1

ETAPELE ELABORARII PROIECTULUI DE FUNDATII 1. Cercetarea terenului de fundare

2. Alegerea adancimii minime de fundare

3. Alegerea sistemului de fundare - FUNDATII DE SUPRAFATA

- FUNDATII DE ADANCIME

4. Predimensionare

5. Calculul TERENULUI DE FUNDARE LA STARI LIMITA - SLU - SLE

6. Elaborarea proiectului de executie

2

CERCETAREA TERENULUI DE FUNDARE Reglementata prin N O R M A T I V privind documentaiile geotehnice pentru construcii NP 074/ 2011.

Diferenierea documentaiilor geotehnice Natura i coninutul documentaiilor geotehnice se difereniaz n funcie de:

- etapele de realizare a lucrrii

- categoria geotehnic a lucrrii.

Documentaiile geotehnice pentru diferitele etape de realizare a lucrrii

Avizul geotehnic preliminar pentru fazele preliminare de proiectare, pentru obiective importante cu dezvoltare mare n plan i/sau n adncime.

Studiul geotehnic reprezint documentaia geotehnic de baz necesar pentru proiectarea oricrei construcii si face parte din Documentaia tehnic pentru autorizarea executrii lucrrilor de construcii (D.T.A.C.), care se include n Proiectul tehnic (P.Th.).

3

Studiul geotehnic are dou capitole principale:

prezentarea informaiilor geotehnice, cu includerea fielor sintetice pentru fiecare foraj sau sondaj deschis

evaluarea informaiilor geotehnice, cu includerea recomandrilor asupra sistemului de fundare

Studiul geotehnic de detaliu se elaboreaz pentru faza de detalii de execuie (D.E.), n cazul n care pentru aceast faz de proiectare sunt necesare elemente suplimentare fa de cele furnizate de Studiul geotehnic elaborat pentru faza de Proiect tehnic (P.Th.) i care a fcut parte din D.T.A.C.

Studiul geotehnic pentru proiectul n faz unic, n cazul n care proiectul se elaboreaz n faz unic (P.Th. + D.E.).

Raportul de monitorizare geotehnic a execuiei care cuprinde notele de sintez ale monitorizrii geotehnice (n primul rnd natura i caracteristicile terenurilor ntlnite i compararea acestora cu previziunile) precum i note privind comportarea lucrrii n curs de execuie i a vecintilor.

4

Investigarea terenului de fundare

Documentaiile geotehnice se bazeaz pe investigarea terenului de fundare. Investigarea terenului de fundare se efectueaz innd seama de categoria geotehnic a lucrrii.

Categoriile geotehnice

n vederea stabilirii exigenelor proiectrii geotehnice se introduc trei Categorii geotehnice: 1, 2 i 3. ncadrarea preliminar a unei lucrri ntr-una din categoriile geotehnice trebuie s se fac nainte de investigarea terenului de fundare, putand fi schimbat ulterior.

Categoria geotehnic este asociat cu riscul geotehnic: Categoria geotehnic 1 Risc REDUS

Categoria geotehnic 1I Risc MODERAT

Categoria geotehnic 1II Risc MAJOR

5

Riscul geotehnic depinde de:

Condiiile de teren: terenuri bune, medii, dificile

Apa subteran: nu sunt necesare epuizmente, epuizmente directe sau drenare, epuizmente indirecte (riscuri de degradare a unor structuri alturate) Clasificarea construciilor dup importan; excepional, deosebit, normal, redus Conditiile privind vecintile Zona de incadrare seismica

Corelarea ntre tipurile de lucrri i categoriile geotehnice

Categoria geotehnic 1 include doar lucrri mici i relativ simple care nu necesita excavaii sub nivelul apei subterane. Categoria geotehnic 2 include tipuri convenionale de lucrri i fundaii, fr riscuri majore sau condiii de teren i de solicitare neobinuite sau excepional de dificile. Categoria geotehnic 3 cuprinde obiecte care nu se ncadreaz n Categoriile geotehnice 1 i 2, reprezentate prin structuri implicnd riscuri majore sau ncrcri excepional de severe, amplasate n condiii de teren dificile.

6

ALEGEREA ADANCIMII MINIME DE FUNDARE

Adncimea de fundare, D, este distana msurat de la nivelul terenului (natural sau sistematizat) pn la baza fundaiei.

Stabilirea adncimii de fundare a unei fundaii se face innd seama de urmtoarele criterii:

(1) Geotehnice, hidrogeologice i climatice

adncimea la care apare un strat de pmnt cu capacitate portant adecvat; nivelul (nivelurile) apei (apelor) subterane i presiunea apei (apa cu nivel liber, apa sub presiune) n corelare

cu problemele care pot apare n timpul execuiei sau n exploatare; micri posibile ale terenului i reduceri ale rezistenei stratului portant provocate de curgerea apei, de

efectele climatice sau de lucrrile de execuie; adncimea pn la care contracia i umflarea pmnturilor argiloase datorate variaiilor climatice sezoniere

pot induce micri apreciabile ale fundaiei; adncimea pn la care se pot produce degradri prin nghe; adncimea de afuiere (in cazul fundaiilor amplasate n albia apei curgtoare); prezena de materiale solubile (carbonat de calciu, gips, roci saline etc.); efectele variaiilor de umiditate datorate unor perioade lungi de secet urmate de perioade cu precipitaii

abundente asupra proprietilor pmnturilor structural instabile din zonele cu climat arid.

