Solutii de fundare pentru depozite de cereale in portul Constanta

Operatorii portuari se confrunta in prezent cu cereri crescute pentru operarea cerealelor, ceea ce conduce, printre altele, la necesitatea construirii unor noi capacitati de depozitare in apropierea danelor de operare. Spatiul fiind limitat, acestea se dezvolta pe inaltime, ceea ce conduce la sarcini considerabile transmise terenului si constructiei de acostare adiacente. A fost, astfel, necesara adoptarea unei solutii de consoli­dare a terenului, dar care sa nu conduca la suprasolicitarea constructiei de acostare. In aceste conditii s-a prevazut, la o magazie de depozi­tare cereale de 50.000 t, imbunatatirea caracteristicilor geotehnice ale terenului prin incluziuni rigide. Acestea asigura transferul sarcinilor in adancime, la un teren cu capacitate portanta cores­punzatoare. Prin solutia adoptata nu sunt sporite sarcinile care se transmit cheului.

O solutie de fundare ase­manatoare a fost adoptata pentru celulele de insilozare de 7.000 t din portul de cereale Constanta Sud.

Tere­nul de fundare este constituit din umpluturi antropice, alcatuite din material excavat din ampriza Canalului Dunare-Marea Neagra si anrocamente in spatele constructiei de acostare. Aici s-a aplicat solutia de imbuna­tatire a terenui cu incluziuni rigide, pentru 4 celule.

Transmiterea sarcinilor din radier la teren si incluziuni s-a facut prin intermediul unui strat de transfer de piatra sparta, amestec optimal armat cu geogrile. Pentru doua celule, unde terenul este format din blocuri de piatra, a fost prevazuta o solutie de fundare pe piloti. La un siloz s-a pus problema cuantificarii cheltuielilor de intretinere, in cazul adoptarii unei solutii de fundare directa executata fara piloti, cu costuri mai reduse. Aici s-a aplicat fundarea directa pe o perna groasa de piatra sparta, stabilind un mod specific de incarcare – golire a celulelor, astfel ca tasarile sa fie cat mai uni­forme. Urmarirea, in timp, a capacitatii depozitului s-a facut prin masurarea evolutiei deplasarilor pe verti­cala si orizontala a peretilor, corelat cu gradul de incarcare cu cereale. In acest mod s-a putut face si o compa­ratie intre diverse solutii: fundare directa pe teren imbunatatit si fundare indirecta pe piloti.

DEPOZITELE DE CEREALE CONSTRUITE

Pentru depozitarea temporara a cerealelor au fost construite o serie de depozite de mare capacitate, de peste 100.000 t. Acestea contin silozuri cu depozitare pe orizontala (magazie de 50.000 t) sau pe verticala (celule de 7.000 t – 10.000 t). Solutiile de fundare a acestora au fost adoptate in functie de natura terenului din amplasament, de nivelul de aparitie a unui strat cu grosime mare, cu capacitate portanta ridicata, de apropierea fata de constructia de acostare etc.

Magazia de pe Molul I

Magazia cu lungimea de 135,0 m, latimea de 29,0 m si inaltimea maxima de 28,5 m asigura o capacitate de depozitare de 50.000 t (fig. 1) si este amplasata la 24,0 m fata de paramentul cheului de 14,0 m inaltime. Sarcina transferata platformei este de cca. 300 kPa. Aceasta conduce la o crestere considerabila a sarcinilor transmise cheului, care pericliteaza stabilitatea acestuia (fig. 2).

Terenul de fundare este format pe 9,5 m din umplutura de argile si nisip, urmat de un strat de argila moale de 0,8 m, nisip fin pe 1,3 m si apoi o argila tare cu indicele de consistenta Ic = 0,95, iar penetrarea N_spt = 38-50. La 15 m – 18 m adancime se intalneste un calcar aflat in diverse stadii de degradare la care N_spt > 50.

