curs geotehnica

Structuri de sprijin în ingineria geotehnicăStructuri de sprijin în ingineria geotehnicănote de curs

Prof. dr. ing. Anghel Stanciu

Cursul nr. 1

Master: Inginerie Geotehnică

Cursul nr. 1

Evoluția conceptelor de alcătuire a structurilor de sprijinSisteme de sprijin externe, interne şi hibride

2

Structuri de sprijin în ingineria geotehnică

Prof. dr. ing. Anghel Stanciu17.02.2012

3



4



5



6



7



8



Alunecările de teren în România.

Până în anul 1950, problema alunecărilor de teren a fost un obiect de studiu pentrugeografi şi geologi, abordat în special din perspectiva cartografieriişi a estimăriicontribuţiei lor la degradarea terenurilor. Începând cu anul 1950 se revizuiesccunoştinţele acumulate, se departajează responsabilităţile iar în anul1953 se face primainventariere a suprafeţelor agricole alunecatela nivel naţional.

Din datele publicate de Banca Mondială rezultă că 57% din totalul pierderiloreconomice anuale ale României sunt cauzate de inundaţii şi alunecări de teren.

Se apreciază totodată că 37,4% din suprafaţa ţării se află în stare de risc, 45,8% dinpopulaţie trăieşte în starede risc şi uneoricca. 50,3% din bugetulanualal ţării poatefipopulaţie trăieşte în starede risc şi uneoricca. 50,3% din bugetulanualal ţării poatefiafectat de efectele cuantificate în vieţi omeneşti sau pagube materiale provocate dedezastrele naturale (cutremure, inundaţii, alunecări de teren, ninsori, viscol).

Problema redresării stabilității versanților este importantă și în cazul reactivăriialunecărilor de teren, mai ales când acest proces se manifestă pe suprafețe mari șidovedește și o anumită frecvența, mărind potențialul de risc geomorfologic. În situații deacest gen, măsurile de remediere vizează atât întreaga masă de materiale alunecate, câtșipărțile superioareși inferioare ale versantului, pentru abloca cât mai mult posibilaceastă revenire a dinamicii unei pornituri.

9



Harta potenţialului de producere a alunecărilor

10



Lucr ări de stabilizare a versanţilor din Municipiul Ia şi aflate în exploatare

Oraşul Iaşi se numără printre cele mai vechişi importante aşezări ale ţării. Ca fostăcapitală a Moldovei acesta a cunoscut o puternică dezvoltare în perioada medievală când adevenit capitală a Moldovei, iar apoi după 1862 când s-a transformat într-un puternic centruculturalşi universitar.

Toate aceste lucruri, au condus spre o dezvoltare urbană, dispusă în lungul râuluiBahlui, preponderent în prima parte a existenţei sale pe malul stâng al acestuia. Aici au fostconstruite cele mai importante edificii culturaleşi administrative ( Universitatea Al. I. Cuza,Palatul Roznovanu, Palatul Culturii, Curtea Domnească, Catedrala Mitropolitană, BibliotecaMihai Eminescu, cele mai multe din bisericileşi lăcaşele de cult aparţinând comunităţiiautohtone, etc.).

Datorită acestui faptşi cartierele de locuinţe s-au dezvoltat în prima etapă în aceleaşizone ( centru, Copou, Păcurari, Sărărie )

Odată cu dezvoltarea industrială, după 1945,şesul râului Bahluişi al pârâului Nicolina,a căpătat o importanţă deosebită, aici dezvoltându-se peste 40% din clădirile destinatelocuinţelor cetăţenilor municipiului (cartierele Nicolina CUG, Alexandru cel Bun, Dacia,Galata, Frumoasa, Metalurgiei, Socola).