7

(2) Proiectul de arhitectur prin care se impune cota util (cota 0,00 sau cota ultimului nivel subteran, dup caz).

(3) Vecinti efectele excavaiilor i/sau a epuismentelor generale asupra fundaiilor i cldirilor nvecinate; excavaii ulterioare prevzute pentru utiliti sau alte construcii.

(4) Condiii speciale n exploatarea construciei care pot influenta caracteristicile i comportarea terenului de fundare (temperaturi excesive transmise la teren etc.).

Adncimea minim de fundare se stabilete ca fiind adncimea cea mai mare care rezult n funcie de criteriile de mai sus.

Pentru construciile fundate pe terenuri dificile (pmnturi sensibile la umezire, pmnturi contractile, pmnturi lichefiabile etc.), adncimea de fundare este indicat n reglementrile tehnice de referin specifice.

8

ALEGEREA SISTEMULUI DE FUNDARE FUNDATII DE SUPRAFATA

Clasificarea fundaiilor de suprafa Din punct de vedere al proiectrii geotehnice, fundaiile de suprafa se pot clasifica n dou categorii n funcie de adncimea de fundare, D i / sau de adncimea relativ de ncastrare, De /B:

Fundaii de suprafa directe, n cazul cnd sunt ndeplinite condiiile:

D 6,00m

sau

De / B 1,5

unde

De Adncimea de ncastrare echivalent B Latura mic a bazei fundaiei rectangulare sau diametrul bazei fundaiei circulare

n cazul fundaiilor de suprafa directe, reaciunile laterale ale terenului (frecarea sau rezistena pasiv) se neglijeaz.

Fundaii de suprafa semi-ncastrate, n cazul cnd 1,5 < De / B 5.

9

Adancimea de incastrare echivalenta, De, se poate calcula pornind de la rezultatele obtinute prin incercari cu presiometrul Mnard:

( )D

*

e le*le d

1 dD p z zp

=

unde:

p*l;e presiunea limit net echivalent: p*l;e = (mmmmp*l;k;i)1/n unde:

p*l;k;i presiunile limit nete reprezentative determinate la diferite adncimi, i, sub nivelul bazei fundatiei, pe o adncime de min. 1,5B

Nota 1 In cazul in care pe adncimea de min. 1,5B terenul este format dintr-un singur strat geologic sau formatiuni geologice similare, avand presiuni limita nete comparabile, profilul presiometric reprezentativ este definit printr-o variatie liniara a presiunii limita neta cu adancimea.

Nota 2 - In cazul in care pe adncimea de min. 1,5B terenul nu este format dintr-un singur strat geologic sau formatiuni geologice similare iar presiunile limita nete nu au valori comparabile, profilul presiometric

10

reprezentativ trebuie sa tina cont de profilul presiometric masurat, cu eliminarea valorilor singulare considerate prea mari.

p*l;k presiunea limit neta reprezentativa:

p*l;k = pl;k - p0

unde:

pl;k presiunea limit reprezentativa la adncimea ncercrii p0 presiunea orizontal n stare de repaus la adncimea ncercrii:

p 0 = K 0 q' + u

unde: K

0 valoarea estimata a coeficientului de presiune n stare de repaus q' valoarea efortului vertical efectiv q' u valoarea presiunii apei din pori

11

Principiile generale de calcul pentru fundaiile semi-ncastrate

Fundaiile de suprafa semi-ncastrate sunt fundaiile la care ncrcrile transmise de structur sunt preluate att prin baza fundaiei ct i prin suprafaa lateral n contact cu terenul.

Se admite ca terenul se opune deplasarilor fundatiei prin reactiuni normale si reactiuni tangentiale.

12

Reactiunile normale verticale la baza fundatiei

(1) Diagrama presiunilor transmise terenului se determina tinand seama de ipotezele urmatoare:

- rezistena la ntindere pentru pmnturi este nul; - eforturile sunt proportionale cu deplasarile.

(2) Conditiile de verificare la SLU sunt indeplinite.

Reactiunile normale frontale orizontale perpendiculare pe directia deplasarii fundatiei

(1) Diagrama presiunilor transmise terenului se determina tinand seama de ipotezele urmatoare:

- rezistena la ntindere pentru pmnturi este nul; - eforturile sunt proportionale cu deplasarile.

(2) Presiunile normale frontale orizontale mobilizate in pmntul aflat in fata si in spatele fundatiei sunt limitate la valorile de calcul ale rezistentei pasive, respectiv impingerii active.

(3) Mobilizarea rezistentei pasive si a impingerii active depinde de tipul de interctiune dintre fundatie si teren.

13

Frecarea pe baza fundatiei

(1) Frecarea care se opune lunecarii fundatiei si care se mobilizeaza pe baza fundatiei se determina tinand seama de ipotezele urmatoare:

- legea de mobilizare a frecarii unitare in functie de deplasarea orizontala a fundatiei este de tip elasto-plastic;

- frecarea totala se determina in functie de aria comprimata a bazei fundatiei.

