Proiectantul de poduri are datoria de constiinta de a gasi cele mai eficiente solutii de realizare a acestora, tinand cont ca prin solutia adoptata se poate obtine adevarata eficienta a constructiei. Aceasta presupune asigurarea performantelor necesare de functionalitate, rezistenta, stabilitate, estetica si durabilitate, la costurile cele mai mici.
Costul principal al unei constructii (asa numitul cost C+M) consta in insumarea costurilor materialelor de constructie folosite in lucrare, al transporturilor, manipularilor si manoperei, precum si al utilajelor folosite la montaj. La acestea se adauga costurile adiacente necesare investitiei (avize, exproprieri, proiectare, consultanta, asistenta tehnica, amenajari colaterale etc.).
Costul preponderent il constituie insa costul C+M. De aceea, proiectantul trebuie sa acorde atentia necesara reducerii componentelor acestui cost.
De exemplu, podurile devin investitii mai eficiente daca nu au infrastructuri in albia raului pe care il traverseaza, din mai multe motive. In primul rand, se evita dificultatile de realizare a fundatiilor in zona cu apa, precum: mutarea provizorie a cursului de apa; incinte de lucru din palplanse sau alte elemente similare; epuismente de apa costisitoare; conditii de lucru, de manipulari si de transport mai grele. In al doilea rand, se evita riscul unor inundatii, care ar putea produce pierderi neprevazute si intreruperi ale lucrarilor de executie.
Cel mai important avantaj al podurilor fara pile in albia raului este insa faptul ca scurgerea apei se face fara obstacole, neexistand deci pericolul afuierii fundatiilor si toate consecintele negative care decurg ca urmare a acestui fenomen.
Deoarece grinzile prefabricate curente au lungimi limitate, care nu pot acoperi albiile unor rauri mai importante, specialistii in poduri au creat o solutie menita sa elimine acest dezavantaj si anume: podul hobanat in varianta „extradosed structure”, care va fi descrisa, cu exemplificari, in cele ce urmeaza.
Solutia se poate aplica cu succes si eficienta si in cazul pasajelor care necesita deschideri mai mari, cum ar fi, spre exemplu, pasaje peste linii multiple de cale ferata sau triaje, pasaje pe trasee foarte oblice in raport cu alte cai de comunicatie pe care le traverseaza etc.

Descrierea solutiei

Podul construit in solutia de pod hobanat in varianta „extradosed structure” consta intr-o combinatie de structura hobanata, avand suprastrucura alcatuita din tablier cu grinzi casetate din beton armat sau beton precomprimat. Elevatiile pilonilor, la aceste tipuri de structura, au inaltimi reduse, iar hobanele sunt dispuse in sistem „harpa”.
Eficienta acestor lucrari are mai multe explicatii si anume:
• realizarea unei suprastructuri cu deschidere relativ mare si inaltime de constructie redusa (raportul h/l=1/35÷1/40), cu avantaje economice de necontestat, datorate reducerii lungimii si inaltimii rampelor;
• evitarea amplasarii elementelor de infrastructura in zone cu acces dificil si cu conditii mai grele de lucru;
• realizarea unor piloni cu inaltimi mai reduse, ceea ce conduce la eliminarea complicatiilor caracteristice constructiilor inalte.
Daca la aceasta solutie se aplica si tipul de structura hibrida, avantajele tehnico-economice se vor amplifica, asa cum se poate constata din prezentarea exemplificarilor urmatoare.

Podul 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 pana la 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 a geometriei necorespunzatoare, cu deosebire in timpul iernii, cand se produceau dese accidente, iar pe vreme cu polei, era practic 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 si traseul aferent au fost impuse 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.
Au fost studiate patru solutii pentru realizarea noului pod. Cea mai eficienta solutie s-a dovedit aceea de pod hobanat in varianta „extradosed structure”, dar cu alcatuire hibrida a tablierului de suprastructura (tablier din beton armat in deschiderile laterale si tablier mixt cu conlucrare pe o zona de 20 m lungime din deschiderea centrala.
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. In sectiune transversala, suprastructura podului are doua grinzi transversale casetate, alcatuite din beton armat cu goluri circulare in deschiderile laterale si din metal in conlucrare cu dala carosabila din beton armat in deschiderea centrala, constituind astfel o structura hibrida pentru suprastructura.
Cei doi piloni ai infrastructurii sunt prevazuti cu cate doi stalpi laterali, fiecare avand o latime variabila cu fruct invers.

