ACTIUNI LA PODURI

ACTIUNI LA PODURI

A. CLASIFICAREA SI GRUPAREA ACTIUNILOR LA PODURI (STAS 10101/OB-87)

Pentru calculul podurilor, actiunile se clasifica in functie de durata de incarcare, astfel:

actiuni permanente;

actiuni temporare (de lunga durata si de scurta durata);

actiuni exceptionale

Actiunile permanente se mentin pe toata durata de exploatare a constructiei. Din aceasta categorie fac parte:

a.       - greutatea caii;

b.      -greutatea structurii de rezistenta a podului (care se refera si la greutatea elementelor de infrastructura culei si pile si la greutatea suprastructurii);

c.       -greutatea si impingerea pamantului (de exemplu, impingerea activa a pamantului care se dezvolta in spatele culeilor);

d.      - fortele de precomprimare la grinzile prefabricate din beton armat.

Evaluarea greutatii structurii de rezistenta se poate face prin evaluare directa, utilizand dimensiuni obtinute prin consultarea unor structuri apropiate ca deschideri si alcatuire si greutatile tehnice ale materialelor din care sunt alcatuite. Pentru podurile metalice clasice de cale ferata greutatea structurii de rezistenta se poate realiza cu ajutorul unor relatii empirice stabilite in functie de marimea deschiderilor, de tipul grinzilor principale si de pozitia caii in raport cu acestea. Relatiile au la baza date statistice privind greutatile anumitor tipuri de suprastructuri existente, vechi, nituite (STAS 1489).

Actiunile temporare sunt de lunga si de scurta durata

b.1. Actiunile temporare de lunga durata

b.      - greutatea obiectelor sau instalatiilor fixe montate pe pod (conducte, fire, cabluri si greutatea dispozitivelor de prindere sau se sustinere a acestora);

c.       variatiile termice anuale, care pot genera variatii ale tensiunilor in structura de rezistenta;

d.      - deformatiile in timp ale betonului (curgerea lenta si contractia),

e.       eforturile produse de tasarile si deplasarile fundatiilor

f.        - presiunea si subpresiunea hidrostatica la nivelul mediu al apei asupra pilelor sau culeilor podului.

b.2. Actiunile temporare de scurta durata

g.       - incarcarile produse de convoaiele tip pentru poduri de cale ferata, metrou si sosea;

h.       - forta centrifuga la podurile in curba;

i.         - incarcarile produse de aglomeratiile de oameni;

j.        - franarea vehiculelor pe pod;

k.      - forta de serpuire la podurile de cale ferata;

l.         - presiunea vantului pe suprafetele expuse ale podului

m.     - impingerea pamantului din suprasarcina produsa de convoaiele tip in spatele culeilor s.a.

Actiunile exceptionale apar foarte rar pe durata de exploatare a unui pod

a.       - incarcarile seismice;

b.      - izbirea navelor de pilele podurilor la cursurile de apa navigabile,

c.       - incarcari produse de distrugerea unor instalatii fixe aflate pe pod

d.      - aglomeratiile de oameni la podurile rutiere din localitati;

Gruparea actiunilor

a.       In vederea dimensionarii elementelor structurale ale podurilor si verificarii elementelor principale de rezistenta, actiunile mentionate mai sus trebuie grupate in asa fel incat sa se obtina situatia cea mai defavorabila, cu respectarea compatibilitatii aparitiei simultane a unor actiuni, astfel:

b.      d.1. Gruparea I fundamentala cuprinde actiunile permanente, actiunile temporare de lunga durata si actiunile temporare de scurta durata care se pot aplica repetat cu frecventa ridicata, la intervale de timp scurte (de exemplu actiunea convoaielor tip de proiectare, forta centrifuga, incarcarile produse de oameni etc.). Pentru acesta grupare, probabilitatea aparitiei simultane a actiunilor considerate trebuie sa fie egala cu 1 (eveniment sigur);

c.       d.2. Gruparea a II-a fundamentala suplimentata cuprinde toate actiunile din gruparea I fundamentala la care se adauga una sau mai multe actiuni temporare de scurta durata care se aplica repetat la intervale mari de timp cu o frecventa mai mica (de exemplu franarea vehiculelor si fortele de tractiune la demarare, presiunea vantului, variatiile termice zilnice etc.). Tot in cadrul gruparii a II-a sunt incluse si o parte din actiunile ce pot aparea in timpul executiei si montajului podurilor ca urmare a tehnologiilor utilizate;

d.      d.3. Gruparea a III-a speciala sunt incluse toate actiunile din gruparea a II-a fundamentala suplimentata in exploatare la care se adauga una din actiunile exceptionale.

