Principalele 5 tipuri constructive pentru realizarea tablierelor pentru podurile din beton
Podurile și viaductele reprezintă prin excelență infrastructura ingineriei civile. De fapt, acestea oferă conexiuni de transport (fie că este vorba de vehicule, de căi ferate sau de pietoni) între două locații, într-o zonă urbană sau extraurbană.
Există multe tipuri, clasificate în funcție de materialul folosit, lungime, formă, înălțime și multe alte variabile.
În acest articol vom examina împreună acele poduri care au un tablier de beton in situ: Vom vedea care sunt cele mai obișnuite tipuri și cum se procedează pentru cofrarea lor.
În primul rând, cum pot fi clasificate tablierele de pod din beton?
Clasificare în funcție de geometrie
Tablierele podurilor din beton pot fi clasificate în funcție de geometrie , în 5 tipuri principale:
Poduri drepte: Această geometrie se referă la toate tablierele podurilor și viaductelor care sunt drepte și nu prezintă înclinații semnificative. Acest tip este din punct de vedere geometric cel mai simplu de rezolvat la nivel de cofraj, deși este necesară analiza tipului de secțiune (vezi paragraful următor): o secțiune constantă nu prezintă complicații deosebite, în timp ce o secțiune variabilă trebuie studiată cu atenție.
Poduri cu geometrie curbată: Există unele complicații suplimentare în cazul geometriei curbate sau atunci când tablierul podului sau al viaductului are o anumită curbură și, prin urmare, o anumită înclinație. În acest caz, va fi necesar un studiu mai aprofundat al suprafeței cofrajului și al soluției, care va prezenta înălțimi diferite în direcții diferite.
Poduri arc: Cel mai complex tip este, fără îndoială, podul arc, în care arcul deține o funcție portantă pentru piloni și pentru suprafața de rulare superioară, descărcând prin arc toate forțele pe fundații. Acest tip este ales pentru a acoperi distanțe mari, atunci când nu este posibil sprijinul pe sol.
Poduri suspendate: Podurile suspendate permit realizarea unor deschideri foarte mari și se caracterizează prin prezența unor piloni care transmit sarcinile către fundațiile care susțin tablierul, prin intermediul unor elemente de tracțiune (tiranți sau cabluri de oțel).
Clasificare după secțiune
Există multe secțiuni care pot fi prezente în tablierele podurilor din beton in situ, iar alegerea proiectului poate depinde de multe variabile: sarcini de proiectare, lungimea deschiderii, lățimea și sunt în joc mulți alți factori.
Printre cele mai frecvent utilizate tipuri, pot fi luate în considerare următoarele secțiuni:
Secțiune casetă simplă: Aceasta este secțiunea cea mai puțin complicată de proiectat și construit, întrucât secțiunea are o geometrie simplă și constantă. În general, secțiunea casetei poate oferi o rezistență ridicată la sarcinile de torsiune, în mod normal ca urmare a excentricității sarcinilor datorate mișcării vehiculelor.
Secțiune casetă mono-celulară (cu secțiune constantă sau variabilă): Nevoia de a reduce dimensiunile secțiunii transversale a substructurilor (piloni și buiandrugi), un factor important în special pentru pasajele supraterane urbane și extraurbane, a condus la proiectarea frecventă de secțiuni cu casete cu un miez redus în raport cu lățimea totală a secțiunii tablierului.
Secțiune în aripă de pescăruș ușoară (cu geometrie constantă sau variabilă): Secțiunea în aripă de pescăruș ușoară (în general cu cilindri de porexpan) permite reducerea grosimii, păstrând intacte caracteristicile de rezistență la sarcinile principale.
Secțiune cu grindă în T: Secțiunea deschisă cu grindă în T este cea mai simplă secțiune din punct de vedere structural, dar și cea mai puțin eficientă din punct de vedere al greutăților structurale proprii și al rezistenței la torsiune.
Eșafodarea suprastructurii
Suprastructura, sau tablierul, poate fi susținut prin diferite metode, în funcție de caracteristicile tablierului și de situația orografică de la bază.
Există 5 tipuri principale de construcții pentru eșafodarea tablierelor pentru podurile din beton, pe care le analizăm în detaliu:
- Eșafodaj compact
- Eșafodaj portic
- Cărucior de avans
- Grinzi prefabricate in situ
- Eșafodaj mobil
Eșafodaj compact
Eșafodajul compact este o structură formată din turnuri cu elemente multidirecționale rigidizate între ele, care au rolul de a transfera la sol sarcinile care acționează asupra terenului, adică greutatea proprie, greutatea cofrajului și greutatea betonului.
Acest sistem permite atingerea chiar și a unor înălțimi semnificative susținând cofrajul tablierului la înălțimea necesară. Cofrajul tablierului constă, de obicei, dintr-o rețea dublă de grinzi metalice și din lemn acoperite cu strat fenolic (vezi ultimul paragraf).
Cofrajul compact poate fi optim în următoarele condiții:
- Înălțimi de până la 20 de metri;
- Posibilitatea de sprijin pe sol;
- Număr redus de deschideri.
Eșafodaj portic
Eșafodajul portic este o versiune a celui anterior, care permite realizarea deschiderilor de până la 20 de metri fără sprijin la sol. Se utilizează în cazurile în care este necesar să se asigure trecerea vehiculelor în faza de execuție sau în cazurile în care este necesar să se depășească un obstacol sau un curs de apă.
Porticul este obținut prin utilizarea unor profiluri metalice diferite, în funcție de lungimea deschiderii. Pentru deschideri de până la 12 metri, este posibilă utilizarea profilurile HEB-400 care sunt susținute de profilurile HEB-300 și HEB-140.
