Este posibil să fi trecut peste un pod de grinzi fără să-ți dai seama dacă ești student la inginerie sau inginer.
Podurile de grinzi sunt foarte importante pentru viața mea de zi cu zi.
Unele dintre cele mai comune clădiri din lume, aceste poduri transportă drumuri și autostrăzi peste râuri, văi și alte obstacole naturale.
Dar te-ai gândit vreodată cum funcționează podurile cu grinzi și de ce sunt o parte atât de importantă a ingineriei moderne? De la materialele folosite pentru a le construi până la considerentele de proiectare necesare pentru succesul lor, există multe de învățat despre podurile cu grinzi.
Deci, haideți să explorăm lumea fascinantă a podurilor cu grinzi și rolul crucial pe care acestea îl joacă în infrastructura mea de transport.
Introducere în Beam Bridges
Definiție formală:
O structură fixă constând dintr-o serie de grinzi de oțel sau beton așezate paralel cu traficul și susținând drumul direct pe flanșele lor superioare.
Un pod cu grinzi este un tip simplu de pod care a fost folosit de sute de ani deoarece este ieftin și ușor de construit.
În acest tip de pod, pilonii susțin fiecare capăt al unei grinzi orizontale.
Greutatea grinzii coboară direct pe piloni.
Acest tip de design se numește „pur și simplu susținut” deoarece este ușor de construit.
Componentele unui pod fascicul
Există două părți principale care alcătuiesc un pod de grinzi: suprastructura și substructura.
Suprastructura suportă greutatea sarcinii pe măsură ce trece prin pod și cuprinde placa de punte, grinzi, ferme sau alte structuri similare.
Pardoseala nu numai că suportă greutatea încărcăturii, dar ajută și la trimiterea acestei greutăți către substructura podului.
Pe de altă parte, substructura susține suprastructura și răspândește greutatea suprastructurii peste baze și fundație.
Este alcătuit din piloni, cule și pereți aripi care ajută greutatea încărcăturii să ajungă la sol.
Rezistența și capacitatea de greutate a podurilor cu fascicule
Rezistența și limita de greutate a unui pod cu grinzi depind de o serie de lucruri, cum ar fi lungimea, lățimea, înălțimea, distanța dintre piloni și materialele din care este făcut.
De cele mai multe ori, podurile cu grinzi nu sunt bune pentru distanțe lungi decât dacă sunt multe.
Cât de puternic este podul depinde, de asemenea, de cât de mult spațiu este între piloni.
Dacă distanța dintre piloni este prea mare, fasciculul se poate afunda, ceea ce poate duce la o defecțiune catastrofală.
Comparație cu alte tipuri de poduri
Poduri cu arc, poduri suspendate, poduri cu zăvor și poduri cu ferme sunt alte tipuri de poduri.
Podurile cu arc sunt alcătuite din structuri curbe care transferă sarcinile către culee la fiecare capăt prin compresie.
Podurile suspendate susțin drumul cu cabluri care atârnă de turnuri.
Drumul de pe un pod de cabluri este susținut de cabluri care sunt atașate direct de turnuri.
Podurile de ferme folosesc piese în formă de triunghi numite ferme pentru a distribui greutatea podului uniform pe structură.
Fiecare tip de pod are propriile sale avantaje și dezavantaje, care depind de lucruri precum lungimea travei, tipul de teren, cât costă construirea și cât de des trebuie întreținut.
Descoperiți fiabilitatea și predictibilitatea podurilor Beam
Inca greu de inteles? Hai sa schimb putin punctul de vedere:
Te-ai săturat de entuziasmul și incertitudinea de a conduce peste poduri vechi și șocante, care simt că s-ar putea destrama în orice moment? Deci, nu vă faceți griji, podul de grinzi este aici!
Puteți circula printr-o structură fixă formată dintr-o serie de grinzi de oțel sau beton așezate paralel cu traficul și susținând drumul direct pe flanșele lor superioare.
Structura sa este fiabilă și puternică, astfel încât să vă puteți bucura de monotonia condusului peste el.
Cine are nevoie de o experiență care să-ți facă inima să bată și să-ți dea o adrenalină atunci când poți avea stabilitatea și predictibilitatea unui pod fascicul?