ACTIUNI DIN TRAFIC la podurile de sosea ( STAS 3221/86)

Normele ROMANESTI contin urmatoarele convoaiele rutiere :

- convoaie normale (convoaiele formate din siruri de autocamioane, din vehicule speciale pe roti sau senile si convoaie din tramvaie electrice);

- convoaie exceptionale (convoaiele EA, EB, EC si ED) sunt incarcari formate din trailere si remorchere;

Convoaiele rutiere normale sunt grupate in 3 clase de incarcare:

"clasa E" alcatuita din convoiul normal de autocamioane A30 (Fig. 7.1.a) si vehiculele speciale pe senile denumite V80 (Fig. 8.4).

"clasa I" alcatuita din convoiul normal de autocamioane A13 (Fig. 7.1.b) si vehiculele speciale pe senile denumite S 60 .

"clasa II" alcatuita din convoiul normal de autocamioane A10 si vehiculele speciale pe senile denumite S 40.

a) Sir de vehicule A30

b) Sir de vehicule A13

Fig. 7.1 Convoaiele A30 si A13 pentru poduri de sosea

In plus, pentru podurile din orase sunt specificate convoaiele de tramvaie si modul lor de combinatie cu celelalte incarcari mobile.

Eforturile provenite din incarcarile cu siruri de autocamioane si tramvaie (care genereaza efecte dinamice in timpul trecerii pe poduri) se multiplica cu factori supraunitari denumiti "coeficienti dinamici" (notati cu ψ) definiti in functie de deschiderea podului, de modul de alcatuire a caii de tipul convoiului sau de alti parametri constructivi in STAS 3221/86. Incarcarile produse de vehiculele speciale pe roti sau senile se considera aplicate static.

Structura si caracteristicile convoaielor de autocamioane, tramvaie si vehiculelor speciale pe roti sau senile sunt prezentate in STAS 3221/86.

Repartitia transversala a eforturilor produse de vehiculele rutiere, intre lonjeronii platelajului sau intre grinzile principale ale tablierelor se poate face in cadrul unui calcul simplificat prin adoptarea unei legi de repartitie intre grinzi care sa tina seama de rigiditatea transversala a elementelor de legatura dintre grinzi sau, in cazul tablierelor casetate, printr-un calcul la torsiune. (de exemplu, acoperitor, in etapele de predimensionare se poate adopta o lege de repartitie transversala liniara intre grinzi si se va considera ca platelajul simplu rezemat in sens transversal podului, pe distanta dintre grinzi, Fig. 7.2).

Fig. 7.2 Asezarea vehiculelor rutiere in sens transversal podului pentru incarcarea maxima pe grinda G1 si determinarea repartitiei transversale in ipoteza unei repartitii liniare intre grinzi conform liniei de influenta a reactiunii platlajului pe grinda G1.

In acest exemplu, numarul de siruri in sens transversal podului se determina prin asezarea sirurilor la distantele minime dintre caroserii (10 cm), fara a depasi latimea partii carosabile. Pentru obtinerea unei solicitari maxime in grinda G1, partea stanga a caroseriei primului sir se va aseza la verticala bordurii din stanga figurii spre grinda G1.

Fig. 7.3 Asezarea vehiculelor rutiere A30 si A13 in sens transversal podului

Solicitarea maxima intr-un element structural va fi cea mai mare valoare dintre valorile obtinute prin incarcarea separata a podului cu cele 2 convoaie ale unei clase de incarcare. Clasele de incarcare sunt precizate de Ministerul Transporturilor.

In cazul in care pe partea carosabila incap mai mult de 2 siruri (3, 4 ..etc) atunci se vor aplica coeficienti de reducere care sa tina seama de probabilitatea mai mica de realizare simultana a acestor situatii de incarcare (eforturile de calcul obtinute se reduc cu 15% pentru 3 siruri si 25% pentru 4 sau mai multe siruri).

   

Fig. 7.4. Vehiculul special V80 (clasa E)

Simultan cu incarcarea cu siruri cu autocamioane (nu si cu vehiculele speciale pe roti sau senile) se vor considera si incarcarile cu aglomeratii de oameni pe trotuare (3000 N/m² in afara localitatilor sau 5000 N/m² in localitati). In localitatile mari unde se pot produce aglomeratii de oameni se va considera ca o incarcare exceptionala uniform distribuita de 5000 N/m² aplicata pe toata latimea partii carosabile si pe trotuare.

