7/18/2019 Poduri Cu Structuri Mixte http://slidepdf.com/reader/full/poduri-cu-structuri-mixte 1/37 1 CAPITOLUL 2 PODURI CU STRUCTUR Ǎ MIXTǍ OŢEL-BETON 2.1 INTRODUCERE Acest tip de structuri au în prezent o larg ă aplicabilitate atât la podurile de şosea, cât şi la cele de cale ferată, datorită avantajelor pe care le ofer ă: se realizează o economie de oţel de circa 20% în comparaţie cu o structur ă integral metalică. Dacă se folosesc structuri compuse cu eforturi ini ţiale, realizate prin preîncovoierea grinzii de o ţ el sau prin precomprimarea structurii compuse, se pot ob ţ ine economii mai mari de oţel, care ajung până la 50% comparativ cu soluţia integral metalică; avantaje tehnico-economice ce rezultă din modul de grupare a materialelor în secţiunea transversală a elementului compus. Dala de beton armat care are dublu-rol, de preluare a încărcărilor din efectul de placăşi de a forma talpa superioar ă a grinzii compuse, este situată în general, în zona cu eforturi unitare de compresiune pe care betonul le preia în condiţiile cele mai bune, iar grinda de o ţel alcătuită din elemente cu grosimi mici este amplasată în zona cu eforturi de întindere sau de compresiune mici, astfel c ă se reduce mult pericolul de pierdere a stabilit ăţ ii şi se asigur ă o utilizare maximă a caracteristicilor mecanice ale oţelului. Se spune despre o construcţie că este cu structur ă mixtă când cele două materiale care intr ă în alcătuirea ei, sunt legate între ele. Înainte, calea la un pod metalic se realiza din piatr ă(zidărie) (Fig.2.1) şi mai târziu dintr-o dală de beton armat (Fig.2.1) care n-avea ca scop decât de a transmite încărcările locale la structura principală de rezistenţă a căii (grinzile căii). Se presupunea c ă aceste două elemente sunt independente şi se neglija orice participare a zidăriei sau a pl ă cii de beton la încovoierea de ansamblu a structurii. Ipotezele care st ă teau la baza calculului erau următoarele: grinzile metalice singure asigur ă rezistenţa la încovoiere a structurii; dala transmite încărcările verticale la grinzile metalice independent (dală de repartiţie a încărcării locale); dala rezistă singur ă la solicitările laterale şi constituie contravântuirea structurii.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
PODURI CU STRUCTUR Ǎ MIXTǍ OŢEL-BETON2.1 INTRODUCERE
Acest tip de structuri au în prezent o largă aplicabilitate atât la podurile de şosea, cât şi la
cele de cale ferată, datorită avantajelor pe care le ofer ă:
se realizează o economie de oţel de circa 20% în comparaţie cu o structur ă integral
metalică. Dacă se folosesc structuri compuse cu eforturi iniţiale, realizate prin preîncovoierea
grinzii de oţel sau prin precomprimarea structurii compuse, se pot obţine economii mai mari deoţel, care ajung până la 50% comparativ cu soluţia integral metalică;
avantaje tehnico-economice ce rezultă din modul de grupare a materialelor în
secţiunea transversală a elementului compus. Dala de beton armat care are dublu-rol, de preluare
a încărcărilor din efectul de placă şi de a forma talpa superioar ă a grinzii compuse, este situată în
general, în zona cu eforturi unitare de compresiune pe care betonul le preia în condiţiile cele mai
bune, iar grinda de oţel alcătuită din elemente cu grosimi mici este amplasată în zona cu eforturi
de întindere sau de compresiune mici, astfel că se reduce mult pericolul de pierdere a stabilităţiişi se asigur ă o utilizare maximă a caracteristicilor mecanice ale oţelului.
