9
1 Universitatea „Gh. Asachi” , Iasi, Facultatea de Cai Ferate, Drumuri si Poduri, grupa 3413 B STUDIU GEOTEHNIC Probleme Speciale de Geotehnica Ispas Mirel-Laurentiu 1/1/2012

121471299 Studiu de Caz Imbunatatirea Terenului de Fundare

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 121471299 Studiu de Caz Imbunatatirea Terenului de Fundare

1

Universitatea „Gh. Asachi” , Iasi, Facultatea de Cai Ferate, Drumuri si Poduri, grupa 3413 B

STUDIU GEOTEHNIC Probleme Speciale de Geotehnica

Ispas Mirel-Laurentiu

1/1/2012

Page 2: 121471299 Studiu de Caz Imbunatatirea Terenului de Fundare

2

STUDIU GEOTEHNIC PENTRU HALA DE DEPOZITARE SI BIROURI

COM. Jitia, DN2N JUDETUL Vrancea

Date introductive

Prezentul studiu geotehnic trateaza conditiile geotehnice si fundare pentru investitia “Hala de depozitare si birouri”, ce urmeaza a se proiecta si executa in Com. Jitia, judetul Vrancea.

Hala de depozitate va fi o constructie parter cu dimensiuni in plan de 53.00 x 24.00, avand structura metalica si o singura deschidere. Constructia anexa destinata pentru birouri si spatii tehnice va avea dimensiuni in plan 20.50 x 24.00 m, regim de inaltime P + 2E si structura de rezistanta din beton armat. Aceasta va fi prevazuta cu adapost ALA cu adancimea de 2.30 m de la suprafata terenului, respectiv la -2.55 m fata de cota ± 0.00 a constructiei.

Suprafata de teren pe care urmeaza a se executa hala de depozitare si anexa este pozitionata pe partea stanga a DN2N, conform planului de incadrare in zona. In urma recunoasterii ampasamentului s-a constatat ca terenul prezinta o usoara panta dinspre vest spre est si diferente de nivel de ordinul a 20…50 cm. In trecut, terenul nu a fost construit, iar in prezent este necultivat. Din punct de vedere geomorfologic ampasamentul este situat in partea de sud-vest a Judeţului Vrancea, în zona de curbură a Carpaţilor. Cerecetari geotehnice

In scopul stabilirii stratificatiei si caracteristicilor geotehnice ale terenului, pe ampasamentul ce face obiectului prezentului studiu s-au executat 2 foraje geotehnice notate F1 si F2 cu adancimea de 6m de la suprafata terenului natural.

Forajele au fost executate manual, in sistem uscat si a permis prelevarea de probe tulburate si netulburate conform STAS 1242/4 – 85. Pe probele reprezentative de pamant, s-au executat urmatoarele analize si incercari de laborator geotehnic: ● analize granulometrice; ● limite de plasticitate; ● umiditati, greutati volumice, porozitati, grade de umiditate; ● incercari de compresibilitate in edometru; ● incercari de forfecare neconsolidata – nedrenata; ● determinari privind potentialul de umflare-contractie.

Page 3: 121471299 Studiu de Caz Imbunatatirea Terenului de Fundare

3

Stratificatia si caracteristicile geotehnice ale terenului

Din profilele forajelor F1 si F2 rezulta ca stratificatia terenului in ampasamentul cerecetat este urmatoarea: - la partea superioara, un strat de pamant vegetal cafeniu, in grosime de 0.30m (in F1) si 0.20m (in F2); - in continuare, urmeaza un strat de amestec: 80% loess + 20% nisip (1-2 mm) ,iar de la adancimile de 2.60m (F1) si 2.90m (F2) argila prafoasa galbuie-cafenie, plastic vartoasa – tare, iar de la adancimile de 4.00m (F1) si 4.10m (F2) contine rare concretiuni de calcar. Forajele F1 si F2 au fost oprite in acest strat la adancimea de 6m de la suprafata terenului. Pe baza datelor geologice aferente comunei Magurele, limita inferioara a stratului de argila prafoasa se gaseste la adancimi de 8.10…9 m de la suprafata terenului, iar sub acest strat urmeaza un depozit de nisip cu pietris.

Apa supterana nu a fost interceptata in cele doua foraje pana la adancimea de 6m. Din datele hidrogeologice de care se dispune in zona, nivelul apei subterane este situat in jurul adancimii de 8m de la suprafata terenului.

