1

CURS 5-BPP-2011 CLASIFICAREA PODURILOR (continuare)

3. CLASIFICAREA PODURILOR DUPA POZITIA CAII IN RAPORT CU

SUPRASTRUCTURA

- poduri cale jos (Fig. 5.1) solutia este adoptata în cazul unor inăltimi libere hL, mici (hL

se masoara de la punctul cel mai de jos al suprastructurii pana la nivelul debitului de calcul Qc

sau pana la limita superioara a gabaritului ce trebuie respectat sub pod, in cazul pasajelor

denivelate, Fig. 4.1). Pentru a se evita ridicarea niveletei caii in zona podului, se cauta a se

realiza o inaltime de constructie a suprastructurii hc cat mai mica, astfel incat sa fie respectate

valoarile limita ale inaltimii libere hL, denumite garzi. Spre exemplu, inaltimea libera minima

(garda) este stabilita in Normativul PD-95/2002 in functie de marimea debitului Qc, de

caracterul provizoriu sau definitiv al podului si in functie de prezenta sau nu a plutitorilor la

viituri. Aceasta presupune amplasarea caii cat mai jos, la partea inferioara a suprastructurii,

pentru a se obtine o inaltime de constructie hc cat mai mica.

L L

NIVEL Qc hL

1 2

NIVEL

CALE

hc

hr

PILACULEE

CULEE

Fig. 5.1 Pod cu grinzi cu zabrele, cale jos (gzcj)

- poduri cale sus (Fig. 5.2). Solutia se poate adopta numai in cazul unor inaltimi libere hL

mari care permit amplasarea căii la partea superioara a suprastructurii. Podurile cu calea sus

prezinta in plus si o serie de avantaje economice (latimi mai mici ale suprastructurilor si

infrastructurilor ca urmare a faptului ca ele nu mai depind de latimea gabaritului de circulatie ca

in cazul podurilor cu calea jos, o inaltime mai scurta a elevatiilor infrastructurii, etc) sau avantaje

tehnice (de exemplu, conditii mai bune de vizibilitate la circulatia rutiera, eliminarea riscurilor de

lovire a grinzilor in cazul unor incarcari agabaritice la calea ferata sau in cazul unor accidente la

podurile rutiere).

L L

NIVEL Qc hL

1 2NIVEL

CALE

hc

hr

PILA

Fig. 5.2 Pod cu cu grinzi cu zabrele, calea sus (gzcs)

2

NIVEL CALE

Fig. 5.3 Pod cu calea la mijloc

- poduri cale la mijloc (Fig. 5.3). Solutia este specifica in special podurilor pe arce si

este determinata si din considerente arhitectonice.

4. CLASIFICAREA PODURILOR DUPA SCHEMA STATICA A ELEMENTELOR

PRINCIPALE DE REZISTENTA

Clasificarea podurilor dupa solutia de alcatuire constructiva sau dupa schema statica a

elementelor principale de rezistenta se poate face astfel:

• poduri pe grinzi

• poduri pe cadre

• poduri pe arce si bolţi

• poduri pe cabluri (poduri hobanate şi poduri suspendate).

a) Podurile pe grinzi au grinzile ca element principal de rezistenta al suprastructurii si

din acest motiv se numesc grinzi principale (Fig. 5.4). Din punnctul de vedere al schemei de

calcul grinzile pot fi static determinate (simplu rezemate sau grinzi cu console şi articulaţii tip

GERBER) sau static nedeterminate (grinzi continui). Grinzile principale pot fi alcatuite din

lemn, din beton armat sau precomprimat, din otel, sau mixte din otel-beton, Solicitarile

preponderente la podurile pe grinzi sunt eforturile de tip moment şi forta taietoare (la podurile pe

grinzi cu zăbrele eforturile de tip moment şi forta taietoare generează in barele grinzilor cu

zabrele eforturi axiale de intindere sau compresiune).

Fig. 5.4 Scheme statice la podurile pe grinzi

b) Podurile pe cadre Se adopta ca solutie la traversarea unor vai adanci pentru evitarea executiei

unor pile foarte inalte si la pasajele rutiere peste autostrazi.