ACTIUNI DIN TRAFIC la podurile de sosea ( CONFORM EUROCODE 1)

In norma europeana EUROCODE 1 determinarea eforturilor in elementele podurilor rutiere se face intr-un mod diferit de prevederile romanesti. Astfel, calcul eforturilor se face in urmatoarele etape:

Divizarea latimii partii carosabile "w" in benzi teoretice de circulatie (Fig 7.5) cu latimile "w_l" Latimea w_l a benzilor teoretice de circulatie pe partea carosabila si numarul maxim n_l, al acestor benzi sunt aratate in tabelul T. 1. Latimea partii carosabile, w, trebuie considerata (masurata) intre borduri sau intre limitele interioare ale sistemelor de restrictie pentru vehicule si nu trebuie inclus spatiul dintre parapetii de directionare pentru vehicule sau bordurile zonei centrale rezervate si nici latimile acestor sisteme de restrictie.

Fig. 7.5. Impartirea latimii partii carosabile in benzi de circulatie

Tabelul T.1 - Numarul si latimea benzilor de circulatie

Pentru determinarea efectelor traficului rutier privind verificarea starilor limita ultime si a starilor limita de serviciu s-au adoptat urmatoarele modele de incarcare pentru actiuni verticale care produc urmatoarele efecte din trafic:

a) Modelul de Incarcare 1 cuprinde incarcari concentrate si uniform distribuite care acopera cele mai multe efecte din traficul automobilelor si autocamioanelor ; acest model este stabilit pentru verificari generale si locale.

b) Modelul de Incarcare 2 cuprinde incarcarea cu o singura osie aplicata pe suprafetele de contact ale rotilor care acopera efectele dinamice din traficul normal asupra elementelor structurale de lungime redusa ; acest model trebuie considerat separat si numai pentru verificari locale.

c) Modelul de Incarcare 3 cuprinde un set de incarcari rezultat din osii asamblate sub forma vehiculelor speciale (de exemplu pentru transportul industrial) si care pot circula pe drumuri pe care sunt permise transporturi agabaritice ; acest model s-a stabilit sa fie folosit numai cand si in masura in care este cerut de beneficiar, folosindu-se la verificari generale si locale.

d) Modelul de Incarcare 4 cuprinde incarcarea cu aglomerari cu oameni ; acest model va fi considerat, pentru poduri amplasate in localitati sau in apropierea acestora, daca efectele acestei incarcari nu sunt acoperite in mod evident de Modelul de Incarcare 1.

Modelele de incarcare 1, 2, 3 si 4 s-au definit si se considera pentru orice situatie de proiectare (de exemplu pentru situatii de proiectare fundamentale, tranzitorii sau in timpul lucrarilor de reparatii).

Eforturile determinate de aceste modele de incarcare se vor multiplica cu coeficienti dinamici definiti in mod specific in aceste norme europene.

In continuare se va prezenta numai Modelul 1 de incarcare, necesar pentru intelegerea modului de aplicare a normei europene privind determinarea actiunile la podurile rutiere.

Modelul de Incarcare 1 (LM1)

Modelul de Incarcare LM1 consta din doua sisteme partiale:

a) incarcari concentrate cu doua osii - sistem tandem (TS) fiecare osie avand o intensitate a incarcarii _QQ_k, unde: _Q este un factor de corectie, conditiile de aplicare fiind:

− pe o banda de circulatie se va considera un singur sistem tandem;

− se vor considera numai sisteme tandem complete

− pentru verificarea efectelor generale fiecare sistem tandem trebuie considerat ca circula centrat in lungul axei benzii de circulatie

− fiecare osie a modelului tandem are doua roti identice, incarcarea pe roata fiind astfel egala cu 0,5 _Q Q_k

− suprafata de contact a fiecarei roti se va considera un patrat cu latura 0,40m .

Fig. 7.6 - Aplicarea Modelului de Incarcare

b) Incarcare uniform distribuita (Sistemul UDL) pe metrul patrat _qq_k, unde:

_q este un factor de corectie

Incarcarile corespunzatoare celor doua sisteme vor fi aplicate numai pe zonele nefavorabile ale suprafetelor de influenta, atat longitudinal cat si transversal.

Modelul LM1 va fi aplicat pe fiecare banda teoretica de circulatie si pe suprafata zonei ramase. Pe banda teoretica numarul i marimea fortelor se va lua _QiQ_ik si _qiq_ik (vezi tabelul T.2). Pe zonele ramase, marimea incarcarii se ia _qrq_rk.

Valorile factorilor de corectie _{Qi qi} si _qr trebuie stabilite in functie de traficul prognozat si posibil pe diferite clase de drumuri. Daca nu exista astfel de precizari acesti factori trebuie luati egali cu unitatea.

