Terenuri de Fundare

Diverse2

Terenuri de Fundare

Byadmin ianuarie 1, 2024

CAPITOLUL 1

TERENUL DE FUNDARE

Conditiile ideale de amplasament (in teren liber,plan, bun pentru fundare si fara alte servituti) reprezinta o abstractizare utila, mai degraba studiului teoretic decat realizarilor practice.

Din acest motiv am considerat oportun sa prezint, in linii mari, diferitele dificultati care pot fi intalnite pe un amplasament si sa cuprind in lucrare unele solutii posibile pentru depasirea lor.

CLASIFICAREA TERENURILOR DE FUNDARE

Terenul de fundare reprezinta multimea de straturi sau roci influentate de incarcarile transmise de fundatii.

Teren natural de fundare

Terenul natural de fundare este constituit din “pamanturi” (denumite in geologia tehnica si “roci dezagregate’’) care sunt roci de origine sedimentara alcatuite din fragmente de roci minerale si de roci care pot cuprinde sau nu materii organice.

Pamanturile sunt alcatuite din:

fragmente solide – schelet mineral

– materii organice

apa

aer

Teren artificial de fundare

Teren de fundare alcatuit din pamant de umplutura si/sau din materiale de umplutura artificiale materiale de constructive, zguri, deseuri industrial si menajere, materii organice, etc.

Caracteristicile pamanturilor

Granulozitate : repartitia procentuala a particulelor solide duppa marimea lor.

Coeziune : existent unor forte permanente, superficiale de atractie intre fragmentele solide constituent.

Plasticitate : proprietatea pamanturilor coezive (argiloase si prafoase) aflate intre anumite limite de umiditate, de a se deforma ireversibil sub actiunea fortelor exterioare, fara variatia volumului si fara aparitia unor discontinuitati in masa lor.

Umiditate: raportul dintre masa apei continute in porii unei cantitati de pamant si masa particulelor solide din acea cantitate de pamant.

Consolidare: procesul de evolutie in timp a deformatiilor pamanturilor prin reducerea volumului porilor, sub actiunea unei solicitari exterioare constant prin eliminarea fluidului din pori.

Clasificarea terenurilor natural de fundare

Pamanturi necoezive:

Se clasifica dupa granulozitate, intre blocuri (pamant care contine peste 50% granule peste 200 mm) si nisip fin (pamant care contine peste 50% granule cu dimensiuni intre 0.05…0.25 mm).

Pamanturi coezive:

Se clasifica in functie de “plasticitate” si “granulozitate” intre argila grasa (cu indice de plasticitate peste 40% si cu un continut de particule foarte fine (argila) peste 60%) si nisip prafos (cu indice de plasticitate 000015% si continut de particule foarte fine intre 0…15%)

Pamanturi marnoase:

Sunt alcatuite din argile cu adaos de carbonat de calciu.

Se clasifica intre argila marnoasa (5…20% carbonat de calciu) si marna calcaroasa (65…75% carbonat de calciu)

Pamanturi sensibile la umezire:

Sunt pamanturile care sub actiunea incarcarilor transmise de la fundatii sau numai sub greutatea proprie se taseaza suplimentar odata cu cresterea umiditatii.

Pamanturi contractile:

Sunt pamanturi coezive care, la variatii de umiditate, prezinta variatii importante si reversibile de volum.

Pamanturi maloase:

Sunt pamanturi coezive de sedimentare recenta, neconsolidate si in stare de consistenta redusa. Pamantul malos cu umiditate mare se numeste mal.

Pamanturi cu continut de materii organice:

Sunt pamanturi caracterizate prin prezenta materiilor organice in proportie mai mare de 5% din masa fragmentelor solide.

Cele mai raspandite pamanturi din aceasta categorie sunt:

namolurile: maluri cu peste 5% materii organice

pamanturile turboase: formate prin acumularea resturilor vegetale cu grad incipient de carbonizare. Se clasifica, in functie de procentul de materii organice in :

pamant turbos: cu 10…60% materii organice.

turba: cu peste 60% materii organice

CERCETAREA TERENULUI DE FUNDARE

Generalitati

Cercetarea terenului de fundare reprezinta ansamblul studiilor intreprinse pentru a se obtine date specifice necesare proiectarii si executarii fundatiilor constructiilor civile, industriale, agricole, hidrotehnice, de poduri etc. Principalul obiect al acestor studii il constituie identificarea succesiunii, tipului, starii si caracteristicilor fizico-mecanice ale straturilor ce alcatuiesc terenul de fundare si stabilirea pe aceasta baza a adancimii si terenului de fundare pentru constructia ce urmeaza a fi proiectata. Pentru alegerea unui amplasament optim din punct de vedere al terenului de fundare, studiile trebuie sa precizeze si alte date ca de exemplu pozitia si cantitatea apei subterane, inundabilitatea amplasamentului ( in timpul executiei si al exploatarii), influenta unor eventuali factori geologici de adancime (pamanturi lichefiabile, vechi exploatari miniere, etc.), stabilitatea generala a amplasamentului (terenuri in panta in exploatari miniere), stabilitatea generala a amplasamentului( terenuri in panta in care se pot amorsa alunecari), gradul de seismicitate al zonei, prezenta unor surse artificiale de vibratii sau socuri, experienta realizarii si comportarii fundatiilor si constructiilor din zona, amplasate in conditii similare de teren.

Cercetarea terenului de fundare se efectueaza la comanda proiectantului constructiei de catre organizatii sau unitati de specialitate incadrate, cu ingineri constructori si ingineri geologi specializati in geotehnica si se programeaza, de regula, inaintea urmatoarelor etape de proiectare: preliminara, definitiva (proiect de executie), de detaliere (detaliu de executie).

Cercetarea terenului de fundare incepe prin studierea si selectarea publicatiilor din literatura de specialitate si documentatiilor din arhive cu privire la amplasamentul respectiv (harti topografice, geologice si geotehnice, date privind conditiile de seismicitate si hidro-meteo-climatologice). Se intreprinde apoi o recunoastere si cartare heologica tehnica a terenului, pentru obtinerea de date referitoare la:

topografia amplasamentului si a zonelor inconjuratoare (forma de relief, accidentele de teren (gropi, eroziuni, alunecari, etc.), reperii de planimetrie si de nivelment pentru legarea lucrarilor de cercetare, proiectare si executie).

particularitatile geomorfologice ale zonei de cercetat (identificarea vailor, luncilor, teraselor, conurilor de dejectie, etc.).

geologia si tectonica regiunii (raspandirea rocilor si perimetrul cercetat, fenomene fizico- geologice, intensitatea fisurarii si alterarii rocilor, etc.).

apele de suprafata si subterane (nivelul apelor si variatia lor in timp, posibilitati de inundare a amplasamentului, cantitatilo de precipitatii, agresivitatea asupra materialelor de constructie, influenta asupra terenului de fundare, etc.).

antecedentele terenului (zone cu umpluturi, hrube, cariere, exploatari subterane)

comportarea in timp a constructiilor existente (stabilitatea generala, tasari, crapaturi si degradari – in special in cazul terenurilor dificile de fundare).

Datele obtinute prin studierea documentatiilor existente si prin recunoasterea si cartarea geologica tehnica a amplasamentului servesc la definitivarea programului de lucru pentru prospectarea terenului care se efectueaza prin una sau mai multe din urmatoarele metode : sondaje deschise si foraje, penetrari statice si dinamice, cercetari geofizice efectuate la suprafata terenului sau in sondaje. Asupra probelor recoltate din sondaje deschise si foraje, se efectueaza analize de laborator pentru determinarea caracteristicilor fizice, mecanice si compozitiei chimico-mineralogice pentru pamanturi, si a naturii petrografice, mineralogice, chimice si a caracteristicilor fizico- mecanice, pentru roci.

Cercetarea terenului de fundare poate include de asemenea, lucrari experimentale pe amplasamentul constructiei proiectate, si anume: incarcari pe placi, piloti sau fundatii de proba, forfecari in situ cu aparatul cu palete, poligoane pentru tastarea diferitelor metode de imbunatatire a pamanturilor, etc.

Volumul lucrarilor pentru cercetarea terenului de fundare

La stabilirea numarului si pozitiei sondajelor se va tine seama ca, pe deoparte, acestea sunt lucrari scumpe si de aceea numarul lor trebuie sa fie cat mai redus si, pe de alta parte, ca in lipsa unor informatii complete asupra terenului de fundare, pot apare costuri suplimentare la executie sau o comportare nesatisfacatoare in exploatare.

Programul si volumul cercetarilor se stabilesc de catre unitatea de spacialitate in functie de tipul si importanta constructiei , natura terenului de fundare, etapa de proiectare, volumul si calitatea cercetarilor de teren si de laborator efectuate anterior in zona. Locul principal in acest program il ocipa lucrarile de prospectare si, in randul acestora, forajele.

Daca amplasamentul propus se afla in vecinatatea unor constructii similare care s-au comportat favorabil in timp, apar doua situatii:

daca constructiile existente sunt in imediata apropiere a amplasamentului si exista siguranta ca terenul de fundare este acelasi, se poate renunta la foraje;

daca constructiile existente nu sunt in imediata apropiere a amplasamentului, se va executa cel putin un foraj de verificare, care se va compara cu cele disponibile din zona constructiilor existente.

Cand amplasamentul nu se afla in vecinatatea unor constructii existente apar trei situatii:

daca amplasamentul este impus si terenul este cunoscut, se executa foraje de verificare al caror numar se apreciaza de unitatea de cercetare, dar nu va fi mai mic de doua.

daca amplasamentul se alege pe baza celui mai favorabil teren de fundare, forajele se dispun in nodurile unei retele ortogonale cu latura ochiurilor cuprinsa intre 20 si 300 m, in functie de natura si uniformitatea stratificatiei, de importanta si particularitatile de exploatare ale constructiei si de faza de proiectare.

In mod curent, terenul de fundare este prospectat c el putin pana la limita inferioara a zonei active de sub fundatie.

Dupa cum s-a aratat, probele recoltate din sondaje deschise si foraje se trimit la laborator, in vederea determinarii caracteristicilor fizice si mecanice ale pamanturilor.

Totodata, unele incercari se efectueaza pe teren.

Studiul geotehnic

Rezultatele cercetarii terenului de fundare se sintetizeaza intr-un studiu geotehnic care se face parte din proiectul constructiei.

In introducerea studiului se arata scopul, natura si volumul cercetarilor efectuate, se semnaleaza eventualele cercetari anterioare, se dau date generale pentru incadrarea regiunii studiate din punct de vedere geografic si geologic, se prezinta,succint, caracteristicile constructiilor si lucrarilor pentru care s-au intreprins cercetarile si se specifica etapa de proiectare.

Partea generala a studiului se refera la : geomorfologia zonei (descrierea principalelor forme de relief si eventual o apreciere a modului de evolutie a acestora in viitor), structura geologica (descrierea generala cu privire la stratificatia, litologia si tectonica zonei amplasamentului), raportul dintre formatiunea geologica de baza ( cu indicarea starii de compactitate, fisurare, alterare) si formatiunile acoperitoare ( cu indicarea grosimii acestora), stabilitatea generala a zonei, precum si eventualii factori care ar putea sa o influenteze in viitor, gradul de intensitate seismica si adancimea de inghet ale zonei cercetate, antecedentele terenului (eventuale umpluturi, constructii vechi, exploatari miniere), observati asupra comportarii constructiilor existente. Partea speciala a studiului cuprinde:

prezentarea si interpretarea rezultatelor lucrarilor de prospectare (sondaje deschise, foraje, probe de penetrare, cercetari geofizice), precum si a rezultatelor incercarilor de laborator si de teren pentru diferitele strate recunoscute pe adancimea prospectata;

prezentarea conditiilor hidrogeologice ale amplasamentului, a regimului apelor subterane, inclusiv date asupra eventualei agresivitati a acestora;

semnalarea fenomenelor fizico-geologice locale nefavorabile pentru constructia proiectata (terenuri care pun probleme de fundare deosebite, alunecari de teren, surpari, etc.).

