Pontele sunt o parte atât de comună a vieții de zi cu zi, încât sunt adesea luate ca atare. Fie că mergem cu mașina, mergem pe jos sau călătorim cu trenul, ele ne permit să traversăm corpuri de apă, văi, drumuri și alte bariere geologice și artificiale. La fel de importante, ele permit ca liniile de utilități vitale, inclusiv cablurile și conductele, să traverseze, de asemenea, aceste bariere.
Să aruncăm o privire la câteva modele comune de poduri, la modul în care acestea au evoluat de-a lungul secolelor și la scopul pe care îl are fiecare model. În acest timp, vom face un pas înapoi și vom admira câteva exemple notabile ale fiecăruia. S-ar putea să vă ajute pe dumneavoastră și pe clienții dumneavoastră să priviți podurile într-o nouă lumină.
#1 – Podul cu grinzi
Podurile cu grinzi sunt în general considerate cea mai simplă formă de pod. Cât de simplu? Când oamenii cavernelor așezau bușteni peste cursuri de apă pentru a le traversa, ei construiau cele mai vechi poduri cu grinzi.
Aceste poduri de bază acoperă de obicei distanțe relativ scurte. Pentru a construi un pod cu grinzi (cunoscut și sub numele de pod cu grinzi), tot ce aveți nevoie este o structură orizontală rigidă (o grindă) și două suporturi, câte unul la fiecare capăt, pe care să o sprijiniți. Aceste lucruri susțin greutatea în jos a podului și orice trafic care circulă pe el.
Cel mai simplu pod cu grinzi ar putea fi un buștean, o scândură de lemn sau o placă de piatră așezată peste un pârâu îngust sau un curs de apă. Cele mai complicate sunt de obicei construite din oțel sau beton sau o combinație a celor două. Elementele din beton pot fi armate, pretensionate sau post-tensionate.
Structura unui pod de grinzi tipic.
În susținerea greutății, un pod de grinzi suportă atât eforturi de compresiune, cât și de întindere.
Pentru a înțelege cum funcționează acest lucru, gândiți-vă la acest model simplu sau încercați-l în garajul dumneavoastră. Imaginați-vă că luați o placă și o așezați deasupra a două cărămizi. Acesta este un pod simplu cu grinzi. Dacă ar fi să plasați o greutate mare în mijlocul plăcii, aceasta s-ar îndoi. Partea de sus s-ar îndoi înăuntru sub forța de compresie, iar partea de jos s-ar îndoi în afară sub forța de tensiune. Dacă adăugați suficientă greutate, „podul” s-ar rupe în cele din urmă. Partea de sus s-ar îndoi, iar partea de jos s-ar rupe.
Cu acest exemplu, puteți înțelege factorii pe care un inginer trebuie să îi ia în considerare atunci când proiectează un pod.
Pontele cu grinzi sunt, în general, folosite pentru a traversa distanțe relativ scurte (de obicei, mai puțin de 250 de picioare), deoarece, spre deosebire de alte tipuri de poduri, acestea nu au suporturi încorporate. Singurele suporturi sunt asigurate de piloni. Cu cât suporturile sunt mai depărtate, cu atât un pod cu grinzi este mai slab. Acest lucru nu înseamnă că podurile cu grinzi nu pot fi folosite pentru a traversa distanțe mai mari, ci pur și simplu necesită ca o serie de poduri cu grinzi să fie unite între ele, creând ceea ce se numește o deschidere continuă.
Lake Pontchartrain Causeway, Louisiana
- Transportă: Patru benzi de circulație
- Terminat: 15 ft
- : 1956 (spre sud), 1969 (spre nord)
Traversează: Lacul Pontchartrain Locație: Str: Metairie și Mandeville, Louisiana Construcție: Pod cu grinzi cu deschidere continuă Lungime: 23,87 mi (38,442 km) Înălțime: 15 ft
Podurile cu grinzi mai lungi și mai complexe sunt construite folosind mai multe grinzi aliniate una lângă alta, cu o punte peste ele. Grinzile principale pot fi grinzi I (cunoscute și sub denumirea de grinzi H), ferme sau grinzi de tip box. Ele ar putea trece pe la jumătatea podului sau pe toată lungimea acestuia.
