Soluţii de Fundare Directă Final

8/10/2019 Soluii de Fundare Direct Final

1/51

[UNIVERSITATEA TEHNIC DE CONSTRUCII BUCURETI ] INGINERIE GEOTEHNIC

Page 1

1. Introducere

1.1. Soluii de fundare direct

Sunt posibile diferite soluii constructive prin intermediul crora se poate ajunge la

adncimea fixat, ele fiind denumite curent sisteme de fundare. Acestea trebuie s indice, pe

lng soluia constructiv, i tehnologiile de lucru prin care se asigur realizarea fundaiei

proiectate. Soluia fixat trebuie s corespund att din punct de vedere tehnic cti economic.

Astfel se disting urmtoarele trei mari grupe de sisteme de fundare:

fundaii realizate prin mbuntirea proprietilor constructive ale pmnturilor din care

este alctuit terenul de fundare (rezisten i deformabilitatea sas corespundcerinelor

construciei);

fundaii de suprafa;

fundaii de adncime.

Fundaiile cuprinse n ultimele dou grupe, la rndul lor, se pot mprin fundaii directe,

cnd talpa fundaiei vine n contact direct cu suprafeele realizate prin excavare i pe perne n

groapa de fundare, i fundaii indirecte, cnd transmiterea acestei sarcini se face prin elemente de

construcie special destinate acestui scop, sub nivelul acestor suprafee.

Fundaiile de suprafa la rndul lor pot fi mprite n urmtoarele subgrupe: fundaii de

suprafa n uscat i fundaii de suprafa sub nivelul apei.

n prima subgrup sunt cuprinse toate fundaiile care se execut n tranee deschise icare sunt aezate direct pe straturile ce urmeaz s preia sarcinile construciei. n cazul prezenei

apei subterane se recurge la epuismente.

n subgrupa a doua sunt cuprinse toate sistemele de fundare la care spturile i lucrrile

de executare a corpului fundaiei se realizeaz sub nivelul apei.

1.2. Terenul de fundare

Terenul de fundare, definit ca volumul de roc sau de pmnt influenat de ncrcrile

transmise prin fundaii, este considerat caparte component a construciei, determinndu-i

comportarea n exploatare prin rspunsul (n principal tensiuni i deformaii) dat la solicitrile

transmise.

Avnd n vedere aspectele menionate privind terenul de fundare, acesta se poate

clasifica n trei categorii:


2/51


Page 2

teren bun de fundare;

teren mediu de fundare;

teren dificil de fundare, n cazul n care terenul, n starea sa natural, nu ofer condiiile

de rezisten i stabilitate pentru fundarea construciei date i pentru exploatarea n

condiii normale a acesteia.

Teren bun de fundare este orice teren care poate suporta sarcina construciei, fr a

prezenta tasri incompatibile cu scopul i regimul de exploatare al construciei.

Teren dificil de fundare. Dac n succesiunea litologic din amplasament, intervin n zona

activ, pmnturi cu comportament special, care au un rspuns nesatisfctor iniial sau prin

modificrile condiiilor de zcmnt se reduce drastic sigurana n exploatare a construciei

respective, terenurile respective se consider cafiind dificile de fundare.

Pe teritoriul Romniei, tipurile de terenuri dificile de fundare ntlnite frecvent n

lucrrile de construcii sunt:

pmnturi sensibile la umezire (P.S.U.)

pmnturi cu umflri i contracii mari (P.U.C.M.)

pmnturi cu coninut ridicat de materiale organice(ml, turb, nmol);

pmnturi sensibile la lichefiere ;

nisipuri afnate,nisipuri saturate susceptibile de lichefiere sub aciuni seismice;

pmnturi coezive cu consisten redus(Ic


3/51


Page 3

pmnturi necoezive, sunt pmnturile la care ntre particule nu exist fore de legtur

(de coeziune), ce se clasific dup granulozitate, n funcie de predominaia anumitor

fraciuni granulare i n funcie de coeficientul de neuniformitatea (Un);

pmnturi coezive, sunt pmnturile la care ntre particule exist fore de legtur sau

coeziune, ce se clasific n funcie de plasticitate i granulozitate, pe baza unei

reprezentri ternare a compoziiei granulometrice.

Dupa modulul edometric de deformatie M2-3 si coeficientul de compresibilitate av, pentru

presiuni de 200-300 kPa, pamanturile se clasifica:

practic incompresibile (M2-3 > 50000 kPa; av


4/51


Page 4

Principalele modificri care se urmresc prin aplicarea diferitelor procedee de

mbuntire a pmnturilor sunt: reducerea compresibilitii, creterea rezistenei la forfecare,

micorarea permeabilitii, eliminarea sensibilitii la umezire, reducerea potenialului de

contracie umflare, micorarea gelivitii.

Metoda de mbuntire se alege n funcie de naturapmntului,de grosimea stratului de

pmnt supus mbuntirii, de materialele i utilajele disponibile.

Pentru a putea realiza sisteme de fundare direct n condiiile unor terenuri dificile se

aplic fie metoda nlocuirii acestora cu perne din pmnt, balast sau alte materiale locale

(procedeu folosit prin compactri de suprafa, atunci cnd grosimea stratului dificil nu este prea

mare), fie mbuntirea n adncime a stratului slab pe toat grosimea sa, sau numai parial, cnd

aceasta este foarte mare.

In funcie de mijloacele tehnice utilizate se pot diferenia urmtoarele tehnologii:1. compactarea de suprafa

2. compactarea de adncime;

3. consolidarea prin drenare de adncime;

4. consolidareaprin amestecare sau injecii.


5/51


Page 5

Domenii de aplicare orientative pentru soluiile de mbuntire a terenurilor slabe de

fundare constituite din pmnturi sensibile la umezire (loessuri)

Metode de compactare de suprafa (pentru loessuri de categ. A, cu grosimi H =3..8m)

Tipuri de constructii

Metodele de compactare de suprafata recomandate

Compactare

cu maiuri sau

placi grele

Perne

de

loess

Compactare

cu mai greu

si perna de

loess

Compactare

cu maiul greu

de forma

speciala

Umezire

dirijata

simultan cu

executarea

constructiei

Compactare cu

maiul super greu

1. Constructii industriale fara

sarcini dinamice importante

Sarcina pe stalp:

P 1 000 kN

Sarcina pe stalp:

P= 1 000...2 000 kN

Sarcina pe stalp:

P= 2 0003 000 kN

h= 35 m

h= 56 m

h= 36 m

h= 68 m

h= 56 m

h= 35 m

h= 35 m

h= 68 m

h= 56 m

h= 35 m


6/51


Page 6

2. Constructii civile

PP+ 2E

P+ 4E

P+ 10E

h = 57 m

h = 35 m

h= 78 m

h= 56 m

h= 45 m

h= 6...8 m

h= 5...6 m

h= 57 m

h= 45 m

h 8 m

h 8 m

h= 6...8 m

h= 5...6 m

3. Constructii agrozootehnice

Fara procese tehnologice

umede sau cu posibilitati de

umezire slaba a terenului de

fundare

Cu proces tehnologic umed,

uscare, sarcini pe stalp:

P 500 kN

idem mijlocii sarcini pe stalp:

P= 500...1 000 kN

h = 38 m cu

mai mecanic

numai fundul

sapaturii

h 8 m

h 8 m

h= 46 m

h= 6...8 m

h 8 m

h= 46 m

h= 46 m


7/51


Page 7

4. Constructii hidroedilitare

usoare (alimentari cu apa si

canalizari) si constructii usoare

aferente sistemelor de irigatie

h = 46 m h = 6...8 m

5. Rezervoare si castele de apa h = 4...5 m h = 56 m h = 68 m h 8 m h = 56 m

6. Silozuri de cereale h = 54 m h = 56 m h 8 m h = 56 m


8/51


Page 8

Metode de compactare de adncime (pentru loessuri de categ. B, cu grosimi H > 8 m)


Metodele de compactare de adancime recomandate

Coloane de

pamant

(loess)

Preumezire

cu explozie si

perna de

loess

Preumezire cu simpla si perna de loess

0 1 2 3 4


sarcini dinamice importante

Sarcina pe stalp:

P 1 000 kN

Sarcina pe stalp:

P= 1 000...2 000 kN

Sarcina pe stalp:P= 2 0003 000 kN

h= 812 m

h= 612 m

h= 512 m

h>1012 m

h>1012 m

h>1012 m


9/51


Page 9


PP+ 2E

P+ 4E

P+ 10E

h = 812 m

h = 620 m

h>1012 m

h>1012 m

h>1012 m

h>1012 m

h>1012 m

h>1012 m

langa constructii existente


Fara procese tehnologice umede

sau cu posibilitati de umezire slaba

a terenului de fundare

Aceleasi metode de compactare de suprafata, ca la pct a)


