curs 10

Structuri de sprijin în ingineria geotehnicăStructuri de sprijin în ingineria geotehnică- note de curs -

Prof. dr. ing. Anghel Stanciu

Cursul nr. 10

Pneusol, Gabioane, Tervoile, Texmour, Texol,

Polyfelt, Buses metalliques

Master: Inginerie Geotehnică

Bibliografie:Flener E.B., Karoumi R., Dynamic testing of a soil-steel composite railway bridge, Engineering Structures 31 (2009); 9:2803-2811.

Lambert S., Nicot F. and Gotteland P., Uniaxial compressive behavior of scrapped tire and sand-filled wire netted geocell with ageotextile envelope, Geotextiles and Geomembranes 29 (2011); 8:483-490.

Tang C. et al., Strength and mechanical behavior of short polypropylene fiber reinforced and cement stabilized clayey soil, Geotextilesand Geomembranes 25 (2007); 9:194-202.

Yoon Y.W., Cheon S.H. and Kang D.S., Bearing capacity and settlement of tire-reinforced sands, Geotextiles and Geomembranes 22(2004); 15:439-453.

http://www.google.ro/imghp?hl=ro&tab=ii

http://www.besafenet.org/

http://cee.engr.ucdavis.edu/

http://www.tubosider.hu/csoszerkezet

http://www.contech-cpi.com/

2Structuri de sprijin în ingineria geotehnică - note de curs

Prof. dr. ing. Anghel Stanciu; Asist. drd. ing. Oana Colţ; dr. ing. Mircea Aniculăesi; drd. ing. Florin Bejan

PNEUSOL

Pneurile sunt produse high-tech realizate dinmateriale de calitate superioara provenite dinindustria chimica, textila si metalurgica. Conformunui raport intocmit in 2006, in Uniunea Europeanas-au acumulat 3.23 milioane de tone de anvelope.Printr-o directiva data in acelas an, toate acesteanvelope trebuie reciclate.

http://www.recyclingmagazin.de/

Pneusolul a fost inventat de catre M. NguyenThanh Long (inginer vietnamez) Pneusolul reprezinta o tehnica de reabilitare asolurilor, rezultata din asocierea a doua elemente:pneuri/anvelope si sol/pamant

“pneu” – toate elementele de pneuri uzate (partilelaterale si banda de rulare) sau pneuri intregi asezateliniar sau in straturi

“sol” – toate varietatile de teren natural, artificial saudiverse deseuri



PNEUSOL

TIPURI DE PNEUSOL:

• Pneusol format din pneuri grele utilizate intregi• Pneusol format din elemente ale pneului (benzile de rulare sau partile laterale) urmandprincipiile de realizare a gabioanelor mari sau mici functie de dimensiunile pneurilor;• Pneusol format din partile laterale ale pneului dispuse in straturi care urmeaza principiile derealizare a pamanturilor consolidate

UTILIZARI:

• ranforsarea solurilor;• realizarea zidurilor de sprijin;• reductor al impingerii active;• absorbant de energie;• reducator de pante;• rambleuri lejere;•lucrari cu caracter special (coloane, rampe, antivibratii)

4

• structuri de sprijin cu pante mari (pereţi antiavalanşă sau pentru a împiedica alunecarea terenurilor)

•umpluturi uşoare (rambleuri, taluzuri, teren de fundare) ce diminuează cu până la 40 % presiunile directe:

Structuri de sprijin în ingineria geotehnică - note de curs Prof. dr. ing. Anghel Stanciu; Asist. drd. ing. Oana Colţ; dr. ing. Mircea Aniculăesi; drd. ing. Florin Bejan

5

• protejarea pantelor;




PNEUSOL

AVANTAJE:

• rezolva problemele de reciclare ale anvelopelor uzate;• este usor de pus in opera;• asigura continuitatea cu rambleele adiacente;• permite realizarea constructiei in etape si ploturi;• confera posibilitatea de a construi pereti curbi cu raza de curbura mica;• se poate folosi si pentru lucrari subacvatice.