Podurile cu grinzi sunt folosite pentru a transporta pietoni, automobile, camioane și linii de cale ferată pe distanțe limitate. Ele sunt utilizate frecvent pentru sistemele de monorail și de transport în comun supraînălțat. Ele sunt, de asemenea, valoroase pentru transportul cablurilor și conductelor de utilități pe distanțe scurte până la case, comunități izolate și subdiviziuni.
Sugestie: Multe poduri cu grinzi sunt structuri istorice și există limite în ceea ce privește modul în care pot fi transportate utilitățile peste ele. Statul Connecticut, unde se află multe astfel de poduri istorice, oferă îndrumări cu privire la modul de abordare a acestui aspect.
#2 – Pod cu grinzi
Francis Scott Key Bridge – Baltimore, Maryland
- Transportă: Patru benzi de circulație
- Traversează: Râul Patapsco
- Locație: Podul Patapsco: Baltimore, Maryland
- Construcție: Pod de oțel în formă de arc continuu cu grinzi continue
- Lungime: 8.636 de picioare
- Înălțime: 185 de picioare
- Finalizat: 1977
Un pod cu grinzi prezintă o grindă proeminentă, care este o structură de elemente conectate care formează unități triunghiulare. O grindă este folosită pentru că este o structură foarte rigidă care transferă sarcina dintr-un singur punct al podului către o zonă mult mai largă. Podurile cu grinzi pot traversa deschideri mai lungi decât podurile cu grinzi de bază.
Structura unui pod cu grinzi tipic.
Podurile cu grinzi au apărut foarte devreme în istoria podurilor moderne. Ele sunt relativ economice pentru a fi construite, deoarece utilizează eficient materialele.
Podurile cu ferme au fost construite în principal din lemn la începutul anilor 1800 și au trecut încet la construcția din fier până la mijlocul acelui secol. Oțelul a devenit standardul până în anii 1880. Unele state au continuat să construiască poduri cu ferme de oțel până în anii 1930, în timp ce altele le-au abandonat mai devreme, alegând în schimb să construiască poduri cu grinzi și grinzi de beton.
Exemple de astfel de poduri există încă în Statele Unite, dar numărul lor este în scădere deoarece sunt demolate și înlocuite cu tipuri de poduri mai moderne. Unele poduri cu grinzi sunt extrem de simple și utilitare, în timp ce altele folosesc detalii de proiectare mai elaborate.
De-a lungul istoriei, inginerii au experimentat cu diferite forme de poduri cu grinzi, încercând să găsească modalități mai bune de a rezolva anumite probleme. Un pod cu grinzi poate avea un tablier sau o platformă de drum deasupra (grindă de punte), în mijloc (grindă de trecere) sau la baza grinzii. În cazul în care părțile laterale ale fermei se extind deasupra platformei drumului, dar nu sunt conectate, aceasta se numește fermă pony sau fermă semitransversală.
Podurile cu ferme sunt traversate de pietoni, automobile, camioane, trenuri ușoare și trenuri grele. Ele sunt de obicei folosite pentru a traversa râuri mai degrabă decât drumuri. Podurile cu ferme au fost folosite în mod istoric pentru a transporta apa și apele uzate prin conducte peste deschideri. De-a lungul anilor, au fost adăugate și linii electrice și de cablu. O mare parte din această infrastructură de utilități este îmbătrânită și, chiar dacă podul nu este înlocuit, liniile de utilități trebuie adesea să fie înlocuite.
Nota: Este important să folosiți echipamente sigure concepute special pentru întreținerea sub poduri atunci când actualizați infrastructura de utilități îmbătrânită sub podurile cu grinzi. Priviți aceste exemple.
