A XII-a Conferin Naional de Geotehnic i Fundaii - Iai, 20-22 septembrie 2012

Soluii de fundare pentru turnuri eoliene

B. Sngeorzan, M. Marin Universitatea Politehnica din Timioara, Facultatea de Construcii i Instalaii, Departamentul de Ci de Comunicaii Terestre, Fundaii i Cadastru

Cuvinte cheie: MEF, turnuri eoliene, piloi, stabilitate masiv de pmnt

REZUMAT: n lucrarea de fa se prezint o serie de aspecte privind soluiile de fundare pentru turnuri eoliene de producere a energiei electrice. Se prezint comparativ soluia de fundare direct i varianta de fundare pe piloi. Se pune accent pe calculul cu elemente finite al soluiilor de fundare ct i a coeficientului de stabilitate a terenului de fundare. De asemenea se prezint i conformarea n spaiu a sistemelor de fundare ct i modul de armare al acestora.

1 INTRODUCERE

Regimul de nlime al turnurilor eoliene este de 100m fa de cota superioar a sistemul de fundare, ansamblul constructiv fiind compus dintr-un pilon metalic de susinere a rotorului i elicelor centralei eoliene i o fundaie direct din beton armat sau piloi prevzui cu un radier la partea superioar.

La baz, turnul eolian este ncastrat n sistemul de fundare care poate fi alctuit dintr-o fundaie circular prevzut cu un cuzinet din beton armat sau piloi i radierul de la partea superioar.

2 CARACTERISTICILE MECANICE ALE TERENULUI DE FUNDARE

2.1 Descriere generala a terenului de fundare: n terenul de fundare s-au efectuat 2 foraje pentru fiecare locatie in parte Din forajele executate rezult urmtoarea stratificaie: pachet 0 pmant vegetal: argile negre cu pietri. Terenul nu este propice pentru fundare direct asa c trebuie inlturat. Poate avea diferite grosimi n cadrul amplasamentului. pachet 1 pietriuri i nisipuri: Pietriuri i nisipuri cuartifere, cafenii glbui rocate, cu

intercalaii de straturi cu grosimi diferite (de la centimetrice la metrice) de nisipuri prfoase i prafuri nisipoase. Forma granulelor pietriurilor este in general rotunjit, subalungite i plate, cu dimensiuni cuprinse ntre 0,5 cm i 2 6 cm, ocazional putnd ajunge pn la 10 cm. Grosimea stratului 2-4m

pachet 2 pmnturi coezive vrtoase: Prafuri nisipoase brune cafenii i cafenii glbui rocate, cu straturi cu grosimi variabile de nisip prfos i nisip cu rar pietri. Prezint o patina albicioas caolinitic, pete albe i negre i noduli caolinitici (de la sub 2 cm la 10 cm in diametru).Grosimea stratului 2,5-5m

pachet 3 pmnturi coezive vrtoase la tari: Prafuri nisipoase cafenii glbui rocate i brune cafenii, cu intercalaii de argile cafenii i nisipuri prfoase, ocazional cu pietri. Noduli albicioi caolinitici (sub 1 cm), ruginii si cenuii.Grosimea statului 3-6m

pachet 4 pmnturi coezive cu plasticitate ridicat: Prafuri i argile cu plasticitate ridicat, cafenii rocate i brune cafenii, cu rare straturi subiri nisipoase i ceva pietri. Prezint oxidari cu o patina roscat i negricioas i ocazional sunt observate concreiuni calcaroase (sub 2 cm).

367

Sunt pmnturi coezive, plastic vrtoase. Au plasticitate mare i foarte mare i de obicei prezint un grad ridicat de umiditate. Probabil constituie planuri de clivaj pentru numeroasele alunecri observate n zon.

2.2 Caracteristicile geotehnice ale terenului de fundare:

Coeficientul de pat ks = 50000-100000 kN/m3 Presiunea convenional de calcul: Pconv. barat = 257-510 kPa Caracteristici seismice - acceleraia gravitaional: ag = 0,32g - perioada de col: T = 1,00s

2.3 ncarcari:

Figura 1. ncrcari turn eolian

ncrcarea din greutatea proprie a fost calculat cu ajutorul programului axis vm ncrcarea din stratul de umplutur de deasupra fundaiei: G=23.4 kN/mp

3 FUNDAII DIRECTE-VARINATA 1

3.1 Descriere general: Pentru realizarea infrastructurii s-a optat a se realiza o fundaie isolat de tip elastic, de forma circular avand diametrul de 18m la baz i un cuzinet cu diametrul de 4,60m n care se va ncastra inelul de prindere a pilonului metalic.

