Solutii de fundare pentru infrastructura unui pod din beton armat

In lucrare se prezinta reabilitarea unui pod peste raul Bahlui, in localitatea Parcovaci, orasul Harlau, judetul Iasi. Trecerea de pe un mal pe altul, peste raul Bahlui, in localitatea Parcovaci, se facea atat pe un pod din lemn, fara capacitate de rezistenta, cat si prin albia raului, in conditii de nesiguranta si risc de accidente.

Podul din lemn existent se afla intr-o stare avansata de uzura si nu permitea circulatia vehiculelor mai mari, atat ca tonaj cat si ca gabarit. In timpul inundatiilor, apa depasea cu circa 1,0 m – 1,5 m inaltimea carosabilului fostului pod de lemn.

Avand in vedere aceasta situatie s-a hotarat inlocuirea podului din lemn cu un pod definitiv din beton armat, care sa corespunda conditiilor hidrologice privind asigurarea debuseului necesar si a conditiilor impuse de trafic corespunzatoare clasei E de incarcare. 

Conform temei de proiectare emise de beneficiar, a normelor tehnice si a normativelor in vigoare, podul a fost proiectat cu o banda de circulatie alcatuita dintr-o platforma de 6 m, partea carosabila de 5 m si doua acostamente de 0,5 m, racordarea realizandu-se pe 5 m, in conformitate cu STAS 8924/1991. Pe langa rolul de serviciu public – deservire trafic local, trafic de tranzit, trafic special (salvare, pompieri, politie, interventie), trebuia sa fie indeplinit si rolul social de asigurare a accesibilitatii si mobilitatii populatiei din zona.

Caracteristici geotehnice ale terenului de fundare

Amplasamentul este situat in Depresiunea Harlau – Hodora, in intravilanul satului Parcovaci, de o parte si de alta a raului Bahlui.

Terenul fiind liber de constructii, amplasamentul care a fost studiat se incadreaza intr-o zona cu stabilitatea locala si generala asigurata in contextul actual.

Pentru investigarea amplasamentului s-au realizat doua foraje cu diametrul de 100 mm care sa puna in evidenta stratificatia existenta pe viitorul amplasament al podului din beton armat.

Forajele s-au pozitionat pe cele doua maluri, unul situat pe malul stang al raului Bahlui (F1) si al doilea pe malul drept al raului (F2).

Forajul F1, amplasat pe malul stang al raului Bahlui, a strabatut stratificatia de pe amplasament pe o grosime de 8,50 m. Forajul F2, amplasat pe malul drept al Bahluiului, are o adancime de 9,50 m.

Din analiza si interpretarea rezultatelor de laborator, a reiesit urmatoarea stratificatie existenta.

Forajul F1 amplasat pe stanga raului Bahlui:

• nisip galben cu pietris rar, cu indesare medie, de la 0,5 m devine cenusiu in grosime de 1,30 m;
• nisip prafos argilos, de culoare cenusie, cu calcar diseminat sub forma de cochilii, in grosime de 3,30 m;
• nisip si pietris, cu indesare medie de culoare cenusie, cu calcar diseminat sub forma de cochilii, in baza nisip prafos cu pietris, in grosime de 2,80 m;
• forajul s-a oprit in stratul de argila marnoasa, tare, practic saturata cu pungi de nisip cenusiu.

Forajul F2 amplasat pe dreapta raului Bahlui:

• nisip cu pietris, de culoare galbena, cu indesare medie, de la cca 0,7 m devine galben cu intercalatii cenusii, in grosime de 1,30 m;
• argila de culoare cenusie, cu plasticitate mare, in stare plastic consistenta spre plastic moale,
  cu rare filme de nisip fin cenusiu, cu calcar diseminat sub forma de cochilii, avand grosimea de 4,90 m;
• nisip prafos, cu pietris de culoare cenusie, cu calcar diseminat sub forma de cochilii avand gro­simea de 2,30 m, cochilii;
• argila marnoasa, de culoare cenusie, cu plasticitate foarte mare, plastic vartoasa, cu compresibilitate medie, cu filme de nisip, forajul F2, oprindu-se in acest strat.

Apa subterana a fost intalnita in cele doua foraje, la cote cuprinse intre -0,90 m (F1) si -1,00 m (F2). Tinand seama de destinatia obiectivului proiectat, a rezultat ca terenul bun de fundare este constituit dintr-un strat de argila marnoasa, cu plasticitate foarte mare, in stare plastic vartoasa, cu filme de nisip.

Caracteristicile principale ale constructiei

Solutia adoptata a fost aceea a unui pod din beton armat, cu grinzi precomprimate, cu o singura des­chidere de 15,00 m, amplasat peste raul Bahlui in localitatea Parcovaci, alcatuit din:

• Suprastructura – grinzi precomprimate cu corzi aderente H = 0,80 m, L = 16 m, executate conform proiect IPTANA, tip C644/1 fara placi meta­lice in dreptul reazemelor, din beton C32/40 in sectiune transversala, drepte pentru clasa E de incarcare;
• Infrastructura, alcatuita din doua culei din beton armat, fundate prin intermediul a sase piloti de diametru mare – coloane, cate trei pentru fiecare culee, solidarizati la partea superioara printr-un radier de beton armat.

