POPP & ASOCIATII: Dezvoltarea bazei de date a rezultatelor monitorizarii pentru lucrari de sustinere a excavatiilor adanci

Rezultatele obtinute din procesul de monitorizare a mai multor excavatii adanci efectuate in zona Bucurestiului, incluzand structurile de sustinere pentru excavatii adanci cu 2 sau mai multe niveluri de subsol (mai mult de 6 m adancime), folosind metoda Top-Down sau sustineri sprijinite cu spraituri sau ancoraje in teren, au stat la baza alcatuirii unei baze de date pentru litologia si caracteristicile geotehnice specifice Bucurestiului. Peretii de sustinere a excavatiilor adanci au fost monitorizati in timpul lucrarilor pentru deplasari ale peretilor, tasari ale terenului si ale cladirilor invecinate, variatia nivelului apei subterane etc. Pentru acest articol am luat in considerare toate datele disponibile in prezent. Astfel, indicii si rapoartele evaluate anterior sunt reanalizate, pentru a putea furniza valori actualizate. Aceste date si comparatiile facute intre proiecte le sunt foarte utile proiectantilor pentru viitoare lucrari similare.

CONTEXT 

Excavatiile adanci in zonele urbane sunt lucrari care pot afecta cladirile invecinate si implica riscuri relativ ridicate asupra acestora. Monitorizarea lucrarilor de sustinere a excavatiilor adanci si a constructiilor invecinate nu este doar recomandata, ci este obligatorie pentru a identifica o situatie de alerta sau deteriorare, dar si pentru a compara eforturile si deformatiile calculate anterior cu situatia reala (CIOCANIU et al., 2023, POPA, 2010).

Datele obtinute prin monitorizare devin cu adevarat utile prin sintetizarea masuratorilor intr-o baza de date care permite o evaluare rapida, chiar si in faza de proiectare preliminara, a comportamentului unui perete de sustinere in functie de diferite caracteristici: lungimea acestuia in raport cu adancimea excavatiei, deplasarile orizontale raportate la inaltimea libera a peretelui etc.

Din acest motiv, am inceput cu multi ani in urma crearea unei astfel de baze de date (MARCU et al, 2015) care in prezent cuprinde informatii din monitorizarea a peste 30 de pereti de sustinere pentru excavatii adanci de peste 3 m in zone urbane.

 CARACTERISTICILE BAZEI DE DATE

Asa cum a fost prezentat anterior (MARCU et al, 2015), baza de date include urmatoarele caracteristici (Tabelul 1):

• informatii generale despre proiect;
• date geometrice;
• principalele rezultate ale proiectarii: eforturi maxime, deplasari orizontale si verticale;
• valorile masuratorilor din procesul de monitorizare;
• zona de procesare a datelor: evaluarea unor indici de comportament.

Tabel 1: Informatii despre lucrarile analizate si date geometrice

PM – pereti mulati; PS – piloti secanti; PT – piloti tangenti; TD – Top-Down; SO – spraituri orizontale; SI – spraituri inclinate; A – ancoraje; p-s – pretensionat; CON – perete nesprijinit (in consola); H – adancimea excavatiei; L – lungime perete sustinere; t – grosime perete sustinere

Precizari:

• Cladirile au 2-5 subsoluri;
• Atunci cand peretele de sustinere este format din pereti mulati sau piloti secanti, indica faptul ca nivelul hidrostatic este ridicat (5-9 m) si lungimea peretelui ar fi putut fi dimensionata pentru a crea o incinta etansa;
• In cazurile in care s-a ales tehnologia Top-Down sau au fost folosite 3 niveluri de spraituri precomprimate, deplasarile trebuiau limitate pentru a proteja cladirile invecinate.

PROCESAREA SI ANALIZA DATELOR

Prin utilizarea valorilor masurate in procesul de monitorizare si/sau prin corelarea acestora cu valorile obtinute prin calcule se pot obtine o serie de indici orientativi privind comportamentul unui perete de sustinere a unei excavatii adanci, in functie de solutia tehnologica, de sistemul de sustinere si de caracteristicile geometrice ale lucrarii.