Studiul se incheie cu concluzii asupra rezultatelor cercetarilor efectuate si cu recomandari pentru constructiile specificate in tema intocmita de proiectant, referitoare la:

amplasamentul si sistemul constructiv optime din punct de vedere al conditiilor geotehnice;

adancimea si sistemul de fundare cele mai indicate;

valorile de calcul ale caracteristicilor geotehnice ale straturilor;

capacitatea portanta a stratului de fundare;

deformatii probabile ale terenului de fundare pentru diferitele tipuri de fundatii;

masuri de avut in vedere la executia si exploatarea constructiilor impuse de conditiile de teren si, in special, cele legate de apa subterana;

incadrarea pamanturilor si rocilor din terenul de fundare in clasele prevazute in normele de deviz pentru lucrarile de terasamente.

La studiu se anexeaza : planurile de situatie ale amplasamentului, cu indicarea pozitiei constructiilor si a lucrarilor de prospectare, harti geologice si geotehnice, profile geologice, bloc-diagrame, fise de stratificatie cu rezultatele incercarilor de laborator, curbe granulometrice si diagrame de compresiune – tasare, diagrame, grafice si tabele cu rezultatele lucrarilor experimentale pe teren, reprezentari grafice specifice ale prelucrarilor statisticeasupra rezultatelor incercarilor de laborator si de teren, calcule de stabilitate, calcule de deformatii probabile, etc.

Cercetarea terenului de fundare pe parcursul executiei si exploatarii constructiei

Cercetarea terenului de fundare nu se incheie odata cu intocmirea studiului geotehnic si cu elaborarea proiectului. Deschiderea sapaturilor pentru fundatii constituie prilejul de verificare a concordantei intre situatia reala si cea recunoscuta prin studiul geotehnic si avuta in vedere in proiect. Daca se constata nepotriviri, unitatea care a efectuat cercetarile geotehnice si proiectantul vor lua masurile necesare.

Observatiile asupra constructiei si terenului in cursul executiei si dupa darea in exploatare pot asigura date de mare interes atat pentru constructia respectiva cat si pentru alte constructii fundate in conditii similare. Asemenea observatii sunt cele privind: tasarile constructiilor, urmarirea deformatiilor terenului de fundare, fundatiilor si constructiilor.

La lucrari cu conditii de teren dificile, executia desfasurata a infrastructurilor poate fi precedata de realizarea unor spatii sau incinte experimentale, in care sa se verifice si sa se puna la punct diferite tehnologii de executie a fundatiilor si terasamentelor sau tehnologii de imbunatatire a pamanturilor in conditiile specifice amplasamentului.

CAPITOLUL 2

TERENURI DE FUNDARE CARE NECESITA IMBUNATATIRI PENTRU A SUPORTA NOI CONSTRUCTII

(TERENURI DE FUNDARE DIFICILE)

ASPECTE GENERALE

Terenuri de fundare dificile artificiale

In cazul terenurilor de umplutura (depozite realizate de om din pamant sau din alte materiale) calitatea acestora depinde de:

modul de realizare a umpluturii, care poate fi:

controlat (printr-un proces tehnologic organizat)

necontrolat (o activitate neorganizata)

structura umpluturii care poate fi:

omogena (un singur material, de regula, pamant, zgura, etc.)

neomogena (mai multe materiale diferite, in acelasi strat sau in straturi succesive)

nivelul de compactare, care poate fi:

compactat (compactare artificiala, uneori compactare naturala)

compactare medie

necompactat( depozite “libere”)

Umpluturile controlate, omogene si compactate pot fi considerate ca realizand conditii normale de teren de fundare.

In toate celelalte cazuri, sau chiar cand numai una din conditiile de mai sus este indeplinita, amplasamentul are conditii dificile de fundare.

Terenuri de fundare dificile naturale

Pentru a ne familiariza cu terenurile dificile de amplasament provenite din mediul natural vom face o prezentare generala a acestora evidentiind principalele caracteristici deficitare ale acestora:

caracteristici fizico-mecanice deficitare:

compresibilitate ridicata ( in conditii normale sau in conditii de variatie a umiditatii)

rezistenta slaba

topografia defavorabila:

terenuri in panta (susceptibile de pierderea locala sau generala a stabilitatii)

regimul hidraulic subteran:

ape subterane la mica adancime

ape subterane agresive fata de materialele de constructii.

Principalele categorii de terenuri naturale care constituie conditii dificile de fundare sunt:

terenurile sensibile la variatia umiditatii

pamanturile nisipoase sensibile la umezire (PSU)

pamanturile cu umflari si contractii mari (PUCM)

terenurile nisipoase sensibile la actiunea sismica

terenurile cu compresibilitate mare sau mijlocie

Amplasarea constructiilor pe aceste categorii de terenuri necesita masuri speciale de conformare generala in plan si in elevatie, precum si solutuu constructive specifice pentru infrastructura. efectul conditiilor dificile de teren se manifesta direct in costurille de constructie.

In vederea adoptarii celor mai rationale masuri constructive, pentru a se evita cheltuielile nejustificate, este necesara, pe de o parte, cunoasterea cat mai amanuntita a comportarii acestor terenuri, cat si pe de alta parte identificarea lor corecta pe amplasament. Deoarece asa cum se va vedea in cele ce urmeaza, terenurile de fundare dificile au o raspandire mare pe teritoriul Romaniei, masurile corespunzatoare, care trebuie adoptate inca din faza de proiectare preliminara, prezinta un interes practic deosebit si pentru arhitecti.

PAMANTURI SENSIBILE LA UMEZIRE (PSU)

Pamanturile sensibile la umezire (PSU) sunt cele care, sub actiunea incarcarilor transmise de fundatii sau chiar numai sub greutate proprie (sarcina geologica), se taseaza suplimentar odata cu cresterea umiditatii.

Din punct de vedere al modului in care se produce tasarea suplimentara, terenurile de fundare, care cuprind si straturi de PSU, se impart in doua grupe: ( Normatic P7-1992)

Grupa A cuprinde terenurile care, la umezire, nu se taseaza semnificativ sub propria lor greutate( orientativ, au tasari mai mici de 5 mm) si care prezinta tasari suplimentare din umezire numai sub actiunea incarcarilor aduse de fundatii sau de inalte incarcari exterioare.

Grupa B cuprinde terenurile care, la umezire, se taseaza semnificativ sub propria lor greutate si care au tasari suplimentare din umezire sub actiunea incarcarilor aduse de fundatii sau din alte incarcari exterioare.

Pamanturile sensibile la umezire sunt constituite in principal din loessuri. Loessul este o roca sedimentara, constituita mai ales din praf silicios si argilos, de culoare galben-cenusie pana la galben-roscat. Prezinta macropori vizibili cu ochiul liber, canale ramase de la putrezirea vegetatiei, peste care s-a depus praful ( sunt denumite si terenuri macroporice).

Pamanturile sensibile la umezire se caracterizeaza prin:

greutate volumica mica( intre 1.2…1.6 t/m3 )

porozitate mare

viteza mare de ridicare a apei prin capilaritate

dezagregare rapida in apa

tasare mare sub sarcina si chiar sub greutate proprie(tasare brusca urmata de tasare in timp-fenomen reologic)

Terenurile macroporice au o larga raspandire in Romania, ocupand o suprafata de circa 40 mii km2 ( circa 17% din teritoriul tarii), in Campia Romana, Dobrogea Centrala si de Sud. Mai rar apar in Banat si in zona Subcarpatica ( cu altitudini pana la 400 m) .

Figura. 2.2.1. Răspândirea pământurilor loessoide în România (NP 125/2010).

Grosimea straturilor macroscopica care influenteza in mare masura comportarea cladirilor si complexitatea masurilor de proiectare si de executie, variaza de la 2…3 m pana la depozite foarte groase. Exemplificam in acest sens, prin urmatoarele depozite foarte groase:

malul drept al Dunari: Ostrov-Cernavoda……………………60,0 m

zona Tecuci- Nicoresti………………………………………..50,0 m

Valea Ialomitei, Turnu Magurele……………………………..30,0 m

Campia Covurlui, oras Galati…………………………………25,0 m

Calculul terenului de fundare in cazul pamanturilor sensibile la umezire se face in principal la starea limita de deformatie considerand deformatiile totale ale terenului ( cele de dinainte de umezire- calculate ca pentru un teren obisnuit- la care se adauga deformatiile din umezire).

Utilizarea presiunii conventionale de calcul este permisa in principiu numai pentru:

proiectarea preliminara a fundatiilor pe terenuri cu grad de umiditate Sr < 0,8

proiectarea definitiva a fundatiilor pentru unele constructii simple cu maximum P+2E, pe fundatii continue si in interiorul carora nu se pot produce pierderi semnificative de apa

Comportarea constructiilor amplasate pe pamanturi sensibile la umezire(PSU)

Terenurile de fundare care cuprin straturi macroporice capata deformatii suplimentare in cazul in care se produce cresterea umiditatii. Cresterea umiditatii terenului de fundare a unei constructii se poate produce datorita apelor provenite din diferite surse:

variatia nivelului apei subterane

apa de ploaie infiltrata la fundatii

pierderi de apa din reteaua de alimentare sau canalizare

pierderi de apa din procesele tehnologice

Din punct de vedere al efectelor asupra integritatii constructiilor, tasarile se pot clasifica in doua mari grupe:

Tasari uniforme:

Cazul in care terenul de fundare se taseaza cu aceeasi valoare in toate punctele in contact cu fundatiile. Tasarile uniforme se produc de regula ca urmare a cresterii uniforme a umiditatii sub intreaga constructie (din ridicarea nivelului general al panzei freatice).

Tasari neuniforme:

Cazul in care terenul in care se taseaza cu valori variabile intre diferitele puncte in contact cu fundatiile. Tasarile neuniforme se produc de regula ca urmare a cresterii neuniforme a umiditatii sub constructie (din pierderi locale de apa, din retele de alimentare sau de canalizare).

Actiunea seismica poate amplifica valoare tasarilor suplimentare provenite din cresterea umiditatii. Acest lucru a fost pus in evidenta de studiile macroseismice efectuate dupa unele cutremure din trecut. Incarcarea seismica cu caracter alternant conduce la cresterea deformatiilor suplimentare in special in pamanturile cu porozitate mare si cu umiditate mare, putand modifica conditiile de stabilitate ale constructiei.

Fenomenele de tasare se inregistreaza la toate tipurile de cladiri si nu numai la cele inalte sau grele. Sunt cunoscute numeroase cazuri de tasari, insotite de degradari ale structurii si elementelor nestructurale pentru cladiri cu numai unul sau doua niveluri amplasate pe leossuri, argile prafoase si prafuri argiloase.

Tasarile uniforme nu au efecte negative asupra constructiei in sine, ci au repercursiuni, in special asupra relatiilor dintre cladire si mediul construit inconjurator.

In cazul tasarilor importante, din ordinul zecilor de centimetri, se poate ajunge in situatia ca intrarile de la parter sa ajunga sub nivelul trotuarului.

