ÎNCERCAREA PODURILORÎNCERCAREA PODURILOROBIECTIVE.TEHNICI.EXEMPLE

Încercarea construcţiilor 14.12.2011Curs 6

Elemente generaleElemente generale2

Obiective generale urmărite/Metode de cercetare folosite

PoduriConstrucţii civile, industrialeConstrucţii hidrotehniceţ

Particularităţi de alcătuire şi de d Limitări şi măsuri speciale Particularităţi de alcătuire şi de funcţionarePoduri Limitări şi măsuri speciale

pentru încercări

Comportarea podurilor ca structuri spaţialeComportarea podurilor ca structuri spaţiale

Modul de acţiune al încărcărilor utile (încărcări deplasabile pe construcţie

Mişcări ale structurii în ansamblu şi vibraţii ale (încărcări deplasabile pe construcţie,

repetabile a intervale scurte)ansamblu şi vibraţii ale

elementelor componente

Limitarea aplicării unor metode de Limitarea aplicării unor metode de cercetare/Utilizarea acestora cercetare/Utilizarea acestora

prevăzând metode speciale de prevăzând metode speciale de

Expunerea permanentă a podurilor la factori climatici perturbatori

3

prevăzând metode speciale de prevăzând metode speciale de investigaţieinvestigaţie (umiditate, variaţii de temperatură)

Valorile încărcărilor şi ale eforturilor unitare admise în calculele de proiectare ş psunt, în general, apropiate de cele realizate curent în exploatare

Pentru construcţiile mai vechi acestea se pot depăşi frecvent , ca urmare a sporirii continue a tonajelor vehiculelor (rutiere, feroviare), a modificării numărului de osii, a

distanţelor dintre eledistanţelor dintre ele

Anumite caracteristici pot să nu mai corespundă după un timp siguranţei circulaţiei în noile condiţii

Este necesară o clasificare a încercărilor în funcţie de obiectiveobiective

Obiectivele încercărilor pentru poduriObiectivele încercărilor pentru poduri4

În funcţie de obiectivele urmărite încercările efectuate pe construcţii de poduri pot fi grupate în: Încercări pentru recepţia lucrărilor noiÎncercări pentru recepţia lucrărilor noi

În funcţie de obiectivele urmărite, încercările efectuate pe construcţii de poduri pot fi grupate în:Obţinerea de date experimentale cu privire lacomportarea sub sarcină a ansamblului şi al t l telementelor componente

Încercări în timpul exploatăriiÎncercări în timpul exploatării Încercări realizate pe construcţii importante sau cuscheme statice complexescheme statice complexe

Obţinerea de date în vederea întocmiri unorproiecte de consolidare

f f l d l dVerificarea eficacităţii unei soluţii de consolidareadoptată pe baze teoretice şi experimentale

Încercări cu caracter de cercetare ştiinţificăÎncercări cu caracter de cercetare ştiinţifică Acumularea de date experimentaleş ţş ţ pnecesare soluţionării unor problemeteoretice privind comportarea subîncărcări ale unor elemente sauansambluri de elemente

ÎnÎn stabilireastabilirea obiectivelorobiectivelor şişi aa dezvoltăriidezvoltării operaţiiloroperaţiilor cece urmeazăurmează aa sese efectuaefectua înîncadrulcadrul studiuluistudiului experimentalexperimental trebuietrebuie săsă sese ţinăţină seamaseama dede următoriiurmătorii factorifactori::

5

Factori economiciFactori economici o Întârzieri la darea în exploatare pentru construcţii noi;o Suspendarea circulaţiei pentru construcţii existente;

R ţi di i it l i hi l lo Reţinerea din circuitul economic a vehiculelor ce servesc caîncărcări de probă

Nivelul de informaţiiNivelul de informaţii o Stadiul metodelor de calcul utilizate la data proiectării;o Ipoteze considerate la încadrarea schematică a fenomenelorîn relaţiile de calcul;

D i i d i i il fi i i lo Date privind caracteristicile fizico-mecanice alematerialelor utilizate;o Elemente din stadiul exploatării construcţiei

Metode de construcţieAvariiC lidă i t i li ă ii î ă iiConsolidări anterioare realizării încercării

Încercări pentru recepţia unor t ţii iconstrucţii noi

6

Desfăşurarea lucrărilor de construcţie pentru poduri noi se face sub control permanent !!!!Desfăşurarea lucrărilor de construcţie pentru poduri noi se face sub control permanent !!!! Calitatea materialelor utilizate; Condiţiile tehnice de execuţie; T l ţ l d i f ţă d i t Toleranţele admise faţă de proiect. Recepţii parţiale pe faze de lucrări; Recepţie provizorie a structurii de rezistenţă după realizarea ei;