PNEUSOL

ELEMENTE COMPONENTE:1. PARAMENTUL

• din elemente de beton

• din pneusol



PNEUSOL

ELEMENTE COMPONENTE:2. PNEURILEElementele rezultate din decuparea anvelopelorpot fi folosite dispunandu-se in diferite moduri:• partile laterale (flancurile) asezate pe cant;• benzile de rulare asezata pe cant;• benzile de rulare aplatizate;• pneuri grele intregi asezate in straturi;• pneuri usoare asezate in straturi



PNEUSOL

ELEMENTE COMPONENTE:3. LEGATURILE INTRE PNEURI• legaturi metalice din otel dur cu diametrul de 16 mm• agrafe U pentru benzile de rulare care au ecartament relativ slab necesitandu-se fixarea lor insol

• legaturi specifice in cazul a folosirii armaturilor metalice tip Teree Armee la peretii de pneusol

• utilizarea corzilor sau benzilor geotextile



PNEUSOL

ELEMENTE COMPONENTE:4. MATERIALUL DIN RAMBLEU• nu se impune nici un criteriu granulometric particular;• trebuie sa asigure o aderenta cat mai buna;• materialul de umplutura trebuie sa fie compresibil



PNEUSOL

DIMENSIONAREA1. GENERALITATI• Incercarile efectuate pe modele bidimensionale au pus in evidenta existenta a trei tipuri derupturi in zidul din pamant ranforsat cu pneuri:

Ruptura prin alunecare Ruptura datorata alunecarii armaturilor cu lungime insuficienta

Ruptura in masiv datorata rupturii armaturilor si propagării lor



PNEUSOL

DIMENSIONAREA1. GENERALITATI

• Dimensionarea interna, adica determinarea rezistentei la tractiune a pneurilor din ranforsare si a lungimii lor pentru a evita rupturile prin ruperea pneurilor sau din cauza aderentei;

• Dimensionarea externa, adica verificarea stabilitatii la rasturanare, alunecare la baza, sau a alunecarii generale si verificarea conditiilor de drenaj. Acestea sunt problemele mecanicii clasice a solului si fundatiilor.



PNEUSOL

DIMENSIONAREA2. Calculul la tractiune in pneuri

Principiul de calcul utilizat pentru determinarea eforturilor de tracţiune in pneuri constituente a unui zid din Pneusol consta in scrierea relaţiilor de echilibru generala intre benzile de pneu si parament la nivelul considerat.

Dimensionarea interna a unui zid de Pneusol

Echilibrul local intre parament si patul de ranforsare se traduce in Pneusol prin formula: T =Ka v H unde:

Ka = tg( /4+ /2) in cazul unui sol necoeziv

H este spaţiul dintre doua pneuri de ranforsare. Echilibrul zidului de susţinere la actiunea fortelor ce se exercita permite considerarea a trei tipuri de repartitie:

repartitie liniara: T1=Ka H (1+ Ka H2/L2)

repartitia lui Meyerhof T2= Ka H H /(1- Ka H2/3L2)

repartitie uniforma T3= Ka H H



PNEUSOL

DIMENSIONAREA3. Calculul lungimii de aderenta (SCHLOSSER, 1972)

Daca eforturile normale ce se exercita asupra pneurilor sunt uniforme , aproximativ egale cu valoarea lui (H) rezultata din efectul pamantului , condiţia de aderenta devine : Tm< 2bf H dl = 2bf H La de unde:

la>Tm/2bfH ~ Ka H /2bfn n fiind numarul de amaturi pe metru.

Tinand cont de experienta de la pamanturi armate s-a optat pentru o geometri L = 0,5H, L fiind latimea zidului iar H inaltimea.

Figura 10 : Calculul sumar al lungimii de aderenta



PNEUSOL

STUDIU DE CAZ 1Realizarea unei structuri din pamant armat

Amplasament: parcul IKRAM, Universitatea Putra Malaysia, MalaysiaSuprafata excavata: 7m latime si 5 m inaltimeLungimea armaturilor: 5m la baza si 3 m la varfNumar cauciucuri: 2100 bucati puse pe 25 straturi;Numar muncitori: 5 muncitori necalificatiNumar zile de lucru: 20

Etapa 1. Realizarea excavatiei



PNEUSOL


Etapa 2. Asezarea primului rand de anvelope si realizarea legaturilor din franghie de polipropilena

Etapa 3. Umplerea anvelopelor cu materialul excavat si compactarea



PNEUSOL


Etapa 4. Repetarea etapelor 2 si 3Etapa 5. Finalizarea lucrarii



PNEUSOL

STUDIU DE CAZ 2Reabiliarea unei portiuni a drumului D27 in Martinica



GABIOANE

Gabioanele (din italianul gabbione = “cusca mare“) sunt structuri celulare realizate cuelemente paralelipipedice din plase metalice galvanizate si umplute cu pietre ce aucaracteristici mecanice si dimensiuni adecvate. Fiecare unitate este bine legata de celelalte prinlegaturi astfel incat sa se obtina o structura monolita.

Pamant armat cu gabioane, Sveti Rok, Croatia.



