Poduri în arc (poduri arcuite) — definiție, funcționare și tipuri

Cel mai vechi pod în arc existent ar putea fi podul micenian Arkadiko din Grecia. Acesta a fost construit în jurul anului 1300 î.Hr. Podul cu arc în cornișă de piatră este încă folosit. Podul elenistic Eleutherna, bine conservat, are un arc în consolă triunghiular. Podul pietonal din Rodos din secolul al IV-lea î.Hr. se sprijină pe un arc în văzduh timpuriu.

Atât etruscii, cât și grecii antici cunoșteau arcele. Dar romanii au fost primii care au folosit arcuri pentru construcția de poduri.

Podurile romane cu arce erau de obicei semicirculare. De asemenea, un număr de poduri cu arc segmentat (cum ar fi Podul Alconétar), ceea ce înseamnă că are un arc curbat care este mai puțin semicircular. Un astfel de pod cu arc ssegmental permitea trecerea pe sub el a unor cantități mari de apă de inundație. Acest lucru ar împiedica podul să fie măturat în timpul inundațiilor. De asemenea, podul în sine putea fi mai ușor. În general, podurile romane aveau pietre de arc primar în formă de pană (numite voussoirs) de aceeași mărime și formă. Romanii au construit atât apeducte cu o singură deschidere, cât și apeducte lungi cu mai multe arcade. Podurile lor prezentau deschideri pentru inundații în piloni.

În Europa medievală, constructorii de poduri au îmbunătățit structurile romane prin utilizarea unor piloni mai înguste. Ei au folosit la poduri canoane mai subțiri și raporturi mai mici între deschidere și înălțime. De asemenea, au fost introduse arcuri gotice ascuțite care reduceau împingerea laterală. În special în secolul al XIV-lea, construcția de poduri a atins noi culmi. Întinderi de până la 40 de metri (130 ft) erau până atunci nemaiîntâlnite în construcția de arcuri de zidărie.

În secolul al XIX-lea, oțelul a devenit mai ieftin și a permis construirea unor poduri și mai lungi. Podurile cu arce legate au devenit obișnuite, deoarece nu au nevoie de fundații atât de mari și costisitoare. Unele, la sfârșitul secolului XX, au fost realizate la peste 500 de metri (1.600 ft).

Avantajele materialelor simple

Piatra, cărămida și alte materiale similare sunt puternice în compresie. Ele sunt destul de rezistente la forfecare. Dar nu pot rezista la o forță mare în tensiune. Prin urmare, podurile cu arc din zidărie sunt proiectate pentru a fi în mod constant sub compresie. Fiecare arc este construit peste un cadru fals temporar, cunoscut sub numele de centrare. La primele poduri cu arc de compresie, o cheie de boltă din mijlocul podului suporta greutatea restului podului. Cu cât mai multă greutate era pusă pe pod, cu atât mai puternică devenea structura acestuia. Podurile în arc de zidărie folosesc material de umplutură (de obicei moloz compactat) deasupra arcului pentru a crește această greutate proprie pe pod. Acest lucru împiedică, de asemenea, apariția unei tensiuni în inelul arcului pe măsură ce sarcinile se deplasează pe pod. De asemenea, a fost utilizat și betonul nearmat. Atunci când se utilizează zidărie (piatră tăiată), unghiurile fețelor sunt tăiate pentru a minimiza forțele de forfecare. În cazul în care se utilizează zidărie aleatorie (pietre netăiate și neprelucrate), acestea sunt asamblate cu mortar. Mortarul se lasă să se întărească înainte de a se îndepărta zidăria falsă.

Secvența de construcție

• În cazul în care arcurile sunt amplasate în albia unui curs de apă (pe piloni sau pe maluri), apa este deviată. Acest lucru se face pentru ca pietrișul să poată fi mai întâi excavat și înlocuit cu o bază bună (din material rezistent). De la acestea se ridică sau se ridică pilonii de fundație până la înălțimea bazei prevăzute pentru arcuri. Acesta este un punct cunoscut sub numele de arcuire.
• Se construiește o centrare falsă (în limba engleză britanică: arch frame), de obicei din lemn de construcție. Fiecare arc al unui pod cu mai multe arce va crea o împingere asupra arcurilor de lângă el. Din acest motiv, este necesar fie ca toate arcurile podului să fie ridicate în același timp, fie să se folosească piloni foarte largi. Împingerea arcurilor de la capetele de arc este preluată în pământ prin intermediul unor fundații substanțiale (verticale) la pereții canionului.
• Cele mai multe arce sunt (sau un singur arc este) construite peste centrare. După ce se construiește fiecare butoi de bază al arcului. Arcurile sunt (sau arcul este) stabilizate cu zidărie de umplutură. Acestea pot fi așezate în rânduri (straturi) orizontale de legătură continuă. Acestea pot forma doi pereți exteriori, cunoscuți sub numele de spanduri, care sunt apoi umplute cu materiale libere și moloz corespunzător.
• Drumul este asfaltat, iar pereții de parapet direcționează traficul spre pod.

Podurile în arc sunt unul dintre cele mai vechi tipuri de poduri și există de mii de ani. Podurile în arc au o rezistență naturală mare.

Inițial, acestea erau construite din piatră sau cărămidă, dar în prezent sunt construite din beton armat sau oțel. Introducerea acestor noi materiale permite ca podurile în arc să fie mai lungi și cu deschideri mai mici.

În loc să împingă direct în jos, sarcina unui pod în arc este transportată spre exterior, de-a lungul curbei arcului, până la suporturile de la fiecare capăt. Greutatea este transferată către suporturile de la fiecare capăt.

Aceste suporturi, numite piloni, suportă sarcina și împiedică capetele podului să se extindă.