10/51


Page 10

Cu proces tehnologic umed,

uscare, sarcini pe stalp:

P 500 kN

idem mijlocii sarcini pe stalp:

P= 500...1 000 kN


h > 10m h > 1012 m

constructii la care nu se admit degradari

h = 1012 m h > 1012 m h > 1012 m -

4. Constructii hidroedilitare usoare

(alimentari cu apa si canalizari) si

constructii usoare aferente

sistemelor de irigatie


h > 1012m (platforme sau cartiere noi)

5. Rezervoare si castele de apa h > 812 m h > 1012 m h > 1012 m


11/51


Page 11

6. Silozuri de cereale h > 612 m h > 1012 m h > 1012 m h > 1012 m

h - reprezintgrosimea totala pachetului de loess sensibil la umezire msuratde la suprafata terenului.n cazurile n care domeniile de aplicare ale metodelor de mbuntire se suprapun, alegerea soluiei dembuntire se va face pe

baza analizei tehnico-economice comparative, innd seama de natura construciei, mijloacele de care se dispune pentru execuia lucrrilor.


12/51


Page 12

Domenii de aplicare orientative pentru procedeele de mbuntire aterenurilor slabe

de fundare(cu excepia celor constituite din pmnturile sensibile la umezire)

Metode de mbuntire de suprafa (pentru terenuri cu grosimi h=3...8 m)


Metodele de imbunatatire recomandate

Compactare cu placi sau

maiuri grele

(numai la nisipuri)

Perne de balast sau

piatra sparta (cu

pat de nisip)

Compactarea cu maiul greu

si perne de balast sau piatra

sparta (cu pat de nisip)

Vibrointeparea

(numai la nisipuri

afanate)

Compactarea

cu vibromaiul

1 2 3 4 5 6


sarcini dinamice

importante

Sarcina pe stalp:

P 1 000 kN

Sarcina pe stalp:P= 1 000...2 000 kN

Sarcina pe stalp:

P= 2 0003 000 kN

h= 3...4 m

h= 4...5 m

h= 34 m

h= 56 m

h= 45 m

h= 34 m

h= 46 m

h< 8 m


13/51


Page 13


PP+ 2E

P+ 4E

P+ 10E

h 8 m

h 8 m

h= 35 m

h= 5...8 m

h= 46 m

h 8 m

h 8 m


Sarcina pe stalp:

P 500 kN

Sarcina pe stalp:

P= 500...1 000 kN

h 8 m

h 8 m

h= 56 m

h= 6...8 m

h= 46 m

. Constructii hidroedilitare

usoare (alimentari cu apa si

canalizari) si constructii

usoare aferente s istemelor

de irigatie

h 5 m h 8 m


14/51


Page 14

5. Rezervoare si castele

de apa h = 4...5 m h = 4...5 m h = 56 m

h 8 m

6. Silozuri de cereale h 3 m h = 34 m h = 45 m h 8 m

Metode de mbuntire de adncime (pentru terenuri cu grosimi h >8 m)


Metode de imbunatatiri recomandate

Coloana de balast nisip

sau piatra sparta

Vibroflotatia Consolidarea cu

maiuri supergrele

Compactarea nisipurilor

afanate prin explozii de

adancime

1 2 3 4 5

1.Constructii industriale, fara sarcini

dinamice importante

Sarcina pe stalp:

P 1 000 kNh= 612 m


15/51


Page 15

Sarcina pe stalp:

P= 1 000...2 000 kN

Sarcina pe stalp:

P= 2 0003 000 kN

h= 512 m

h= 412 m

h > 10 m

h > 10 m

h > 10 m

h > 10 m

h= 812 m

h= 812 m


PP+ 2E

P+ 4E

P+ 10E

Aceleasi metode de compactare de suprafata ca la pct. a)

h= 812 m h > 10 m h > 10 m h= 812 m

3.Constructii agrozootehnice

- Sarcini pe stalp: P < 500 kN

- Sarcini pe stalp: P= 5001 000 kN

Aceleasi metode de compactare de suprafata ca la pct a)

h= 612 m

4. Constructii hidroedilitare usoare

(alimentari cu apa si canalizari) si

constructii usoare aferente sistemelor

de irigatie

Aceleasi metode de compactare de suprafata ca la pct a)


16/51


17/51


Page 17

2.1.Compactarea de suprafa

Compactarea presupune exercitarea unei aciuni mecanice asupra pmntului, obinndu-

se ndesarea pmntului, respectiv micorarea porozitii.

Compactarea de suprafa se poate executa manual sau mecanic.

Compactarea manual se aplic pentru lucrri de volum redus i spaii nguste, acolo

unde nu este posibil accesul mijloacelor mecanizate. n acest scop se folosesc maiuri de

lemn sau metalice, maiuri vibratoare.

Compactarea mecanic se poate utiliza pe amplasamente la care grosimea stratului

compresibil de sub talpa fundaiei este redus (26 m). n funcie de natura terenului i

de utilajul folosit, aceast zon poate fi creat prin compactare de pmnt adus (perne de

pmnt compactat) sau prin compactarea cu maiuri grele.

Prin aceast categorie de lucrri se neleg compactrile executate cu scopul ridicrii

gradului de ndesare, respectiv a greutii specific aparente a pmnturilor n stare natural i mai

ales a pernelor de grosimi relativ mici. Aceste compactri depind calitativ i cantitativ att de

caracteristicile utilajului, precum i de caracteristicile geotehnice ale pmntului.

2.1.1. Compactarea prin batere cu maiul greu

Compactarea cu maiul greu se utilizeaz la terenuri de fundare slabe alctuite din nisipuriafnate, argile nisipoase sau pmnturi sensibile la umezire, n urmtoarele cazuri:

cnd este necesar mbuntirea terenului de la suprafa pe o adncime de 23m;

suprafeele de compactat au dimensiunea minim de cel puin 3,0m;

la pmnturi sensibile la umezire atunci cnd:

o adncimea relativ redus de compactare (0,71,5m) ce se poate realiza cu maiul

greu este totui suficient pentru a elimina tasarea suplimentar prin umezire, n

limitele ntregii zone de deformaie a fundaiilor;

o cnd este necesar realizarea prin compactare a unei cruste superficiale greu

permeabile, de protecie mpotriva infiltraiilor i nnoroirii terenului de fundare

(ex: pe fundul spturilor).

Maiul greu este o pies din oel, font sau beton, avnd suprafaa de batere circular, cu

diametrul de 1,20 1,40 m, masa cuprins intre 2 i 4 t i care dezvolt pe teren o presiune de


18/51


Page 18

1520 kPa. Maiul este ridicat cu ajutorul unui excavator, macara i lsat s cad de la o nlime

de 2..4 m.

Pe terenul compactat cu maiul greu se pot funda n general construcii uoare, ca:

rezervoare de mic capacitate, hale uoare sau chiar construcii grele, atunci cnd sub un teren

slab de 23 m grosime se afla un teren bun de fundare.

Umiditatea pmntului ce se compacteaz trebuie s fie apropiat de umiditatea optim

de compactare; se admite o abatere maxim de 3%, ca valoare absolut.

Metoda aceasta prezint avantaje i prin aceea c nu este necesar un front larg de lucru

sau depozitarea pmntului n straturi subiri. Un dezavantaj al acestei metode este efectul

duntor pentru construciile din jur. n scopul

evitrii degradrii fundaiilor sau a altor elemente de

construcie care se afl n contact cu pmntul supusbaterii, aceasta trebuie efectuat la o oarecare

distan de construcii, n funcie de puterea utilajului

de compactat.

Nu se execut compactri prin batere pe timp

friguros, cnd exist pericolul scderii temperaturii

sub 0C sau cnd pmntul este ngheat.

2.1.2. Perne din pmnt sau balast

nlocuirea terenului dificil prin perne din pmnt const n excavarea stratului slab,

aternerea i apoi compactarea prin cilindrare sau batere n mod succesiv a unor straturi din

pmntde 2030 cm.

Acest procedeu permite micorarea adncimii de fundare, ceea ce este deosebit de

important pentru construirea fundaiilor n incinte cu nivel al apei ridicat. In acest caz, perna se

poate dispune direct n ap, iar fundaia se construiete deasupra apei.

