MENARD ROMANIA: Tasarea terasamentelor rutiere in zona de tranzitie intre terasament si structura podului – cum sa o evitam?

Romania este, in prezent, o tara in care a avut loc un boom in realizarea proiectelor de infrastructura. Incepand de la drumurile expres si autostrazi, trecand prin centuri ocolitoare pentru orase si localitati, constructii de noi linii de metrou si renovarea magistralelor feroviare, pana la inlocuirea semafoarelor la intersectiile locale – intreaga tara este cuprinsa de un val de schimbari infrastructurale catre un standard mai bun.

Odata cu noile investitii, trebuie sa se raspunda la o mare varietate de intrebari, inclusiv la cele precum: Care este durata de viata planificata a investitiei? Cum ar trebui sa arate confortul utilizatorilor? Cum ar trebui sa arate siguranta la volan pe noile autostrazi? Tasarea terasamentului nou construit este o chestiune naturala si evidenta? Cum se calculeaza nivelul de tasare? Cand este sigur si cand nu este? Este tasarea intotdeauna periculoasa?

Desi raspunsurile par a fi evidente, nu sunt intotdeauna asa. Oare nu vi s-a intamplat niciodata sa va muscati limba cand, deodata, masina a intrat cu o viteza uluitoare pe o bordura, pentru ca, la scurt timp dupa, sa coboare de pe ea, facandu-va sa va loviti capul de plafonul masinii in acel moment? Daca da, ati fost victima unei tasari diferentiale intre terasamentul rutier si fundatia structurii podului, o tasare ce nu iarta erorile de proiectare si de executie; dimpotriva, le evidentiaza puternic, foarte adesea in timp ce garantia de executie este inca in vigoare.

Care este sursa acestor tasari? Nu este nimic mai mult decat diferenta de rigiditate intre fundatia unei structuri de pod si un terasament rutier. O structura de pod, datorita constructiei sale complexe si conexiunilor rigide, permite, de obicei, tasari relativ mici, de ordinul a 2-5 cm, cu tasari diferentiale care, de regula, nu depasesc 10 mm. Pe de alta parte, un terasament rutier, datorita flexibilitatii ridicate a structurii in sine, se poate tasa cativa centimetri fara a deteriora structura in sine (cu conditia, desigur, ca stabilitatea pantelor terasamentului sa fie asigurata). Aici apare conflictul: combinam o structura rigida, cu o mare sensibilitate la deformatii si, prin urmare, cu o toleranta mica la tasari, cu o structura susceptibila, cu o toleranta foarte mare la tasarile care apar mai ales in faza de construire. Si trebuie sa gasim o modalitate de a conecta aceste doua lumi. Aceasta legatura intre cele doua lumi este zona de tranzitie dintre structura podului si terasamentul drumului.

TIPURI DE FUNDATII PENTRU STRUCTURI

In functie de natura terenului, pot exista mai multe tipuri de fundatii, acestea fiind descrise in tabelul urmator:

Metoda de alegere a fundatiei unei structuri depinde atat de tipul de structura, cat si de geologia si conditiile seismice prezente in zona. Astfel, avem o situatie in care construim un terasament rutier si o structura de pod ‒ avem doua structuri diferite, dar aceeasi geologie si aceleasi conditii seismice. In cazul pamanturilor necoezive compactate cu granulatie diferita, cum ar fi nisipurile sau pietrisurile, nu exista practic nicio problema. In cazul pamanturilor sedimentare organice putin adanci sau prafului in stare plastica, fara prezenta apelor subterane, pamantul este inlocuit si problema este rezolvata.

Cu toate acestea, in situatia in care conditiile pamantului nu permit fundarea directa a structurii podului, ar trebui sa ne intrebam daca este rationala fundarea directa a terasamentului rutier, chiar daca aceasta este pe o perna in baza terasamentului. Tensiunea exercitata asupra terenului de un terasament de aproximativ 6 m este de aproximativ 120 kPa, la care se adauga o sarcina de trafic de 25 kPa, si ajungem la o valoare de ordinul a 145 kPa, sau 14,5 tone suplimentare pe metru patrat de pamant. Avand in substrat pamanturi compresibile, cu module de elasticitate reduse sau, de exemplu, cu valori scazute ale rezistentei masurate cu conul qc in timpul testarii CPT, nu suntem capabili, nici macar utilizand perne, sa adaptam tasarea structurii podului la tasarea structurii fundamentate pe piloti cu diametru mare sprijiniti pe roca la 20 m sub nivelul terenului. Tasarea diferentiala va aparea, iar acest lucru este mai mult decat sigur.

