Fundația Podurilor Istorice

Introducere

Pontele sunt construite în multe moduri diferite și sunt adesea identificate după materialele din care sunt construite și după modelele construite folosind aceste materiale. Următoarele diagrame pot fi folosite pentru a vă ajuta să identificați podurile pe care le puteți vedea în călătoriile dumneavoastră.

Notă privind formele podurilor

La cel mai simplu nivel de proiectare inginerească, podurile se prezintă sub trei forme de bază: cu grinzi, cu arce și suspendate. Din aceste trei forme de bază ale podurilor rezultă multe tipuri de poduri diferite, așa cum sunt descrise mai jos. Unele tipuri de poduri sunt în continuare subdivizate într-o varietate de configurații și aranjamente ale suprastructurii. Un număr de tipuri de poduri pot avea elemente mecanice adăugate la proiectare pentru a le permite să se deplaseze pentru a oferi spațiu liber pentru ambarcațiuni. Podurile mobile sunt clasificate în funcție de designul mecanic care le permite deplasarea, iar cele câteva tipuri de poduri mobile sunt, de asemenea, disponibile într-o varietate de configurații.

Noțiuni de bază despre poduri

Piese de pod

Tipuri de deschideri

Închiderile simple prezintă o suprastructură independentă din punct de vedere structural care formează fiecare deschidere a podului.

Vârfurile continue prezintă ceea ce are aspectul unei suprastructuri cu o singură deschidere, dar este susținută de piloni în unul sau mai multe puncte.

Vârfurile în consolă au deschideri care se extind spre exterior de la un element de substructură și se termină într-un loc nesprijinit de un element de substructură. Aceste brațe în consolă care se extind spre exterior sunt echilibrate de cealaltă jumătate a sistemului de deschideri, care se extinde în direcția opusă pilonului, formând un braț de ancorare.

Multe deschideri în consolă au brațe în consolă care, în loc să se extindă până la capăt pentru a se întâlni cu un braț în consolă opus, se opresc înainte de centru, astfel încât să mențină pe loc o deschidere suspendată.

Amenajări ale suprastructurii

Amenajările podului se referă la poziția tablierului (carosabilului) în raport cu suprastructura podului.
Nu toate tipurile de poduri utilizează această nomenclatură. Acești termeni sunt utilizați în mod obișnuit la podurile cu grinzi, iar doi dintre termeni sunt utilizați în mod obișnuit și la podurile cu arce și cu grinzi.

La un pod de trecere, suprastructura se află lângă carosabil. În cazul podurilor cu grinzi, trebuie să existe și contravântuiri deasupra capului pentru ca podul să fie considerat un pod cu grinzi trecătoare.

La un pod pony, suprastructura se află deasupra și lângă carosabil, dar nu există contravântuiri deasupra capului. Termenul „pony” este utilizat în mod normal doar atunci când se descriu podurile cu grinzi, deși veți constata că unele poduri cu grinzi și cu arce au și ele această formă, chiar dacă nu sunt descrise în mod obișnuit ca atare. Ceea ce ar părea a fi un pod „pony girder” sau „pony arch” este în mod normal descris ca fiind un pod „through girder” sau „through arch”.”

Cu un pod cu tablier, suprastructura, precum și orice contravântuiri, sunt situate sub carosabil.

Poduri cu grinzi și grinzi

În comparație cu podurile cu mai multe grinzi, podurile cu grinzi de punte au grinzi mai mari și mai puține grinzi, iar carosabilul se sprijină pe grinzi transversale de podea care se întind între grinzi.

Podurile cu grinzi transversale sunt similare din punct de vedere al proiectării cu grinzile de punte, cu excepția faptului că grinzile se ridică deasupra carosabilului. Grinzile transversale ale podelei rămân sub tablier.

Un pod cu grinzi în T din beton este un tip comun de pod cu grinzi din beton în care grinzile sunt turnate integral cu tablierul, formând o formă de „T” care se repetă în vedere transversală.