In cazul podurilor fara semnalizare pentru restrictii de greutate a vehiculelor, se recomanda urmatoarele valori minime ale factorilor de corectie _{Qi qi} si _{qr :}

Qi

pentru: i≥ 2, 1 _qi≥1 ; aceasta restrictie nu se aplica la _qr

Valorile factorilor trebuie sa corespunda claselor de trafic. Atunci cand se iau egali cu 1, ei corespund unui trafic greu international reprezentand o mare parte din traficul total cu vehicule grele. Pentru o structura de trafic diferita de cea obisnuita (drumuri nationale sau autostrazi), se recomanda aplicarea unei reduceri moderate a factorilor la sistemele tandem si incarcarile uniform distribuite de pe banda de circulatie Nr. 1 de la 10 la 20%.

Valorile caracteristice pentru Q_ik si q_ik cu amplificarea dinamica inclusa sunt date in tabelul T.2.

Tabelul T.2 - Modelul de Incarcare 1: Valori caracteristice

ACTIUNI DIN TRAFIC la podurile de cale ferata (STAS 3221/65)

In cazul podurilor de cale ferata DIN BETON si pentru infrastructuri se utilizeaza convoiul P10 (Fig 7.7) alcatuit astfel:

o osie izolata de 250 KN pentru verificari locale sau pentru dimensionarea elenmentelor scurte .

5 osii de 250 KN la 1.50 m distanta incadrate de vagoane echivalate printr-o incarcare uniform distribuita de 100 KN/m, nelimitata, care incepe de la 1.50 m de osiile finale

Fig. 7.7 Convoiul P10 pentru poduri din beton si infrastructuri de

cale ferata STAS 3220/65

In cazul suprastructurilor METALICE ale podurilor de cale ferata cu ecartament normal se utilizeaza convoiul T8.5 (Fig 7.8) cu urmatoarea alcatuire:

Un convoi aditional alcatuit din 4 osii de 250 KN pentru verificari locale sau pentru dimensionarea elementelor cu lungimea de calcul sau deschiderea mai scurta de 8.37 m, dispuse la distanta de 1.60 m;.

6 osii de 220 KN amplasate la 1.50 m distanta si incadrate de vagoane echivalate printr-o incarcare uniform distribuita de 85 KN/m, nelimitata, care incepe de la 1.50 m de osiile finale ;

Fig. 7.8 Convoiul T8.5 pentru suprastructuri de cale ferata STAS 3220/65

Eforturile provenite din incarcarile convoaiele de cale ferata (care genereaza efecte dinamice in timpul trecerii pe poduri) se multiplica cu factori supraunitari denumiti "coeficienti dinamici" notati cu ψ, definiti in functie de deschiderea podului, de modul de alcatuire a caii de tipul convoiului sau de alti parametri constructivi in STAS 1489/78.

ACTIUNI DIN TRAFIC la podurile de CALE FERATA

( CONFORM EUROCODE 1)

Actiunile din trafic se definesc prin intermediul a trei modele pentru incarcarile din trafic feroviar:

- Modelul de Incarcare 71 ce reprezinta traficul feroviar normal pe liniile principale ale caii

ferate ;

- Modelul de Incarcare SW/2 pentru incarcarile din trafic greu ;

- Modelul de Incarcare "tren neincarcat" pentru efectul unui tren neincarcat.

Modelul de Incarcare 71

Modelul de Incarcare 71 reprezinta efectul static al traficului feroviar normal. El reprezinta incarcarea verticala data de vehiculele feroviare .

Distributia incarcarilor verticale si valorile caracteristice sunt date in Fig. 7.9.

Fig. 7.9 Modelul de Incarcare 71 pentru poduri de cale ferata, din EUROCODE-1

Modelele de Incarcare SW/0 si SW/2

Modelul de Incarcare SW/0 reprezinta efectul static al incarcarii verticale determinata de traficul normal feroviar la podurile cu grinzi continui.

Modelul de Incarcare SW/2 reprezinta efectul static al incarcarii verticale determinata de traficul feroviar greu.

Distributia incarcarilor verticale si valorile lor caracteristice sunt date in Fig. 7.10 si tabelul T.3.

Fig. 7.10 - Modelele de Incarcare SW/0 si SW/2

Tabelul T.3-Valorile caracteristice pentru incarcarile verticale ale Modelelor de Incarcari SW/0 si SW/2

Trenuri pentru calculul la oboseala

Verificarea la oboseala trebuie efectuata in functie de natura traficului predominant suportat de structura, care poate fi:

trafic standard si mixt,

trafic predominant greu de marfa

trafic mixt usor.

Cateva exemple cu detalii pentru trenurile de serviciu si traficul mixt sunt date mai jos.

Pentru trafic standard si mixt, usor

Tipul 1 Locomotiva de tragere pentru trenuri de pasageri

ΣQ = 6630 kN V = 200 km/ h L = 262,10 m q = 25,3 kN/ m

Tipul 2 Locomotiva de tragere pentru trenuri de pasageri

ΣQ = 5300 kN V = 160 km/ h L = 281,10 m q = 18,9 kN/ m

(In total sunt definite 12 tipuri de trenuri caracteristice).