Pernele din pmnt sau balast distribuie presiunile transmise de infrastructura construciei

la terenul natural pe o suprafa mai mare dect talpa fundaiei i, din acest motiv, mrimea

presiunii transmis terenului slab va fi mai mic dect cea de sub talpa fundaiei. Ele mresc

stabilitatea fundaiilor, deoarece n majoritatea cazurilor au caracteristici de rezisten (unghi de


19/51


Page 19

frecare interioar i coeziune) mult superioare caracteristicilor de rezisten ale pmnturilor de

baz.

Folosirea pernelor contribuie la micorarea tasrilor fundaiilor, creterea modului de

deformaie general a pmnturilor de sub fundaie, care depete de cteva ori modulul de

deformaie al stratului de baza. n afar de aceasta, amenajarea pernelor continue sub fundaii n

fie (sau sub fundaii izolate) duce la micorarea uniformitii tasrilor fundaiilor i prin

redistribuirea tensiunilor n terenul slab de sub pern. Pernele din balast cu granulaie mijlocie i

mare, cu un coninut nu prea mare de praf i de particule argiloase permit micorarea adncimii

de fundare, deoarece terenul argilos sensibil la nghe este nlocuit cu terenul nisipos insensibil la

nghe.

Pernele din pmnt compactat au ca scop reducerea sau eliminarea sensibilitii laumezire a pmntului care alctuiete terenul de fundare n zona n care se face resimit efectul

sarcinilor transmise de tlpile fundaiilor construciilor.

Aceste perne se pot realiza prin aplicarea a trei tehnologii:

pern din pmnt de aport, aternut n sptur n grosimi care asigur o bun compactare

i compactat la umiditatea optim de compactare;

compactarea terenului de fundare din amplasament n aa fel nct s nu mai prezinte

sensibilitate la umezire;

combinarea acestor dou tehnologii printr-o compactare a terenului din amplasament,

peste care ulterior se executa pern din pmnt de aport, care se compacteaz la rndul ei.

Pernele din pmnt, aternut n sptur, n grosimi care asigur o bun compactare, la

umiditatea optim de compactare, se constituie n principal ca metod de mbuntire a terenului

slab de fundare ce conine n suprafa depozite loessoide, avnd ca scop reducerea sau

eliminarea sensibilitii la umezire a pmntului din deposit, n zona n care se face resimit

efectul sarcinilor transmise de fundaii.

Dac pernele se realizeaz pe terenuri ce cuprind P.S.U. de categoria A de sensibilitate la

umezire i cuprind ntreaga zona activ de sub fundaii, tasarea suplimentar a terenului datorat

umezirii este eliminat n totalitate, iar construcia se poate funda cai n condiiile unui teren de

fundare obinuit, insensibil la umezire.


20/51


Page 20

Prin realizarea pernelor n terenuri ce conine P.S.U. din categoria B de sensibilitate la

umezire, tasarea suplimentar datorat umezirii este eliminata parial sau total numai n zona

activ a fundaiilor, rmnnd ns posibilitatea manifestrii sale n adncime, sub aciunea

sarcinii geologice. In aceast situaie, eliminarea total a tasrii suplimentare datorat sarcinii

geologice pe adncimea stratului sensibil la umezire poate fi obinut prin preumezirea acestuia

sau prin compactarea sa cu ajutorul coloanelor de pmnt, dupcare construciile se pot funda ca

pe un teren insensibil la umezire.

Pernele din pmnt se pot adopta cu bune rezultate i la alte tipuri de pmnturi, n afar

de PSU, respectiv pentru cele cu caracter malos sau de consisten sczut, dar n special prin

nlocuirea acestora pe o anumit adncime din suprafa.

O execuie corect a pernelor din pmnt poate conduce la realizarea n suprafa a unui

strat de permeabilitate redus ce se opune infiltrrii sub construcie a apelor de suprafa; ncazul terenului ce conine P.S.U. , se recomand pernas aib cel puin 1,5m grosime, cu zona

de garda n lime de 1m.

Trebuie evitat executarea pernelor din pmnt n anotimpurile ploioase, deoarece n

astfel de situaii este dificil de respectat umiditatea optim de compactare.

2.1.3. Compactarea cu vibromaiul

Scopul mbuntirii cu vibromaiul a terenurilor de fundare slabe este de a mri starea de

ndesare sau de a contribui prin drenare la grbirea procesului de consolidare, crescnd astfel

capacitatea portant a pmnturilor slabe.

Imbuntirea terenurilor cu vibromaiul const n executarea de ploturi (coloane cu

diametrul peste 1 m), din balast, nisip, zgur etc. prin vibropresare.

Adugarea unei cantiti de material granular (balast, nisip, zgur, etc.) compactat prin

vibropresare, are drept efect sporirea densitii medii a masivului de pmnt astfel tratat, i n

consecin creterea capacitii portante.

mbuntirea cu vibromaiul se aplic n scopul mririi capacitii portante a terenurilor

slabe de fundare alctuite din: nisip fin prfos, nisip mijlociu aflat n stare afnat, nisip argilos,

argilnisipoas, nisip argilos-prfos, umpluturi neomogene, loessuri umezite.


21/51


22/51


Page 22

fie balast sau piatr spart, formandu-se adevrate coloanede balast cu diametrul pn la 1m. n

consecin, vibroflotarea produce de fapt n terenurile necoezive o vibroindesare.

n terenurile coezive, aplicarea vibroflotrii nu conduce la aceleai rezultate, deoarece

prin vibrare nu se pot anula temporar forele de legtur dintre particule. De aceea, n aceste

situaii se aplic metoda de mbuntire prin adaos de material, vibroflotarea conducnd de fapt

la o vibronlocuire. Rezult un grup de coloane de balast, sau de materiale granulare injectate cu

lapte de ciment.

Procedeul vibroflotrii poate fi aplicat pentru vibrondesarea pmnturilor necoezive care

au o compoziie granulometric cuprins ntre 0.06 mm i 150 mm, cnd, sub efectul vibraiilor

transmise n plan orizontal, se creeaz posibilitatea reaezrii granulelor n stare de maxim

ndesare.

Cea mai mare eficacitate a compactrii de obine cnd punctele de vibroflotare sunt

amplasate n reea triunghiular, distanainterax fiind stabilit experimental n funcie de natura

terenului de compactat, de puterea vibroflotorului.Coloanele de balast realizate prin vibroflotare contribuie la consolidarea terenurilor slabe

n adncime att prin efectul de dren ct i prin ndesarea global datorit prezenei coloanelor ce

au efect portant nsemnat, ceea ce atrage o concentrare a ncrcrilor pe coloane.


23/51


Page 23

Verificarea gradului de mbuntire a proprietilor terenului dup aplicarea vibroflotarii

se realizeaz prin ncercri de penetrare static sau dinamic, dar i prin ncercri presiometrice,

iar n laborator pe probe prelevate de pe amplasament.

Unul din avantajele constatate n urma studiilor efectuate pe terenuri slabe coezive

mbuntite prin vibroflotare este acela c sub sarcina mare sau aplicat brusc nu prezint o

rupere direct i periculoas, ci un fenomen similar fluajului sau curgerii lente.

2.2.2. Consolidarea nisipurilor n adncime prin metoda vibroneprii

Vibroneparea este o metod eficace de compactare a nisipurilor afnate, naturale sau din

umpluturi. Grosimea stratului de nisip cepoate fi compactat prin vibronepare este relativ mic:

H 6 m.

Compactarea nisipurilor prin vibronepare se realizeaz prin fluidizarea unei pri amasei de nisip saturat, situaie n care, prin reducerea accentuat a forelor de frecare dintre

fragmentele componente se produce reaezarea acestora ntr-o nou poziie, mai ndesat.

Prin metoda vibroneprii se poate obine o cretere medie a gradului de ndesare a

nisipurilor cu 20...30%.

Metoda vibroneprii se poate aplica la mbuntirea terenurilor de fundare slabe

alctuitedin nisipuri fine afnate i saturate, n vederea fundrii directe a diferitelor construcii

(blocuri de locuine, cldiri industriale). De asemenea, metodapoate fi folosit la compactarea

umpluturilor necoezive saturate, realizate n spatele unor construcii de sprijin (cheiuri).

