Pod suspendat

Un pod suspendat este o structură metalică a cărei punte este atașată prin intermediul unor tije de suspensie verticale la un număr de cabluri flexibile sau lanțuri ale căror capete sunt conectate la bonturile de pe maluri. Spre deosebire de toate celelalte poduri, podurile suspendate exercită o tracțiune orizontală pe punctul lor de sprijin.

Cele mai timpurii forme de pod suspendat a apărut în China , în I st secol AD. J.-C.

James Finley este considerat a fi primul proiectant și constructor de poduri suspendate moderne constând dintr-o suspensie prin cabluri principale sprijinite pe capetele stâlpilor, ancorate în paturi la capetele lor și preluând sarcinile unei punți rigide prin umerașe. descris într-un brevet depus în 1808 .

Structura unui pod suspendat îi permite să aibă întinderi semnificative, dar, pe de altă parte, are un anumit număr de dezavantaje.

Dezavantaje

Deformații datorate flexibilității structurii

Prevederile tehnice ale acestor structuri, inițial ușoare și destul de mobile, au evoluat în structuri de deformare comparabile (deși mai mari) cu cele ale podurilor rigide. La început, puntea nu avea o rigiditate inerentă și a suferit toate mișcările cablului (care erau foarte importante) pentru trecerea suprasolicităților și a vântului. Ulterior, aceste mișcări au fost reduse prin utilizarea firelor tip atașate direct la stâlpi, care au imobilizat puntea la punctul lor de atașare. În cele din urmă, puntea a fost rigidizată (utilizarea unei grinzi de rigiditate), care, prin distribuirea acțiunii supraîncărcărilor peste toate umerașe, a asigurat stabilitatea structurală.

Alte dezavantaje

Necesită prezența unor blocuri de ancorare impunătoare și grele, esențiale pentru păstrarea forțelor considerabile exercitate, care îl leagă funcțional de geologia solului care îl va susține. Cu toate acestea, există poduri suspendate auto-ancorate : componenta orizontală a forței de tracțiune din cablul de suspensie este preluată prin comprimarea punții, recuperarea componentei verticale implică legarea punții la o contragreutate permițându-i să fie echilibrată.
Stabilitatea aerodinamică a punții slab studiată poate cauza prăbușirea acesteia: podul strâmtorii Tacoma a fost inaugurat pe1 st iulie 1940 dar a prăbușit 7 noiembrie 1940 sub efectul unui vânt de numai 60 km / h.
este nevoie de ceva timp pentru a schimba cablurile, deoarece este necesar să puneți noul cablu, să transferați încărcăturile de pe punte în noul cablu prin plasarea unor umerașe noi și, când transferul este finalizat, îndepărtați vechiul cablu. Pentru lucrările podului, durează aproximativ două luni, iar traficul trebuie apoi oprit sau limitat.
Monitorizarea fenomenelor de coroziune prin stres pe cablurile de susținere, în special pe podurile vechi.

Istorie

În civilizațiile chineze, inca și africane, podul suspendat a fost foarte devreme un mijloc de traversare tradițională, în principal în regiunile muntoase în care a fost prezentată dificultatea de a traversa cheile. Astfel, se estimează că au existat peste 200 de poduri suspendate printre incași în secolul al XVI- lea până la sosirea spaniolilor, piatra de temelie a rețelei extinse de căi ale Imperiului Indian. Au ajuns în mod obișnuit la 50 de metri lungime, probabil mai mult, mai lung decât orice arc european de zidărie al vremii. Doar aspectul podului cu o structură metalică va face posibilă depășirea acestei distanțe de trecere fără un stâlp intermediar. În timp ce incașii au fost singura civilizație nativă americană care a dezvoltat astfel de poduri suspendate, au existat în alte civilizații din regiunile muntoase ale lumii, în Himalaya și în China antică. A fost deja în China , agățat de poduri cu lanțuri de oțel III - lea secol î. AD . Tibetanii au construit poduri în lanț încă din secolul al VI-lea d.Hr.