#3 – Pod în consolă
Ed Koch Queensboro bridge – New York City
- Transportă: Zece benzi de circulație, patru superioare, șase inferioare, plus benzi pentru pietoni & bicicliști
- Traversează: East River
- Locație: Str: New York City (din Manhattan până în Queens)
- Construcție: Pod cantilever cu două etaje
- Lungime: 3.724 picioare
- Înălțime: 130 picioare
- Finalizat: 1909
Aceste tipuri de poduri sunt construite folosind cantilevere, care sunt structuri care se proiectează orizontal în spațiu, susținute doar la un capăt. În cazul podurilor pietonale mici, consolele pot fi simple grinzi. Podurile în consolă mai mari, proiectate pentru a prelua traficul rutier sau feroviar, folosesc ferme construite din oțel de construcție sau grinzi-cutie construite din beton precomprimat.
Structura unui pod în consolă.
Podurile cantilever cu ferme de oțel au reprezentat un progres ingineresc major în anii 1800, deoarece pot acoperi distanțe de peste 1.500 de picioare și sunt mai ușor de construit la treceri dificile, cum ar fi autostrăzile, căile navigabile adânci sau zonele populate, folosind puțin sau deloc sprijin la sol.
Inginerii construiesc poduri cantilever mai lungi prin adăugarea mai multor suporturi. Acest lucru distribuie sarcina între ele, ceea ce ajută la obținerea unei lungimi mai mari.
Pontele în consolă pot fi construite fără lucrări false dedesubt și fără turnuri și cabluri de susținere. Acest nivel de simplitate a construcției este unul dintre marile lor avantaje. Ele sunt, de asemenea, de construcție foarte rigidă, astfel încât pot transporta sarcini relativ mari, inclusiv linii de cale ferată, care este o utilizare obișnuită pentru aceste poduri.
Multe dintre aceste poduri transportă utilități de-a lungul deschiderilor lor în zonele urbane dense. Priviți acest exemplu de proiect major care a coordonat instalarea unei varietăți de utilități, inclusiv rețele de fibră optică, gaz, apă, ape pluviale extinse, ape uzate și linii de comunicații securizate de guvern într-un singur proiect.
#4 – Pod cu arc
Pod cu arc de piatră – Minneapolis, Minnesota
- Transportă: Pietoni și bicicliști
- Traversează: Râul Mississippi
- Locație: Podul de la Gura Humorului: Minneapolis, Minnesota
- Construcție: 21 de travee cu arce de piatră și o travee cu grinzi de oțel
- Lungime: 2.100 de picioare
- Lățime: 28 de picioare
- Finalizat: 1883
Podul în arc este unul dintre cele mai comune tipuri de poduri. Au intrat în uz cu peste 3.000 de ani în urmă și au rămas populare până la revoluția industrială. În acel moment, inventarea oțelului, a betonului și a altor materiale avansate a ajutat inginerii să dezvolte alte modele moderne de poduri. Cu toate acestea, podurile în arc rămân în uz chiar și astăzi și, cu ajutorul materialelor moderne, ele pot fi construite mai mari decât în trecut.
Un pod în arc are piloni la fiecare capăt și are forma unui arc curbat sau ascuțit. Ingineria podurilor în arc se bazează pe transferul parțial al greutății podului și al sarcinilor sale într-o împingere orizontală împinsă înapoi de către pilonii de pe fiecare parte a podului. Un pod mai lung poate fi realizat dintr-o serie de poduri în arc, deși astăzi se folosesc de obicei opțiuni mai economice.
Structura unui pod simplu în arc.
Știați că? Arcul în sine este cel care conferă rezistență podului omonim. De fapt, un arc realizat din piatră nu are nevoie de mortar.
Credeți sau nu, podurile în arc din piatră și lemn au devenit foarte populare în timpul Imperiului Roman. Inginerii romani au construit peste 1.000 de poduri în arc de piatră în Europa, Asia și Africa de Nord. Multe dintre aceste poduri rămân în picioare și astăzi, demonstrând rezistența și durabilitatea lor. Structuri similare asemănătoare podurilor au fost printre primele care au avut o funcție utilitară. Ele erau folosite pentru a transporta apa din afara orașelor în zonele urbane, similar cu modul în care podurile de astăzi transportă conducte pentru a transporta apa dintr-un loc în altul.
