Alegerea caracteristicilor pilotilor in functie de tasarea admisibila

Incercarile pilotilor pentru fundarea constructiilor permit sa fie determinata capacitatea portanta a acestora in corelare cu stratificatia amplasamentului.

Capacitatea necesara utilizata depinde si de marimea tasarilor admisibile ale constructiei. Interpretarea unor astfel de teste a permis sa se diferentieze solutiile de fundare in functie de tasarea admisa pentru diversele zone ale unei hale de productie.

Alegerea solutiilor de fundare porneste, in general, de la capacitatea portanta a terenului (SLCP = SLU), iar atunci cand sunt aplicabile atat solutiile de fundare directe cat si cele indirecte, de multe ori, pe langa costuri, sunt foarte importante termenele de executie.

In functie de solutia pentru care se opteaza, starea limita de exploa­tare (SLE = SLS) tine seama de tasarile acceptabile pentru constructie, ale caror valori si mod de desfasurare in timp conduc la dimen­sionarea fundatiilor.

In general, din considerente tehnologice de exploatare se impun valori restrictive ale tasarilor finale, care, in unele cazuri, sunt de ordinul milimetrilor, iar tasarile diferentiate sunt in limite foarte reduse. In astfel de situatii, terenul de fundare poate sa nu fie utilizat la capacitatea portanta pe care o are, ci numai la cea corespunzatoare deformatiilor impuse si in conse­cinta, trebuie ales siste­mul de fundare adecvat.

In cazul in care, intr-un acelasi amplasament, se construiesc obiective cu tasari admisibile diferite, prin calcule specifice, care trebuie sa fie bazate pe informatii geotehnice detaliate si pe incercari in situ, se aleg, pentru optimizare, solutii de fundare diferite.

Fiind vorba de valori milimetrice ale tasarilor acceptabile se propun solutii de fundare indirecte sau consolidarea terenului.

In studiile geotehnice „clasice“, elaboratorul, recomandand fundarea indirecta, are tendinta de a prezenta capacitati portante la compresiune pentru piloti de diferite diametre si lungimi pe baza calculelor, prin metode prescriptive, fara niciun fel de referire la deformatii. De multe ori, astfel de date, cu caracter informativ, sunt preluate in proiecte, rezultand o utilizare nerationala a terenului de fundare.

Prin „proiectarea geotehnica“ [1], luand in considerare atat starea de eforturi cat si pe cea de deformatii in terenul de fundare, se pot optimiza prin diferentiere solutiile, in cadrul unui aceluiasi amplasament.

Studiu de caz

Cerinte tehnice

Intr-un amplasament situat in zona sudica a Romaniei s-a propus construirea unei hale de productie in cuprinsul careia, datorita modului de organizare a procesului tehnologic, exista zone cu cerinte diferite din punct de vedere al tasarilor admisibile (fig. 1). Hala a fost situata in continuarea unei hale existente fundata pe piloti, astfel incat stalpii de pe o latura a halei noi sprijina pe fundatiile aflate in exploatare.

Conditiile de tasari admisibile au fost diferentiate astfel:

• pentru fundatiile stalpilor: 10,0 mm sub sarcina medie de 4.000 KN;

• pentru diferite obiecte din hala: 5,0 mm;

• pentru pardoseli: 50,0 mm la o incarcare normata de 120 KN/m2.

Aspecte geotehnice specifice amplasamentului

Pentru relevarea conditiilor geo­tehnice din amplasament s-a intocmit un studiu geotehnic pe baza a cinci foraje cu adancimi de 16-25 m, din care s-au prelevat probe tulburate si netulburate analizate in laborator. In foraje s-au executat incercari de penetrare (SPT), iar trei foraje au fost echipate pentru a se efectua pompaje, stabilind astfel regimul hidrogeologic al amplasamentului.

De asemenea, pana la adancimi de 9-13 m s-au efectuat 4 penetrari dinamice PDM. Pe baza cercetarilor de teren si laborator s-au stabilit caracteristicile geotehnice si hidrogeologice ale amplasamentului pre­zentate sintetic in profilul geotehnic din figura 2.

Se remarca stratificatia zonei, constituita din alternante de pachete coezive si necoezive cu grosimi si caracteristici geotehnice diferite, cat si existenta a doua acvifere, unul de suprafata la adancimi de 2,2 ÷ 2,7 m si unul de adancime medie la cca. 6 ÷ 7 m, aflat sub presiune.