Frecarea laterala verticala

(1) Frecarea laterala verticala care se mobilizeaza pe laturile verticale ale fundatiei se determina tinand seama de ipotezele urmatoare:

(1.1) Frecarea se mobilizeaza doar pe suprafetele pe care se exercita presiuni normale. Adancimea de la care se poate conta pe mobilizarea frecarii laterale verticale se determina cu prudenta, tinanad cont si de conditiile de executie a fundatiei.

(1.2) Legea de mobilizare a frecarii unitare in functie de deplasarea verticala a fundatiei este de tip elasto-plastic. Valoarea frecarii laterale verticale mobilizabile depinde de conditiile de executie a fundatiei.

14

Frecarea laterala orizontala

(1) Frecarea laterala orizontala se mobilizeaza pe laturile verticale ale fundatiei paralele cu directia deplasarii fundatiei.

(2) Frecarea laterala orizontala se determina tinand seama de conditiile de executie a fundatiei.

Determinarea deplasarilor fundatiei

(1) Sistemul de incarcari aplicat pe fundatie, V, H, M, produce deplasari verticale si orizontale si rotire.

(2) Pentru determinarea valorilor deplasarilor fundatiei considerata rigida este necesar sa se determine coordonatele centrului de rotatie, G(xG; yG; ) .

n cazul n care datele necesare pentru calculul adncimii de ncastrare echivalente

nu sunt disponibile, se recomand s se considere c fundaia de suprafa este direct, indiferent de adncimea de fundare.

15

Alegerea tipului de fundaie

Fundaiile trebuie alese astfel nct s transmit la teren ncrcrile construciei, inclusiv cele din aciuni seismice, asigurnd ndeplinirea condiiilor privind verificarea terenului de fundare la stri limit.

Stabilirea tipului de fundaie se face innd seama de urmtoarele criterii:

(1) Sistemul structural al construciei

tipul sistemului structural (n cadre, cu perei etc.); dimensiuni (deschideri, travei, nlimi suprateran i subteran); materiale (beton, metal, zidrie etc.); aciunile transmise de construcie asupra fundaiilor; mecanismul de disipare a energiei induse de aciunea seismic; sensibilitatea la tasri a sistemului structural.

(2) Condiiile de exploatare ale construciei

eforturile transmise la fundaii; influena deformaiilor terenului de fundare asupra exploatrii normale a construciei; limitarea tasrilor n funcie de cerinele tehnologice specifice.

16

(3) Condiiile de execuie ale infrastructurii

adncimea spturii pentru realizarea fundaiilor construciei i modul de asigurare a stabilitii spturii; existena unor construcii n vecintate care pot fi afectate de lucrrile de execuie a infrastructurii;

(4) Condiiile de teren

natura i stratificaia terenului de fundare; caracteristicile fizico-mecanice ale straturilor de pmnt; condiiile hidrologice .

17

PREDIMENSIONAREA FUNDATIEI Prin predimensionare se intelege determinarea dimensiunilor bazei fundatiei.

Predimensionarea se face pe baza presiunilor conventionale.

(1) Fundatii IZOLATE sub stalpi: L- latura mare; B - latura mica;

L / B = 1 1,5

18

Conditiile de predimensionare sunt:

Tipul de ncrcare Grupri de aciuni Condiia de verificare ncrcare centric

Gruprile de aciuni pentru situaii de proiectare permanente sau tranzitorii (GF)

pef med = NF / A pconv unde: NF ncrcarea vertical de calcul din GF A aria bazei fundaiei: A = L B

Gruprile de aciuni pentru situaii de proiectare seismice (GS)

pef med = NS / A 1,2 pconv unde: NS ncrcarea vertical de calcul din GS

ncrcare excentric dup o direcie (N, M) GF: pef max 1,2 pconv GS: pef max 1,4 pconv

ncrcare excentrica oblic (N, Mx, My) GF: pef max 1,4 pconv GS: pef max 1,6 pconv

19

(2) Fundatii CONTINUE: B latimea fundatiei; Lungimea se cunoaste;

(3) RADIERE generale: B, L si forma in plan se cunosc.

PRESIUNI CONVENTIONALE

Presiunile convenionale au semnificatia unor presiuni acceptabile, valorile fiind obtinute pe baza experientei de proiectare, pentru urmatoarele categorii de pamanturi:

- Roci stncoase si semi- stncoase - Pamanturi grosiere (blocuri, bolovniuri, pietriuri) - Pmnturi nisipoase (ID 0,5 si Sr) - Pmnturi fine (IC 0,5, e si IP) - Umpluturi compactate

Presiunile convenionale pconv se determin lund n considerare valorile de baz convp date in tabele in functie de natura si parametrii geotehnici.

Valorile de baz corespund unei fundaii convenionale avnd B = 1,0 m i adncimea de fundare, D = 2,0 m.

20

Valorile pconv se calculeaz cu relaia:

conv B Dconvp p C C= + +

unde:

convp - valoarea de baz a presiunii convenionale;

CB - corecia de lime;

CD - corecia de adncime.

Corecia de lime

Pentru 1< 5mB :

B 1conv ( 1)C p K B=

unde: K1 coeficient - pentru pmnturi necoezive (cu excepia nisipurilor prfoase), K1 = 0,10

- pentru nisipuri prfoase i pmnturi coezive, K1 = 0,05 B limea fundaiei

21

Pentru B > 5 m: CB = 0,4 convp pentru pmnturi necoezive; CB = 0,2 convp pentru nisipuri prfoase i pmnturi coezive.