Chiar in cazul unor tasari moderate se produce ruperea retelelor de alimentare cu apa si a canalizarilor si implicit umezirea suplimentara a terenului si amplificarea tasarilor ( care se pot transforma, in cazul umezirilor locale in tasari neuniforme)

Tasarile neuniforme se manifesta sub doua forme:

Deplasarea de ansamblu, in cazul in care infrastructura este capabila sa preia tasarile diferentiate ale diferitelor fundatii. In acesta situatie nu se produc degradari in constructie (eventual numai la contactul intre tronsoanele vecine, daca rostul de tasare nu este suficient de larg). Deplasarea de ansamblu poate, insa, scoate cladirea dinexploatare prin consecinte secundare (oprire functionarii ascensoarelor, lipsa de orizontalitate a planseelor, imposibilitatea inchiderii usilor, etc.). Amploarea consecintelor asupra functionalitatii poate fi judecata prin prisma marimii deformatiilor de ansamblu.

Tasari diferentiate ale fundatiilor, in cazul in care infrastructura nu este capabila sa le impiedice. Aceste tasari conduc la deformatii si deplasari relative in intreaga constructie si daca depaseste anumite limite, pot conduce la scoaterea constructiei din exploatare.

Structura din beton armat sau din metal cu mai multe niveluri, preiau in general foarte bine tasarile diferentiale ale fundatiilor si in consecinta nu necesita masuri constructive foarte severe.

Structurile cu putine niveluri sunt cele care prezinta sensibilitati mai mari ale tasarilor diferentiate si care necesita cheltuieli suplimentare mai mari fata de costurile care se inregistreaza pe teren normal de fundare.

Pe baza studiilor efectuate in strainatate si in tara, se apreciaza ca fisurarea unei constructii incepe cand tasarea relativa a doua fundatii vecine depaseste 1/1000 din deschidere si degradarile semnificative au loc cand tasarea relativa depaseste 1/300 (degradarea elementelor nestructurate) si 1/150 (degradarea structurii).

Exemplificand cu situatia dintr-un ansamblu de cladiri unde un studiu efectuat asupra unui esantion de 106 tronsoane de cladiri de locuit, aflate in exploatare de circa 10 ani, a aratat ca in conditiile unui strat sensibil de circa 18 metri grosime si ale unor masuri modeste de consolidare (numai pe o grosime de 7m) s-au produs avarii nesemnificative. Astfel s-a constatat ca pentru tronsoanele lungi, avariile s-au produs pentru tasari dierentiate de 7-15 cm, in timp ce pentru tronsoanele scurte, avarierea s-a produs pentru tasari relative de 13…32 cm .

S-a mai constata ca :

in conditiile unor masuri mai severe de protectie s-a redus procentul de fisurare cu pana la 50%

in conditiile aceleasi valori ale inclinarii medii longitudinale, tronsoanele scurte au avut circa 50% din avariile inregistrate la tronsoanele lungi

Mentionam ca pentru cladirile cu pereti structurali din beton armat se constata mare capacitate de adaptare la tasari diferentiate ( retransmiteri de eforturi, astfel incat, la niveluri reduse de fisurare, siguranta este asigurata). In conditiile eliminarii cauzelor de tasare suplimentara, dupa efectuarea reparatiilor la finisaje, constructia poate fi readusa in starea de exploatare normala.

Starea de solicitare a ansamblului cladirii in cazul tasarii neuniforme a terenului este ilustrata mai jos.

Figura. 2.2.1.1. Solicitarea de ansamblu a unei constructii in conditii de tasari neuniforme ale terenului

Incovoierea de ansamblu care rezulta, este preluata de constructie in intregime ( infrastructura + suprastructura) in conditiile in care se respecta regulile generale de alcatuire corecta.

PAMANTURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI (PUCM)

Pamanturile cu umflarisi contractii mari denumite si pamanturi contractile, expansive sau active sunt pamanturi argiloase care prezinta proprietatea de a-si modifica, sensibil si reversibil, volumul atunci cand umiditatea lor variaza in principiu toate pamanturile argiloase active sunt potential capabile de umflari si contractii importante dar aceasta capacitate se manifesta numi atunci cand conditiile locale favorizeaza dezvoltarea activa a acestui potential.

Fenomenul de umflare-contractie are efecte negative asupra constructiilor si impune prevederea unor masuri deosebite inca din faza de proiectare preliminara.

Din punct de vedere geologic, pamanturile cu umflari si contractii mari sunt de doua tipuri:

formatiuni din zona temperata constituite din depozite glaciare, lacustre si marine vechi; din aceasta categorie fac parte majoritatea PUCM din Romania;

formatiuni din zona calda, bogate in materii organice, provenite din evolutia biodinamica a solului de origine glaciara sau aluvionara; din aceasta categorie fac parte depunerile argiloase si organice din Lunca si delta Dunarii, de pe cursurile unor rauri si cele lacustre.

Raspandirea terenurilor de tip PUCM acopera aproape toate regiunile geografice ale tarii si in special:

zonele subcarpatice si piemontane din Oltenia, Muntenia, Banat si izolat in Moldova si Dobrogea;

podisul Transilvaniei;

zonele colinare dinspre campia de vest;

zonele de lunca si terase ale unor rauri (mai ales in podisul Moldovei)

unele zone din lunca si delta Dunarii;

Efectul variatiilor sezoniere de uiditate se manifesta asupra PUCM dupa cum urmeaza:

in perioadele secetoase apar in teren crapaturi de contractie, de obicei sub forma unei retele poligonale care afecteaza practic intreaga grosime a straturilor contractile, provocand fisurarea constructiilor la care nu s-au luat masuri corespunzatoare; fenomenul este mai pronuntat la terenurile puternic insorite, mai ales acolo unde au stagnat apele atmosferice (ochiuri de apa, balti de mica adancime);

in perioadele ploioase, crapaturile incep sa se inchida, inchiderea crapaturilor pornind atat de jos, datorita umezirii prin apa infiltrata a straturilor inferioare, cat si de sus, unde straturile superioare se umfla prin umezire uniforma; crapaturile raman deschise de la sezon la altul si ca urmare, deformatiile terenului au un caracter neuniform si in perioadele umede, conducand la evolutia fenomenului de degradare a constructiilor.

Figura. 2.3.1 Raspandirea PUCM pe teritoriul Romaniei

Figura. 2.3.2 Retelele de micro si macrofisuri in pamanturile argiloase

Variatiile de volum provocate de umiditate sunt influentate de:

natura pamanturilor;

conditiile climatice;

conditiile hidrogeologice;

vegetatie;

variatia umiditatii terenului in timpul executiei si exploatarii constructiei.

Factorii climatici si variatiile de temperatura din sol influenteaza prin regimul lor alternant, pe anotimpuri si chiar zilnic, umflarea si respectiv contractia pamantului.

Zonele cu PUCM din tara noastra au in general precipitatii bogate (500…700 mm/an), cu regim torential si ecarturi mari de temperatura intre vara si iarna si chiar intre zi si noapte in timpul verii (uneori circa 200 ˚C), care provoaca fenomene repetate de umflare si contractie cu efecte care se manifesta practic pana la o adancime de circa 2.00 m (umflarea respectiv contractia solului).

In privinta conditiilor hidrogeologice definite prin adancimea apei subterane se disting trei cazuri posibile:

daca nivelul panzei freatice este la adancime mare (peste 10 m) umiditatea terenului se mentine prcatic constanta, pe tot parcursul anului, pentru adancimi mai mari de 2.0 m;

daca nivelul panzei freatice este la o adancime mica (sub 2,0m) umiditatea terenului ramane constanta, pe tot timpul anului, pentru adancimi mai mari de 1.4 m;

daca nivelul panzei freatice este intermediar (intre 2.0…10.0 m) starea de umiditate se mentine constanta intr-o zona situata intre 2.0…3.0 madancime sau sub nivelul minim al panzei freatice in sezonul uscat;

Prezenta vegetatiei perene langa constructii agraveaza degradarile acestora (de exemplu arborii aflati in apropierea cladirilor produc o uscare importanta a pamantuluiin tot timpul anului, prin absorbtia umezelii din terenul de fundare).

Variatia umiditatii terenului in perioada de executie este legata, in principal de factorul climatic (majoritatea infrastructurilor sunt executate intr-o perioada relativ scurta pe parcursul unui singur sezon climatic). Variatii mult mai importante au loc in exploatare atat prin efectul climatic alternant cat si prin procese tehnologice care pot modifica temperatura si umiditatea terenului de fundare ( la constructii industriale).

De asemenea vom mentiona ca anumite reziduuri chimice pot provoca umflarea terenurilor care nu prezinta in mod curent cresteri importante de volum la sporirea umiditatii.

Figura. 2.3.3 Raspandirea zonelor climatice in Romania

Comportarea constructiilor fundate pe pamanturi cu umflari si contractii mari (PUCM)

Comportarea constructiilor depinde de amplasarea si intensitatea fenomenelor de umflare-contractie care sunt conditionate de:

structura, forma si marimea constructiei;

adancimea si modul de realizare a fundatiilor;

anotimpul in care s-au executat fundatiile;

posibilitatea de infiltrare a apelor atmosferice si expunerea la soare a terenului de fundare si din imediata vecinatate a constructiei;

conditiile de exploatare a constructiei;

Aparitia degradarilor la constructiile la care nu s-au luat masuri corespunzatoare se produce de regula astefel:

la cladirile din zidarie de caramida cu fundatii directe de beton, fisurile in fundatii si in ziduri apar, de regula, in primul sau al doilea an dupa executie si evolueaza continuu;

cladirile cu schelet de lemn fisureaza mai putin dar se deformeaza foarte mult, tocurile usilor si ferestrelor se stramba, podeaua si tavanul se incovoaie;

la toate felurile de constructii, colturile puternic insorite dinspre sud-vest se taseaza mai mult din cauza contractiei, provocand aparitia fisurilor si crapaturilor in “V” (deschise mai mult la partea superioara). Daca executia constructiei s-a efectuat intr-o perioada secetoasa, in perioada umeda care urmeaza, pamantul se umfla, provocand aparitia fisurilor si crapaturilor in “A” (deschise mai mult la partea inferioara).

Elementele anexe ale constructiilor de zidarie, care fac corp comun cu constructia propriu-zisa (scari, terase, trotuare, etc.) si sunt fundate la adancime mai mica, fisureaza sau crapa de la inceput si se separa de restul constructiei, intrucat sufera in cea mai mare masura datorita contractiilor si umflarilor periodice ale pamantului (tasari si ridicari neuniforme). Fisurile si crapaturile constructiilor apar si se dezvolta la colturi si in partile cu rezistenta mai redusa ale peretilor de zidarie, de exemplu in sectiunile cu goluri pentru usi si ferestre, sau la casa scarii, ajungand pana la 3…5 cm deschidere sau chiar mai mult, separand astfel elementele de constructie si fragmentand cladirea respectiva.Starea de eforturi in cladire in cazul umflarii sub fundatii depinde de zona in care se produce umflarea, si de tipul infrastructurilor (rigide sau elastice).

Figura. 2.3.1.1 Deformarea fundatiei si presiunea pe teren rezultate din umflarea pamantului

TERENURI NISIPOASE SENSIBILE LA INCARCARI SEISMICE

Nisipurile saturate de apa si care se gasesc in stare afanata manifesta o tendinta de indesare atunci cand sunt supuse la solicitari de tip tangential (forfecare). Prin aceasta solicitare se produce cresterea presiuniii in pori ceea ce atrage scaderea eforturilor unitare efective de la contactul intre particule cu reducerea frecarii interioare si, in consecinta, scaderea capacitatii nisipului de a prelua eforturile unitare de forfecare. Prin aceasta se reduce capacitatea portanta ultima a stratului de nisip.