Pasajul hobanat de autostrada peste D.N. 1, la Barcanesti
Realizarea tronsonului Bucuresti-Ploiesti al Autostrazii A3, Bucuresti-Brasov, a necesitat printre alte lucrari de arta si executia unui pasaj cu profil de autostrada, peste D.N.1, la Barcanesti, in judetul Prahova. Traseul autostrazii este oblic fata de cel al drumului traversat cu cca. 61º.
Oblicitatea mare dintre cele doua trasee, precum si alte considerente tehnice au impus necesitatea realizarii unui pasaj cu deschiderea mediana de 80 m.
Pasajul peste D.N. 1, de la Barcanesti, are deci o structura hobanata cu trei deschideri de 40,50 m + 80,00 m + 40,50 m = 161,00 m.
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.
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.
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.
Distanta dintre axele grinzilor principale este de 7,00 m, iar inaltimea de constructie a suprastructurii este de 2,28 m.

Suprastructura pasajului
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. Inaltimea casetelor in axul lor este de 2,05 m.
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.

Tablierul mixt cu conlucrare
Tablierul mixt cu conlucrare din deschiderea centrala este constituit din doua grinzi principale casetate, cu aceleasi dimensiuni exterioare ca si grinzile din beton precomprimat (latime la baza: 2,00 m; latime la imbinarea cu placa: 2,50 m).
Tablierul mixt cu conlucrare se compune din tablierul metalic, platelajul caii din beton armat si conectorii de conlucrare dintre cele doua elemente.
Tablierul metalic este alcatuit din grinzile principale semicasetate (deschise la partea superioara, pana se executa platelajul) si antretoazele de legatura dintre grinzi.
Antretoazele dintre grinzile aceleiasi cai sunt de tip I cu inima plina, exceptand antretoazele din dreptul prinderilor cu hobane, care sunt casetate, fiind prelungite si intre cele doua tabliere adiacente. Antretoazele casetate dintre tabliere cuprind si zonele de ancorare ale hobanelor.
Platelajele din beton armat, care sustin cele doua cai de autostrada, au grosimea constanta de 24 cm in camp si variabila pe reazeme, de la 29 cm, la 38 cm, pentru a realiza pantele transversale de 2,5% ale cailor, impreuna cu decalarea pe verticala de 15 cm in sectiune transversala dintre cele doua grinzi principale casetate. Platelajele din beton armat conlucreaza cu tablierele metalice prin intermediul conectorilor rigizi sau flexibili, in functie de solicitarile statice si modul de alcatuire a structurii.

Sistemul de hobanare
Sistemul de hobanare se compune din cablurile de ancorare (hobanele propriu-zise) si ancorajele acestora.
Datorita oblicitatii mari dintre axele celor doua cai care se intersecteaza, din motive estetice, s-a aplicat solutia cu un singur plan de hobanare amplasat intre cele doua cai ale autostrazii. Solutia inovatoare „extradosed structure” presupune ca hobanele sa fie asezate paralel in sistem „harpa”. Hobanele sunt alcatuite din cate 55 de toroane T15, protejate in teci din polietilena de inalta densitate (HDPE).
Ancorajele fixe ale hobanelor au fost amplasate in mijlocul antretoazelor casetate dintre tabliere, iar ancorajele ajustabile au fost amplasate in piloni, in zonele casetate ale acestora.