Într-o dală, podul este susținut de o suprastructură care acționează ca o singură grindă solidă peste obstacol. Deși cel mai frecvent asociat cu betonul armat, se poate folosi și lemnul.

Poduri cu grinzi

Podurile cu grinzi sunt o formă de pod cu grinzi, în care un cadru triunghiular de elemente și coarde formează o structură care funcționează ca o grindă mare. Podurile cu grinzi sunt descrise în funcție de dispunerea grinzilor: grinzi de tablier (sub carosabil), grinzi de tip pony (deasupra carosabilului, dar fără contravântuiri deasupra capului) și grinzi transversale (deasupra carosabilului, cu contravântuiri deasupra capului). Cercetătorii ar putea dori să rețină că, din punct de vedere istoric, podurile cu ferme transversale erau uneori numite ferme înalte, iar cele cu ferme pony erau uneori numite ferme joase.

Părți de poduri cu ferme

Configurări ale podurilor cu ferme metalice

Pontele cu ferme metalice sunt disponibile într-o mare varietate de aranjamente și configurații, așa cum se arată mai jos. Cele mai multe dintre următoarele modele de ferme sunt adaptate după cele care au apărut în cartea lui J.A.L. Waddell din 1916 Bridge Engineering și, în cea mai mare parte, ele rămân relevante și astăzi, cu doar mici modificări minore de denumire și clasificare, după cum se menționează mai jos.

Pratt: Ferastra Pratt este una dintre cele mai comune configurații de ferme.

Pratt Half-Hip: Unele poduri cu ferme Pony Pratt nu au elemente verticale de șold și sunt cunoscute sub numele de poduri cu ferme Pratt cu jumătate de șold.

Whipple (Pratt cu dublă inserție): Această variantă a lui Pratt a fost comună pentru deschideri mai lungi în secolul al XIX-lea.

Howe: Diagonalele urmează orientarea opusă celei de la Pratt. Pratt a fost mai frecvent pe ferme metalice, în timp ce Howe a fost mai frecvent pe ferme din lemn.

Parker: O grindă Pratt cu o coardă superioară poligonală. Folosită pentru deschideri mai lungi.

Camelback: O grindă Parker cu exact cinci pante la coarda superioară (inclusiv stâlpii de capăt).

Baltimore: O grindă Pratt cu panouri subdivizate. Două forme comune prezentate mai sus.

Pennsylvania (Petit) Truss: O grindă Parker cu panouri subdivizate. Două forme comune prezentate mai sus. Astăzi, podurile cu ferme Pennsylvania cu cinci pante ale coardei superioare sunt de obicei numite pur și simplu ferme „Pennsylvania”, dar ar putea fi notate ca „ferme Pennsylvania Camelback”. Fermele Pennsylvania au fost folosite pentru deschideri lungi, inclusiv pentru unele dintre cele mai lungi deschideri simple construite vreodată.

Warren: În timp ce cartea lui Waddell făcea distincție între un tip de grindă „triunghiulară” și „Warren”, astăzi toate varietățile sunt cunoscute ca poduri cu grinzi Warren.

Warren (cu verticale): Majoritatea podurilor cu grinzi Warren prezintă elemente verticale, deși frecvența verticalelor poate varia. Fermele Warren (cu sau fără verticale) au fost un tip comun de ferme.

Warren cu dublă intersecție: Acest proiect poate fi considerat ca fiind două ferme Warren suprapuse și decalate una peste cealaltă.

Trimșă cu zăbrele: Fermele Warren cu triplă intersecție, cvadruplă intersecție și quintuplă intersecție sunt numite în mod obișnuit pur și simplu „ferme cu zăbrele”. Uneori, Warren de cvadruplă intersecție se mai numește și Warren cvadrangulară.

K-Truss: Inventată în timpul construcției podului Quebec, K-Truss poate fi dispusă în mai multe moduri diferite, cu două orientări prezentate mai sus. Coarda superioară nu trebuie să fie neapărat poligonală.