Metoda vibroneprii prezint urmtoarele avantaje:

prin introducerea carcasei n teren prin vibrare se transmit vibraii care influeneaz

compactarea pe distane de 6 ori lungimea barelor orizontale;

se obine o foarte bun uniformitate n compactarea straturilor de nisip, mai ales a celor

saturate;

se micoreaz posibilitatea de tasare a straturilor prin reducerea porozitii, respectiv prin

creterea gradului de ndesare;

se reduce coeficientul de permeabilitate a terenului, deci infiltraiile i circulaia apei n

zona respectiv;

fundarea se poate face direct deasupra apelor subterane, la presiuni admise ridicate;


24/51


Page 24

se realizeaz economii de manoper i material de 2540%, iar la costuri de peste 50%,

n comparaie cu soluiile tradiionale aplicate n aceleai condiii ale terenului de

fundare.

2.2.3. Imbunatatirea cu coloane de pamant

Coloanele de pmnt se aplic pmnturilor sensibile la umezire (PSU) n scopul

eliminrii sensibilitii la umezire i sporirii capacitii portante a terenului.

Pentru unele tipuri de construcii este recomandabil utilizarea coloanelor de pmnt i

pentru PSU de grosimi mai mici (h=5...6 m).

Nu se pot executa coloane de pmnt sub nivelul hidrostatic i nici n terenuri a cror

umiditate natural depete limita inferioar de plasticitate a pmntului (cu Dw 3- 5%).

Diametrul coloanei depinde de diametrul berbecului folosit la executarea prin percuie agurii.

De reguladncimea de compactare cu coloane de pmnt se va lua egalcu grosimea

depozitului de PSU.

Executarea gurii se face prin cderea berbecului ce strpunge terenul i l ndeas lateral.

Compactarea cu coloane de pmnt se poate face n orice anotimp, cu respectarea

condiiilor de umiditate. n perioada ploioas i pe timp de iarn trebuie acordat o atenie

deosebit umiditii loessului utilizat la realizarea coloanelor de pmnt, preferndu -se, locurile

neexpuse intemperiilor.

Aceast metod const n realizarea prin percuie a unor guri pn la cotaproiectat, ce

se umplu apoi cu porii din pmnt care se compacteaz prin batere cu acelai berbec folosit la

realizarea gurii.

Compactarea trebuie s fie efectuat la umiditatea optim de compactare wopt, a

pmntului din corpul coloanei. Materialul poate proveni din spturile de fundare, din cariere

sau din debleuri.

Coloanele de pmnt se utilizeaz de regul pentru P.S.U. la care zona sensibil la

umezire are grosimea mai mare de 8.0m, ce nu poate fi compactat suficient prin procedee de

suprafa; acestea nu se pot executa sub nivelul hidrostatic i nici n terenuri a cror umiditate

natural depete limita inferioar de plasticitate cu 35.


25/51


Page 25

2.2.4. Coloane de balast, nisip, piatr spart

Scopul mbuntirii cu coloane de balast a terenurilor de

fundare slabe este de a mari capacitatea portant a acestora prin

mbuntirea caracteristicilor fizico-mecanice ale terenului

natural.

Aceste coloane pot fi realizate prin batere sau vibrare.

Coloane realizate prin vibrare.Executarea prin vibrare a

coloanelor mbuntete terenul slab prin: efectul de ndesare

lateral a terenului, caurmare a introducerii prin vibrare a unui tub

nchis la partea inferioar;

introducerea n terenul natural, prin interiorul tubului metalic a une i cantiti de balast,

ndesate prin vibrare, concomitent cu extragerea tubului metallic.Coloane realizate prin batere. Executarea prin batere a coloanelor mbuntete terenul

slab prin:

efectul de ndesare lateral al terenului, ca urmare a nfigerii prin batere a coloanei

metalice;

introducerea n teren, prin interiorul coloanei, a unei cantiti de balast sub form de

porii, ndesat prin batere, concomitant cu extragerea coloanei metalice.

Realizarea coloanelor de balast, indiferent de tehnologiafolosit, vibrare sau batere, are c efect direct sporirea densitii

medii a masivului de pmnt natural astfel mbuntit. In locul

balastului c material suplimentar, ori de cte oriva fi posibil, se

vor utilize deeuri industrial (cenui, zguri), avantajoase din punct

de vedere economic, avandu-se n vedere efectul pe care aceste

materiale l pot avea n timp asupra chimismului apei subterane i

a elementelor de construcii.

Terenurile de fundare slabe care pot fi mbuntite cu

metoda compactrii de adncime cu coloane de balast sunt

urmtoarele:

nisip mijlociu, curat sau rar cu pietri;

nisip fin prfos;


26/51


Page 26

nisip argilos;

n stare afnat, situate deasupra sau sub nivelul apelor subterane.

Se recomand ca vrful coloanei de balast s ptrund cel puin 30 cm n stratul de

fundare bun.

mbuntirea de adncime cu coloane din pmnt executate prin batere este un procedeu

ce se poate aplic cu rezultate bune pentru fundarea direct a construciilor, pe pmnturile

sensibile la umezire, cu condiia ca la proiectare s se in seam de tasrile ulterioare ce pot

apare la construcii, alegandu-se astfel soluia de structura nct s fie compatibil cu acestea.

2.2.5. Imbuntirea prin batere cu supermaiul

Compactarea cu supermaiul const intr-o batere intensiv,

aplicnd lovituri puternice de scurt durat la suprafa terenului.

Practic, aceste ocuri sunt provocate prin cderea liber (de la

1040 m) a unui mai avnd o mas de mai multe zeci de tone (40

t maximum).

Acest procedeu iniial aplicat cu success terenurilor

granulare cunoate o dezvoltare nc restrns pentru tratamente i

la celelalte terenuri (mai ales la cele coezive), cum sunt: luturile,

argilele, turbele.


27/51


Page 27

Explicarea teoretic a fenomenelor dinamice create de soc este foarte dificil, precizandu-

se n continuare mai curnd efectele operaiei de batere dect aceste fenomene, i anume:

- se produc deformaii, tasri superioare asupra terenului compactat faa de tasrile

de consolidare prevzute sub lucrarea definitive;

- se mresc rezistentele la tiere i modulul de deformaie al terenului de fundare.

3. Drenarea de adncime

Accelerarea procesului de consolidare a argilelor i malurilor saturate cu porozitate

ridicat se poate realiza folosind drenuri de adncime. Acestea se realizeaz, n principal, prin

dou metode:

metoda coloanelor de material granular se execut prin forare tubat, materialul

extrgndu-se odat cu ptrunderea tubului de foraj.

metoda drenurilor fitil.

Astfel de drenuri se prezinta sub forma unor panglici din carton, material textil neesut,

material plastic cu alveole etc, care se introduc n teren cu ajutorul unor maini speciale pn la

adncimi de 25 m,cu rolul de a colecta si evacua apa din pamant.

Aceste drenuri sunt considerate echivalente drenurilor din nisip cu diametrul de 15 cm.

4. Consolidarea prin amestecare sau injecii

Prin introducerea n teren a unor substane, anorganice sau organice se obine o

transformare calitativ a pmntului (cimentul, argila, varul, bitumul, silicatul de sodiu i rinile

sintetice).


28/51


Page 28

Cimentul se introduce n pmnt fie prin amestecare-compactare, fie prin injectare

(cimentare). Metoda se folosete, n principal, pentru: realizarea ecranelor etane sub baraje i

alte construcii hidrotehnice impermeabilizarea i consolidarea terenului n jurul excavaiilor

subterane.

4.1. Pmanturi stabilizate la lucrri de construcii

Prin pmnt stabilizat se ntelege un pmnt ale crui proprieti fizico-chimice i

mecanice au fost mbuntite prin amestecarea sa cu un liant hidraulic sau puzzolanic (ciment,

var, cenu de central termoelectric, zgur granulat, bitum).

Substantele chimice si liantii introduse prin injectare in porii pamantului se gelifica si se

intaresc in timp, obtinandu-se astfel cresterea rezistentei si impermeabilizarea masivului dinpamant tratat.

n funcie de natura pmntului, cimentul i varul pot fi i materiale activante.

n cazul fundrii construciilor pe teren stabilizat se poate adopta fie soluia executrii unei

perne de pmnt stabilizat fie cea a coloanelor din pmnt stabilizat, n funcie de: natura i

importana construcie, natura terenului, zona activ a fundaiilor, posibilitatea valorificrii unor

materiale locale si caracteristicile de rezisten i deformaie ale pmntului stabilizat.

Utilizarea pmntului stabilizat pentru fundarea construciilor este indicat n urmtoarele

cazuri:

pentru terenuri slabe de fundare, avnd capaciti portante mai mici de 75 kPa;

cnd exista materiale locale avantajoase;

pentru nlocuirea umpluturilor neconsolidate.

n acest sens se pot realiza dup caz:

perne din pmnt stabilizat compactat;

coloane din pmnt stabilizat pentru consolidarea de adncime;

fundaii propriu-zise din pmnt stabilizat.

