«

»

Calcule comparative ale sistemului de sustinere al unei excavatii adanci din Bucuresti. Comparatii cu lucrarile din faza anterioara a aceluiasi proiect si cu valorile rezultate din masuratori

Share

In contextul economiei actuale, se doreste o optimizare a constructiilor si, implicit, a lucrarilor temporare aferente, cum sunt cele de sustinere a excavatiilor adanci. Acest lucru este realizabil, in ceea ce priveste procesul de proiectare, atat prin utilizarea metodelor avansate de calcul, cat si prin corelarea rezultatelor obtinute din activitatea de monitorizare cu cele din proiectare pe lucrari similare, actualizand cunostintele pentru proiectele ulterioare.

Prezentam, in cele ce urmeaza, rezultatele calculelor pentru sistemul de sustinere a unei excavatii adanci in zona urbana, utilizand diverse seturi de parametri geotehnici, cu valori caracteristice si valori probabile, rezultatele fiind comparate cu datele obtinute in faza de monitorizare pe perioada executiei.

Vom face, de asemenea, o comparatie cu faza precedenta a aceluiasi proiect, in care s-a utilizat acelasi tip de sistem de sustinere, precum si o corelare/comparatie cu calculul invers realizat dupa finalizarea executiei primei faze a proiectului, calcul care a fost avut in vedere la dimensionarea optima a sistemului de sustinere pentru faza analizata in cadrul prezentului articol.

 

Problema excavatiilor adanci, si implicit a sustinerii acestora, este una foarte delicata, in special daca exista constructii in imediata vecinatate a excavatiei, deoarece o excavatie proiectata si/sau executata necorespunzator poate afecta rezistenta si stabilitatea constructiilor invecinate. Ca urmare, proiectantul, prin calculul sau, si executantul, prin solutiile tehnologice implementate, trebuie sa asigure atat siguranta structurii de sustinere, cat si a vecinatatilor. In plus, pentru a verifica ipotezele avute in vedere in proiectare si comportarea acestor lucrari, este necesara monitorizarea atat in timpul fazei de construire, cat si pe perioada de exploatare [1], [2]. Nu in ultimul rand, cu datele obtinute in urma monitorizarii se are in vedere imbunatatirea metodelor si modelelor de calcul, in scopul eficientizarii tehnico-economice a viitoarelor proiecte.

Lucrarea analizata face parte dintr-o investitie din Bucuresti care cuprinde 4 cladiri cu functiunea de birouri, cu un regim de inaltime de 2S+P+10E+Eth dezvoltate in trei faze: Faza I – Cladirea 1 (finalizata), faza II – Cladirea 2 si Cladirea 3 (finalizata) si faza III – Cladirea 4 (in curs de proiectare).

In continuare, este analizata comportarea lucrarilor de sustinere aferente primelor doua faze de dezvoltare, atat prin calcule folosind diferite seturi de valori ale parametrilor geotehnici, inclusiv un set de valori adaptate in urma calculului invers (back-analysis) realizat pe baza rezultatelor monitorizarii din Faza 1 a proiectului [3], cat si prin comparatie cu masuratorile realizate pe perioada de executie a celor doua faze de dezvoltare.

 

DESCRIEREA GENERALA A PROIECTULUI

Conditii geotehnice ale amplasamentului

Amplasamentul a fost investigat prin intermediul a nouasprezece foraje cu adancimea cuprinsa intre 12 m si 60 m. In foraje au fost realizate incercari de penetrare dinamica standard SPT si au fost prelevate probe tulburate si netulburate, in vederea realizarii incercarilor de laborator geotehnic si determinarii caracteristicilor fizice si mecanice ale straturilor interceptate.

De asemenea, in amplasament s-au efectuat masuratori seismice in scopul determinarii parametrilor de deformatie in domeniul dinamic, care sunt si parametrii asociati domeniului micilor deformatii, prin 2 teste Downhole, precum si printr-un test Crosshole dublu.

Pe adancimea investigata, stratificatia medie din amplasament consta la suprafata dintr-un strat de umplutura (deseuri provenite din constructii) cu grosimea de 1,5 m ÷3 m (local 5 m), urmat de o serie de straturi coezive (praf argilos, praf argilos nisipos, argila prafoasa, argila prafoasa nisipoasa) si necoezive (nisip mijlociu-fin, mare-mijlociu, nisip mare cu pietris mic si nisip prafos) cu grosimi variabile (fig. 1).

