Reabilitarea podurilor metalice
-
Upload
horea-sibiteanu -
Category
Documents
-
view
273 -
download
0
Transcript of 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.
-
8/12/2019 Reabilitarea podurilor metalice
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
-
8/12/2019 Reabilitarea podurilor metalice
3/11
Probleme speciale de construcii metalice
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
Determin toate alternativele
posibile 3 ce depind de
mbuntirile 2 ntr-o durat
de serviciu predeterminat
Determin toate alternativeleposibile 4 ce depind de
mbuntirile 3 ntr-o durat
de serviciu predeterminat
Determin toate alternativele
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
-
8/12/2019 Reabilitarea podurilor metalice
4/11
Sibiteanu Horea RCSCPROBLEME SPECIALE DE CONSTRUCII METALICE
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
-
8/12/2019 Reabilitarea podurilor metalice
5/11
Probleme speciale de construcii metalice
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
-
8/12/2019 Reabilitarea podurilor metalice
6/11
Sibiteanu Horea RCSCPROBLEME SPECIALE DE CONSTRUCII METALICE
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
-
8/12/2019 Reabilitarea podurilor metalice
7/11
Probleme speciale de construcii metalice
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
-
8/12/2019 Reabilitarea podurilor metalice
8/11
Sibiteanu Horea RCSCPROBLEME SPECIALE DE CONSTRUCII METALICE
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
-
8/12/2019 Reabilitarea podurilor metalice
9/11
Probleme speciale de construcii metalice
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
-
8/12/2019 Reabilitarea podurilor metalice
10/11
Sibiteanu Horea RCSCPROBLEME SPECIALE DE CONSTRUCII METALICE
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
-
8/12/2019 Reabilitarea podurilor metalice
11/11
Probleme speciale de construcii metalice
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