Bine, a fost doar o glumă făcută să arate ca o reclamă TV.
Acum să revenim la explicație.
Materiale utilizate în podurile cu grinzi
Pentru realizarea podurilor de grinzi se pot folosi materiale diferite, in functie de necesitatile proiectului si de buget.
Fiecare alegere de material are propriile sale avantaje și dezavantaje la care inginerii trebuie să se gândească cu atenție.
Opțiuni de materiale pentru poduri cu grinzi
Unele dintre cele mai comune materiale pentru podurile cu grinzi sunt:
- Lemn: Lemnul este un material de construcție grozav pentru poduri simple peste pâraie sau pâraie mici.
De asemenea, este ușor de utilizat și are un raport calitate-preț bun.
Dar lemnul nu rezistă foarte mult și nu este bun pentru perioade lungi.
- Beton: Deoarece este puternic și durează mult timp, betonul este adesea folosit pentru a construi poduri cu grinzi.
Poate fi folosit pentru a face puntea mai puternică și a o face mai rigidă.
În funcție de nevoile proiectului, elementele din beton pot fi prefabricate sau turnate pe loc.
- Oțel: Oțelul este un material versatil care poate fi folosit pentru intervale scurte sau lungi, în funcție de nevoile proiectului.
Oțelul este puternic și durează mult timp, dar poate fi costisitor.
- Plăci de piatră: Plăcile de piatră pot fi folosite pentru a construi poduri de grinzi în locurile în care există multă piatră naturală.
Podurile de piatră pot arăta frumos și pot dura mult timp, dar pot fi costisitoare de construit și de ținut pasul.
Factori de luat în considerare în proiectarea podului cu grinzi
Când proiectați și construiți un pod cu grinzi, există câteva lucruri de care trebuie să aveți în vedere pentru a vă asigura că podul este puternic, durează mult timp și este ușor de întreținut.
Capacitatea de încărcare și condițiile de mediu
Capacitatea de încărcare primară a grinzilor se bazează pe lungimea travei, greutatea pe care o poate suporta și vremea.
Inginerii trebuie să descopere tot ce ar putea cântări un pod, cum ar fi mașinile, oamenii, zăpada, ploaia, vântul și greutatea podului, balustradele și semnele sale.
Sarcinile afectează dimensiunea pilonilor și grinzilor, ceea ce schimbă modul în care un inginer proiectează un pod.
Digurile și grinzile pentru poduri pentru oameni care merg pe jos sau merg cu bicicleta sunt mult mai mici decât cele pentru mașini sau trenuri.
Zona transversală a membrului
Dimensiunea secțiunii transversale a fasciculului este o parte importantă pentru a afla cât de puternică este.
Calculele ariei de secțiune transversală sunt diferite pentru fiecare formă de grinzi, dar grinzile în formă de I sunt cele mai bune pentru îndoirea într-o direcție (în sus și în jos).
Dacă doriți să vă deplasați în două direcții, o cutie sau o structură goală este cea mai bună.
În procesul de proiectare, trebuie să vă dați seama care sunt sarcinile, să aflați care este cea mai mare sarcină și să aflați coeficientul pe baza dimensiunii ariei secțiunii transversale a elementului.
Deci, Zx = (Forța x Lungime) (Fy x 4), unde Zx se măsoară în inci cubi (in3).
Pretensionare
Când betonul este încărcat, precomprimarea longitudinală și transversală păstrează tensiunile de compresiune în beton.
Acest lucru conferă structurii rezistență și durabilitate.
Cerințe de durabilitate și întreținere
Podurile cu grinzi durează mai mult deoarece sunt ușor de construit.
Dar au o slăbiciune prin aceea că nu transferă greutatea atunci când oamenii trec pe punte.
Dacă puntea este întotdeauna așezată în același loc și capătă aceeași greutate, mecanismele de susținere încep să se cedeze pe măsură ce podul îmbătrânește.
Deci, atunci când construiesc poduri, inginerii trebuie să se gândească la toate sarcinile care le-ar putea afecta.