Se spune despre o construcţie că este cu structur ă mixtă când cele două materiale care
intr ă în alcătuirea ei, sunt legate între ele. Înainte, calea la un pod metalic se realiza din piatr ă
(zidărie) (Fig.2.1) şi mai târziu dintr-o dală de beton armat (Fig.2.1) care n-avea ca scop decât de
a transmite încărcările locale la structura principală de rezistenţă a căii (grinzile căii). Se
presupunea că aceste două elemente sunt independente şi se neglija orice participare a zidăriei
sau a plăcii de beton la încovoierea de ansamblu a structurii. Ipotezele care stăteau la bazacalculului erau următoarele:
grinzile metalice singure asigur ă rezistenţa la încovoiere a structurii;
dala transmite încărcările verticale la grinzile metalice independent (dală de repartiţie
a încărcării locale);
dala rezistă singur ă la solicitările laterale şi constituie contravântuirea structurii.
a) Elemente nelegate – repartiţia eforturilor unitare în stadiul elastic
b) Elemente solidarizate – repartiţia eforturilor unitare în stadiul elastic
Fig.2.2
Concluzia care trebuie reţinută este că, în acest caz considerat, simplul fapt că am
solidarizat cele două elemente a condus la dublarea capcităţii portante la încovoiere.Pentru a putea ţine cont de acest efect favorabil asupra rezistenţei la încovoiere a unui
pod mixt, trebuie asigurată legătura oţel-beton prin conectori capabili să preia eforturile de
lunecare care au tendinţa să desolidarizeze cele două materiale.
2.2 MATERIALE FOLOSITE LA STRUCTURILE MIXTE DE PODURI
2.2.1 Oţeluri
Elementele metalice ale structurilor mixte de poduri se realizează din oţeluri de uz
general pentru construcţii (OL 37; OL 44 ; OL 52 – STAS 500-80;89) care se folosesc şi la
structurile metalice. Aceste oţeluri sunt oţeluri-carbon (OL 37) sau oţeluri slab aliate (OL 44 şiOL 52) la care conţinutul în carbon nu depăşeşte 0.25%.
Principalele caracteristici mecanice, de rezistenţă şi tehnologice ale acestor oţeluri sunt
elasticitatea, plasticitatea, fragilitatea şi duritatea, ele fiind definite prin: limita de curgere,
rezistenţa de rupere la întindere şi alungirea relativă relativă la rupere (elasticitatea şi
plasticitatea); capacitatea de îndoire la rece şi rezilienţa (fragilitatea); mărimea amprentei unei
bile acţionate de o for ţă pe suprafaţa materialului (duritatea);
Alegerea mărcii de oţel şi a clasei de calitate pentru o anumită lucrare se face înfuncţie de natura, importanţa şi mărimea solicitărilor, de condiţiile de exploatare, de
condiţiile de execuţie şi de preţul de cost.
Pentru armarea plăcii se utilizează armături obişnuite, care se realizează din oţeluri-
carbon (oţeluri moi) şi oţeluri slab aliate laminate la cald sau laminate la cald şi ecruisate, dar şi
armături pretensionate (la plăci din beton precomprimat). La noi în ţar ă se folosesc următoarele
tipuri de armături:
oţel-beton OB37 (bare rotunde netede, laminate la cald cu diametre de 6-28 mm); oţel-beton PC52 sau PC60 (bare rotunde cu profil periodic, laminate la cald cu
diametre de 6-40 mm);
sârmă trefilată mată cu suprafaţa netedă STNB, cu diametre cuprinse între 3 şi 10
mm;
sârme netede pentru beton precomprimat SBP cu diametre între 3 şi 7 mm sau sârme
amprentate pentru beton precomprimat SBPA, cu diametre între 5 şi 7 mm, izolate
sau grupate în fascicule sau sub formă de împletituri; toroane pentru beton precomprimat, TBP.
2.2.2 Betoane
La podurile cu structur ă mixtă, dala din beton se realizează din beton de marcă mare
pentru a îmbunătăţi efectul de conlucrare, astfel încât întreaga secţiune a grinzii de oţel să fie
solicitată la eforturi unitare de întindere. Se recomandă o clasă de beton cuprinsă între C18/22.5
(B300) şi C32/40 (B500) uneori chiar C35/45 (B600). Dacă dala de beton sau elementul compus
se precomprimă, betonul va trebui să aibă clasa recomandată pentru tipul respectiv de elemente
din beton precomprimat.
