Nota professional i de seguretat important: Es tracta d’una revisió experta d’arxiu, no d’un disseny, càlcul estàtic, avaluació d’un pont existent o instruccions per a la construcció, inspecció o rehabilitació. Les divisions, vans, relacions, tensions, materials, detalls d’unió i solucions estructurals originals s’han transferit sense verificació professional i no s’han d’utilitzar com a especificació moderna. El disseny i els treballs en ponts requereixen dissenyadors i contractistes autoritzats, normativa i normes vigents, dades geotècniques i hidrològiques, càlcul d’efectes permanents i variables, fatiga, vent, temperatura, sismicitat, estabilitat, fonamentacions, condicions de muntatge i robustesa, així com assajos de materials, corrosió, juntes i estat real de l’estructura. L’accés a l’estructura, el treball en alçada, el trànsit, l’elevació, la soldadura, el tall i el muntatge comporten riscos mortals i requereixen un pla de protecció especial.
El disseny, la construcció i la rehabilitació de ponts d’acer no formen part de la nova oferta pública de Savo Kusić. El focus actual és finestres de fusta, finestres de fusta i alumini, finestres personalitzades i portes. Per a un projecte de finestra o porta, podeu enviar sol·licitud de pressupost.
Ponts d’arc
Hi ha autèntics ponts d’arcs amb arcs rígids, que poden rebre tot tipus d’impactes, i ponts d’arcs composts per varetes, on s’obté un sistema rígid per l’existència d’una biga de reforç. Un arc endurit (biga de Langer) es calcula sota el supòsit de connexions articulades, de manera que l’arc només es carrega amb forces normals. Els moments de flexió són assumits per la biga de rigidització, que també fa el paper de tensió si l’arc es troba per sobre de la biga.
Els arcs i les bigues de Langer són més econòmiques que els ponts de bigues per a llums més grans, ja que la càrrega completa distribuïda de manera igual només la rep la línia de suport de l’arc. Amb l’excepció de les forces addicionals, els moments només són causats per una càrrega parcial, de manera que són significativament més petits en arcs que en bigues.
Fig.1— Ports de gelosia
Fig.2- Ports de llauna
a) Construccions d’arcs. Els ports subjectats rarament es construeixen a causa de les dificultats de subjecció del suport. Els més habituals són els ports en dues articulacions. Els ports amb tres frontisses tenen l’avantatge que el moviment dels suports i el canvi de temperatura no provoquen forces en ells. Són especialment aplicables per a una relació baixa f/l i per al cas de sòls poc fiables. Els ports rígids es fan com a quadrícules (fig.1) o com a suports de llauna (fig.2). L’estructura d’arc es troba per sobre i per sota de la calçada, s’evita la calçada enfonsada per motius estètics. Els ports per sobre de la calçada reben tirants per tal de rebre l’empenta del port. Si l’arc està connectat rígidament a les bigues de les obertures adjacents (fig.1c i e), les magnituds estàtiques es poden influir dins de límits amplis.
b) Les bigues Langer tenen arcs relativament forts, ja que la longitud de flexió és igual a la distància entre els nodes de la connexió superior. Les solucions amb arc sota el paviment (fig. 3d) s’utilitzen poques vegades en els ponts. La biga per a reforços pot ser de xapa o gelosia. Amb ambdues solucions, aquest feix es pot continuar contínuament en camps veïns, de manera que es creen sistemes continus o Gerber (fig. 3b). A la fig. 4 mostra una secció transversal d’un pont amb una biga mitjana. L’estructura de suport consta d’un arc de vareta, penjadors rígids i una caixa buida tancada com a biga de reforç que rep moments de torsió i flexió.
Fig.3— Raigs Langer
Fig.4— Secció transversal d’un pont amb una biga principal intermèdia
c) Ponts de bastidor. Quan cal assegurar l’alçada lliure del perfil en tota l’amplada de l’obertura, s’apliquen bastidors en dues o tres juntes amb una alçada de suport inferior a la de bigues simples per efecte del bastidor (Fig.5).
e) Càlcul. Els arcs solen calcular-se en el supòsit que el seu eix no es deforma. Tanmateix, les deformacions elàstiques poden ser considerables. En solucions de tensió suspesa, les quantitats estàtiques no canvien gaire a causa de la deformació, mentre que la deformació en arcs rectes i bigues de Langer pot tenir un efecte significatiu en les quantitats estàtiques.
