Valoroase experiente internationale, sursa de inspiratie pentru activitatea constructiva din Romania
Data: 16 - 30 aprilie 2015
In continuitatea unor preocupari constante, Univers ingineresc publica, si in numarul de fata, un articol care evidentiaza realizari interesante ale gandirii si practicii ingineresti universale. Este un articol aparut in publicatia Drumuri, poduri, editata de SC Media Drumuri-Poduri SRL, nr. 135 (204). Este interesant de consemnat ca respectivul numar al revistei se deschide cu aprecierile ing. Narcis Neaga, directorul general al Companiei Nationale de Autostrazi si Drumuri Nationale din Romania (CNADNR), aprecieri intitulate „Oamenii s-au saturat sa mai circule pe pereti, adica pe harti“. Pornind tocmai de la o asemenea constatare, credem ca este de folos, practic, sa se cunoasca realizari care pot sa inspire direct si indirect activitatea de constructii, in special in materie de infrastructura din tara noastra. Articolul care urmeaza poate fi un bun exemplu si in aceasta privinta.
Poduri cu hobane la finele mileniului doi
Dr. ing. Gelu Onu
Spre deosebire de cablurile poligonale ale podurilor suspendate incarcate prin tiranti (suspenders) ale caror eforturi axiale sunt constante intre tiranti, hobanele sunt cabluri rectilinii cu eforturi axiale constante pe toata lungimea lor. De regula, hobanele sunt destinate sa preia o parte din incarcarea tablierului, transmitand-o prin intermediul pionilor la fundatii.
Old Redheugh Bridge (1871)
Primul pod avand cabluri stationare (hobane) mentionat in statistici este Old Redheugh Bridge, cu patru deschideri de 73 m, trei piloni cu cate patru hobane si un viaduct de acces spre Gateshead. Podul a fost construit peste Tyne River, intre Newcastle, din sud-estul Scotiei, si Gateshead, din nord-estul Angliei. Platelajul rutier cu trotuare laterale era amplasat la 30 m deasupra apei. Proiectat de catre Thomas Bouch, podul a fost sub circulatie permanenta intre 1871 si 1884. La inceputul anului 1885, au iesit, insa, la iveala serioase defectiuni structurale care se agravau continuu. In urma inspectiilor repetate, s-a decis abandonarea acestuia, eventualele reparatii fiind mai scumpe decat un pod nou avand patru tabliere din grinzi cu zabrele, in acelasi amplasament. Acesta avea sa fie al doilea Redheugh Br.
Cadrul din beton precomprimat are rigla casetata cu inaltimea variabila a celui de al treilea Redheugh Br. Acest pod cu trei deschideri 100+160+100 m, cu o lungime totala (inclusiv accesele) de 897 m si cale de 15,8 m latime a fost construit de Edmund Nuttall Ltd. in circa 4 ani, fiind deschis circulatiei la 18 mai 1983. Pe sub rigla deschiderii centrale, se afla racordarea unui viaduct de acces cu un pod cu grinzi cu zabrele, precum si o parte a deschiderii marginale sudice a acestuia. Foarte probabil, este vorba despre al doilea Redheugh Bridge, pe care au circulat si troleibuze.
Chow Chow Bridge (1952)
Un alt pod, cu o deschidere de 58 m, are platelajul si cele opt grinzi cu zabrele tip king-post din lemn de constructii (lumber). Pilonii sunt din lemn de cedru, iar cablurile pentru hobane sunt din otel. Acest pod si un al doilea similar din apropiere traverseaza Quinault River. Chow Chow Br. a fost construit de Aloha Lumber Company pe teritoriul rezervatiei Quinault Indian Reservation, din statul Washington, nord-vestul Statelor Unite. S-a urmarit satisfacerea necesitatilor de trafic din rezervatie. Proiectantul podului a fost Fr. Milward, reputat specialist in domeniu [2].
Trebuie mentionat ca grinzile cu zabrele tip king-post si variantele acestora sunt utilizate si in tari din nordul Europei. In anul 2013, la Universitatea Chalmers din Goteborg, Anna Teike, absolventa a universitatii, a prezentat o teza de masterat referitoare la acest tip de grinzi din lemn si la imbinarea elementelor componente [3]. Teza este postata pe Internet.