Fig. 5. 5. Pod pe cadre Fig. 5.6. Podul “in cadru”prinţesa Charlotte din

Elveţia (1965)

3

Podurile pe cadre (Fig.5.5, 5.6) au ca element de rezistenta o structura a carui schema

statica corespunde cadrului (o structura din elemente de tip bara, conectate la noduri solicitata

preponderent axial si la incovoiere).

c) Podurile pe arce şi bolţi au ca element principal de rezistenta arcul sau bolta ambele

avand axa mediana curba (deosebirea dintre arc si bolta consta in forma sectiunii transvesale,

arcele avand sectiunea transversala de forma circulara sau dreptunghiulara cu baza si inaltimea

apropiate ca marime iar boltile au tot sectiune dreptunghiulara cu baza foarte mare in raport cu

inaltimea si se executa preponderent din beton, Fig 5.8). Ca schema statica arcele pot fi: arcul

dublu incastrat (Fig. 5.7.a), arcul dublu articulat (Fig. 5.7.b), arcul cu trei articulatii (Fig.

5.7.c), arcul cu tiranti (Fig. 5.7.d), etc. Boltile sunt masive si sunt incastrate la nasteri (Fig.

5.7.a).

a) b)

c) d)

Fig. 4.7. Schema statica la poduri pe arce (a, b, c, d) sau bolti (a)

a) b)

Fig. 5.8. Pod pe arce (a) si pe bolta (b)

Din punct de vedere al nomenclaturii podurilor, la podurile cu arce intervin două noţiuni

suplimentare legate atât de suprastructură, cât şi de infrastructură şi anume: cheia arcului (sau

bolţii) ce reprezintă sectiunea cea mai inalta de la jumatatea arcului (sau bolţii) şi naşterile

arcului (sau bolţii) care sunt sectiunile situate la reazemele arcului (sau bolţii) (Fig. 4.7c).

Din punct de vedere al solicitărilor trebuie precizat faptul că arcele (sau bolţile) sunt

elemente solicitate preponderent la compresiune dar şi la încovoiere şi forfecare. Forma arcului

se poate determina astfel incat valorile momentelor încovoietoare să fie cât mai mici, iar

rezultanta eforturilor unitare trebuie să rămână în sâmburele central al secţiunilor transversale ale

arcului sau boltii.

4

c) Podurile cu cabluri

Acopera deschideri foarte mari prin utilizarea unui element structural (cablul) foarte

flexibil si rezistent care asigura reazeme suplimentare pentru tablier. Podurile hobanate sunt

utilizate în domeniul de deschideri cuprins între 100 şi 500m în timp ce podurile suspendate

acoperă un domeniu de deschideri mult mai larg cuprins între 500 şi 2000 m

Dacă sustinerea tablierului se face direct cu cabluri inclinate, intinse, ancorate la partea

superioara la piloni inalti si la partea inferioara la tablier, podurile se numesc hobanate (sau cu

hobane) (Fig. 5.9a). iar dacă sustinerea tablierului se face indirect, pe cabluri continui ancorate

la capetele podului si asezate peste piloni, prin intermediul unor tiranti fixati la partea superioara

la cablurile principale si la parte inferioara la tablier, podurile se numesc suspendate (Fig. 5.9b).

a) Poduri cu hobane

b) Poduri

suspendate

Fig. 5.9 Poduri hobanate (a) si suspendate (b)

Fig. 5.10 Podul hobanat Normandie

5

Fig. 5.11. Podul suspendat Oakland Bay din San Francisco, SUA

Hobanele, cablurile portante şi tiranţii sunt realizate din oţeluri speciale de inalta

rezistenta şi in secţiunile transversale sunt alcătuite din fascicule de sârme răsucite sau din

grupuri de cabluri de dimensiuni mai mici.

La podurile hobanate, elementele principal de rezistenta sunt tirantii inclinati executati

din cabluri, numiti hobane. Acestea sunt prinse la capatele inferioare de tablier si la capetele

superioare de pilon asigurand rezemari intermediare elastice ale tablierului in afara celor din

axele pilonilor. Modelul de calcul simplificat al hobanei este o bara dublu articulata solicitata

numai la efort axial de intindere. Aparitia intr-o anumita ipoteza a unor eforturi de compresiune

in anumite hobane echivaleaza cu scoaterea acestora din lucru (cablurile preiau numai efort de

intindere), modelul de calcul se corecteaza prin eliminarea hobanelor comprimate sau

modificarea sistemului de hobanaj in etape iterative, pana cand toate hobanele vor fi solicitate

numai la intindere pentru orice pozitie a convoaielor pe pod.