Corecia de adncime

Pentru D < 2m: D conv2

4DC p =

Pentru D > 2m: D 2 ( 2)C K D=

unde:

D: adncimea de fundare K2 : coeficient adimensional in functie de natura terenului

greutatea volumic de calcul a straturilor situate deasupra nivelului tlpii fundaiei (calculat ca medie ponderat cu grosimea straturilor).

22

Calculul terenului de fundare la STARI LIMITA

Calculul terenului de fundare la STAREA LIMITA ULTIMA (SLU) si / sau la STAREA LIMITA DE EXPLOATARE (SLE) este obligatoriu in functie de urmatoarele criterii:

Criterii privind construcia

(1) Importana construciei construcii speciale, CS (clasele de importan I i II conf. P100-1:2006); construcii obinuite, CO (clasele de importan III i IV conf. P100-1:2006).

(2) Sensibilitatea la tasri difereniale construcii sensibile la tasri (CST); construcii nesensibile la tasri (CNT).

(3) Restricii de deformaii n exploatare normal construcii cu restricii (CRE); construcii fr restricii (CFRE).

23

Criterii privind terenul de fundare

(1) Terenuri favorabile (TF); prin terenuri favorabile se ineleg terenurile bune i medii de fundare; (2) Terenuri dificile sau condiii speciale de ncrcare (TD).

STAREA LIMITA

Terenul Construcia

TF TD Impor- tana

Sensibilitatea la tasri difereniale

Restricii de deformaii n exploatare normala

CO CS CNT CST CFRE CRE

Cazul I

SLU eeee eeee eeee eeee

SLU SLE eeee

SLU SLE eeee

SLU SLE eeee

SLE eeee

Cazul II SLU SLE eeee

eeee

eeee

eeee

In toate situatiile care corespund Cazului I, calculul terenului de fundare la STARI LIMITA este obligatoriu.

In Cazul II, calculul terenului de fundare la STARI LIMITA nu este obligatoriu.

24

In acest caz, se poate admite ca indeplinirea conditiilor exprimate pe baza presiunilor conventionale reprezinta, in mod implicit, calculul terenului de fundare la STARI LIMITA.

Stri limit ultime

EQU: pierderea echilibrului structurii sau terenului, considerat ca un corp solid, n care rezistenele materialelor structurii i ale terenului nu aduc o contribuie important la asigurarea rezistenei. UPL: pierderea echilibrului structurii sau terenului provocat de subpresiunea apei (presiunea arhimedic) sau de alte aciuni verticale. HYD: cedarea hidraulic a terenului, eroziunea intern i eroziunea regresiv n teren, sub efectul gradienilor hidraulici. STR: cedare intern sau deformaia excesiv a structurii sau elementelor de structur, ca de exemplu fundaiile continue, radierele generale sau pereii de subsol, n care rezistena materialelor structurii contribuie semnificativ la asigurarea rezistenei.

GEO: cedarea sau deformaia excesiv a terenului, n care rezistena pmnturilor sau a rocilor contribuie n mod semnificativ la asigurarea rezistenei. Starea limit GEO este, de obicei, critic pentru determinarea dimensiunilor fundaiilor.

25

Calculul la SLU GEO

Condiia de verificare:

Vd Rd

unde:

Vd reprezinta valoarea de calcul a aciunii verticale sau componenta vertical a unei aciuni totale aplicat la baza fundaiei.

Vd trebuie s includ greutatea proprie a fundaiei, greutatea oricrui material de umplutur i toate presiunile pmntului, fie favorabile, fie nefavorabile. Presiunile apei care nu se datoreaz ncrcrilor transmise terenului de fundare, trebuie incluse ca aciuni.

Rd reprezinta valoarea de calcul a capacitii portante.

26

Cazul general de calcul al capacitatii portante

27

Calculul capacitii portante n condiii nedrenate

Calculul capacitii portante n condiii nedrenate se poate face cu relaia :

Rd = A' (pi+2) cu;d bc sc ic + q unde: Rd valoarea de calcul a capacitii portante A' aria redus a bazei fundaiei

A' = L B unde: L = L 2 eL ; B = B 2 eB ; eL = MS,B / NS ; eB = MS,L / NS cu;d valoarea de calcul a coeziunii nedrenate bc factor adimensional pentru nclinarea bazei fundaiei:

bc = 1 2 / (pi + 2) nclinarea bazei fundaiei fa de orizontal

sc factor adimensional pentru forma bazei fundaiei: sc = 1+ 0,2 (B'/L') pentru o fundaie rectangular sc = 1,2 pentru o fundaie ptrat sau circular

ic factor adimensional pentru nclinarea ncrcrii V produs de ncrcarea orizontal H

c

u; d

1= (1+ 1- )

2Hi

A'c pentru H A' cu;d

q suprasarcina total la nivelul bazei fundaiei

28

Calculul capacitii portante in condiii drenate

Pentru cazul general, calculul capacitii portante in condiii drenate se face cu relaia:

Rd = A' (c'd Nc bc sc ic + q' Nq bq sq iq + 0,5 ' B' N b s i) unde: c'd valoarea de calcul a coeziunii efective Nc, Nq, N factori adimensionali pentru capacitate portant Nq = e pi tan' tan2 (45.+ d /2)

Nc = (Nq - 1) cot d N = 2 (Nq- 1) tan , n care = d /2

unde: d valoarea de calcul a unghiului de frecare intern n termeni de eforturi efective bc, bq, b factori adimensionali pentru nclinarea bazei fundaiei bq = b = (1 - tan d)2

bc = bq - (1 - bq) / (Nc tan d) sc, sq, s factori adimensionali pentru forma bazei fundaiei:

rectangular sq = 1 + (B'/L' ) sin d

s = 1 0,3 (B'/L') sc = (sqNq -1)/(Nq - 1)

ptrat sau circular sq = 1 + sin d

s = 0,7 sc = (sq Nq -1)/(Nq - 1) ic, iq, i factori adimensionali pentru nclinarea ncrcrii V produs de ncrcarea orizontal H

29

ic = iq - (1 - iq) / (Nc tan d) iq = [1 - H/(V + A' c'd cot d)]m i = [1 - H/(V + A' c'd cot d)]m+1

unde: m = mB = [2 + (B '/ L' )]/[1 + (B' / L' )] cnd H acioneaz n direcia lui B' m = mL = [2 + (L' / B' )]/[1 + (L' / B' ] cnd H acioneaz pe direcia lui L' m = m = mL cos

2 + mB sin2 unde: este unghiul dintre direcia pe care acioneaz H i direcia lui L' q' suprasarcina efectiv la nivelul bazei fundaiei ' valoarea de calcul a greutii volumice efective a pmntului sub baza fundaiei

d [] Nc Nq N 0,0 5.1 1.0 0.0 2,5 5.8 1.3 0.0 ...

45,0 133.9 134.9 110.9

30

Diagramele de variatie ale valorilor factorilor adimensionali pentru capacitate portant U

n

g

h

i

u

l

d

e

f

r

e

c

a

r

e

d

[

]

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 110.0 120.0 130.0 140.0

NgamaNcNq

31

Calculul la Starea limit de exploatare SLE

Calculul la starea limit de exploatare comport ndeplinirea condiiilor de verificare a urmtoarelor criterii principale:

(1) Deplasri i/sau deformaii: valorile de calcul limit pentru care se consider atins n structur o stare limit de exploatare normal.

(2) ncrcarea transmis la teren: valoarea de calcul limit pentru care n pmnt apar zone plastice cu extindere limitat (zona plastic este zona pe conturul i n interiorul creia se ndeplinete condiia de rupere n pmnt).

Verificarea criteriului privind deplasrile i / sau deformaiile

Verificarea la starea limit de exploatare trebuie s urmreasc ndeplinirea condiiei:

s s sau t t s , t

deplasri sau deformaii posibile

s

valori limit ale deplasrilor fundaiilor i deformaiilor structurilor, stabilite de proiectantul structurii

t

valori limit ale deplasrilor fundaiilor i deformaiilor structurilor admise din punct de vedere tehnologic, specificate de proiectantul tehnolog, in cazul constructiilor cu restricii de deformaii n exploatare normala (CRE)

32

Deplasri sau deformaii posibile

Tasarea absolut

(1) Componentele tasrii sunt:

(1.1) s0: tasarea imediat; pentru pmnturile saturate, datorit deformaiei de lunecare sub volum constant i pentru pmnturile parial saturate datorit att deformaiilor de lunecare ct i reducerii de volum;

(1.2) s1: tasarea datorat consolidrii (tasarea din consolidarea primar);

(1.3) s2: tasarea datorat curgerii lente (tasarea din consolidarea secundar), n special n cazul unor pmnturi organice sau argile sensitive.

(2) Deformaiile terenului calculate pe baza prezentelor prescripii reprezint deformaii finale rezultate din suma tasrii instantanee i a tasrii din consolidarea primar. n cazul n care este necesar evaluarea independent a acestor componente, ca i n situaiile n care apare posibil producerea unor tasri importante din consolidarea secundar, se folosesc metode de calcul corespunztoare.

(3) Necesitatea calculului evoluiei n timp a tasrii din consolidare primar se apreciaz n funcie de grosimea straturilor coezive saturate (avnd Sr > 0,9) cuprinse n zona activ z0 a fundaiei, de posibilitatea de drenare a acestor straturi, de valorile coeficientului de consolidare cv precum i de viteza de cretere a presiunii pe teren n faza de execuie i de exploatare a construciei.

33

(4) Capacitatea pmnturilor de a suferi tasri din consolidare secundar se apreciaz n funcie de valoarea coeficientului de consolidare secundar c.

c Compresibilitatea secundar a pmntului

< 0,004 0,004 0,008 0,008 0,016 0,016 0,032

> 0,032

foarte mic mic medie mare

foarte mare

(5) Calculul tasrilor probabile ale terenului de fundare se efectueaz n ipoteza comportrii terenului de fundare ca un mediu liniar deformabil.

(6) n calculul tasrilor probabile ale terenului de fundare trebuie luate n considerare: - influena construciilor nvecinate; - suprancrcarea terenului din imediata vecintate a fundaiilor (umpluturi, platforme, depozite de materiale etc.).