Pentru calculul la oboseala este necesar a se stabili si contoriza (numara) diferitele cicluri de variatie a eforturilor (un ciclu = variatia unui efort in timp prin trecerea de la o valoare maxima la cea minima si apoi maxima) produse prin deplasarea pe pod a trenurilor caracteristice tip pentru oboseala care intra in componenta unei anumite structuri de trafic definita prin norme sau pe baze statistice din analiza datelor din evidenta caii ferate. In EUROCODE 1 sunt precizate in tabel, pe tipuri de trafic, tipul trenurilor si numarul acestora pe zi astfel incat se pot stabili pentru diferite perioade de exploatare a unui pod numarul de repetari (n_i) ale ciclurilor de eforturi de diferite amplitudini sau de diferite ecarturi ale eforturilor unitare σ (sau τ) necesar pentru evaluarea duratei de viata la oboseala prin cumulul vatamarilor (LEGEA Miner):

Δσ_i = σ_max - σ_min → repetari: n_i

Durata de viata = Σ n_i / Ni, Unde:

Ni = numarul de repetari a unui ecart Δσ_i pana se produce ruperea unui anumit detaliu.

Un exemplu pentru o structura de trafic standard mixt cu incarcarea pe osie ≤ 22.5 t (225 kN) este prezentat in tabelul T5

Tabelul T.5-Traficul standard mixt cu incarcarea pe osie ≤ 22.5 t (225 kN)

INCARCAREA LINIILOR DE INFLUENTA CU CONVOAIE RUTIERE

Convoaiele rutiere din siruri de autocamioane se dispun in lungul liniei de influenta a unui efort intr-o anumita sectiune sau element structural astfel incat sa se obtina efortul maxim prin evitarea incarcarii suprafetelor de semn opus, astfel:

prin amplasarea osiilor grele in dreptul ordonatelor maxime ale liniei de influenta corespunzatoare semnului efortului calculat;

prin modificarea (cresterea) distantelor dintre autocamioane pwntru sari peste zona de semn opus a liniei de influenta;

prin suprimarea unor autocamioane din sir, in cazul in care camionul respectiv calca cu o parte din osii pe zona de semn opus si pentru camionul respectiv produsul dintre osiile care calca pe suprafata cu semn opus si ordonatele respective este mai mare decat produsul similar dintre osii si ordonate de pe suprafata cu semnul efortului care se calculeaza (Fig.7.11);

Fig. 7.11 - Incarcarea liniei de influenta M in sectiunea i cu convoiul rutier A30.

INCARCAREA LINIILOR DE INFLUENTA CU CONVOAIE DE CALE FERATA

Trebuie precizat faptul ca sarcinle unform distribuite ale convoaiele feroviare nu se poate fragmenta pentru a se evita incarcarea suprafetelor favorabile (care ar reduce efortul in sectiunea respectiva) decat in cazul in care lungimile suprafetelor favorabile sunt sub 10.0 m. . Incarcarea liniilor de influenta care au suprafete favorabile intre suprafete defavorabile (Fig. 7.12), unde suprafata favorabila este negativa si este incadrata de 2 suprafete defavorabile pozitive si daca lungimea suprafetei favorabile este sub 10.0 m acesta, pe aceasta suprafata convoiul nu se mai incarca cu vagoane goale (adica cu sarcina uniform distribuita de 10.0 KN/m) si se incarca numai cele 2 suprafete defavorabile marginale. In cazul in care lungimea suprafetei negative S2 este mai mare de 10.0 m si daca efortul negativ aferent suprafetei S2 (- S2 x 10.0 KN/m) este mai mare in modul decat efortul pozitiv aferent deschiderii S3 incarcarea cu sarcina uniform distribuita cu vagoane goale pe deschiderea 2 si cu vagoane "pline" pe deschiderea 3 se anuleaza, efortul maxim fiind dat numai prin incarcarea suprafetei din prima deschidere.

Fig. 7.12 - Incarcarea liniei de influenta M in sectiunea i cu convoiul CF, T8.5.

Alte actiuni la poduri

Actiunea vantului

. Vantul se manifesta asupra structurilor de poduri atat printr-un efect direct, determinat de presiunile exercitate direct pe suprafetele expuse ale suprastructurii caii si vehiculelor de pe pod, dar si printr-un efect indirect cauzat de excentricitatile rezultantelor fortelor din vant in raport cu planul de preluare a incarcarilor orizontale (planul aparatelor de reazem).