Infrastructura pasajului
Infrastructura pasajului este constituita din cele doua culei de la capete si cei doi piloni combinati cu pilele duble, pe care reazema tablierele continue de suprastructura.
Culeele sunt de tip inecat cu structuri din beton armat, fundate indirect pe piloti forati cu diametru de 1,08 m, prin intermediul radierelor din beton armat.
Pilonii constituie elementele esentiale de infrastructura ale acestei constructii, deoarece de ei se ancoreaza suprastructura, sustinand o mare parte din incarcari.
Inaltimea totala a elevatiei pilonilor este de 20,00 m.
Pilonii sunt alcatuiti din doua parti si anume:
• corpul inferior din beton armat, legat rigid de radierul fundatiei avand inaltimea de 9,20 m;
• stalpul pilonului, alcatuit dintr-o carcasa metalica avand inaltimea de 10,80 m, in care sunt amplasate ancorajele ajustabile si accesele la acestea, imbracata de jur imprejur cu o invelitoare din beton armat, care conlucreaza cu structura metalica prin intermediul conectorilor flexibili. Accesul in interiorul stalpilor de piloni se realizeaza de pe partea carosabila, printr-o usa metalica special amenajata.
Pilonii reazema pe acelasi radier cu cele doua pile adiacente din beton armat pe care reazema suprastructura pasajului.

Calea pe pasaj
Calea pe pasajul Barcanesti, care are doua cai cu cate o parte carosabila de 12 m latime fiecare, este realizata in conformitate cu normele actuale de alcatuire agreate de beneficiar si se compune din urmatoarele straturi:
• un strat de beton de egalizare de 3 cm grosime, care permite realizarea unor suprafete plane si perfect nivelate, pentru asigurarea calitatii hidroizolatiei;
• hidroizolatia propriu-zisa, cu grosimea de 1 cm;
• protectia hidroizolatiei, realizata suplimentar dintr-un strat de mortar asfaltic de 2 cm grosime, care asigura un plus de calitate hidroizolatiei;
• stratul de legatura al imbracamintii asfaltice (binder) de 3 cm grosime;
• stratul de uzura al imbracamintii asfaltice de 4 cm grosime.
Bordurile de protectie a liselor si parapetele de protectie de tip greu completeaza elementele caii pe pasaj.
Dispozitivele de acoperire a rosturilor de dilatatie - de tip elastomeric - sunt etanse si de cea mai buna calitate, pentru a realiza un confort sporit circulatiei si pentru a impiedica apa din precipitatii sa ajunga la structura de rezistenta.

Concluzii

Solutia de pod sau pasaj hobanat in varianta „extradosed structure” cu alcatuire hibrida, prezentata cu exemplificari la cele doua lucrari realizate in tara noastra, este o solutie inovatoare, care s-a aplicat cu succes si pe plan international, vezi viaductele Ganter (1978-1980), la Brig Si Sunniberg (1988-1990), in statiunea Kloster, concepute de renumitul inginer Christian Menn, in muntii Alpi, din Elvetia.
Avantajul esential al acestei solutii este acela ca permite realizarea unor piloni de inaltime redusa si, implicit, o reducere substantiala a lungimii hobanelor, cu rezultate notabile in ceea ce priveste eficienta tehnica si economica. Totodata, prin aplicarea acestei solutii se pot realiza eficient lucrari de poduri si pasaje cu deschideri mijlocii si mari, care nu pot fi realizate cu grinzile prefabricate curente, evitandu-se astfel lucrari deosebit de costisitoare sau chiar imposibil de executat.
Tot pentru un plus de eficienta economica, s-a aplicat acestor constructii o alcatuire hibrida, care a permis reducerea lungimii lucrarilor si reducerea consumului de otel, cu efecte notabile asupra reducerii costurilor. Totodata, asemenea structuri au si un aspect estetic deosebit, incadrandu-se armonios in mediul inconjurator.


new Orlen
Logo Wirtgen
CarpatCement
  IRIDEX
sigla-adc
sigla-autodesk
Geobrugg
allplan-scia
Roadplus
Bitunova