34

1. Calculul tasrii absolute prin metoda nsumrii pe straturi elementare

35

1. Efortul unitar net mediu, pnet, la baza fundaiei se calculeaz:

pnet = pef - D unde: pnet presiunea net medie la baza fundaiei pef presiunea efectiv medie la baza fundaiei: pef = N / A unde: N ncrcarea de calcul total la baza fundaiei (ncrcarea de calcul transmis de construcie, Q, la

care se adaug greutatea fundaiei i a umpluturii de pmnt care st pe fundaie) A aria bazei fundaiei greutatea volumic medie a pmntului situat deasupra nivelului bazei fundaiei D adncimea de fundare

2. Pmntul situat sub nivelul tlpii de fundare se mparte n straturi elementare, pn la adncimea corespunztoare limitei inferioare a zonei active; fiecare strat elementar se constituie din pmnt omogen i trebuie s aib grosimea mai mic dect 0,4 B.

36

3. Pe verticala centrului fundaiei, la limitele de separaie ale straturilor elementare, se calculeaz eforturile unitare verticale datorate presiunii nete transmise de talpa fundaiei:

z = 0 pnet unde: z efort unitar vertical la adncimea z 0 coeficient de distribuie al eforturilor verticale, n centrul fundaiei, pentru presiuni uniform distribuite,

dat n tabele n funcie de L/B i z/B unde: L latura mare a bazei fundaiei B latura mica a bazei fundaiei z adncimea planului de separaie al stratului elementar fa de nivelul bazei fundaiei

4. Zona activ n cuprinsul creia se calculeaz tasarea straturilor se limiteaz la adncimea z0 sub talpa fundaiei, la care valoarea efortului unitar vertical z devine mai mic dect 20% din presiunea geologic gz la adncimea respectiv:

z gz0, 2 < n situaia n care limita inferioar a zonei active rezult n cuprinsul unui strat avnd modulul de deformaie liniar 5000kPaE , adncimea z0 se majoreaz prin includerea acestui strat, sau pn la ndeplinirea condiiei:

0,1z gz <

n cazul n care n cuprinsul zonei active stabilit apare un strat practic incompresibil (E > 100.000 kPa) adncimea zonei active se limiteaz la suprafaa acestui strat.

37

5. Tasarea absolut posibil a fundaiei se calculeaz:

medn3 zi i

1 si

10 hsE

= [mm]

unde: s tasarea absolut probabil a fundaiei

coeficient de corecie: = 0,8 medzi efortul vertical mediu n stratul elementar i:

sup infmed zi zi kPazi 2

+=

unde: sup inf

,zi zi

efortul unitar la limita superioar, respectiv limita inferioar a stratului elementar i

hi grosimea stratului elementar i Ei modulul de deformaie liniar al stratului elementar i n numrul de straturi elementare cuprinse n limita zonei active

38

2. Metoda punctelor de col

Pentru calculul tasrii suplimentare ntr-un punct al unei fundaii, sub influena ncrcrilor transmise de fundaiile nvecinate i a suprancrcrii terenului n vecintatea fundaiei respective, eforturile z corespunztoare se determin prin metoda punctelor de col.

Efortul z la adncimea z a unui punct aflat pe verticala colului unei suprafee dreptunghiulare ncrcat cu presiunea uniform distribuit, pnet, se calculeaz:

z = C pnet unde: C coeficientul de distribuie al eforturilor verticale la colul suprafeei ncrcate, dat n tabele n funcie

de rapoartele L/B i z/B

Prin suprapunerea efectelor se poate determina efortul z pe verticala unui punct P sub o fundaie aflat la o distan oarecare de o suprafa dreptunghiular ABCD, ncrcat cu o presiune uniform distribuit pnet:

39

z = pnet (C1 + C2 - C3 - C4) unde: C1 coeficientul de distribuie al eforturilor pentru dreptunghiul AEPG C2 idem, pentru dreptunghiul GPFD C3 idem, pentru dreptunghiul BEPH C4 idem, pentru dreptunghiul HPFC

Pentru fundaiile de form special n plan, la care distribuia presiunilor pe talp se admite s se considere uniform, eforturile z pe verticala diferitelor puncte ale fundaiei se pot determina cu ajutorul metodei punctelor de col, prin aproximarea formei reale a fundaiei cu un numr de suprafee dreptunghiulare i suprapunerea efectelor.

40

3. Calculul tasrii absolute prin metoda stratului liniar deformabil de grosime finit

n cazul n care fundaia are limea (sau diametrul) B > 10 m, iar stratul care constituie zona activ se caracterizeaz prin valori E > 10.000 kPa, tasarea absolut probabil a fundaiei se calculeaz prin metoda stratului liniar deformabil de grosime finit.

Tasarea absolut probabil a fundaiei se calculeaz:

( ) [ ]n 2i i-1net i1 i

100m 1 cmK Ks p BE

=

unde: m coeficient de corecie prin care se ine seama de grosimea stratului deformabil z0,

dat n tabel Ki, Ki-1 coeficieni adimensionali dai n tabele, stabilii pentru nivelul inferior, respectiv superior al stratului

i Ei modulul de deformaie liniar a stratului i

i coeficientul lui Poisson al stratului i

41

Tasarea medie

Tasarea medie probabil a construciei se calculeaz ca medie aritmetic a tasrilor absolute posibile a cel puin 3 fundaii izolate nvecinate ale construciei.

