«

»

Solutii moderne de realizare a fundatiilor cu micropiloti CHANCE®

Share

botu - turnuri gsm fig 7In situatia in care, in urma unui studiu geotehnic efectuat in prealabil, terenul bun de fundare se gaseste la adancimi mari, nivelul apelor subterane este ridicat sau zona unde se va funda prezinta un caracter instabil, tehnologiile de fundare de suprafata devin neeconomice, si de cele mai multe ori, necorespunzatoare din punct de vedere tehnic. In aceste cazuri se folosesc fundatiile de adancime, unul dintre cele mai utilizate sisteme fiind reprezentat de fundarea pe piloti.

O tehnologie relativ noua in Romania, pentru fundarea indirecta, este cea a realizarii fundatiilor pe micropiloti CHANCE®, care prezinta o serie de avantaje fiind o alternativa mai ieftina la metodele tra­ditionale de fundare indirecta.

Avand in vedere caracteristicile materialului din care sunt rea­lizati (otel tratat, cu sectiune patrata, de diferite dimensiuni, galvanizat pentru protectie impotriva coroziunii sau negalvanizat) si capacitatile portante dezvoltate, precum si usurinta cu care se pot instala intr-un timp foarte scurt, aceste elemente sunt din ce in ce mai raspandite.

 

Prezentarea tehnologiei

Ancorajele elicoidale CHANCE® sunt elemente de constructii folosite pentru diverse lucrari de constructii (stabilizarea taluzurilor, retentia structurilor din beton, beton armat, otel sau lemn etc), dar si ca sisteme de fundare prin intermediul micropilotilor CHANCE®.

Micropilotii CHANCE® sunt compusi, in general, dintr-un segment de varf cu elice portante, extensie cu elice sau extensie simpla si talpa metalica (capul pilotului), folosita la sistemul de prindere.

In timpul instalarii se intocmeste o fisa pentru fiecare micropilot, in care se consemneaza unghiul de instalare, lungimea micropilotului, presiunea motorului hidraulic masu­rata din metru in metru, prin intermediul careia se poate determina, pe cale empirica, capacitatea portanta a micropilotului (ultimele 3 inregistrari).

 

Elementele care intra in componenta micropilotilor CHANCE® sunt:

  • Axul central de otel

Axul central de otel, care intra in componenta segmentului de varf, a extensiilor cu elice si extensiilor simple este de tip SS (sectiune patrata plina cu colturi rotunjite) sau HS (sectiune circulara tip teava).

Sectiunile produse, impreuna cu caracteristicile esentiale, sunt urmatoarele:

a) Dimensiune latura sectiune patrata:

SS125 – 32 mm; SS1375 – 35 mm; SSS – 38 mm; SS150 – 38 mm; SS175 – 44 mm; SS200 – 51 mm; SS225 – 57 mm, HS – 88,9 mm.

b) Rezistenta nominala la torsiune:

SS125 = 5.423 Nm; SS1375 = 7.456 Nm; SSS = 7.456 Nm; SS150 = 9.490 Nm; SS175 = 14.913 Nm; SS200 = 221.693 Nm; SS225 = 31.183 Nm; HS = 16.391 Nm.

c) Limita de curgere minima:

SS125, SS1375, SS150, SS175, SS200, SS225 – 620 N/mm2; SSS – 482 N/mm2, HS – 344 N/mm2.

  • Elicele portante

Sunt din tabla de otel laminat la cald, cu forma elicoidala si cu panta uniforma.

– SS5: Limita de curgere minima = 344 N/mm2, grosimea tablei este 9,525 mm;

– SS125: Limita de curgere minima = 344 N/mm2, grosimea tablei este 9,525 mm sau 12,7 mm;

– SS175: Limita de curgere minima = 551 N/mm2, grosimea tablei este 9,525 mm;

– SS225: Limita de curgere minima = 551 N/mm2, grosimea tablei este 12,7 mm;

– HS: Limita de curgere minima = 344 N/mm2, grosimea peretelui este de 7,62 mm.