Pentru fundarea Magaziei a fost adoptata solutia de imbunatatire a pamantului de sub aceasta prin incluziuni rigide (fig. 3) si transferul sarcinilor in adancime la argila tare, prin intermediul stratului de transfer (fig. 4). De asemenea, pamantul va fi consolidat prin incluziuni indesate, neexistand, practic, material excavat.

Au fost prevazute 1.732 incluziuni din beton cu clasa C20/25 pentru o suprafata a fundatiei de cca. 4.000 mp.

Urmarirea comportarii in timp a Magaziei a permis intocmirea graficelor de evolutie a deformatiilor. Tasarile sunt uniforme, atingand valoarea de cca. 4 cm sub incarcare de 100%, dupa care s-au stabilizat. Tasarile diferentiale sunt nesemnificative, sub 0,001, in functie de incarcarea compartimentelor Magaziei.

Valoarea tasarii generale este in concordanta cu marimea teoretica determinata prin calcul, tinand seama de caracteristicile geotehnice ale terenului.

Siloz in portul de lucru Constanta Sud

Pentru un terminal de cereale de 40.000 t, capacitatea de depozitare a fost obtinuta cu 6 celule metalice de 22,15 m diametru (fig. 5, 6).

Terenul de fundare este constituit, pe cca. 4,0 m, din umpluturi excavate din ampriza Canalului Dunare – Marea Neagra, urmate de un strat de nisip si praf argilos si calcar degradat, care reprezinta vechiul fund de mare. Spre frontul de acostare se afla anrocamente pe cca. 20,0 m, care constituie prismul descarcator al cheului.

Pentru fundarea celulelor a fost analizata solutia de fundare directa, rezultand tasari relativ mari de peste 15,0 cm si inclinari de cca. 1/500, care ar fi condus la o exploatare dificila si cu multe interventii privind verticalizarea celulelor de insilozare. De asemenea, presiunea pe teren transmisa de celulele din apropierea frontului de acostare ar fi suprasolicitat cheul, ceea ce ar fi putut conduce la pierderea completa a stabilitatii acestuia. Urmare analizei tehnico-economice efectuate a rezultat ca radierul celor doua celule din apropierea cheului va fi fundat indirect pe piloti forati, prin masivul de anrocamente, iar pentru 4 celule – imbunatatirea terenului si transferul sarcinilor la argila tare din fundatie, utilizand incluziuni rigide. Asfel, pentru primele doua celule au fost prevazuti cate 28 piloti forati din beton armat C 35/45, cu 1,0 m diametru si lungimea de 19,3 m. Pilotii patrund cca. 9 m in terenul tare de sub prismul de anrocamente. Testele efectuate au aratat ca sub sarcina de exploatare de 4.500 kN, tasarea nu depaseste 5 mm.

Pentru celelalte patru celule au fost folosite cate 195 incluziuni rigide din beton simplu C20/25, cu diametrul de 0,4 m si lungimea de 10 m, care asigura penetrarea calcarului degradat pe cca. 1,0 m. La partea superioara a fost prevazut si aici un strat de transfer cu 0,5 m grosime. In cazul testelor, la o incarcare verticala de 500 KN a fost inregistrata o tasare de 7 mm si respectiv o tasare remanenta de 5,62 mm.

Masurarea in timp a evolutiei tasarilor a aratat ca tasarea generala este de 7 mm pentru incluziuni si 5 mm pentru piloti pentru o incarcare generala de 60% si respectiv 8 mm si 7 mm pentru o incarcare de 100%. Inclinarea radierului ajuge la 0,13‰.

Siloz la danele 45 – 46

Acest terminal cu capacitate totala de depozitare de 240.000 t cuprinde 32 celule cu diametrul de 23,7 m. Fundarea radierului celulelor a fost executata pe umpluturile portuare, prin intermediul unei perne din piatra sparta de 3 m grosime (fig. 7, 8). Silozul se afla la 70 m fata de constructia de acostare.