Pierrelate Bridge (1952)
Mai retinem podul rutier de 6,66 m latime, cu trei deschideri continue din beton 39+81+39 m. Traverseaza Canalul Donzere-Mondragon in apropiere de localitatea Pierrelate din departamentul Drone din sud-estul Frantei. Este primul pod cu hobane construit in Franta. A fost proiectat de Albert Caquot, care a prevazut utilizarea cablurilor preintinse, pentru intaia oara in acest domeniu. Canalul Donzere-Mondragon, de 24 km lungime, construit intre anii 1948 si 1958, este un canal de deviere a Ronului care, prin intermediul barajului hidroelectric de 23 m inaltime, amelioreaza navigatia fluviala, controland puterea si debitul fluviului. In plus, barajul asigura furnizarea necesarului de energie electrica in regiune.
Stromsund Br. (1956)
Este un pod rutier din otel, cu trei deschideri continue in lungime de 332 m (75+182+75 m), amplasat pe drumul national E45. Tablierul inalt de 3,25 m, cu o latime de 14,3 m, este autoancorat atat prin alcatuirea structurala, cat si prin tensionarea dublu simetrica a cablurilor. Geometria hobanelor dispuse in sistem fan la fiecare pila are doua plane verticale de simetrie. Pe cele doua pile, pilonii de 28 m inaltime realizeaza cadre inchise, fiind legati la capiteluri prin rigle casetate care le asigura o stabilitate sporita in sens transversal podului. Consultant la constructia acestei structuri a fost Franz Dischinger [1] din Germania, cunoscut teoretician in domeniu. Podul traverseaza raul Stroms, care strabate Stromsund Town din Jamtland County, din nord-vestul Suediei, nu departe de granita cu Norvegia. Orasul de resedinta Stromsund, care gazduieste propriul guvern pentru solutionarea problemelor locale, este cea mai populata localitate a regiunii, cu ceva mai mult de 3500 locuitori. Stromsund Municipality reprezinta, de fapt, o regiune administrativa autonoma a Suediei.
Podurile cu hobane de pe Rin
(Este vorba despre cele patru poduri cu hobane construite peste Rin, in Germania, dupa Al Doilea Razboi Mondial.)
? Nordbrucke (1957)
Podul rutier cu tablier casetat in lungime totala de 1271 m are un tronson principal cu trei deschideri continue cu hobane 106+260+106 m pentru traversarea Rinului, plus alte deschideri de acces. Tablierele casetate, cu placa ortotropa carosabila, au o inaltime de 2,6 m si o latime de 26,8 m pentru patru benzi rutiere. Tronsonul principal are deschiderea record de 260 m incadrata de pilonii metalici tubulari de 40 m inaltime pentru sustinerea hobanelor dispuse in sistem harp. Este primul pod cu hobane construit in Germania. Podul amplasat pe Autostrada 7, cunoscut si ca Theodor Heuss Br., a fost construit peste Rin la Dusseldorf, vestul Germaniei, in circa patru ani de zile.
Alte doua poduri cu hobane, Knie (1965 - 1969) si Oberkasseler (1970 - 1976), au fost construite succesiv peste Rin, la sud de Nordbrucke, la intervale de timp de circa cinci ani. In fotografia facuta noaptea, se vede podul Oberkasseler cu hobane sustinute de un singur pilon, care-si semnaleaza prezenta prin luminile laterale de pozitie activate pe toata inaltimea pilonului. In plan secund, se intrezareste podul Knie, cu luminile laterale de pozitie activate numai pe pilonul din amonte. In schimb, luminile de pozitie de la capitelurile pilonilor sunt activate la toti pilonii din fotografie. Cablajul tip harp a fost utilizat la toate podurile construite peste Rin la Dusseldorf, in acea perioada. Este de mentionat ca dupa introducerea calculului electronic la proiectarea podurilor cu hobane, primul beneficiar fiind podul Friedrich Ebert dat in exploatare in 1967, s-au obtinut mari beneficii economice. Astfel, prin utilizarea calculatorului, hobanele podului Knie au fost luate in calcul cu pozitia lor reala pentru fiecare ipoteza de incarcare. Aceasta a condus la reducerea inaltimii tablierului pe toata lungimea podului si, finalmente, la o solutie mult mai avantajoasa.