  • Suruburi

Marimea si tipul suruburilor folo­site pentru conectarea segmen­telor axului central de otel au urmatoarele specificatii:

– SS125 – 32 mm: diametrul surubului 15,875 mm;

– SS1375 – 35 mm: diametrul surubului 19,05 mm;

– SS5 si SS150 – 38 mm: diametrul surubului 19,05 mm;

– SS175 – 44 mm: diametrul surubului 22,225 mm;

– SS200 – 51 mm: diametrul surubului 28,575 mm;

– SS225 – 57 mm: diametrul surubului 31,75 mm;

– HS – 88,9 mm: diametrul surubului 19,05 mm.

  • Cuplaje

Pentru tipurile SS5, SS150, SS175, SS200 si SS225, cuplajul este format ca o parte integrata din materialul extensiilor simple si cu elice. Pentru tipurile SS125, SS1375 si HS, cuplajul este un otel cu manson, cu doua gauri, pentru a conecta segmentele axului.

  • Placutele de centrare

Placutele de centrare sunt fabricate din otel sau alt material (exceptie face lemnul), care nu afecteaza integritatea structurala a axului central din otel sau a coloanei din lapte de ciment. Ele intra in componenta micropilotilor si au rolul de a centra axul central de otel fata de tubajul micropilotului.

  • Placute, forme sau capete de pilot

Placutele si formele structurale de la partea superioara a micropilotului sunt in functie de tipul structurii, respectand rezistentele maxime admisibile.

  • Teava / tubaj

Se foloseste tubaj din otel sau din PVC, in functie de marimea solici­tarii, de proprietatile materialului si de parametrii pamantului.

  • Apa

Apa pentru amestecarea cimentului este potabila, curata si lipsita de impuritati care ar putea avea efect negativ asupra laptelui de ciment sau otelului. Apa potabila trebuie sa fie disponibila in cantitati suficiente pentru amestecarea laptelui de ciment si pentru curatarea echipamentului.

  • Cimentul

Cimentul pentru micropilotii CHANCE® este de tip Portland sau orice alt tip de ciment obisnuit.

  • Adaosuri

In general, adaosurile nu sunt necesare pentru laptele de ciment al micropilotilor CHANCE®. Totusi, pentru conditii si incarcari speciale poate fi necesar ca laptele de ciment sa aiba multe calitati deosebite, performante care nu pot fi atinse decat folosind unele adaosuri.

– Adaosurile chimice pentru laptele de ciment au rolul de a controla scurgerea apei, de a imbunatati consistenta si de a reduce raportul A/C, precum si de a mari timpul de priza. Adaosuri expansive pot fi folosite pentru a umple zonele de imbinare a articulatiilor axului central de otel, sau pentru a compensa contractia prin uscare. Nu se recomanda, insa, a se utiliza acceleratorii. Daca se folosesc adaosurile chimice, acestea trebuie sa fie compatibile cu axul central de otel, si sa fie amestecate in concordanta cu recoman­da­rile producatorului de lapte de ciment.

– Adaosurile minerale pentru laptele de ciment au rolul de a asigura consistenta tixotropica, de a reduce porozitatea, de a mari rezistenta la compresiune si de a se opune segregarii. Adaosurile mine­rale, daca sunt folosite, trebuie sa fie compatibile cu axul central de otel, si amestecate in concordanta cu recomandarile producatorului de lapte de ciment.

  • Agregate

Pentru laptele de ciment de la coloanele cu diametru mare se poate folosi nisip, insa nu cu granulatie medie sau mare. In schimb, coloanele de lapte de ciment cu diametru mic nu trebuie sa includa nisip.

  • Protectia impotriva coroziunii

Daca se foloseste invelis epoxi­dic grosimea acestuia, aplicat electrostatic axului central de otel, trebuie sa fie de 0,177-0,304 mm. Suruburile de cuplare si piulitele nu necesita invelis epoxidic. Daca este nevoie, toate produsele de tip SS vor fi galvanizate.

 

Criterii de proiectare a micrOpilotilor Chance®

Micropilotii CHANCE® sunt pro­iectati pentru a satisface cerintele incarcarilor specificate si criteriile de acceptare, asa cum este aratat pe planse.

