Reabilitarea podurilor metalice

8/12/2019 Reabilitarea podurilor metalice

1/11

Probleme speciale de construcii metalice

pg. 1

REABILITAREA PODURILOR

METALICE

teorie, management i studii de caz

Dintre toate lucrrile inginereti, reabilitarea podurilor presupune mai mult btaie de

cap, datorit delimitrii condiiilor de aciune impuse de proprietar. Majoritatea

proprietarilor impun proiectantului i executantului s gseasc soluii si tehnologii de

reabilitare a podurilor, fr a deranja prea mult condiiile de trafic; fr a se pune problema

nchiderii circulaiei sau obstrucionrii acesteia pe parcursul lucrrilor de reabilitare sau

reparaii.

n cazul reabilitrii podurilor metalice trebuie s se aib n considerente un model

optimizat ce const n:

- Determinarea de alternative pentru reabilitarea elementelor- Calculul cost-beneficiu pe fiecare alternativa propusa- Comparaii intre alternativele propuse

Problemele ce apar la poduri sunt:

- Deteriorarea cablurilor i a ancorelor. In cazul acestor poduri, cablurile iancorele sunt cele mai importante elemente dar i cel mai greu de

inspectat i reparat. De aceea sunt recomandate inspecii periodice pentru

a nu se ajunge la probleme ce pot duce la pierderea stabilitii. .

Problemele cele mai comune sunt coroziunea i oboseala aprut din

vibraii.


2/11

Sibiteanu Horea RCSCPROBLEME SPECIALE DE CONSTRUCII METALICE

pg. 2

-Decojirea vopselei i degradarea punii.Elementele metalice expuse la mediu

sunt supuse coroziunii, datorit

oxigenului i a umiditii. Podurilemoderne pe cabluri au un sistem de

protecie format dintr-o carcas extern

ce protejeaz cablul de coroziune cu

ajutorul unui desumificator. Cteva

poduri moderne au roboi montai pe

cabluri ce se ocup de reparaiile

curente, ns marea majoritate a

podurilor pe cabluri, se confrunt cu

problema coroziunii.

-Apariia fisurilor datorit oboseliielementelor. Oboseala poate aprea din

cauza vibraiilor date de trafic sau de

condiiile de mediu ce nu au fost gndite

n proiectarea iniial. n cazul vibraiilor

aprute din cauza traficului, explicaia

este dat de faptul c condiiile de trafic

s-au schimbat foarte mult n ultimii zeci de ani i nici un proiectant nu a

putut prezice evoluia auto.

Majoritatea podurilor mari au o perioada de exploatare de 75,100 sau 120 de ani. Unele

dintre ele sunt proiectate pentru 200 de ani, chiar. Pe perioada de serviciu a podului, trebuie

realizate inspecii pentru a identifica eventualele probleme aprute. Exist trei nivele de

inspecie:

1. Inspecia de rutin se realizeaz la 6-12 luni2. Inspecia general se realizeaz la 5-6 ani3. Inspecia special se realizeaz de oricte ori este nevoie

nainte de a ncepe reabilitarea unui pod, este important s cunoatem motivele

pentru care au aprut degradrile pentru ca soluia de reabilitare aleas s previn

apariia acestor probleme pe viitor. Este important ca soluia aleas s nu ngreuneze

prea mult condiiile de trafic i s se realizeze pe o perioad ct mai scurt de timp. Ideal

e ca odat cu lucrrile de reabilitare, s se realizeze i o aducere a podului la condiiile

actuale de trafic i la cerinele noi impuse de evoluia tehnologic.

Figure 1: Coroziune in cablurile de susinere


3/11


pg. 3

da

Seteaz durata

de serviciu

Impune deformaiile i costul

funcional al elementului

nu

Sorteaz opiunile de mbuntire dup cost

Realizeaz analiza cost-beneficiu

Gsete cea mai bun soluie

din punct de vedere al

analizei C-B pentru durata de

serviciu predeterminat

Determin toate alternativele

posibile 2 ce depind de

mbuntirile 1 ntr-o durat

de serviciu predeterminat

Determin toate

alternativele posibile 1 ntr-

o durat de serviciu


posibile 3 ce depind de



Determin toate alternativeleposibile 4 ce depind de




posibile (1,2,3,4) pentru o

perioad de serviciu

redominant

Elementele

sunt

Realizeaz analiza cost-beneficiu

Gsete relaii de dependen ntre

elementele ce trebuie reabilitate

Combin rezultatele potrivite pentru

elementele reabilitate pentru a mbuntii

rezisten a odului

Adaug costul i beneficiul anual la costul

si beneficiul investiiei

Sorteaz soluiile gsite n funcie de

Gsete cea mai profitabil

soluie de reabilitare pentru

durata de via predeterminat

Salveaz soluia gsit

da

S-a gsit soluia

optim?