Conform Studiului Geotehnic, apa subterana a fost interceptata la adancimi cuprinse intre -13,20 m si -15,20 m, ceea ce nu a implicat necesitatea realizarii unor lucrari de epuizment.

 

Solutia de sustinere a excavatiei adanci

Cota terenului natural in amplasament este aproximativ 88,00 m rMN. Fata de cota terenului natural, adancimea excavatiei pentru Faza I a proiectului a fost de 7,70 m in zona perimetrala si, respectiv, de 8,30 m in zona centrala a excavatiei. Pentru Faza II, adancimea excavatiei in zona analizata a fost de 8,80 m, iar in rest, similar cu Faza I, 7,70 m in zona perimetrala si, respectiv, de 8,30 m in zona centrala a excavatiei.

In prezentul articol se analizeaza peretele de sustinere de pe latura estica a dezvoltarii pentru Faza I (care se invecineaza cu gardul de la limita de proprietate – situat la aproximativ 2 m de peretele de sustinere si o cladire 3S+P+7E situata la aproximativ 15 m de peretele de sustinere) si de pe latura sudica a dezvoltarii pentru Faza II (care se invecineaza cu Bulevardul Iuliu Maniu, situat la aproximativ 4,5 m de limita de proprietate si la 14 m de peretele de sustinere).

Pentru sprijinirea excavatiei adanci s-a optat pentru un perete din piloti forati autoportanti cu diametrul de 80 cm, dispusi la o distanta de 85 cm pentru Faza I si, respectiv, la 100 cm pentru Faza II, solidarizati la partea superioara de o grinda de coronament cu dimensiunea de 80×100 cm in ambele cazuri (fig. 1).

 

Modelul numeric

Proiectarea s-a realizat prin calcul numeric [4], [5], [6], [7], cu ajutorul software-ului de element finit Plaxis 2D, pentru starea plana de deformatii [8]. Analiza starii de eforturi si deformatii a fost realizata folosind pentru pamant un model de comportare a terenului in domeniul neliniar care tine cont si de rigiditatea pamantului in domeniul micilor deformatii (Hardening Soil Small-Strain), [9], folosind, pentru aceasta analiza, parametrii obtinuti prin prelucrarea conform [10] a testelor Downhole si Crosshole realizate in situ (fig. 2).

 

IPOTEZE DE CALCUL PENTRU PERETELE DE SUSTINERE

Calculul lucrarilor de sustinere a fost efectuat in trei ipoteze, din punctul de vedere al principalilor parametri geotehnici utilizati in calcule, dupa cum urmeaza:

  • Valori probabile – s-au utilizat valorile parametrilor geotehnici rezultati din calculul invers realizat pe baza rezultatelor obtinute in urma monitorizarii realizate in Faza I: valorile medii pentru g, c si f si valorile modulilor de deformatie rezultate din testul Downhole [10];
  • Valori caracteristice 1 – s-au utilizat valorile caracteristice ale parametrilor geotehnici rezultati din prelucrarea statistica efectuata conform [6] a incercarilor in cadrul Studiului Geotehnic si estimari precaute ale modulilor de deformatie rezultati in urma testelor Downhole si Crosshole, valori care s-au utilizat in proiectare in cadrul Fazei I de dezvoltare;
  • Valori caracteristice 2 – s-au utilizat valori caracteristice ale parametrilor geotehnici ca estimari precaute intre valorile caracteristice, valori care s-au utilizat in proiectare in cadrul Fazei II de dezvoltare.

Rezultatele calculelor realizate pentru fiecare dintre cele doua faze de dezvoltare, conform ipotezelor redate mai sus, sunt prezentate in figurile 3 si 4, impreuna cu masuratorile deplasarilor orizontale ale peretelui de sustinere realizate in coloane inclinometrice, pe perioada de executie.

Pe perioada de executie a infrastructurii constructiei, atat in Faza I, cat si in Faza II, peretii de sustinere din piloti forati s-au monitorizat, atat prin masuratori inclinometrice, cat si prin masuratori topografice, realizate pe marcile de deplasare montate pe grinda de coronament.

Masuratorile realizate pentru Faza I au relevat o deplasare orizontala maxima de aproximativ 16 mm, in etapa de excavatie finala, care a fost confirmata si prin masuratorile topografice pe cele trei marci de deplasare din zona inclinometrului, acestea inregistrand deplasari de 12-16 mm.