Bollman: Un proiect neobișnuit de grindă folosit pe unele dintre primele poduri de cale ferată din fier.

Fink: Un proiect neobișnuit de grindă folosit pe unele dintre primele poduri de cale ferată din fier.

Bowstring (Parabolic): Această formă de grindă are, de obicei, o coardă superioară curbată și este uneori numită și „arc-struss”. Cel mai frecvent utilizată în anii 1870 ca formă de grindă metalică timpurie.

Kingpost: Folosit pentru deschideri foarte scurte.

Queenpost: Folosit pentru deschideri foarte scurte. Poate să aibă sau nu modelul „X” de diagonale în centru.

Waddell „A” Truss: Această grindă, numită uneori grindă „A-Frame”, a fost construită în cantități mici.

Lenticulară: Majoritatea exemplarelor din Statele Unite au fost construite după un proiect patentat de către Berlin Iron Bridge Company din East Berlin, Connecticut.

Kellogg: O formă arhaică și rară de grindă.

Post: O formă de grindă arhaică și rară.

Pegram: O formă arhaică și rară de truss.

Thacher: O formă de grindă arhaică și rară. Forma exactă poate varia ușor, nici un exemplar existent nu urmează întocmai proiectul patentat de Edwin Thacher.

Stearns: O formă arhaică și rară de grindă.

Conexiuni cu grinzi metalice

Podurile cu grinzi metalice sunt clasificate în continuare în funcție de modul în care sunt îmbinate elementele. Conexiunile pot fi fixate cu știfturi, nituite, înșurubate sau sudate.

Conexiunile cu știfturi, comune între aproximativ 1870 și 1910, erau ușor de asamblat pe teren, constând dintr-un știft mare filetat care trece prin toate elementele și este fixat la capete cu piulițe.

Conexiunile cu știfturi au devenit depășite de apariția conexiunilor cu nituri, care ofereau o conexiune mai rigidă. Cu conexiunile nituite, elementele fermei erau nituite la o placă de burduf pentru a conecta elementele. Ulterior, niturile vor fi înlocuite cu șuruburi sau suduri pentru a fixa elementele pe plăcile de burduf. Detaliile pentru conexiunile cu șuruburi și sudate sunt similare cu conexiunea cu nituri prezentată mai sus.

Configurații ale fermelor podurilor acoperite

Podurile acoperite din lemn sunt poduri cu ferme construite din lemn și acoperite cu un sistem de acoperiș și pereți nestructurali. Sub acoperiș și perete se află elemente de ferme. Ca și podurile cu ferme metalice, podurile acoperite au configurații diferite. Deși există o oarecare suprapunere între configurațiile cu ferme metalice și cele acoperite, detaliile pentru configurațiile cu ferme cu același nume pot fi diferite între cele acoperite și cele metalice și există multe configurații de ferme acoperite care nu au fost utilizate în construcția cu ferme metalice. De asemenea, rețineți că, în timp ce materialul predominant utilizat la podurile acoperite este lemnul, fierul a fost uneori utilizat în zone limitate (fierul a funcționat mai bine decât lemnul pentru elementele de întindere) și că fierul a fost uneori utilizat pentru conectarea elementelor de lemn.

.

Poduri cu arc

Podurile cu arc sunt subdivizate într-o varietate de configurații, în funcție de tipul de material utilizat în construcție. Piatra, betonul sau metalul sunt cele mai comune trei materiale, deși se poate folosi și lemnul.

Pontele cu arce sunt descrise în două configurații: arcuri de punte, cu arcul sub carosabil, și arcuri de trecere, cu arcul ridicându-se deasupra carosabilului pentru cel puțin o porțiune a deschiderii.

Tipuri de poduri arcuite

Majoritatea podurilor arcuite funcționează prin împingerea forțelor la un unghi în partea laterală a pilonilor sau stâlpilor de la fiecare capăt al deschiderilor. Ca atare, ele au adesea lagăre înclinate numite skewbacks.