? Kniebrucke (1969)
Podul Knie are o pila cu doi piloni de 114 m inaltime, fara grinda transversala de legatura si o deschidere record de 319 m, care traverseaza oblic albia fluviului. Este de mentionat ca dupa aparitia si utilizarea calculatoarelor electronice la proiectarea podurilor cu hobane, primul beneficiar fiind podul Friedrich Ebert dat in circulatie in 1967, s-au obtinut mari beneficii economice. La Dusseldorf, prin utilizarea calculatorului, hobanele podului Knie au fost luate in calcul cu pozitiile lor reale pentru fiecare ipoteza de incarcare.
Cele trei poduri cu hobane construite in Dusseldorf au, conform propunerii lui Fritz Leonhardt [5] adept declarat al artei structurale [1], acelasi tip de cablaj: harp.
? Severinbrucke (1959)
Tablierul metalic de 29,5 m latime al podului, care traverseaza Rinul la Cologne (Koln), in nordul Westphaliei, are o lungime de 691 m, cu 302 m deschidere record, plus deschideri de acces. Este unul dintre primele poduri construite peste Rin dupa terminarea Razboiului. Principala particularitate a structurii o constituie existenta pilonului triunghiular de 77,2 m inaltime, construit la mal. Acesta este destinat sa sustina cablajul tip fan al celor 12 hobane. Tablierul cu doua grinzi laterale casetate, o grinda centrala mai putin rigida, nervuri longitudinale lamelare si doua tipuri de antretoaze a fost considerat in calcul platelaj ortotrop, destinat sa sustina trafic auto, tramvai si aglomeratie umana. Pozitiile antretoazelor inalte corespund sectiunilor de conectare a hobanelor cu tablierul. Structura podului a consumat 8300 tone de otel. Proiectantii lucrarii au fost Fritz Leonhardt si Gerd Lohner, podul fiind inaugurat la 7 noiembrie 1959.
? Duisburg-Neuenkamp Br. (1971)
Podul cu opt deschideri, construit peste Rin, are o lungime totala de 777,4 m, deschiderea record de 350 m survoland in mare masura albia fluviului. Cablajul celor doi piloni se incadreaza in categoria semi-fan. Platelajul tablierului, avand 3,75 m inaltime si 35,8 m latime, suporta trafic rutier de autostrada, podul fiind amplasat pe Autobahn A40 Motorway. O noutate tehnica introdusa la acest pod a fost sudarea hobanelor la capitelul pilonilor (v. Engineering News Record, sept. 1970). Construit intre 1968 si 1971, podul a fost reabilitat in perioada 2004 - 2006 cu masuri de protectie a cablurilor. Principalii autori ai structurii au fost Frieder Thile (wind analysis), Paul Boue (structural engineering) si Germat Weber & Artur Ritter (checking engineering).
Saint-Nazaire Br. (1974)
Podul rutier metalic construit peste Loire (1968 - 1974), prevazut cu trotuare pietonale si pista speciala pentru ciclisti, are 3356 m lungime totala si 404 m deschidere maxima. Cele trei deschideri principale care traverseaza fluviul au o lungime de 720 m (158+404+158 m), tablierul acestora avand 3,20 m inaltime si 15 m latime. Cei doi piloni inalti de 68 m sustin cablaje sistem fan. Accesul nordic la pod are 22 de deschideri de 50,7 m lungime fiecare, iar cel sudic are 30 de deschideri de acelasi tip. Podul, deschis circulatiei la 18 octombrie 1975, uneste Saint-Nazaire, de pe malul nordic, cu Saint-Brevin-les-Pins, din sudul Loirei. Timp de aproape 15 ani n-au aparut interventii la structura principala de rezistenta a podului. Apoi, in 1998, a fost necesara inlocuirea unei hobane, iar in 2002 au fost inlocuite alte trei.
Carlos Fernandez Casado Br. (1983)
Podul a fost construit peste rezervorul natural Barrios de Luna, din provincia Leon, Spania. Structura continua din beton armat si beton precomprimat are trei deschideri (66+440+66 m), cea de-a doua, articulata la mijloc, detinand timp de opt ani recordul deschiderilor. Lungimea totala a podului, inclusiv accesele sale, este de 643 m. Cele doua pile au cate doi piloni de 98 m inaltime interconectati prin intermediul a cate doua rigle din beton precomprimat. Pilonii preiau eforturile din cablurile celor opt cablaje harp de sustinere a tablierului. La fiecare pila exista cate 55 de hobane dispuse simetric.