Specificul amplasamentului consta in existenta unui pachet coeziv cu grosimi de 6 – 8 m, format preponderent din argile in stare plastic moale – consistenta (Ic = 0,4 ÷ 0,5), aflat intre doua straturi necoezive grosiere, cu grosimi de 3,0 m, cel superior si cca. 6,0 m, cel inferior. Pachetul coeziv dintre adancimile (3 ÷ 10 m) este foarte compre­sibil, cu modulii de deformatie M_200-300 = 3.400 ÷ 6.000 KPa si defor­matii ₂₀₀ = 7 ÷ 10%, fiind subconso­lidat, ceea ce indica dezvoltarea unor tasari chiar sub greutate proprie.

Stratul necoeziv de sub adancimi de 10 m constituit din pietris se afla in stare indesata constituind un teren cu capacitate portanta ridicata si deformabilitate redusa.

Solutii de fundare adoptate

Din conditiile tehnologice si geo­tehnice coroborate au rezultat atat solutii de fundare indirecta, cat si directa pe teren imbunatatit. Astfel, sub stalpii halei au fost prevazuti piloti, pentru caile de rulare micropiloti, iar pentru pardoseala imbuna­tatirea terenului cu incluziuni (fig. 3).

Limitarea tasarilor sub pardoseli a impus consolidarea stratului coeziv prin incluziuni de beton simplu, pentru eliminarea tasarilor acestuia sub greutate proprie, cu valori estimate pana la 50 cm cu desfasurare in timp (C_v = 10-4cm2/s).

Pentru a fi alese sectiunile, numarul si lungimile optime ale elementelor fisate, utilizand in mod eficient terenul de fundare (tasari limi­tate de sarcinile tehnologice) s-au proiectat si executat teste in am­plasament. Dintre acestea se mentioneaza:

• piloti forati din beton armat cu diametrul 600 mm. Au lungimi de 14,00 m, care patrund in stratul necoeziv grosier cca. 3,5 ÷ 4 m, supusi la o sarcina maxima de compresiune de 1.500 KN. La aceasta sarcina a rezultat o tasare maxima de 4,6 mm. Dupa descarcare, tasa­rea remanenta a fost de 1,76 mm. Incercarile efectuate arata ca ta­sarile pilotului se afla in domeniul liniar – elastic (fig. 4);

• incluziuni din beton simplu, de indesare, cu diametrul  = 400 mm si lungimi de 14 m, care patrund in strat necoeziv cca. 3,5 ÷ 4 m, supusi la sarcina maxima de compresiune de 650 KN, rezultand tasari maxime de 8,75 ÷ 11,0 mm. Aceste tasari s-au stabilizat in timp (fig. 5);

• micropiloti din beton armat, cu diametrul  = 250 mm si lungimea de 13 m (patrundere in stratul necoeziv cca. 3 m), supusi la o sarcina ma­xi­ma de compresiune de 300 KN. Tasarea maxima rezultata a fost de 3,13 mm, care dupa descarcare a ajuns la 1,42 mm (fig. 6).

Pentru optimizarea globala a infrastructurii si suprastructurii, aces­te rezultate au fost utilizate pentru dimensionarea structurii constructiilor.

Pe baza rezultatelor incarcarilor de proba, in final au fost proiectate solutii de fundare diferite, astfel:

• stalpii halei au fost fundati pe cate 4 piloti forati 600 care patrund in stratul de pietris pe cca. 3,5 ÷ 4,0 m; tasarea acestora nu va depasi 10,0 mm. Un calcul estimativ al grupei de piloti arata ca patrun­­­derea in stratul de pietris cu modul de deformatie de cca. 50.000 KPa este necesara;

• grinda caii de rulare este fundata pe micropiloti cu diametrul de 250 mm, fiecaruia revenindu-i
cca. 2,5 m2;

• pentru consolidarea terenului sunt necesare incluziuni 400, fie­careia revenindu-i cca. 3,2 mp.

Concluzii

Prin incercarile specifice pe teren, prin proiectare geotehnica judici­oasa, pe baza unui studiu geotehnic cu informatii complete se pot optimiza solutiile de fundare, in functie de tasarile admisibile ale structurilor.

Studiul de caz ilustreaza faptul ca, pentru economicitatea lucrarii, pe acelasi amplasament pot fi utilizate solutii diferite, tehnic si tehnologic.

Bibliografie

1. SREN 1997-1:2006 Eurocod 7: Proiectarea geotehnica – Partea l: Reguli generale;

2. Proiect: Extindere hala de productie – fabrica otel. Sisteme de fundare si consolidarea terenului – SC HECON, 2011.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 90 – martie 2013, pag. 36

Autori:
prof. univ. dr. ing. Romeo Ciortan – Universitatea „Ovidius“ Constanta, Facultatea de Constructii
prof. univ. dr. ing. Sanda Manea – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Facultatea de Hidrotehnica, Departamentul de Geotehnica si Fundatii
ing. G. Tsitsas – SC EDRASIS SRL