368

Proiectul de infrastructur a fost conceput n concordan cu condiiile de teren. Proiectarea fundaiilor s-a bazat pe o serie de ipoteze privind stratificaia terenului precum i pe tehnologia de execuie. Talpa fundaiei se va realiza din beton armat C30/37 cu grosimea de 140 cm pe perimetru i 2,00m n vecintatea cuzinetului va rezema pe un strat de egalizare din beton C8/10 cu grosimea de 1,30m 2,80m.

Cuzinetul cu un diametru de 4,60m i o naltime de 0.85m va fi relizat din beton armat C35/45. Oelul folosit la realizarea armturilor va fi BST 500. 3.2 Modelarea structuri cu ajutorul programului axis vm Fundaia cicular a fost conceput din 2 domeni distincte. Cuzinetul i restul plci. Structura a fost modelat ca i plac pe mediul elestic de tip Winkler pentru aceasta folosindu-se reazem de suprafat.

Elementele finite au forma geometric triunghiular Folosirea programul Axis vm s-a facut cu respectarea normativelor i standardelor romneti

Figur 2. Modelare cu programul Axis vm

3.3 Calculul presiuni minim i maxim pe talp fundaiei: S-a calculat cu ajutorul programului axis vm i s-au obinut urmatoarele valori: Pmin=18620 daN/m2 Pmax=-4826 daN/m2

3.4 Calculul tasrilor terenului de fundare: S-au calculat cu ajutorul programul axis vm i s-au obinut urmtoarele valori : ez=3.725 mm ( valoarea minim) ez=-0.967 mm( valoarea maxim)

3.5 Calculul armturi fundaiei: S-a calculat cu ajutorul programul de elemente finite axis vm i s-au obinut urmtoarele valori: -armtura circular superioar acs=76,97 cm2/m -armtura circular inferioar aci=82.71 cm2/m -armtura radial superioar ars=36.04 cm2/m -armtura radial inferioar ari=48.69 cm2/m

369

Figur 3. Configuraia n plan i poziionarea armturi. Fundaia direct

4 FUNDAII PE PILOI-VARINATA 2

4.1 Descriere general Au fost considerai 25 de piloi distribuii uniform i ncastrai n placa de fundare . Avnd urmatoarele caracteristici: diametru de 1m i lungimea de 19 m.

4.2 Modelarea structuri cu ajutorul programului Axis vm Fundaia ptrata a fost conceput din 2 domeni distincte. Cuzinetul i restul placi. Structura a fost modelat ca i placa rezemata pe cei 25 de piloi. Elementele finite au forma geometric triunghiular.

Figur 4. Modelarea structuri cu pragramul Axis vm. Fundaia pe piloi

4.3 Calculul armturi fundaiei: S-a calculat cu ajutorul programul de elemente finite axis vm si s-au obtinut urmatoarele valori: armtur transversal superioar axs=58.27 cm2/m armatur transversal inferioar axi=53.90 cm2/m armatur longitudinal superioar ays=27.70 cm2/m

370

armatur longitidinal inferioar ayi=33.89 cm2/m Calculul armturi piloilor: Armarea s-a facut din considerente de formare a unei structuri spaiale bare longitudinale considerndu-se 1625 iar etrieri 8/15 cm

Figur 5. Configuraia n plan i poziionarea armturi. Fundaia pe piloi

4.4 Verificare piloi: Rezistena la smulgere a piloilor

Rsml=1214 kN

Rezistena la compresiune a piloilor Rc=1,527x103 kN

S01N Grp+

np

Mx yy2

:= S01=149,9 kN

Figur 6. Suprafa alunecare teren fundare . Science Rock

Cu programul de elemente finite Plaxis s-a obinut un factor de siguran 1.46 i suprafaa de alunecare prezentat n figura7 lundu-se n considerare activitatea seismic

Figur 7Suprafa alunecare teren de fundare. Plaxis

6 CONCLUZII:

n funcie de coeficientul de siguran se va alege metoda de fundare. Astfel pentru un coeficient de siguran mai mare dect 1.3 se va alege metoda direct de fundare iar pentru un coeficient de siguran mai mic dect 1.3 se va opta pentru varianta de fundare indirect i anume sistemul de fundare pe piloi. Lumgimea piloilor urmnd a fi stabilit n funcie de suprafaa de alunecare determinat.

BIBLIOGRAFIE:

1. Haida, V., Marin, M., Mirea, M., -Mecanica pamanturilor. Editura Orizonturi Universitare , Timisoara , 2004 2. Paunescu, M., Pop, V.,Silion, T.-Geotehnica si fundatii. Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti ,1982 3. Paunescu, M., Marin, M. Solutii moderne pentru fundatii directe. Editura Facla , Timisoara , 1986 4. Manoliu, I.,- Fundatii si procedee. Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti , 1983 5. A XI- A Conferinta nationala de geotehnica si fundatii, Timisoara, 2008

372