11



Planul oraşului Ia şi în sec. XVII

12



Zona de dezvoltare anterioar ăanului 1945

Zona de dezvoltare dup ă1945

13



14



15



16



Iaşul văzut de pe Bucium

17



18



Versant Dumbrava Roşie – Grădina Botanică

VersantTătăraşi – Oancea VersantTătăraşi – Oancea

Cămin colector drenuri

19



Zona Şcoala Normală – pârâu Cacaina

SECTOR REABILITATSECTOR EXISTENT

20



Mănăstirea Cetăţuia – versant vestic (C.U.G.) şi versant estic (Manta Roşie)

21



Evoluţia concepţiilor lucr ărilor de susţinere/retenţie

22



Elemente de risc la construirea pe versanţi

23



Ziduri de sprijin de greutate

Primele structuri de susţinere realizate au fost zidurile de sprijin de greutate deforme diverse, construite din zidărie uscată, zidărie de piatră sau cărămidă cu mortar,beton ciclopian sau beton simplu.

Ziduri de sprijin de greutate de forme diverse

24



Ziduri de sprijin din beton armat

Odată cu apariţia conceptului de beton armat în construcţii a apărut şi posibilitateareducerii dimensiunilor zidurilor de sprijin realizate până la acel moment, prin utilizareaunor forme structurale ce au favorizat creşterea ponderii greutăţii proprii a pământuluiîn asigurarea propriei stabilităţi, reducerea împingerii pământului şi mobilizarea uneipărţi a rezistenţei la forfecare pe talpă. Secţiunea transversală a acestor ziduri estealcătuită dintr-o placă de fundaţie în care este încastrat peretele frontal.

Ziduri de sprijin din beton armat

25



Ziduri de sprijin ancorate

Apariţia betonului armatşi a elementelor pretensionate a favorizat atât apariţia anoi forme constructive a zidurilor de sprijin, câtşi dezvoltarea sistemelor de susţinereancorate.

Ziduri de sprijin ancorate

26



Clădire multietajată – 20m subteran, 25m suprateranLocaţie – Istanbul, TurciaAnul execuţiei - 2007

Sprijiniri ancorate

27



28



b)

a)

c)

b) c)

c)

d)

e)

d)

e)

d)

29



Evoluţia structurilor de sprijin – P ĂMÂNT ARMATPrimul material de construcții pe care omenirea l-a avut la îndemânãa fost pãmântul, cu ajutorul cãruia a

realizat construcții îndrãznețe, dar limitate ca dimensiuniși performanțe datoritã caracteristicilor fizico-mecaniceale acestui material natural.

Pãmântul, ca material de construcție, a fost îmbunãtãțit în mod instinctiv de strãmoșii noștri prin armare cupaie sau alte elemente vegetale, iar Marele Zid Chinezesc stã mãrturie.

Construcţia monumentului cu o lungime totală de cca.8.851 km(lăţime aprox. 6 mşi înălţime aprox. 8 m) afost începută de împăratul Qin Shi Huang (259-210 î.Hr.)şi a fost restauratşi realizat parţial de dinastia Ming(1.368-1.644 d.Hr.)

Tronson din Marele Zid Chinezesc realizat din

pământ armat

30



Cel mai vechiexemplu de pământ armateste ziguratul din oraşul antic Dur-Kurigatzu,cunoscut azi sub numele de Agar-Quf (Irak).

Acesta este realizat din blocuri de argilă

cu o grosimevariabilă de la 130 mm la 140

Ziguratul din ora şul anticDur-Kurigatzu

(Agar-Quf din Irak)

cu o grosimevariabilă de la 130 mm la 140mm, armate cu oţesătură de trestie.

În prezent structura are o înălţime de45m, iniţial se crede că a avut o înălţime depeste 80m, vechimea lui ar fi de peste 3000de ani.

31



Se ştie că şi romanii au folosittehnici de armare a pământului şidigurilor cu pământ armat cu trestieîn lungul râului Tiber.

Recent s-a descoperit în Londraun zid de cheu al armatei Romane dinportul Londinium.