Pernele executate din pmnt stabilizat se pot folosi n vederea nlocuirii unor straturi de

fundare slabe astfel nct s conduc la dimensiuni mai reduse a limii fundaiilor, implicit a


29/51


Page 29

zonei active a acestora, evitndu-se straturile compresibile de sub perna de pmnt stabilizat,

care ar duce la tasri excesive.

Coloanele din pmnt stabilizat se pot folosi n cazul cnd este necesar realizarea

consolidrii terenurilor sensibile la umezire sau a unor terenuri slabe de fundare n vederea

sporirii capacitii portante a terenului ct i reducerea tasrilor.Fundaiile executate din pmnt

stabilizat se pot folosi pentru construciile agrozootehnice uoare, avnd ncrcri reduse (mai

mici de 200 kPa sub soclu).

Fundaiile executate din pmnt stabilizat se pot folosi pentru construciile

agrozootehnice uoare, avnd ncrcri reduse (mai mici de 200 kPa subsoclu).

Stabilizarea cu var stins este folosita mai ales pentru imbunatatirea caracteristicilor

pamanturilor argiloase in vederea utilizarii in cadrul sistemelor rutiere.

Stbilizare cu bitum este utilizata in special la pamanturile nisipoase pentru a fi utilizatefie ca stratsupport, fie ca imbracaminte la drumuri secundare.

4.2. Metoda jet-grouting in curs de aplicare n Romnia, descrie diferite tehnici de

constructie folosite pentru modificarea solurilor sau imbunatatirea acestora.

Aceste metode constau in general in injectarea in sol a unor fluide sau lianti cu presiune

si viteze mari. Liantii faramiteaza si penetreaza structura solului amestecandu-se cu particulele

de sol si formand o masa omogena, care in final se solidifica.

Aceasta modificare/imbunatatire a solului joaca un rol important in domeniul stabilitatii

fundatiilor, in particular in tratamentul solurilor de sub fundatiile cladirilor existente sau noi, in

impermeabilizarea in profuzime a

solurilor cu continut de apa, in

constructia tunelurilor si in

atenuarea deplasarii solurilor slabe

si a apei freatice.

Mortarul este injectat in sol

cu presiune joasa si umple golurile

fara a modifica semnificativ

structura si volumul zonei. Pentru

aceasta tehnica se poate folosi o


30/51


Page 30

larga varietate de lianti, alegerea fiind dictate in principal de permeabilitatea solului.Pentru soluri

cu permeabilitatea mai mare de 1x10-6 cm/sec se folosec amestecuri de apa cu ciment.Pentru

soluri cu permeabilitatea mai joasa(pana la 1x10-6 cm/sec) se folosec mortare mai scumpe pe

baza de rasini. Pentru soluri cu permeabilitate mai mica de 1x10-6cm/sec in mod normal nu se

poate aplica aceasta tehnica.

Se injecteaza in sol un mortar cu vascozitate foarte mare.Acesta actioneaza radial,efectul

putand fi asimilat actiunii unor pistoane hidraulice, dislocand particulele de sol.In felul acesta se

poate controla densitatea dorita a solului.

Mortarul este injectat in sol cu presiune inalta printr-un tub prevazut cu o supapa

speciala.Solul este hidrofracturat si fisurile rezultate se incarca cu mortar rezultand un sol cu

densitate mare.

Solul este complet faramitat si amestecat in profunzime cu liant, rezultand un amestecomogen care in final se intareste. Aceasta tehnica este aplicabila indiferent de sol, de

permeabiliatrea sau distributia granular a acestuia.Teoretic se pot imbunatati aproape toate

tipurile de sol: de la argile moi pana la la nisipuri si pietrisuri.Deasemenea se poate injecta orice

tip de liant, in practica folosindu-se amenstecul de apa ciment.In cazul impermeabilizarilor se

folosesc amestecuri apacimentbentonita.

In prezent se folosec trei tipuri de injective:

monofluid: fragmentarea si amestecarea solului sunt realizare prin injectarea unui singurfluid

bifluid: metoda intermediara, dezvolatat pentru a extinde domeniul de aplicabilitate a

metodei monofluid

trifluid: fragmentarea si amestecarea solului sunt realizate prin injectarea de aer si apa; in

acest fel o parte din particulele mai fine de sol sunt substituite celor trei fluide:apa, aer si

liant, care sunt injectate separat prin duze speciale.

Pamanturi unde se poate aplica: argila, praf si nisip.


31/51


Page 31

2.6. Incluziuni rigide

Domeniul de aplicare al acestei metode este acelai cu cel al coloanelor de pmnt:

pmnturi sensibile la umezire, nisipuri afnate, pmnturi argiloase prfoase de consisten

redus, loessuri nmuiate.

Execuia incluziunilor rigide presupune adoptarea unui astfel de tehnologii care s

produc compactarea terenului adiacent. n funcie de condiiile de teren pot fi adoptate metode

care utilizeaz vibrarea sau forarea de ndesare. Pentru realizarea pilotului, umplerea forajului

astfel realizat se face cu beton. In cazul terenurilor sensibile la umezire , trebuie evitat formarea

de drenuri verticale, care faciliteaz infiltraia i n consecin pot s apar tasri importante.In

acest caz este necesar s fie aplicate incluziunile rigide.

Pentru realizarea forajului se folosete un snec continuu care avanseaz prin ndesarealateral a terenului, ceea ce conduce la creterea capacitii portante, la reducerea porozitii i a

potenialului colapsibil. Utilajul de forat are un moment de torsiune ridicat i o mare for de

aprare, ceea ce asigur avansarea pn la adncimea de 40 m.

Materialul folosit este betonul care se ntroduce prin centrul burghiului cu o presiune

sczut, iar prin retragerea controlat a acestuia se umple spaiul liber sau prin metodaplniei

ridictoare.


32/51


Page 32

2. APLICAREA INCLUZIUNILOR RIGIDE DIN BETON SIMPLU PENTRU

IMBUNATATIREA TERENULUI

Incluziunile rigide sunt elemente verticale de diametru 300600 mm, constituite dintr-

un material pe bazde liant hidraulic (mortar,beton).

Sunt utilizate pentru mbuntirea pmntului, avnd urmatoarele efecte:

mbunatatireaportanei generale a pmntului;

reducerea tasrilor;

mrirea rezistenei la forfecarea orizontal a masivului de pmnt tratat.

Terenul asfel imbunatatit permite realizarea unui sistem de fundatii superficiale (radier,

dalaj, grinda continua sau izolata).

Acest procedeu permite in acelasi timp stabilizarea pantelor taluzelor, unde pamanturile

sunt fundatia lucrarilor de pamant(umpluturi de acces ,rutiere sau feroviere,etc.)

Obiectivul ranforsarii prin incluziuni rigide este o limitare a tasarilor absolute la 15 mm

sub sarcina nominala.


33/51


Page 33

Aplicatii:

5.1. Domeniul de aplicare

Prin tipul repartizarii sarcinilor

Acest procedeu poate fi utilizat pentru lucrari care transmit incarcari punctuale liniare si a

caror structura este calculata pentru a absorbi deformatiile absolute si diferentiate intre fiecare

reazem (grinzi superficiale ale cladirii, ziduri sau pereti de sustinere).

.Utilizarea in cazul pamanturilor cu umflari si contractii mari

Procedeul poate fi folosit cu conditia respectarii unor dispozitii:

fata de efectul de umflare:- incluziunile sunt prevazute cu armatura la partea superioara;

- verificarea incluziunilor (acestea pot fi supuse doar la eforturi de compresiune simpla

si de tractiune) .

fata de efectul de contractie:

- determinarea numarului de incluziuni pentru a prelua totalitatea incarcarilor provenind

de la structura fara a tine seama de partea preluata de terenul din jur.

Utilizare in zona seismica

Pentru zonele in care terenul nu prezinta riscul de lichefiere, dispozitiile curente sunt

aplicate cu respectarea regulilor pentru zonele seismice aflate in vigoare.


34/51


35/51


Page 35

5.2.3. Materiale

Compozitia materialului injectat:

- intre 160 si 350 kg ciment pentru 1m3 de mortar (in

functie de rezistenta de atins);- nisip 0/4mm , de preferinta rulat;

- 160200 l apa pentru 1m3 de mortar;

- 0.10.5 agent de vascozitate;

- 125% de superplastifiant;

- orice alt adaos necesar la usurarea punerii in opera.