Amenajarea rampelor de acces la pod s-a facut pe o lungime de 60,00 m. Sistemul rutier pe rampele de acces a fost alcatuit din fundatie de piatra sparta si balast.

Lungimea podului

Deschiderea podului s-a determinat in conformitate cu prevederile Normativului privind proiectarea hidraulica a podurilor si podetelor, indicativ PD 95/2002, tinand seama de cotele de nivel pentru asigurarea de 2% (conform STAS 4068/2-87, tabel 1) pentru o constructie avand clasa de importanta III, stabilindu-se pe baza calculului hidraulic si confi­guratiei albiei pe amplasament.

Clasa de importanta s-a determinat tinand cont de prevederile STAS 4273-83 pct. 2.11. tabel 11 din care rezulta categoria a IlI-a, iar conform pct. 5.1. tabel 13 pentru categoria a IlI-a a constructiei si lucrare definitiva principala, a rezultat clasa de importanta a constructiei III.

De asemenea, potrivit Regulamentului pentru stabilirea categoriei de importanta a constructiilor, ela­borat de Laboratorul SCB – BAP al INCERC (Bucuresti, aprilie 1996), a rezultat CATEGORIA „C“ – NORMALA DE IMPORTANTA A CONSTRUCTIEI. Podul a fost calculat, din punct de vedere al debuseului, pentru asigurarea de 2% si verificat pentru 0,5%. Spatiul pentru flotori este de 1,00 m, iar afuierile totale maxime de 3,00 m. Podul este drept, normal pe axa albiei (fig. 1).

Avand in vedere conditiile de mai sus, au rezultat urmatoarele dimensiuni:
• lungimea totala: 26,10 m, din care:
– lungimea suprastructurii: 16,10  m;
– ziduri intoarse – 2 x 5,0: 10,00 m.

Latimea podului

Latimea podului s-a determinat in conformitate cu STAS 2924-91 si Ordinul M.T. nr. 45/27.01.98; avand in vedere si conditiile locale s-au impus conditiile de gabarit pentru un carosabil de 5,00 m latime, cu lisa parapet – 2 x 0,50 m, rezultand o latime totala de 6,00 m:

Convoi de calcul

Conform STAS 1545-89, STAS 3221-86 si Ordinul M.T. nr. 45/27.01.98 s-a determinat: – clasa E de incarcare: convoi de calcul A₃₀ si V₈₀;

Cotele de nivel

Cotele de nivel rezultate in urma calculului hidraulic efectuat pe baza datelor furnizate de CN APELE ROMANE SA – Directia Ape Prut – Iasi, in sistem de referinta cote locale relative, sunt:

• Cota talveg: 139,10 m;
• Cota NAE 2%: 142,75 m;
• Cota NAE 0,5%: 143,25 m;
• Flotori: 1,00 m;
• Cota intrados adoptata (conditii locale de teren): 144,35 m;
• Cota caii pe pod (maxima, pe axa drum): 145,51 m;
• Q_1% = 162,84 mc/s;
• Q_5% = 104,70 mc/s.

Descrierea solutiei

Proiectarea podului s-a facut tinandu-se cont de urmatoarele considerente: alegerea unui traseu optim atat in plan cat si in profil longitudinal; alegerea unei deschideri astfel incat aceasta sa satisfaca cel mai bine conditiile de relief (asigurarea debuseului); alegerea alcatuirii suprastructurii din grinzi prefabricate precomprimate cu corzi aderente.

Infrastructura

Conform studiului geotehnic, efectuat in urma realizarii unor sondaje pe amplasament, terenul de fundare este constituit dintr-o argila marnoasa, plastic tare, cu intercalatii de nisip.

Infrastructura este compusa din doua culee din beton armat.

Avand in vedere stratificatia evidentiata in studiul geotehnic, s-a ales solutia fundarii prin intermediul a sase piloti cu diametru mare – coloane, cate trei pentru fiecare culee, solidarizate la partea superioara printr-un radier din beton armat (fig. 2).

Pilotii au diametrul de 1.080 mm, executati din beton armat clasa C20/25 si lungimea de 9,0 m.

Radierul de solidarizare a pilotilor s-a executat din beton armat clasa C16/20 cu dimensiunile: 1,25 m x 2,40 m x 6,00 m.

Elevatiile culeelor se prevad din beton armat monolit clasa C12/15 – elevatie si C16/20 – bancheta cuzinetilor si armatura din otel OB 37 si PC 52.