Podurile cu arce din oțel și podurile cu arce de trecere din beton sunt uneori proiectate ca poduri cu arce „legate”, în care o grindă mare leagă fiecare capăt al arcului. În aceste cazuri, podul se poate sprijini pe pilonii sau stâlpii săi ca un pod cu grinzi, cu un rulment orizontal care trimite forțele pe verticală în substructură.

Configurații ale podurilor cu arc din beton

Arc cu spandrilă deschisă: Un tip de pod cu arc cu tablier, așa cum se arată mai sus, utilizează coloane verticale pentru a conecta tablierul la arc.

Ponte în arc de cerc închis: Un tip de pod cu arc cu tablier care utilizează pereți masivi din beton pentru a conecta tablierul la arc. Podurile Closed Spandrel Arch conțin adesea o umplutură de pământ ascunsă în interiorul „cutiei” de beton formată de tablier și suprastructură, constând într-un arc care este la fel de lat ca și podul însuși. Alternativ, în cazul în care podul are aspectul unor grinzi repetate în formă de arc sub tablier, este cunoscut sub numele de pod cu arc „cu nervuri”.

Arc (curcubeu) trecător: Pentru podurile în arc de beton, atunci când arcul se află deasupra carosabilului, acesta este adesea cunoscut sub numele de arc curcubeu.

Configurații ale podurilor în arc de piatră

Podurile în arc de piatră sunt aproape întotdeauna arcuri cu tablier și au o configurație de tip spandrilă închisă. Inginerii pot clasifica podurile cu arc de piatră în funcție de forma arcului (semicircular, segmentar sau eliptic).

Un arc semicircular constă într-un arc care are forma unei jumătăți de cerc.

Un arc segmentar constă într-un arc care are forma a mai puțin de jumătate de cerc.

Un arc eliptic constă într-un arc care are forma unei jumătăți de oval.

Configurații ale podurilor cu arce din oțel

Podurile cu arce din oțel, ca și podurile cu arce din beton, pot fi amenajate ca poduri cu arce de punte sau ca poduri cu arce de trecere. Podurile arcuite din oțel sunt clasificate în continuare pe baza designului nervurii arcului, a prezenței balamalelor și a eventualelor contravântuiri.

Dacă nervura arcului este o grindă masivă sau o grindă casetată, este un pod arcuit „cu nervuri masive”.

Dacă nervura arcului este proiectată din mai multe elemente și coarde diferite, asemănător unui pod cu grinzi, podul este un pod în arc „cu nervuri întrețesute”.

Podurile arcuite de punte includ uneori contravântuiri diagonale în plus față de coloanele verticale. În aceste cazuri, podul este cunoscut sub denumirea de pod în arc cu contravântuiri de tip „spandrel”.

Podurile arcuite din oțel pot avea în proiect știfturi uriașe numite „balamale”. Un pod poate avea balamale numai în dreptul spatelui (lagăre) (un pod în arc cu două balamale).

Un pod în arc de oțel poate avea, de asemenea, o a treia balama la coronament (la mijlocul deschiderii), ceea ce îl face un pod în arc cu trei balamale.

Dacă nu există balamale, un pod cu arc de oțel este cunoscut sub numele de pod cu arc fără balamale.

Poduri suspendate

Un pod suspendat constă dintr-un tablier care este ținut sub cabluri principale care sunt întinse pe toată întinderea de la turnuri înalte care se ridică deasupra tablierului. Puntea este conectată la cablul principal prin cabluri suspendate care „atârnă” puntea de cablurile principale. Capetele cele mai îndepărtate ale cablului principal (cunoscute sub denumirea de „backstays”) sunt ținute în poziție prin ancorări. Podurile suspendate constau, de obicei, din trei deschideri care sunt ținute în poziție de sistemul de suspendare, constând într-o deschidere centrală, flancată de deschideri „de ancorare” sau „laterale”. Puntea în sine este menținută rigidă în prezența vântului și a sarcinilor care trec pe pod prin intermediul unui sistem de rigidizare. Sistemul de rigidizare poate lua forma mai multor tipuri de poduri simple. În cazul podurilor istorice, sistemul de rigidizare ia, de obicei, forma unei grinzi (de tip pony, transversală sau punte) sau a unei grinzi (transversală sau punte).