Incercari de laborator pe probele de amestec : 80% loess + 20% nisip (1-2 mm)

Sinteza rezultatelor obţinute din încercările edometrice:

Caracteristicile geotehnice ale stratului de argila prafoasa galbuie-cafenie sunt prezentate sub forma de valori medii :

Page 4: 121471299 Studiu de Caz Imbunatatirea Terenului de Fundare

4

Caracteristica geotehnica Simbol/U.M. Valoarea medie (normala)

Indicele de plasticitate Ip 33,4 Indicele de consistenta Ic 0,96 Uniditatea naturala W (%) 18,2 Greutatea volumica У (kN/m 19,7 Porozitatea N(%) 39,4 Gradul de umiditate Sr 0,76 Modulul de deformatie edometric M200-300 (kP) 11066 Tasarea specifica la p=200kPa 1,8 Unghiul de frecare interna 17 Coeziunea 56

Conditii de fundare

In concordanta cu datele transmise de proiectant, hala de depozitate va fi o constructie parter cu structura metalica, iar anexa pentru birouri si spatii tehnice va fi o constructie P+2E cu structura din beton armat. Anexa va fi prevazuta cu un adapost ALA adanc de 2.30 m de la nivelul terenului natural, respective la -2.55 m fata de cota ± 0.00 a constructiei.

1. Imbunatatirea terenului de fundare prin compactarea cu maiul greu:

Această metodă se poate aplica atât la compactarea umpluturilor cât şi la

terenuri de fundaţie. Maiurile şi plăcile grele sunt confecţionate din oţel sau beton armat, cu

diametrul de 70-150 cm, şi au greutăţi de 1-5 t. Pentru ridicarea lor sunt folosite excavatoare cu braţ de

macara, automacarale etc., care au capacitatea de ridicare de 1,5-2 ori greutatea maiului sau a plăcii, le pot ridica la 2-4 m înălţime şi se pot deplasa cu roţi. Când utilajul are ambreiaj cu fricţiune, maiul se prinde direct de cablu, iar când se foloseşte troliul cu şnec, prinderea se face cu un cârlig special.

Lăsate liber să cadă de la înăţimi de 3-5 m reuşesc să compacteze pământul până la o adâncime de 1,2- 1,5 m. Înălţimea de cădere şi numărul de lovituri se determină prin compactări de probă.

În cazul compactării cu maiuri grele şi supergrele în România se folosesc următoarele utilaje de ridicare:

Page 5: 121471299 Studiu de Caz Imbunatatirea Terenului de Fundare

5

- Macara Zemag de 16 t pentru mai de 10 t ridicat la H=8 m; - Macara pe şenile Zemag de 40 t pentru mai de 10 t ridicat la H = 15 m; - Macara E 2508 de 60 t pentru mai de 10 t, ridicat la 22 m etc. 2. Studiu de caz:

Pe baza datelor geotehnice obtinute din forajele F1 si F2 executate pe

ampasament, rezulta ca fundarea ambelor constructii se poate face direct, pe stratul de amestec: 80% loess + 20% nisip (1-2 mm), la adancimea D ≥ 1.10 m de la suprafata terenului sistematizat, dupa imbunatatirea stratului prin compactarea cu maiuri sau placi grele.

Compactarea cu maiul greu se aplică în scopul sporirii capacităţii portante a terenurilor slabe de fundare alcătuite din nisipuri afânate, argile nisipoase sau pământuri sensibile la umezire. La compactarea terenurilor slabe de fundare cu maiul greu se vor respecta toate prevederile din caietul 1 "Prevederi generale privind îmbunătăţirea terenurilor de fundare slabe prin procedee mecanice" indicativ C. 29.1-84.

Umiditatea pământului ce se compactează trebuie să fie cât mai apropiată de umiditatea de compactare. Abaterea maximă ce se admite, faţă de umiditatea optimă de compactare, este de 3% (ca valoare absolută). Umiditatea optimă de compactare (wopt) se determină conform STAS 1913/13-63 "Determinarea caracteristicilor de compactare. Încercarea Proctor" şi poate fi aproximată cu formula: wopt = wp + (1…3)%

Page 6: 121471299 Studiu de Caz Imbunatatirea Terenului de Fundare

6

Umezirea terenului de compactat cu cantitatea suplimentară de apă rw se va face numai prin stropire, în reprize succesive, pe măsură ce apa se infiltrează în teren, pe toată grosimea stratului de pământ ce trebuie compactat. Compactarea va putea fi executată, de regulă, dupa trecerea a câteva ore de la infiltrarea apei în pământ, în funcţie de natura pământului şi de starea atmosferică existentă.