Suprastructura

Suprastructura s-a prevazut a se executa din grinzi din beton armat precomprimat cu corzi aderente, clasa C32/40, prefabricate, indicativ I 80-16, drepte, clasa E de incarcare, avand urmatoarele caracteristici tehnice:

• Lungime grinda: L = 16,00 m;
• Inaltimea grinda: H = 0,80 m;
• Deschiderea de calcul: L₀ = 15,50 m;
• Latimea talpii: L_T = 0,90 m;
• Beton in grinzi – clasa C 32/40 (Bc 40 = B 500): V_bet = 6,51 m3;
• Greutate grinda: G = 16,30 t/buc;
• Armaturi preintinse: cable TBP 12 (7f4 mm) si PC 52 si OB 37.

Grinzile sunt solidarizate la partea superioara cu o placa de suprabetonare, de grosime variabila g = 15÷20 cm, din beton armat C 25/30.

Conlucrarea spatiala a platelajului este asigurata de placa monolita de suprabetonare, prin intermediul conectorilor prevazuti in grinzile prefabricate. In profil longitudinal, podul este prevazut cu panta unica de 1,00%, necesara pentru asigurarea scurgerii apelor meteorice de pe pod.

In sectiunea transversala sunt prevazute 5 grinzi prefabricate precomprimate care s-au montat cu doua macarale de 12 tf fiecare.

Rezemarea suprastructurii pe elevatiile infrastructurilor s-a executat prin intermediul aparatelor de reazem din neopren (fixe si mobile).

Racordarea cu terasamentele

Racordarea dintre pod si rampe s-a facut prin ziduri intoarse si sferturi de con, prevazute cu cate o scara de acces sub pod, pe fiecare mal. Trecerea de pe pod pe rampele de acces s-a realizat prin intermediul dalelor de racordare din beton armat C16/20, care reazema la un capat pe culee si la celalalt capat pe grinda de rezemare. Dalele s-au executat dupa terminarea umpluturilor in spatele culeelor, pana la atingerea gradului de compactare de 98%.

Amenajare si protectie albie

• Regularizare albie

In zona podului s-au prevazut lucrari de regularizare a albiei, dupa cum urmeaza:

1. Calibrare albie: sapatura in scopul aducerii profilului albiei la cotele proiectate.
2. Consolidare albie cu saltea de gabioane in zona podului si pe o distanta de 30,0 m amonte si 20,0 m aval.

• Calibrare albie

Sapaturile la taluze s-au executat in trepte, pentru aducerea lor la profilul albiei si a se obtine o panta de 1:1.

Pentru asigurarea pantei de scurgere a apelor, in profil in lungul albiei s-au executat trepte de infra­tire cu latimea de 1 m si o panta spre albie de 2%.

Indepartarea pamantului din lucrare s-a facut manual, prin transport cu roaba, la D_med = 50 ml si impras­tierea cu lopata in straturi uniforme.

Pamantul folosit s-a adus din gropi de imprumut situate in zona (cu evitarea degradarii terenurilor agricole din zona). Cantitatea necesara s-a obtinut prin sapatura mecanica (excavator 0,4 ÷ 0,7 m3) cu descarcare in auto si transport la D_med = 3 km.

Toate lucrarile de terasamente prezentate mai sus s-au executat aducandu-se albia la cotele prevazute din proiect printr-o compactare cu maiul mecanic, pana s-a obtinut un grad de compactare de 98%.

• Consolidare albie

S-a executat o saltea din gabi­oane, din piatra bruta pentru zidarii, cu forma neregulata, asa cum a rezultat din cariera, avand dimensiunea minima de cel putin 100 mm si o greutate care sa nu depaseasca 25 kg. Substratul este din balast in grosime de 10 cm dupa pilonare (compactare).

CONCLUZII

Utilizarea pilotilor forati cu dia­me­tru mare s-a dovedit o solutie cores­punzatoare in cazul fundarii in terenuri in care debitul apelor frea­tice este ridicat.

Comparativ cu solutia fundarii directe, varianta fundarii in adan­cime este mai scumpa din punct de vedere economic, dar confera un grad sporit de rezistenta si stabilitate a lucrarii.

BIBLIOGRAFIE

1. Proiect nr. 2534/2009 – Pod din beton armat peste raul Bahlui, in localitatea Parcovaci, orasul Harlau, judetul Iasi;
2. Grecu V., Musat V. – Consideratii privind comportarea unui pilot forat de diametru mare actionat de sarcini axiale de compresiune, A IX-a Conferinta Nationala de Geo­tehnica si Fundatii, vol. I, Tomul C, pag. 515-520, Iasi 25-28 sep­tembrie 1996.

Autori:
prof. univ. dr. ing. Vasile Grecu – Universitatea Tehnica „ Gheorghe Asachi“ Iasi, Facultatea de Constructii si Instalatii, Departamentul de Cai de Comunicatii si Fundatii;
ing. Catalin Trofinov – SC Trocon SRL Botosani 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 125 – mai 2016, pag. 34