Betonul turnat monolit va avea cel puţin clasa C25/30 (marca B400) în cazul elementelor
compuse formate din grinzi metalice şi plăci.
Tot pentru structurile mixte se foloseşte şi betonul uşor care se deosebeşte de betonulobişnuit prin greutatea agregatelor sale, care sunt constituite din granulit – argilă artificială
obţinută prin arderea granulelor de argilă în cuptoare speciale. Greutatea specifică a betonului
uşor este de aproximativ 1718 kN/m3, ceea ce reprezintă 70 75% din cea a betonului obişnuit.
Rezistenţa la compresiune a betonului uşor este sensibil aceeaşi cu ea a betonului obişnuit;
dimpotrivă, modulul de elasticitate al betonului uşor este mult mai mic, valoarea sa fiind de
aproximativ jumătate din modulul de elasticitate al betonului obişnuit:
][N/mm3000 228cbu R E , 28c R fiind rezistenţa la compresiune pe cub în [N/mm2].
Proprietăţile betonului variază în cursul timpului. Curgerea lentă şi contracţia sunt
principalii factori care influenţează comportarea betonului.
a) Curgerea lentă reprezintă deformaţia lentă a unui element încărcat care urmăreşte şi
accentuează deformaţia instantanee datorită aplicării încărcării. Mecanismul
curgerii lente este legat de mişcarea apei în microporii gelului de ciment
hidratat. Evoluţia ei în timp este dată de următoarele relaţii:
elclcl t t )()( (2.3)
unde:
)(t cl este deformaţia specifică din curgere lentă la timpul (t);
el reprezintă deformaţia specifică elastică;
)(t cl este caracteristica de curgere lentă, care este funcţie de timp şi depinde de vârsta
betonului de când a fost pus sub sarcină.
Deformaţia specifică totală a betonului va fi:)](1[)()( t t t clelclelb (2.4)
timpul “t” fiind considerat de la aplicarea încărcării.
b) Contracţia reprezintă scurtarea lentă întimp a unui element neîncărcat. Contracţia
este cauzată de evaporarea apei pasive şi de îngustarea gelului de ciment în care
Deci o grindă mixtă poate fi studiată într-o manieră simplă considerând o secţiune
compusă dintr-un material omogen. Se înlocuieşte secţiunea de beton printr-o secţiune
echivalentă de oţel având acelaşi centru de greutate, prin împăr ţirea ariei betonului cucoeficientul de echivalenţă “n”.
Cum s-a putut observa înainte, caracteristicile mecanice ale betonului variază în decursul
timpului. Fenomenele de curgere lentă şi contracţie provoacă o scurtare a betonului. Cum
betonul este legat rigid de oţel, această scurtare este par ţial împiedicată şi provoacă o
redistribuţie a efoturilor unitare în interiorul secţiunii. Această redistribuţie se traduce printr-o
descărcare a betonului şi o creştere a solicitării oţelului. Calculul exact al influenţei acestor
deformaţii ţinând seama de evoluţia fenomenului în timp este o operaţie laborioasă.Matoda aproximativă a lui Fritz dă totuşi rezultate suficient de bune pentru podurile
mixte. Această metodă consideră influenţa curgerii lente a betonului într-o formă simplă
prin introducerea unui modul de elasticitate fictiv )(t E b care permite tratarea încovoierii
cu curgere lentă după teoria liniară (legea lui Hooke se poate aplica).
)()(1
)( 0 t E t
E t bb
cl
b
bb
(2.13)
unde:
280 6000 cb R E (2.14)
este modulul de elasticitate instantaneu al betonului, iar este coeficientul influenţei curgerii
lente, ce depinde de regimul de încărcare (cum se va ar ăta în continuare).
)(1)( 0
t
E t E
cl
b
b
(2.15)
este modulul de elasticitate fictiv al betonului.
Practic, numai stadiul iniţial şi stadiul final prezintă interes. Deci vor trebui determinate
0b E şi )( t b E .
Se pot defini trei regimuri de încărcare:
încărcări de scurtă durată ( 0 );
încărcări permanente şi constante ( 1 );
încărcări care cresc de maniera curgerii lente ( 5.0 ).