GABIOANE

Utilizarea gabioanelor la stabilizarea taluzurilor si versantilor



GABIOANE

Utilizarea gabioanelor la regularizarea cursurilor de apa



GABIOANE

Utilizarea gabioanelor la realizarea podetelor metalice



GABIOANE

ELEMENTE COMPONENTE:1. Carcasa metalica• realizata din plasa de sarma dublu torsionata si

galvanizata

• In functie de dimensiuni exista mai multe tipuri:

Gabioane simple Gabioane cu diafragma Gabioane Jumbo; Gabioane sac; Saltea de gabioane.



GABIOANE

ELEMENTE COMPONENTE:2. Materialul de umplutura- se pot utiliza pietre de rau sau materiale concasate cu dimensiuni impuse;- pietrele trebuie sa nu fie gelive, solubile si sa aibe o duritate buna.



GABIOANE

CARACTERISTICI STRUCTURALE: Structura armata – capabila sa preia eforturi importante; Structura supla – deformabilitatea structurii nu afecteaza

rezistenta; Structura drenanta – capabila sa capteze si sa evacueze

apa din infiltratii care este unul din factorii de instabilitatea pamantului.

CARACTERISTICI FUNCTIONALE: Durata de viata – se poate considera interventia ca

definitiva; Usurinta de punere in opera – nu necesita personal

calificat sau echipamente speciale; Posibilitatea de a modifica structura in functie de

necesitati; Posibilitatea de intretinere – care de multe ori nici nu este

necesara.

TIPURI DE ZIDURI DIN GABIOANE: Ziduri de greutate; Ziduri semigravitationale.



GABIOANE

CRITERII DE CALCUL:



GABIOANE

EFORTURILE DIN MASIV:1. IMPINGEREA PAMANTULUI

Terenuri necoezive: Sa=1

2·γt·H

2·Ka Terenuri coezive: Sa=

1

2·γt·H

2·Ka-2·c·H�Ka

2. SUPRASARCINA

Sa=1

2·γt·H

2·Ka· �1+

2·p0γt

H�



GABIOANE

VERIFICAREA STRUCTURII:1. VERIFICAREA LA ALUNECARE

ηS=Fs

Fi

Fs=fN+cB+Spcosδ+Sr

N=Wm+Ws+Wf+Susinδ-Spsinδp+p0t

Fi=Sacosδ



GABIOANE

VERIFICAREA STRUCTURII:2. VERIFICAREA LA RASTURNARE

ηr=Ms

Mi

ηi=SP

S

3. VERIFICAREA LA STABILITATE GENERALA



GABIOANE

VERIFICAREA STRUCTURII:4. VERIFICAREA REZISTENTEI ZIDULUI

σmax=N

B-2e

σmax=1

B· �1+

6e

B�

5. VERIFICAREA REZISTENTEI PAMANTULUI



GABIOANE

SISTEMUL TERRAMESH:



GABIOANE

SISTEMUL TERRAMESH:Etapa 1. Pozitionarea elementului prefabricat

Etapa 2. Deplierea elementului



GABIOANE

SISTEMUL TERRAMESH:Etapa 3. Asamblarea diafragmelor si legaturilor pentru formarea celulelor

Etapa 4. Umplerea celulelor si asternerea materialului de umplutura



GABIOANE

SISTEMUL TERRAMESH:Etapa 5. Pozitionarea urmatorului strat



TERVOILE

Procedeul "TERVOILE" este un concept de reţinere a terenului inventat de inginerul CurtValerian, să răspundă într-un mod economic, rapid şi sigur nevoilor proiectantilor şicontractorilor. Ideea a pornit de la necesitatea optimizarii utilizarii materialelor industriale disponibile (tablametalica sau de aluminiu ondulată, grilaje metalice) prin mobilizarea rezistentei lor la intindere.

Avantaje :• Suporta realizarea unui structuri de sustinere cu inclinarifoarte mici;• Sunt foarte usor de manipulat si transportat;• Punerea in opera este rapida si nu necesita o echipaspecializata.



TERVOILE

TIPURI DE STRUCTURI

1. TERVOILE DIN BETON - panouri



TERVOILE

TIPURI DE STRUCTURI

1. TERVOILE DIN BETON - dale



TERVOILE

TIPURI DE STRUCTURI

2. TERVOILE DIN PLASE



TERVOILE

TIPURI DE STRUCTURI

3. TERVOILE DIN TABLA

4. TERVOILE DIN LEMN



TERVOILE

Eforturile unitare ce actioneaza pe planul de referinta sunt:

Efortul unitar vertical: zz

Efortul unitar orizaontal normal: zax K

Efortul unitar orizontal parallel: zy K 0

Calculul se face analog ca la structurile din pamant armat considerand o zona activa si una

pasiva.