Incarcarea de lucru admisibila

Aceasta incarcare asupra micro­pilotilor CHANCE® nu trebuie sa depaseasca urmatoarele valori:

a) Pentru solicitari la compresiune:

Padmc = (0,33 · Rcim · Acim) + (0,4 · Rtub · Atub) + (0,4 · Rax · Aax)                   (1)

unde: Padmc = incarcarea de lucru admisibila la compresiune [kN]; Rcim = rezistenta la compresiune a lap­telui de ciment [N/mm2]; Acim = aria laptelui de ciment [cm2]; Rtub = rezistenta tubajului [N/mm2]; Atub = aria tubajului [cm2]; Rax = rezistenta mini­ma a axului [N/mm2]; Aax = aria axului [cm2]. Rezistenta minima a axului central de otel este: tip SS5: 482 N/mm2; tip SS150, SS175, SS200, SS225: 620 N/mm2; tip HS: 344 N/mm2.

Aceste incarcari de lucru admisibile pot fi reduse de capacitatea de incarcare admisibila pe fiecare elice; depinde, insa, ce fractiune din incarcarea totala este transferata solului prin capacitate ultima.

b) Pentru solicitari la intindere:

Padmt = 0,5 · Sut                      (2)

unde: Padmt = incarcarea de lucru admisibila [kN]; Sut = rezistenta la intindere minima ultima a segmentului de ax din otel (la articulatia de cuplaj) [kN];

Incarcarile de lucru admisibile pot fi reduse in functie de capacitatea de incarcare admisibila pe fiecare elice. Aceasta depinde de fractiunea din incarcarea totala care este transfe­rata solului prin capacitate ultima.

Capacitatea ultima structurala

Se determina in felul urmator:

a) Pentru solicitari la compresiune:

Pultc = (0,85 · Rcim · Acim) + (Rtub · Atub) + (Rax · Aax)      (3)

unde: Pultc = incarcarea de lucru admisibila la compresiune [kN]; Rcim = rezistenta la compresiune a lap­telui de ciment [N/mm2]; Acim = aria laptelui de ciment [cm2]; Rtub = rezistenta tubajului [N/mm2]; Atub = aria tubajului [cm2]; Rax = rezistenta minima a axului [N/mm2]; Aax = aria axului [cm].

Rezistenta minima a axului central de otel este: tip SS5:482 N/mm2; tip SS150, SS175, SS200, SS225: 620 N/mm2; tip HS: 344 N/mm2.

Capacitatea ultima structurala poate fi redusa in functie de capacitatea de incarcare ultima pe fiecare elice, care depinde de fractiunea din incarcarea totala care este transfe­rata solului prin capacitate ultima.

b) Pentru solicitari la intindere:

Pultc = Sut                                (4)

unde: Pultc = incarcarea de lucru admisibila [kN]; Sut = rezistenta la intindere minima ultima a segmentului de ax din otel (la articulatia de cuplaj) [kN];

Capacitatea ultima structurala poate fi redusa in functie de capacitatea de incarcare ultima pe fiecare elice, care depinde de fractiunea din incarcarea totala transfe­rata solului prin capacitate ultima.

 

Incarcare laterala si incovoiere

Ele se intalnesc acolo unde incarcarile laterale sau de forfecare sunt indicate pe planse. Momentul de incovoiere din incarcarile precizate se determina folosind programe de analiza a incarcarilor laterale ca, de exemplu, LPILE sau un soft echivalent.

Parametrii paman­tului necesari pentru folosirea softului sunt precizati in studiul geotehnic. Proiectantul va determina raspunsul admisibil la incarcari laterale. Factorul de si­guranta, pentru combinatia dintre incarcarea laterala si cea axiala, va fi determinat de proiectant.

 

Tragerea in jos / frecarea superficiala negativa

In cazul pilotilor CHANCE® folositi in zone unde pamanturi compresibile sau decompresibile stau peste stratul portant, sau in zone unde pamanturile expansive sau inghe­tate pot cauza ridicarea pilotului, axul micro­pilotului CHANCE® trebuie prevazut cu o zona fara imbinari, pe o lun­gime specificata, pentru a preveni transferul incarcarii, care poate afecta capacitatea pilotului. Alternativ, micropilotul CHANCE® poate fi proiectat cu suficienta capacitate portanta axiala pentru a rezista fortelor de tragere in jos/frecare superficiala negativa.