Toate încărcările a căror durată de aplicare este foarte mică în comparaţie cu timpul
necesar dezvoltării curgerii lente sunt considerate încărcări de scurtă durată. Se consider ă că
pentru aceste încărcări, deformaţia specifică maximă este egală cu deformaţia elastică
instantanee (t=0):
elbb ,max, (2.16)
Influenţa curgerii lente fiind nulă – prin definitîa încărcării de scurtă durată – coeficientul
de influenţă a curgerii lente va fi nul: 0 . Modulul de elasticitate fictiv dat de relaţia (2.15)
va fi în acest caz egal cu modulul instantaneu 0b E şi coeficientul de echivalenţă va fi:
00
b
o
E
E n (2.17)
Pentru toate calculele eforturilor unitare după teoria elastică, se admite că modulul de
elasticitate al betonului este constant şi dat de relaţia (2.14), în [N/mm2].
În cazul podurilor mixte, încărcările de scurtă durată sunt:
încărcările datorate convoaielor; încărcările date de vânt şi seism;
efectul diferenţei de temperatur ă diurne între dala de beton şi grinda metalică;
eforturile din frânare şi demaraj.
b) Încărcări permanente şi constante
Toate încărcările de intensitate constantă a căror durată de aplicare este de acelaşi ordin
de mărime ca timpul necesar dezvoltării fenomenelor de curgere lentă sunt considerate permanente şi constante. Pentru astfel de încărcări, deformaţia specifică produsă în beton la
Încărcările permanente sunt în esenţă cele care formează greutatea proprie a podului. La
calculul deformaţiilor, contrasăgeţii şi al efoturilor unitare, este indispensabil să se ţină seama de
modul de construcţie (deformaţia structurii este diferită dacă podul se montează pe reazeme
provizorii sau nu).
2.5.2 Încărcări din trafic
Încărcările din trafic se aplică pe secţiunea mixtă şi au o durată de aplicare foarte redusă
în comparaţie cu timpul necesar dezvoltării curgerii lente. Ele se consider ă că acţionează
instantaneu ( 00 , nn E E bb ) pentru calculul eforturilor unitare şi al deformaţiilor.
2.5.3 Efectele contracţiei
Folosirea a două materiale cu caracteristici mecanice diferite, solidarizate de o manier ă continuă, conduce la apariţia unei stări de eforturi auto-echilibrate în fiecare secţiune a grinzii
mixte, independent de încărcarea exterioar ă aplicată. Solicitări de acest tip apar din:
contracţia betonului;
la o diferenţă de temperatur ă T între beton şi metal.
Cum efectul celor doi factori asupra secţiunii mixte este analog, se pot studia efectele
contracţiei şi apoi stabili condiţiile particulare de solicitare provocate de T .
a) Grinzi simplu rezemate
Betonul unei grinzi mixte nu poate suferi deformaţii din contracţie liber ă, deoarece dala
este legată de structura metalică. Tendinţa împiedicată de scurtare a betonului generează o stare
de eforturi interne în secţiunea mixtă. Această stare de eforturi poate fi uşor determinată dacă se
înlocuieşte contracţia printr-un joc de for ţe exterioare având acelaşi efect (Fig.2.11).
( 0T [C]), starea calitativă de eforturi unitare în secţiunea mixtă este identică cu cea din
contracţie. O diferenţă de temperatur ă de +10C (prevăzută în STAS 1844-75) corespunde unei
deformaţii specifice:
0005 1.01010
T t T (2.49)
În cazul în care dala este mai caldă ( 10T [C]), eforturile interioare sunt inverse
celor produse de contracţie. Dala cât şi talpa inferioar ă a grinzii metalice sunt comprimate. Talpa
superioar ă este întinsă.
Încărcarea din diferenţa de temeperatur ă T este considerată o încărcare de scurtă
durată. Secţiunea rezistentă este determinată cu ajutorul coeficientului de echivalenţă 0n . Barele
de armătur ă fiind înglobate în beton, ele au aceeaşi temperatur ă şi trebuie să fie considerată la
determinarea efortului fictiv.