Podurile cu grinzi sunt ieftine de construit, dar pot fi mai scumpe de ținut pasul decât alte tipuri de poduri.
Costurile de întreținere depind de lucruri precum vremea și cât de multă greutate se pune întotdeauna pe anumite părți ale podului.
Avantajele podurilor cu grinzi
Podurile cu grinzi sunt un tip comun de pod, deoarece au o mulțime de puncte bune.
Cost-eficient și ușor de construit
În primul rând, podurile cu grinzi sunt ușor de construit și pot fi asamblate rapid, ceea ce le face o alegere rentabilă.
Acest lucru se datorează faptului că podurile cu grinzi sunt ușor de construit și nu au nevoie de atâtea materiale ca alte tipuri de poduri.
Deoarece podurile cu grinzi au un design simplu, pot fi realizate dintr-o gamă largă de materiale, cum ar fi lemn, beton și oțel.
Ușor de întreținut și reparat
În al doilea rând, drumul pe un pod de grinzi este ușor de reparat și de păstrat în formă bună.
Acest lucru se datorează faptului că drumul este construit separat de grinzile care îl susțin.
Acest lucru facilitează efectuarea reparațiilor.
Opțiuni de proiectare
Există multe modalități de a construi un pod cu grinzi, cum ar fi grinzi una lângă alta, grinzi în I, grinzi cu case sau ferme.
Ele pot fi, de asemenea, pe jumătate sau contravântuite.
Podurile de grinzi pot fi folosite aproape oriunde datorită acestor opțiuni.
Sunt cel mai comun tip de pod de-a lungul autostrăzilor, deoarece pot suporta suficientă greutate rapid și pot lăsa traficul să treacă pe sub ele.
Dezavantajele podurilor cu grinzi
Podurile cu grinzi au câteva puncte bune, dar au și unele probleme la care trebuie gândite.
Durată limitată
Podurile cu grinzi au o deschidere limitată, ceea ce înseamnă că bărcile mari sau mașinile nu pot trece pe sub ele.
Nici navele mari sau bărcile grele nu pot trece pe sub ele.
Din acest motiv, ele nu pot susține încărcături foarte grele sau deschideri foarte lungi.
Nu este potrivit pentru traficul de mare viteză
De asemenea, podurile cu grinzi nu sunt bune pentru traficul de mare viteză deoarece nu sunt la fel de stabile ca alte tipuri de poduri.
O abordare „o mărime potrivită pentru toate” nu este foarte utilă, deoarece pot fi necesare diferite tipuri de trave în locuri diferite sau din motive diferite.
Trafic și Poduri cu fascicule
Cât de stabil și de durată este un pod cu grinzi poate depinde foarte mult de cât de mult trafic primește.
Este important să știm cum afectează greutatea traficului podurile cu grinzi și ce se poate face pentru a reduce daunele care s-ar putea produce.
Impactul Greutății Traficului
Traficul poate face ca podul să își schimbe forma în timp, ceea ce poate deteriora structura și o poate face să dureze mai puțin.
Vibrațiile și alte efecte dinamice se pot întâmpla, de asemenea, asupra podului, ceea ce poate duce la defecțiunea prin oboseală sau la o utilitate mai mică.
Aceste efecte pot fi agravate dacă podul se află într-un mediu aspru sau dacă este folosit prea mult.
Atenuarea daunelor potențiale
Se pot face mai multe lucruri pentru a reduce daunele care s-ar putea întâmpla:
- Întărirea structurii podului: Podurile pot fi făcute pentru a menține mai multă greutate prin mărirea elementelor structurale, adăugarea de armături sau folosind materiale cu rezistență mai mare.
- Reducerea limitelor de greutate în trafic: limitele de greutate în trafic pot fi impuse pentru a reduce greutatea maximă pe care vehiculele au voie să o transporte, ceea ce reduce sarcina pe pod.
Creșteți întreținerea și inspecțiile.
Întreținerea și inspecțiile regulate pot ajuta la identificarea problemelor înainte ca acestea să se agraveze.
Aceasta poate include repararea daunelor, verificarea stării de sănătate a structurii și punerea în aplicare a măsurilor de control al traficului.