Compozitia si dozajul in aceste mortare sunt

determinate in functie de eforul limita al materialului ce

trebuie atins.

Alegerea liantului tine seama de rezultatele analizei

chimice a apelor si a pamaturilor si de clasa lor de agresivitate.

5.3. Principii, metode si modele de calcul

Dimensionarea permite determinarea numarului incluziunilor pentru a raspunde

obiectivelor de limitare a tasarilor, asigurand in acelasi timp o repartizare a eforturilor

acceptabile in pamant si in materialul incorporat.

Calculele se raporteaza in cazul general la urmatoarele doua criterii:

- incarcarea (sarcina) admisibila globala pe terenul imbunatatit dupa tratare si

justificarea diferitelor tipuri de fundatii fata de starea limita de capacitate portanta

(SLCP) ;

- tasarea absoluta a diverselor elemente ale structurii in cadrul aceleasi lucrari,

justificarea tasarilor diferentiate in cadrul structurii sau intre structura si dalaj, in

functie de tolerantele admisibile proprii fiecarei lucrari si de reglementarile in vigoare.(starea limita de exploatare normala SLEN).


36/51


Page 36

Domeniul de aplicatie

a) Sub fundatii si sub radier

Calculul presupune ca radierul este un elemnt infinit rigid, numarul de incluziuni este

arbitrar si ca fortele transmise, verticale, sunt aplicate in centrul de greutate al fundatiei.

b) Sub dalaj suplu

Metoda de dimensionare obtinuta este un calcul cu metoda elementelor finite (legea

elasticitatii) dupa o modelare asimetrica.

Pentru o distributie a sarcinilor asimetrice , calculul poate fi realizat cu metoda

elementelor finite in 3D cu legi efort- deformatie elastice sau elasto-plastice.

Comparativ, se poate efectua un calcul dupa metoda lui Combarieu. Acest calcul

considera complexul dalaj-saltea de repartitie ca fiind infinit rigid.

Pentru calculul tasarilor, eforturilor luate in considerare sunt cele corespunzatoarecombinarii actiunilor cvasipermanente, tinand seama de starea limita de exploatare.

Calculul incluziuni lor r igide

In practica pot fi propuse urmatoarele tipuri de calcule:

a) Calcul succesiv dupa metoda lui Combarieu

Repartizarea eforturilor intre pamant si incluziuni este determinat pornind de la un calcul

succesiv al eforturilor in varful incluziunilor, al eforturilor transmise prin frecarea laterala si alefortului mobilizat sub grinda pana la atingerea echilibrului cu eforul motor(efort provenit din

structura).

Acest echilibru este obtinut legand aceste eforturi de deformatiile respective ale fiecarui

element , avand ca ipoteza o deplasare in suprafata identica pentru incluziune si pamantul

inconjurator.

Calculul tine seama de compresibilitatea incluziunii sub diferite eforturi successive si se

realizeaza pentru ranforsarea pamantului sub fundatii si sub radier.

b) Calcul cu elemente finite

Pentru cazurile clasice de sarcina de suprafata uniform distribuita (dalaj,radier) aplicata

pe reteaua in ochiuri si continua de incluziuni, se aplica un calcul cu elemente finite dupa

realizarea unei modelarii aximetrice.


37/51


Page 37

Acest calcul va permite determinarea unei repartitii aproape de realitate a eforturilor si a

deformatiilor in pamant si in incluziuni.

Pentru pamanturi, modulele de elasticitate sunt legate de modulele presiometrice prin

intermediul coeficientilor de structura a pamanturilor.

Pentru incluziuni si elemente de structura din beton, modulele luate in considerare sunt

modulele de deformatii diferite.

In cazuri speciale se poate realiza un calcul in 3D cu legile efort-deformatie elastice sau

elaso-plastice .

c) Eforturi limita

Odata determinata repartitia eforturilor, este necesar de verificat ca acestea vor ramane

admisibile fata de rezistenta intriseca a materialului si fata de rezistenta limita a pamantului.

efort limita al materialuluiRezistenta conventional a materialului este cea definita pentru beton :

fc=inf(fcj,fc28)/k1*k2

unde:

fcj,fc28 - reprezinta rezistentele caracteristice in zona j si 28

k1=1.2 - coeficient ce tine seama de procedeul de executie

k2=1.05 - daca raportul celei mai mici dimensiuni nominale de la lungime este inferioara lui

1/20

=1.30 - (d/2) daca cea mai mica dimensiune nominal este inferioara lui 0.60m

=1.35 - (d/2) daca cele doua conditii de mai sus sunt indeplinite

d - diametrul exprimat in m

La starea limita de serviciu, efortul mediu al compresiunii materialului pe suprafata

comprimata este limitat la 0.3fcsi efortul maxim la 0.6fc.

rezistenta limita a pamantului

Calculul fiind efectuat sub combinatii SLS, conservarea sarcinii in incluziuni este limitata

la sarcina de fluaj Qc.

Astfel, sub solicitarile SLS,sarcina preluata de incluziuni ramane inferioara sarcinii de

rupere a incluziunilor(sarcina liniara mobilizata de incluziuni) si foarte inferioara sarcinii de

rupere a pamantului ranforsat(grinda + incluziuni).


38/51


Page 38

Qc=0.5*Qpu+0.7*Qsupentru o punere in opera fara indesarea pamantului

Qc=0.7*Qpu+0.7*Qsupentru o punere in opera cu indesarea pamantului

unde: Qpuefort limita mobilizat sub varf

Qsuefort limita mobilizat prin frecare laterala

d) Caz particular pentru zona seismica.

Dimensionarea fata de sarcinile verticale trebuie verificata sub combinatiile accidentale

tinand seama de valoarea nominala a actiunilor seismice verticale.

In starea limita ultima,efortul de compresiune al materialului pe suprafata comprimata

este limitat la 1.5x0.3fc(fie 0.45 fc).

Regul i si dispoziti i constructive

a) Distanta minima dintre incluziuni

Distanta intre capetele a doua incluziuni vecine este cel putin egala cu de 3 ori diametrul

incluziunii.

Diametrul nominal al incluziunii corespunde cu diametrul utilajului la piciorul

dispozitivului.

b) Distanta maxima dintre incluziuni sub fundatiidistanta dintre axele a doua incluziuni vecine nu trebuie sa depaseasca:

2.50 m in cazul unei sarcini reduse (


39/51


Page 39

- q > 30 t/ml

sub radier,dalaj sau rambleu

Distanta dintre axele a doua incluziuni vecine nu trebuie sa depaseasca 3.00 m.

c) Saltele de interpunere intre incluziuni si elementele structurii

saltele de repartitie

Pentru limitarea efectului varfuri duse ale incluziunilor pe dalaj este necesar sa se

prevada o saltea de repartitie de cel putin 0.50 m dispusa intre capul incluziunilor si sub fata

dalajului.

Aceasta saltea poate fi realizata dintr-un material tratat cu var si/sau cu un liant hidraulic

sau dintr-un strat de balast natural insensibil la apa (trecand la 80m 50 MPa cu

EV2 / EV1 < 2(incercari pe placa).

In functie de sarcinile din exploatare pe dalaj,aceasta saltea va trebui sa satisfaca o

grosime suficienta pentru a limita eforturile de tractiune(intindere) in dalaj la valorile admisibile

.Aceasta verificare se va face printr-un calcul cu elemente finite. saltele de desolidarizare

In zona seismica, pentru a limita transmiterea eforturilor orizontale provenind din

structura , la incluziuni, se prevede o saltea de desolidarizare de cel putin 0.20 m intre capul

incluziunilor si elementele structurii(fundatii sau radier).

Aceasta saltea va trebui sa fie realizata cu un material insensibil la apa (trecand la 80m


40/51


Page 40

Sistemul foloseste o tija de tip foreza actionata de un echipament cu capacitate mare de

cuplu si cu o apasare extrem de ridicata.Axul tijei este obturat temporar la capatul inferior cu o

clapeta de otel si se conecteaza la capatul rotativ al tijei printr-un put gol.La extremitatea

capatului de forare, un pivot conecteaza acest put la conducata de alimentare cu beton prin care

se pompeaza betonul in timpul formarii coloanei.

I njectarea materi alului

Presiunea de injectare trebuie sa fie in mod constant pozitiva la gatul de lebada(intre 0.1 si

0.5bari), in afara de sfarsitul de injective cand cantitatea de material continut in axul scobit este

suficienta pentru a termina umplerea prin simpla gravitatie(mai putin de 2.00 m inaltime).