 

Capul pilotului

Atasamentul micropilotului CHANCE® (capul pilotului) trebuie sa distribuie incarcarea de calcul fundatiei din beton, astfel incat rezistentele betonului la intindere si compresiune sa nu depaseasca valorile admisibile din standarde, iar tensionarile din placile de otel sa nu depaseasca valorile admisibile din standard.

Lungimea totala si torsiunea de instalare a unui micropilot CHANCE® trebuie specificata astfel incat capa­citatea pamantului sa fie dezvoltata de suprafata de frecare dintre laptele de ciment intarit si pamant, pe o lungime acceptabila si de capacitatea portanta a elicelor intr-un strat potrivit. Capacitatea portanta ultima teoretica a elicelor este recomandat sa fie determinata folosind HeliCAP Engineering Software sau un soft echivalent disponibil. Parametrii nece­sari in calcul ai pamantului (c, f, g sau valorile lui N), pentru a utiliza software-ul HeliCAP sau unul echi­va­lent, sunt furnizati de studiul geotehnic.

Micropilotii CHANCE® sunt, in primul rand, elemente de fundare bazate pe capacitatea portanta a elicelor, dar pot dezvolta capacitati secundare semnificative prin supra­fata de frecare. Se recomanda ca micropilotii CHANCE® sa fie instalati cu o torsiune si o adancime minima, specificata in documentatia tehnica, pentru a se asigura ca elicele sunt instalate in straturi portante.

 

Descrierea generala a lucrarilor

Conditiile terenului

Inainte de a incepe instalarea micropilotilor CHANCE®, antrepre­norul trebuie sa verifice daca toata lucrarea ce trebuia executata pana la punctul in care se incepe instalarea micropilotilor este completa.

De asemenea, daca toti micropilotii CHANCE® sunt instalati in concordanta cu standardele si normativele care tin de aceste articole. In cazul unor neconcordante, va anun­ta beneficiarul. In orice caz, nu se va incepe instalarea pilotilor, in zonele cu probleme, pana cand acestea nu sunt eliminate. Toate costurile asociate acestor neconcordante vor fi suportate de catre beneficiar.

 

Echipamentul de instalare

Este de tip rotativ, cu motor actionat hidraulic, cu capacitatea de a se roti in sensul acelor de ceasornic si invers. Motorul de torsiune trebuie sa fie capabil de ajustare continua a miscarii de revolutie pe minut in timpul instalarii. Nu este permis echipamentul de forat cu percutie. Motorul cu torsiune trebuie sa aiba capacitatea de torsiune mai mare cu 15% decat rezistenta la torsiune a axului central de otel care urmeaza sa fie instalat.

Micropilotii CHANCE® trebuie instalati cu torsiune mare, cu rotatii putine pe minut, lucru care permite elicelor sa inainteze cu deranjarea minima a solului.

Echipamentul trebuie sa fie capabil sa aplice presiune adecvata de inaintare si torsiune in acelasi timp, pentru a se potrivi conditiilor solului din proiect si cerintelor de incarcare. De asemenea, acesta trebuie sa fie capabil de ajustare continua a pozi­tiei, pentru a mentine aliniamentul potrivit al micropilotului.

 

Dispozitive pentru instalare

Constau intr-un adaptor de bara Kelly (KBA) si un cap de inaintare de tip SS, produse de Chance Constructii Civile si folosite in concordanta cu instructiunile de instalare scrise ale producatorului.

Dispozitivele de instalare trebuie intretinute in bune conditii pentru a opera tot timpul. Suruburile de flansa si saibele trebuie verificate regulat pentru o torsiune adecvata. Suru­burile, pinurile de legatura si blocajele trebuie inspectate periodic la uzura, si inlocuite cu produse identice furnizate de producator. Sculele uzate trebuie inlocuite.

In timpul instalarii pilotilor se foloseste un indicator de torsiune. Indicatorul poate fi parte integrata a echipamentului de instalare sau poate fi montat separat. El trebuie sa asigure o masurare continua a torsiunii aplicate pe toata durata instalarii si, de asemenea, sa masoare torsiunea in incremente de 500 Nm.