Cu toate acestea, aceste poduri antice erau compuse cel mai adesea din liane , iar o punte de lemn așezată pe ele, permițând trecerea unei încărcături modeste cu o structură ușoară de pod, conferind acestor poduri o structură de poduri catenare , numite și poduri .

Încă din 1595, reprezentările unui pod a cărui punte este suspendată de lanțuri, al căror design este mai aproape de un pod cu cablu , apar în Machinae Novae (Veneția, 1595) de Fausto Veranzio .

Istoria susține, totuși, că în America s-a născut podul suspendat modern. Un judecător, James Finley , ideea unui pod suspendat cu lanțuri din fier forjat . Lui Iacov Creek Podul a fost finalizat în 1802 , în vestul Pennsylvania . James Finley, în fața succesului acestei formule care permite un pod ieftin și ușor de construit, a depus un brevet în 1808. O primă generație de poduri vede lumina zilei din 1810 . Raza de acțiune este între 15 și 50 de metri maximum. Dar utilizarea podurilor relevă o problemă de oscilație : podul rezonează ușor , iar presiunea exercitată asupra lanțurilor face ca acestea să cedeze. În realitate, cunoștințele americane în inginerie și în calitatea fierului forjat sunt mult prea mici. Dezvoltarea podurilor este limitată ca mărime și încărcare. Multe accidente întrerup succesul născut al podului suspendat.

Tehnica va traversa apoi Atlanticul, pentru a găsi noi adepți în rândul britanicilor , care au un avantaj imens în metalurgie . În 1816, ofițerul Marinei Regale Samuel Brown (1776-1852) și-a imaginat înlocuirea cablurilor navei cu lanțuri de fier. Compania pe care a înființat-o, Brown Lenox & Co Ltd va furniza toate canalele Marinei Regale până în 1916 și va interpreta corzile pentru SS Great Eastern din Isambard Kingdom Brunel , imortalizată de fotograful Robert Howlett . Din această aplicație a fierului datează în Anglia un număr mare de cercetări și experimente privind rezistența și tracțiunea fierului și diversele sale calități. De Lanțurile sunt îmbunătățite considerabil. Ca urmare, podurile suspendate devin foarte ambițioase. Primele poduri britanice au fost construite în jurul anului 1815 și dimensiunile au continuat să crească. Brown a brevetat fabricarea lanțurilor în 1816 și a brevetat legăturile din fier forjat pentru un pod suspendat în 1817. El a construit diferite poduri ( Union Bridge (Tweed) (în) , 1820), care a primit aprobarea lui John Rennie și Thomas Telford. În 1826 , celebrul inginer Thomas Telford a construit podul suspendat Menai ( podul Menai) , cu o deschidere de 125 de metri, care permite trecerea navelor cu vele. Era atunci cel mai mare pod din lume, majoritatea podurilor vremii avându-se între 70 și 100 de metri. Podul suspendat este singura modalitate de a atinge astfel de lungimi și devine un monument spre gloria progresului, în mijlocul revoluției industriale europene.

Tocmai boom-ul european al acestuia din urmă exportă podul suspendat către continent. În Franța , tehnologia este cunoscută prin exploatările britanice raportate în ziare. O misiune de a studia Ponts et Chaussées a fost efectuată în 1821 , dar nu a reușit. Teritoriul conține unul dintre cele mai dificile râuri de traversat la acea vreme: Rhône . Există foarte puține poduri: 3, inclusiv unul rupt ( podul Avignon ) între Lyon și estuar. Într-adevăr, râul este larg, foarte puternic și nu are o scădere notabilă a debitului, deoarece este supus topirii zăpezii. Fără un sezon "uscat", este, prin urmare, imposibil să construiți grămezi conform metodei dovedite. Compania Jules Seguin ( Annonay , Ardèche ), în regia lui Jules și Marc Seguin , a propus, prin urmare, un proiect inovator în 1822 : podul suspendat Tournon . Compania a înțeles rapid că un pod suspendat clasic era imposibil în Franța din cauza calității slabe a lanțurilor. Încercăm apoi să le înlocuim cu pachete de fire de fier . Este nașterea cablului. După mai multe teste și un refuz din partea Ponts și Chaussées, proiectul a fost în cele din urmă acceptat.