Tasarea relativ

Tasarea relativ probabil se calculeaz ca diferena ntre tasrile absolute a 2 fundaii izolate sau continue nvecinate raportat la distana ntre ele.

Inclinarea fundaiei dreptunghiulare ncrcat excentric

nclinarea longitudinal nclinarea transversal

( )2m 1

1 1 3m

1tg

/ 2N eK

E L =

( )2m 2

tr 2 3m

1tg

/ 2N eK

E B =

unde: N ncrcarea vertical de calcul ce solicit excentric fundaia e1, e2 excentricitatea punctului de aplicare a forei N fata de centrul bazei, paralel cu L (B) Em, m valorile medii ale modulului de deformaie liniar i coeficientului lui Poisson, pentru ntreaga zon

activ K1, K2 coeficieni adimensionali determinai grafic n funcie de raportul n = L/B

42

Inclinarea fundaiei circulare

( )2m3

m

3 1tg

4N e

E r

=

unde: e excentricitatea punctului de aplicare a forei N msurat din centrul bazei r raza axei fundaiei

nclinarea unei fundaii avnd n plan form poligonal se calculeaz cu aceeai relaie, considernd raza egal

cu: A

rpi

= ; unde: A este aria bazei fundaiei poligonal.

43

Inclinarea fundaiei continue

( )( )

2m

3m

0,04 1tg

/ 2N e

E B

=

unde: e excentricitatea punctului de aplicare a forei N msurat fa de axa longitudinal a bazei

fundaiei continue

Inclinarea fundaiei sub influena fundaiilor vecine

tg = (s1 s2) / B sau

tg = (s1 s2) / L

unde: s1, s2 tasrile absolute posibile pentru verticalele fiecrei margini a

fundaiei B, L latura bazei fundaiei dup direcia nclinrii

44

Incovoierea relativ a fundaiei continue

ncovoierea relativ posibil a fundaiei continue sub stalpi se determin:

f = (2 s3 s1 s2) / 2l unde: s1, s2 tasrile absolute posibile ale capetelor poriunii ncovoiate care se

analizeaz s3 tasarea absolut posibil maxim sau minim pentru poriunea

ncovoiate care se analizeaz l distana ntre punctele avnd tasrile posibile s1 i s2

45

Deplasri sau deformaii limit (valori orientative)

Tipul construciei

Deformaii Deplasri (tasri) Tipul

deformaiei Valoare limit

[-] Tipul deplasrii

Valoare limit [mm]

1

Construcii civile i industriale cu structura de rezisten n cadre: a) Cadre din beton armat fr umplutur de zidrie sau panouri

tasare relativ

0,002

tasare absolut maxim, smax

80

......

2 Construcii n structura crora nu apar eforturi suplimentare datorit tasrilor neuniforme

tasare relativ 0,006 tasare absolut maxim, smax

150

3

Construcii multietajate cu ziduri portante din: a) panouri mari

ncovoiere relativ, f

0,0007

tasare medie, sm

100 ......

.. Construcii nalte, rigide, H < 100 m nclinare, tg 0,004 tasare medie, sm 200

46

Verificarea criteriului privind incrcarea transmis la teren

Condiia de verificare a criteriului privind limitarea ncrcrilor transmise la teren se exprim sub forma:

pef,med ppl

pef,med presiunea efectiva medie la baza fundatiei, calculata pentru aciunile sau combinaiile de aciuni din gruprile caracteristic, cvasipermanent si frecvent (GF)

ppl presiunea plastica care reprezinta valoarea de calcul limit a presiunii pentru care n pmnt apar zone plastice de extindere limitata

Pentru fundaiile cu baza de form dreptunghiular, presiunea plastica se calculeaz:

( )p m B N q N c Npl l 1 2 3= + +

ml coeficient adimensional al condiiilor de lucru

media ponderat a greutilor volumice de calcul ale straturilor de sub fundaie cuprinse pe o adncime de B/4 msurat de la baza fundaiei

B latura mic a bazei fundaiei q suprasarcina de calcul la adancimea de fundare, lateral fa de fundaie c valoarea de calcul a coeziunii pmntului de sub baza fundaiei N1, N2, N3 coeficieni adimensionali de capacitate portanta, definiti n funcie de valoarea de calcul a

unghiului de frecare interioar a pmntului de sub baza fundaiei

47

Parametrii geotehnici de compresibilitate

Parametrii geotehnici de compresibilitate ai straturilor de pmnt care intervin n calculul deformaiilor posibile ale terenului de fundare sunt:

- modulul de deformaie liniar, Es; - coeficientul de contracie transversal (coeficientul lui Poisson), s.

Parametrii geotehnici de compresibilitate se obin prin:

(1) ncercri pe teren

(2) ncercri n laborator

(3) Calcul invers

(4) Utilizarea unor valori orientative

48

Modulul de deformaie liniar Es

ncercri pe teren

ncercri directe: ncercarea de ncrcare cu placa (PLT) ncercri indirecte: ncercri de penetrare cu conul i piezoconul, ncercarea de penetrare dinamica (DP), ncercarea prin sondare cu greuti (WST) si ncercarea cu dilatometrul plat (DMT).

ncercri in laborator

n lipsa ncercrilor de teren, pentru calculul deformaiilor n faze preliminare de proiectare a construciilor speciale, CS, ct i pentru calculele definitive ale construciilor obinuite, CO, se admite utilizarea valorilor modulului de deformaie edometric, Eoed.