Daca fortele de forfecare exterioare au variatie alternanta (ciclica) asa cum se intampla in timpul miscarii seismice, fenomenul de indesare evolueaza rapid si se manifesta chiar in cazul nisipurilor indesate( care nu sunt sensibile la solicitarile statice de forfecare).

Fenomenul de lichefiere a nisipului in timpul miscarii seismice are deci natura unei cedari prin forfecare in conditii nedrenate (cand creste presiunea apei in pori). In aceasta situatie, nisipurile au o miscare de “curgere” asemanatoare cu cea a unui lichid greu (fenomenul de toxitropie).

Fenomenul este insotit de fisurarea terenului si uneori de formarea unor izvoare sub presiune.

Figura. 2.4.1 Fenomenul de lichefiere indusa de cutremur

Figura. 2.4.2 – Japonia 2011 , degradarea fundatiei in urma fenomenului de lichefiere produs de seism

Figura. 2.4.2 – Niigata 1964 , Blocuri rasturnate din cauza procesului de lichefiere

Ca urmare a fenomenului de lichefiere, constructiile fundate pe astfel de terenuri se distrug prin pierderea stabilitatii generale (inclinare sau chiar rasturnare). Amploarea deformatiilor straturilor de nisip produse de oscilatiile seismice depinde de:

parametrii miscarii seismice (in special de acceleratia maxima si de durata miscarii terenului);

tipul de pamant (compozitia granulometrica/granulozitatea nisipului);

gradul de indesare al nisipului;

starea de umiditate a nisipului;

starea de eforturi in masivul de pamant (la adancimi mari – peste 15 m, din cauza greutatii straturilor lor superioare, nu se mai produce fenomenul de lichefiere);

Cu ocazia cutremurului din 1977, in tara noastra au fost observate fenomene de lichefiere in zonele de campie din Oltenia, Muntenia, si sudul Moldovei, precum si in lunca Dunarii.

TERENURI IN PANTA:

Orice portiune dintr-un masiv de pamant aflata in apropierea unei suprafete libere, in panta, tinde sa se puna in miscare sub efectul greutatii proprii.

Cand rezistenta interioara a masivului este depasita, se produce fenomenul de alunecare (pierderea stabilitatii taluzului).

Cunoasterea fenomenului intereseaza atat pentru proiectarea constructiilor plasate pe pante naturale cat si pentru proiectarea taluzurilor care rezulta din sistematizarea pe verticala a unui amplasament.

Cauzele producerii alunecarilor

Alunecarea taluzurilor este un fenomen complex (cu caracter de instabilitate) si este in general efectul unor cauze naturale sau este provocat de activitatea omului (in particular de activitatea de constructii).

Alunecarile naturale sunt provocate de:

modificarea regimului hidraulic al masivului de pamant;

reducerea rezistentei pamantului in timpul miscarii seismice, prin pierderea coeziunii structurale si prin reducerea frecarii interioare;

Alunecarile provocate prin interventia omului se pot produce prin:

incarcarea masivului de pamant, la creasta sau pe taluz;

interventii in geometria taluzului, pentru realizarea unor constructii;

Existenta unei stratigrafii (succesiune de straturi) defavorabile poate mari riscul de declansare a alunecarilor din una din cauzele de mai sus.

Alunecarile se pot produce in timp indelungat, in terenuri tari sau in terenuri cu pante foarte mici.

In multe situatii, alunecarile se produc in lant, incepand de la baza taluzului.

Masuri pentru evitarea/oprirea alunecarilor

Tinand seama de consecintele extrem de grave ale alunecarilor de taluzuri inainte de implantarea unor constructii pe pante sau in vecinatatea acestora, este necesar sa se adopte un ansamblu de masuri care au ca scop evitarea si/ sau oprirea tendintei de pierderea stabilitatii masivului de pamant.

Principalele masuri care se adopta sunt:

Studii preliminare:

identificarea stratificatiei terenului, a caracteristicilor fizico-mecanice ale acestuia si a pozitiei si debitului apelor subterane;

calculul stabilitatii taluzului:

in stare naturala;

in timpul executiei lucrarilor de constructie;

in situatia definitiva (dupa modificarea geometriei si cu incarcarea din constructia executata);

Masuri cu caracter general:

Reducerea presiunii apei in sol prin drenaje;

Masuri constructive:

ancoraje dincolo de suprafata de alunecare;

ecrane din puturi alaturate, care strabat suprafata de alunecare;

ziduri de sprijin cu contraforti sau pinteni (zidul de sprijin blocheaza deplasarea la baza taluzului si, in acelasi timp, dreneaza si apa din masiv).

TERENURI CU APE FREATICE PREZENTE LA DIVERSE ADANCIMI

Se intalnesc adesea situatiile in care infrastructura proiectata a constructiei se afla, mai mult sau mai putin, sub nivelul apei freatice. Aceasta se intampla de regula din doua cauze:

se urmareste exploatarea intensiva a terenului detinut de proprietari prin construirea “in adancime” (mai multe subsoluri, mai ales in centrele oraselor mari);

conditiile naturale fac ca nivelul apei freatice sa fie apropiat de suprafata libera a terenului, iar straturile bune de fundare sa fie la adancime mai mare.

In general, nivelul panzei freatice estevariabil, in functie de anotimp, fiind maxim in anotimpurile ploioase (primavara si toamna) si minim in anotimpurile secetoase (vara si iarna).

In timp, pe un amplasament, nivelul apei freatice poate creste, ca urmare a implantarii unor noi constructii.

Efectele principale ale apei subterane asupra partilor ingopate ale cladirii sunt urmatoarele:

presiunea hidrostatica pe elementele exterioare ale cutiei subsolului (radier, pereti de contur);

infiltrarea (patrunderea) apei in subsoluri);

actiunea chimica agresiva a apei asupra materialelor de constructie;

Necesitatea executarii lucrarilor de constructie sub nivelul apei subterane (sapaturi, hidroizolatii, betoane) impune adoptarea unor masuri tehnologice specifice (coborarea locala a nivelului apei subterane, pomparea si evacuarea apei subterane, etc.).

Din punct de vedere al relatiei intre constructie si nivelul panzei de apa subterana se pot intalni doua situatii care se trateaza diferit in ceea ce priveste solutiile tehnologice si constructive:

Nivelul inferior al subsolului cladirii se afla peste nivelul maxim al apei freatice cu o marja de siguranta de 20-50 cm (in functie de importanta cladirii) si numai fundatiile se afla sub nivelul maxim al acesteia.

Situatia este analogata si in cazul constructiilor fara subsol pentru care straturile bune de fundare se gasesc peste nivelul apei freatice.

In aceste conditii:

sunt necesare masuri speciale numai in etapa de executie;

hidroizolatia se va face numai impotriva apelor de infiltratie din precipitatii sau din pierderile din retelele edilitare (apa fara presiune);

Subsolurile cladirilor se afla sub nivelul maxim al apei subterane.

sunt necesare masuri speciale pentru etapa de executie (mai ample decat in cazul precedent);

hidroizolatia se face impotriva apelor de panza freatica (ape sub presiune);

elementele infrastructurii in contact cu apa vor fi calculate pentru a prelua eforturile din presiunea hidrostatica;

In ambele situatii, in cazul in care apa prezinta agresivitate fata de materialele de constructie, se vor lua masuri corespunzatoare de protectie.

Intrucat, asa cum se va vedea in cele ce urmeaza, masurile de protectie necesare in cazul amplasarii constructiilor sub nivelul apei subterane sunt complexe din punct de vedere tehnologic si prin urmare scumpe, decizia arhitectului de a construi sub nivelul apei freatice trebuie sa fie temeinic justificate de avantajele care se obtin din punct de vedere functional.

In cazul in care subsolurile proiectate se afla sub nivelul maxim al apei subterane, in afara regulilor general valabile pentru conditii normale de amplasament, alcatuirea generala, calculul si detalierea constructiva a infrastructurilor vor urmari si adoptarea unor masuri specifice, care au ca scop:

preluarea eforturilor provenite din impingerea hidrostatica a apei;

asigurarea conditiilor pentru realizarea unei hidroizolatii rezistenta la presiunea apei;

TERENURI CU VECINATATI IMPUSE DE AMPLASAMENT

Aspecte generale

Dezvoltarea viitoare a oraselor va promova, din ce in ce mai puternic, construirea unor cladiri noi cu diferite destinatii, pe terenurile ramase libere sau pe terenurile care se vor elibera prin demolarea unor cladiri necorespunzatoare din punct de vedere al confortului si/sau al sigurantei (la cutremur in special).

Tinand seama ca preturile terenurilor din toate orasele importante si mai ales din centrele oraselor mari ating valori extrem de ridicate, exploatarea maxima a terenurilor disponibile va impune proiectarea si executarea unor constructii din ce in ce mai inalte. Pe de alta parte, in corelare si cu necesitatea asigurarii spatiilor de parcare si garare pentru autovehicule, va creste numarul cladirilor cu mai multe subsoluri.

Amplasamentele situate in orase prezinta dificultati specifice legate de mediul construit inconjurator.

Conditiile dificile rezulta din relatiile intre constructia care se va realiza si constructiile existente pe amplasament sau in imediata vecinatate a acestuia.

Interactiunile respective se manifesta atat in faza de executie cand procesele tehnologice necontrolate pot modifica starea de echilibru a constructiilor existente, cat si in exploatare, ca urmare a solicitarilor suplimentare care se aplica pe masivele de pamant pe care se afla constructiile adiacente.

Pentru a preveni diferitele avarii si chiar posibile accidente grave sunt necesare masuri specifice atat in ceea ce priveste rezolvarea constructiva a cladirii noi (in special pentru infrastructura acesteia), cat si in ceea ce priveste desfasurarea lucrarilor de executie.

Cu ocazia implantarii unei constructii noi in tesutul urban existent, apropae in toate cazurile se intalneste un complex de conditii dificile care provin, in principal din prezenta pe amplasament sau in imediata vecinatate a acestuia a unor constructii, cladiri si/sau retele edilitare. In prezent in cele mai multe cazuri pe amplasamentele libere, mai ales in centrele oraselor, pot fi intalnite umpluturi cu grosimi importante (care pot atince 10-12m), resturi de constructii vechi, unele cu valoare istorica, etc.

Identificarea si analizarea conditiilor specifice ale fiecarui amplasament trebuie sa preceada activitatea de proiectare, in vederea evaluarii impactului acestora asupra constructiei noi (din punct de vedere al alcatuirii generale, dar mai ales din punct de vedere al costurilor de executie).

Pentru unele amplasamnete, la conditiile dificile provenite din mediul construit se adauga diferitele conditii dificile provenite din mediul natural.

Prin executarea unei constructii noi, starea de eforturi si de deformatii in straturile de pamant pe care sunt fundate cladirile existente in vecinatatea amplasamentului se modifica. Ca urmare in absenta uneor masuri corespunzatoare, apar tasari ale acestor straturi insotite de degradari mai mult sau mai putin extinse ale cladirilor existente.

De asemenea in timpul lucrarilor de executie unele operatii (sapaturi, epuismante, baterea pilotilor) pot antrena miscari ale straturilor de fundatie ale constructiilor invecinate, cu acelasi tip de consecinte.

Dupa executarea constructiei noi, in cazul “plombelor”, calcanele constructiilor existente devin inaccesibile din exterior (pentru consolidarea in vedere ridicarii gradului de asigurare seismica).

Ca atare, pentru protejarea constructiilor invecinate, sunt necesare mai multe activitati care se completeaza reciproc:

expertizarea constructiilor existente in vecinatatea amplasamentului;

edentificarea cauzelor care pot favoriza tasarile terenului sub constructiile existente in timpul lucrarilor de executie a infrastructurii;

evaluarea interactiunii, la nivelul terenului de fundare, intre constructia noua si cladirile invecinate;

proiectarea si executarea unor masuri rationale, din punct de vedere tehnic si economic, pentru evitarea/limitarea degradarilor posibile.