Între timp, un pod suspendat, primul construit în Franța în jurul anului 1824, fusese construit la Passy lângă Paris din inițiativa lui Benjamin Delessert . Cu toate acestea, era doar un pod pietonal cu o lățime de 1,20 metri și 52 de metri lungime.

La inovația cablurilor se adaugă utilizarea betonului hidraulic pentru fundații, beton armat (25 de ani înainte de primele brevete) pentru suprastructuri , iar structurile de armare rigidizează puntea de lemn. Podul suspendat și-a luat forma modernă.

In 1823, podețul Saint-Antoine a fost construit la Geneva , apoi în 1832 în Fribourg pod suspendat de mare, ale cărui fire cabluri trase la 87 kg de rupere, și utilizat la 27 kg (fire paralele) fac posibilă pentru a ajunge la 273 de metri scop. Astfel sunt construite multe poduri ușoare: Bercy și Constantin la Paris (101 metri), Gray , Châteaulin , La Roche-Bernard ... dar aceste structuri erau foarte mobile și traficul trebuia limitat. Au suferit o eclipsă în Franța până în momentul în care crearea fasciculului de rigiditate a făcut posibilă realizarea unor lucrări cu o rezistență comparabilă cu cea a podurilor cadru.

În 1832, Henri Navier a stabilit primele reguli pentru calcularea podurilor suspendate.

Conform unui prim număr de , aproximativ 400 de poduri au fost construite în timpul XIX - lea secol , aproape toate între 1825 și 1850 . Aceste realizări sunt adesea încă la locul lor.

Cu toate acestea, la Toulouse , podul suspendat Saint-Pierre s-a prăbușit în timpul inundației din anii 1870, după ce una dintre coloanele din fontă a cedat.

Tipologia podurilor suspendate

După formă

Podurile suspendate se prezintă în trei forme, în funcție de faptul că lungimea marginii este suspendată sau nu:

Poduri cu deschidere simplă cu cablu de ancorare direct pe țărm (deschidere la țărm, dacă există, traversate de punți de cadru), oferind întinderi de țărm reduse;

Poduri cu trei deschideri suspendate ( deschideri centrale și bancare), forma normală a podului suspendat, care trebuie să fie o structură cu deschidere mare, deci cu o deschidere largă și care trebuie, de asemenea, suspendată.

Forme cu unul sau altul aranjament de margine, dar cu deschideri multiple care corespund podurilor foarte lungi sau celor care permit suporturi intermediare ușoare,

După rigiditate

Distingem:

Poduri suspendate flexibile, susținute de cabluri sau lanțuri perfect flexibile;
Poduri suspendate rigide în care cablul flexibil este înlocuit de două grinzi articulate rigide fiecare cu un bont, și, de asemenea, unite între ele printr-o articulație plasată în mijlocul deschiderii.

Componentele unui pod suspendat

Părțile care alcătuiesc un pod suspendat sunt:

Șorțul care sprijină carosabilul;
De hangers , tije verticale de legătură punte la cablurile de susținere;
De funiile sau cabluri Detinatorilor care ocupă sarcinile transmise de liniile;
Cabluri de echilibrare, care asigură echilibrul în cazul unui pod flexibil cu mai multe traiecte;
Cabluri de ancorare (numai în anumite cazuri), care conectează cablurile de fixare la blocul de ancorare;
Cele Pilonii pe care cablurile de odihnă;
Cei șei sau șei, piese speciale amplasate la partea superioară a stâlpilor și care servesc pentru a fixa sau susține cablurile în aceste locuri;
Paturi de ancorare.

Indicatori care caracterizează un pod suspendat

Doi indicatori caracterizează un pod suspendat:

deschiderea sa , care este egală cu lungimea sa L în cazul unei punți suspendate cu o singură deschidere, fără o deschidere de margine.
săgeata sa (f), care este distanța dintre mijlocul frânghiei care unește vârfurile celor doi stâlpi și mijlocul cablului de fixare (sau al cablului purtător).