)( 00, sbbT T b An A E N (2.50)
Logica de calcul este atunci aceeaşi ca pentru contracţie, însă cu 0n coeficient de
echivalenţă şi nu cu n .
2.5.5 Efectul precomprimării
Cum este cunoscut, rezistenţa betonului la întindere este mică şi aleatoare. Astfel,
participarea dalei de beton la rezistenţa asecţiunii în zonele reazemelor intermediare (unde apar
momente încovoietoare negative) este ipotetică. La structurile mixte, ca şi la betonul armat, se
consider ă că betonul întins este fisurat. Această fisurare ridică probleme de coroziune a armăturii
şi a tălpii superioare a grinzii metalice.
Precomprimarea este unul din mijloacele care permite limitarea (precomprimare par ţială)
sau suprimarea (precomprimare totală) a fisur ării. Aproximativ 20% din valoarea for ţei de
precomprimare trebuie să fie aplicată cât mai repede posibil după betonare (3 sau 4 zile), restul
fiind aplicat după câteva să ptămâni. Aceasta permite evitarea formării ireversibile de fisuridatorită uscării superficiale a betonului (în combinaţie cu protecţia prin udare etc.).
a) Dală continuă f ără precomprimare
O dală continuă fisurează în zona reazemelor intermediare. Experienţa a ar ătat că fisurile
de ordinul a 0.2 mm deschidere nu sunt periculoase pentru structur ă. Astfel, se poate realiza o
dală continuă dacă se iau măsuri adecvate pentru limitarea fisur ării. Aceste măsuri sunt:
buna repartiţie a barelor de armătur ă (mai multe bare de diametru mic);
limitarea solicitărilor secţiunii mixte pe reazem, de exemplu prin întârzierea la
maximum a betonării acestor zone);
protecţia betonului pentru a evita contracţia rapidă.
Pentru evitarea infiltr ării apelor de suprafaţă (cu sare iarna) şi prevenirea pericolului de
coroziune a armăturii, trebuie prevăzută o etanşeizare eficientă.
b) Dală precomprimată prin cabluri
Când precomprimarea se face cu cabluri, se pune dala în compresiune în zonele
reazemelor cu ajutorul cablurilor de precomprimare plasate în interiorul dalei. Trebuie verificat
dacă dala este suficient armată în zona de ancorare a acestor cabluri, deoarece experienţa a ar ătat
că adesea dala fisurează în aceste zone. Pentru eliminarea acestor probleme, se tinde astăzi ca
placa să se precomprime pe toată lungimea ori de câte ori aceasta este posibil.Ţinând seama de modul de construcţie două cazuri se disting:
b1) Precomprimarea se aplică înainte de realizarea legăturii oţel-beton
În acest caz, dala nefiind încă legată de structura metalică, toată for ţa de precomprimare
se aplică betonului. După stabilirea legăturii oţel-beton, o parte din acest efort este redistribuit în
secţiunea mixtă sub efectul curgerii lente şi provoacă la sistemele static nedeterminate apariţia de
momente parazitare. Această precomprimare este totdeauna utilizată în cazul în care dala esteripată sau formată din elemente prefabricate, căci în aceste două cazuri de montaj, legătura este
realizată dupa pozarea tablierului.
b2) Precomprimarea se aplică după realizarea legăturii oţel-beton
Această manier ă de a proceda (Fig.2.12), se utilizează întotdeauna la poduri unde dala
este monolită, turnată în amplasament (legătur ă directă), cu avantajul de a provoca în structur ă o
stare de eforturi opusă celei provocată de încărcări. În acest caz eforturile de precomprimareintroduse sunt mult mai mari decât în cazul b1), deoarece sunt aplicate pe secţiunea mixtă.
For ţele de precomprimare se diminuează în cursul timpului din cauza contracţiei, curgerii
lente şi relaxării oţelului. La cursul de beton se tratează calculul exact al acestor pierderi.