CAUZELE SI TIPURILE DEGRADARILOR CLADIRILOR EXISTENTE, PRODUSE IN TIMPUL LUCRARILOR DE EXECUTIE A CLADIRILOR NOI ADIACENTE

In timpul executiei unei cladiri noi in vecinatatea unor cladiri sau retele existente echilibrul masivelor de fundare ale cladirilor se modifica temporar sau definitiv.

Desfasurarea lucrarilor fara un proiect tehnologic corespunzator poate conduce la accidente grave cu consecinte umane sau financiare.

In cazul lucrarilor in vecinatatea cailor de circulatie, prabusirea unor taluzuri, in afara accidentului propriu-zis, poate duce si la blocarea traficului.

Se considera asadar folositoare cunoasterea cauzelor care pot produce degradari ale constructiilor existente in timpul executiei unor lucrari de constructie in vecinatatea lor, precum si principalele solutii constructive pentru limitarea/evitarea degradarilor.

In cazul constructiilor tip “plomba”, tasarea terenului sub constructiile vecine se poate produce, in principal, din urmatoarele activitati:

lucrarile de sapatura;

lucrarile de evacuare a apelor;

baterea pilotilor;

executarea fundatiilor;

Miscari provocate de lucrarile de sapatura

Sapaturile executate in apropierea constructiei existente pot provoca tasari ale terenului de fundare al acesteia prin:

socurile mecanice provocate de utilajele de sapare (loviturile repetate ale cupei excavatorului, de exemplu); efectul socurilor mecanice este analog cu cel provocat de baterea pilotilor dar este mai putin sever (energia si viteza loviturilor este mai mica);

modificarea starii de echilibru a masivului de pamant, modificarea starii de echilibru a masivului de pamant depinde de pozitia sapaturii in raport cu fundatiile cladirilor vecine existente;

Echilibrul masivului poate fi considerat nemodificat in faza de executie in urmatoarele situatii:

pentru cladiri alaturate, daca sapatura pentru cladirea noua este peste sau la acelasi nivel cu fundatiile constructiei existente;

pentru cladiri care nu sunt alaturate, daca diferenta de nivel intre cota de fundare a cladirii existente si cota sapaturii pentru constructia noua asigura realizarea taluzului natural (eventual si cu o bancheta de siguranta);

pentru cladiri “plomba”, sapaturile trebuie executate in taluz vertical, atat langa constructiile invecinate cat si in majoritatea cazurilor pe laturile de langa strada; aceste taluzuri vor fi obligatoriu sprijinite.

Miscarile posibile in vecinatatea excavatiilor sunt:

deplasari verticale in zonele vecine sapaturii;

deplasari orizontale catre interiorul gropii;

deplasari verticale ale fundului gropii si in interiorul masivului de sub nivelul sapaturii;

Deplasarile probabile sunt mai mari in terenurile cu compresibilitate ridicata.

Figura. 2.7.2.1.1 – Sapatura in vecinatatea constructiilor existente

Miscari provocate de lucrarile de epuismente

In cazul in care subsolul si/sau fundatiile cladirii se afla sub nivelul pansei freatice, se impune evacuarea apei din sapatura (epuismente) pentru executarea lucrarilor de betoane si pentru a impiedica deteriorarea fundului sapaturii.

Prin evacuarea apei, presiunea hidraulica din masivele de pamant din zona vecina gropii se modifica si in consecinta se pot produce deformatii ale terenului de sub cladirile vecine.

Evacuarea necontrolata a apei sau cu debite mari poate antrena si particule de pamant (in special in terenuri nisipoase) provocand goluri de eroziune in terenul de sub constructiile existente.

Figura. 2.7.2.2.1 – Epuismente in vecinatatea constructiilor existente

Miscari provocate de baterea pilotilor

Baterea pilotilor poate provoca degradari constructiilor invecinate prin:

Efectul vibratiilor mecanice: amplaoarea acestui efect depinde de natura terenului traversat, de piloti, tipul pilotilor si distantele intre acestia, modul si ordinea de batere a pilotilor, precum si de distanta de la locul de batere pana la cladirea existenta. Baterea intensiva a pilotilor in apropierea constructiilor existente poate provoca, in afara efectelor fiziologice legate de zgomote si vibratii, avarii, in special la elementele nestructurale (pereti despartitori, elemente decorative la fatade, etc.). efectele mecanice sunt cele mai intense in pamanturile pulverulente si in argilele compacte (in aceste terenuri nu se pot bate piloti la distante mai mici de 5 m de constructiile existente);

Tasarea masivelor de pamant: sub efectul vibratiilor produse prin baterea pilotilor, se produc tasari ale masivelor de pamant pulverulente si in special ale straturilor aflate sub nivelul apei subterane. Baterea pilotilor in unele terenuri argiloase produce o ridicare a suprafetei datorata cresterii presiunii apei in sol, urmata de o tasare cand aceasta suprapresiune dispare. Aceste deplasari se resimt, in general, la distante egale cu grosimea stratului de argila strabatut. Baterea pilotilor cu preforare limiteaza acest efect.

CAUZELE SI TIPURILE DEGRADARILOR CLADIRILOR EXISTENTE, PRODUSE DUPA FINALIZAREA LUCRARILOR DE EXECUTIE A CLADIRILOR NOI ADIACENTE

Experienta arata ca amplasarea unei constructii noi langa o cladire existenta poate produce acesteia avarii considerabile ca urmare a suprasolicitarii terenului de fundare.

Incarcarile aduse pe teren de constructia noua modifica starea de eforturi unitare din straturile de pamant pe care sunt fundate constructiile invecinate.

Suprasolicitarea masivului este cu atat mai mare cu cat constructia noua este mai grea in raport cu constructia existenta. Concentrarea prin suprapunere a eforturilor in zona rostului dintre cele doua constructii adiacente, conduce la deformatii verticale neuniforme ale pamantului sub constructia existenta precum si la tasari diferentiale ale fundatiilor acesteia.

Daca cladirea existenta nu este capabila sa preia aceste tasari (este mai alez cazul cladirilor vechi cu sistem de fundare slab si fara legaturi care sa asigure redistribuirea eforturilor in suprastructura), se produc avarii caracteristice (fisuri la 45˚ mai mult sau mai putin extinse).

Ca urmare a tasarilor diferentiale, se poate produce si inclinarea constructiei existente care anuleaza rostul de tasare fata de cladirea noua. In acest caz, pe masura ce tasarile sub constructia noua (mai grea) cresc (in timpul executiei si imediat dupa intrarea in exploatare), o parte din greutatea acesteia se transmite prin frecare catre cladirea existenta, amplificand starea de degradare a acesteia.

In cazul in care constructia existenta este fundata pe piloti, componenta orizontala a presiunii da nastere unor deformatii laterale care pot conduce la:

aparitia sau sporirea frecarii negative pe piloti;

introducerea de eforturi orizontale (transversale) in pilotii constructiei existente;

Situatii asemanatoare si cu acelasi tip de consecinte se pot intalni si la constructiile noi, care au tronsoane cu greutati disproportionate. In acest caz, se recomanda ca executia tronsoanelor cu putine niveluri sa se faca dupa consumarea intr-o masura cat mai mare a tasarii probabile a cladirii inalte.

Constructiile noi pot produce de asemenea tasari ala terenului de sub retelele existente din vecinatate, in cazul in care nu s-au luat masuri de protectie.

Daca retelele sunt purtatoare de apa iar terenul de fundare cuprinde straturi de PSU, procesul de deformare poate fi aplificat.

CAPITOLUL 3

PROCEDEE DE IMBUNATATIRE A TERENURILOR DIFICILE DE FUNDARE

GENERALITATI

Pentru cladirile civile si industriale, imbunatatirea terenului de fundare se refera in special, la marirea stabilitatii, adica sporirea unghiului de frecare interioara si a coeziunii si la evitarea influentei negative a variatiilor de umiditate asupra caracteristicilor mecanice ale pamanturilor.

Pentru constructiile hidrotehnice dar si pentru faza de executie a lucrarilor civile si industriale, prin imbunatatire se urmareste si micsorarea permeabilitatii terenului pentru a reduce la minimum debitul apelor de infiltratie in timpul executiei si consecintele pomparii cu viteze mari a apelor din sapatura.

In general, rezultatele asteptate in urma aplicarii unor tehnici de imbunatatire sunt:

cresterea densitatii si rezistentei la forfecare a terenului;

diminuarea compresibilitatii;

modificarea permeabilitatii (reducerea infiltratiilor, cresterea vitezei de consolidare);

imbunatatirea omogenitatii;

Pentru a se putea realiza o comparatie intre metodele diferite de imbunatatire a terenurilor de fundare trebuie sa se tina cont de:

suprafata si volumul terenului de imbunatatit;

utilizare, aplicarea incarcarilor;

influenta asupra mediului si vecinatatilor;

accesibilitate;

PROCEDEE DE IMBUNATATIRE A TERENURILOR DIFICILE DE FUNDARE:

Eliminarea straturilor sensibile de la suprafata terenului de fundare

Pentru evitarea tasarilor (uniforme si/sau neuniforme) care se pot produce pe terenurile de fundare dificile, se recurge la procedeul eliminarii si/sau inlocuirii straturilor sensibile situate in zona activa de fundare.

Alegerea acestei solutii care implica manevrarea unor volume mari de teresamente, se va face numai pe baza unei analize tehnico-economice, care tine seama de principalii factori care intervin cu pondere mare in costul lucrarilor.

caracteristicile cladirii (adancimea subsolului, greutatea cladirii, etc.);

tiplul fundatiilor;

grosimea straturilor sensibile;

nivelul apei subterane;

distanta pana la sursa de aprovizionare cu material de inlocuire;

In functie de adancimea subsolurilor, de grosimea straturilor sensibile si de suprafata in plan a fundatiilor, se pot adopta urmatoarele solutii:

Eliminarea totala a straturilor sensibile rezemend fundatiile direct pe straturile bune din adancime. Aceasta solutie poate fi adoptata cand grosimea straturilor sensibile este relativ mica (3-4m). inlaturarea straturilor sensibile se face, de regula :

numai dub fundatii: in acest caz fundarea se face prin intermediul unor puturi sau talpi continue de beton (solutia se aplica de obicei cladirilor fara subsol);

sub intreaga cladire: fundarea se face pe stratul bun din adancime prin fundatii izolate, talpi simple incrucisate sau prin radier (solutia se aplica in cazul cladirilor cu subsol);

Figura. 3.2.1.1. – Fundare directa cu eliminarea totala a straturilor sensibile

Eliminarea partiala a straturilor sensibile se practica atunci cand grosimea acestora este de 6-8 m. In aceasta situatie se elimina circa 60-70% din grosimea straturilor sensibile astfel incat tasarile probabile ale straturilor ramase (tasari normale si/sau de umezire) sa se inscrie in limitele admisibile pentru structura respectiva.

Solutiile de fundare raman in principiu aceleasi ca si in cazul eliminarii totale a straturilor sensibile.

Figura. 3.2.1.1. – Fundare directa cu eliminarea partialaa straturilor sensibile

Inlocuirea straturilor sensibile

Eliminarea straturilor sensibile si inlocuirea lor cu materiale de completare, bine compactate, este o solutie care s-a dovedit eficienta, atat in cazul pamanturilor cu compresibilitate mare cat si in cazul pamanturilor sensibile la umezire.

Procedeul este cunoscut sub numele de perna de fundare.