Configurații ale podurilor suspendate

Un pod suspendat cu trei deschideri, cu fiecare dintre cele trei deschideri suspendate de un cablu principal este cea mai comună configurație a unui pod suspendat.

Un proiect rar de pod suspendat elimină utilizarea ancorelor mari prin conectarea podului la el însuși: cablurile principale sunt fixate direct de suprastructura podului la capetele acestuia, formând un pod suspendat autoancorat.

Câteva poduri suspendate au doar o singură deschidere de suspendare. În acest caz, cablul principal devine un cablu de backstay neîncărcat, care înaintează direct din vârful turnului până la ancorare. În cazul podurilor suspendate cu o singură deschidere, se pot găsi deschideri de apropiere simple care susțin puntea în locul în care s-ar afla deschiderile laterale/de ancorare într-un pod suspendat cu trei deschideri. Această dispunere este prezentată mai sus.

Tipuri de cabluri principale

Cablul principal poate lua forma unui cablu de sârmă sau a unui lanț cu ochiuri. Podurile cu lanț eyebar sunt rare; majoritatea podurilor suspendate folosesc o formă de cablu de sârmă pentru cablu.

Poduri suspendate pe cablu

Unul dintre tipurile comune ale formei de bază a podurilor suspendate este podul suspendat pe cablu. Într-un pod suspendat pe cabluri, cablurile suspendate individuale se conectează direct de la turn la punte, fără a fi implicat un cablu principal catenar. Podurile suspendate pe cabluri tind să fie mai stabile decât podurile suspendate tradiționale și, prin urmare, adesea nu au grinzi și grinzi de rigidizare mari. Podurile suspendate pe cabluri pot avea cabluri configurate într-o varietate de maniere.

Configurații ale cablurilor

Configurații ale turnurilor

Două planuri verticale duble (paralele): Dacă cablurile se întind pe ambele părți ale tablierului de la stâlpi dubli (câte un stâlp pentru fiecare parte a tablierului), este vorba de un pod suspendat pe cablu cu plan vertical dublu.

Plan vertical dublu (înclinat): La un plan vertical dublu, stâlpii pot fi și ei înclinați.

Plan vertical simplu: Dacă cablurile se întind pe ambele părți ale tablierului de la stâlpii unici din centrul tablierului, este vorba de un pod suspendat pe cablu cu un singur plan vertical.

Poduri mobile

Multe dintre tipurile de poduri descrise mai sus pot fi proiectate alături de caracteristici mecanice pentru a permite podului să elibereze o cale navigabilă și să facă loc pentru bărci care altfel nu ar încăpea sub pod atunci când este închis. Aceste poduri mobile sunt clasificate pe baza proiectării elementelor mecanice care permit deplasarea podului.

Poduri basculante

Pontele basculante se rotesc în sus pentru a se deschide pentru bărci. Ele includ o contragreutate pentru echilibrarea deschiderii și permit motoare relativ mici pentru a ridica foaia mare.

Dacă deschiderile constau din două foi de bazcula care se ridică în sus, podul este un bazcula cu două foi. Cele mai multe poduri basculante de autostradă sunt cu două foi duble.

Dacă raza este formată din două foi basculante care se ridică în sus, podul este un pod basculant cu două foi. Majoritatea podurilor basculante de autostradă sunt cu două foi.

Configurațiile podurilor basculante

Printre tipurile de poduri mobile, podurile basculante prezintă cea mai mare varietate în ceea ce privește funcționarea mecanică. Următoarele modele de poduri basculante sunt adaptate după cele care au apărut în cartea lui J.A.L. Waddell din 1916, Bridge Engineering și, în cea mai mare parte, rămân relevante și astăzi, cu doar mici modificări minore de denumire și clasificare, așa cum se menționează mai jos.