Digul din lemn avea olungimede 1.5km, o înălţime de 2m şi era

Cheiul Roman (începutul primului secol)

de 1.5km, o înălţime de 2m şi erarealizat cu paramentul din grinzi destejar măsurând până la 9m lungime,ranforsat cu grinzi din lemn încastrateîn rambleu.

Cheiul Roman

32



Sistemul de sprijinire apământului dezvoltat de Munster

O dezvoltare semnificativă asupraconceptului de pământ armat a fost realizatăîn Statele Unite de către cercetătorulMunster (1925).

El a realizat un zid de sprijin folosind oînşiruire de elemente de ranforsare din lemnşi o faţadă aparentă. Munster minimizeazăconexiuni glisanteconexiuni glisanteşi o faţadă aparentă. Munster minimizeazăproblema tasării rambleului prin folosireaunor prinderi ajustabile între elementul defaţadă şi elementele de ranforsare.

33



Ele

men

t de

Ele

men

t de

fafaţa

dă

ţadă

SECŢIUNEA ASECŢIUNEA A--AA

element de armareelement de armare

conexiuni glisanteconexiuni glisante

În 1927 cercetătorul francez Coyne introduce un nou concept de sprijinire întrepte.

În 1960 apareo altă metodă de realizare a pământului armat,metoda York, careprezintă similarități cu tehnica propusă de Munster.

Ideea centrală a acestei metode este folosirea de materiale simple acolo unde esteposibil si poate fi adaptat ca element de ranforsare sau de ancorare.

Parament din Parament din elemente elemente

prefabricate prefabricate (1,5x0,8 m)(1,5x0,8 m)

Umplutur ă Umplutur ă

ancoreancore

Sistemul de sprijinire a pământului din localitatea Brest dezvoltat de Coyne

Metoda York(după Jones, 1978)

34



Umplutur ă Umplutur ă obi şnuit ăobi şnuit ă

Umplutur ă Umplutur ă din sortdin sort

Sistemul de sprijinire Vidal

Vidal in anii 1960 concepe un materialcompozit realizat din armături din benzi latedispuse pe orizontală într-un pământ necoeziv,interacțiunea dintre pământ și benzile dearmătură fiind dată de frecarea pământarmătură

Primul zid de sprijin care foloseșteconceptul lui Vidal a fost realizat lângă Mentonîn sudul Franței în anul 1968.

Zid de sprijin cu faţadă din beton sub formă de cruce

Primele structuri folosesc fațade realizatedin foi de tablă subțire sub forma de U dispusepe orizontală. În 1970 fațada metalică esteînlocuită de plăci de beton sub formăcruciformă.

35



În anii 1980s-a dezvoltat simultan în Europa, Japoniași SUA un tip special dearmare a pământului cu ancore. Sistemul cu ancore multiple a fost dezvoltat deFukuoka (1980) pentru Ministerul de Construcții Japonez. Ancora este realizată dinoțel de formă rectangulară.

Un sistem de sprijin nou, realizat in Austria, este bazat pe o fațadă din beton legatprin intermediul unui tirant polimeric de o ancoră formând astfel un cadru închis.

parament

ancorajconector

36



Sistemul nou de zid de sprijin

ancorajZid de sprijin cu ancore multiple (după

Okasan Kogyo, 1985)

conector

conector

element de cuplare

Studiu de caz : Lărgirea autostrăzii Westlink M1 - BelfastRealizarea unor ziduri de sprijin pentru realizarea autostrazii.

S-au realizat un numar de 4 ziduri de sprijin din pământ armat cu geogrile cu o fațadăverticală din blocuri ceramice, fiecare având o lungime de aproximativ 150m lungimeșipână la 4 metri înălțime.

37



Tipuri de ziduri de sprijin din p ământ armat utilizate

Ideea de bază a pământului armat constă în folosirea unor armături sub formă debenzi, fire, pături intercalate între straturile de pământ şi susceptibile a prelua eforturiimportante de întindere.