nu

Mrete durata de serviciu

predeterminat i ruleaz

analiza din nou

Sorteaz soluia cea mai

profitabil pentru fiecare durat

de via predeterminat, n

funcie de cost

Realizeazanaliza cost-beneficiu

Determin soluia optim n

funcie de durata de viaa si

cost


4/11


pg. 4

STUDII DE CAZ:

1. Podul Aquitane FranaPodul Aquitane este un pod suspendat pe cabluri, lung de 700 m, cu o deschidere

central de 400m, ce traverseaz rul Garonne, n Bordeaux, Frana. A fost deschis traficului

n 1967 i datorit coroziunii avansate a cablurilor, n 1999 s-a decis ca acestea s fie

schimbate. n acelai timp s-a decis ca nc dou benzi de circulaie s se adauge la cele 4

existente. Una din provocrile proiectului a fost ca pe durata reabilitrii, traficul s nu fie

ngreunat.

Cablurile originale au fost

realizate dintr-un mnunchi de

toroane. Cablurile din toroane

nu au fost galvanizate pentru ca

la vremea respectiva nu era o

obligativitate iar singura metoda

anticoroziva a fost vopseaua

aplicat.

Pentru c la fiecare sptmn

se descopereau noi cabluri

corodate, a trebuit ca podul sa

fie securizat pentru a nu aprea colapsul in timpul

interveniilor de reabilitare. Soluia aleas a fost

adugarea unor cabluri suplimentare ce preluau

20% din capacitatea cablurilor iniiale.

Noile cabluri au fost proiectate dup cerinele

actuale de exigen i calitate. S-au realizat cabluricirculare, in locul celor hexagonale, din fibre cu

diametrul de 60mm, galvanizate i spiralate. S-au

luat masuri suplimentare anti-coroziune ca:

nvluitoare elastomeric i sistem de dezumificare.

Figure 2 Podul Aquitane, imagine de asamblu

Figure 3 Cablurile suplimentare


5/11


pg. 5

Lirea podului a creat probleme mari proiectanilor. Soluia aleas const n adugarea a

dou cabluri noi paralele cu cele iniiale, amplasate la o distan de 2 m fa de acestea.

Greutatea din noile benzi de circulaie au fost preluate de noile cabluri, deci nu a fost

necesara intervenia la fundaii.

2. Podul Haga Kusten, SuediaPodul Haga Kusen are o lungime total

de 1800 m, se afla pe E4, i traverseaz

rul Angerman, la 400 km nord de

Stockholm i a fost deschis in 1998.

Deschiderea principal are 1210 m iar

cele secundare 310 i 280m. Cablurile

sunt realizate din fire paralele prinse

laolalt cu un inele de diametrul de

650mm. Lungimea total a cablurilor este de

1900m. Sistemul anticoroziv este format din

cablurile galvanizate, protecie din past de zinc,

mbrcminte de fire i vopsea. Datorit

condiiilor meteo extreme, apa a ptruns prin

vopsea i estura de fire iar la o inspecie din

2003 a fost descoperit c pasta de zinc fusese

dizolvat de apa provenit din ploaie i cablurile

ncepuser s rugineasc. Pentru c problema a

aprut din cauza apei ce nu se scurge de pe

cabluri, s-a ales ca soluie, un sistem de

ventilaie ce sufl i aspir apa de pe cabluri.

Aparatele ce trimit aer uscat sunt montate pe

piloi i sufl aerul pe cabluri, fiecare acoperind

cte jumtate din lungimea cablului. Aparatura

Figure 4 Podul Haga Kusten Suedia

Figure 5 Montarea sistemului de protectie cu aspiratororul

ce elimina umezeala


6/11


pg. 6

este monitorizat constant i n 6 luni de la instalarea ei s-au observat c degradrile nu au

mai aprut iar cele existente sunt inute sub control.

Figure 6 Schema dezumificarii

3. Podul Marea Centur, DanemarcaPodul face

parte din

oseaua Marea

Centur, ce

conecteaz

estul cu vestul

Danemarcei.

Podul este o

structurasuspendat cu

deschiderea

principal de

1624 m i are

un rol important n transportul rutier, fiind tranzitat de 28000 maini pe zi, conform unui

studiu din 2006.

