POPP & ASOCIATII INGINERIE GEOTEHNICA: Abordarea completa a lucrarilor geotehnice – de la realizarea investigatiilor de teren la proiectarea structurala si geotehnica si monitorizarea lucrarilor [II]

(continuare din numarul 202, mai 2023)

MASURATORILE IN TEREN – MONITORIZAREA LUCRARILOR

Chiar si prin utilizarea unor modele constitutive complexe, este dificil de evaluat cu precizie comportamentul structurilor proiectate si al vecinatatilor existente ca urmare a lucrarilor de excavare si construire. Practica moderna de proiectare si executie implica o monitorizare adecvata a lucrarilor, atat in timpul executiei, cat si in timpul exploatarii constructiilor. Riscurile acestor lucrari sunt semnificativ reduse prin monitorizarea corecta si atenta a acestora, prevenind eventualele efecte in cazul in care se constata evolutii nefavorabile. In multe situatii, pe baza rezultatelor obtinute in urma monitorizarii, se pot realiza optimizari ale lucrarilor in executie, putandu-se extinde pana la realizarea proiectarii prin metoda observationala.

La fel ca in cazul investigatiilor de teren, tema pentru lucrarile de monitorizare trebuie sa fie intocmita in conformitate cu lucrarile proiectate si executate, specificand tipul, numarul si locatiile instrumentelor de monitorizare. Acestea trebuie sa fie intotdeauna in corelatie cu mecanismul de comportare asteptat al structurii urmarite. Astfel, ne-am implicat sa primim date complete si de incredere, preluand si responsabilitatea realizarii lucrarilor de monitorizare, inclusiv masuratori in timpul incercarilor in teren.

Masuratorile trebuie corelate cu etapele de executie si trebuie mentionate clar in rapoartele de monitorizare si, in caz de necesitate, acestea trebuie adaptate in functie de evolutia inregistrata a lucrarilor urmarite. De asemenea, interpretarea datelor obtinute, identificarea riscurilor si estimarea consecintelor fiecarui eveniment de risc trebuie date in fiecare etapa.

De multe ori, aceste operatiuni trebuie efectuate chiar in timpul executiei, fiind necesar ca datele sa fie integrate rapid si interpretate de catre entitatea care cunoaste cel mai bine comportamentul si mecanismul structurii monitorizate. Astfel, se poate institui aplicarea metodei de observatie de proiectare.

Rezultatele obtinute in urma monitorizarii trebuie comparate cu rezultatele obtinute prin calculele din proiectare si cu rezultatele obtinute pe lucrari similare. Acestea constituie baza pentru validarea si calibrarea modelelor din proiectare si pentru imbunatatirea calculelor viitoare prin crearea unor baze de date si prin realizarea calculelor inverse, dupa cum vom detalia in continuare.

Nu in ultimul rand, trebuie indicate valori limita (de atentie, de alarmare, de avarie) pentru parametrii masurati. Acestea se stabilesc pe baza calculelor de dimensionare realizate, precum si in baza datelor inregistrate si a observatiilor din amplasament.

Toate aceste actiuni trebuie procesate, interpretate si integrate in procesul de executie rapid pe perioada executiei, iar acest lucru poate fi facut cel mai bine de entitatea care cunoaste cel mai bine comportamentul asteptat al structurii monitorizate.

Astfel, am preluat cu succes in cadrul echipei activitati de monitorizare a structurilor si lucrarilor geotehnice – inclusiv monitorizarea excavatiilor adanci si a constructiilor invecinate, instrumentarea constructiilor existente sau noi – atat pe perioada de executie, cat si in exploatare, dar si instrumentarea si masurarea structurilor in timpul incercarilor experimentale – incarcari de proba pe piloti sau ancoraje, instrumentarea structurilor geotermale etc.