Dacă, din cauza precipitaţiilor atmosferice, umiditatea pământului ce trebuie compactat este mai mare decât cea optimă, se amână compactarea până ce umiditatea scade la valoarea cerută, luându-se totodată măsuri de evacuarea apelor de precipitaţii din groapa de fundaţie şi de împiedicarea unui nou aport de apă.

Nu se execută compactări prin batere pe timp friguros, când există pericolul scăderii temperaturii sub 0oC, sau când pământul este îngheţat.

Utilajele folosite la compactarea cu maiul greu lucrează prin impact. Prin sporirea treptată a înălţimii de cădere a maiului greu se realizează o

îndesare preliminară, mărindu-se astfel efectul de compactare în adâncime. Lucrările de amenajare a terenului de fundare se vor realiza înainte de

începerea lucrărilor de compactare propriu-zise, conform prevederilor de la pct. 1.11. din Normativul P7-85.

Compactarea cu maiul greu se face la parametrii stabiliţi prin proiect şi constă în următoarele: - aducerea terenului la umiditatea optimă de compactare, - trasarea şi marcarea axelor de lucru ale utilajului, - executarea pe rând a celor două cicluri de compactare cu numerele de lovituri N1 şi N2 stabilite experimental, - nivelarea finală a suprafeţei compactate. Aducerea terenului la wopt se face conform punctelor 1.2...1.4.

Trasarea şi marcarea axelor de lucru ale utilajului se face în funcţie de raza de acţiune a utilajului, astfel încât să se acopere întreaga suprafaţă de compactat. În cazul PSU valorile gradului de compactare (D) ce trebuie să fie realizat sunt cele din tabelul urmator:

Page 7: 121471299 Studiu de Caz Imbunatatirea Terenului de Fundare

7

Pentru ridicarea maiurilor, folosite în compactarea terenurilor, utilajele trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: - capacitatea de ridicare să fie de 2,5...3 ori masa maiului, - maiul să poată fi ridicat la 3,5...4 m înălţime, - să se poată deplasa şi roti

Pentru o compactare uniformă, unghiul de rotire a braţului trebuie să fie limitat la 40-60 grade în fiecare sens. În cazul unui astfel de unghi, fâşiile compactate îşi vor păstra paralelismul.

Maiurile trebuie să fie cu centrul de greutate cât mai jos, spre a asigura - o cădere verticală (se poate recurge eventual la lestarea părţii inferioare a maiului).

Dacă utilajul are ambreiaj cu fricţiune, maiul se prinde direct de cablu (dacă se folosesc troliul cu şnec, prinderea maiului se face cu un cârlig special).

Se vor adopta prin proiectare, atât în perioada de execuţie cât şi în timpul

exploatării construcţiilor, măsuri pentru evitarea infiltrării în teren a apelor de suprafaţă, ca de exemplu:

− Sistematizarea verticală şi în plan a amplasamentului pentru asigurarea colectării şi evacuării rapide către un emisar a apelor din precipitaţii şi din pierderile de la reţele şi instalaţii în aer liber, prin prevederea unor pante de minimum 2 %; se va realiza iniţial sistematizarea necesară pentru lucrările de execuţie, urmând ca celelalte lucrări de sistematizare să se termine odată cu punerea în funcţiune a obiectivului; în cazul platformelor de construcţii pe terenuri cu pante mai mari de 1:5, se vor prevedea măsuri de protecţie împotriva apelor care se scurg de pe versanţi, prin şanţuri de gardă a căror secţiune să asigure scurgerea debitului maxim al apelor meteorice; platformele de construcţie situate pe versanţi se vor nivela în terase cu pante de maximum 1:1, care se vor proteja

Page 8: 121471299 Studiu de Caz Imbunatatirea Terenului de Fundare

8

prin diferite soluţii tehnologice (brazde, înierbare, îmbrăcăminţi din materiale locale, geosintetice etc.).

− Evitarea perturbării echilibrului hidrogeologic şi ridicării nivelului apei subterane; nu se vor realiza lucrări care pot bara căile naturale de ieşire a apei la zi şi curgerea ei către emisarii naturali şi artificiali în funcţiune; nu vor fi străpunse orizonturi impermeabile aflate deasupra pânzei freatice.