Dispozitivele de instalare trebuie calibrate inainte de pre-productie sau inainte de inceperea lucrarilor. Indicatorii de torsiune care sunt parte integranta din echipamentul de instalare trebuie calibrati pe teren, iar cei care sunt instalati pe echipament trebuie calibrati fie pe teren fie intr-un loc adecvat. Indicatorii care masoara torsiunea ca o functie a presiunii hidraulice trebuie calibrati la o temperatura normala.

Daca, in opinia beneficiarului sau antreprenorului, este necesara o precizie mai mare a masuratorilor, indicatorii trebuie recalibrati.

 

Procedura de instalare

a) Axul central de otel

Tehnica de instalare a micropilotilor CHANCE® trebuie sa fie compatibila cu conditiile geotehnice, logistice, de mediu si portante din proiect.

Segmentul de varf trebuie pozi­tionat in locul unde este evidentiat pe planse. Segmentul de varf poate incepe perpendicular pe pamant, pentru a ajuta la inaintarea pilotului in sol. Dupa penetrarea initiala, se stabileste inclinatia necesara. Segmentele micropilotului CHANCE® vor avansa in sol intr-o maniera usoara si continua, cu o rata a rotatiei de 5-20 RPM. Segmentele de extensie sunt folosite pentru a atinge lun­gimea minima si torsiunea de instalare, asa cum este prevazut in planse. Segmentele se conecteaza intre ele folosind suruburi de cuplare si piulite torsionate stranse cu o torsiune de 55 Nm.

Se aplica suficienta presiune de inaintare pentru o inaintare uniforma a segmentelor de pilot, cu aproximativ 7,5 cm la o rotatie completa. Rata rotatiei si magnitudinea presiunii trebuie reglata pentru conditii si adan­cimi diferite de sol.

b) Laptele de ciment

Laptele de ciment se amesteca cu echipamentul capabil sa asigure o productie continua necesara. Raportul A/C tipic este intre 0,4 si 0,5. Folosirea unei cantitati de apa mai mari decat cea necesara conduce la reducerea rezistentei la compresiune, creste contractia si reduce proprietatile mecanice. Cele mai bune rezultate sunt obtinute atunci cand amestecarea se face cu mixere coloidale sau cu forfecare, ceea ce asigura udarea tuturor particulelor de ciment.

Laptele de ciment trebuie pus in opera prin cadere, printr-un rezervor localizat la suprafata. Rezervorul contine un tubaj temporar, care este capabil sa contina lapte de ciment lichid. Rezervorul trebuie dimensionat (ca diametru si lungime) pentru a potrivi conditiile solului cu diametrul coloanei de lapte de ciment. Laptele de ciment trebuie turnat in rezervor imediat dupa inaintarea primei placute in pamant. Volumul continut in rezervor trebuie mentinut la un nivel potrivit, pentru a mentine presiunea hidrostatica a coloanei de lapte de ciment.

Turnarea laptelui de ciment se continua pana cand este atinsa lungimea minima a coloanei asa cum este precizat pe planse. In timpul instalarii se fac masuratori de volum pentru a determina diametrul actual al laptelui de ciment.

Inainte de a fi incarcat, laptele de ciment trebuie lasat sa se intareasca pana ce ajunge la rezistenta minima.

c) Tubajul

Daca este necesar, tubajul trebuie instalat pe segmente care cores­pund cu sectiunile axului central de otel. Tubajul este introdus in pamant prin conectarea directa la placutele de inaintare si de centrare. Fiecare tubaj este umplut cu lapte de ciment imediat dupa introducerea sa.

Criterii finale

Torsiunea masurata in timpul instalarii nu trebuie sa depaseasca rezistenta la torsiune a axului central din otel.

Valorile torsiunii minime de instalare si ale lungimii minime libere, asa cum sunt evidentiate in planse, trebuie atinse inainte de terminarea instalarii micropilotului.