Fig.5— Ponts de marc
Ponts penjants
Els ponts penjants de gelosia, que són inherentment rígids, rarament es construeixen. Els ponts penjants moderns tenen una biga de rigidesa, que limita i iguala la flexió de les forces concentrades. Els ponts penjants amb grans vans són el pont sobre el Golden Gate prop de San Francisco (Fig.6a) rang1280m, i el pont de Washington prop de Nova York (fig.6b) rang1067m.
Les bigues de reforç són de xapa o gelosia, d’alçada constant o amb un petit augment d’alçada per sobre dels suports mitjans. La proporció de la fletxa a l’envergadura es tria principalment en la proporció1/9a1/11. Diversos accidents han demostrat que a baixes altures, la rigidesa pot ser massa baixa, sobretot amb un pes propi i una amplada reduïda del pont.
Fig.6— Ponts penjants americans: a) Pont sobre el Golden Gate a San Francisco (1937), b) Pont de Washington a Nova York (1931), c) Pont de Florianópolis a Brasília (1926)
Roda dentada
a) Les cadenes articulades d’enllaços amb extrems expandits, que es troben lliurement paral·leles entre si i s’enfronten a les juntes amb superposicions mútues dels enllaços de camps adjacents, es fan de dues maneres: amb reforços reblats de làmines als extrems o amb extrems expandits obtinguts per forja (Fig.7). La cadena del pont sobre el Rin es va construir amb acer de níquel de resistència a la tracció5,5a6,5t/cm2. En els ponts penjants americans més petits, la cadena està feta d’acer fos normal i, en alguns casos, d’aliatge o acer endurit.
Fig.7- Cadena del pont de Florianópolis
b) Cables de corda espiral. Les cordes tancades estan fetes de filferro brillant. Les capes interiors del cable estan protegides amb un recobriment de plom minium, mentre que les superfícies exteriors dels cables individuals estan recobertes amb una capa protectora.
Els cables rodons en espiral dels ponts nord-americans consisteixen principalment en cables galvanitzats en calent i embolicats parcialment d’una manera similar.
Els cables de pont estirats en fred tenen una resistència a la ruptura de 12 a 20 t/cm2. La resistència a la fatiga es pot reduir significativament si la superfície exterior dels cables estirats en fred està en mal estat.
L’allargament de la corda espiral depèn del material dels cables, així com del mètode de fabricació de la corda. L’expansió elàstica a l’àrea de tensions normals admissibles ascendeix a 0,003 a 0,004. Atès que les cordes s’estiren plàsticament de manera permanent per 0,001 durant la primera càrrega, de vegades abans d’utilitzar-les les cordes es precarreguen amb la major força i així s’estiren. El benefici d’aquest tram és limitat, ja que una part important del “tram permanent” es perd després d’afluixar la corda durant la instal·lació posterior.
Les unitats històriques, els noms d’acer, els recobriments protectors, les forces, les expansions i els mètodes de fabricació o abocament de capçals de cable no són especificacions modernes. L’estat de les cadenes, cordes, ancoratges, capçals de cable i recobriments protectors existents es determina mitjançant documentació, inspecció i proves; no es pot deduir d’aquest text general.
Ancoratge
Les cadenes fetes d’articles s’ancoren mitjançant taps en suports que es formigonen als fonaments per a l’ancoratge.
Les cordes espirals tenen caps corresponents als extrems (fig.8). en què els cables s’enreden en forma d’escombra, i després de netejar-los s’omplen de metall blanc. Els caps de fosa experta tenen la mateixa força que la corda.
