SOLETANCHE BACHY FUNDATII: Capacitatea portanta ultima la compresiune a unui pilot Screwsol® instrumentat

Incercarea de proba din teren comparata cu metoda din normativele de proiectare geotehnica

In Romania, incercarile de proba pe piloti sunt obligatorii la toate lucrarile care contin piloti structurali si sunt reglementate de normativele NP123-2010: „Normativ privind proiectarea geotehnica a fundatiilor pe piloti“ si NP045-2000: „Normativ privind incercarea in teren a pilotilor de proba si a pilotilor din fundatii“. Conform acestor documente, capacitatea portanta a pilotilor executati pe loc se poate determina prin doua modalitati:

• Incercari prealabile pana la cedare (sau valori ale incarcarii, semnificativ mai mari decat cele de calcul) pe piloti de proba, suplimentari pilotilor din lucrare – nivel de calitate N1, N2;
• Estimarea capacitatii portante prin metoda prescriptiva, conform NP123-2010 si verificarea ei prin incercari de control, in general la incarcarea maxima de serviciu – nivel de calitate N3, N4.

Prezentul articol compara capacitatea portanta la compresiune a unui pilot de indesare de tip Screwsol® obtinuta prin cele doua metode, pe baza unei incercari de proba instrumentate si trateaza subiectul aplicarii metodei prescriptive la pilotii de indesare executati pe loc.

Pilotul studiat este de tip Screwsol®, cu diametrul D = 330/500 mm (sectiune specifica tehnologiei, alcatuita dintr-un cilindru interior cu diametrul de 330 mm si spire elicoidale exterioare, pana la diametrul de 500 mm) si lungimea de 20,60 m.

Stratificatia din amplasament este formata dintr-un strat vegetal cu grosimea de 60 cm, urmat de un orizont coeziv – slab coeziv alcatuit dintr-o alternanta de prafuri argiloase si prafuri nisipoase uscate in stare de consistenta plastic vartoasa – tare (Ic = 0,86 .. 1,00, M200-300 = 5.000 .. 9.090 kPa, ep2 = 3,90 .. 7,40% si w = 11,80 .. 16,50%).

Incercarea de proba a fost efectuata pana la incarcarea de 2.000 kN, fiind bazata pe o incercare statica cu trepte de incarcare (125 kN) men­tinute in timp la nivelul de calitate N1 definit in normativul NP045-2000 ca „incercari  pentru cer­cetarea stiintifica (in vederea perfec­tionarii, calibrarii sau adaptarii metodelor sau a princi­piilor de calcul al fundatiilor pe piloti)”.

Suplimentar, pilotul a fost instrumentat cu 17 extenso­metre sudate de carcasele de armatura la un pas de 1,2 m, cu masurarea indirecta a deformatiilor betonului cu o frec­venta de 1 masuratoare/minut, prin care se pot estima eforturile pe suprafata laterala a pilotului intre doua extensometre succesive, pentru orice treapta de incarcare.

Incercarea la compresiune a fost condusa pana la valoa­rea de 2.000 kN, moment in care a fost observata o cedare a capitelului pilotului. Masuratorile extensometrelor au continuat pana la momentul cedarii; prin urmare, ele au oferit informatii inclusiv asupra fenomenului prin care s-a produs cedarea.

Capacitatea portanta

Se considera incarcarea ultima de 1.875 kN pentru pilot, aceasta fiind ultima treapta la care tasarile s-au stabilizat. In continuare, se va compara capacitatea portanta obti­nuta in urma incercarii in teren cu cea rezultata conform metodei prescriptive. Ambele metode sunt conform NP123-2010 si SR EN 1997-1-2004 (completat cu anexa nationala NB-2007) si reprezinta doua dintre principalele metode de determinare a capacitatii portante ale pilotilor forati.

Capacitatea portanta obtinuta in urma incercarii de proba (NP123-2010, pct. 7.2.2.3) se determina cu urmatoarea relatie:

Se mentioneaza ca pentru coeficientul total de rezistenta gt s-a considerat valoarea indicata pentru piloti de indesare in setul de coeficienti R1.