Daca rezistenta la torsiune a axului central de otel sau a echipamentului este atinsa inainte de a atinge lungimea libera minima necesara, antreprenorul are urmatoarele optiuni:

  • se termina instalarea la adan­cimea obtinuta, cu acceptul beneficiarului;
  • se scoate pilotul existent si se instaleaza unul nou, cu mai putine elice si cu diametru mai mic.
    Configuratia noua a elicelor trebuie revizuita si aprobata de beneficiar. Daca se reinstaleaza in aceeasi locatie, ultima elice a noului pilot va fi la o adancime de 1 m fata de adancimea maxima atinsa de pilotul vechi, fara a depasi lungimea ma­xima admisibila;
  • se inlocuieste pilotul existent cu unul cu o rezistenta la torsiune mai mare.

Noua marime a axului va fi revizuita si aprobata de beneficiar. Daca se reinstaleaza in aceeasi locatie, ultima elice a noului pilot va fi la o adancime de 1 m fata de adancimea maxima atinsa a pilotului vechi, fara a depasi lungimea ma­xima admisibila.

Nu este recomandat sa se refoloseasca segmentele pilotului dupa ce au fost rasucite permanent in timpul unei instalari anterioare.

Daca nu este atinsa torsiunea minima de instalare, asa cum este evidentiat in plansele de executie la o lungime minima totala, antrepre­norul are urmatoarele optiuni:

  • se instaleaza pilotul CHANCE® mai adanc, folosind extensii, pana cand torsiunea minima de insta­­lare este atinsa, iar daca sunt restrictii de lungime, lungimea finala trebuie sa fie mai mica decat lungimea maxima admisa;
  • se scoate pilotul existent si se instaleaza unul nou cu mai multe elice si/sau cu diametru mai mare.
    Noua configuratie a elicelor trebuie revizuita si aprobata de beneficiar. Daca se reinstaleaza in aceeasi locatie, ultima elice a noului pilot va fi la o adancime de 1 m fata de adancimea maxima atinsa de pilotul vechi, fara a depasi lungimea ma­xima admisibila;
  • reducerea capacitatii de incarcare a pilotilor si instalarea unor piloti aditionali, daca este necesar.
    Capacitatea scazuta si pilotii aditio­nali trebuie revizuite si aprobate de catre beneficiar.

Daca un pilot este blocat de un obstacol, instalarea se termina, iar pilotul este indepartat. Daca este posibil, se indeparteaza obstacolul si se reinstaleaza pilotul. Daca obstacolul nu poate fi indepartat, pilotul se va instala intr-o alta locatie, cu aprobarea beneficiarului.

Torsiunea medie, pentru ultimul metru de penetrare, este folosita ca baza de comparare cu torsiunea minima de instalare, asa cum este evidentiat pe plansele de executie. Torsiunea medie este media dintre ultimele 3 inregistrari, realizate la intervale de 0,3 m.

Torsiunea medie poate fi pusa empiric in evidenta cu ajutorul capacitatii ultime portante a pilotului. Aceasta proprietate a micropilotilor CHANCE® poate fi folosita ca o metoda de control al productiei, pentru a indica capacitatea ultima portanta a acestora.

Bibliografie

  1. Proiectare geotehnica, Reguli generale, Partea l, SREN 1997-2006;
  2. Normativ privind proiectarea geo­tehnica a fundatiilor pe piloti, NP 123;
  3. Actiuni asupra structurilor, SREN 1991-2004;
  4. CHANCE® Civil Construction Technical Design Manual 2007, Bulletin 01-0605, Printed in U.S.A.;
  5. CHANCE® Civil Construction Helical System, Bulletin 01-9311, Printed in U.S.A.;
  6. Helical Pulldown Micropile. Deep Foundation Solution, Bulletin 01-0201, Printed in U.S.A.;
  7. www.abchance.com

Autori:
prof. univ. dr. ing. Nicolae Botu – Universitatea Tehnica „Gheorghe Asachi” din Iasi, Facultatea de Constructii si Instalatii, Departamentul de Cai de Comunicatii si Fundatii
ing. Stefan Oprea,
ing. G. Maftei,
ing. A. Antonescu – SC Proexrom SRL Iasi 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 113 – aprilie 2015, pag. 46

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: http://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2015/04/10/solutii-moderne-de-realizare-a-fundatiilor-cu-micropiloti-chance/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.