Fig.8— Capçals de cable: a) cap simple, b) cap americà, c) cap de pont del Rin
Suspensió i brides
Els penjadors estan fets d’acer rodó, especialment de canonades o cables (fig.9i11). En el cas de les cordes tancades, les cordes es cobreixen amb brides (fig.10). En el cas dels paquets de cables separats, les suspensions estan dissenyades de manera que les cordes individuals es poden substituir per altres de noves si cal. Els penjadors de corda estan lligats amb capçals de cable i les petites diferències de longitud s’igualen amb calces.
Fig.9— Suspensió, vell pont sobre el Rin
Fig.10— Brides del pont sobre el Rin: a) pont nou, b) pont vell
Fig. 11 — Brida de cable i cordes per penjar
Torres (pilons)
Les torres dels ponts penjants estan articulades a la part inferior o es poden subjectar, que és el cas principalment a Amèrica. La cadena està fermament unida a les torres. El suport mòbil només és necessari quan no se’ls pot confiar forces horitzontals a les torres, cosa que es produiria amb suports immòbils.
Per a ponts penjants grans, es prefereixen torres de falca més baixes. En aquest cas, primer es poden muntar les torres, després els plats i penjadors, i finalment les bigues de reforç. En els ponts penjants autoancorats, es requereix una bastida extensa, ja que el sistema estàtic només comença a actuar quan la biga de reforç està tancada.
Suports de carretera i tauler de carretera
Atesa la circulació i el manteniment, hem d’intentar que el paviment del pont no es diferenciï, si és possible, del paviment de les parts de connexió de la carretera o del ferrocarril. Com que el paviment en si no té prou rigidesa pròpia, s’ha de basar en un sistema de superfície en sentit vertical, així com en un sistema que li proporcioni un suport lateral horitzontal. L’anomenat tauler de via descansa sobre suports de via, que consisteixen principalment en suports longitudinals i transversals.
Suports transversals
Les bigues transversals transfereixen les càrregues en moviment a les bigues principals. També són una part important dels acoblaments. Les bigues transversals es troben directament sobre les bigues principals i en cas de ponts inclinats, de manera que la seva llum és igual a la distància de les bigues principals. Els suports transversals solen ser de xapa, per a llargs curts i suports laminats ordinaris. És útil que les seves quantitats d’alçada1/6a1/8envergadura, encara que en el cas de ponts grans i una petita distància entre les bigues transversals (sobretot en el cas d’un tauler de paviment), aquesta alçada pot ser uniforme1/20rang.
Per regla general, els suports transversals es consideren bigues simples, que estan connectades rígidament als suports principals, de manera que a la secció transversal del pont es creen marcs oberts o tancats. Per això, es produeixen moments de pessic, que s’han de tenir en compte sobretot amb les connexions.
Fig.12— Connexió de barra transversal
En el cas que el paviment estigui avall, la connexió es realitza amb angles de connexió simples, o plaques de carretera, que s’introdueixen a la travessa (fig.12), o en les verticals de la secció en I, i en lloc de les seves costelles (fig.13). La solució de la fig.14és especialment rígid, ja que allà la làmina en voladís s’encaixa tant en el suport transversal com en la vertical, de manera que el moment a la cantonada és rebut pels cargols de cisalla. Amb altres solucions, no es pot evitar que els cargols es trenquin parcialment i que els angles de connexió es dobleguin. Connexions segons fig.12i13estan significativament més deformes sota la influència del moment que els segons la fig.14. Solucions similars sorgeixen per a altres posicions del paviment. La col·locació de suports transversals als suports principals només és possible amb una alçada estructural suficient. A continuació, els suports principals de xapa s’han d’endurir als llocs on s’aplica la càrrega.