La podurile suspendate elementele principale de rezistenta sunt cablurile principale

(portante) ancorate la capetele podului in blocuri de ancoraj si rezemate pe capetele a doi sau

mai multi piloni intermediari. Cablurile principale sustin tablierul situat la partea inferioara a

pilonilor. prin intermediul unor tiranti realizati de asemenea din cabluri Atat cablul principal cat

si tirantii sunt solicitati la intindere.

Elementele structurale ale acestor poduri sunt supuse unor solicitări complexe. Pilonii

sunt solicitaţi atât la compresiune cât şi la încovoiere, cablurile sunt soliciate la întindere, iar

tablierul este solicitat la încovoiere, forţe tăietoare şi forţe axiale (în special la podurile hobanate

unde cablurile sunt înclinate).

5. CLASIFICAREA PODURILOR DUPA MARIMEA DESCHIDERILOR

Podurile se clasifica si se denumesc in functie de marimea deschiderilor, astfel:

• PODETELE sunt denumite podurile cu deschideri mici, situate sub limita de 5.00 m atat

pentru podurile de cale ferata cat si pentru podurile rutiere. Podetele pot prezenta diferite

solutii de alcatuire:

� podetele rigola sunt utilizate la calea ferata si sunt alcatuite de regula cu elevatia

sub forma unui cadru din beton armat, deschis la partea superioara cu lumina sub

50.... 60 cm (dictata de lumina maxima admisa intre traverse de cale ferata pentru

un anumit tip de sina) si un bloc de fundatie din beton (Fig 5.12). Ele sunt

necesare pentru evacuarea unor debite mici de apa si sunt deschise pentru a se

putea face curatirea in caz de colmatare. Au dezavantajul ca traversele fixate la

partea superioara a podetelor rigola complica lucrarile de corectie a niveletei caii,

6

iar ridicarea niveletei fara a suprabetona peretii rigolei si fara a se fixa traversele

la noua cota va duce la deplasarea traverselor spre campul rigolei (Fig. 5.13).

CADRU

DESCHIS

B.A.

TRAVERSE

DE LEMN

FUNDATIE

PEREU

PIATRA

Fig. 5.12. Secţiune podet rigola Fig. 5.13. Podet rigola cu deficiente

(traverse nefixate si deplasate)

� podetele deschise sunt utilizate in special la calea ferata, au o suprastructura

simpla realizata din doua grinzi metalice sau din beton, pe care se aseaza

direct traversele si doua culei din beton armat pe care reazema sau sunt

incastrate grinzile. Corectarea niveletei se poate face provizoriu prin

suprainaltarea cotei grinzilor de beton cu doua longrine de lemn (Fig. 5.14).

Fig. 5.14. Podet deschis de CF cu 2 grinzi din b.a.

� podetele boltite pot fi alcatuite din zidarie de piatra, din zidarie caramida

(Fig. 5.15) sau din beton (Fig. 5.16). In sectiune prezinta doua ziduri drepte

(culei), o bolta din beton si fundatia de regula sub forma unui radier comun

pentru ambele ziduri drepte. Taluzele laterale ale terasamentului sunt

sustinute la capetele podetului de ziduri de sprijin denumite timpane si de

aripi (FOTO 5.15). Podetele boltite de 2.0 m si de 3.0 m se pod realiza si din

inele prefabricate din beton armat de 1.60 m lungime (denumite B-2,

respectiv B-3) montate pe fundatii de tip radier (Fig. 5.17).