CREAREA BAZELOR DE DATE

Pentru realizarea unor analize eficiente si pentru calibrarea modelelor de proiectare, echipa noastra de lucru a inceput crearea unei baze de date pe baza a 11 lucrari de excavatii avand adancimea mai mare de 9-10 m, realizate in ultimii 10 ani in conditii litologice si hidrologice similare, in zona centrala a municipiului Bucuresti [7].

Tabelul 1: Informatii generale si date geometrice despre constructiile din baza de date a echipei de lucru

Baza de date cuprinde urmatoarele sectiuni principale:

– o zona de identificare continand numele proiectului, locatia, anul intocmirii proiectului si executiei, suprafata totala, informatii privind vecinatatile, conditiile de teren, parametrii terenului, nivelul apei subterane;

– o zona cu descrierea sintetica a lucrarilor de sustinere si de sprijinire a excavatiei, date geometrice ale lucrarilor de sustinere: lungime, adancimea excavatiei, grosime, inaltimea in consola, deschiderea intre elementele de sprijin etc.

– o zona in care se redau principalele rezultate din modelele de calcul (eforturi de dimensionare, deplasari orizontale ale peretelui de sustinere in puncte reprezentative, deplasari verticale) si valori inregistrate prin masuratori (deplasari orizontale si verticale);

– o zona in care se prelucreaza datele, se calculeaza unii indici cum ar fi raportul dintre adancimea excavatiei si lungimea sau grosimea peretilor de sustinere, raportul dintre valorile estimate prin calcule si cele masurate, raportul dintre deplasarea verticala si cea orizontala etc.

Fig. 6: Zona de redare si prelucrare a rezultatelor pentru una dintre lucrarile cuprinse in baza de date a echipei de lucru

Aceasta baza de date permite analizarea unor indici pe baza rapoartelor dintre dimensiunile lucrarilor de sustinere sau pe baza rapoartelor dintre valorile calculate si cele masurate.

Fig. 7: Analize comparative ale valorilor calculate si masurate

Stabilirea acestor indici orientativi se poate dovedi extrem de folositoare in procesul de predimensionare a lucrarilor, dar si ca baza de comparatie a rezultatelor calculelor realizate cu alte rezultate sau masuratori ale unor lucrari similare.

CALCULELE INVERSE (BACK-ANALYSIS)

In cazul lucrarilor de sustinere a excavatiilor adanci, fenomenele de interactiune teren-structura sunt foarte complexe, avand multipli parametri implicati: starea initiala de eforturi, rigiditatea relativa teren-structura, stratificatia si apa subterana etc. Din acest motiv, este esentiala realizarea unui model de calcul cat mai realist al terenului si al interactiunii acestuia cu structura de sustinere [11].

Calculele comparative pe care le-am realizat au relevat uneori o sensibilitate mare a rezultatelor in functie de parametrii geotehnici, demonstrand ca se poate ajunge destul de usor de partea nesigurantei daca acesti parametri nu sunt destul de bine controlati. O modalitate de a spori increderea in rezultatele obtinute este realizarea investigatiilor de teren detaliate si corecte, iar calculele trebuie verificate prin compararea cu lucrari similare intr-o prima faza si cu masuratorile rezultate in urma monitorizarii [11], [12].

Suplimentar, calculele inverse pot face parte si dintr-o activitate de cercetare, realizandu-se o conexiune cu domeniul stiintific si conducand la o intelegere mai buna a fenomenelor de interactiune si a influentei diversilor parametri, daca se calibreaza proprietatile materialelor, modelul numeric sau metoda de calcul.

CONCLUZII

Conceptul si performanta lucrarilor geotehnice necesita o abordare complexa in zilele noastre, urmarind provocarile mai indraznete ale proiectelor, evolutia tehnologiilor etc. Mai mult, cerintele de astazi sunt mai mari si parametrii de performanta – fezabilitate, calitate, cost, siguranta, timp – sunt inseparabile.

