Alcatuirea Si Calculul Podurilor Dalate

ALCTUIREA I CALCULUL PODURILOR DALATE CARE MENIN CONTINUU PRISMA DE PIATRA SPARTA

Pag. 1 / 18

Cuprins

1. Introducere . 2 2. Structuri mixte oel-beton . 2 3. Tipuri de poduri dalate n structur mixt oel-beton 2

a. Dale cu seciunea mixt la care structura metalic

este alctuit din platbande 2 b. Dale cutate avnd seciunea mixt oel-beton 4 c. Dale cu seciunea mixt la care structura metalic este

alctuit din evi de oel 7 4. Poduri de cale ferat. Aciuni din trafic 10

a. Aciuni conform standardelor romneti 10 Coeficieni dinamici, STAS 1489-78 11

b. Aciuni la podurile de cale ferat conform EN 1991-2 11 Coeficieni dinamici 12

5. Frecvena proprie a structurii 13 6. Modele de poduri dalate n structur mixt oel-beton 15 7. Bibliografie 18


Pag. 2 / 18

1. Introducere

Tendinele actuale de dezvoltare a transportului pe calea ferat impun realizarea unor cerinte tehnice din punctul de vedere al infrastructurii i suprastructurii cii care s asigure printre altele o sporire a vitezei de circulaie a trenurilor. Pornind de la aceast premis, o cerin primordial n reabilitarea sau construcia podurilor mici i mijlocii este asigurarea continuitii prismei de balast.

Principalele avantaje ale acestor tipuri de structuri mixte fa de cele convenionale sunt urmtoarele:

- posibilitatea modificrii traseului cii n plan i a niveletei profilului longitudinal - deraierile pe podurile n structur mixt au urmri mai puin grave dect pe cele

convenionale, - nlimea suprastructurii este mai mic la podurile n structur mixt, n acelai timp

structura este mai uoar, mai rigid i mai favorabil din punctul de vedere al aciunilor dinamice prin atenuarea fenomenului de oboseal,

- construcia lor este mult mai rapid dect a podurilor convenionale din beton armat, fiind necesar o cantitate mult mai mic de cofraje,

- nlocuirea traverselor de lemn cu traverse din beton precomprimat, - asigurarea ntreinerii cii pe poduri cu ajutorul utilajelor de mare productivitate,

funcionnd n mod continuu, - elasticitatea cii este aceai ca i n linia curent datorat prismului de balast.

2. Structuri mixte oel-beton

Pe traseele de cale ferat, n special n zonele de deal i munte, unde necesitatea evacurii apelor apare mai des, se utilizeaz n mod pregnant aa numitele poduri n structur mixt oel-beton, tip cuv cu deschideri ntre 1,00 i 10,00m.

Aa cum am artat anterior, marele avantaj al acestor poduri este faptul c se asigur continuitatea patului de balast pe pod, astfel nefiind necesare modificri n ceea ce privete suprastructura cii ferate.

Aceast cerin, de continuitate a patului de balast pe pod, este posibil prin schimbarea soluiei tradiionale de realizare a cii de tip deschis la care suprastructura cii ferate (traverse i ine) reazem direct pe elementele de rezisten a suprastructurii podului (lonjeroni, grinzi principale), cu cea de tip nchis la care suprastructura cii ferate reazem prin intermediul unui strat de balast susinut de o cuv.

3. Tipuri de poduri dalate n structur mixt oel-beton

a. Dale cu seciunea mixt la care structura metalic este alctuit din platbande

Seciunea transversal a unei dale cu seciunea mixt oel beton se poate vedea n figurile alturate.


Pag. 3 / 18

Fig. 1

Fig. 2

Structura dalei este alctuit dintr-o platband orizontal continu de 8-12 mm, pe care sunt sudate la distane egale de 400-600 mm platbande de rigidizare de 12mm grosime a cror lungime coincide cu lungimea platbandei orizontale. Pe de o parte i de alta a acestor rigidizri verticale sunt sudai conectori, care asigur conlucrarea dintre structura de oel i beton. (fig.3) La anumite distane, aceti conectori prezint o seciune transversal mai mare i unesc rigidizrile ntre ele.

Fig. 3


Pag. 4 / 18

Conlucraea dintre oel i beton se poate asigura i prin trecerea armturi transversale a dalei prin rigidizrile longitudinale, dup cum se poate vedea n figura 4.

Fig. 4

Cele dou soluiile de asigurare a conlucrrii dintre oel i beton prezentate anterior, se pot folosi i concomitent (fig.5). Pentru asigurarea unei conlucrri mai bune, n zona de reazeme ale dalei se pot prevede rigidizri longitudinale prevzute cu goluri la partea inferioar.