Această metodă permite precomprimarea dalei pe reazemele intermediare, f ăr ă acţiuni
exterioare (cabluri), simplu prin măsuri de montaj. În această soluţie (Fig.2.13) se impune
structurii metalice o curbur ă convexă prin ridicarea reazemelor sale intermediare în raport cu
reazemele de capăt, apoi se betonează dala. În această etapă de construcţie numai grinzile
metalice rezistă la eforturile ce solicită structura. După întărirea betonului, se aduc reazemele în
poziţia lor iniţială (înainte de ridicare), ceea ce provoacă momente pozitive M , ce determină compresiuni în dală (Fig.2.13). Aceste momente acţionează pe secţiunea mixtă.
Curgerea lentă a betonului reduce considerabil efectul acestei precomprimări, cel puţin
2/3 din ea dispărând în decursul timpului. Această metodă de precomprimare este mai puţin
sigur ă decât cea realizată prin cabluri, deoarece precomprimarea astfel introdusă este nu numai
mică, însă şi dificil de măsurat şi verificat. Avantajul acestei metode este mai ales un câştig de
calitate pentru stadiul de serviciu, prin diminuarea fisur ării dalei.
Precomprimarea prin denivelarea reazemelor este folosită atunci când structura metalică
este introdusă în amplasament prin lansare, deoarece reazemele sunt deja ridicate datorită
condiţiilor ce apar necesare la lansare.
d) Dală precomprimată prin suprasarcină în cursul montajului
Această metodă constă în supraîncărcarea zonelor din deschidere deja betonate, înaintede betonarea zonelor de reazem. Apoi, după betonarea zonelor de reazem şi întărirea betonului,
se înlătur ă supraîncăcarea din deschideri, operaţie care produce compresiune în placa din zona
reazemelor intermediare. Acest mod de lucru nu este posibil decât atunci când dala este turnată
în amplasament şi dacă modul de montaj este compatibil cu etapele de betonare precizate mai
sus. Compresiunea obţinută în acest mod este mică.
NOTǍ: Este posibil şi în acelaşi timp judicios să se combine diferitele metode de
precomprimare pentru a obţine efectul dorit.
e) Gradul de precomprimare a dalei
La construcţiile mixte se disting aceleaşi grade de precomprimare ca şi la lucr ările din
beton:
e1) precomprimare totală
e2) precomprimare par ţială
e1) Dala din beton precomprimat
Betonul precomprimat este prin definiţie cu precomprimare totală. Elementele structurii
din beton precomprimat sunt cele cărora li se aplică un sistem adiţional de eforturi durabile (for ţe
de precomprimare) alese astfel ca sub efectul lor şi al încărcărilor din exploatare, eforturile de
întindere în beton să fie nule sau foarte mici. Se poate atunci admite pentru calcule o secţiune de
beton omogenă şi nefisurată.
Din motive economice, precomprimarea totală nu este decât rar utilizată la lucr ările de
poduri cu structur ă mixtă.
e2) Dala de beton precoprimat parţial
La dalele din beton cu precomprimare par ţială, eforturile de întindere în beton şi
alungirile muchiilor întinse ale betonului sunt limitate pentru sarcinile de serviciu. Această
limitare se obţine menţinând mici eforturile unitare, care sunt calculate ca şi pentru betonul
armat, presupunând o secţiune de beton fisurată. Sub acţiunea încărcărilor permanente (greutate
proprie, suprasarcini permanente, precomprimare, contracţie şi curgere lentă etc.) eforturileunitare în beton nu trebuie să depăşească valorile admisibile prevăzute în prescripţiile de calcul.
Altfel spus, precoprimarea trebuie să fie totală sub acţiunea sarcinilor permanente.
În cazul unei structuri mixte cu precomprimare par ţială, cum în general toată secţiunea
este întinsă, când efortul unitar admisibil de întindere pentru beton precomprimat este atins, se
consider ă atunci că toată secţiunea este fisurată. Eforturile în oţel se limitează la nivelul precizat
în prescipţiile de calcul.
2.6 PREDIMENSIONARE, LǍTIMEA ACTIVǍ A DALEI
2.6.1 Predimensionare dală
Dimensiunile dalei de beton sunt în general determinate de condiţiile de încovoiere locală
(vezi cursul de beton armat). Dala poate fi realizată din beton armat sau beton precomprimat.