Utilizand metoda prescriptiva pentru piloti flotanti (NP123, pct. 7.2.4.2.1), se obtine urmatoarea valoare pentru capacitate portanta:

Pentru calculul de mai sus s-a folosit cea mai stricta interpretare a normativului NP123-2010 care nu contine prevederi pentru piloti cu sectiune diferita de cea circulara sau dreptunghiulara si nici pentru piloti de indesare executati pe loc. Prin urmare, pilotul s-a considerat cu sectiunea interioara (cilindru D = 330 mm), iar rezistenta pe varf, conform pilotilor de dislocuire.

Se observa o diferenta semnificativa intre capacitatea portanta obtinuta in urma incercarii de proba si cea determinata folosind metoda prescriptiva.

Pentru o interpretare completa, trebuie sa se tina cont de urmatoarele aspecte ale incercarii de proba:

• Conform datelor din teren, s-a inregistrat atat o inclinare a capului pilotului, din cauza aplicarii usor excentrice a incarcarii (eroare de pozitionare a pistonului hidraulic), cat si o valoare mare a presiunii in beton, care depaseste rezistenta de compresiune in valoare de calcul (presiune efectiva 21,9 MPa fata de fc,d = 16,7 MPa).
• Pe baza monitorizarii incercarii, s-a obtinut diagrama valorilor frecarii laterale efective reprezentata in figura 5. Pe aceeasi figura s-a suprapus si diagrama rezistentelor de frecare laterala obtinute cu metoda prescriptiva. Conform figurii 5, frecarile pe suprafata laterala s-au mobilizat, in mare parte, pe jumatatea superioara a pilotului, si cu va­lori considerabil mai mari decat cele indicate in normativ (200 – 300 kPa fata de 50 kPa), in timp ce frecarea laterala in partea inferioara a pilotului, respectiv rezistenta pe varf, nu s-au mobilizat.

Considerand cele doua aspecte, se poate concluziona ca, in acest caz, cedarea este practic de tip structural (STR), iar incarcarea care conduce la o cedare geotehnica (GEO), reprezentata prin tasari excesive, este considerabil mai mare. Pe baza experientei incercarilor de proba pe alte amplasamente, capacitatea portanta estimata este de 1.800 – 2.000 kN, in functie de numarul de incercari.

Concluzii

Este de subliniat, in primul rand, utilitatea incercarilor de proba prealabile la nivelurile de calitate N1 si N2, care ofera informatii despre curba completa de compresiune-tasare si permit alegerea corecta a sarcinii de serviciu. In acelasi timp, conduc la o proiectare sigura si eficienta.

Instrumentarea incercarii permite determinarea valorilor frecarii laterale si / sau rezistentei pe varf pentru fiecare treapta de incarcare si pot fi folosite pentru extrapolarea rezultatelor pentru piloti cu lungime sau diametre diferite. De asemenea, pot fi baza unor lucrari de cercetare prin care normativele de proiectare se pot actualiza sau completa pentru a ingloba tehnologii noi.

Normativul NP123-2010 nu contine prevederi pentru pilotii de indesare executati pe loc si piloti cu sectiuni atipice. In acest sens, sunt necesare cat mai multe date provenite din incercari de proba. Interpretarea conservativa a metodei prescriptive poate conduce la o subestimare a capacitatii portante. De asemenea, capacitatea portanta ultima a unui pilot trebuie asociata unei deformatii (tasare sau deplasare transversala) definite.

Autori:
ing. Árpád Szerzo, ing. Lóránd Sata, ing. Ana Maria PleS – SBR Soletanche Bachy Fundatii
prof. dr. ing. Sanda Manea – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Departamentul de Geotehnica si Fundatii 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 113 – aprilie 2015, pag. 18 

Contact:
SBR Soletanche Bachy Fundatii
Str. Traian (Ilion Offices) Nr. 234, Et. 6, Sector 2, RO-024046 Bucuresti
Tel.: +40-31-102 37 01 | Fax: +40-31-102 37 02
Email: sbr@sbr.ro
www.sbr.ro | www.soletanche-bachy.com