Construite inițial pentru a ușura accesul în zone cu forme diverse de relief – văi, munți, ape, în timp, podurile au devenit adevărate capodopere arhitecturale, la ridicarea lor contribuind echipe imense de ingineri, arhitecți și muncitori. Rezultatul lasă de multe ori cu „gura căscată” pe oricine, pe lângă construcția propriu-zisă, să nu uităm de peisajele încântătoare pe care le poți admira de pe aceste poduri, care taie respirația iubitorilor de natură.
De exemplu, podul Jiaozhou Bay, considerat a fi cel mai lung pod din lume construit peste o apă, măsoară circa 42 de kilometri și face legătura între orașul Quingdao și insula Huangdao. Construcția a început în 2007, iar lucrările au fost finalizate 4 ani mai târziu. Podul, care are 6 benzi, este susținut de 5.200 de piloni. Pentru construrea lui au fost folosite 450.000 de tone de oțel, cu care s-ar putea construi 65 de Turnuri Eiffel și 2,3 milioane de metri cubi de beton.
Așadar, dacă pentru a realiza un pod, conceptul pare destul de simplu, în practică este nevoie de o echipă imensă de oameni specializați, ingineri, arhitecți și chiar artiști plastici, pentru a putea proiecta o astfel de capodoperă. Construirea unui pod implică resurse vaste iar rezultatul obținut are un impact major asupra mediului. Drept dovadă, omenirea a contribuit la schimbarea aspectului Planetei construind poduri imense încă din urmă cu mii de ani, e drept, folosind tehnologia și resursele specifice vremii. Unul dintre cele mai vechi poduri construite în Grecia Antică, din piatră, datează de acum 3000 de ani – Arkadiko iar podurile construite în regiunea indiană Meghalayan în urmă cu 500 de ani, din rădăcinile copacilor aflați în creștere, uimesc și astăzi o lume întreagă.
V-am stârnit interesul? Să aflăm așadar mai multe despre poduri, despre proiectarea lor, tipurile de construcții, influența și consecințele fenomenelor naturale asupra lor.
Cum se construiește un pod
Pentru a construi un pod, indiferent dacă vorbim de un proiect simplu sau complex, ai nevoie de câteva elemente-cheie de structură ca grinzi, arcade, stâlpi, scheleți de susținere și suspensii. În funcție de ideea arhitectului care a proiectat designul podului, putem vorbi de alte componente de bază – cabluri de susținere, de exemplu.
Ca idee, ceea ce influențează în mod decisiv aspectul podului este modul în care se alege să se realizeze structura de rezistență – care poate lua formă de coloane, turnulețe sau poate fi chiar realizată din pereții unui canion. Indiferent de structura aleasă, important este ca podul construit să fie foarte rezistent, mai ales dacă vorbim de poduri care pot atinge peste 2.100 de metri înățime, ca în cazul celor suspendate.
Raportul tensiune-compresie, secretul rezistenței podurilor
Forțele de compresie și tensiunea sunt secretul rezistenței unui pod iar miza echipei de ingineri care se ocupă de proiectare constă în calcularea exactă a acestor forțe și controlarea lor astfel încât nici una dintre ele să nu aibă influență negativă și să afecteze stabilitatea.
Secretul constă în crearea unui design care să permită dispunerea sau transferarea acestor forțe puternice de-a lungul întregului pod, astfel încât să nu existe vreun loc care să concentreze tensiunea provocată de ele.
Podurile cu grinzi
Podurile cu grinzi sunt cele mai simple construcții. Tot ce ai nevoie pentru a construi un astfel de pod este de o structură orizontală și doi suporți, unul la un capăt, unul la celălalt. Acest tip de pod suportă atât forța de compresie cât și pe cea de tensiune și, ca să nu cedeze, sub presiunea unei sarcini mari, este nevoie de un calcul precis al distanței dintre capete și de amplasarea unor stâlpi și grinzi suplimentare de susținere, dacă este cazul.
Spre exemplu, în momentul în care podul este traversat de un vehicul cu o masă mare, în momentul în care vehiculul ajunge în centrul podului, acesta poate ceda. În partea de sus s-ar îndoi, sub acțiunea forței de compresie, iar în partea de jos s-ar îndoi, sub acțiunea forței de tensiune.
Grinzile de beton sau de oțel suplimentare preiau această sarcină, spijină și adaugă rigiditate podului, ajutând la distribuirea foței de tensiune și compresie. Grinzile din partea de sus a unui pod suportă cea mai mare forță de compresie, în timp ce grinzile din partea de jos suportă o tensiune mai mică.
Pentru a gestiona mai bine forțele de compresie și tensiune, se folosesc și grinzi întoarse, în formă de L sau cu zăbrele. Grinzile cu zăbrele, care au de regulă formă de triunghi, transferă sarcina de la un singur punct la o zonă considerabil mai largă, creând o structură mai rigidă. Unele poduri au grinzi cu zăbrele amplasate în partea de sus, altele în partea de dedesubt, însă efectul este același – controlarea raportului de compresie-tensiune.
Acest tip de pod nu poate fi construit pe o distanță foarte mare pentru că ar ceda în cele din urmă la punctul în care schela nu poate suporta greutatea proprie a podului.
Călătorind în jurul lumii, veți întâlni zeci de variații la podul standard, construit cu grinzi. Diferențele-cheie țin de proiectare, locație și compoziția de schelete. Dacă la început, podurile erau construite din lemn, odată cu revoluția industrială, inginerii au dezvoltat mai multe modele diferite de schelete, într-o încercare de a se perfecționa. Eforturile lor nu au fost în zadar. Poduri din lemn au fost înlocuite cu modele din fier forjat sau combinații de lemn și fier, mult mai rezistente.
Podul cu arcadă
După mai mult de 2000 de ani de utilizare arhitecturală, arcada continuă să fie inclusă în mod proeminent în designul podurilor: structura semicirculară distribuie în mod elegant compresia pe întreaga ei suprafață și dirijează greutatea către capetele ei – componentele podului ce suportă sarcina în mod direct.
Tensiunea mecanică în podurile cu arcadă este virtual neglijabilă. Curba naturală a arcadei și abilitatea ei de a disipa forța către exterior reduce efectele tensiunii mecanice în interiorul acesteia.
Însă, la fel ca în cazul bârnelor și a sistemelor modulare de susținere și traverse, nici măcar puternica arcadă nu poate să scape de efectele fizicii pentru totdeauna. De aceea, cu cât deschiderea arcadei este mai mare, cu atât efectele tensiunii se simt în interiorul podului.
Deși există o varietate cosmetică de poduri cu arcadă sau romane, baorocco-renascentiste, structura de bază nu s-a schimbat, acestea fiind diferite din punct de vedere arhitectural, însă structural sunt la fel.
Este arcada însăși cea ce redă podului care îi poartă numele, rezistența. De fapt, arcadele făcute din piatră nu necesită nici măcar mortar. Romanii antici au construit poduri cu arcadă și apeducte ce stau în picioare și în zilele noastre. Partea dificilă în construcția arcadei este însă faptul că niciuna din părțile convergente nu au integritate structurală până nu se unesc la mijloc. Din această cauză sunt necesare sisteme complexe de susținere, respectiv schele sau eșafoduri.
Materialele moderne precum oțelul și betonul ne oferă capacitatea de a construi arcade mult mai mari decât au reușit vechii romani, arcadele moderne întinzându-se între 61 și 244 metri, spre exemplu, podul din West Virginia New River George, care măsoară o impresionantă distanță de 518 metri.
Foto: Discovery Channel
Sursă: www.howstuffworks.com