Evaluare și proiectare
La proiectarea și evaluarea podurilor cu grinzi, este important să ne gândim la cât de mult trafic va fi pe pod și ce fel de daune s-ar putea întâmpla.
În primele etape ale construcției unui pod cu grinzi și pe tot parcursul construcției acestuia, trebuie verificată stabilitatea structurală a suprastructurilor podului.
Podurile trebuie să aibă suficiente măsuri de redundanță și de protecție a capacității pentru a face mai puțin probabil ca acestea să se rupă la sarcini grele.
Întreaga sarcină de proiectare poate fi pusă pe piloți din stâlpi dacă gaura este suficient de mare pentru a împiedica blocarea piloților și a lăsa betonul să-i umple.
Aportul de sarcină dinamică este utilizat numai pentru sarcina reală a camionului, nu și pentru sarcina activă a benzii.
Poduri cu fascicule și dezastre naturale
Podurile cu fascicule pot fi proiectate pentru a rezista la dezastre naturale, cum ar fi cutremure și vânturi puternice.
Dar pentru ca acest lucru să se întâmple, inginerii trebuie să se gândească cu atenție la o serie de lucruri atunci când proiectează podul.
Materiale și soluții de proiectare
Oțelul este o modalitate excelentă de a face o clădire mai puternică, astfel încât să poată rezista la vânt puternic sau la cutremure, deoarece poate fi îndoită cu ușurință.
Un pod de grinzi poate fi, de asemenea, mai puternic și mai durabil cu ajutorul betonului armat.
De asemenea, soluțiile de inginerie precum sistemele de izolare seismică și amortizoarele pot fi încorporate în pod pentru a-l face mai rezistent la cutremure și alte dezastre naturale.
Rezistența la vânt și la cutremur
Inginerii construiesc modele de poduri și le pun în tuneluri de vânt pentru a se asigura că pot rezista la valuri și vânturi puternice.
Podurile suspendate sunt făcute să se miște odată cu vântul și în timpul dezastrelor naturale precum un cutremur.
De asemenea, materialele folosite la construirea podului trebuie alese cu grija pentru a se asigura ca pot rezista fortelor de lucru.
Noi modele de poduri
Noile modele de poduri, precum cele cu coloane HSR (High-Strength Reinforcement), pot rezista la cutremure mari cu avarii mici și necesită doar reparații minore, probabil fără a fi nevoie să închideți podul.
Asociația Americană a Oficialilor de Autostrăzi și Transport de Stat (AASHTO) a pus acest nou design la încercare și a descoperit că poate rezista dezastrelor naturale.
Impactul construcției podului cu grinzi
Atunci când un pod de grinzi este construit și menținut în formă bună, acesta poate avea o serie de efecte pe termen scurt și lung asupra mediului și comunității din jurul său.
În faza de construcție, procesul de instalare a lucrurilor folosește mult combustibil și produce mai multă poluare.
De asemenea, încetinește traficul, ceea ce poate provoca blocaje și poluare fonică în zonă.
Poluarea fonică poate afecta obiceiurile naturale ale animalelor și poate face casele lor mai mici.
De asemenea, construirea unui pod poate afecta cât de bine funcționează pavajul, ceea ce poate înrăutăți și mai mult traficul.
Impactul întreținerii și reparațiilor
Podurile de grinzi pe termen lung trebuie fixate și întreținute des, ceea ce poate afecta, de asemenea, mediul și comunitatea din apropiere.
Reparațiile și întreținerea pot provoca congestionarea traficului și poluarea fonică, precum și perturbarea afacerilor locale prin închiderea drumurilor sau ocolirile care îngreunează accesul clienților la ele.
Impactul economic
Impactul economic al construcției și întreținerii podurilor asupra comunităților și întreprinderilor din jur este, de asemenea, semnificativ.
Construcția unui pod are efecte directe, cum ar fi crearea de locuri de muncă, și efecte indirecte, cum ar fi determinarea mai multor oameni să își dorească să cumpere bunuri și servicii.
Dar construirea unui pod poate dăuna și afacerilor locale prin închiderea drumurilor sau punându-le pe ocoluri care îngreunează accesul clienților la ele.