7

NASTEREA

BOLTII

NASTEREA

BOLTII

BOLTA

CIRCULARA

R

ZIDUL

DREPT

FUNDATIE

ZIDUL

DREPT

CHEIA

BOLTII

PEREU

PIATRA

Fig. 4.15 Podet boltit din zidarie de caramida Fig. 5.16 Sectiune podet boltit din beton

Fig. 4.17 Podet de CF cu inele prefabricate boltite B-2 cu aripi prefabricate

� podete cu camasuiala metalica In ultimii ani pentru podurile rutiere au

aparut si solutii cu podete cu camasuiala metalica din placi metalice

ondulate, galvanizate, imbinate cu suruburi. Sectiunile care se pot obtine

sunt prezentate in Fig. 5.20. Montajul acestora se face in amplasament cu

amenajari minime ale terenului cu un pat de piatra sau balast (nu necesita

fundatii) si prin respectarea unei anumite tehnologii de realizare simetrica a

umpluturii in straturi compactate pentru mentinerea echhilibrului

impingerilor asupra camasuielii metalice (Fig. 5.18). Totodata o atentie

deosebita se acorda izolarii capetelor camasuielii metalice cu zidarie de piatra

executata pe taluzele terasamentului si chiar la interior pentru reducerea

partiala a efectelor impingerilor inegale si pentru canalizarea sectiunii pentru

debitele mici (Fig 5.19).

Fig. 4.18 Montajul si alcatuirea camasuielii podetelor boltite din placi metalice

ondulate imbinate cu suruburi de inalta rezistente (Tubosider)

8

Fig. 5.19 Racordarea cu terasamentul a camasuielii podetelor boltite din placi

metalice ondulate (Tubosider)

Fig. 5.20 Tipuri de sectiuni ale camasuielii podetelor boltite din placi metalice

ondulate imbinate cu suruburi de inalta rezistente

� podetele ovoidale (Fig. 5.21). Podetele cu sectiune ovoidala s-au executat

din beton simplu sau beton armat se aplica foarte rar in prezent dar faptul ca

in reteaua feroviara si rutiera s-au executat in trecut un numar important de

asemenea podete ele merita a fi mentionate .

9

FUNDATIE

CHEIA

BOLTII

PEREU

PIATRA

Fig. 5.21 Sectiune podet ovoidal din beton

� podetele tubulare sunt utilizate in special la drumuri, au sectiunea circulara

si sunt realizate din tuburi prefabricate din beton armat (mai rar din beton

monolit), Fig. 5.22 sau mai recent se utilizeaza si podete tubulare din placi

ondulate cu sectiune circulara Fig. 5.23.

Fig. 5.22 Podet rutier cu sectiune circulara din tuburi din beton armat

Fig. 5.23 Podet rutier cu camasuiala metalica din placi ondulate

cu sectiune circulara

� podete tip cadru sunt executate din inele prefabricate din beton armat cu

sectiune dreptunghiulara, asezate pe o fundatie-radier din beton simplu (Fig

5.24, 5.25).

10

Fig. 5.24 Podet de CF prefabricat cu inele de tip cadru dreptunghiular inchis (C-3)

cu aripi prefabricate (A-3)

a) b)

Fig.5.25 Podet cadru din inele de tip cadru dreptunghiular in faza de montaj pe

fundatii (a) si detaliu inel prefabricat

PODURI in cazul in care deschiderile sunt mai mari decat limitele mentionate mai sus. In

continuare, podurile se pot clasifica, in functie de marimea deschiderilor: poduri mici (cu

deschideri sub 20.0 m), poduri mijlocii (cu deschideri cuprinse intre 20.0 m si 50.0 m), poduri

mari (cu deschideri curinse intre 50.0 m si 100.0 m), poduri foarte mari (cu deschideri peste

100.0 m).

Aceste limite de clasificare a podurilor in functie de deschideri au un caracter orientativ

si corespund domeniului executiei si proiectarii podurilor din tara noastra unde predomina

podurile pe grinzi. Incadrarea in diferitele categorii de poduri nu trebuie sa se faca strict numai

dupa marimea deschiderilor.

De la caz la caz se pot considera si alti parametri complementari: lungimea totala a

podului, inaltimea podului, tipul podului etc., astfel incat incadrarea intr-o anumita categorie, in

functie de marimea deschiderii, sa fie cat mai corecta.

Astfel, celebrul viaduct RONDA (Spania) cu deschiderea de 14.0 m si inaltimea de 140.0

m (detine recordul de inaltime la podurile din zidarie de piatra) nu poate fi incadrat in categoria

podurilor mici (Fig. 5.26).