Materialele de completare pot fi : pamant local, nisip, pietris, balast.

Rolul pernei consta in repartizarea incarcarilor aduse de fundatii pe o arie mai mare astfel incat presiunea pe straturile sensibile sa ramana in limitele admisibile pentru categoria respectiva de pamant. Analizele de cost arata ca, in general, procedeul este mai ieftin decat marirea talpilor de fundatie si coborarea adancimii de fundare pana la atingerea valorii dorite a presiunii pe straturile sensibile.

Totodata se realizeaza si reducerea grosimii totale a straturilor sensibile si, deci, micsorarea, si pe aceasta cale, a tasarilor probabile.

Stabilirea grosimii pernei (h) se face pornind de la relatia intre presiunea la suprafata terenului si presiunea la adancime (z).

Latimea pernei (B) se determina astfel incat tendinta de deformare laterala a pernei, cauzata de presiunea verticala, sa poata fi preluata de pamantul inconjurator.

Se recomanda ca unghiul de descarcare a eforturilor sa fie aproximativ 45˚.

Figura. 3.2.2.1. – Fundare pe perna compactata

Figura. 3.2.2.2. – Dimensiunile unei perene de fundare

Aceasta solutie constructiva este in general scumpa, deoarece implica volume mari de terasamente (sapaturi si umpluturi) si volume mari de pamant care trebuie transportat.

Solutia trebuie adoptata prin comparatie cu alte solutii posibile (imbunatatirea terenului, fundarea indirecta).

In unele situatii se poate dovedi eficienta si o solutie combinata constand din doua sau trei din masurile de mai jos:

eliminarea partiala a straturilor sensibile;

imbunatatirea prin compactare dinamica a straturilor sensibile ramase;

perna de fundare de grosime mai mica;

Compactarea

Compactarea statica

Preincarcare

Cand terenul de fundare este alcatuit din pamanturi fine (coezive) saturate, aplicarea unei incarcari conduce la deformatii care evolueaza in timp.

Reducerea volumului care antreneaza o crestere a densitatii, poate avea loc numai daca este acompaniata printr-o expulzare a apei din pori (consolidare).

Metoda cea mai simpla de imbunatatire (compactare) a unor astfel de terenuri fine si de marire a vitezei procesului de deformare este de aplicare a unei incarcari uniforme pe suprafata terenului, incarcarea fiind superioara incarcarilor care vor fi aplicate ulterior. Viteza de consolidare este influentata prin marimea si etapizarea aplicarii incarcarii.

Dupa aplicarea preincarcarii care este superioara incarcarii care va fi exercitata utlerior excesul de presiune interstitiala scade.

Cand excesul de incarcare uniforma este indepartat, in momentul de timp ts, partea centrala a stratului de pamant nu a atins inca gradul necesar de consolidare care asigura ca nu se vor mai produce deformatii.

Partile superioara si inferioare ale stratului sunt supraconsolidate.

Dupa indepartarea incarcarii de preconsolidare, procesul de consolidare continua si antreneaza tasari suplimentare in zona centrala, in timp ce in partile superioare si inferioare ale stratului se produc umflari. In general pentru ca indicele de compresiune este mult mai mare decat cel de umflare (Cc>>Cs), tasarile vor fi mai mari decat umflarile

Concluzie: pentru straturi de grosime mare este mai eficace aplicarea unor incremente mici ale presiunii de preconsolidare pe intervale mai reduse de timp in scopul reducerii umflarii.

Preincarcare cu accelerarea consolidarii

Conform teoriei consolidarii, timpul necesar consolidarii depinde de permeabilitatea si de patratul grosimii stratului de pamant fin.

In cazul in care caile de drenare pentru reducerea excesului de presiune interstitiala devin prea lungi, concomitent cu permeabilitatea care diminueaza, este recomandata scurtarea cailor de drenare in mod artificial pentru accelerarea procesului.

Drenuri verticale

Instalarea drenurilor verticale este realizata in vederea accelerarii tasarilor prin consolidare pe termen lung induse de aplicarea unei incarcari.

Un alt obiectiv al acestor lucrari este de imbunatatire a stabiitatii unui masiv prin cresterea generala a rezistentei lui la forfecare.

In regiuni seismice, reteaua de drenuri verticale poate fi de asemenea, utilizata pentru reducerea fenomenelor de lichefiere.

Domeniile in care aceasta tehnica este folosita in mod uzual:

rambleele rutiere sau feroviare;

construirea si ranforsarea digurilor;

rambleele realizate pentru construirea unor ansambluri de constructii civile sau industriale etc.;

preincarcarea zonelor depozitate (deseuri);

constructii marine sau litorale;

reutilizarea pamanturilor excavate;

porturi, aeroporturi, etc.;

Un alt obiectiv al acestor lucrari este de imbunatatire a stabiitatii unui masiv prin cresterea generala a rezistentei lui la forfecare.

Retelele de drenuri verticale au fost de asemenea utilizate pentru drenarea terenurilor prin electroosmoza. In acest caz in drenurile plane prefabricate sunt introdusi electrozi supusi unei diferente de potential. Viteza de consolidare estfel obtinuta depinde in special de diferenta de potential aplicata si de coeficientul de permeabilitate electroosmotica.

In domeniul protectiei mediului, reabilitarea terenurilor contaminate reprezinta un caz de aplicare aflat in plina dezvoltare. In acest caz este posibila necesitatea tratarii apei contaminate care urca prin drenuri inaintea evacuarii ei.

Durata de viata necesara pentru drenurile verticale este cel mai adesea limitata la circa 5 ani, exceptie facand drenurile utilizate pentru prevenirea lichefierii terenului a caror durata de viata trebuie sa fie in mod evident mult mai mare.

Instalarea drenurilor verticale poate avea un efect negativ asupra proprietatilor terenului (diminuarea rezistentei la forfecare).

De eventuala diminuare a rezistentei la forfecare trebuie tinut cont atunci cand stabilitatea poate fi pusa in pericol prin conditiile de incarcare prevazute.

Figura. 3.2.3.1.1. – Consolidarea prin electroosmoza

Drenuri plane

Drenurile plane sunt introduse intr-o mandrina pentru infigerea in teren. Un sabot de ancorare, fixat la baza drenului inaintea instalarii lui, impiedica ridicarea acestuia in timpul extragerii mandrinei.

Introducerea in teren a mandrinei este realizata fie prin penetrare statica, fie prin actiune dinamica, prin intermediul unui utilaj vibrator sau al unui berbec (batere).

Este de preferat utilizarea unui mod de introducere statica in terenurile sensibile la tulburare.

Dupa recuperarea mandrinei se taie drenul de preferinta la circa 25 cm deasupra platformei de lucru, astfel incat sa se asigure o buna legatura hidraulica cu covorul drenant.

Este important ca pentru un dren instalat capacitatea de debit (cantitatea de apa care trece vertical prin dren in unitatea de timp pentru un gradient hidraulic unitar) sa fie suficienta pentru obtinerea gradului de consolidare prevazut prin calcul.

Capacitatea de debit necesara depinde de:

adancimea de instalare a drenurilor;

distanta intre drenuri (aceasta este cu atat mai mare cu cat adancimea drenurilor creste);

caracteristicile de consolidare ale terenului (sunt cu atat mai mari cu cat permeabilitatea si compresibilitatea terenului sunt mai mari);

Capacitatea de debit reala a drenurilor instalate in teren depinde de:

proprietatile drenului plan;

metoda de instalare (incluzand efectele zonei tulburate, ale gaurii realizate de mandrina si a prezentei aerului in drenuri);

interactiunea intre teren si dren (presiunea orizontala a pamantului asupra drenului, colmatajul posibil al filtrului si/sau al miezului si efectul flambajului);

In terenurile foarte compresibile, tasarea care se produce I timpul procesului de consolidare poate antrena flambarea sau rasucirea drenurilor, ceea ce poate reduce foarte mult capacitatea lor de debit.

In general fenomenul de flambare se manifesta la partea superioara a unui strat de pamant.

Conditiile de flambaj extrem nu pot totusi sa se intalneasca decat intr-un pamant foarte compresibil pentru care deformatia verticala este de ordinul a 50%.

Pentru un pamant ordinar si conditii de incarcare curente, deformatia este in general cuprinsa intre 10 – 15 %.

Drenuri tubulare prefabricate

Un dren prefabricat se compune dintr-un miez tubular, in general un tub crepinat (perforat) din plastic, cu diametrul exterior de 50 mm si cel interior de 45 mm, ranforsat cu caneluri inelare, rezistent la strivire, inconjurat de un filtru din geotextil netesut.

Drenurile tubulare prefabricate sunt introduse intr-o mandrina, in general cu un diametru exterior de 100 mm.

dupa ridicarea mandrinei de infigere, drenurile sunt taiate de preferinta la 25 cm deasupra suprafetei platformei de lucru, astfel incat sa fie asigurata o buna legatura hidraulica cu stratul drenant.

Drenuri din nisip

Drenurile din nisip sunt realizate fie prin metode numite fara refularea terenului fie prin metode numite cu refularea terenului.

Metodele numite fara refularea terenului cuprind:

foraj cu snec;

lansarea cu apa;

foraj cu snec tubular si curent de apa;

Modul de executare cu snec consta in insurubarea acestuia pana la adancimea necesara, extragerea lui si apoi umplerea forajului cu nisip.

Tehnilogia cu snec tubular consta in insurubarea snecului pana la adancimea necesara apoi consomitent cu extragerea snecului se introduce nisipul prin coloana sa tubulara.

Prin tehnologia lansarii cu apa forajul care va fi apoi umplut cu nisip este creat printr-un jet de apa sub o presiune si un debit care depind de caracteristicile terenului. Nisipul este apoi introdus in foraj fara compactare.

Metodele numite cu refularea terenului cuprind tehnologiile de instalare prin batere sau vibroinfigere.

La instalarea prin batere, un tub echipat la varf cu un sistem de inchidere este introdus prin batere in teren. La ridicarea tubului, varful se deschide, tubul este umplut cu nisip saturat, iar acesta va fi transferat in teren pe masura ridicarii tubului astfel incat sa formeze o coloana cu rol de dren.

Tehnologia vibroinfigerii este asemanatoare tehnologiei anterioare, cu diferenta ca pentru introducerea tubului in teren se utilizeaza un utilaj vibrator montat pe capul tubului.

O alta solutie tehnologica consta in utilizarea unui utilaj vibrator care se monteaza in varful tubului. Acesta va trebui sa fie echipat insa cu o zona tubulara prin care sa poata trece nisipul pentru umplerea forajului. Transferul nisipului se realizeaza ca si in tehnicile anterioare, pe masura ridicarii tubului fara a compacta nisipul.

Continuitatea drenului din nisip este extrem de importanta si este obligatoriu ca diametrul acestuia sa respecte prevederile proiectului pentru a se asigura capacitatea de drenare necesara.

Riscul de intrerupere a drenului de nisip apare in special in tehnicile prin care intai este realizat forajul care abia apoi este umplut cu nisip. Este cazul tehnologiilor cu lansare cu apa sau forare cu snec plim.

Continuitatea si un diametru al drenului cvasiconstant sunt garantate prin tehnicile prin care nisipul este introdus printr-un tub infipt prin batere sau vibrare in teren si prin tehnologia cu snec tubular.

Instalarea drenurilor prin infigerea unui tub inchis (mandrina) provoaca o deplasare laterala a terenului in jurul tubului, cu o perturbare globala a acestuia si formarea unei zone in care straturile orizontale cu permeabilitate mai ridicata sunt distorsionate pe verticala.

Instalarea drenurilor poate de asemenea sa creeze fisuri (crapaturi) verticale in teren. Acestea vor fi umplute cu nisip.