Fig. 5

Pentru dimensionarea dalei folosim urmtorul model de calcul (fig.6) iar dup stabilirea dimensiunilor dalei se verific prin calcul eforturile unitare maxime.

dodb

nb

h

b/n

z

b

bhi o

h0h d

i TlTi

Co

Cb

M

Fig. 6

b. Dale cutate avnd seciunea mixt oel-beton

Dalele n structur mixt oel-beton de acest tip sunt alctuite din platbenzi sudate ntre ele. Platbenzile orizontale inferioare i cele verticale sunt mai groase (aprox. 12 mm) n timp ce platbenzile orizontale superioare sunt mai subiri (aprox. 6-8 mm). Rolul primordial al


Pag. 5 / 18

platbenzilor orizontale superioare este de a permite sudarea conectorilor pe ecestea, conectori care pot fi rigizi sau elastici (fig. 7).

Fig. 7

Fig 9.a Conectori rigizi (profil U) Fig 9.b Conectori elastici (form de spiral) Fig 9.c Conector continuu (platband continu prin care este trecut armtura)

Seciunea transversal a unui pod dalat cutat cu seciune mixt oel beton se poate observa n fig. 8. Conlucrarea la acest tip de pod este asigurat cu conectori rigizi a cror aezare de-a lungul structurii este exemplificat n figur 9.


Pag. 6 / 18

Fig. 8

Fig. 9

Structura mixt prezentat aici are urmtorul model de calcul (fig.10):


Pag. 7 / 18

zh-h0II

o

Cbb Cb

Ti

nbb

z

nb

CiCi

Fig. 10

c. Dale cu seciunea mixt la care structura metalic este alctuit din evi de oel

n anii 1970-1985 Prof. OTTO JUNGBLUTH din Germania a introdus n practic dalele cu seciune mixt la care structura metalic este alctuit din evi de oel.

Legend: 1 L 80X40X8 2 Conector tip Nelson 3 Beton

Fig. 11

Inginerii germani au legat evile metalice ntre ele cu rame metalice transversale iar conlucrarea dintre beton i oel a fost realizat cu conectori tip Nelson.


Pag. 8 / 18

Fig. 12

n figura nr.13 se prezint dou soluii pentru dala din beton armat i anume monolit sau prefabricat.

Sectiunea a-a Sectiunea a-a

Fig. 13

n varianta constructiv n care betonul este monolit, soluia de legtur dintre elemente s-a realizat prin platbenzi aa cum se vede i n figura 14. Platbenzile pot fi cu decupaj continuu erpuitor sau poligonal (fig 14 b i c).


Pag. 9 / 18

Fig 14/a Fig 14/b

Fig 14/c

Structura mixt la care structura metalic este alctuit din evi de oel are urmtorul model de calcul (fig.15):

R-yo

XRXrXrXR

ttD=2R

h

IIa

Ta

yohb y

BA

C0

D

x

bi eCa

b

y n=Ea/Eb

bs

Cb

b

d=2r

Fig 15/c


Pag. 10 / 18

4. Poduri de cale ferat. Aciuni din trafic

a. Aciuni conform standardelor romneti

Convoaie tip

Normativul STAS 3220-89. Poduri de cale ferat. Convoaie tip stabilete convoaiele tip care trebuie luate n considerare la calculul podurilor de cale ferat, aplicabile i pentru podurile combinate, n ceea ce privete partea de cale ferat.

Convoiul P10 (fig 16) - este compus dintr-o locomotiv cu 5 osii a 250 kN/osie (echivalent cu 139 kN/m) i din vagoane reprezentate printr-o ncrcare uniform repartizat de 100 kN/m. Pentru deschideri pn la 3.5 m, se consider n alternativ cu convoiul P10 (ca o a doua ipotez de ncrcare), o ncrcare unic P=300 kN. Aceast ncrcare servete numai pentru calculul efectului din ncrcrile verticale principale. Convoiul P10 i ncrcarea izolat de 300 kN servesc la calculul podurilor masive, a suprastructurii de zidrie, de beton sau de beton armat a podurilor metalice, a aparatelor de reazem i la calculul elementelor neconsolidabile ale suprastructurii metalice.

Fig. 16

Convoiul T 8.5 (fig 17) - este compus dintr-o locomotiv cu 6 osii a 220 kN/osie (echivalent cu 125.7 kN/m) i din vagoane reprezentate printr-o ncrcare uniform repartizat de 85 kN/m. Pentru deschideri pn la 8 m se consider n alternativ cu convoiul T 8.5 un grup de 4 ncrcri a 250 kN/osie, avnd distana de 1.60 m ntre ele .Convoiul T 8.5 i grupul de 4 ncrcri servesc la calculul prilor consolidabile ale suprastructurilor podurilor metalice i la calculul consolidrii podurilor existente. Locomotivele pot s se gseasc fie intercalate n convoiul de vagoane, limitat sau nelimitat ca lungime, fie la una din extremitile convoiului de vagoane. Pe poriunile favorabile ale liniilor de influen cuprinse ntre poriunile defavorabile, se consider o ncrcare de 10 kN/m, dac aceste poriuni sunt mai lungi de 10 m; n caz contrar, poriunile favorabile nu se consider ncrcate.