S-a preferat acest mod de fundare comparativ cu folosirea pilotilor, intrucat au fost obtinute importante reduceri de costuri in detrimentul unor cheltuieli mai mari de exploatare si de intretinere.

Pentru consumarea in mare parte a tasarilor, relativ uniform pe toata suprafata platformei silozului, a fost stabilit un mod de incarcare cu cereale a celulelor in trepte de 25%, pornind de la incarcari reduse si distribuite cat mai uniform. Aceasta etapa a durat cca. 45 de zile. Masuratorile permanente au aratat ca tasarile au fost de cca. 220 mm, mai mari in zona de nord al terminalului, unde umplutura este mai groasa decat cea din zona de sud. Inclinarea radierelor a fost de cca. 2‰. Se mentioneaza ca nu a fost depasita capacitatea portanta a terenului in nicio ipoteza si am urmarit evolutia tasarilor.

CONCLUZII

Pentru folosirea intensiva a teritoriului portuar si avand in vedere actualele cerinte de exploatare care conduc la sarcini de peste 100 kPa pe platforma adiacenta fronturilor de acostare a navelor, s-a recurs la fundarea indirecta a structurilor, la consolidarea terenului prin incluziuni sau cu perne groase din piatra sparta. In acest fel au fost realizate lucrari care conduc la incarcari mari si nu afecteaza stabilitatea platformei si a cheului actual.

Prin construirea in port a numeroase terminale pentru depozitarea temporara a cerealelor, din care au fost prezentate trei lucrari, se pot trage unele concluzii privind fundarea, si anume:

• in cazul in care depozitul se construieste in apropierea unui cheu, acesta trebuie verificat daca are asigurate rezistenta si stabilitatea in noile conditii;
• daca umpluturile portuare au o grosime mai mare de 15,0 m se va adopta, in principiu, o infrastructura pe piloti, care trebuie optimizata impreuna cu radierul in privinta diametrului, a lungimii, a numarului pilotilor si a dimensiunilor geometrice ale radierului;
• in cazul unei grosimi de umplutura de pana la 15,0 m poate fi analizata si solutia de imbunatatire a pamantului cu incluziuni din beton, care asigura astfel tasari reduse ale fundatiei; se va tine seama de inaltimea de depozitare, deci de incarcarea platformei;
• la o grosime relativ redusa a umpluturii, de sub 8,0 m, se poate prevedea o perna cu grosime mare din material granular; costurile investitiei pot scadea dar cele de intretinere vor creste, necesitand, astfel, efectuarea unei analize economice;
• in cazul existentei unui prism descarcator de anrocamente in spatele cheului, in zona de fundare a depozitului se va recurge la pilotii forati, executati pana sub nivelul de fundare al cheului.

Masuratorile efectuate la lucrarile din portul Constanta au aratat eficienta solutiilor adoptate, atat din punct de vedere al costului, cat si al exploatarii, astfel ca principiile expuse in lucrare pot fi aplicate in viitor, cu adaptarile necesare si pentru alte amenajari.

BIBLIOGRAFIE

1. SREN 1997-1/2006 – Eurocod 7 – Proiectare geotehnica. Partea 1. Reguli generale;
2. ASIRI – Recomandari pentru proiectarea, constructia si controlul incluziunilor rigide pentru imbunatatirea pamantu­rilor (lb. franceza);
3. SREN 1536/2004 – Executia lucrarilor speciale. Piloti forati;
4. NP 129/2010 – Normativ privind proiectarea geotehnica a fundatiilor pe piloti;
5. NP 112-2014 – Normativ privind proiectarea lucrarilor de suprafata;
6. SC General Construct Grup – Proiecte privind Magazia si Silozurile de cereale.

Autori:
Petrisor Dogaru – SC General Construct Grup SRL Constanta
prof. dr. ing. Romeo Ciortan – Membru Corespondent al Academiei de Stiinte Tehnice din Romania
George Tsitsas – GT Ground Engineering & Construction Services, membru al Societatii Romane de Geotehnica si Fundatii

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 158 – mai 2019, pag. 24