Tablierul podului trebuie sa preia traficul rutier aferent celor patru benzi de circulatie, la care se adauga ipotezele de incarcare cu oameni a celor doua trotuare pietonale, eventual si pe benzile carosabile. Podul a fost conceput in biroul de proiectare din Madrid al companiei Carlos Fernandez Casado. S.L, de catre prof. ing. Javier Manterola, care a urmarit apoi evolutia lucrarilor pe tot timpul executiei acestora.
Compania Carlos Fernandez Casado, S.L, infiintata in 1964, este specializata in ingineria podurilor si a lucrarilor hidrotehnice. In decurs de circa 50 de ani a participat la realizarea a mai mult de 1000 de proiecte in Europa si America Latina, de la sud de Rio Grande del Norte, pana la nord de stramtoarea lui Magellan. Cele mai multe lucrari realizate sunt din domeniul podurilor. A contribuit si la realizarea Podului Calafat - Vidin de la Dunare, precum si a Podului Basarab din Bucuresti.
Alex Fraser Br. (1986)
Este un pod in Vancouver, Canada, cu sase benzi de circulatie rutiera, doua fiind rezervate circulatiei biciclistilor, plus trotuare pietonale. Traverseaza bratul sudic al deltei fluviului Fraser la cativa kilometri inainte de varsarea acestuia in Oceanul Pacific. Podul, construit pe Autostrada 91, are o inaltime libera deasupra apei de 55 m, suficienta pentru trecerea vaselor comerciale de mare tonaj. A fost proiectat de firma locala Buckland & Taylor si construit din beton armat si otel. Structura are o lungime de 2525 m, inclusiv accesele, deschidere maxima record de 456 m, latime de 32 m si piloni de 154 m inaltime. A fost construit intre 1983 si 1986 cand, la 22 septembrie 1986, au avut loc festivitatile inaugurale la deschiderea circulatiei pe pod. Pentru a afecta intr-o masura cat mai redusa circulatia fluviala, tablierul podului a fost executat in consola de pe cele doua elevatii ale pilelor infrastructurii construite in avans.
Skarsundet Br. (1993)
Podul este construit intre localitatile Inderøy si Mosvik, peste emisarul care uneste fiordurile Trondheim si Beitstad, din centrul Norvegiei. Are o lungime totala de 1010 m, din care 530 m reprezinta deschiderea centrala record. Cei doi piloni metalici de forma unui „A alungit“ ajung la 152 m deasupra apei. Daca pilonul de la mal este fundat pe stanca la o adancime rezonabila, cel de-al doilea, la 530 m de primul, este fundat la -53 m fata de nivelul apei. Tablierul din beton armat de 13 m latime, cu 2,1 m inaltime si profil triunghiular rigid la torsiune, a fost calculat sa reziste unui vant de cel mult 48,5 m/s. Platelajul ortotrop carosabil, dimensionat pentru trafic rutier, trebuie sa reziste si pe timp de furtuna, cand circulatia rutiera este temporar suspendata. La categoria „poduri cu hobane“, deschiderea centrala a podului Skarsundet a fost cea mai mare din lume timp de doi ani de zile. Dupa constructia podului din Shanghai, Skarsundet Br. si-a mentinut pozitia fruntasa inca doi ani de zile, dar numai in ierarhia podurilor din Europa. Dupa ceremonia de deschidere a circulatiei pe pod, in prezenta regelui Harald al V-lea al Norvegiei, regele a luat ultima cursa ferry spre Oslo, peste emisarul Trondheim-Beitstad.
Yangpu Br. (1993)
Podul metalic cu cinci deschideri in succesiunea 2 x 144-602-2 x 144 m, construit in Sanghai peste fluviul Hangpu, care se varsa in Marea Galbena, are o lungime de 1178 m si o latime de 30,35 m. Deschiderea centrala, cu o lungime record de 602 m, este incadrata de doi piloni metalici identici, care sustin cate 256 cabluri, cele mai lungi avand 330 m. Lungimea totala a podului, incluzand si cele doua accese din beton armat, este de 8354 m. Adancimea medie a fluviului intre cei doi piloni, de circa 6 m, si inaltimea libera sub pod de 48 m, fac posibil accesul unor nave de mare tonaj. Podul proiectat in Institutul Municipal de Proiectare Shanghai, cu asistenta prof. Holger S. Svenson, a fost executat de o companie de constructii de poduri din oras. Executia, inceputa la sfarsitul lui aprilie 1991, a fost incheiata in septembrie 1993, podul fiind deschis circulatiei o luna mai tarziu. Destinat traficului rutier, cu cate trei benzi de circulatie pe sensul de mers, podul asigura traversarea fluviului pentru circa 100 000 de autovehicule pe zi.