In cazul unei opriri a injectiei, o ridicare a utilajului trebuie sa fie oprita pentru a evita

orice discontinuitate a incluziunii.

Abateri le incluziunil or

Ele pot fi efectuate nainte cu o precizie in altimetrie de aprox. 10 cm, in mod manual,cu

ajutorul unui mic excavator sau prin reforare cand mortarul nu este inca intarit.

Abaterile sunt in general ajustate prin intreprinderea unei lucrari mari.

6. Studiu de caz

Imbunatatirea terenului de fundare

pentru extinderea unei hale deproductie

1. Generalitati

Obiectivul studiului este

stabilirea condiiilor geotehnice din

imediata vecintate a halei de tabl

roluit existent din Topoloveni n

vederea extinderii acesteia.Hala existent cu o lungime de

cca. 250 m i o lime de cca. 70m se

dezvolt pe dou deschideri, din care

deschiderea ctre calea ferat este echipat cu pod rulant. Pardoselile portante ale halei sunt

dimensionate pentru ncrcri mari, de cca. 250 kN/m2.


41/51


Page 41

Pentru realizarea unei pardoseli n hala a fost prevzut consolidarea terenului de

fundare, avnd n vedere sarcinile de exploatare (12 KN/mp x 1,5 = 18 KN/mp) i tasarea

admisibil (max. 5 cm).

Soluia prevede execuia unor incluziuni (piloi) din beton simplu, fiecreia revenindu -i

3,125 mp i un strat de transfer la partea superioar.

2.Condiii naturale

Caracteri stici topograf ice, geologice, hi drologice, climatice

2.1. Topografice

Pe amplasamentul pardoselei halei a fost executat o platform din piatr spart de 1,0 m

grosime, relativ orizontal, avnd cota de cca. 236,5 m.

3.2. Geologice

n vederea determinrii stratificaiei i proprietilor geomecanice ale terenului de

fundare, cercetrile geotehnice s-au bazat pe execuia a 5 foraje geotehnice i a

4 penetrri dinamice medii cu con.

n baza profilelor unitare ale forajelor a fost ntocmit profilul geotehnic. Din examinarea

acestora rezult urmtoarea stratificaie a terenului schematizat pe intervale de adncimi:

0,00 .... 0,201,60 m: -pmnt vegetal i/sau umplutur din piatr

spart0,201,60 .... 0,80 m- 2,90: - complex coeziv ... slab coeziv de suprafa,

constituit din argile nisipoase, argile prfoase,

prafuri nisipoase argiloase, nisipuri argiloase,

plastic moale .... plastic consistent

0,802,90 .... 2,807,50 m: - complex necoeziv de suprafa, constituit din

nisipuri i pietriuri mici, cu granulozitate foarte

uniform .... uniform, n stare de ndesare

medie .... afnat

2,807,50 .... 10,4012,50 m: - complex coeziv argilos de medie adncime,

plastic moale .... plastic consistent, local cu

lentile nisipoase


42/51


Page 42

10,4012,50 .... 18,5019,20 m: - complex necoeziv de medie adncime

constituit din pietri cu nisip, local cu elemente

de bolovni, cu granulozitate foarte uniform

.... neuniform, ndesat .... local de ndesare

medie

18,5019,20 ..... 25,00 m : - complex coeziv de adncime, eterogen,

constituit din argile, argile prfoase / nisipoase

i prafuri argiloase local cu intercalaii de nisip

prfos

Probele de pmnt tulburate i netulburate prelevate din forajele de prospeciune au fost

analizate n laboratorul geotehnic, n vederea determinrii principalelor caracteristici fizico -

mecanice ale terenului de fundare.Din reprezentrile grafice ale ncercrilor de penetrare i corelrile cu litologia forajelor

din apropiere rezult c n suprafa, pn la adncimile de 2,50 m 3,50 m pmnturile

argiloase au o consisten redus, iar pmnturile necoezive sunt n stare afnat. Dup aceast

adncime, pn la cca. 10,00 m, rezistena la penetrare devine medie, interceptndu -se litologic

pmnturi argiloase, argilo-prfoase plastic consistente.

3.3. Hidrologice

n perioada executrii forajelor nivelul apei subterane a fost interceptat la adncimi

cuprinse ntre 2,20 m i 2,70 m, msurate de la nivelul actual al terenului.

n funcie de anotimp i de regimul precipitaiilor aceste niveluri pot nregistra variaii

ascensionale maxime de cca. 0,801,00 m.

Analizele chimice efectuate pe o prob de ap recoltat din forajul F4 indic o

agresivitate moderat carbonic asupra betoanelor (SR EN 206-1:2002,

SR 13510:2006); conform Curbei Mundlein proba este puternic coroziv fa de metale.

Au fost identificate dou strate acvifere:

a. un acvifer de mic adncime

b. un acvifer de medie adncime

a.Acviferul de mic adncimea fost interceptat n toate forajele i este cantonat n stratul

de nisip cu pietri din suprafa.


43/51


Page 43

Forajele au evidenit un acvifer cu nivel liber, cu excepia forajului F3 unde prezena

intercalaiei argiloase din intervalul de adncime 1,80 2,50 m i d un caracter de acvifer sub

presiune.

Alimentarea se face prin infiltraii din precipitaii i din rul Arge.

b.Acviferul de medie adncimecantonat tot ntr-un strat de nisip cu pietri.

Acviferul este sub presiune. Cota nivelului piezometric este apropiat de cea a nivelului

hidrostatic aferent acviferului de mic adncime.

Coeficientul mediu de filtraie al acviferului de medie adncime este de

Kmed= 36,92 m/zi.

3.4. Seismice

Perimetrul cercetat se ncadreaz din punct de vedere seismic n macrozona de intensitateseismic 71 (conform SR 11100/1-93: Zonare seismic macrozonarea teritoriului

Romniei), iar potrivit Normativului P 100-1/2006, n zona de hazard seismic cu o valoare a

acceleraiei terenului pentru proiectare ag= 0,20 g pentru cutremure avnd intervalul mediu de

recuren IMR = 100 ani i o perioad de control (col) a spectrului de rspuns de Tc = 0,7 sec.

4. Solutia propusa

Conform datelor de mai sus, este necesar consolidarea terenului n zona straturilor cu

ndesare mic i medie n grosime de cca. 11,0 m.

Au fost analizate mai multe variante de consolidare (pern, injecii, nlocuire de material,

incluziuni) i a rezultat ca cea mai avantajoas, soluia cu incluziuni.

Incluziunile sunt realizate sub forma unor piloi forai cu un burghiu (ndesare) i la

extragerea acestuia se introduce betonul de jos n sus. Diametrul teoretic este de

0,4 m. Incluziunile sunt dispuse ntr-o reea de triunghiuri echilaterale cu latura de

2,0 m. Lungimea este de 12,5 m, trebuind s ptrund n stratul de pietri cu nisip de min. 1 m.

Pentru execuie se amenajeaz platforma de lucru de piatr spart care are grosimea de0,3 m. n acest scop se excaveaz platforma existent de 1,0 m, pe 0,7 m.

Dup realizarea piloilor, deasupra capului acestora se execut o platform de t ransfer din

piatr spart compactat de 0,70 m grosime.


44/51


Page 44

4.1.Piloi de ndesare din beton simplu realizai pentru consolidarea terenului(PIC)

La executia pilotilor de consolidare din beton simplu realizati pentru consolidarea

terenului s-au avut in vedere prevederile SREN 1536 2004 privind Executia lucrarilor

geotehnice speciale.Piloti forati si SREN 12699 Piloti de indesare

Tehnica de mbuntire a terenului cu piloi forai de ndesare are rolul de a reduce

compresibilitatea terenului. Nu se urmrete ca s se evite complet acest lucru sau s se realizeze

piloi care s susin direct ntreaga structur. Obiectivul este de a reduce tasarea general i cea

difereniat, elibernd terenul de o parte din sarcinile aduse de structur.

Condiii prealabile execuiei:

- pregtirea platformei de lucru: defriare, decapare strat vegetal, nivelare att pe

amplasamentul incintei, ct i pe spaiul nconjurtor necesar manevrrii utilajelor i pentru

depozitarea carcaselor de armtur, execuia;

- execuia unui strat de pamant / loess stabilizat de min 35 cm sau piatr spart de min. 20 cm,

care dup compactare s asigure stabilitatea utilajului si meninerea n poziie vertical;

- stabilirea tehnologiei de nfigere i extracie a tubajului metalic si turnarea betonului, n

concordan cu natura terenului;

- mprejmuirea amplasamentului;

- msuri de pstrare a cureniei in zona de lucru.