Podurile mixte cele mai frecvente sunt construite pentru a suporta (susţine) două benzi de
circulaţie şi una de staţionare (oprire). În cazul podurilor amplasate pe autostr ăzi se pot folosi
două poduri independente. Dimensiunile uzuale ale plăcii de beton sunt date în figura 2.14.
Lăţimea dalei de beton este m15...104.02 bb , peste dală turnându-se un strat de
îmbr ăcăminte asfaltică cu grosime cuprinsă între 70…100 mm.
Se admite în general că procentul de armătur ă longitudinală în raport cu secţiunea de
beton va fi cel minim: %5.0 în deschidere şi %1...75.0 pe reazem.
În zonele de raezem unde betonul din dală este fisurat (momente încovoietoare negative),se admite că armătura longitudinală participă la încovoierea de ansamblu.
Pentru dimensiunile curente (normale), tablierul din beton nu este precomprimat. Pentru
un pod cu lăţime mare, poate fi avantajos să se precomprime par ţial dala în sens transversal
pentru a evita deformaţiile foarte mari datorate curgerii lente. Este de asemenea posibil să se
precomprime dala longitudinal în zonele reazemelor intermediare, ceea ce permite luarea în
considerare a betonului pe reazem (beton comprimat).
Calculul plăcii de beton în calitate de placă de repartiţie se tratează la cursul de poduri
din beton armat şi precomprimat.
2.6.2 Predimensionarea grinzilor metalice principale
Predimensionarea constă în alegerea dimensiunilor aproximative ale grinzilor principale
pe baza datelor generale ale lucr ării (deschideri, sistem static, condiţii exterioare etc.),
predimensionarea intervine în stadiul de concepţie a proiectului. Aceasta reprezintă o etapă
importantă în realizarea podului. Un pod corect construit şi corect predimensionat nu va suferi
până la terminarea proiectului decât modificări de detaliu, în timp ce un pod bine construit dar
r ău predimensionat necesită un volum de calcule şi iteraţii importante.
Alegerea înălţimii h a grinzilor metalice principale este punctul capital al întregii
dimensionări a podului. Ea determină rigiditatea podului. Înălţimea h este prima dimensiune care
se fixează şi foarte rar ea se modifică mult în timpul realizării proiectului. Limita inferioar ă a lui
h este atinsă când condiţia de rezistenţă (pe reazem sau în deschidere) nu poate fi îndeplinită sau
când zvelteţea devine prea importantă şi pune probleme de vibraţii şi deformaţii.
Pentru podurile de şosea cu structur ă mixtă se pot da valori pentru alegerea lui h. Astfel
se recomandă 1520
L Lh în cazul grinzilor simplu rezemate. În cazul grinzilor continue
înălţimea de determină ţinând seama de distanţa între punctele de moment încovoietor nul.
La podurile de cale ferată, încărcările fiind mai importante şi deformaţiile admise mai
mici, înălţimea grinzilor metalice principale este ceva mai mare decât la podurile rutiere, având
valori în intervalul1015
L Lh .
2.6.2.2 Grosimea inimii grinzilor metalice principale
Grosimea int a grinzilor principale trabuie să respecte următoarele patru condiţii:
1) Rezistenţa la corzoiune – Valoarea int trebuie să fie suficientă astfel încât
coroziunea oţelului să nu diminueze rezistenţa inimii. Pentru poduri se consider ă în
general o valoare minimă de 8 mm la cele rutiere şi 10 mm la cele de cale ferată;
2) Rezistenţa la forfecare – Grosimea inimii trebuie să fie suficientă pentru a prelua
for ţele tăietoare;
3) Flambajul vertical al tălpii spre inimă – Dacă inima este prea subţire, ea nu poate
stabiliza talpa comprimată şi astfel ea va lucra la un nivel inferior posibilităţilor sale.