Î Încercări pentru recepţie înainte de darea în exploatare a podului:o Măsurarea săgeţilor grinzilor principale în dreptul nodurilor (în cazularcelor, în dreptul sfertului şi a cheii);

Săgeţile remanente după prima încărcare dau indicaţii cu privire lacalitatea execuţiei îmbinărilor (sunt rezultatul lunecărilor relative abarelor în îmbinări; sunt acceptate doar în limite reduse, se consumă

f l di ă i ă i i )astfel din contrasăgeata impusă prin proiectare) Săgeţile remanente după a doua încărcare nu sunt acceptate (potproveni din deformaţii plastice ale elementelor structurii)

Mă ăt i d d f ţii ifi î ţi il t i tio Măsurători de deformaţii specifice în secţiunile caracteristiceo Măsurători de vibraţii

Încercări pentru recepţia unor t ţii i

S d d ifi î d il

construcţii noi7

Standard specific pentru încercarea podurilor: STAS 12504-86: Poduri de cale ferată, de şosea şi pasarele. Încercarea suprastructurilor cu acţiuni de probă

Observaţii privind încercarea podurilor noio încercările se realizează dacă:

sunt prevăzute în proiect,p p , la cererea comisiei de recepţie, la cererea beneficiarului, la cererea organismelor de administrare.

o încercările sunt recomandate de standard pentru a fi prevăzute în proiect, în cazul: utilizării unor elemente de noutate privind materialele, tehnologiile de execuţie, metodele de calcul, sistem constructiv (deschideri, etc.) unor deschideri mai mari de 33 m

In cazul podurilor prevăzute pentru a fi încercate este interzisă darea în exploatare înainte d f t î ă il i i t d i i d ţide efectuarea încercărilor şi avizarea acestora de comisia de recepţie

Încercări în timpul exploatării t ţiilconstrucţiilor

8

În cazul unor poduri P d i d i ă V ifi ă ii În cazul unor poduri proiectate pentru anumite scheme de încărcare, apare

necesitate încărcării cu

Poduri de importanţă redusă/cu deschideri mici/ cu

scheme statice simple

Verificarea comportării în noile condiţii prin

calculnecesitate încărcării cu

sarcini mai mari Poduri cu importanţă/ cu scheme statice complexe

Verificare prin calcul

Determinări Determinări experimentale care să indice distribuţia reală

de a eforturilor în

o Obţinerea prin încercări a eforturilor şi a distribuţieieforturilor unitare în secţiunile barelor pentru stabilireamăsurilor de remediere de a eforturilor în

elementele principale ale structurii

consolidări locale înlocuirea cu un pod nou.

o Determinarea caracteristicilor fizico-mecanice pe epruvetedin material extras din barele (sau din zona secţiunilor) cucele mai mari eforturi în timpul exploatării

număr suficient de epruvete pentru realizarea testelord i ili b l

Rezultatele încercărilor se vor compara cu rezultate numerice de tracţiune, rezilienţă, oboseală

o La poduri de beton armat, determinările caracteristicilorfizico-mecanice se fac prin metode nedistructive

rezultate numerice pentru aceleaşi încărcări considerate la încercare

Încercări în timpul exploatării t ţiilconstrucţiilor

Observaţii conform STAS 12504 – 86 pentru încercarea podurilor existenteo încercările se realizează la cerea organismelor de administrare sau după caz a beneficiarului în următoarele cazuri:

în urma reviziilor efectuate se constată necesitatea încercării pentru sporirea traficului, a capacităţii sau pentru trecerea unor convoaie speciale în cazul podurilor de cale ferată, dacă se doreşte sporirea vitezei de circulaţie

î i i d ă li lidă ii i i i l d l i înainte şi după realizarea consolidării sau a reparaţiei capitale a podului după expirarea duratei normate de exploatare (pentru prelungirea acesteia sau pentru stabilirea noilor condiţii de circulaţie)

l i d d 1/3 1/2 di d t tă d l t )î f ţi d l it t la perioade de 1/3 sau 1/2 din durata normată de exploatare )în funcţie de complexitatea lucrării

Pentru structuri obişnuite sunt suficiente doar încercări la acţiuni statice Pentru structuri obişnuite sunt suficiente doar încercări la acţiuni statice Pentru poduri rutiere cu suprastructuri din beton precomprimat, metalice, mixte sau structuri complexe din beton armat se recomandă şi realizarea de încercări la acţiuni dinamicedinamice