E = Eoed M0 unde: Eoed valoarea modulului de deformaie edometric, determinat n intervalul de eforturi cuprins ntre

efortul geologic corespunztor adncimii de recoltare a probei

i efortul unitar vertical total la aceeai adncime

M0 coeficient de corecie pentru trecerea de la modulul de deformaie edometric la modulul de deformaie liniar;

49

Calcul invers

n cazul amplasamentelor cu stratificaie uniform, dac se dispune de valori msurate ale tasrilor la construcii existente, modulul de deformaie liniar se poate stabili prin calcul invers. Aceste valori pot fi utilizate n calculul tasrilor probabile ale unor construcii proiectate, cu condiia verificrii uniformitii caracteristicilor fiecrui strat prin sondaje executate pe amplasamentul fiecrei noi construcii.

Utilizarea unor valori orientative

n lipsa ncercrilor de teren, pentru calculul deformaiilor n faze preliminare de proiectare a construciilor speciale, CS, ct i pentru calculele definitive ale construciilor obinuite, CO, se admite utilizarea valorilor orientative date n tabele.

Coeficientul de contracie transversal (coeficientul lui Poisson), s

n lipsa unor valori obinute experimental, se pot adopta valorile indicate: Denumirea pmnturilor s

Bolovniuri i pietriuri 0,27 Nisipuri (inclusiv nisipuri prfoase i nisipuri argiloase) 0,30 Praf, praf argilos, argil nisipoas, argil prfoas 0,35 Argil, argil gras 0,42

50

Cazul terenului stratificat

Modulul de deformaie liniar

( )21 0s,med net s,med1K KE m p Bs

=

unde: m coeficient de corecie prin care se ine seama de adncimea zonei active z0 pnet presiunea net la baza fundaiei B latura mic a bazei fundaiei K1, K0 coeficieni adimensionali, stabilii pentru adncimile z = z0 i z = 0 s tasarea absolut posibil a fundaiei s,med valoarea medie a coeficientului lui Poisson

Coeficientul lui Poisson s,i i

s,medi

hh

=

unde: s,i coeficientul lui Poisson pentru stratul i hi grosimea stratului i

51

ELABORAREA PROIECTULUI DE EXECUTIE

Principii generale

Sistemul structural reprezint ansamblul elementelor care asigur rezistena i stabilitatea unei construcii sub aciunea ncrcrilor statice i dinamice, inclusiv cele seismice. Elementele structurale pot fi grupate n patru subsisteme: suprastructura (S); substructura (B); fundaiile (F); terenul de fundare (T).

a

S

F

c

T

S

F

b

0.00

T

d

0.00

T

S

B

F

e

TTTTTT T T

S

FB

S

BF

52

Suprastructura reprezint ansamblul elementelor de rezisten situate deasupra infrastructurii (I).

Infrastructura este alctuit din substructur, fundaii i terenul de fundare.

Substructura este zona poziionat ntre suprastructur i fundaii. n raport cu suprastructura, aceasta prezint diferene de alctuire i conformare, care conduc la capaciti de rigiditate i rezisten majorate. Fundaiile reprezint ansamblul elementelor structurale care transmit ncrcrile la terenul de fundare. Terenul de fundare constituie suportul construciei i reprezint volumul de roc sau de pmnt care resimte influena construciei respective sau n care pot avea loc fenomene care s influeneze construcia.

Infrastructura se proiecteaza astfel nct s fie solicitat, de regul, n domeniul elastic de comportare.

Se admite proiectarea mecanismului de plastificare a structurii la aciuni seismice severe cu dezvoltarea de articulaii plastice i n substructur. In aceste situaii se vor lua msuri care s asigure o comportare ductil a substructurii i accesul pentru intervenii post seismice.

53

Solicitri transmise infrastructurilor

Solicitrile transmise infrastructurilor se determin considernd eforturile transmise de suprastructur, ncrcrile aplicate direct infrastructurii (ncrcri din greutatea proprie, din ncrcri de exploatare, fore seismice etc.), presiuni sau mpingeri ale pmntului, presiunea apei etc.

Solicitrile transmise infrastructurilor se determin pentru:

- gruprile de aciuni pentru situaii de proiectare permanente sau tranzitorii (grupri fundamentale, GF); - gruprile de aciuni pentru situaii de proiectare seismice (GS).

stabilirea solicitrilor transmise infrastructurilor este condiionat de dimensionarea complet a suprastructurii; pentru structurile considerate avand o comportare liniar-elastica, se recomand calculul ansamblului constituit din suprastructur, infrastructur i teren de fundare; se recomanda acceptarea dezvoltarii mecanismului de disipare a energiei induse de cutremur prin formarea articulatiilor plastice dirijate; eforturile din aciunile seismice se asociaza mecanismului de plastificare al suprastructurii;

proiectarea infrastructurii trebuie s in cont de interactiunea cu suprastructura i terenul de fundare.

54

Sisteme structurale cu mecanisme de plastificare n suprastructur