Implicarea proiectantului in toate etapele de realizare a lucrarilor geotehnice (studiu geotehnic, incercari in teren, executie propriu-zisa) conduce la realizarea mai facila si de o calitate superioara a lucrarilor de construire. Este, astfel, esential ca proiectantul sa aiba o imagine de ansamblu pentru identificarea datelor de intrare, implementarea noilor tehnologii, precum si pentru utilizarea metodelor avansate de calcul si procesare. Asadar, experienta si judecata inginereasca sunt consecintele unei abordari complexe.

Prin urmare, rolul si pregatirea profesionala a unei echipe de proiectare multidisciplinare este esentiala si de aceea ne-am concentrat eforturile pentru a furniza servicii integrate, dezvoltate organic, care au condus la proiecte de succes aplicate in ingineria geotehnica, la proiecte sigure si economice in acelasi timp, respectiv la un raport optim calitate-pret.

REFERINTE

[1] SR EN 1997-1:2004. Eurocod 7: Proiectarea geotehnica. Partea 1: Reguli generale;

[2] ENE, A., MARCU, D. & POPA, H., Complete Approach of Deep Excavations, Proceedings of two seminars of TC207 ISSMGE in 2015 – Soil-Structure Interaction and Retaining Walls, 2015. 19-24;

[3] MARCU, D., ENE, A., POPA, H. & VEGHIU C., Abordarea completa a lucrarilor geotehnice pentru proiectul Timpuri Noi – Faza 1A, Bucuresti, Lucrarile celei de-a XIII-a Conferinte Nationale de Geotehnica si Fundatii Cluj-Napoca, Romania, 2016. 191-200;

[4] ENE A., MARCU D., POPA H., Proiectarea, executia si incercarea ancorajelor in teren pentru sustinerea unei excavatii adanci din Bucuresti. Lucrarile celei de-a XIII-a Conferinte Nationale de Geotehnica si Fundatii Cluj-Napoca, Romania, 2016. 173-182;

[5] ENE, A., CARASCA, O. & POPA, H., Design, Execution and Monitoring of a Deep Excavation in Bucharest, Proceedings of two seminars of TC207 ISSMGE in 2017 – Soil-Structure Interaction and Retaining Walls, 2017;

[6] DORNEANU, D., GHEORGHE, I., IONESCU, I., ASPRITOIU, A., CORLATEANU, S., ENE, A. & POPA, H., Abordarea completa a lucrarilor geotehnice pentru proiectul Stadion Giulesti „Valentin Stanescu”, Bucuresti. Manuscris pentru a XIV-a Conferinta Nationala de Geotehnica si Fundatii, 2021;

[7] MARCU, D., ENE, A., POPA, H., Monitoring measurements on retaining walls for deep excavations in similar sites – database creation, Proceedings of the XVI European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Edinburgh, Scotland, 2015. Vol. 6, 3577-3582;

[8] ENE, A., CARASCA, O., IONESCU, I., MARCU, D. & POPA, H., Comparisons between design estimations and measurements on several design sections of a deep excavation in Bucharest. Proceedings of the XVII European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Reykjavik, Iceland, 2019;

[9] ENE, A., MARCU, D., IONESCU, I.& POPA, H., 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. AICPS Review 1-2 / 2019;

[10] ENE, A., IONESCU, I., DORNEANU, D., MARCU, D., & POPA, H., 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. Manuscris pentru a XIV-a Conferinta Nationala de Geotehnica si Fundatii. 2021;

[11] POPA, H., ENE, A., MARCU, D., Back-analysis of an anchored retaining structure of a deep excavation, Proceedings of the XVI European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Edinburgh, Scotland, 2015. Vol. 7, 3995-4000;

[12] POPA H., ENE A., MIRITOIU R., IONESCU I., MARCU D., Back analysis of an embedded retaining wall for a deep excavation in Bucharest. Proceedings of XVI Danube – European Conference on Geotechnical Engineering, Skopje, Macedonia, 2018. 743-748.

Autori: ing. Dragos MARCU, ing. Alexandra ENE, ing. Ionela IONESCU – Popp & Asociatii Inginerie Geotehnica

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 203 – iunie 2023, pag. 41-43