PROIECTAREA CONSTRUCTIILOR AMPLASATE PE TERENURI ARTIFICIALE DE FUNDARE DIFICILE

Calitatea terenurilor de umplutura (depozite din pamânt sau din alte materiale) depinde de:

q      MODUL DE REALIZARE A UMPLUTURII:

controlat (printr-un proces tehnologic organizat),

necontrolat (o activitate neorganizata),

q      STRUCTURA UMPLUTURII

omogena (un singur material, de regula, pamânt, zgura, etc.);

neomogena (mai multe materiale diferite, în acelasi strat sau în straturi succesive);

q      NIVELUL DE COMPACTARE

compactat (compactare artificiala, uneori compactare naturala);

compactare medie;

necompactat (depozite 'libere');

Umpluturile controlate, omogene si compactate = conditii normale de teren de fundare.

TERENURI NATURALE DE FUNDARE DIFICILE

q      Terenurile sensibile la variatia umiditatii:

pamânturile sensibile la umezire;

pamânturile cu umflari si contractii mari;

q      Terenurile nisipoase sensibile la actiunea seismica;

q      Terenurile cu compresibilitate mare sau mijlocie;

PAMÂNTURI SENSIBILE LA UMEZIRE

Sub actiunea încarcarilor transmise de fundatii sau chiar sub greutatea proprie (sarcina geologica), PSU se taseaza suplimentar odata cu cresterea umiditatii.

* Grupa A: la umezire, nu se taseaza semnificativ sub propria greutate;

* Grupa B: la umezire, se taseaza semnificativ sub propria greutate;

Loessuri (roca sedimentara, alcatuita din praf silicios si argilos, de culoare galben-cenusie pâna la galben roscat).

malul drept al Dunarii, Ostrov - Cernavoda 60.0 m

zona Tecuci - Nicoresti 50.0 m

valea Ialomitei, Turnu Magurele 30.0 m

câmpia Covurluiului, orasul Galati 25.0 m

PAMÂNTURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI

Pamânturi contractile, expansive sau active:  pamânturi argiloase care prezinta proprietatea de a-si modifica volumul, sensibil si reversibil, atunci când umiditatea lor variaza.

zone sub carpatice / piemontane din Oltenia, Muntenia, Banat, Moldova, Dobrogea;

podisul Transilvaniei;

zonele colinare dinspre câmpia de vest;

zonele de lunca si terase ale unor râuri (mai ales în podisul Moldovei);

unele zone din lunca si delta Dunarii;

Efectul variatiilor sezoniere de umiditate:

în perioadele secetoase apar în teren crapaturi de contractie;

fenomenul este mai pronuntat la terenurile însorite;

în perioadele ploioase crapaturile încep sa se închida;

crapaturile ramân partial deschise de la un sezon la altul;

TERENURI NISIPOASE SENSIBILE LA MISCARI SEISMICE

Nisipurile saturate de apa care se gasesc în stare afânata manifesta o tendinta de îndesare atunci când sunt supuse la solicitari de forfecare:

cresterea presiunii apei în pori;

scaderea eforturilor unitare efective de la contactul între particule;

reducerea frecarii interioare;

scaderea capacitatii nisipului de a prelua eforturile unitare de forfecare;

Lichefierea nisipului: în zonele de campie din Oltenia, Muntenia si sudul Moldovei, precum si în luncile unor râuri si în lunca Dunarii la cutremurul 4 Martie 1977.

Amploarea deformatiilor straturilor de nisip produse de oscilatiile seismice depinde de:

parametrii miscarii seismice (acceleratia maxima / durata miscarii terenului);

tipul de pamânt (compozitia granulometrica / granulozitatea nisipului);

gradul de îndesare al nisipului;

starea de umiditate a nisipului;

starea de eforturi în masivul de pamânt;

COMPORTAREA CONSTRUCTIILOR AMPLASATE
PE TERENURI DE FUNDARE DIFICILE.

dezordini si degradari ale elementelor nestructurale,

avarierea elementelor structurale;

prabusirea partiala sau totala a constructiei.

COMPORTAREA CONSTRUCTIILOR AMPLASATE
PE PAMÂNTURI SENSIBILE LA UMEZIRE

q      Surse:

variatia nivelului apelor subterane;

apa de ploaie infiltrata la fundatii;

pierderi de apa din reteaua de alimentare sau canalizare;

pierderi de apa din procesele tehnologice (în cladirile industriale).