Masuratorile realizate pentru Faza II au relevat o deplasare orizontala maxima de aproximativ 32 mm, in etapa de excavatie finala, care a fost confirmata si prin masuratorile topografice pe cele trei marci de deplasare din zona inclinometrului, acestea inregistrand deplasari de pana la 35 mm.

Dupa cum se poate observa in figura 3a, aplicarea parametrilor geotehnici rezultati in urma calculului invers aferent Fazei I („valori probabile”) conduce la o evaluare realista a deplasarilor orizontale ale peretelui de sustinere, valoarea rezultata fiind aproximativ egala (6% diferenta) cu valoarea masurata in coloana inclinometrica.

In cazul aplicarii valorilor parametrilor geotehnici recomandati in Studiul Geotehnic („valori caracteristice 1”), se observa ca deplasarea orizontala estimata este de aproximativ trei ori mai mare decat cea inregistrata de coloana inclinometrica, pentru Faza I, respectiv cu circa 50% mai mare pentru Faza II.

In cazul aplicarii parametrilor geotehnici „valori caracteristice 2”, valorile utilizate in calculul aferent Fazei II, se obtin deplasari orizontale cu circa 45-50% mai mari decat cele inregistrate prin masuratorile in teren si cele estimate ca „valori probabile” pentru Faza I, respectiv, valori apropiate de cele rezultate din masuratori pentru Faza II. In ceea ce priveste momentele incovoietoare maxime (fig. 4), se observa ca diferenta valorilor obtinute prin cele trei ipoteze a fost cuprinsa intre 15% si 40%, cele mai ridicate valori fiind inregistrate pentru setul de „valori caracteristice 1”, in timp ce cele mai mici valori au fost inregistrate pentru setul de „valori probabile”.

Se observa ca prin utilizarea valorilor parametrilor geotehnici obtinuti prin calcul invers aferent Fazei I („valori probabile”), la calculul Fazei II (fig. 3), s-ar subevalua deplasarile la mai putin de 60% din deplasarile masurate in timpul executiei, iar din setul de valori caracteristice considerate la proiectarea Fazei II („valori caracteristice 2”) s-au obtinut deplasari foarte apropiate de cele real masurate (diferenta de 13%). Din punctul de vedere al momentelor incovoietoare, in peretele de sustinere a excavatiei adanci, a rezultat o diferenta de 4…30% intre calculele efectuate cu „valori probabile” – care nu mai sunt realiste pentru Faza II – si „valori caracteristice 2”.

Pe de alta parte, daca in calculul aferent Fazei II s-ar fi utilizat in calcule setul de parametri rezultati direct din Studiul Geotehnic care s-au utilizat la proiectarea Fazei I („valori caracteristice 1”), s-ar fi obtinut deplasari cu circa 50% mai mari decat cele masurate si s-ar fi prevazut necesara sprijinirea peretelui ingropat, iar momentele incovoietoare ar fi fost evaluate cu un plus de circa 20%, conducand la un proiect mai putin economic.

In cazul momentelor incovoietoare, pentru sectiunea de calcul din Faza II diferentele inregistrate au fost de pana la 45%, valorile cele mai ridicate ale momentelor incovoietoare fiind obtinute in situatia utilizarii setului de „valori caracteristice 2”.

 

CONCLUZII

Prezentul articol constituie o succinta descriere a unui proiect de excavatie adanca in municipiul Bucuresti, cu analizarea impactului pe care il au parametrii geotehnici si realizandu-se comparatii cu rezultatele obtinute in urma procesului de monitorizare din etapa de executie a excavatiei adanci.

In cadrul studiului de caz prezentat, se observa ca in urma procesului de monitorizare s-a inregistrat o diferenta importanta in ceea ce priveste deplasarea peretelui de sustinere intre cele doua faze de dezvoltare ale aceluiasi proiect, utilizand acelasi set de valori ale parametrilor geotehnici. In urma calculelor realizate in mai multe ipoteze, se confirma ca exista o diferenta importanta in ceea ce priveste comportarea terenului si raspunsul lucrarilor de sustinere, care se datoreaza in cea mai mare masura variabilitatii conditiilor de teren care nu au putut fi surprinse in cadrul investigatiilor in teren.

Se evidentiaza, in primul rand, importanta realizarii lucrarilor de monitorizare, pentru validarea estimarilor din proiectare si evaluarea eventualei necesitati a unor lucrari de interventie sau corectie, chiar atunci cand se apreciaza o incredere ridicata si/sau o marja de siguranta in estimarile din proiectare.