Metoda de realizare a drenurilor prin lansare cu apa provoaca o tulburare minima a terenului. Un foraj mai mare decat diametru nominal este in general creat si in consecinta aceasta metoda este considerata eficace. Este necesar insa ca presiunea jetului si a debitului de apa sa fie in concordanta cu conditiile de pe teren.

Drenuri din nisip cu invelis de geotextil

Riscul reducerii sectiunii drenului de nisip poate fi evitat prin invelirea acestuia intr-un geotextil.

La origine metoda era rezervata drenurilor cu diametru mic , dar astazi ea este aplicata de asemenea drenurilor de diametru mare.

Incarcarea

Operatiunea de incarcare consta in general in aplicarea unei incarcari pe suprafata covorului drenant.

Aplicarea incarcarii trebuie realizata astfel incat sa nu fie pusa in pericol stabilitatea terenului.

Daca rezistenta la forfecare a terenului este prea redusa pentru a permite construirea integrala a rambleului, este necesara realizarea banchetelor laterale.

O alta solutie consta in aplicarea incarcarii in etape, analizandu-se imbunatatirea rezistentei la forfecare a terenului suport si disiparea suprapresiunii apei din pori in timpul procesului de consolidare, pentru a permite pasajul la o etapa urmatoare de incarcare si apoi tot asa pana la valoarea finala a incarcarii.

Denivelarea panzei freatice dintr-un strat permeabil aflat in legatura directa cu drenurile poate fi de asemenea realizata, fie ca alternativa a aplicarii incarcarii externe printr-un rambleu, fie in combinatie cu acesta.

Pentru amplasamentele in care conditiile de stabilitate nu sunt suficiente, aplicarea unei incarcari printr-un rambleu poate fi inlocuita sau completata prin metoda incarcarii prin vid (consolidare atmosferica).

In acest caz, covorul drenant trebuia acoperit cu o membrana etansa care este inchisa ermetic la marginile covorului.

Covorul drenant este apoi legat la un sistem de pompe de vid care introduc in drenuri o presiune negativa prin raport cu presiunea interstitiala, determinand astfel consolidarea terenului.

Depresionarea maxima care poate fi obtinuta prin metoda consolidarii cu vid este de circa 70.-80 kPa.

O alta metoda de consolidare cu vid: drenurile plane sunt taiate la baza unei transei cu adancimea de circa 1 m fata de platforma de lucru, sapate in lungul fiecarui rand de drenuri.

Fiecare rand de drenuri verticale este apoi legat la un dren tubular orizontal, acoperit cu un tub. Drenurile tubulare sunt legate la randul lor la un sistem de pompe de vid, iar depresionarea generata in drenurile tubulare este transmisa celor verticale.

Acest sistem prezinta avantajul ca nu necesita o panza freatica etansa pe toata suprafata ca in sistemul traditional.

Dezavantajul consta in faptul ca nu se poate depresiona si primul metru din teren.

Depresionarea maxima care poate fi obtinuta prin aceasta metoda este de circa 50 kPa.

Injectarea solida

Cele doua metode prezentate anterior realizeaza compactarea terenului prin aplicarea unei incarcari statice, care determina reducerea volumului de goluri si concomitent drenajul apei existente in acesta.

Injectarea solida consta in introducerea unui mortar in teren, injectat sub presiune.

Figura. 3.2.3.1.2. – Injectarea solida

Compactarea in adancime realizata prin batere

Compactarea terenurilor slabe cu ajutorul maiurilor se practica frecvent in scopul diminuarii proprietatilor de tasare neuniforma pe zona sau ale unei parti a zonei de influenta, datorate solicitarilor fundatiilor. Pe terenurile sensibile la umezire, metoda se combina cu umezirea prealabila.

In conditia aplicarii maiurilor obisnuite cu greutate 2-3.5t care se lasa sa cada de la o inaltime de 3-5 m, grosimea stratului indesat, adica stratul la limita caruia se elimina proprietatile de tasare neuniforma a terenului, oscileaza intre 1 si 2 m, valoarea suprafetei betatorite fiind de la 0.2 pana la 0.5m. pentru cladirile relativ usoare cu latimea fundatiilor pana la 1 – 1,2 m , indesarea cu ajutorul maiurilor obisnuite se dovedeste de regula a fi suficienta pentru diminuarea proprietatilor de tasare neuniforma la limitele intregii zone deformabile. La solicitari mai insemnate ce actioneaza asupra fundatiilor cand si adancimea zonei deformabile depaseste 2 m apare necesitatea realizarii unor perne de teren compactat pe suprafata fundului gropii de fundatie. Dar in acest caz este indicat din punct de vedere tehnico-economic sa se mareasca greutatea, diametrul si inaltimea de cadere a maiurilor. Prin marirea parametrilor mentionati creste intensitatea si adancimea raspandirii tensiunilor dinamice si prin urmare si grosimea stratului indesat. Pe langa aceasta se ridica in mod considerabil productivitatea muncii pe seama cresterii dimensiunilor maiului si micsorarii numarului de lovituri pe acelasi loc.

Compactarea cu maiul greu

Compactarea cu maiul greu a terenurilor slabe de fundare se efectueaza potrivit prevederilor din “Normativ privind consolidarea terenurilor de fundare slabe prin procedee mecanice” indicativ C.29-77 si consta in baterea terenului cu un mai de 2,5 – 4 tone greutate care cade de la o inaltime de 2 – 4 m.

Instalatia de compactare cu maiul greu se compune din utilajul (macaraua) de actionare si maiul propriu-zis.

Utilajul de actionare trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

sa aiba capacitatea maxima de ridicare cu minim 20% mai mare decat greutatea maiului, in scopul preluarii la ridicare si a fortelor de aderenta dintre mai si teren, pentru a nu se lucra cu bratul ridicat la maximum, aceasta fiind o pozitie de lucru periculoasa;

sa se poata efectua coborarea maiului prin cadere libera;

sa se deplaseze de preferinta pe senile sau, in cazul deplasarii pe pneuri, sa aiba posibilitatea calarii automate(pentru obtinerea unei productivitati acceptabile);

Tehnologia de compactare cu maiul greu consta in principal din urmatoarele faze:

aducerea terenului la umiditatea optima de compactare;

trasarea si marcarea axelor de lucru a utilajului;

executarea compactarii propriu-zise, prin baterea cu maiul, de la inaltimi si cu numar de lovituri determinate experimental;

nivelarea finala a suprafetei compactate;

Compactarea cu maiul greu s-a aplicat pana in prezent in special la pamanturile sensibile la umezire, in cazul carora se obtin adancimi de compactare de 1,2 – 1,5 m.

Pe baza cercetarilor INCERC s-a stabilit necesitatea efectuarii compactarii cu maiul greu in doua cicluri de batere, respectiv primul (preindesarea) cu un lucru mecanic mai mic si al doilea (indesarea propriu-zisa) cu un lucru mecanic mai mare.

Prin sporirea treptata a efortului de compactare se mobilizeaza prin indesare fortele de frecare si se ajunge la o rezistenta suficienta pentru a impiedica afanarea masei de pamant.

Prin compactarea cu maiul greu in doua cicluri de batere se sporeste adancimea de compactare pana la 2,5 – 3 m, largindu-se astfel gama de constructii ce pot fi fundate direct pe terenul compactat.

Pe terenul compactat cu maiul greu se pot funda in general constructii usoare ca estacade, rezervoare de capacitate mica, hale usoare etc. sau chiar constructii grele, atunci cand sub teren slab de 2 – 3m grosime se afla un teren bun de fundare.

Prin compactare se formeaza un sambure indesat. Forma zonei indesate se aseamana cu curba de repartizare pe veritcala a presiunilor in pamant la o incarcare statica. Compactarea se face pana in momentul in care apare un refuz, adica pana cand suprafata nu se mai deniveleaza in urma compactarii. Baterea (dupa ce s-a obtinut refuzul) nu duce numai la marirea neinsemnata a zonei de pamant compactat si a indesarii lui, ci si la deplasarea samburelui indesat in jos; pamantul vecin este refulat lateral si se mareste grosimea pamantului afanat din suprafata. Obisnuit grosimea acestui strat este de 10 – 15 cm. refuzul se determina de obicei pe cale experimentala prin incercari, prin refuz, intelegandu-se coborarea suprafetei terenului, masurata in centimetri, sub ultima lovitura a maiului. Acesta se considera atins cand coborarea terenului a ajuns la o valoare constanta sub fiecare lovitura.

Refuzul pentru pamanturile la care se aplica metoda de compactare se obtine de obicei dupa 5 – 12 lovituri la umiditatea optima si este de 1 – 1,5 cm la argile nisipoase sensibile la umezire.

Compactarea cu supermaiul

Compactarea cu supermaiul consta intr-o batere intensiva, aplicand lovituri puternice de scurta durata la suprafata terenului.

Explicarea teoretica a fenomenelor dinamice create de soc este foarte dificila, precizandu-se in continuare mai curand efectele operatiei de batere decat aceste fenomene si anume:

se produc deformatii (tasari) superioare asupra terenului compactat fata de tasarile de consolidare prevazute sub lucrarea definitiva;

se maresc rezistentele la taiere si modul de deformatie a terenurilor de fundare.

Cu referire la executie, in cazurile curente, supermaiul ridicat la inaltime de o macara este lasat sa cada, similar baterii cu maiul, fiind realizate in acelasi loc (pe o saltea de materiale granulare depuse pe terenul de tratat), mai multe lovituri ale supermaiului. Aceasta operatie este repetata dupa o retea stabilita de proiectant, functie de scopul urmarit.

Dupa terminarea primei faze de batere si dupa nivelarea platformei se vor realiza una sau mai multe faze de batere cu respectarea unui anumit timp de repaus care sa permita mai ales diminuarea presiunilor create de socuri.

Ipotezele sprivind eficacitatea compactarii interioare a argilelor moi:

numeroase pamanturi moi sunt saturate; ele au cateva procente de gaze diferite, provenind din materialele organice pe care le contin; sub actiunea socurilor ele se disipeaza si antreneaza o variatie de volum;

in apropriere de starea de saturatie completa se poate produce lichefierea;

sub actiunea baterii (lichefiere, dezorganizarea structurii si fisurarea terenului0 permeabilitatea terenului creste si permite o rapida imprastiere a presiunilor interstitiale;

micsorarea rezistentei la taiere a pamantului ce rezulta din batere este urmata de o reconstruire tixotropica a texturii, care are loc dupa un anumit timp.

Efectul initial al saturarii si compresibilitatii fluidului, cunoscut de altfel, asupra comportamentului unei argile moi (dupa soc) este de a provoca o tasare imediata.

Evolutia rezistentei la taiere, studiata in laborator si pe teren, arata ca dupa soc, sporul de coeziune in raport cu valoarea initiala este foarte variabil: compozitiile chimice si mineralogice par sa influenteze puternic acest spor.

In cazul argilelor se vor putea descoperi factorii care duc la cresterea capacitatii la batere; in prezent singurul mijlic eficare de apreciere si de alegere a parametrilor de batere (energie, greutatea maiului, inaltimea de cadere) rezulta din realizarea unei suprafete de incarcari experimenta;e ale carei dimensiuni trebuie sa fie suficient de mari, spre a nu avea influenta asupra preciziei uneor rezultate reale.

Distributia punctelor de ciorne in plan si in timp este determinata in prealabil in functie de grosimea stratului compresibil si de permeabilitatea materialului. In urma unui asemeneat tratament, terenul sufera transformari profunde si complexe, scoase in evidenta de cercetari extinse pe mai multi ani.