Fig.13i14— Variants de la connexió de la barra transversal
Suports longitudinals
Els suports longitudinals poden estar sota la calçada i sota els passos de vianants. La biga exterior, que sovint està connectada a la barana del pont, s’anomena biga longitudinal de vora. Els suports longitudinals estan fets de suports laminats i de xapa. El seu abast és a l’altura12 m. Com que les bigues longitudinals estan exposades a la influència més directa de la càrrega en moviment, la seva rigidesa davant la flexió és especialment important. En el cas dels ponts de ferrocarril, s’apunta a l’alçada de la bigueta1/8a1/10rang. Els suports longitudinals d’acer d’alta qualitat són generalment inadequats a causa de la gran flexió. En molts ponts antics, la connexió de les bigues longitudinals es realitzava segons la fig.15. Un angle de connexió es troba entre les potes del suport enrotllat, mentre que l’altre descansa sobre tota l’alçada del suport transversal. Amb aquest tipus de connexions es produeixen tensions secundàries importants i, en molts casos, s’han produït trencaments per fatiga amb elles, així com esquerdes en el punt on es talla la cama. Per aquest motiu, aquestes connexions no estan permeses als ponts del ferrocarril. Si no es pot evitar tallar la cama, aquests talls s’han de fer amb un gran arrodoniment, per tal d’evitar el risc d’esquerdes.
Fig.15— Connexió de suport longitudinal
Drenatge
S’ha de prestar molta atenció al drenatge dels ponts. El drenatge ràpid i complet de l’aigua és el requisit previ més important per a la llarga vida de la superfície de la carretera, així com del propi pont. A més de l’augment de l’oxidació i l’augment dels costos de manteniment, les zones de retenció d’aigua també són perilloses a causa dels danys per gelades. Si el nivell del pont ho permet, els ponts de carretera han de tenir un cert desnivell longitudinal (no inferior a 1%), que garanteixi el flux d’aigua al desguàs. L’aigua contaminada amb oli i pols s’evacua per canalons. Aquests canalons han de tenir una caiguda longitudinal suficient i han de ser accessibles, per tal de netejar-los regularment.
Fig. 16 — Capes de drenatge i protecció de la superfície de la carretera
Els paviments d’asfalt no són absolutament impermeables. Es pot prescindir d’un aïllament especial sota l’asfalt si l’asfalt es troba sobre una llosa de formigó que ha estat vibrada i aquesta llosa en si és en gran part impermeable. Si el paviment no és prou impermeable, per tal que una part de les aigües pluvials penetrin, s’haurà de disposar d’aïllament. Per als ponts d’acer es consideren recobriments de betum asfàltic o terra, etc., capes aïllants de masses aïllants bituminoses amb inserts sòlids de paper amb teixit de feltre de llana o jute, així com capes aïllants de làmines metàl·liques de coure o alumini. Les capes d’aïllament s’han de protegir dels danys mecànics amb capes protectores.
Les descripcions de caigudes, canalons, asfalt, lloses de formigó, masses bituminoses, feltre, jute i làmines metàl·liques són històriques. El drenatge modern, la impermeabilització, la protecció de l’acer, els detalls de penetració i el manteniment es dissenyen com un sistema coordinat segons la normativa vigent, les condicions climàtiques, el trànsit i la construcció real.
Fig.17— Detall del drenatge a la vora del pont
Conjuncions
Les bigues de xapa tenen poca rigidesa en la direcció perpendicular al pla de les bigues, les reixetes amb juntes suposades als nodes són fins i tot múltiples mòbils en direcció transversal. Per tant, calen tirants i marcs creuats per crear primer estructures espacialment estables. A més, haurien de rebre càrregues que actuïn transversalment al pla dels suports principals i, finalment, garantir la construcció contra el pandeig i el bolcada.
Avets contra el vent
Aquests acoblaments estan dimensionats per rebre forces del vent i altres càrregues horitzontals. Consten de reixetes o suports de marc, rectes o corbats segons les corretges. Els cinturons d’acoblament contra el vent són majoritàriament també cinturons dels suports principals. Sovint els suports transversals són també les verticals de l’acoblament contra el vent.
S’assumeix una càrrega de vent menor per a un pont carregat que per a un pont sense càrrega. Si la secció ho permet, els ponts d’encavallada tenen preferiblement dos tirants entre les bigues de les bigues principals. Vegeu els esbossos del sistema a la fig.18en què els acoblaments contravent i els acoblaments creuats estan marcats amb línies discontínues.