Realizarea prelucrarilor avansate ale parametrilor geotehnici, inclusiv prin efectuarea unor calcule inverse pe baza masuratorilor in teren, sunt extrem de valoroase pentru cresterea gradului de cunoastere. Cu toate acestea, este foarte importanta si judecata inginereasca in alegerea parametrilor geotehnici si in interpretarea rezultatelor calculelor si monitorizarii, precum este foarte important sa se mentina un grad de siguranta in aceste aprecieri chiar in cazurile in care poate parea ca incertitudinile sunt foarte reduse.

Asa cum a mai fost evidentiat anterior, in cadrul altor studii bazate pe calcule si masuratori, trebuie acordata o atentie deosebita atunci cand se efectueaza calculul invers, iar variabilitatea datelor trebuie sa fie analizata in detaliu, preferabil prin metode statistice mai avansate [1].

Asigurarea stabilitatii si optimizarea tehnico-economica a lucrarilor de sustinere a unei excavatii adanci implica o buna cunoastere a amplasamentului, precum si o experienta si o judecata inginereasca corecta, dar aceste caracteristici sunt, de cele mai multe ori, subiective, neavand o certitudine/dovada reala, spre deosebire de datele obtinute in urma monitorizarii lucrarilor.

Desi beneficul primar al monitorizarii il reprezinta verificarea ipotezelor de proiectare, proiectantul poate extrapola aceste date si le poate utiliza ulterior, optimizandu-si modelele de calcul pentru amplasamente similare, facand apel la judecata inginereasca si pastrand o marja de siguranta conform cu importanta lucrarii.

 

Bibliografie

[1] Ene A., Marcu D., Ionescu I., Popa H., 2019. Diferente si similitudini intre estimarile din proiectare si masuratorile in situ ale unei excavatii adanci. Utilizarea datelor obtinute in vederea evaluarii fiabilitatii lucrarii si a riscurilor asociate. A XXIX-a Conferinta Nationala AICPS;

[2] Ene A., Marcu D., Popa H., 2016. Abordarea completa a lucrarilor de excavatii adanci. Revista Romana de Geotehnica si Fundatii, nr. 2/2015;

[3] Popa H., Ene A., Miritoiu R., Ionescu I., Marcu D., 2018. Back analysis of an embedded retaining wall for a deep excavation in Bucharest. XVI Danube – European Conference on Geotechnical Engineering, 07-09 June 2018, Skopje, R. Macedonia, Paper No. 5911771c98b3f;

  1. *** Normativ privind proiectarea geotehnica a lucrarilor de sustinere, NP 124 (2010);
  2. ***Proiectarea geotehnica. Partea 1: Reguli generale, SR EN 1997-1:2004. Eurocod 7;
  3. *** Proiectarea geotehnica. Partea 1: Reguli generale, SR EN 1997-1:2004 + AC:2009. Eurocode 7;
  4. *** Proiectarea geotehnica. Partea 1: Reguli generale. Anexa Nationala, SR EN 1997-1:2004 / NB:2016. Eurocode 7;
  5. Plaxis 2D (2017). Part 1: Reference manual & Part 3: Material models;
  6. Benz, T. (2007). Small-Strain Stiffness of Soils and its Numerical Consequences. Institut für Geotechnik der Universität Stuttgart, Germany;
  7. *** Normativ privind determinarea valorilor caracteristice si de calcul ale parametrilor geotehnici, NP 122/2010.

 

(Lucrare prezentata in cadrul celei de-a XIV-a Conferinte Nationale de Geotehnica si Fundatii CNGF, Bucuresti, 2-3 iunie 2021)

 

Autori:
ing. Alexandra Ene – Popp & Asociatii Inginerie Geotehnica SRL, Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti
ing. Ionela Ionescu, ing. Despina Dorneanu, ing. Dragos Marcu – Popp & Asociatii Inginerie Geotehnica SRL
prof. univ. dr. ing. Horatiu Popa – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti

 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 184 – septembrie 2021, pag. 70

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: https://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2021/09/01/calcule-comparative-ale-sistemului-de-sustinere-al-unei-excavatii-adanci-din-bucuresti-comparatii-cu-lucrarile-din-faza-anterioara-a-aceluiasi-proiect-si-cu-valorile-rezultate-din-masuratori/

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa de email nu va fi publicata.