Aceasta metoda se caracterizeaza prin:

energie de compactare insemnata (cateva mii de kilonewtoni la o bataie);

rapiditatea procedeului de imbunatatire;

energia mare de compactare permite ameliorarea terenului pe o grosime mare. Dupa legea de distributie a eforturilor in pamant grosimea in metri a terenului compactabil este practic proportionala cu radacina patrata a energiei de batere exprimata in kN.

Dimensiunile maiurilor de batere trbuie sa fie adaptate la teren ca suprafata, ceea ce conduce la necesitatea dotarii utilajului cu o duzina de modele diferite de maiuri. Aceasta diversificare se accentueaza prin folosirea uneor maiuri din ce in ce mai grele ce permite rezolvarea mai usoara a majoritatii problemelor de imbunatatire dinamica mai ales cand terenul de suprafata este rezistent (intarit) pe o grosime de mai multi metri (datorita desecarii, a traficului sau a inghetului). Dezavantajul metodei consta in faptul ca necesita utilaje speciale cu foarte mare putere de ridicare.

In ceea ce priveste rapiditatea de consolidare aceasta este cvasiinstantanee in terenuri permeabile si destul de rapida in terenuri namoloase sau argilo-nisipoase sau semipermeabile.

Repartizand judicios in timp ciclurile de batere se obtine intr-un timp foarte scurt o tasare echivalenta cu ceea care s-ar otine in timp indelungat sub influenta unei supraincarcari statice de mai multe atmosfere.

Primul efect obtinut intr-un teren supus baterii intensive este sfaramarea structurii materialului si lichefierea. Toate spatiile intergranulare sunt pline de lichid interstitial si presiunea acestuia devine egala cu greutatea terenului de deasupra care in general este mai mare decat dublul valorii hidrostatice.

Aceasta lichefiere este insotita simultan de o tasare care variaza in functie de granulometria terenului si indicele initial de goluri care rar este inferior valorii de 3% din grosimea totala a stratului compresibil; sub influenta comprimarii dinamice faza gazoasa isi reduce volumul, facandu-si instantaneu aparitia o tasare globala foarte apreciabila. Apa interstitiala supusa in mod brusc la un gradient important de presiune nu are nici o posibilitate sa iasa din structura alcatuita din granule solide si lichefiate in prealabil sub influenta undelor de soc si sa creeze astfel o adevarata retea de drenaj cu ramificatii multiple.

Compactarea dinamica prin vibrare

Este bine cunoscut ca particulele unui pamant granular pot fi rearanjate prin vibrare intr-o structura cu o densitate superioara.

Reducerea volumului depinde de natura terenului (capacitatea sa de indesare) si de intensitatea compactarii.

Pentru terenurile granulare, eficacitatea compactarii de suprafata prin vibrare (cilindrii compactori cu vibratii) este limitata la 80 cm.

Adancimi mai importante pot fi atinse prin metode de compactare de adancime – vibrocompactare – prin intermediul unor profile introduse in teren si de care sunt atasate utilaje vibratoare, astfel incat vibratiile sa fie induse in teren.

Tratarea prin vibrocompactare

Reprezinta modul de tratare a masivelor de teren prin vibrare, in care obiectivul principal este de marire a densitatii terenului. Tehnologia este aplicabila pentru majoritatea terenurilor granulare si rezultatul se concretizeaza in general printr-o crestere a rezistentelor si a rigiditatii terenului, precum si printr-o diminuare a permeabilitatii si a potentialului de lichefiere. Coeziunea terenului trebuie sa fie sczuta pentru a permite compacatrea numai prin vibrare – nisipuri si pietrisuri cu plasticitati neglijabile.

Pamanturile care prezinta o aderenta intre particule ridicata (datorata cimentarii, suctiunii etc.), pot sa nu fie adaptate pentru aceasta tehnologie de imbunatatire. In anumite cazuri, eficacitatea tratamentului poate fi marita prin utilizarea unui curent (jet) de apa sau prin combinarea metodei cu cea a drenurilor verticale.

Figura. 3.2.3.3.1. – Utilaj vibrator de adancime; principiul procesului de vibrare

Vibrocompactarea terenurilor granulare poate fi realizata prin diferite metode, care utilizeaza fie un mecanism vibrator de adancime fie unul care se monteaza la partea superioara (de suprafata)

Vibrocompactarea terenurilor granulare – etape:

Penetrarea ( infigerea in teren)

se produce sub efectul combinat al jetului de apa si al vibratiilor; prin ridicare spre suprafata apa antreneaza partea fina si formeaza un gol in jurul coleanei; la atingerea cotei dorite fluxul de apa este oprit.

Compactarea

este realizata prin vibratii de jos in sus; zona compactata formeaza un cilindru in jurul coloanei vibratoare cu un diametru care poate atinge 5 m.

Umplerea

in jurul coloanei vibratoare se formeaza un crater care va fi umplut cu nisip; se utilizeaza fie nisipul de pe amplasament, fie nisip adus din alte zone; necesarul de nisip poate atinge circa 10 % din volumul pamantului compactat.

Finalizarea

dupa finalizarea coloanelor compactate, suprafata terenului va fi de asemenea compactata printr-un procedeu de suprafata (cilindrii vibratori).

Figura. 3.2.3.3.2. – Etapele vibrocompactarii terenurilor granulare

Exista diferite astfel de profile, unul dintre cele mai utilizate fiind profilul cu aripi. Eficacitatea compactarii creste atunci cand se ajunge la rezonanta intre sistemul vibrant si terenul din jur. Prin intermediul unor accelerometre dispuse pe suprafata terenului si unui mecanism vibrator cu frecvente reglabile, este posibila adaptarea frecventei pentru amplificarea vibratiilor in teren; aceasta metoda este cunoscuta sub numele de compactare prin rezonanta.

Vibroinlocuirea consta in compactarea de adancime prin coloane de material granular, imbunatatirea terenurilor prin ranforsare.

Aceasta metoda este aplicabila terenurilor granulare cu un continut ridicat de particule fine sau terenurilor coezive.

Principiul metodei consta in realizarea fortata a unei gauri care apoi va fi umpluta cu material granular compactat.

Etapele vibroinlocuirii sunt:

Prepararea si alimentarea – pozitionarea utilajului si alimentarea coloanei cu material granular (piatra sparta).

Penetrarea (infigerea in teren) – introducerea in teren se realizeaza sub efectul combinat al vibratiilor si al aerului comprimat.

Compactarea – dupa atingerea cotei dorite, coloana este extrasa lent concomitent cu umplerea gaurii formate cu material granular. Coloana vibratoare este reintrodusa pana la obtinerea unui grad de compactare ridicat.

Finalizarea – dupa finalizarea coloanelor compactate, suprafata terenului va fi de asemenea compactata printr-un procedeu de suprafata (cilindri vibratori).

Figura. 3.2.3.3.3. –Etapele vibrocompactarii terenurilor granulare

Compactarea cu ajutorul exploziilor

Probleme generale

Compactarea in adancime prin explozii constituie unul din procedeele moderne de imbunatatire a terenurilor slabe in vederea fundarii directe a constructiilor. Acest procedeu se poate aplica indeosebi la pamanturile necoezive (nisipuri afanate, saturate) precum si la cele cu coeziune slaba sau sensibile la umiditate (loessuri).

Procedeul consta in producerea unor explozii dirijate la intervale de timp bine stabilite, corespunzatoare unor incarcaturi explozive plasate la diferite adancimi; exploziile sunt urmate de tasarea suprafetei terenului si de o crestere a starii de indesare a acestuia. In cazul pamanturilor sensibile la umezire, consolidarea prin explozii se face dupa ce in prealabil s-a efectuat o preumezire pe intreaga grosime a stratului de consolidat.

Eficacitatea imbunatatirii scade considerabil sau are efect nul in zonele in care in stratul de loess sau nisip apar intercalatii de natura argiloasa, profoasa, cochilifera sau turboasa. Procedeul se poate aplica atat in zone noi construite, cat si in zone construite, cu respectarea distantelor minime de protectie fata de constructile existente, evitand astfel deteriorarea acestora. In comparatie cu alte procedee de imbunatatire in adancime a terenurilor slabe de fundare (coloane din pamant sau din balast) compactarea prin explozii realizeaza in multe cazuri economii pe metru patrat de suprafata consolidata atat la costuri cat si la timp de executie.

Prin acest procedeu se obtineo indesare cu atat mai buna cu cat nisipul are o granulatie mai neuniforma. In general nisipurile afanate se pot consolida pana la starea de “indesare medie” sau chiar pana la starea de “indesat”.

Compactarea prin explozii se poate realiza in orice anotimp fiind indicate pentru nisipurile saturate, iar in cazul celor nesaturate fiind necesara inundarea de la suprafata.

Pentru nisipurile saturate la care nivelul panzei freatice se afla la circa 2 m adancime fata de suprafata terenului natural, terenul se va inunda de la suprafata pe aceasta adancime, sau se va compacta cu maiul greu.

Proiectarea compactarii prin explozii

Pentru proiectarea compactarii nisipurilor prin explozii de adancime trebuie cunoscute in prealabil urmatoarele date, rezultate din studiile geotehnice sau din alte documente existente:

conditiile geotehnice detaliate ale amplasamentului, grosimea stratului de nisip, granulozitatea si starea de indesare, adancimea nivelului apelor subterane, conditiile geomorfologice ale amplasamentului si amplasarea in plan a fortelor geotehnice;

planul generalde constructie la scara 1:500, cu precizarea obiectivelor si zonelor ce urmeaza a fi consolidate prin explozii;

amplasarea cladirilor si a constructiilor existente in jurul zonei de consolidat si gradul de conservare a acestora (normale sau deteriorate, avariate, cladiri cu procese tehnologice speciale, etc.);

amplasarea retelelor si instalatiilor hidroedilitare sau tehnologice existente (canalizare, retele de alimentare cu apa, cabluri de telecomunicatii, cabluri de forta etc.);

distantele de protectie a constructiilor la solicitari din vibratii rezultate din masuratori seismice efectuate de institutii de specialitate;

Lucrari experimentale pentru obtinerea datelor de proiectare

Pentru stabilirea adancimii de imbunatatire necesare, cantitatii optime de exploziv pentru un foraj modului de dispunere a incarcaturii pe unul sau doua niveluri si adancimii fiecarui nivel, distantei optime dintre forajele de explozii si timpului de intarziere dintre exploziile succesive, se considera necesar a se efectua 3 parcele experimentale avand ca elemente comune:

adancimea de consolidare, care se va stabili din conditiile de capacitate portanta si de deformatie, tinand seama de caracteristicile de rezistenta si de deformatiile terenului compactat si a celor de sub zona compactata, stabilita prin incercari de laborator si de teren;

incarcatura exploziva care se va dispune pe unul sau doua niveluri astfel:

daca adancimea necesara de imbunatatire este mai mica de 4-7 m, incarcatura se va dispune pe un singur nivel si anume la 3-5m

Copyright Notice

© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.

Acest articol: Terenuri de Fundare (ID: 124527)

Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.

Terenuri de Fundare

Copyright Notice

Trasarea Unui Complex Industrial

Utilizarea Tehnicilor DE Comunicare Nonverbala In Cadrul Unor Activitati Specifice DIN Domeniul Informatiilor Pentru Aparare

Spondilartrite Non Radiografice

Utilizarea Metodelor Analitice Pentru Studiul Absorbtiei Campului Electromagnetic In Modele Biologice Expuse

Le Groupe Auchan Et Auchan Roumanie

Impactul Parcurilor Fotovoltaice Asupra Mediului Studiu de Caz Parcul Fotovoltaic,din Orasul Amara,judetul Ialomita

Copyright Notice

Similar Posts