TER-VOILE



TER-VOILE

1. Realizarea fundației și a primului strat de pământ compactat



TER-VOILE

2. Poziționarea elementelor prefabricate de ghidaj



TER-VOILE

3. Poziționarea elementelor prefabricate de fațadă



TER-VOILE

4. Montarea armăturilor



TER-VOILE

5. Realizarea umpluturii



TER-VOILE

6. Compactarea umpluturii



TER-VOILE



TERVOILE

57

Swansea, Anglia

Înălţime : 5-7 metriLungime : 240 metriSuprafaţă : cca.1500 mpUmpluturi :cca. 15000mcDurata de execuţie : 3 luniSistem folosit : Titan Block (PhiGroup)

58

Textomur consta din dispunerea de geogrile sau geotextile la o distant ape vericala de 500mm intre care se aseaza si se compacteaza umplutura de material coeziv sau granular. Fatada se realizeaza cu elemente prefabricate metalice captusite cu geotextil. Fatada poate fi acoperita cu pamant si plante pentru a reda taluzul in circuitul natural.


TEXTOMUR



TEXTOMUR

Etapa 1.

Dispunerea geotextilului sau geogridului

Etapa 2. Dispunerea fatadei de otel si pozitionarea sa

Etapa 3. Asezarea geosinteticului in spatiul format



TEXTOMUR

Etapa 4. Introducerea de bare de metal in spatiul format pentru a nu se deplasa in timpul

asternerii umpluturii

Etapa 5. Asternerea materialului de umplutura in

starturi si compactarea lui

Etapa 6. Dupa realizarea unei inaltimi de 500mm

asezarea urmatorului strat.



TEXTOMUR

Specificatii Elementel de fatada textomur au 5m lungime si un diametru de 8-10mm. Inaltimea unui start este de aprox. 500mm iar lunginea armaturilor se stabileste in functie de proiect. Unghiul de inclinare poate fi de 55° pana la verticala.

Avantaje•Pot fi utilizate ca metrial de umplutura materialul local. •Flexibilitate - Pot fi realizate curbe, colturi, terase, lungimi variabile.•Durabilitate – Au o durata de viata de aprox 120ani.•Se construiesc usor fara sa necesite o fundatie. •Constructia se realizeaza fara a necesita sprijiniri.

Utilizari1.Structuri de sprijin2.Realizarea taluzelor pentru caile ferate.3.Bariere fonice4.Sprijinirea alunecarilor de teren5.Extinderea suprafetelor construibile.



TEXTOMUR

63

Birmingham, Anglia

Înălţime : 9 metriLungime : peste 300 metriSuprafaţă : cca.2300 mpUmpluturi :cca. 23000mcDurata de execuţie : 8 saptamaniSistem folosit : Textomur



TEXSOL

Texsolul este un material suplu si rezistent rezultat prin ranforsarea unui material granular cu fire continui. Poate fi utilizat la realizarea zidurilor de sprijin cu pante mari, sau la stabilizarea pantelor

Firele din polyester sau poliamida sunt foarte fine (0,068 – 0,383mm diametru) se amesteca usor in golurile din structura scheletului granular.



TEXSOL

Pamanturile armate se pot obtine fie prinintroducerea in masa pamantului a unor armaturi continue (folii,grile, benzi sau bare) dispuse in anumite scheme fie prinamestecarea aleatoare a fibrelor cu pamantul.

Conceptul de armare a pamantului cu fibre naturale aaparut inca din antichitate. In 1985 Leflaive a stabilit o metoda deranforsare a pamantului prin utilizarea unor filamente polimericecontinue. In ultima perioada pamanturile armate cu fibredistribuite aleator a atras atentia multor ingineri geotehnicieni siimplicit o crestere a numarului de lucrari realizate folosindtehnologii tip “Texsol “.

In comparatie cu armarea sistematica a pamanturilorarmarea aleatoare are unele avantaje. Modul de realizare alpamanturilor armate cu fibre distribuite aleator imita stabilizareapamanturilor prin amestecare. Fibrele sunt usor de adaugat siamestecat cu pamantul la fel ca in cazul cimentului, varului sau aaltor aditivi. Distributia aleatoare a fibrelor ofera o oarecareizotropie si limiteaza aparitia planurilor potentiale de rupere cese pot dezvolta paralel cu orientarea fibrelor.

