In contextul actual al cresterii cererii de locuinte si al lipsei terenurilor neconstruite in zonele centrale ale oraselor, investitorii imobiliari realizeaza ansambluri rezidentiale la periferiile oraselor in zone inundabile, zone ale unor foste albii de rauri si in zone pe care in timp s-au depozitat umpluturi necontrolate.
Aceste amplasamente pot produce neplaceri atat pe perioada de executie cat si in perioada de exploatare a viitoarelor constructii propuse.
De cele mai multe ori, din cauza realizarii unui numar limitat de investigatii geotehnice si a adancimilor reduse/insuficiente de investigare, nu se intercepteaza zonele cu neuniformitati ale straturilor aferente terenului de fundare.
In acest context, in cele ce urmeaza, utilizand modele 3D bazate pe MEF, se va analiza influenta unor rigidizari locale la nivelul terenului de fundare asupra eforturilor care apar la nivelul fundatiilor unei constructii inalte, conform figurii 1.
Proprietatile mecanice ale pamanturilor sunt foarte complexe si mai greu de determinat. Niciun material nu are o variatie mai mare a proprietatilor decat pamantul, probabil din cauza ca acesta nu este un produs standard fabricat precum otelul. Acest lucru se datoreaza faptului ca pamantul a fost plasat de natura intr-o mare varietate de tipuri si conditii. Selectarea pamanturilor pentru fundarea oricarei structuri nu este in intregime sub controlul proiectantului. Stabilitatea si rezistenta unei structuri vor depinde in mare masura de comportamentul pamantului pe care este construita. Proprietatile si parametrii tehnici ai pamantului descriu comportamentul acestuia sub efort indus si schimbari de mediu. De interes pentru majoritatea aplicatiilor geotehnice sunt rezistenta, deformabilitatea si permeabilitatea pamanturilor naturale si compactate [1].
CONTEXTUL TEHNIC
Constructia in curs de executie prezinta o amprenta la sol de 2.000 m2 si este prevazuta cu 2 niveluri subterane cu functiunea de parcare, cu o amprenta de 3.500 m2.
Fundatiile sunt reprezentate de un radier cu grinzi inglobate din beton armat monolit.
Suprateran, cladirea va avea un regim de inaltime de P+8E. Pentru executia cladirii cu doua subsoluri, a fost necesara realizarea unei excavatii cu adancime de 6,00 m.
Pentru sustinerea pamantului pe perioada executiei subsolului, respectiv pentru mentinerea sub control a nivelului apei subterane, s-a realizat o incinta etansa din pereti de panouri (pereti mulati) avand grosimea de 60 cm si adancimea de 13.1 m de la cota terenului natural.
Prin masurile tehnologice prevazute, incinta nu afecteaza prin prezenta sa constructiile invecinate si nu influenteaza constructia propusa pe amplasament.
O parte esentiala a proiectarii fundatiilor este de a concepe un tip si o dimensiune a fundatiei care sa conduca la valori acceptabile de deformatie si o marja adecvata de siguranta pana la cedare. Deformarea se datoreaza schimbarii efortului efectiv, iar rezistenta pamantului este proportionala cu efortului efectiv. Prin urmare, toate proiectele de fundatii trebuie sa inceapa cu determinarea distributiei efective a tensiunii in pamant in jurul si sub fundatie. Distributia serveste apoi ca baza pentru analiza proiectarii [2].
CONTEXTUL GEOTEHNIC
Suprafata terenului este relativ plana, amplasamentul nu este afectat de fenomene geologice care sa puna in pericol stabilitatea si exploatarea in siguranta a constructiei propuse.
Lucrarile de teren au constat in executarea a patru foraje geotehnice efectuate mecanizat, in sistem uscat, cu diametrul de 131 mm pana la adancimea maxima de 30 m.
Apa subterana s-a interceptat in timpul executarii prospectiunilor la adancimi de 3,00 m – 4,00 m. Dupa inteparea stratului coeziv gasit in toate forajele din zona, apa s-a ridicat si s-a stabilizat la 2,20 m – 3,00 m fata de nivelul solului. Apa are un caracter ascensional, drept consecinta a stratului de argila activa care o tine sub presiune.
La realizarea excavatiei la cota de fundare s-a constatat existenta unor zone disperse de praf argilos plastic moale si a unor zone de nisip cu apa, plastic curgator, stabilindu-se urmatoarele masuri: executia unor umpluturi compactate din balast pana la cota de fundare propusa. Sapaturile s-au adancit local, au fost chiuretate zonele pana la interceptarea terenului cu o portanta minima pentru executia umpluturilor, iar apa s-a pompat local, fara a antrena partea fina si fara a pune in pericol sprijinirile. Extinderea zonelor chiuretate este de aproximativ 29% din suprafata fundatiilor. Inainte de executia fundatiei au fost executate umpluturi controlate cu balast compactat la nivelul terenului de fundare cu grosimi care variaza intre 0,30 m – 1,88 m (fig. 3).
Gradul de compactare al materialului de umplutura a fost stabilit dupa mai multe incercari cu placa pentru grade de compactare diferite (90%, 92%, 94%, 96% si 98%), astfel incat caracteristicile de deformabilitate ale umpluturilor din balast sa fie apropiate de cele ale terenului de fundare din apropierea zonelor chiuretate. Determinarile gradelor de compactare si ale modulilor de deformatie liniara pentru umpluturile cu balast si pentru terenul de fundare au fost realizate, verificate si receptionate conform GP 067-2014 [4] si C56-02 [5].