Cu trecerea secolelor, arhitecții medievali au îmbunătățit modelele anterioare, creând poduri cu arce cu piloni mai înguste, butoaie de arc mai subțiri, arce ascuțite și deschideri mai mari ale arcurilor. Arhitecții renascentiști nu numai că au construit unele dintre cele mai solide poduri din punct de vedere structural din istorie, dar au creat și unele dintre cele mai frumoase. Podul Rialto din Veneția este un astfel de exemplu. În ultimii 150 de ani, au fost construite poduri în arc mai mari și mai ambițioase din fier, oțel și beton.
Rezistența și durabilitatea podurilor în arc le permit să fie folosite pentru a transporta pietoni, vehicule, căi ferate ușoare și căi ferate grele și, după cum am menționat, unele au fost construite pentru a transporta exclusiv apă dintr-un loc în altul. Când vine vorba de susținerea utilităților moderne, podurile în arc nu sunt adesea eficiente. Este imposibil să susții infrastructura necesară în interiorul arcului, iar amplasarea acesteia de-a lungul unei părți a podului poate fi inestetică și le poate lăsa expuse la intemperii.
De fapt, majoritatea statelor oferă îndrumări cu privire la modul în care utilitățile ar trebui suspendate de pe poduri și este greu de găsit vreunul care să ofere sfaturi despre cum se poate face acest lucru pe un pod în arc, cu excepția acestui exemplu din statul Washington.
#5 – Pod suspendat
Podul Golden Gate – San Francisco, California
- Transportă: Șase benzi de circulație, pietoni și bicicliști
- Se conectează: San Francisco și Marin County, California
- Construcție: Pasaje suspendate, arcuri cu grinzi și șosele cu grinzi
- Lungime: 8.981 de picioare
- Înălțime: 746 de picioare
- Finalizat: 1933
Acest tip de pod are cabluri de suspendare între turnuri și cabluri de suspendare atârnate de turnuri, care susțin puntea. Cablurile de suspendare sunt ancorate la fiecare capăt al podului și ele poartă cea mai mare parte a încărcăturii.
Structura unui pod suspendat.
Podurile suspendate complexe de astăzi au evoluat de la versiuni simple care datează din secolul al XV-lea. Acestea aveau cabluri portante, dar nu aveau turnuri. Cele mai elementare poduri suspendate includ podurile din frânghii, plase și alte poduri țesute.
Primul pod suspendat în stil modern din Statele Unite a fost construit în Pennsylvania în 1801. De-a lungul anilor, podurile suspendate au devenit populare pentru că au acoperit spații largi pe care alte poduri nu le puteau acoperi. În plus, sunt mai puțin costisitoare pentru a fi construite, deoarece folosesc mai puțin material decât majoritatea celorlalte poduri.
Pontele suspendate sunt mai rezistente la cutremure decât aproape orice alt tip de pod. În plus, este ușor de actualizat pentru a le face loc pentru vehicule mai late sau benzi de circulație suplimentare. De asemenea, este relativ ușor de suspendat cablurile de utilități și liniile electrice pe distanțe lungi pe un pod suspendat.
Cele negative: construcția tinde să fie foarte rigidă pentru a le face să reziste la vânturi puternice, iar majoritatea nu pot face față greutății mari a trenurilor. Adesea este nevoie de suspensii speciale pentru a susține infrastructura de utilități de pe tipuri complexe de poduri suspendate.
#6 – Pod cu arcuri legate
Fremont Bridge – Portland, Oregon
- Transportă: Patru benzi, două punți de circulație
- Finalizat: 1973
Traversează: Râul Willamette și străzile Localizare: Str: Portland, Oregon Construcție: Pod cu arcuri legate Lungime: 2.154 picioare Înălțime: 381 picioare
Un pod cu arce legate (numit și pod cu arce legate (bowstring-arch sau bowstring-girder bridge) este un tip de pod care are o nervură de arc de fiecare parte a carosabilului (tablier) și câte o grindă de legătură pe fiecare dintre arcele care susțin tablierul. Tiranții verticali conectați la arcuri susțin tablierul de sus.