Actiunea vantului se considera in calcul sub forma unei presiuni aplicate pe suprafetele expuse dupa o directie defavorabila a vantului in raport cu structura. La podurile metalice presiunile din vant sunt diferentiate pentru doua situatii in care se poate afla suprastructura:

cazul podurilor aflate deja in exploatare si podul poate fi in situatia de a fi incarcat cu convoi, situatie in care presiunea vantului pw =0.15 tf/mp;

cazul tablierelor aflate in diferite faze de montaj unde vantul poate periclita siguranta sau stabilitatea tablierelor si presiunea pw=0.20 tf/mp.

Franarea la podurile de cale ferata

Franarea se considera ca o componenta orizontala in lungul sinelor avand o valoare proportionala cu greutatea totala maxima a convoiului de pe pod:

F= 1/8 ( P) - pentru lungimi ale tablierului Lu ≤ 100 m si

F= 1/10 ( P) - pentru lungimi ale tablierului L > 100 m

Serpuirea (numai) la podurile de cale ferata

Serpirea S se considera ca o forta concentrata de 60 KN aplicata la nivelul superior al sinei, pe directie transversala sinei si poate actiona in ambele sensuri laterale ale caii pe pod. Aceasta actiune modeleaza loviturile bandajului rotilor de tren asupra ciupercii sinelor de cale ferata ca urmare a unor defecte ale caii (denivelari, deformatii locale in plan orizontal ale sinelor, defecte locale ale ciupercii sinei etc abateri care pot modifica local ecartamentul caii)

Forta centrifuga

Se calculeaza la podurile in curba si se defineste in functie de raza curbei si viteza.

Franarea la podurile rutiere

La podurile rutiere franarea se calculeaza ca o fractiune din greutatea maxima a vehiculelor care pot incarca podul considerand ca ele se deplaseaza in acelasi sens. Fractiunile sunt definite pe trei trepte de lungimi de tabliere (L<25.0 m ; 25.0 m ≤ L < 50.0 m si L > 50.0 m)

Incarcarile cu oameni

Incarcarile cu oameni se considera la dimensionarea trotuarelor podurilor si a grinzilor tanblierului care sustin trotuarele (numai podurile rutiere). Acesta incarcare se considera ca o sarcina uniform distribuita pe unitatea suprafata si are valori precizate in functie de amplasamentul podului (in oras sau in afara oraselor). La podurile de sosea se considera si o aglomeratie de oameni exceptionala pe toata suprafata carosabila si pe trotuare cu mentiunea ca acesta situatie se va incadra in gruparea III de actiuni.

Impingerile pamantului

Pamantul exercita impingeri asupra sprijinirilor la gropile de fundatii, in spatele culeilor etc, Impingerile pamantului din spatele culeilor pot fi:

- impingerea activa a pamntului (exercitata de terasamentul din spatele culeii ca o presiune avand sub un anumit unghi datorita frecarii dintre pamant si betonul culeii);

- impingerea din suprasarcina cu convoi care se adauga impingerilor active;

Modul de calcul al acestor impingeri se va trata la disciplinele de specialitate (de poduri si fundatii);

Tasarile de reazeme

Valorile tasarilor posibile ale elementelor de infrastructura (pile si culee) se estimeaza pe baza datelor din studiilor geotehnice si sunt luate in considerare in calculele de proiectare a podurilor. Incarcarile suplimentare provenite din tasarile de reazeme sunt mai importante in cazul structurilor static nedeterminate. Pentru podurile realizate cu grinzi continue trebuie considerate tasarile diferentiate ale pilelor, atat deplasarile pe verticala cat si rotirile, iar in cazul podurilor care utilizeaza rezemari inclinate (poduri cu arce, poduri in cadru) precum si ancoraje la teren (poduri suspendate) sunt considerate si deplasarile in plan orizontal.

Actiuni din seism

Fortele generate de sesim apartin gruparii excptionale de actiuni (gruparea III). In timpul producerii unui seism miscarile terenului induc deplasari si vibratii ale structurii podurilor care sunt generatoare de forte suplimentare de inertie, denumite forte seismice. Marimea acestor forte se determina in functie de zona seismica in care este amplasat podul, in functie de natura terenului in amplasament si in functie de caracteristicile dinamice ale structurii (material, rigiditati, pozitia maselor, capacitatea structurii de amortizare a miscarilor, etc, Fig 7.14 )

Forte de inertie

Fig. 7.14 Calculul simplificat al pilei unui pod actiunea seismica

Izbirea navelor de pile

Poate apare la podurile peste ape navigabile care au pilele in apa. Este de asemenea o incarcare exceptionala care apare in gruparea III de actiuni si se considera ca o incarcare statica aplicata la Se considera ca o forta concentrata de o anumita valoare aplicata pilei in functie de lungimea navei si de directia de lovire apodului (transversala sau longitudinala).