De-a lungul timpului s-au observat vibraii mari ale cablurilor de-a lungul lunilor de iarn,

aa c n 1999 a nceput un program de monitorizare i inspecie al podului. Dup realizareaacestor etape s-a ajuns la concluzie c oboseala aprut n cabluri, datorit vibraiilor este

o problem mare pentru structura n cauz. Soluia aleas a fost un mecanism ce preia

vibraiile i nu le mai las s se duc n cabluri. Odat ci acest mecanism s-au instalat sisteme

de monitorizare i s-au impus reguli de limitare a vitezei pentru vehicule n funcie de gabarit

i condiiile meteo.

Figure 7 Podul Marea Centura, Danemarca


7/11


pg. 7

4. Podurile de pe autostrada Birmingam, AlabamaDepartamentul de

Transporturi din Alabama are in

administrare in jur de 5 km de

poduri in apropierea oraului

Birmingam, ce se afla in stadiu

avansat de deteriorare.

Proiectul propus are in vedere

reabilitarea podurilor pentru a

extinde durata de viat la nc

15-20 de ani, nlocuirea punilor

si consolidarea suprastructurii

cu grinzi longitudinale

suplimentare ce vor marii

rezistenta si rigiditatea suprastructurii, vor mbuntii oboseala grinzilor existente, prin

preluarea de ncrcri in noile grinzi si realizarea lucrrilor pe dedesubtul podurilor, ceea ce

nseamn blocarea minima a condiiilor de trafic.

Analiza teoretic Efectul introducerii grinzilor

transversale intre grinzile flana existente sunt

analizate pentru a accepta aceasta soluie ca soluie

finala pentru reabilitarea podurilor din Birmingam.

Adugarea grinzilor longitudinale, are efect nu numai

in rigidizare si rezistenta sporita a suprastructurii, dar

influeneaz si comportamentul capetelor de pod,

fundaii si pilatri.

Efectele asupra grinzilor existente. De-a lungul

timpului pe grinzile podurilor din Birmingam au aprut

fisuri datorate oboselii otelului, iar mrirea acestor

fisuri poate duce la colapsarea podurilor. ntr-un

Figure 8 Reteaua de poduri din Birmingam, Alabama

Figure 9 Schema Grinzilor, inainte si dupa

reabilitare


8/11


pg. 8

raport publicat in 2000, se arata ca fisurile au aprut la capetele grinzilor, lng suduri, in

inima sudurii si lng conectori.

Pentru a evalua rezistenta la oboseala a unui pod metalic, trebuie sa estimam cat mai binencrcrile dinamice prin estimarea efectelor pe care le produc camioanele si mainile ce

traverseaz podul. Dup evaluarea oboselii, se cauzeaz durata de viaa rmas la oboseala

a elementelor.

Prin introducerea grinzilor suplimentare, deschiderile se micoreaz de la 2,44m la 1,22 m,

astfel, distribuia ncrcrilor se v-a modifica si ncrcrile preluate de grinzile vechi se vor

njumtii.

Efecte asupra pilatrilor - Prin

adugarea grinzilor suplimentare,

ncrcrile asuprea pilatrilor vor

fi mai uniforme si reduce

momentul maxim aplicat in

pilatri.

Efecte asupra fundaiei prin

adugarea de elemente metalice

noi in suprastructura, apare o

ncrcare permanenta

suplimentara in fundaii. Conform

calculelor fcute de proiectani, ncrcrile suplimentare sunt destul de mici si nu noua

valoare a ncrcrii nu trece peste capacitatea portanta a fundaiilor existente, deci nu este

nevoie de mrirea acestora.

Dup analiza teoretica a proiectului de reabilitare se aproximeaz o dublare a rezistentei

podurilor studiate, o diminuare a fisurilor din elementele metalice prin micorarea

deschiderilor, noile grinzi vor ajuta la distribuirea mai uniforma a ncrcrilor in pilatrii si

fundaii, iar greutatea lor nu v-a afecta cu nimic rezistenta fundaiilor existente.

Dup ce s-au luat in considerare teoriile legate de reabilitarea podurilor din Birmingam,

s-a trecut la analiza practica a reabilitrii, analiza ce cuprinde propuneri de tehnologii de

realizare a reabilitrii si costurile lucrrilor.