TIPURI DE ZONE DE TRANZITIE

Pentru a minimiza riscul de aparitie a tasarii diferentiale si, prin urmare, a necontinuitatilor in nivelul caii de acces, in faza de proiectare si realizare, este necesar sa se analizeze cu atentie zona de tranzitie a obiectului proiectat. In functie de solutiile aplicate, se pot distinge doua tipuri principale: zona de tranzitie rigida si zona de tranzitie semi-rigida. Exista si solutii (in special pe piata ceha si slovaca) de zone de tranzitie de consolidare, care au initial rolul de a provoca consolidarea intregului teren, iar ulterior, pe substratul consolidat, se face construirea fundatiei structurii podului. De asemenea, pot fi intalnite solutii mixte. Toate metodele de protectie a terasamentului impotriva tasarii excesive indeplinesc si un rol auxiliar in stabilitatea versantilor terasamentului rutier.

Zona de tranzitie rigida

Zona de tranzitie rigida consta in realizarea imbunatatirii terenului de fundare de sub terasamentul rutier printr-o tehnologie rigida – adica prin incluziuni rigide CMC sau deep soil mixing DSM, pe o distanta de aproximativ 15-30 m inainte de fundatie, pana la marginea fundatiei structurii podului. Coloanele sau incluziunile rigide sunt acoperite cu o perna, prin care sarcina de la terasament este transferata elementelor rigide din teren si, ulterior, catre straturile de sustinere. Distanta, diametrul si lungimea coloanelor de beton din zona de tranzitie sunt alese astfel incat tasarea terasamentului drumului sa fie cat mai apropiata de cea a fundatiei structurii podului si sa limiteze frecarea negativa pe pilotii structurii podului.

Zona de tranzitie semi-rigida

Zona de tranzitie poate fi realizata prin tehnologii semi-rigide (coloane de material granular SC, coloane de inlocuire dinamica DR) – de exemplu, in situatiile in care structura podului este apropiata de un terasament rutier relativ scazut, iar executarea incluziunilor rigide ar implica riscul de a nu se obtine „efectul de arc” (efectul interstitial) din cauza grosimii insuficiente a terasamentului deasupra coloanelor.

Zona de tranzitie de consolidare

Acest tip de zona de tranzitie consta in realizarea, mai intai, a elementelor destinate accelerarii consolidarii pamantului slab, cum ar fi, de exemplu, drenuri verticale VD sau coloane de material granular SC, iar ulterior se asteapta finalizarea acestui proces, ultima etapa fiind realizarea elementelor structurii podului si a terasamentului rutier pe substratul consolidat ‒ compensarea tasarii in acest caz avand loc inainte de inceperea fazei finale a realizarii.

Zona de tranzitie mixta

Zona de tranzitie mixta incorporeaza avantajele unei zone de consolidare si ale unei zone rigide: pe de o parte, nu intarzie construirea structurii podului asteptand consolidarea terenului pentru a se putea realiza podul, iar, pe de alta parte, permite o tranzitie economica de la o zona a terasamentului care este sustinuta de un substrat imbunatatit prin metode de imbunatatire la o portiune care este construita direct pe terenul natural existent. Aceasta zona este de obicei realizata prin utilizarea incluziunilor rigide CMC plasate la o distanta de aproximativ 15 m de marginea fundatiei podului, impreuna cu drenuri verticale VD indreptate spre zona cu pamantul stabil. Consolidarea terenului de fundare se realizeaza cu drenuri verticale VD, evitand astfel tasarea diferentiala intre fundatia rigida si cea directa a infrastructurii.

Rezumat

Fiecare dintre zone are dezavantaje si avantaje, precum si aplicatii in functie de tipul constructiei ingineresti si de geologia terenului de fundare. Un lucru este cert: fiecare dintre ele protejeaza cu atentie structura de tasarea diferentiala excesiva si, prin urmare, contribuie la prelungirea duratei de viata a constructiei si la o utilizare mai lunga, fara probleme si in siguranta.

MENARD Romania
Str. Banu Dumitrache nr. 30, sector 2
RO 023765, Bucuresti
+40 740 156 396
www.menard.ro

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 217 – septembrie 2024, pag. 42-43