Aceste observatii sunt orientative, dar extrem de utile, mai ales in faza initiala de proiectare. Monitorizarea in teren este supusa unui anumit grad de incertitudine, pe de o parte legat de precizia instrumentelor, pe de alta parte, de corectitudinea procesului de monitorizare (de ex., identificarea unei etape corecte de executie la momentul masuratorilor sau limitarea tubului inclinometric la nivelul varfului peretelui considerat fix etc.).

1. Raportul dintre adancimea maxima a excavatiei si lungimea peretelui de sustinere

Majoritatea cazurilor au indicat valori cuprinse intre 0,3 si 0,7 pentru raportul dintre adancimea maxima a excavatiei si lungimea totala a peretelui de sustinere.

In general, in cazul peretilor in consola acest interval este de 0,3-0,5; in cazul peretilor sustinuti pe un singur nivel, intervalul este de 0,33-0,6, iar in cazul peretilor sustinuti pe 2 sau mai multe niveluri, intervalul este de 0,4-0,7.

Totusi, valorile acestui indice pot fi utilizate cu succes pentru o evaluare preliminara a lungimii unui perete de sustinere, inclusiv a numarului de niveluri de sprijinire.

2. Raportul dintre adancimea maxima a excavatiei si grosimea peretelui de sustinere

Valorile raportului dintre adancimea maxima a excavatiei si grosimea peretelui de sustinere sunt cuprinse intre 7…25. Valoarea medie este de 16, iar cea mai frecventa valoare este intre 10 si 12 pentru lucrarile analizate.

Precizam, totusi, ca grosimea peretilor de sprijin este direct legata de tehnologia de executie, care este modulata la diverse valori.

Valorile indicelui servesc la alegerea grosimii peretelui care corespunde atat din punct de vedere economic, cat si sub aspectul asigurarii unui comportament adecvat al peretelui din punct de vedere al deplasarilor.

3. Evolutia momentelor incovoietoare in peretele de sustinere

Momentul incovoietor maxim determinat prin calcule a fost analizat in raport cu adancimea totala a excavatiei pentru peretii in consola si in raport cu deschiderea maxima libera dintre 2 randuri de sprijiniri (sau intre sprijinire si cota excavatiei) ‒ fig. 1.

Pentru analiza acestei evolutii, momentul incovoietor a fost normalizat cu modulul de deformatie al peretelui si cu deschiderea maxima libera, iar adancimea excavatiei a fost raportata la lungimea maxima a peretelui de sustinere (fig. 1).

Fig. 1: Variatia momentului incovoietor cu adancimea maxima

Se observa o tendinta de crestere a momentului de incovoiere cu adancimea excavatiei, asa cum era de asteptat, insa exista o raspandire semnificativa a datelor datorita conditiilor diferite ale terenului, dar si a raportului dintre adancimea excavatiei si lungimea peretelui, acesta din urma fiind dictat de conditia de incastrare pentru a crea o incinta etansa si nu pentru stabilitate.

4. Raportul dintre valorile deplasarilor orizontale maxime masurate si adancimea excavatiei

Pentru evaluarea acestui indice, normalizarea valorilor a fost utilizata in felul urmator: deplasarile orizontale maxime ale peretelui de sustinere au fost normalizate cu adancimea excavatiei, iar adancimea excavatiei, cu lungimea peretelui (fig. 2).

Fig. 2: Variatia deplasarii orizontale maxime a peretelui cu adancimea excavatiei

Aceeasi raspandire a datelor poate fi observata si pentru acest caz. Asa cum era de asteptat, se observa aceeasi tendinta de crestere a deplasarii peretelui odata cu adancimea de excavatiei.

5. Relatia dintre tasarile constructiilor invecinate si valorile maxime ale deplasarii orizontale a peretelui de sustinere

 Luand in considerare variabilele implicate in aceasta dependenta, s-a recurs la normalizarea valorilor astfel: tasarea a fost normalizata cu distanta pana la excavatie, iar deplasarea orizontala a peretelui a fost normalizata cu adancimea excavatiei (fig. 3).