In cazul podurilor hobanate sau suspendate incadrarile in functie de marimea

deschiderilor se vor face in raport cu limitele minime si maxime ale domeniului de deschideri

pentru podurile hobanate sau suspendate.

11

Fig. 5.26. Viaductul Ronda (Spania)

6. CLASIFICAREA PODURILOR DUPA CARACTERISTICILE TRASEULUI

CAII DE COMUNICATIE PE POD

Din punct de vedere al formei axei caii pe pod in plan orizontal, podurile se denumesc:

- poduri in aliniament daca podurile sunt amplasate in zonele de aliniament ale traseului;

- poduri in curba daca podurile sunt amplasate pe zonele de curba ale traseului.

Podurile in curba prezinta o serie de particularitati in raport cu cele in aliniament:

• latimea suprastructurii este mai mare la podurile in curba datorita

necesitatii preluarii sagetii f a caii pe pod si a inscrierii vehicului in curba

(Fig. 4.27 a);

AX TABLIER

AX CALE f/2

a)

L/2

f

L

L/2

f/2

Fig. 5.27 Asezarea caii in curba pe poduri (a) si foto pod in curba (b)

• calea pe pod se realizeaza cu suprainaltare pentru a se reduce efectul

fortei centrifuge asupra vehicolului (in special la podurile CF);

• sectiunea grinzii exterioare curbei este mai mare decat sectiunea grinzii

interioare fiind dimensionata sa preia efectele fortei centrifuge;

• pilele vor avea o forma speciala, trapezoidala care sa permita asezarea in

evantai a reazemelor de la capetele tablierelor si evitarea oblicitatii pilei

12

fata de directia de curgere a apei. La podurile de sosea se pot realiza pile

in curba cu banchete trapezoidale iar elevatia pilei poate fi alcatuita din

stalpi circulari astfel incat problema oblicitatii pilei in raport cu directia de

curgere a apei dispare .

Caracteristicile traseului in plan vertical sunt definite de pozitia axului caii fata de

orizontala si anume:

- poduri in palier sunt numiter podurile amplasate pe sectoare de traseu in palier

(orizontale);

- poduri in declivitate se denumesc podurile amplasate in zone cu declivitate ale

traseului: in panta (cotele caii scad in sensul cresterii kilometrajului), in rampa (cotele caii cresc

in sensul cresterii kilometrajului) si poduri in panta si rampa cu racordarea acestora pe pod. (un

exemplu reprezentativ il constituie podul rutier peste Dunare la Giurgeni cu calea in panta si

rampa solutie impusa de necesitatea reducerii volumului de terasamente la capetele podului.

Podurile rutiere se realizeaza de regula cu pante longitudinale (pentru scurgerea apelor.

7. CLASIFICAREA PODURILOR DUPA MARIMEA UNGHIULUI DE

INTERSECTIE CU DIRECTIA OBSTACOLULUI;

In functie de marimea unghiului de intersectie a axului suprastructurii si obstacol,

podurile pot fi:

- poduri normale (drepte) daca se intersecteaza axa obstacolului sub un unghi α= 90°;

- poduri oblice daca se intersecteaza axa obstacolului sub un unghi α ≠ 90°, marimea

oblicitatii fiind data de valoarea unghiului ascutit α (oblicitatea fiind cu atat mai mare cu cat

unghiul a este mai mic. Se considera oblicitate-stanga (Fig 5.28) in cazul in care unghiul ascutit

α se masoara, in sensul de mers, pe partea stanga a axului caii si, respectiv, oblicitate-dreapta

daca unghiul a se masoara pe partea dreapta a axului caii.

alfa

AX CALE

SENSUL DE MERS

Fig. 5.28 Definirea oblicitatii la poduri

I.8. CLASIFICAREA PODURILOR DUPA DURATA DE EXPLOATARE

Podurile pot avea diferite durate de exploatare, marimea lor fiind dictata de:

- tipul materialului utilizat pentru suprastructura sau infrastructura;

- durata de exploatare a caii;

- scopul sau rolul indeplinit de pod;

Din punct de vedere al duratei de exploatare, podurile se clasifica astfel:

- poduri definitive proiectate pentru o durata mare de exploatare; ele au suprastructura

din zidarie de piatra, beton, otel sau otel-beton inlocuirea acestor poduri fiind impusa numai de

epuizarea tuturor posibilitatilor de consolidare sau de criteriile tehnice de modernizare. Exista in

exploatare si azi poduri cu durate foarte mari de exploatare: podurile din piatra, executate de

romani sau executate in Evul mediu si podurile metalice (Coalbrookdale executat in 1779, Podul

13

Cernavoda 1895 etc.). In mod normal durata de exploatare preconizata pentru podurile metalice

este de 100 ani iar pentru podurile din beton armat sau precomprimat durata de exploatare

depinde direct de lucrarile de intretinere, de calitatea hidroizolatiei si de posibilitatile de

consolidare. Durata de exploatare la podurile moderne din beton armat si precomprimat a caror

vechime este cuprinsa intre 30 si 50 de ani, necesita inca studii si cercetari experimentale avand

in vedere degradarile mari aparute la unele poduri (exemplu podul rutier de la intrarea in Predeal,

pasajele rutiere din Bucuresti, podul Baneasa etc.).

- poduri provizorii au o durata mica de exploatare impusa de anumite aspecte tehnice

legate de materialul din care sunt executate (lemnul) sau de scopul pentru care sunt proiectate:

inlocuirea pe termen scurt a unui tablier distrus la calamitati pentru restabilirea imediata a

circulatiei, executarea unui pod pe o varianta provizorie de circulatie, pe durata executiei unui

pod definitiv, executarea unui pod pentru o cale cu o durata scurta de exploatare (poduri pe

drumuri care deservesc o exploatare forestiera sau o exploatare miniera) etc.

- poduri semidefinitive au suprastructura provizorie si infrastructura definitiva. Se

intalnesc in cazul refacerii rapide a circulatiei pe infrastructura existenta (in caz de calamitati

sau pentru urgentarea deschiderii circulatiei pe un pod nou, cu infrastructura definitiva executata,

pana la executarea viitoarei suprastructuri definitive).

Podurile de lemn nu pot fi considerate definitive datorita fenomenului de putrezire care

afecteaza rapid elementele din lemn. In cazul in care un podul de lemn este destinat a functiona

un timp mai indelungat decat un pod provizoriu din lemn se iau masuri de protectie a lemnului

(acoperire, impregnare, vopsire etc) si ele se denumesc poduri semipermanente.

9. CLASIFICAREA PODURILOR DUPA MOBILITATEA LOR IN TIMPUL

EXPLOATARII

In anumite amplasamente se impune realizarea unui spatiu suplimentar sub pod, necesar

navigatiei, prin modificarea pozitiei unor parti ale suprastructurii podului. Podurile care isi pot

modifica pozitia unor parti ale suprastructurii formeaza categoria podurilor mobile. Dupa

modul in care se realizeaza miscarea partilor mobile ale suprastructurii, podurile mobile se

clasifica astfel:

- poduri mobile ridicatoare (partea mobila a suprastructurii se poate deplasa pe verticala

cu ajutorul unui sistem de scripeti. Solutia este aplicata la podul peste Dunare la Giurgiu.

-poduri glisante (suprastructura este prevazuta cu un sistem de carucioare si grinzi de

rulare necesare schimbarii in plan a pozitiilor unor tabliere astfel incat sa se elibereze zona

pentru navigatie (Pod port Mangalia).

- poduri mobile basculante (suprastructura este realizata de regula din una sau doua

parti mobile care se pot roti fiecare fata de un ax orizontal propriu. Miscarea este ajutata de un

sistem de contragreutati, (Fig. 5.28 )

- poduri rotitoare (suprastructura se poate roti in plan orizontal, in jurul unui reazem

pivot, asezat pe o pila, pentru a elibera o zona navigabila, (Fig 5.29)

Fig. 5.28 Poduri basculante

14

Fig. 5.29 Poduri rotitoare

- poduri moble portabile speciale (utilizate in armata, (Fig 5.30)

Plan

Elevaţie

Zonă de teren

inutilizabilă în

timpul rotirii

Canal

navigabil

Drum