El nombre i el tipus d’acoblaments transversals han de ser suficients per crear un sistema espacialment rígid. És habitual que les reixetes assegurin l’estabilitat també en el cas de les articulacions de bola. Els ports i les bigues Gerber, a excepció dels ponts petits, estan reforçats amb acoblaments especials contra el vent i contra el pany. A les unions dels suports principals, els acoblaments s’han de fer de manera que no afectin l’acció de les juntes, fig.18e.
Fig.18— Disposició dels acoblaments contra el vent
Les plaques amples de paviment de xapa o formigó armat són molt rígides en els seus plans. Si els vans no són massa grans, es poden ometre acoblaments especials contra el vent, ja que el paper adequat pot ser assumit pel tauler del paviment. Només durant el muntatge s’han de prendre mesures per absorbir les forces transversals.
A l’hora d’escollir el farcit, cal tenir en compte que, generalment, les forces a les varetes són petites i les longituds de flexió de les varetes són grans. Per tant, es prefereixen gelosies amb longituds de varetes curtes (per exemple, sistema K o sistema ròmbic). De vegades, l’acoblament antivent es penja als suports de la carretera per reduir la longitud de flexió. Per a acoblaments per sobre del paviment, s’utilitza sovint el sistema ròmbic sense verticals.
La posició d’alçada de l’acoblament contra el vent està determinada principalment per les condicions estructurals (fig.19). Si és possible, aquí també s’evita una connexió excèntrica. sobretot amb grans forces, i l’acoblament contra el vent es fixa de manera que els eixos de les varetes es tallen en els plans dels suports principals (fig.20).
Fig.19— Posició en altitud de l’embragatge antivent
Fig.20— Nus d’acoblament al vent
Marcs creuats
Els ponts amb la calçada a sobre es poden endurir amb marcs de gelosia lleugera segons la fig.22. Els acoblaments transversals en forma de marc es poden connectar als rigids principals de les bigues de xapa. A la fig.21Moltes línies es van col·locar sobre el marc de tensió en dues juntes, és a dir, sobre la graella sota la travessa, de manera que siguin accessibles des de la pista d’inspecció del mig.
Fig.21— Marc transversal i guia d’instal·lació
Fig.22— Estructura transversal de gelosia
Per als ponts amb una calçada per sota, la forma dels marcs transversals ve determinada pel perfil lliure per al pas de vehicles. A la fig.23d. Marcs transversals que distribueixen la càrrega (fig.24) es necessiten a la graella per tal d’aconseguir la cooperació de tots els suports principals fins i tot per a una càrrega parcial. Si es tracta d’un pont de ferrocarril amb via corba o si les bigues principals estan en corba, això s’ha de tenir en compte durant el càlcul estàtic dels acoblaments.
Fig.23— Exemples d’acoblaments transversals i suports principals
Fig.24— Secció transversal i biga transversal per a la distribució de càrrega al pont sobre el Ruhr prop de Herdecke
Acoblament contra impactes laterals
Entre les bigues longitudinals dels ponts del ferrocarril (fig.23c) Cal disposar d’un acoblament especial per rebre impactes laterals del vehicle. Les bigues longitudinals en I són proporcionalment molt poc rígides en la direcció transversal, per la qual cosa és desitjable que l’acoblament contra impactes laterals augmenti la seva seguretat contra el pandeig lateral (Fig.25).
Fig. 25 — Acoblament contra impactes laterals
Embragatge antifrenada
Les bigues transversals no són capaces de rebre les forces que actuen en la direcció longitudinal del pont i que es produeixen en frenar o començar a conduir el vehicle, i s’han d’alleujar instal·lant acoblaments antifrenada. Són suports plans de gelosia (fig. 26) que connecten els suports longitudinals amb un acoblament contra el vent (fig. 27). Sovint hi ha una diferència d’alçada entre el portador i l’acoblament. I en els casos en què la longitud dels suports es pot connectar directament amb l’acoblament antivent, es necessita un acoblament especial antifrenat, ja que les barres que omplen l’acoblament antivent no poden rebre una càrrega de flexió important. En alguns casos, es pot combinar en un únic acoblament de carretera antivent, acoblament antiimpacte lateral i acoblament antifrenada.
Fig.26— Sistema d’embragatge antifrenada
Fig.27— Embragatge antifrenada