Analizand datele incercarilor realizate pe poligoane cu umpluturi cu balast cu diferite grade de compactare, prin comparatia modulilor de deformatie obtinuti pe poligoane experimentale pe balast compactat si pe zonele cu teren natural adiacente, s-a optat pentru realizarea umpluturilor pe zonele chiuretate cu balast cu un grad de compactare de 92% si un modul de deformatie liniara aproximativ egal cu modulul de deformatie liniara al terenului natural.
REZULTATE OBTINUTE
Dezvoltarea unor analize numerice puternice, cum ar fi analizele cu elemente finite, ofera acum mijloacele pentru efectuarea unor analize mai detaliate si pentru utilizarea modelelor mai realiste de comportament al pamantului. In principiu, nu exista practic nicio problema care nu poate fi tratata numeric, avand in vedere si informatiile adecvate privind incarcarile, conditiile in situ si caracteristicile pamantului [3]. Modelarile numerice prin MEF realizate au fost efectuate considerand abordarile de calcul conform SR-EN 1997:1 [6].
Situatia proiectata – fara considerare umpluturi pe zonele chiuretate
Pentru determinarea deplasarilor pe verticala ale fundatiei si pentru estimarea eforturilor din radier si grinzile de fundare, prin intermediul programului PLAXIS 3D bazat pe metoda elementului finit MEF, considerand modelul de calcul Hardening Soil [7] si teren de fundare natural, s-au obtinut rezultatele prezentate in figurile 4, 5, 6, 7.
Situatia executata – cu umpluturi de balast pe zonele chiuretate
Pentru determinarea deplasarilor pe verticala ale fundatiei si pentru estimarea eforturilor din radier si grinzile de fundare, prin intermediul programului PLAXIS 3D bazat pe metoda elementului finit MEF, considerand modelul de calcul Hardening Soil [7], prin adoptarea unor caracteristici aferente unui grad de compactare de 92% si un modul de deformatie liniara similar cu al terenului de fundare natural, s-au obtinut rezultatele prezentate in figurile 8, 9, 10, 11.
CONCLUZII SI DISCUTII
Rezultatele comparative s-au analizat pentru intersectia axelor centrale ale constructiei, pe zona cu incarcarile cele mai mari. Domeniul de analiza a fost compus din elemente triunghiulare cu 15 noduri (T15), conform specificatiilor disponibile in programul PLAXIS 3D [7].
Gradul de compactare al materialului de umplutura a fost stabilit dupa mai multe incercari cu placa pentru grade de compactare diferite (90%, 92%, 94%, 96% si 98%), astfel incat caracteristicile de deformabilitate ale umpluturilor din balast sa fie apropiate de cele ale terenului de fundare din apropierea zonelor chiuretate.
Analizand rezultatele calculelor se constata o diminuare minora a valorii maxime a tasarii fundatiei in situatia executata, considerand zonele chiuretate in care s-au realizat umpluturi compactate cu balast la un grad de compactare de 92%.
Se constata ca, prin adoptarea unui modul de deformatie liniar al zonelor cu umpluturi de balast compactate similar cu modulul de deformatie liniar al terenului argilos natural de fundare, nu apar modificari importante ale tasarilor fundatiei si nici ale eforturilor in elementele infrastructurii.
Ca masura suplimentara, la executie, s-a realizat o armare sporita cu 5% a elementelor infrastructurii pe zonele de trecere dintre umpluturi/teren natural.
BIBLIOGRAFIE
- Government of India Ministry of Railways, Foundation Settlement in Buildings – Causes & Prevention, Martie – 2007, pag. 1;
- Bengt H. Fellenius, Dr. Tech., P. Eng, Basics of Foundation Design, Electronic Edition, Ianuarie 2006, 1905 Alexander Street SE Calgary, Alberta Canada, T2G 4J3;
- H. G. Poulos, J. P. Carter, J. C. Small, Foundations and retaining structures – Research and practice, Online Library of the International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE), 2001;
- GP 067-2014, Ghid privind controlul lucrarilor de compactare a pamanturilor necoezive;
- C 56-02, Normativ pentru verificarea calitatii si receptia lucrarilor de instalatii aferente constructiilor;
- SR EN 1997-1:2004 Eurocode 7: Proiectarea geotehnica. Partea 1: Reguli generale;
- Brinkgreve R. B. J., Kumarswamy S., Swolfs W. M., Zampich L., Manoj N. G., Plaxis 3D 2019 Manuals, Plaxis bv.
Autori:
ș.l. dr. ing. Dana-Madalina POHRIB, drd. ing. Paul TURCANU – Facultatea de Constructii si Instalatii, Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” Iasi
dr. ing. Dorel PLATICA – SC PROCONRIM SRL Iasi
(Lucrare prezentata in cadrul celei de-a XIV-a Conferinte Nationale de Geotehnica si Fundatii CNGF, Bucuresti, 2-3 iunie 2021)
…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 186 – noiembrie 2021, pag. 42
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!
Lasă un răspuns