A. Tasari uniforme:

cresterea uniforma a umiditatii sub întreaga constructie;

B. Tasari neuniforme:

infiltratii;

EFECTE NEGATIVE ALE TASARILOR:

q      cazul tasarilor importante (zeci de centimetri): intrarile de la parter ajung sub nivelul trotuarului (blocuri P+4E din Tulcea);

q      cazul tasarilor moderate: ruperea retelelor de alimentare cu apa si a canalizarilor;

TASARILE NEUNIFORME SE MANIFESTA PRIN

q      Deplasarea de ansamblu ca un corp rigid a constructiei

infrastructura preia tasarile diferentiate ale fundatii;

nu se produc degradari în constructie (deplasarea de ansamblu poate scoate cladirea din exploatare prin consecinte secundare: oprirea functionarii ascensoarelor, lipsa de orizontalitate a planseelor,imposibilitatea închiderii usilor, etc.);

q      Tasari diferentiate ale fundatiilor:

infrastructura nu este capabila sa le împiedice;

deformatii si deplasari

FISURAREA: tasarea relativa > 1/1000L (deschidere);

DEGRADAREA ELEMENTELOR NE-STRUCTURALE: tasarea relativa > 1/300L

DEGRADAREA STRUCTURII:1/150L;

Cladirile cu pereti structurali din beton armat au capacitate mare de adaptare la tasari diferentiate (retransmiteri de eforturi).

COMPORTAREA CLADIRILOR FUNDATE
PE PAMÂNTURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI

CONDITIONARI:

q      Structura, forma si marimea constructiei;

q      Adâncimea si modul de realizare ale fundatiilor;

q      Anotimpul în care s-au executat fundatiile;

q      Posibilitatile de infiltrare ale apelor atmosferice si expunerea la soare a terenului;

q      Conditiile de exploatare ale constructiei;

DEGRADARI:

q      Cladiri din zidarie de caramida cu fundatii directe de beton (fisuri în fundatii si în ziduri);

q      Cladirile cu schelet de lemn (deformatii structurale mari);

q      Colturile puternic insorite dinspre sud-vest (fisuri in forma de:
'V'- perioada secetoasa
”A”- perioada umeda)

FUNDARE DIRECTA PE TERENURI DE FUNDARE DIFICILE.

STABILIREA ADÂNCIMII DE FUNDARE:

q      considerente functionale (adâncimea subsolurilor, daca exista);

q      capacitatea portanta si deformabilitatea straturilor de pamânt;

q      adâncimea de înghet;

ALCATUIREA GENERALA ÎN PLAN SI ÎN ELEVATIE:

q      forme compacte în plan;

q      limitarea raportului între lungimea tronsonului si înaltimea acestuia;

q      introducerea rosturilor de tasare;

q      sisteme structurale capabile sa preia tasari diferentiate:

- sisteme articulate (cladiri cu un singur nivel);

- sisteme spatiale cu pereti structurali din beton armat (mai multe etaje);

q      infrastructuri rigide în plan vertical (subsolurilor la toate constructiile etajate);

q      eforturi efective moderate pe talpile fundatiilor (radier= infrastructura rigida);

RECOMANDARI PRIVIND ALCATUIREA CLADIRILOR
FUNDATE DIRECT PE PAMÂNTURI SENSIBILE LA UMEZIRE

q      reducerea lungimilor tronsoanelor de cladiri (1.5 < L/H < 2.5);

q      conformarea corpului de cladire cu o infrastructura de mare rigiditate;

q      ordonarea elementelor structurale cu masele dispuse uniform pe cele doua axe;

q      ordonarea golurilor functionale pentru evitarea sectiunilor slabite pe verticala;

q      dispunerea de rosturi;

MASURI PENTRU EVITAREA CRESTERII UMIDITATII ÎN TEREN DE FUNDARE

A           Evitarea infiltrarii în teren a apelor de suprafata;

B           Prevenirea umezirii terenului cu ape din retele, instalatii;

B₁ Proiectarea retelelor hidroedilitare;

B₂ Proiectarea instalatiilor în cladirile de locuit, administrative si social-culturale;