Pentru asigurarea unei bune desfurri a lucrrilor se vor lua msurile

necesare de meninere n uscat a platformei de lucru (pante, anuri etc.) pentru a se

asigura colectarea i evacuarea apelor din orice surse.

Execuia piloilor - faze tehnologice

Fazele tehnologice de execuie sunt:

trasarea poziiei piloilor, numerotarea i marcarea lor;


45/51


Page 45

fixarea prin rui a poziiei fiecrui pilot, sau marcarea cu vopsea;

instalarea utilajului pe poziie;

introducerea n teren a tubajului metalic prin ndesare;

betonarea pilotului concomitent cu extragerea tubajului;

Aceti piloi distribuie sarcinile n mod uniform pe toat masa solului care se comport

astfel ca un compozit - coloan de beton + material din solul nconjurtor, ntregul proces are loc

pe uscat fr deeuri.

Piloii de modul controlat pot fi considerai un tip specific de incluziuni semirigide care

se pot realiza cu diferite metode de execuie.

Sub structurile ncrcate uniform, precum platformele i taluzurile, transferul de sarcin

se realizeaz printr-o platform de distribuie a ncrcturii realizat ntre captul piloilor istructura ce trebuie susinut. Aceast platform de distribuie este compus din material

granular bine compactat, in cazul dat fiind un strat de 55 cm de loess stabilizat cu ciment 6%, n

funcie de tipul structurii i de condiiile de teren.

Sistemul folosete o tija de foreza cu capacitate mare de cuplu si cu o apasare extrem de

ridicata, care disloc pmntul n lateral. Tija ptrunde n sol la adncimea necesar i, ca atare,

sporete densitatea terenului nconjurtor. Energia transferat de sistemul de nfigere va fi astfel

aleas nct efortul maxim s nu depeasc 0,9 - rezistena caracteristic de curgere a oelului.

Atunci cand se ating adancimea necesara si / sau criteriile de refuz, se pompeaza beton

prin centrul tijei goale. Betonul curge apoi la presiune joasa (valoare indicata in jurul a 5 bari)

din baza tijei pe masura ce aceasta se retrage. Tija se retrage prin rotire in aceeasi directie ca si in

timpul penetrarii solului. Aceasta asigura faptul ca pamantul de deasupra tijei ramane compactat

din cauza traiectoriei inverse a capatului tijei.

Succesiunea de nfigere a tubajului se va alege astfel ca vibraiile induse n piloi s nu

afecteze betonul piloilor adiaceni, care nu a fcut nc priz sau nu s -a ntrit, iar efectele

defavorabile ale oricrei deplasrilaterale sau verticale ale pilotului s fie minime.In timpul formarii pilotului, rata de extragere a tijei este controlata comparativ cu rata

debitului de beton.


46/51


Page 46

Rezultatul este un pilot cu capacitate mare, bine fixat n terenul nconjurtor, care se

poate folosi n apropierea structurilor sensibile i care practic nu genereaz deeuri supraterane.

Nu se produce niciun amestec al terenului n timpul umplerii cu beton.

Condiii pentru materialele utilizate

Beton

Betonul din piloti va avea urmatoarele caracteristici:

- ciment CEM II / A - S 32,5 sau CEM II A - V 42,5R;

- dozajul minim de ciment va fi de 340 kg/m3;

- gelivitatea: G100

- consistenta betonului exprimat prin tasarea conului trebuie s fie: 160 - 210 mm (S4);

- granula maxim a agregatelor: 16 mm

La prepararea betonului se pot folosi aditivi plastifiani pentru mrirea lucrabilitii.Betonul pentru piloi trebuie:

- s aib o rezisten mare mpotriva segregrii

- s aib o plasticitate mare i o bun consisten

- s aib o bun fluiditate

- s aib capacitatea de auto-compactare

- s fie suficient de lucrabil pe durata procesului de turnare

6.Elemente de calcul

Pentru dimensionare sunt necesare calcule privind incluziunile si terenul de fundare.

1.

Capacitatea portanta a unui singur element de imbunatatire a terenului

U d 1.257m

Ab - aria sectiunii maxime in planul bazei pilotului, in metri patrati

U - perimetrul sectiunii transversale a pilotului, in metri

.b2 - coeficient partial de siguranta (conform Tab 7, NP123-2010)

.s2 - coeficient partial de siguranta (conform Tab 7, NP123-2010)

d 0.4 d diametrulpilotului

D 12.50 D fisapilotului

Ab d

2

4 0.126 m2

b2 1.2

s2 1.7


47/51


Page 47

Capacitatea portanta ultima a unui pilot va fi calculata cu formula:

Rc.d = Rb.d+Rs.d

unde:- Rc.d- valoarea de calcul a capacitatii portante ultime la compresiune a pilotilor flotanti

executati pe loc;

- Rb.d - valoarea de calcul a rezistentei pe baza a pilotului;

- Rs.d- valoarea de calcul a rezistentei de frecare pe suprafata lateral a pilotului;

Valorile Rb.d si Rs.d vor fi calculate cu formulele de mai jos:

Rb.d = Rb.k/b2 Rs.d= Rs.k/s2

unde:

- Rb.k- valoarea caracteristica a rezistentei pe baza a pilotului;

- Rs.k- valoarea caracteristica a rezistentei de frecare pe suprafata lateral a pilotului;

Rb.k=Ab*qb.k

Rs.k=U*(qs.ki*li)

li- lungimea pilotului in contact cu stratul I;

qs.ki - valoarea caracteristica a rezistentei de frecare lateral in stratul I (conform Tab.6, NP 123-

2010)

qb.k- valoarea caracteristica a presiunii pe baza (NP123-2010)

Foraj F3

qb.k. 2512kP

Rb.k. Abqb.k. 315.667k

Rb.d.

Rb.k.

b2

263. 056k

qs.k1 8. 05kP l1 0.7

qs.k2 24.75kP l2 1.1

qs.k3 31.5kP l3 1

qs.k4 37.4kP l4 2

l5 2qs.k5 41.2kP

l6 2qs.k6 43.8kP

l7 0.9qs.k7 45.25kP l8 1.7qs.k8 46.55kP


48/51


49/51


Page 49

2. Capacitatea elementului de imbunatatire a terenului la stabilitate

Capacitatea unu singur element de imbunatatire a terenului la stabilitate poate fi evaluat

cu teoria Timoshenko dupa cum urmeaza:

(1)

Pcr3.14

2Ep Jp

H2

m2

d Kh H4

m2 Ep Jp 3.144

unde:m - este numarul de unde al incluziunilor

- rigiditatea incluziuni

Hgrosimea stratului imbunatatit (valoarea maxima)

d - diametrul elementului de imbunatatire a terenului

- modulul de reactie a terenului pe directie orizontala

H 25

=

Kh

qs.k. qs.k.1 l1. qs.k.2 l2. qs.k.3 l3. qs.k.4 l4. qs.k.5 l5. qs.k.6 l6. qs.k.7 l7. qs.k.8 l8. 5.278 105

kg

s2

Rs.k. U qs.k. 6.632 105

N

Rs.d.

Rs.k.

s2

3.901 105

N

Rc.d Rb.d Rs.d. 6.708 105

N

m2

m 1( )2

d Kh H4

EpJp 3.144

EpJp


50/51


Page 50

Din relatia (1) rezulta: m = 2.9

In consecinta forta axiala critica care deriva din cea de-a doua ecuatie :

Este recomandat aplicarea unui factor de siguranta substantial ( in general intre 8 si 10)pentru a lua in considerare variatia mare a modulului orizontal a reactiunii terenului.

Cu aplicarea unui factor de siguranta egal cu 10, forta admisibila verticala la stabilitateeste egala cu:

3.

Capacitatea portanta structurala a elementului de imbunatatire a solului

Evaluarea capacitatii portante structurale a elementelor de imbunatatire a terenului:

unde:r - raza elementului de imbunatatire a terenului

A - aria elemntului de imbunatatire a terenului

d 0.4

Jp 1.25710 3

m4

= 11.70 kN

=

=

Pcr

kNPad

fcd 12N

mm2

Sf 1.5

r 0.2 A r2

0.126m2

Pad 1.005kNPadm

A fcd

Sf

10 3

1.005 103

N

Padm

Pcr

101.17 10

3 N

1.170

E p 250000daN

cm2

K h 0.25daN

cm2


51/51


- factor de siguranta al betonului

- rezistenta caracteristica a betonului

S

fcd

Documents

Soluţii de Fundare Directă Final