Încercări cu caracter de cercetare tii ţifi ăştiinţifică

10

C d l dâ i

Orice încercare se poate î d î tă t i

Concluziile obţinute experimental nu servesc numai

Conduc la adâncirea cunoştinţelor privind

comportarea sub î ă ă i l di l încadra în această categorie p

obiectivelor imediate încărcări ale diverselor elemente sau ansambluri

de elemente

probleme de interes general pentru calculul podurilor:• Eforturi secundare în barele grinzilor cu zăbrele• Conlucrarea arcelor cu tablierul Îmbunătăţirea metodelor • Conlucrări spaţiale la sistemele cu zăbrele• Rezemări reale ale antretoazelor pe grinzile principale• Factori care duc la sporiri de solicitări în cazul sarcinilor

bil

de proiectare prin încadrarea mai strânsă a

fenomenelor reale în mobile relaţii de calcul

Condiţii de realizare a încercărilor la d ipoduri

11

Alegerea celei mai sigure şi mai potrivite metode de

testareExperienţa cercetătorului

Alegerea metodeimetodei dede lucrulucru este funcţie de obiectivele urmărite şi

Specificul operaţiilor efectuate pe construcţiide poduri impune aparatelor şi conexiunilor

de mărimile ce urmează a fi măsurate:• deplasări,• rotiri,

d f f

condiţii grele de funcţionare Sunt indicate aparate şi dispozitive simple şirobuste (se poate renunţa la sensibilitate, în

l b f d l b l• deformaţii specifice,• frecvenţe,• acceleraţii

Al t l d i d

scopul obţinerii unei fidelităţi şi stabilităţiridicate)

Alegerea aparatelor depinde de numărul punctelor de măsură de răspândirea lor pe structură de gradul de precizie urmărit de gradul de precizie urmărit

Instrumentarea deschiderii centrale a unui pod pe timp de iarnă

12

Realizarea de schele suspendate şi eşafodaje pentru Teste în laborator pe o pilă de Realizarea de schele suspendate şi eşafodaje pentru realizarea măsurătorilor

Teste în laborator pe o pilă de pod la scara 1:2

Încărcarea podurilor în vederea li ă ii î ă il ţi i t tirealizării încercărilor cu acţiuni statice

13

Se are în vedere obţinerea solicitărilor maxime în elementele cercetate Se are în vedere obţinerea solicitărilor maxime în elementele cercetate. Cu excepţia câtorva cazuri încărcările experimentale nu sunt mai mari decât încărcările verticale de calcul (normativele de calcul au în vedere scheme de vehicule care includ în valorile sarcinilor pe osii şi coeficienţi de perspectivă nu se poate simula încărcarea cu valorile sarcinilor pe osii şi coeficienţi de perspectivă, nu se poate simula încărcarea cu zăpadă, temperatură, cedări de reazeme, etc)

Poduri de cale ferată Convoaie de locomotive sau locomotive cu vagoane încărcateg

Poduri rutiere Convoaie de camioane grele încărcate cu balast

Pentru că prin încărcarea experimentală a unui pod se urmăreşte în general realizareasolicitărilor maxime în anumite elemente, sau săgeţi maxime în dreptul unor secţiuni alese,gruparea sarcinilor în convoaie şi amplasarea lor pe construcţie este funcţie de schema staticăg p p p ţ ţşi de obiectivele urmărite.14

Uneori poziţia convoiului se stabileşteUneori poziţia convoiului se stabileşteexperimental deplasându-se peconstrucţie până la citirea directă aeforturilor unitare (deplasărilor) maximeeforturilor unitare (deplasărilor) maximeîn puncte caracteristice situate peelementul considerat.