ALCATUIREA GENERALA A CLADIRILOR AMPLASATE PE TERENURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI ÎN CONDITII DE FUNDARE DIRECTA

q      ADÂNCIMEA DE FUNDARE

cazul I: nivelul hidrostatic subteran este la adâncime > 10 m D_f,min = 2.0 m;

cazul II: nivelul hidrostatic subteran este la adâncime < 2 m D_f,min = 1.5 m;

cazul III: nivelul hidrostatic subteran este 2.10 m                         D_f,min = 2.0 m;

q      DIFERENTIEREA MASURILOR DE PROTECTIE LA PROIECTARE

mentinerea unor conditii stabile de umiditate;

controlul sau prevenirea variatiilor de volum prin marirea presiunilor pe teren;

monolitizarea structurii prin prevederea de rigidizari sau centuri;

îmbunatatirea pamânturilor prin stabilizare, injectii sau înlocuire;

fundarea în adâncime, sub zona afectata de variatiile de volum;

FACTORI:

importanta, marimea si structura de rezistenta a constructiei;

nivelul hidrostatic subteran al amplasamentului;

grosimea si potentialul de umflare/contractie ale pamânturilor pe amplasament;

variatia umiditatii pamântului de fundare în perioada de executie si de exploatare;

gradul de asigurare al constructiei (gradul 1 sau 2);

GRADE DE ASIGURARE:

gradul 1: preluarea eforturilor fara a periclita structura de rezistenta;

gradul 2: limitarea degradarilor;

PROCEDEE DE FUNDARE DIRECTA CU ELIMINAREA/ÎNLOCUIREA STRATURILOR SENSIBILE DE LA SUPRAFATA TERENULUI DE FUNDARE

q      FACTORI CARE INTERVIN ÎN COSTUL LUCRARILOR:

caracteristicile cladirii (adâncimea subsolului, greutatea cladirii, etc.);

tipul fundatiilor;

grosimea straturilor sensibile;

nivelul apei subterane;

distanta pâna la sursa de aprovizionare cu material de înlocuire;

q      POSIBILITATI:

Eliminarea straturilor sensibile

Eliminarea totala a straturilor sensibile (grosime relativ mica 3.0 - 4.0 m);

Eliminarea partiala a straturilor sensibile (grosime de 6.0 - 8.0 m);

Înlocuirea straturilor sensibile (perna de fundare);

PROCEDEE DE FUNDARE DIRECTA PRIN ÎMBUNATATIREA TERENURILOR DIFICILE

q      PROCEDEE MECANICE DE ÎMBUNATATIRE A TERENULUI DE FUNDARE

(schimbarea raportului procentual între componentele pamântului)

A. Compactare de suprafata;

A₁. Compactare statica cu cilindri compresori (pâna la maximum 1.0 1.2 m);

A₂. Compactare dinamica prin batere             

cu maiul usor (pâna la 1000 kg);

cu maiul greu (2 4 tone);

cu maiul supergreu (5 10 tone);

Se realizeaza conditii de fundare normala cu presiuni conventionale de 2.0 2.5 kg/cm²

B. Compactare de adâncime (pâna la adâncimi de 20 25 m) prin introducerea în sol a pilotilor sau a coloanelor de pamânt sau de balast;

Coloanele de balast se executa prin batere, vibroîndesare sau vibroflotare, cu L_max  =25 m.

q      PROCEDEE CHIMICE / ELECTRICE DE ÎMBUNATATIRE A TERENULUI

procedee chimice: introducerea unor substante active (argila, ciment, rasini,etc.);

procedee electrice: crearea unor diferente de potential electric;

procedee mixte;

AVANTAJE:

sporirea rezistentei straturilor (îmbunatatirea conditiilor de fundare si stabilitatii);

impermeabilizarea masivului de pamânt sau drenarea apelor subterane;

ÎMBUNATATIREA TERENURILOR NISIPOASE
SENSIBILE LA MISCARI SEISMICE

q      corectarea compozitiei granulometrice a straturilor de nisip;

q      marirea gradului de îndesare a nisipului prin:

   explozii;

   vibrare;

   vibroflotare;

   baterea unor piloti de lemn sau de beton armat;

   formarea unor piloti de nisip;

q      cresterea intensitatii eforturilor normale de compresiune efective prin umpluturi;

q      scoaterea nisipului din starea de saturare cu apa prin:

coborârea nivelului general al pânzei freatice;