Pentru podurile de dimensiuni mici și medii, avem în general următoarea relație între acești doi indicatori:

f = {\ frac {L} {9}}

Cele mai mari poduri suspendate

Podurile suspendate sunt, în general, clasificate în funcție de întinderea lor principală, și anume lungimea întinderii principale (cea mai mare distanță între stâlpi).

Cele mai mari zece întinderi de poduri suspendate

Legătură	Numele de familie	Gama ppale (m)	Lungime (m)	Terminat în	Locație	Țară
1	Podul Strâmtorii Akashi	1991	+03 911, ( )	1998	Insula Kobe / Awaji ( Hyōgo ) 34 ° 37 ′ 00 ″ N, 135 ° 01 ′ 18 ″ E	Japonia
2	Podul Xihoumen	1650	+05 452,	2009	Insula Jintang / Insula Cezi ( Zhejiang ) 30 ° 03 ′ 42 ″ N, 121 ° 54 ′ 23 ″ E	China
3	Podul Centurii Marii de Est	1624	+06.790,	1998	Korsør / Sprogø ( Sjælland ) 55 ° 20 ′ 31 ″ N, 11 ° 02 ′ 08 ″ E	Danemarca
4	Podul Yi Sun-sin	1545	+02.260,	2012	Gwangyang ( Jeollanam ) 34 ° 54 ′ 21,4 ″ N, 127 ° 42 ′ 18,1 ″ E	Coreea de Sud
5	Podul Runyang	1490	+07.210,	2005	Yangzhou / Zhenjiang ( Jiangsu ) 32 ° 12 ′ 28 ″ N, 119 ° 21 ′ 47 ″ E	China
6	Al patrulea pod Nanjing	1418	+05.437,	2012	Nanjing ( Jiangsu ) 32 ° 10 ′ 39,9 ″ N, 118 ° 56 ′ 24,5 ″ E	China
7	Podul Humber	1410	+02.220,	nouăsprezece optzeci și unu	Hessle / Barton-sur-Humber ( Yorkshire și Humber ) 53 ° 42 ′ 30 ″ N, 0 ° 27 ′ 01 ″ W	Regatul Unit
8	Podul Jiangyin	1385	+03.071,	1999	Jiangyin / Jingjiang ( Jiangsu ) 31 ° 56 ′ 44 ″ N, 120 ° 16 ′ 10 ″ E	China
9	Podul Tsing Ma	1377	+03.523,	1997	Insula Tsing Yi / Insula Ma Wan 22 ° 21 ′ 05 ″ N, 114 ° 04 ′ 27 ″ E	Hong Kong
10	Podul Verrazano-Narrows	1298	+04.175,	1964	New York ( statul New York ) 40 ° 36 ′ 22 ″ N, 74 ° 02 ′ 45 ″ W	Statele Unite

Note și referințe

Note

Valoarea dată ține cont doar de partea suspendată, de spațiul central și de spațiul de margine, viaductele de abordare nu sunt numărate.