− Colectarea şi evacuarea rapidă a apei din precipitaţii pe toată durata execuţiei săpăturilor prin amenajări adecvate (pante, puţuri, instalaţii de pompare etc.); în situaţia în care la cota de fundare se constată existenţa unui strat de pământ afectat de precipitaţii, acesta va fi îndepărtat imediat înainte de turnarea betonului.

− Evitarea stagnării apelor în jurul construcţiilor, atât în perioada execuţiei cât şi pe toată durata exploatării, prin soluţii constructive adecvate (trotuare, compactarea terenului în jurul construcţiilor, execuţia de strate etanşe din argilă, pante corespunzătoare, rigole, cavalieri etc.). În caz de necesitate, pentru protecţia reţelelor subterane purtătoare de apă sau pentru evitarea poluării apelor subterane din cauza pierderilor de substanţe agresive din instalaţii, rezervoare etc. se vor prevedea soluţii de impermeabilizare (strate etanşe din pământ tratat prin diferite procedee sau alte variante).

− Execuţia umpluturilor în jurul fundaţiilor şi pereţilor subsolurilor pe măsură ce acestea sunt realizate.

Recepţia compactării se face la faţa locului de către reprezentanţii

beneficiarului, executantului şi proiectantului (geotehnicianul) pe baza rezultatelor tuturor verificărilor efectuate, care vor întocmi un act ce se ataşează la cartea construcţiei.

Calitatea compactării se va putea considera corespunzătoare dacă pentru fiecare punct verificat de pe suprafaţa compactată cel puţin 75% din valorile pe adâncime se încadrează în diagrama etalon, iar pentru restul de 25% nu sunt abateri în minus faţă de valoarea minimă necesară mai mari de 2%.

Betonarea fundaţiilor care reazema pe terenul compactat se poate face numai după avizul favorabil al comisiei care a efectuat recepţia. 3. Analiza comparativa a metodei analizate: S-a ales compactarea cu maiul greu din urmatoarele considerente : - inaltimea mica ( h=2-3 m ) a stratului de amestec: 80% loess + 20% nisip (1-2 mm); - tehnologie simplista; - costurilor mai reduse .

4. Concluzii

Metodele de îmbunătăţire a terenurilor dificile de fundare sunt intr-un continuu progres, atât cantitativ cât şi calitativ, ca rezultat al dezvoltării de tehnologii noi dar şi al conştientizării avantajelor economice şi a celor privitoare la protecţia mediului prin utilizarea metodelor moderne.

Page 9: 121471299 Studiu de Caz Imbunatatirea Terenului de Fundare

9

Compactarea de suprafaţă prezintă o serie de avantaje cum ar fi creşterea stării de îndesare si imbunatatirea capacitatii portante a terenului de fundare .

Compactarea cu maiul greu se utilizează atunci când este necesară îmbunătăţirea terenului de la suprafaţă pe o adâncime de 2...3 m, suprafeţele de compactat au dimensiunea minimă de cel puţin 3,0 m ,la pământurile sensibile la umezire.

5. Bibliografie :

-C29 – 85 (1985) – „Normativ privind îmbunătăţirea terenurilor de fundare slabe prin procedee mecanice. Indicativ C 29-85.” -NP 125 (2010) – „Normativ privind fundarea construcţiilor pe pământuri sensibile la umezire colapsibile”. -SR–EN 1997–2 (2007) – „Eurocod 7: Proiectarea geotehnică. Partea 2: Investigarea şi încercarea terenului.” - STAS 1913/13-83 – “Teren de fundare. Determinarea caracteristicilor de compactare. Încercarea Proctor” - SR EN ISO 22476-3:2006 – “Cercetări şi încercări geotehnice. Încercări pe teren. Partea 3: Încercare de penetrare standard” - Burlacu , C. (2012) – “Contribuţii la soluţii de îmbunătăţire a terenurilor slabe de fundare” - SR EN ISO 22476-2:2006 - “Cercetari si incercari geotehnice. Incercari pe teren. Partea 2: Incercare de penetrare dinamica.” - STAS 6054-77: “Teren de fundare. Adancimi maxime de inghet. Zonarea teritoriului Romaniei.” - STAS 1242/4-85: “Teren de fundare. Cercetari geotehnice prin foraje executate in pamanturi.”