îmbunatatirea conditiilor de drenare a apei pe contur;

q      injectarea unor substante pentru formarea legaturilor de coeziune între particulele de nisip;

ALCATUIREA INFRASTRUCTURILOR ÎN CAZUL FUNDARII DIRECTE
PE TERENURI DIFICILE

q      Proiectarea fundatiilor:

sistem de fundare si dimensiuni ale fundatiilor care conduc la presiuni moderate;

asigurarea distributiei uniforme a presiunii pe talpile de fundatie;

q      Proiectarea rigiditatii infrastructurii:

   asigurarea unui numar suficient de legaturi, cu rigiditate semnificativa în plan
vertical, între subansamblurile structurale verticale (grinzi de fundatie înalte, pereti plini sau cu goluri);

   realizarea cutiei rigide a infrastructurii prin legarea planseelor cu peretii subsolului si cu fundatiile;

ALCATUIREA FUNDATIILOR

q      Fundatii izolate sub stâlpi;

q      Fundatii continue sub stâlpi;

 Sistemul de fundare se poate dezvolta:

a) pe o directie, fara legaturi pe directia perpendiculara;

b) pe o directie, cu grinzi de legatura pe directia perpendiculara;

c) pe o directie, cu talpi rare pe directia perpendiculara;

d) pe ambele directii

q      Radiere;

PROCEDEE DE FUNDARE INDIRECTA PENTRU CLADIRI
AMPLASATE PE TERENURI DIFICILE.

 FUNDARE INDIRECTA: transmiterea încarcarilor aduse de constructie la straturile portante aflate mult sub nivelul talpilor de fundatie.

 Criterii pentru alegerea solutiei de fundare:

q      Conditiile de teren:

 în cazul depozitelor naturale de pamânt cu compresibilitate ridicata;

 în cazul depozitelor artificiale din pamânt sau din alte materiale (umpluturi);

q      Caracteristicile constructiei:

 cladiri care aduc încarcari mari pe terenul de fundare;

 cladiri cu structuri sensibile la tasari diferentiate;

q      FUNDATII PE PILOTI;

PILOTI: Elemente structurale pentru fundare indirecta, de tip bara dreapta, cu sectiune transversala patrata sau circulara, caracterizate printr-un raport mare între lungime (L_p) si latura sectiunii (b_p)

piloti din lemn;

piloti din otel;

piloti din beton simplu;

piloti din beton armat sau precomprimat (cu utilizarea cea mai frecventa);

Procedee de executie:

batere,

preforare + batere,

vibrare;

piloti executati pe loc prin forare (cu tubaj exterior pierdut sau recuperabil);

Mecanismul prin care se transmit încarcarile la teren:

pilot purtator pe vârf;

pilot flotant (de frecare);

Capacitatea portanta a unui pilot purtator pe vârf, izolat depinde de:

- capacitatea portanta si rigiditatea stratului pe care se sprijina pilotul;

- capacitatea de rezistenta a sectiunii transversale a pilotului;

Capacitatea portanta a unui pilot flotant, izolat, depinde de:

- aria suprafetei laterale a pilotului;

- lungimea pilotului;

- natura terenului în care este înfipt pilotul (coeziunea terenului);

Dispunerea pilotilor sub constructie:

q      Dispunere uniforma pe întreaga suprafata a constructiei în contact cu solulcradier;

q      Dispunerea concentrata, sub principalele elemente verticale de rezistentaccapiteluri;

q      Fundatii pe coloane de mare capacitate;

COLOANE: piloti cu diametre mari (600 1200 mm), executati prin forare

Alte procedee de fundare

q      FUNDATII COMPENSATE;

 pentru terenurile cu compresibilitate medie si mare, care au capacitate portanta mica, si la care nivelul pânzei freatice este ridicat;

 realizarea unei fundatii de tip cutie rigida (monolita);

 este necesara o hidroizolatie cât mai etansa pentru utilizarea efectului de plutire;

q      FUNDATII COMPENSATE CU PILOTI FLOTANTI;

 fundatiile compensate nu sunt suficiente;

 pentru pamânt cu compresibilitate mare si foarte mare si cu grosimi mari;