Fig. 3: Variatia tasarii constructiilor invecinate cu deplasarea maxima a peretelui de sustinere

Se observa ca exista o mare raspandire a datelor, justificata de diversitatea cladirilor invecinate in ceea ce priveste incarcarea, adancimea de fundare etc. dar si pentru ca valorile masurate sunt mici si duc astfel la un raport sensibil. Totusi, se poate concluziona ca pentru toate cazurile raportul dintre tasarea normalizata si deplasarea orizontala a peretelui este sub 1 pentru sistemele sprijinite si sub 2 pentru peretii in consola.

6. Raportul dintre valorile masurate si calculate ale deplasarilor orizontale ale peretelui de sustinere

In majoritatea cazurilor, valorile acestui raport se incadreaza in intervalul 0,3÷1. Valoarea subunitara a raportului indica un calcul corect si cuprinzator in ceea ce priveste deplasarile orizontale, care corespunde unei verificari tipice SLS.

Trebuie remarcat faptul ca in baza de date au fost completate doar valorile de calcul din proiect si nu valorile din analiza inversa care urmaresc obtinerea celor mai probabile valori de deplasare.

Au existat cazuri in care raportul a fost mai mare de 1, ceea ce inseamna ca valorile masurate au fost mai mari decat cele estimate pentru SLS, dar acest lucru s-a datorat in mare parte faptului ca pentru valori foarte mici acest raport este foarte sensibil.

CONCLUZII

Pe baza inregistrarilor din baza de date cu valori calculate si masurate privind comportamentul peretilor de sustinere a excavatiilor adanci pot fi create si analizate diferite tendinte de evolutie a deplasarilor legate de caracteristicile geometrice ale peretilor de sustinere si ale sistemelor de sprijinire.

Avand in vedere influenta pe care excavatiile adanci o au asupra vecinatatilor, astfel de analize duc la alegerea unor solutii tehnice care sa indeplineasca atat criteriile de siguranta, cat si cele economice, ceea ce, in cele din urma, inseamna o proiectare mai eficienta.

Nu in ultimul rand, bazele de date reprezinta o modalitate de validare a modelelor de calcul sau un posibil avertisment in cazul unor comportamente care pot prezenta un risc pentru constructiile invecinate.

REFERINTE

[1] CIOCANIU, I., ENE, A. si POPA, H. (2023), Analysis and correlations between design estimations and monitoring works for a deep excavation in Bucharest. Lucrarile Conferintei 17DECGE, Bucuresti, Romania, pp. 841-848;

[2] ENE, A., CARASCA O., IONESCU, I., MARCU, D. si POPA, H. (2019), Comparisons between design estimations and measurements on several design sections of a deep excavation in Bucharest. Lucrarile Conferintei XVII ECSMGE-2019, Reykjavik, Islanda. http://doi.org/10.32075/17ECSMGE-2019-1067;

[3] MARCU, D., ENE, A. si POPA, H. (2015), Monitoring measurements on retaining walls for deep excavations in similar sites – database creation. Lucrarile Conferintei XVI ECSMGE, Edinburgh, Scotland, Vol. 6, pp. 3.577-3.582. http://doi.org/10.1680/ecsmge.60678;

[4] POPA, H. (2010), Excavatii adanci in mediul urban – influenta asupra constructiilor invecinate; masuratori si calcule. Modelare matematica in inginerie civila 1, 19-26.

Autori:

drd. ing. Alexandra ENE, ing. Ionela CIOCANIU, ing. Dragos MARCU ‒ Popp & Asociatii Inginerie Geotehnica SRL

prof. univ. dr. ing. Horatiu POPA ‒ Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti (UTCB), Departamentul de Geotehnica si Fundatii

POPP & ASOCIATII
E-mail: office@p-a.ro
Website: www.p-a.ro
Adresa: Calea Grivitei nr. 136, Bucuresti

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 219 – noiembrie 2024, pag. 44-47