Metode de calcul LA PODURI

Normele privind calculul podurilor din Romania utilizeaza doua metode de calcul si anume:

metoda rezistentelor admisibile ;

metoda starilor limita.

Metoda rezistentelor admisibile se utilizeaza la proiectarea structurilor de poduri metalice, din lemn si podurilor mixte cu sectiune compusa otel-beton.

Metoda starilor limita se utilizeaza la calculul infrastructurilor de poduri si la calculul suprastructurilor din beton.

Metoda rezistentelor admisibile

Calculul unei structuri de constructii presupune determinarea eforturilor sectionale maxime si a unor deformatii produse de diferite actiuni in elementele structurale ale constructiei

Se bazeaza pe compararea tensiunilor calculate considerand valorile maxime ale solicitarilor in cadrul unor combinatii de incarcari (grupari ale incarcarilor) cu rezistentele admisibile ale materialului elementului structural.

Valorile normate (ale incarcarilor sau rezistetelor) sunt valori de referinta rezultate pe baza unei determinari statistice a situatiilor aparute in practica.

In cazul metodei rezistentelor admisibile, raportul dintre rezistenta materialului si efectul produs de actiunile ce solicita elementul se numeste coeficient de siguranta :

unde: F este efectul produs de actiuni

R - rezistenta materialului din care este alcatuit elementul verificat

g - coeficientul de siguranta, unic

Verificarile de rezistenta in metoda rezistentelor admisibile presupun compararea valorilor maxime, efective ale tensiunilor normale, tangentiale sau echivalente cu valorile admisibile ale acelorasi marimi:

Rezistentele admisibile se determina prin impartirea limitei de curgere a materialului la un stabilita experimental la un coeficient de siguranta "c":

c - coeficient de siguranta, cu valori diferite in functie de gruparile de actiuni

Spre exemplu, norma actuala de proiectare a podurilor metalice care utilizeaza metoda rezistentelor admisibile (SR 1911/98) stabileste pentru laminatele din alte oteluri decat cele din SR-1911 rezistente admisibile diferentiate pentru cele trei grupari de actiuni considerand coeficienti de siguranta sc_I ; c_II si c_III

gruparea fundamentala (I), c_I = 1.50

gruparea (II), c_II = 1.35

gruparea exceptionala (III), c_III = 1.20

Se remarca faptul ca acesti coeficienti de siguranta (cu valori diferite pentru fiecare din cele 3 grupari de actiuni) scad pe masura ce probabilitatea de a se realiza combinatia de actiuni din gruparea II, respectiv III se reduce. Este usor de intuit ca suprastructura unui pod nu poate fi dimensionata considerant simultan toate eforturile din actiunile compatibile din gruparea III (din greutatile permanente, din convoiul de calcul ce modeleaza situatia cea mai defavorabila din trafic, din actiunea maxima a vantului si din seismul etc) folosind aceeiasi valoare a rezistentei admisibile. Prin reducerea a coeficientilor de siguranta ai materialului in concordanta cu probabilitatea de a se realiza in totalitate combinatia de actiuni din fiecare grupare se obtine totusi o dimensionare economica.

10.2 Criterii de dimensionare si verificare in metoda rezistentelor admisibile

a.      Criteriul de rezistenta

Acest criteriu cuprinde fenomene cum sunt pierderea stabilitatii (flambaj sau voalare) si fenomenul de oboseala. In aceste situatii verificarile se fac prin raportare la valorile admisibile ale rezistentelor pentru flambaj, voalare si durabilitate limitata.

pentru flambaj

j - coeficient de flambaj,

pentru oboseala

b.      Criteriul de rigiditate

Este un criteriu ce are in vedere deformatiile elementelor structurale pe perioada de exploatare a unei structuri. Prin acest criteriu se urmareste limitarea deformatiilor elastice (sagetilor) anumitor elemente pentru reducerea oscilatiilor din vibratii etc.

Pentru anumite structuri, in functie de modul de alcatuire si de conditiile de incarcare, criteriul de rigiditate poate fi mai sever decat criteriul de rezistenta (incluzand aici si fenomenele de pierdere a s tabilitatii respectiv de oboseala).

c.       Criteriul de oboseala

Prin acest criteriu se urmareste a se avea in vedere mentinerea functionalitatii si durabilitatea constructiilor metalice sau din beton supuse incarcarilor variabile si repetate in timp (cazul incarcarilor cu convoaie la poduri).

