SOLETANCHE BACHY FUNDATII: Sisteme de sprijinire cu ancoraje temporare cu bare rigide, monitorizate

Articolul prezinta cateva aspecte referitoare la sprijinirea peretelui mulat prin intermediul ancorajelor de tip bara rigida, in cadrul proiectului ParkLake Plaza, inca din faza de proiectare si continuand pana in momentul finalizarii excavatiei, evidentiind comportamentul ancorajelor in timpul incercarilor si exploatarii.

Proiectarea ancorajelor

Ancorajele au fost proiectate in conformitate cu SR EN 1997-1:2004, NP 114-04 si SR EN 1537:2013.

Valorile de calcul pentru SLS si SLU au rezul­tat folosind aborda­rea de calcul nr. 1, combinatia 1: “A1”+”M1”+”R1”. Astfel, s-au obtinut valori ale fortelor de: 340 kN pentru primul rand de ancoraje (cota -2,20 m) si 270 kN pentru al doilea rand de ancoraje (cota -6,00 m).

Au fost adoptate ancorajele cu armatura de tip bara rigida – autoforante – SDA („self-drilling anchor”), in detri­mentul celor cu toroane, din urmatoarele considerente:

• usurinta in executie, prin faptul ca forarea si injectarea ancorajelor se realizeaza prin intermediul ace­leiasi tije folosita ulterior in lucrare;
• asigurarea unui control foarte bun asupra formarii bulbului.

Pentru realizarea ancorajelor, in functie de cota de instalare, s-au utilizat doua tipuri de bare rigide:

• la cota -2,20 m in grinda de coronament: ancoraje de tip bara rigida R51-800 (diametrul nominal al barei: 51 mm si capacitate maxima nominala: 800 kN) dispuse la distante de aprox. 3,30 m inter-ax, lungimea libera de 7,0 m iar lungi­mea bulbului de 8,0 m;
• la cota -6,00 m: ancoraje tip bara rigida R51-660 (diametrul nominal al barei: 51 mm si capacitate maxima nominala: 660 kN), dispuse la distante medii de 1,65 m inter-ax, lungimea libera de 6,0 m iar lungi­mea bulbului de 7,0 m.

Tehnologia de executie

Tehnologia de executie a acestor tipuri de lucrari a impus folosirea unor utilaje de foraj speciale cu rotopercutie si forare cu circulatie directa.

Forarea pana la lungimea proiectata (13/15 m) s-a realizat cu lapte de ciment avand raportul A/C = 1…1,1. La finalul atingerii lungimii vizate, laptele de ciment a fost inlocuit cu mortar de ciment cu raportul A/C = 0,50.

Forarea cu diametru controlat s-a realizat prin utilizarea unei piese de capat instalate la capatul tijei rigide („drill bit”), asa cum este prezentata in figura 5.

Incercari asupra ancorajelor

In vederea determinarii capacitatii portante a ancorajelor folosite in lucrare s-au efectuat incercari prealabile, de control si de receptie, in conformitate cu SR EN 1537:2013 – „Executia lucrarilor geotehnice speciale. Ancoraje in teren”.

Pentru incercarea ancorajelor s-a aplicat metoda de incercare 3, o metoda des utilizata de grupul Soletanche Bachy, care permite si evaluarea fortei critice de fluaj. Metoda presupune, conform SR EN 1537:2013, incarcarea etapizata a ancorajului, pornind de la o forta de referinta, pana la o forta maxima de incercare. Deplasarea capului ancorajului sub efort constant a fost masurata pentru fiecare etapa de incarcare.

Incercarile prealabile au fost efec­tuate pe doua ancoraje echipate cu bare rigide de tip R51-800. Ancorajele testate au fost cele numerotate A27 si A28, ambele avand lun­gimea libera de 7 m, lungimea bulbului de 8 m si inclinare de 20o.

Incercarile de control au fost reali­zate pe cinci ancoraje din lucrare, echipate si cu celule de presiune, prin intermediul carora s-a urmarit variatia tensiunilor din ancoraje pe parcursul tensionarii si al etapelor de executie ulterioare.

Incercarile de receptie s-au efectuat pentru fiecare ancoraj din lucrare, demonstrandu-se capacitatea ancorajului de a prelua forta de intindere proiectata.

Pentru fiecare ancoraj in parte s-a masurat deplasarea capatului liber, s-au determinat variatia deplasarilor si rata de deformatie la fluaj, apoi au fost comparate rezultatele astfel obtinute cu cerintele impuse de standardul SR EN 1537:2013.

Incercarea prealabila s-a efectuat pe ancorajele A27 si A28 cu incarcare secventiala in sase trepte. Timp de 60 de minute, pe fiecare treapta de incarare, au fost verificate deplasarile capetelor ancorajelor si rata de fluaj, la intervale de timp succesive, reglementate prin SR EN 1537:2013 (1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 7 → 10 → 15 → 20 → 30 → 45 → 60 minute). Apoi, la pragul de 350 kN s-a rea­li­zat un ciclu de descarcare (350 – 200 kN) – incarcare (200 – 350 kN) pentru a putea avea o imagine mai clara asupra comportarii ancorajului in teren.

Comparandu-se rezultatele obtinute pentru cele doua ancore testate, s-a observat ca deplasarile capetelor tijelor sunt aproximativ egale pentru aceeasi forta aplicata. De altfel, comportarea de ansamblu a celor doua ancoraje a fost asemanatoare.

Rezultatele obtinute au fost in concordanta cu asteptarile dinaintea testelor, validandu-se, astfel, modul de reali­­zare a incercarilor si capacitatea portanta a ancorajelor.