Fixed-Trunnion (tip Chicago): Contragreutatea este fixată pe foaie, iar foaia se rotește în jurul unui butuc fix. Folosit pentru prima dată la podul Tower Bridge din Londra, designul a fost modernizat și popularizat de orașul Chicago.

Scherzer Rolling Lift: Acest tip de basculă se rotește pe o șină și are o contragreutate fixată pe foaie. Inventat în 1893 de Albert Scherzer și popularizat de fratele său William Scherzer.

Strauss Bascule: Joseph Strauss a inventat varietatea sa de pod basculant cu butuc care se remarcă prin faptul că are un butuc separat pentru contragreutate. Ca atare, contragreutatea nu este fixată pe foaie. Acest design cu contragreutate suspendată a fost, de asemenea, adaptabil la un design în care contragreutatea era ascunsă sub carosabil.

Heel-Trunnion: Această variantă a basculei Strauss se remarcă prin forma sa de paralelogram și ia de obicei forma văzută mai sus. Contragreutatea este întotdeauna deasupra carosabilului.

Pagina: O construcție basculantă rară.

Rall: Un proiect bascule rar.

Poduri oscilante

Un tip de pod mobil, podurile oscilante sunt de obicei clasificate în două categorii majore pe baza modului în care se sprijină pe pilonul oscilant, după cum se observă mai jos. Cele mai multe poduri oscilante sunt simetrice (pilon central), dar dacă pilonul nu se află în centru, atunci podul este un pod oscilant bobtail și o contragreutate de echilibrare poate fi prezentă la capătul mai scurt.

Configurații ale podurilor oscilante

Amenajarea jantei: Întinderea se sprijină pe calea circulară din jurul jantei. De obicei, are o serie densă de role numeroase în jurul jantei.

Cuzinetul central: Întinderea se sprijină pe un singur punct din centrul pilonului oscilant. Ca atare, pot exista mai puține role în jurul jantei, deoarece acestea servesc doar la ghidarea fermei atunci când se deplasează și nu sunt portante.

Câteva poduri oscilante sunt proiectate astfel încât pilonul oscilant să nu se afle în centrul podului, un braț oferind o deschidere oscilantă peste calea navigabilă, iar un alt braț mai scurt având o contragreutate pentru a menține podul în echilibru. Acestea sunt cunoscute sub numele de poduri oscilante bobtail.

Poduri cu ridicare verticală

Un tip de pod mobil, podurile cu ridicare verticală se ridică direct în sus pentru a oferi spațiu liber pentru bărci. Cele două forme cele mai comune utilizează turnuri înalte care adăpostesc contragreutăți care se deplasează pentru a menține în echilibru traversa în timp ce aceasta este ridicată de motoare. Aceste tipuri de poduri cu ridicare verticală sunt clasificate în funcție de locul în care sunt amplasate aceste motoare.

Piesele podurilor cu ridicare verticală

Diagrama de mai sus, creată de celebrul inginer de poduri cu ridicare verticală J. A. L. Waddell, arată numeroasele părți ale unui pod cu ridicare verticală.

Configurații ale podurilor cu lift vertical

Multe poduri cu lift vertical adăpostesc motoarele chiar pe traveea liftului, cu o serie de cabluri care pleacă de pe travee și ajung pe turn pentru a mișca contragreutatea și cablurile de ridicare (ridicare). Numite poduri de ridicare verticală cu acționare pe palier, acestea tind să fie poduri de ridicare verticală mai vechi.

Alte poduri de ridicare verticală adăpostesc motoarele pe turnuri, de obicei în partea superioară, lângă scripeți. Acestea sunt cunoscute sub numele de poduri cu ridicare verticală cu acționare prin turnuri și tind să fie poduri cu ridicare verticală mai noi.