Elementele structurale se incadreaza din punct de vedere al alcatuirii constructive in detalii reprezentative denumite  grupe de crestare . Corespunzator acestor incadrari in functie de  raportul de asimentrie al ciclurilor variabile de incarcare la oboseala R_σ  se determina ecartul admisibil al ciclurilor notat: Δσ_Ra.

Verificarea la oboseala consta in obtinerea amplitudinilor maxime ale ciclurilor de solicitare din incarcarile variabile cu cea admisibila:

Δσ_max = (σ_max -σ_min) < Δσ_Ra.

(Exista si alte metode de verificare la oboseala prin calculul duratei de viata)

10.3. Metoda starilor limita

Metoda starilor limita tine seama de variabilitatea incarcarilor si a rezistentelor materialelor si permite abordarea probabilista a conceptului de siguranta a constructiei.

Aceasta metoda include parametri care definesc variabilitatea rezistentei materialelor, caracterul variabil al unor incarcari si probabilitatea de suprapunere a actiunilor.

Particularitatile metodei starilor limita sunt :

Starile limita sunt impartite in doua categorii fundamentale :

Stari limita ultime

a.       Starile limita ultime de rezistenta si stabilitate.

b.      Starea limita de oboseala

c.       Starile limita ale exploatarii normale

O expresie generala verificarile prin acesta metoda se pot scrie astfel :

(1)

unde :   

g_i sunt coeficientii ai actiunilor (incarcarilor), care sunt cu atat mai mari cu cat variatia lor in timp pe structura este mai mare. Se aplica operatorul   pentru ca acesti coeficienti au valori aferente fiecarei actiuni (incarcari) considerate.

In STAS 10101/OB-87), valorile de calcul ale actiunilor se determina prin multiplicarea valorilor incarcarilor normate cu un coeficient notat  n .

unde : n= n_a x n_g

n_a =coeficientul actiunilor

n_g =coeficientul gruparii

g_j - sunt coeficienti partiali de siguranta pentru rezistentele materialelor, iar operatorul   se aplica in cazul utilizarii in alcatuirea constructiei a mai multor materiale.

Aplicarea prescriptiilor EUROCODE impune si adoptarea unor denumiri specifice acestor norme. Astfel, in loc de  efortul de calcul maxim  care defineste termenul din stanga relatiei (1) se recomanda a se inlocui cu expresia efort de proiectare  respectiv  expresia uzitata  capacitatea portanta  cu expresia  efort axial rezistent, moment rezistent sau forta taietoare rezistenta .

II CCIA 2008-2009

SUBIECTE

Poduri. Definitia podurilor. Motivele executiei podurilor. Suprastructura podurilor de lemn: alcatuire (schita) si denumirile partilor componente.

Tipuri de aparate de reazem la poduri. Functiile aparatelor de reazem; Schita aparatelor de reazem cu rulouri (fixe si mobile) si denumirile partilor componente.

Infrastructura podurilor, parti componente. Infrastructura podurilor de lemn: alcatuire (schita) unei palei duble si denumirile partilor componente.

Infrastructura podurilor: culeile, alcatuire (schita) unei culei din beton cu fundatii directe, functiile si denumirile partilor componente ale unei culei.

Infrastructura podurilor: pilele, alcatuire (schita) unei pile din beton cu fundatii indirecte, denumirile partilor componente ale unei pile.

Suprastructura podurilor; clasificarea dupa material si dupa schema statica; schema alcatuirii tablierelor metalice de cale ferata cu grinzi ipcj, denumirea partilor componente.

Suprastructura podurilor; clasificari dupa pozitia caii in plan vertical si orizontal; schema alcatuirii tablierelor metalice de cale ferata cu grinzi cu zabrele cale sus (gzcs), avantaje si denumirea partilor componente.

Suprastructura podurilor; clasificari dupa marimea deschiderilor; schema alcatuirii tablierelor metalice de cale ferata cu grinzi cu zabrele cale jos (gzcj), avantaje si denumirea partilor componente.

Suprastructura podurilor; schitele alcatuirii tablierelor dalate monolite din beton armat si cu elemente prefabricate, denumirile tehnice ale partilor componente.

Suprastructura podurilor; schitele alcatuirii tablierelor pe grinzi din beton armat, executate monolit si denumirile tehnice ale partilor componente. Tipuri de podete (schite si denumiri)

Suprastructura podurilor; schitele alcatuirii tablierelor pe grinzi prefabricate din beton armat pretensionat cu monolitizari la nivelul placilor sau cu placa de suprabetonare denumirile tehnice ale partilor componente (schite).

Suprastructura podurilor; schita alcatuirii podurilor in cadru din beton armat;

Alcatuirea generala a podurilor hobanate si suspendate (schite si denumiri);

Clasificarea si gruparea actiunilor la poduri; spatii libere pe poduri si sub poduri