Referințe

în The New York Times , Știință și tehnologie, "With Bridges of Fiber Cable, the Inca Leapt Canyons", sâmbătă, 19 mai 2007
Michel Virlogeux Poduri metalice Encyclopædia Universalis
Helmut C. Schulitz, Werner Sobek, Karl J. Habermann. Construiți din oțel . Prese politehnice PPUR, 2003. Consultați online
Jacob's Creek Bridge on Structurae , accesat la 17 aprilie 2009.
Port Folio Volume III, A Description of the patent chain bridge, iunie 1802
François-Marie-Emile Martin . Fier în podurile suspendate. Carilian-Goeury, librar, 1829. Citește online
Pont de Saint-Antoine sur Structurae , accesat la 17 aprilie 2009.
Grand Bridge Suspension on Structurae , accesat la 17 aprilie 2009.
Enciclopedie practică a construcțiilor și lucrărilor publice - Quillet - 1948
Baza de lucrări de service sau construit în secolul al XIX - lea secol Franța
Théophile Astrié, Dramele potopului din Toulouse , Arnaud și Labat (Paris), Biblioteca centrală (Toulouse),1875( citește online )
Poduri metalice - Jean Résal - Eds Baudry et Cie - 1893
Noțiuni de lucrări publice - R. Allard și G. Kienert - Ed Eyrolles - 1957
(în) [PDF] „ Honshu-Shikoku Bridges - information ” , pe Honshu-Shikoku Bridge Authority (accesat la 31 octombrie 2010 ) (28,5 MB)
(zh) „ 浙江舟山西堠门大桥 ” , pe Dz-surface.com (accesat la 5 septembrie 2010 )
(în) „ The Bridge, Storebaelt.dk ” (accesat la 4 septembrie 2010 )
(zh) „ 公司简介 ” , la Rybridge.com (accesat la 15 august 2010 )
(în) [PDF] Cui Bing, Zhang Dengjing Juhani Virola, Ding Dajun, " Podul 4 Nanjing - mare pod suspendat în China " , RIA4,2009(accesat la 31 octombrie 2010 )
(în) „ Construcția este al patrulea pod din râul Yangtze din Nanjing înainte de program ” pe Nanjingexpat.com (accesat la 31 octombrie 2010 )
(în) „ Podul Humber, specificații tehnice ” pe Humberbridge.co.uk (accesat la 4 septembrie 2010 )
(zh) „ 江阴长江大桥 ” , de pe Chodai.co.jp (accesat pe 9 octombrie 2010 )
(în) „ Lantau Link ” pe Gov.hk (accesat la 4 septembrie 2010 )
„ Podul Verrazano ” , pe Lcpc.fr - Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (accesat la 4 septembrie 2010 )

Vezi și tu

Bibliografie

Henri Navier, Raport către domnul Becquey și Memorie despre podurile suspendate. Aviz pe Pont des Invalides , la Carillan Gœury, Paris, 1830 ( citiți online )
Louis Vicat , Influența metodei de atașare a lanțurilor la rezistența stâlpilor podurilor suspendate , în Annales des Ponts et Chaussées. Memoriile și documentele referitoare la arta construcției și serviciul inginerului , 1832, 1 st semestru, p. 394-397 și placa XXVI ( citiți online )
Louis Vicat, Notă privind prelungirea progresivă a firului de fier supus diferitelor tensiuni , în Annales des Ponts et Chaussées. Memoriile și documentele referitoare la arta construcției și serviciul de ingineri , 1834, 1 st semestru, p. 40-44 ( citește online )
Louis Vicat, Nou mod de a realiza cabluri de sârmă , în Annales des Pont et Chaussées. Memoriile și documentele referitoare la arta construcției și serviciul de ingineri , 1834, 1 st semestru, p. 129-142 ( citește online ) și placa LXXVII ( vezi )
Pierre Leblanc, Observații comparative cu privire la avantajele și dezavantajele utilizării sârmei sau a fierului cu bare, în construcția podurilor suspendate cu o deschidere mare , în Annales des Ponts et Chaussées. Memoriile și documentele referitoare la arta construcției și serviciul inginerului , 1835, 1 st semestru, p. 315-327 plăci XCIII, figurile 12 și 13 ( citiți online )
Louis Vicat, Observații privind rezistența și durata cablurilor de sârmă , în Annales des Pont et Chaussées. Memoriile și documentele referitoare la arta construcției și serviciul inginerului , 1836, 1 st semestru, p. 207-213 ( citiți online )
Colectiv, Poduri suspendate în Franța , LCPC-Sétra, 1989 ( citește online )
Instrucțiuni colective, tehnice pentru monitorizarea și întreținerea structurilor tehnice: Broșura 34 - Poduri suspendate. Poduri cu cablu , Departamentul Drumuri. 1986 ( citește online )
Henry Grattan Tyrrell , Istoria ingineriei podurilor , p. 202-256 , Chicago, 1911 ( citiți online )