Faza 1, camion de 12 tone Faza 2, camion de 15 tone

15

Faza 3, două camioane de 15 tone Este necesar să se cunoască încărcarea pe osii a vehiculelor de probă

Convoaie de proba la încercarea statică a unui pod din beton armat precomprimat

Măsurarea deplasărilorp17

Pentru poduri noi este suficientă cunoaşterea deplasărilorPentru poduri noi este suficientă cunoaşterea deplasărilorDeterminarea acestora nu oferă posibilitatea determinării suprasolicitărilor locale

Măsurarea deformaţiilor specificeţ p18

Se recomandă utilizarea tensometriei electro rezistive în operaţiile de încercări la poduri Se recomandă utilizarea tensometriei electro-rezistive în operaţiile de încercări la poduri Sensibilitate mare a dispozitivelor, utilizarea pentru un număr mare de puncte de citire, înregistrare simultană a datelor

Necesitatea asigurării unei compensări termice sigure, protecţie sporită la umiditatea atmosferică a rozetelor şi a suprafeţelor din vecinătate, cabluri de conexiune cu izolaţie de calitateţ

Încercarea podurilor în regim dinamicp g

Încercarea în regim dinamic se realizează numai dacă podul s a comportat bine la încărcări Încercarea în regim dinamic se realizează numai dacă podul s-a comportat bine la încărcări statice Pe parcursul încercării este necesar să se urmărească ca podul sau elemente ale lui să nu prezinte semne de cedare sau de pierdere a stabilităţii şi să nu apară defecte ce ar afecta prezinte semne de cedare sau de pierdere a stabilităţii şi să nu apară defecte ce ar afecta funcţionalitatea podului

Conform STAS 12504-86 la încercarea dinamică se determină:Conform STAS 12504 86 la încercarea dinamică se determină:o coeficientul dinamico frecvenţele de vibraţie a podului o decrementul logaritmic al amortizăriio g

Încărcarea podurilor în vederea realizării î ă il ţi i di iîncercărilor cu acţiuni dinamicePoduri de cale ferată Convoaie de locomotive sau locomotive cu vagoane încărcate

Poduri rutiere Convoaie de camioane grele încărcate cu balast

Poduri rutiere Sistem de amplificare al i t l i l t d

Convoaie de autovehicule

impactului la trecerea pe pod

Banda 2

Banda 1

Scândură 4x30cm

Poduri de cale ferată, rutiere sau pasaje pietonale Instalaţii de produs vibraţiiÎncercare dinamică

Vibrator cu masă excentrică

Oscilator electrodinamicDispozitiv pentru excitarea Dispozitiv pentru excitarea

la şoc a podurilor

Vibrator servo-hidraulic

Măsurarea acceleraţiilorţ

A l l lAmplasarea accelerometrelor

Accelerometrul 7751

Accelerometrul 7752Clema de prindere a accelerometrului

Înregistrarea acceleraţiilor Spectrul de putere pt. întreaga mişcare

Spectrul de putere pt. mişcarea premergătoare şocului

Spectrul de putere pt. mişcarea podului după îndepărtarea camioanelor de secţiunea pragurilor de lemn

Analiza modală a podului

Nr. Modul de vibraţie

f [Hz]

T [s]

Factor de participare modal pentru translaţia

verticală 1. 5 0.644 1.553 5.39 2. 6 1.224 0.817 0.02 3 8 1 997 0 501 27 083. 8 1.997 0.501 27.08 4. 10 2.826 0.353 0.09 5. 12 3.947 0.253 15.75 6. 13 5.395 0.185 0.03 7. 14 5.426 0.184 1.27 8. 15 5.674 0.176 0.15 9. 17 6.805 0.147 2.96 10. 23 9.740 0.103 3.48 11. 26 12.442 0.080 0.29 12. 30 13.476 0.074 11.44 13. 31 14.058 0.071 0.06 14. 32 14.412 0.069 0.25

 

l f l d bCorecţii ale frecventelor de vibraţie pentru compararea cu rezultatele experimentale

Organizarea încercărilorg25

Se impune o organizare şi o pregătire amănunţită a operaţiilor (în general nu sunt

Prin proiectul de încercări se stabileşte baza obiectivelor urmărite şi modul de realizare a

Se impune o organizare şi o pregătire amănunţită a operaţiilor (în general nu sunt posibile modificări şi adaptări pe parcurs)

Prin proiectul de încercări se stabileşte baza obiectivelor urmărite şi modul de realizare a acestora.

Alegerea metodelor de lucru şi în cadrul acestora a aparatelor şi dispozitivelor Alegerea metodelor de lucru şi în cadrul acestora a aparatelor şi dispozitivelor

Stabilirea secţiunilor şi punctelor în care urmează să se efectueze înregistrarea deplasărilor, deformaţiilor specifice, acceleraţiilor.

Defalcarea operaţiilor de măsurători pe intervale de lucru, în funcţie de tipul dispozitivelor de măsură, de operatori, de posibilităţile de întrerupere a circulaţiei

O i l d l ( f d j h l d i d l )Organizarea punctelor de lucru (eşafodaje, schele suspendate, spaţiu de lucru)