Pământul Pământul sus ţinutsus ţinutParamentParament

38



ELEMENTELE COMPONENTE ALE UNUI ZID DE SPRIJIN DIN PĂMÂNT ARMAT

sus ţinutsus ţinut

Umplutur ă de Umplutur ă de pământpământ

Straturi de Straturi de armăturiarmături

Funda ţieFunda ţie

Tipuri de parament

39



Armarea pământurilor

TER-VOILE

Elemente distribuite aleatoriu - TEXSOL

Pneusol

40



TER-VOILE Pneusol

Geogrile

Geocompozite

41



GABIOANE

TER-VOILE

42



43



CĂSOAIE

44



45



Alte domenii de aplicare a pământului armat

1. Lucrări de poduri

46



2. Baraje din pământ armat

47



3. Fundaţii3.1. Îmbunătățirea terenului de fundare cu geogrile

armare cu geogrile a terenului de sub terasament

48



Pilo ţi din piatr ă alcătui ţi din tuburi de geogrile

Excava ţii în zone urbane

3.2. Armarea fundațiilor

geogrilebenzi

49



armătur ăPământ stabilizat cu var

Arm ătur ă din bambus

armătur ă

4. Lucrări aferente căilor ferate

� ramblee de cale ferată armate� ramblee de cale ferată aşezate pe masive de pământ armat

50Structuri de sprijin în ingineria geotehnică - note de curs

Prof. dr. ing. Anghel Stanciu; Asist. drd. ing. Oana Colţ; dr. ing. Mircea Aniculăesi; drd. ing. Florin Bejan

5. Autostrăzi5.1. Ramblee armate pentru drumuri 5.2. Ramblee în regiuni muntoase

5.4. Remedierea alunecărilor de teren 5.3. Ramblee armate pentru autostrăzi

5.4. Remedierea alunecărilor de teren cu pneuri

51



5.5. Pneusol

5.6. Soil nailing

52



6. Industriale

6.1. Concasoare 6.2. Buncăre de depozitare

6.3. Bazine și lagune 6.3. Bazine și lagune

53



7. Obţinerea de terenuri de sub ape

terasament

54



Argil ă moale

geomembran ă

terasament

Studiu de caz : Zid de sprijin armat cu geogrile, cu o fațadă din plasă de sârmă sudată - India

Suprafața zidului de sprijin: 1600 mpÎnălțimea: 14 - 15 m spre Mayer Viharși 9-10m spre DNDArmarea pământului: geogrileFațada: plasă din sârmă sudatăMaterial de umplutură: nisip din râul Yamuna

55



Zid de sprijin

pasaj

56



Studiu de caz : Stabilizarea patului pentru un tronson de cale ferată folosind geogrile biaxiale si geotextile

Amplasament: 100m lungime între km 323/0 si 323/2, între stațiile Jamguriși Oating, în districtul Golaghat din Assam - India.

Problema: structura căii de rulare este fundată pe un rambleu de aproximativ 3m înălțime. Datorită evoluţiei rapide a tasărilor necesită frecvent operații de reabilitare.

Soluția: 1. aducerea rambleului la nivelul corespunzător; 2. folosirea de geotextile ca separator și filtru între substrat și stratul de balast3. realizarea unei armări cu geogrile sub stratul de balast. 4. așternerea unui strat nou de balast peste geogrileși reașezarea structurii feroviare .