Atenuarea impactului asupra mediului
Construcția și întreținerea podurilor cu grinzi pot avea un efect mai mic asupra mediului dacă sunt construite mai rapid.
Podurile prefabricate care sunt realizate doar pentru un proiect pot fi folosite pentru a reduce consumul de combustibil, poluare, întârzieri în trafic și probleme cu pavajul.
De asemenea, ar trebui puse în aplicare planuri de prevenire a poluării pentru a împiedica să se întâmple lucruri rele lucrătorilor din șantier, oamenilor din apropiere și mediului.
În cele din urmă, construirea și întreținerea unui pod cu grinzi poate avea efecte mari asupra mediului și comunității din jurul acestuia, cum ar fi ambuteiajele, poluarea fonică și problemele pentru afacerile locale.
Pentru a reduce aceste efecte, ar trebui folosite metode de construire mai rapidă a podurilor și modalități de a opri poluarea.
Bazele proiectării podurilor
Sfat: activați butonul de subtitrare dacă aveți nevoie de el. Alegeți „traducere automată” în butonul de setări, dacă nu sunteți familiarizat cu limba vorbită. Poate fi necesar să faceți mai întâi clic pe limba videoclipului înainte ca limba preferată să devină disponibilă pentru traducere.
utilizări pod de grinzi
Poduri peste autostrăzi:
Podurile cu grinzi sunt adesea folosite ca poduri de autostradă, care este una dintre cele mai comune utilizări ale acestora.
Aceste poduri transportă drumuri peste râuri, văi și alte obstacole naturale.
Sunt adesea folosite în orașe și suburbii cu spațiu limitat.
Poduri pentru pietoni:
Podurile cu grinzi pot fi, de asemenea, folosite ca poduri pietonale pentru a ajuta oamenii să traverseze drumurile aglomerate sau căile navigabile într-un mod sigur.
Puteți găsi adesea aceste poduri în parcuri, rezervații naturale și alte locuri unde oamenii merg să se bucure de aer liber.
Poduri pentru trenuri:
Podurile cu grinzi pot fi, de asemenea, folosite pentru a transporta trenuri și alte vehicule feroviare peste căi navigabile sau alte obstacole.
Aceste poduri sunt făcute pentru a susține greutatea și viteza trenurilor și sunt adesea folosite în orașe și suburbii unde liniile de cale ferată trebuie să traverseze drumuri aglomerate.
Poduri de afaceri:
Podurile cu grinzi sunt, de asemenea, folosite în fabrici și porturi pentru a transporta sarcini grele și echipamente peste căi navigabile sau alte obstacole.
Aceste poduri sunt făcute pentru a susține greutatea mașinilor și vehiculelor grele și sunt adesea făcute pentru a rezista la intemperii și la alți factori de mediu.
Poduri pe termen scurt:
Podurile cu grinzi pot fi folosite și ca poduri temporare, făcându-le o soluție rapidă și ușoară pentru situații de urgență, cum ar fi dezastrele naturale sau când se construiește un drum.
Aceste poduri pot fi realizate din timp și asamblate rapid la fața locului.
Ele pot fi folosite până când se poate construi o structură mai permanentă.
Concluzie
Pe măsură ce terminăm de învățat despre podurile de grinzi, este important să ne gândim la modul în care aceste structuri ne afectează lumea pe termen lung.
Podurile cu grinzi sunt importante pentru transport, dar au și un efect mare asupra mediului și comunităților din jurul lor.
Pentru a vă asigura că aceste clădiri sunt sigure și durează mult timp, ele trebuie să fie planificate, construite și întreținute cu atenție.
Pe măsură ce ne îndreptăm către un viitor mai durabil, este important să înțelegem modul în care infrastructura noastră afectează lumea din jurul nostru.
Continuând să proiectăm și să construim poduri cu grinzi în moduri noi și mai bune, putem realiza structuri care nu numai că satisfac nevoile noastre de transport, dar au și cel mai puțin efect negativ asupra mediului.
Deci, haideți să continuăm să explorăm și să depășim limitele ingineriei pentru a face lumea un loc mai bun pentru toată lumea.
Link-uri și referințe
Distribuie pe…