Zvelteţea inimii int b / trebuie să fie mai mică decât 360 pentru otel OL 37 şi mai
mică decât 240 pentru oţel OL 52;
4) Oboseala – pentru a evita fisurile datorate oboselii din cauza voalării repetate a
inimii (pompaje), se limitează cea mai mare dimensiune a zonei comprimate a unui
panou de inimă la de 100 de ori grosimea inimii;
În deschidere, for ţele tăietoare sunt mici. Din această cauză condiţiile de rezistenţă la coroziune şi zvelteţea inimii sunt determinante. Când înălţimea grinzilor depăşeşte
M este momentul încovoietor care solicită numai grinda metalică;
m M este momentul încovoietor care solicită secţiunea mixtă.
a) Talpa superioară în deschidere
Tălpile superioare în deschidere sunt în general comprimate. Problemele de flambaj
lateral limitează eforturile unitare în timpul montajului, dala de beton nefiind încă prinsă de
grinzile metalice. Se prevede o lăţime minimă de 200 mm pentru a putea suda două rânduri degujoane şi o grosime de 1215 mm pentru ca sudura gujoanelor să nu afecteze rezistenţa tălpii.
Lăţimea tălpii 2c variază între 200 şi 500 mm, iar grosimea t variază între 12 şi 40 mm.
Condiţiile exterioare datorită modului de montaj pot în anumite cazuri să fixeze aceste
dimensiuni. De exemplu în cazul ripării dalei anumite sisteme de ghidaj necesită o talpă cu
lăţime constantă pe toată lungimea de ripare.
b) Talpa superioară pe reazem
Talpa superioar ă este în acest caz întinsă şi dimensiunile sunt fixate prin condiţii de
rezistenţă, independent de problemele de stabilitate. Etapele de montaj pot inversa aceste eforturi
şi trebuie ţinut seama de aceasta la predimensionare. În funcţie de deschidere pot fi considerate
valorile următoare: lăţimea 2c variază între 400900 mm, iar grosimea t variază între 20 şi 40
mm.
Aceste dimensiuni variază şi în funcţie de importanţa armăturii şi a precomprimării
longitudinale a dalei.
c) Talpa inferioară în deschidere
Grinzile metalice ale podurilor mixte sunt în general antisimetrice şi dimensiunile tălpiiinferioare în deschidere sunt cuprinse între valorile:
Deformaţiile elastice sub acţiunea sarcinilor variabile trebuie, ţinând seama de
prescripţiile în vigoare, să fie inferioare anumitor limite pe considerente de rigiditate ale
structurii (riscul oscilaţiilor), confortul celor care circulă pe pod, securitate şi întreţinere.
Normele noastre de proiectare prevăd ca săgeata să fie inferioar ă valorii 500/1 din deschidere pentru poduri de cale ferată şi 300/1 din deschidere pentru podurile rutiere, pentru încărcările
mobile.
Verificarea deformaţiilor elastice ale elementelor structurii mixte se efectuează pentru:
sarcinile permanente;
efectul deformaţiei în timp a betonului;
efectul for ţelor de precomprimare;
efectul variaţiilor de temperatur ă;
încărcări mobile f ăr ă coeficient dinamic.
La calculul deformaţiilor trebuie să se ţină seama de modul în care se face execuţia
structurii, caracteristicile geometrice ale secţiunilor fiind funcţie de aceasta, pentru diferitele
încărcări, la structurile mixte.
În lipsa unui calcul exact săgeata elastică maximă se poate calcula cu formula:
EI k
L M
EI
L M k f med r
2
2.
2max1
max
48
(2.56)
cu:
51 k şi 82 k , în cazul grinzilor cu moment de iner ţie constant;
5.51 k şi 8.82 k , în cazul grinzilor cu moment de iner ţie variabil.
Din motive estetice se prevăd contrasăgeţi pentru a compensa deformaţiile elastice
provocate de încărcările permanente şi deformaţiile produse de anumite acţiuni de lungă durată
(curgerea lentă, contracţia, precomprimarea). Se compensează de asemenea prin contrasăgeată şi
o parte din deformaţia produsă de încărcarea utilă (la noi 25%).
La calculul săgeţii se ţine seama de fazele de execuţie:
321 f f f f total (2.57)
unde:
1 f este săgeata grinzilor de oţel, pentru încărcările preluate de aceasta;
2 f este săgeata pentru încărcarile preluate de secţiunea mixtă;