Podul cu hobane Nanpu, avand piloni de 150 m inaltime, o deschidere maxima de 428 m peste fluviul Hangpu si o lungime totala de 8346 m, a fost inaugurat in toamna anului 1991. Viteza de circulatie pe podul cu sase benzi auto a fost limitata la 40 km/h, fapt datorat, in mare masura, geometriei helicoidale adoptate pentru unul dintre cele doua viaducte de acces la pod. Principala cauza care a condus la aceasta solutie de acces a fost limitarea volumului demolarilor dintr-o zona foarte aglomerata a orasului.
Pont de Normandie (1995)
Podul Normandie din estuarul Senei, construit intre 1988 si 1995, uneste orasele Le Havre, din dreapta fluviului (malul nordic), cu Honfleur (Calvados), din sudul fluviului. Lungimea totala a podului este 2141 m, din care 856 m reprezinta lungimea deschiderii centrale dintre cei doi piloni inalti de 214,80 m. Latimea tablierului este de 23,6 m. In anul 1994, cand podul inca nu era terminat, partea centrala a lucrarii a intrecut cu mai bine de 250 m recordul la zi al deschiderilor podurilor cu hobane detinut de podul Yangpu din Shanghai. Partile metalice ale podului si cele din beton au fost executate de grupuri de antreprize diferite. In anul 2007, peste 6 000 000 de autovehicule au utilizat podul cu sase benzi de circulatie rutiera. Inginerul Michel Virlogeux este unanim recunoscut ca principal autor al podului.
Tatara Br. (1999)
Podul cu hobane Tatara este construit in sudul celei mai mari insule a Arhipelagului Nipon, Honshu Island, si in nord-vestul Marii Interioare Seto a Japoniei. Este amplasat pe Shimanami Sea Route de 60 km lungime, dintre Onomichy City (prefectura Hiroshima) si Imabari City (prefectura Ehime), o regiune seismica cu vanturi puternice, actionand din lateral asupra podului. Solutia tehnica abordata initial, in anii 1970, era aceea de pod suspendat. Luand in considerare si solutia de pod cu hobane ceva mai tarziu, s-a ajuns la concluzia ca aceasta din urma este mai indicata. Structura podului, nesimetrica longitudinal, are o lungime totala de 1480 m, cu o succesiune a deschiderilor de 320+890+270 m. Tablierul casetat de 30,6 m latime si 2,7 m inaltime este metalic cu exceptia extremitatilor din beton compact pentru a preveni ridicarea acestora de pe reazeme. Pilonii metalici de 220 m inaltime, fundati pe chesoane, sunt protejati cu un invelis de beton. Cele patru benzi de circulatie rutiera si cele doua piste pentru pietoni si biciclisti asigura o comunicare rapida si sigura intre cele doua prefecturi de la capetele podului. Autorii podului au studiat si, in mare masura, au aplicat recomandarile lui Fritz Leonhardt privind estetica podurilor [5].
Podul Tatara a fost proiectat sa reziste unui cutremur cu magnitudine < 8,5 grade pe scara Richter, epicentrul fiind la o distanta de cel putin 200 km de pod. Sub actiunea vantului, podul rezista la rafale de maximum 63,6 m/s. In concluzie, Tatara Bridge demonstreaza ca podurile cu hobane pot fi utilizate la deschideri de 900 m. Mai tarziu, in China au fost construite poduri cu hobane care trec de 1000 m deschidere. Expunerea lui Anthony Wilson sustinuta in aprilie 2009 la Universitatea din Bath, UK [6], postata si pe Internet, este foarte utila celor interesati de constructia podurilor cu hobane.
Referinte:
[1] D. P. Billington - The Tower and the Bridge (1983);
[2] D. C. Jackson - Great American Bridges and Dams (1988);
[3] Anna Teike - King Post Truss Girder (2013);
[4] H. Petroski - Engineers of Dreams (1996);
[5] F. Leonhardt - Bridges: Aesthetics and Design (1982);
[6] Anthony Wilson - A critical Analysis of Tatara Bridge (April, 2009, University of Bath, Bath, UK)
Alte articole