Structura unui pod cu arc legat.
Acest tip de pod poate fi considerat ca o încrucișare între un pod cu arc și un pod suspendat. Stilul de construcție combinat permite ca podul să fie construit cu fundații mai puțin voluminoase decât podurile cu arc, ceea ce înseamnă că sunt o opțiune excelentă pentru locațiile dificile care necesită piloni ridicați sau în locuri unde solul este instabil. Construcția în arc le face ideale pentru situațiile în care un pod trebuie să fie construit în afara șantierului, livrat și glisat în poziție pe șantier. Acest lucru nu este posibil cu podurile suspendate.
Podurile cu arcuri legate pot avea multe beneficii, dar nu sunt perfecte. Ele necesită suduri la conexiunea dintre nervura arcului și grinzile de legătură și la conexiunea dintre arc și legăturile verticale. Aceste suduri trebuie să fie reparate în mod regulat, ceea ce poate fi costisitor, consumator de timp și incomod. Construcția și proiectarea acestui tip de pod nu este redundantă, ceea ce înseamnă că, în cazul în care chiar și una dintre cele două grinzi de legătură cedează, întreaga structură se va prăbuși. În cele din urmă, podurile cu arce legate sunt mai scumpe de construit în comparație cu celelalte tipuri de poduri de aceeași lungime.
Construcția simplă a acestui tip de pod le face bune pentru susținerea conductelor și cablurilor de utilități.
#7 – Pod suspendat pe cabluri
Bob Graham Sunshine Skyway Bridge – Tampa Bay, Florida
- Transportă: Patru benzi de circulație
- Traversează: Tampa Bay, Florida
- Construcție: Pod suspendat cu cabluri continue din beton precomprimat
- Lungime: 1,1 mile
- Înălțime: 430 picioare
- Finalizat: 1987
La prima vedere, un pod suspendat pe cabluri poate părea o variantă a unui pod suspendat, dar acestea sunt diferite din punct de vedere structural. Spre deosebire de podurile suspendate, podurile suspendate pe cabluri nu necesită ancorări și nu sunt necesare două turnuri. În schimb, cablurile pot merge de la carosabil până la un turn care susține toată greutatea.
Structura unui pod suspendat pe cabluri.
Proiectul de bază al podului suspendat pe cabluri datează de aproape 500 de ani. Versiunile moderne au început să fie construite în Europa după cel de-al Doilea Război Mondial ca înlocuitori rentabile pentru podurile avariate în timpul războiului.
Turnul unui pod suspendat pe cabluri absoarbe și distribuie toate forțele de compresiune ale podului. Cablurile se pot atașa la carosabil în diferite modele. De exemplu, într-un model radial, cablurile se întind din mai multe puncte de pe șosea până la un singur punct din turn. Într-un model paralel, cablurile se atașează atât la carosabil, cât și la turn în mai multe puncte separate.
Astăzi, podurile suspendate pe cabluri sunt o alegere populară, deoarece oferă toate avantajele unui pod suspendat, dar la un cost mai mic pentru deschideri mai scurte. Ele necesită mai puține cabluri de oțel, sunt mai rapid de construit și încorporează mai multe secțiuni prefabricate din beton. Proiectele pentru unele dintre aceste poduri pot oferi un factor wow-factor semnificativ.
Concluzie
Care tip de pod are un scop diferit și poate fi folosit pentru a acoperi diferite tipuri de goluri și bariere. Cu toate acestea, podurile sunt mai mult decât simple obiecte utilitare. Ele sunt, de asemenea, minuni inginerești și obiecte de frumusețe. Sperăm că această trecere în revistă vă ajută să apreciați și mai mult detaliile podurilor pe care le traversați în fiecare zi.
Pentru și mai multă apreciere a podurilor, consultați articolul nostru despre cele mai mari poduri americane.
.