Figure 10 Privire sub pod: zona central a oraului, sup pod exist parcri


9/11


pg. 9

Prima problema ce apare este cum sa deplasezi muncitorii, grinzile si utilajele n poziia

corespunztoare pentru realizarea lucrrilor de reabilitare. Din fericire, niciunul din poduri

nu se afla deasupra apei, deci accesul dedesubt este relativ uor. nainte de reabilitare, intre

doua grinzi ale podurilor exista o contravntuire in forma de K, contravntuire ce v-a fi

nlocuit d noua grinda. naintea montrii noilor grinzi, contravntuirile trebuie ndeprtate

cu grija pentru a nu aprea flambajul torsional lateral.

nlimea de la baza

podului, la grinda variaz

intre 4.57 si 9.14 m.

Varianta de montare aleasa

de inginerul companiei de

construcii, a fost de liftare

a grinzilor cu ajutorul unei

macarale ce se afla pe pod

si coboar grinda la

dimensiunea necesara.

Lipirea grinzilor de structura se face cu ajutorul unei rini epoxidice. Procedura de lipire si

montare a grinzii este destul de greoaie din punct de vedere tehnologic ns avantajele unei

astfel de prinderi sunt mult mai mari dect prinderile clasice.

Pentru alegerea soluiilor optime, un

rol important l-a avut costul. S-a luat

in considerare construcia de poduri

noi, executarea lucrrilor de

reabilitare cu traficul nchis sau

deschis si alegerea optima a

sistemului de prindere a noilor grinzi.

Avantajul soluiei aleas a fost

posibilitatea de a se lucra la reabilitare, fr a deranja prea mult traficul si timpul scurt de

executare al lucrrilor. Dezavantajul a fost costul mult al manoperei ce v-a fi amortizat ntr-

un timp relativ lung.

Figure 11 Liftarea Grinzilor

Figure 12 Noua grind prins cu ajutorul rinii epoxidice


10/11


pg. 10

5. Podul Qanater, EgiptPodul ce traverseaz rul Nil,

lng Qanater, Egipt a fostraportat ca are un balans mare n

timpul traversrii trenului. De

aceea s-a propus o reabilitare a s-

a, n urma unei analize dinamice.

Podul, vechi de 90 de ani,

conecteaz nordul cu Egiptul de

sus, este din oel si are 6

deschideri cu lungimea de 70 m.

Lungimea total a podului este de

490m i suport o linie de cale ferat. Din 1999, din cauza deplasrilor excesive, o limit de

vitez de 15 km/h a fost impus pentru trenurile ce l traverseaz. Metoda aleas pentru

reabilitare a fost realizarea a trei cadre nchise aezate la capetele podului. Cadrele sunt

conectate orizontal, la partea superioar i inferioar, cu contravntuiri.

Figure 14 Podul Qanater, Egipt - dupa reabilitare

Figure 13 Schema Podului in programul de modelare


11/11


pg. 11

CONCLUZII

Podurile sunt elemente cheie n sistemele de infrastructur a drumurilor i a cilor ferate. nchiderea

i/sau ngreunarea capacitii de trafic provoac deranj pentru participanii la trafic i poate duce lapierderi economice. Planificarea, proiectarea i construcia de poduri noi este destul de complicat i

dureaz mult, i mai ales provoac ntreruperi n trafic, de aceea soluia reabilitrii este cea mai

convenabil. ns de cele mai multe ori o lucrare de reabilitare este mult mai provocatoare dect

construcia unui pod nou iar problemele ce apar in de cost i de tehnologie dar i de pstrarea stabilitii

pe durata lucrrilor de intervenie.

BIBLIOGRAFIE

1. McRae and George E. Ramey, Rehabilitation of bridge Superstructure via Addition of Girder Lines.I: Theoretical Consideration Stephen ,Practice Periodical on Structural Design and Construction,

ASCE, august 2003, p164-171

2. Stephen McRae and George E. Ramey, Rehabilitation of bridge Superstructure via Addition ofGirder Lines. I: Practical Consideration, Practice Periodical on Structural Design and Construction,

ASCE, august 2003, p172-177

3. M. M. Bolukbasi, D. Arditi and J. Mohammadi, Optimum rehabilitation shedule of steelhighway bridges, Structure and Infrastructre Engineering, Vol 2, No. 2, June 2006, p141-152

4. M.A. Zaki and M.H. Abu-Hamd, Rehabilitation assesment of steel railway bridge by dynamicfield testing, Structure and Infrastructure Engineering Vol 3, No 4, December 2007, p343-353

5. Jens Sander Jensen, Cable-supported bridges: design, maintenance, rehabilitation andmanagement , Structure and Infrastructure Engineering, 2013

Reabilitarea podurilor metalice

Documents

Transcript of Reabilitarea podurilor metalice