Pag. 11 / 18

Fig. 17 Coeficieni dinamici, STAS 1489-78

Eforturile din convoaiele de calcul, considerate static pe pod, se multiplic cu coeficienii dinamici, determinai pentru poduri metalice funcie de deschidere i de tipul de rosturi de in pe pod (L este deschiderea elementului).

Pentru deschideri L > 10 m

20,1L40

2505,1 +

+= - rosturi in nesudate;

20,1L35

1710,1 +

+= - rosturi in sudate.

Pentru deschideri L 10 m

20L1055,1 +=

b. Aciuni la podurile de cale ferat conform EN 1991-2

n cele ce urmeaz se prezint aciunile la podurile de cale ferat n conformitate cu EN 1991-2 Actions on structures - Part 2: Traffic loads on bridges, seciunea 6.

Aciunile din trafic se definesc prin modele de ncrcri. Modelele de ncrcri din euronorm nu descriu ncrcri reale; ele au fost selectate astfel ca efectele lor, cu sporul dinamic luat n considerare separat, s reprezinte efectele traficului din exploatare i de perspectiv.

Modele de ncrcare

Se dau trei modele pentru ncrcrile din trafic feroviar:


Pag. 12 / 18

LM 71 reprezint efectul static al traficului feroviar normal Distribuia ncrcrilor verticale i valorile caracteristice sunt date n figura 18:

(1) lungime nelimitat

Fig. 18 LM (Load Model) 71

SW/0 i SW/2 Modelul de ncrcare SW/0 reprezint efectul static al traficului feroviar normal la

podurile cu grinzi continui. Modelul de ncrcare SW/2 reprezint efectul static al ncrcrii verticale determinat

de traficul feroviar greu. Distribuia ncrcrilor verticale i valorile caracteristice sunt date n figura 19 i

tabelul 1:

Fig. 18 . Modele de ncrcare SW/0 i SW/2

Tabelul 1 Model de ncrcare

vkq [kN/m]

a [m]

c [m]

SW/0 133 15,0 5,3 SW/2 150 25,0 7,0

Modelul de ncrcare tren nencrcat

Modelul se folosete pentru unele ncrcri specifice; aciunea este vertical i uniform distribuit, cu o valoare nominal de 10,0kN/m.

Coeficieni dinamici

Coeficientul dinamic ia n considerare efectele amplificrii dinamice a eforturilor i vibraiilor n structur, dar nu ia n considerare efectele rezonanei i vibraiile excesive ale tablierului.


Pag. 13 / 18

Eforturile i deformaiile determinate din aciunea static a convoaielor de calcul, vor fi afectate de un coeficient dinamic ( 2 sau 3 ), valoarea acestuia depinznd de urmtorii parametri:

frecvena proprie de vibraie a ntregii suprastructuri i elementelor structurale relevante ale suprastructurii, i formele proprii de vibraie asociate, n lungul cii;

numrul osiilor, ncrcarea pe osie, distana ntre osii; amortizarea structural; deschiderea structurii (global), deschiderea elementului (local); viteza de circulaie pe pod; imperfeciunile vehiculelor (defecte la roi, la suspensie) i imperfeciunile verticale ale

cii; caracteristicile dinamice ale cii (balast, traverse etc).

Valorile coeficienilor dinamici 2 i 3 sunt valabile n urmtoarele condiii:

viteza de circulaie maxim 220V km/h; frecvena proprie de oscilaie a structurii se menine n limitele:

- valoarea limit superioar:

748,00 L76,94n =

- valoarea limit inferioar:

L/80n0 = - pentru 4 m


Pag. 14 / 18

(1)limita superioar

(2)limita inferioar

Fig. 19 Limitele frecvenelor proprii de vibraie n0, n Hz,

funcie de mrimea deschiderii L, n m

Pentru trenurile reale aflate n exploatare, coeficienii dinamici se calculeaz cu formulele:

''5.0'11 ++=+ , pentru o cale bine ntreinut; '''11 ++=+ , pentru o cale cu ntreinere standard,

unde: ' - reprezint efectul podului:

4KK1K

'

+= ;

=

Ln2vK

0

'' - reprezint efectul cii:

+

=

2

10L

2

e180

Ln50e56100

''010

L

v - viteza de circulaie maxim permis a vehiculului [m/s]; 0n - frecvena proprie a podului nencrcat [Hz]; L - lungimea caracteristic [m]; - coeficientul vitezei:

>

Documents

Alcatuirea Si Calculul Podurilor Dalate