Fire scurte de PP



TEXSOL

In 2006 un grup de cercetatori de la Universitatea Nanjing din China au realizat unstudiu privind imbunatatirea pamantului cu fire de polipropilena si ciment. Rezultatele acestuistudiu au scos in evidenta avantajele utilizarii fibrelor sintetice pentru imbunatatireapamanturilor

In figura a (Curba effort-deformatie pentru un pamant armat cu fibre de PP) seobserva cresterea rezistentei pamantului armat fata de pamantul natural, dar un aport mai marede fibre nu conduce la o sporire semnificativa a rezistentei acestuia. In acelas timp se constata uncomportament mai ductil si rezistente postrupere mai mari la pamantul armat cu fibre de PP .

Figura b – Curba efort-deformatie pentru un pamant imbunatatit cu cimentFigura c – Curba efort-deformatie pentru un pamant imbunatatit cu ciment si fibre de

poliprpopilena.



TEXSOL

Imagini ale pamantului armat cu fibre de polipropilena (25%).

(a) pamant armat cu fibre de PP (marire 1500x);(b) pamant nearmat (marire 1500x);(c) suprafata fibrei in structura pamantului armat (marire 2000x);(d) distributia fibrelor in pamant;(e) interactiunea teren-fibra;



TEXSOL

Efectul de “punte” realizat de armarea cu fibre dispuse aleator impiedica dezvoltarea fisurilor



TEXSOL

8% - ciment + 0% - fibre

8% - ciment + 0.05% - fibre

8% - ciment + 0.25% - fibre



TEXSOL

Cercetari comparative



TEXSOLDimensionare

Analiza stabilitatii pantelor - rupere circulara sau nu.

Analiza rezistentei: rasturnare, alunecare, tensiuni pe talpa.

1. Rasturnare : i

sr

M

M

excentricitatea : 6

ABe

2. Alunecarea : 21 F

ABc

F

tgRR ttNT

3. Rezitenta pe talpa sub actiunea R , AB fiind considerate o fundatie rigida.



TEXSOL

TEHNOLOGIE

73

http://www.eiffagetravauxpublics.com/cms/travaux-publics/savoir-faire/produits-genie-civil/texsol.html


Polyfelt-ul este un material geosintetic composit cu ajutorul căruia se pot realiza structuri desprijin din pământ armat.

Parametri decisivi pentru realizarea unui masiv de pământ cu polyfelt sunt:Pamatul: - greutatea volumică, unghiul de frecare interna, coeziunea.Geosinteticul - frecarea pamat – armatura, tensiunea din armatura, transmitivitatea daca este folosit un material coeziv ca umplutură;Interacţiunea pământ – armatura, frecarea, capacitatea de drenare.

Calculul este asemănător ca pentru orice masiv de pământ armat.

Etapele de execuţie a unui masiv de pământ armat cu polyfelt sunt similare celor de larealizarea oricărei lucrări de susţinere de acest tip. Deosebirea apare din utilizarea unor corniere cepermit poziţionarea pe verticală a straturilor



POLYFELT

Etapa 1.Dispunerea cornierului şi a primului strat de

armătură



POLYFELT

Etapa 2.Aşternerea stratului de pământ

Etapa 3.Comopactarea

Etapa 4.Întoarcerea primului strat de armătură peste

pământ, profilarea

Etapa 5.Reluarea celor trei etape până la asigurarea

înălţimii dorite

76

Rodlau, AustriaDrumul din apropierea localitatii Rodlau sedegradase datorita infiltratiilor de apa.Pentru refacerea s-a optat pentru realizareaunei structuri de pamant armat de 30 minaltime (64°) construit cu sistemul TenCatePolyfelt.Dupa constructia structurii de pamantarmat, in 2005, in 2006 s-a trecut laexecutarea drumului si introducereavegetatiei.Costuri aproximative : 410000€



SOIL NAILING

Conceptul de “soil nailing”: Spre deosebire de sistemul clasic deancorare care introduce tensiuni în teren, acest sistem este “pasiv”, tensiunilese dezvoltă doar dacă terenul se deformează. Soil nailing se folosește în modnormal pentru stabilizarea taluzurilor și a versanților.



SOIL NAILING

Introducerea ancorelor în masivul de pământ ce trebuie sprijinit



SOIL NAILING

Montarea plaselor de armătură



SOIL NAILING



SOIL NAILING

Torcretarea



SOIL NAILING

Testarea ancorajelor



SOIL NAILING

Omaha, NE (2005)Stabilizarea unei excavații pentru realizarea unei anexe la o clădire existentă

curs 10

Documents