57



Amplasamet înainte de reabilitareStarea amplasamentului după doi ani de la reabilitare

58



Îndepărtarea umpluturii de sub şine

Întinderea geotextilului

Împrăştierea nisipului peste geotextil

Întinderea geogridului din poliester

Realizarea umpluturii din piatră spartă peste geogrid

Trenul în miscare pe calea ferata

TEXSOL

59



60



• Texsol este şi un material excelent deprotecţie a instalaţiilor expuse riscului deincendii, explozii sau impactului cuproiectile;

• Ministerului Mediului francez a permisîncepând cu 3 mai 1995 folosirea Texsoluluiîn grosime de 60cm la protecţia rezervoarelorcu gaz de forma sferică sau cilindrică;

• oferă protecţie echivalentă cu ceea ce aroferi 1m de pământ obişnuit, cu diferenţa căacesta nu ar putea fi stabil ca grosime perezervorul de protejat.

61



TER-VOILE

62



63



Studiu de caz: stabilizare versant cu Pneusol în Malaysia, în Parcul Ikram de lângă Universitatea Putra din Sengalor;

• zona a fost anterior instabilă iar panta stabilizată este de 450, ;• lungimea şirurilor de cauciucuri este de 5m la baza pantei şi 3m la partea superioară;

PNEUSOL

64



• pământul de umplutură este coeziv, rezultat din excavareşi compactat în straturi de 20cm grosime între două şiruri de cauciucuri;• s-au folosit 2500 de cauciucuri aşezate în 25 de straturi pe verticală de 5m;• au lucrat 5 muncitori cu calificare inferioară 20 de zile pentru a definitiva lucrarea.

65



POLYFELT

66



• zid vertical de 18,2m înălţime cu parament din gabioaneşi armatură de tip PolyfeltPEC 150şi PEC 200. la 0,5m distanţă pe verticală şi lungime de suprapunere în planorizontal de 0,3m. Alegerea acestui geotextil se datorează materialului coeziv folositpentru umplutură.• pentru drenajul dintre lucrareşi pământul natural este folosit Polyfelt TS 50 –geotextil neţesut pentru menţinerea agregatelor asamblate.

Studiu de caz –Zid de sprijin vertical la Mina Kaltim Prima, Indonezia

Umplutură din pământ compactat

Protectie din beton

67



Parament din

gabioane

Înălţimeaperetelui 18,2 m

Pamant

Filtru de drenare alcatuit din geotextil

TS 50 umplut cuagregate

Pamant bine compactat

Conducta perforata invelita cu filtru geotextil Polyfelt TS 50

Stratul de baza Realizarea peretelui

68



Perete din gabioane realizat din POLYFELT PEC cu inaltimea de 18.50 m

TEXTOMURTextomur constă din dispunerea de geogrile sau geotextile la o distanță pe verticală de

500mm între care se așează și se compactează umplutura de material coeziv sau granular. Fațadase realizează cu elemente prefabricate metalice căptușite cu geotextil. Fațada poate fi acoperită cupământși plante pentru a reda taluzul în circuitul natural.

69



Șantierul :Salin Les Termes – Franța

70



Studiu de caz: Great Park Phase II, Birmingham, Marea BritanieÎnălţime – 9m2300 mp suprafaţă sprijinită230.000mc de pământ coeziv folosiţi ca material de umplerelucrare executată în 8 săptămâni

71



Soil nailing / Clouage

Proiect: Sheriff Street, Worcester, Marea Britanie

Înălţimea – 4m

Suprafaţa sprijinită – 500mpSuprafaţa sprijinită – 500mp

Lungimea zidului – 125m

Lungimea cuielor – variabilă, de la 1,2m la coronament, la 4,8m la bază.

72



INCOMAT

• ProdusulIncomat® este un cofraj pierdut, realizat din două geotextile din fibre depoliamid și polietilenă legate între ele prin fire distanțiere din poliamid, care conferăgrosimi diferite produsului final.• Salteaua astfel rezultată se umple la fața locului cu beton sau mortar.• Sistemul este utilizat în lucrări de consolidare, stabilizare sau etanșare a digurilor,canalelorși malurilor râurilor.• În funcție de cerințele lucrării se pot obține grosimi între 8 - 60cm cu o greutatecorespunzătoare de 150-1200 g/mp

73



74



Documents

curs geotehnica