Pantele diagramelor de depla­sare datorata fluajului (a au avut valorile 0 mm/log t, in cazul ancorajului A28 si 0,1 mm/log t, in cazul ancorajului A27. Din cauza variatiei foarte mici a fluajului chiar si la forte de intindere mai mari (450 kN – 550 kN), forta cri­tica de fluaj nu a putut fi determinata. In consecinta, s-a considerat ca ancorajele nu au cedat la fortele aplicate.

Echiparea ancorajelor cu celule de presiune

Cele cinci ancoraje din lucrare supuse incercarii de control au fost echipate si cu celule de presiune, comparandu-se fortele de serviciu pentru primul nivel de ancore (340 kN pentru ancorajele instalate de la cota -2,20 m) si pentru al doilea nivel de ancore (270 kN pentru ancorajele instalate de la cota -6,00 m). Activitatea de monitorizare – efectuata de Soldata – s-a desfasurat din momentul blocarii ancorajelor (etapa 1 pentru primul nivel de ancore, respectiv etapa 3 pentru cel de-al doilea nivel de ancore) si pana la excavatia finala pe sectorul A-A (etapa 5). Aceasta va continua si pentru etape ulterioare de executie (realizarea radierului si executia supra­structurii).

Pentru acest proiect au fost utilizate celule de presiune electrice (fig 11), care transforma deformatiile inregistrate de extensometrele din cadrul celulei de presiune (1) in semnal electric. Placa suplimentara (3) are rolul de a uniformiza efortul aplicat la nivelul celulei de presiune (1). Efortul aplicat celulei este citit cu un instrument conectat la cablul (2).

Masuratori inclinometrice

Concomitent cu monitorizarea fortelor din ancorajele echipate cu celule de presiune s-au realizat masuratori inclinometrice (Soldata partial), etapizate astfel:

• dupa tensionarea primului nivel de ancore (de la cota -2,20 m) – etapa 1;
• dupa realizarea excavatiei intermediare – etapa 2;
• dupa tensionarea celui de-al doilea nivel de ancore (de la cota -6,00 m) – etapa 3;
• dupa realizarea excavatiei finale – etapele 4 si 5.

In cadrul etapelor finale de executie se observa ca deformatia peretelui mulat este mult diferita – in acest caz mai favorabila – fata de cea calculata.

Din diagrama de variatie a fortelor inregistrate in ancorele monitorizate (fig. 10) si diagramele deforma­tiilor peretelui mulat inregistrate cu inclinometrele (fig. 12), se pot observa urmatoarele:

• pierderea de tensiune la blocare de 8-10%, ca efect al metodei de tensionare (etapa 1’);
• mentinerea la valori aproximativ constante a fortelor in ancorele din primul sir pana la efectuarea excavatiei aferente executiei celui de-al doilea sir de ancore (etapa 3);
• scaderea valorilor fortelor in ancorele din primul sir si mentinerea valorilor fortelor ancorelor din cel de-al doilea sir, coroborata cu deformata peretelui mulat in etapa 4, care prezinta o rotire a acestuia inspre pamant in zona superioara;
• cresterea valorilor fortelor in ancorele din primul sir si mentinerea valorilor fortelor ancorelor din cel de-al doilea sir in paralel cu efectuarea excavatiei aferente etapei 5.

Cauzele variatiei – indeosebi ale scaderii – fortelor in ancoraje:

1. Tensionarea ancorajelor s-a efectuat la forte semnificativ mai mari decat cele din exploatare, prin stabilirea fortelor de tensionare pe baza ipotezei de calcul la Starea Limita de Serviciu cu aplicarea factorului de siguranta de 1,35. Aceste valori sunt mai mari cu aproximativ 20% decat cele calculate la Starea Limita Ultima;
2. Concomitent cu evolutia excavatiilor din diferitele etape de executie s-au observat conditii de teren diferite de-a lungul peretelui ancorat fata de cele descrise in studiul geotehnic. In cazul de fata parametrii geotehnici si implicit comportarea stratelor a fost una favorabila evolutiei deformatiilor;
3. Exista diferente intre modelul teoretic pentru ancoraje si realitate (in ceea ce priveste rigiditatea acestora). Se poate observa din curbele teoretice de deplasare ca influenta punctelor de rezemare nu se simte foarte puternic (comparativ cu masuratorile).

Concluzii

In cazul proiectului ParkLake Plaza, solutia de sprijinire prin intermediul ancorajelor de tip bara rigida s-a dovedit a fi o solutie eficienta, atat din punct de vedere tehnic si economic, cat si al usurintei in timpul executiei.

Fortele inregistrate de celulele de presiune, coroborat cu masuratorile inclinometrice efectuate in aceleasi momente cheie de executie, indica o comportare buna a sprijinirii prin intermediul ancorajelor cu bare rigide si deplasari mai mici ale peretelui mulat, comparativ cu zonele unde s-au prevazut sprijiniri clasice cu spraituri.

Fenomenele de interactiune teren – structura fiind complexe si dificil de modelat in faza de proiectare, comportarea sistemelor de sprijin subliniaza importanta incontestabila a monitorizarii incintelor, mai ales in mediu urban. In cazul de fata, deformatiile sunt mai favorabile decat cele premeditate in proiectare. In situatiile, insa, cand acestea depasesc valorile calculate, trebuie luate acele masuri de interventie care impiedica evolutia deformatiilor catre un grad de asigurare neadecvat.

Autori:
drd. ing. Árpád Szerzo,
ing. Alexandru Magureanu,
ing. Lóránd Sata – SBR Soletanche Bachy Fundatii

prof. univ. dr. ing. Sanda Manea,
prof. univ. dr. ing. Horatiu Popa – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Departamentul de Geotehnica si Fundatii

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 114 – mai 2015, pag. 20