Pentru deschiderile mai mari este necesar să se utilizeze grinzi reticulare sprijinite pe turnuri de mare capacitate (care nu mai sunt formate din schele multidirecționale, ci din profiluri metalice).
Eșafodajul portic poate fi optim în următoarele condiții:
- Înălțimi de peste 30 de metri
- Traversarea unui curs de apă sau a unui carosabil pentru a asigura trecerea vehiculelor, pe o lungime de cel mult 20 de metri.
- Atunci când trebuie acoperite mai multe goluri, există un câștig sub aspectul randamentului, față de deplasarea (cu montare și demontare) a întregului volum de eșafodaj utilizat pentru fiecare gol.
Cărucior de avans
Sistemul cu cărucioare de avans constă din structuri metalice mobile care susțin cofrajele în consolă, betonând simetric pe ambele părți ale pilonilor. Aceste structuri permit cofrarea, decofrarea și deplasarea cofrajelor cu ajutorul unor cricuri sprijinite pe traveea podului proaspăt betonat (sau, în unele cazuri, cu ajutorul unor macarale de mari dimensiuni).
Construcția podurilor prin această metodă este avută în vedere încă din momentul proiectării lor, deoarece este necesar să se determine lungimea de avans, unghiul de avans (greutatea mensolei creează o deformare care trebuie luată în considerare pentru a se asigura legătura cu restul podului), lungimea traveei de sprijin și rezistența necesară a betonului, printre multe alte calcule.
Procesul începe de la pilon, avansând în consolă pe ambele părți în același timp, pentru a menține echilibrul în timpul betonării. După prima betonare, sunt asamblate pe fiecare parte structurile de oțel, sprijinindu-se pe secțiunea deja betonată cu supraînălțare de 3-5 metri.
Proiectul de cofrare trebuie studiat pentru fiecare betonare, deoarece acestea sunt concepute pentru a fi adaptabile la diferite secțiuni.
Căruciorul de avans poate fi optim în următoarele condiții:
- Înălțimi de peste 20 de metri;
- Nu există nicio posibilitate de sprijin la sol;
- Poduri arc.
Grinzi prefabricate in situ
O opțiune care poate fi utilizată în unele cazuri este prefabricarea in situ a grinzilor tablierului, astfel încât acestea să fie doar poziționate cu macaraua la o înălțime deasupra pilonilor, iar apoi să fie așezat planșeul de acoperire. Acest procedeu evită transportul de la fabrică al grinzilor prefabricate, proces care ar putea fi foarte complex din cauza lungimii lor, și accelerează procesul de construcție în comparație cu o soluție neprefabricată.
Pe de altă parte, este încă necesar să se studieze o soluție de cofrare pentru betonarea ulterioară a planșeului de acoperire și, în plus, această soluție nu permite curburi și/sau înclinații excesive.
Sistemul cu grinzi prefabricate in situ poate fi optim în următoarele condiții:
- Poduri/viaducte drepte
- Timpi de construcție scurți
- Proiect cu secțiune în T.
Grindă mobilă
Grinda mobilă este un utilaj care trebuie tratat ca atare, mai degrabă decât ca un sistem de cofrare. Acesta constă dintr-o structură de susținere formată dintr-o grindă longitudinală de dimensiune enormă, care acționează ca structură de susținere și ca ghidaj pentru structura transversală mobilă care susține cofrajul.
Se poate amplasa deasupra tablierului (în acest caz cofrajul este agățat) sau sub tablier (în acest caz cofrajul este susținut). Utilajul este acționat de cilindri hidraulici, care se deplasează de la secțiunea proaspăt betonată la următorul stâlp, sprijinindu-se astfel pe 2 piloni consecutivi și pe secțiunea proaspăt betonată; prin urmare lungimea sa trebuie să fie cel puțin de două ori mai mare decât lungimea secțiunii.
Este un sistem de montaj lent (între 1 și 2 luni, în funcție de lungime) și costisitor, astfel încât se justifică doar pentru podurile de mare lungime (minimum 7 sau 8 deschideri) și/sau cu înălțimi pentru care eșafodajele cu sprijinire pe sol ar fi prea costisitoare (peste 20 de metri), precum și atunci când orografia nu este favorabilă pentru instalarea eșafodajului.
O variantă a acestui sistem este cel cu grindă mobilă și bolțari, în care structura longitudinală este foarte asemănătoare, dar în loc să se deplaseze peste ea structura de cofrare, se deplasează elemente prefabricate.
Grinda mobilă poate fi optimă în următoarele condiții:
- Număr mare de deschideri
- Înălțimi semnificative de la sol
- Poduri/viaducte drepte cu secțiune transversală constantă.
Cofrajul tablierului
Cofrajul tablierului constă dintr-o secțiune dublă de grinzi, una din lemn și una din oțel, care se sprijină pe structura de bază. Poate fi un eșafodaj curbat, un eșafodaj portic sau un alt tip de eșafodaj.
Învelitoarea planșeului aflată în contact cu betonul este formată doar din panouri de lemn sau, mai des, din panouri fenolice.
În timp ce execuția unui planșeu compact necesită o singură operațiune de betonare, execuția secțiunii de tip casetă necesită cel puțin 2.
Construcția de poduri și viaducte ar necesita mult mai multe studii, care, din cauza limitărilor de spațiu, nu pot fi abordate în acest articol.
Cu siguranță vom face acest lucru și în alte articole, urmărește-ne și fii informat!
