curs 12 - fundatii pe chesoane, barete_ian 2012

7.2. Fundaii pe chesoane7.2. Fundaii pe chesoane

1. Generaliti

Chesoanele sunt elemente deconstrucie sub forma unorcutii de beton armat,cutii de beton armat,coborte n teren prinsparea pmntului dininteriorul lor i umpluteulterior cu beton.

Se creaz astfel un bloc defundaie care acioneaz ca ofundaie care acioneaz ca ofundaie direct, asigurndtransmiterea ncrcrilor de lasuprastructur la terenul bunde fundare.

1. Generaliti Se cunosc cteva categorii de chesoane:

chesoane deschise. chesoane cu aer comprimat: au la partea superioar un planeu de beton armat,

iar n interor aer comprimat, cu rolul de a permite chesonului s rmn uscat ininterior.chesoane plutitoare: folosite la construcii hidrotehnice, pentru poduri. chesoane plutitoare: folosite la construcii hidrotehnice, pentru poduri.

Utilizarea chesoanelor deschise este reclamat n cazurile n care suntnecesare fundaii de adncime: n cazul n care terenul bun de fundare se gsete la adncimi mai mari de

5...8m. Atunci cnd nivelul apei subterane este ridicat. La pmnturi afuiabile la care soluiile de sprijinire sunt foarte scumpe. Atunci cnd incrcrile orizontale sunt mari: la consolidarea versanilor, la Atunci cnd incrcrile orizontale sunt mari: la consolidarea versanilor, la

sprijiniri de maluri. n cazul n care datorit prezenei n straturile superioare a materialului lemnoas,

a pietrelor, nu se poate folosi soluia de fundare pe piloi.

Soluia de fundare pe chesoane nu se poate folosi n vecintatea unorconstrucii atunci cnd sunt posibile afuieri ale pmntului (cndavem nisipuri fine, prfoase, etc.).

2. Fundaii pe chesoane deschise

1. Conformarea chesonului

Chesoanele au forma unor cutii fr fund, executate din beton, beton armat sau metal, care asigur sprijinirea pereilor spturii i executarea lucrrilor de excavaii la adpostul pereilor chesonului. executarea lucrrilor de excavaii la adpostul pereilor chesonului.

Forma n plan a chesonului depinde de baza construciei care sprijin pe el. Se recomand ca acestea s aib o form simetric fiind executate singular sau cuplate.

Ca seciune transversal, chesoanele din beton pot fi : ptrate, dreptunghiulare, circulare, eliptice, etc.



Chesoanele de seciune circular sunt cunoscute i sub denumirea depuuri. Ele pot fi realizate ca i elemente monolite (la suprafee mari)sau din elemente prefabficate (inele prefabricate).sau din elemente prefabficate (inele prefabricate).

Pentru preluarea ncrcrilor transmise de elementele suprastructurii,sistemul de fundare pe puuri se realizeaz din: puuri din elementeprefabricate, centuri din beton armat care leag puurile. Ele sedispun la colurile cldirii, la interseciile pereilor i n lungul acestoraatunci cnd acetia sunt acionai de valoari ale ncrcrilor extreme.



Un cheson deschis are urmtoarele elemente:

pereii chesonului (1),

cuitul (2),

pereii interiori (3),

fundul chesonului (4), fundul chesonului (4),

radierul din beton armat superior (5).



Pereii chesonului asigur preluarea ncrcrilor transmise de terenul sprijinit n timpul lovirii n teren a chesonului. n seciune vertical ei pot avea:pot avea:

seciune constant pe nlime,

seciune n trepte,

seciune variabil pe nlime.

Pereii verticali se execut uor i asigur o bun ghidare a chesonului, avndfrecare mare pe suprafaa lateral. Micorarea grosimii acestora se poate face prinfrecare mare pe suprafaa lateral. Micorarea grosimii acestora se poate face prinnchiderea pereilor, executarea lor n trepte sau executarea unei retrageri la parteasuperioar a cuitului.

Spaiul dintre perete i teren poate fi umplut cu suspensie de argil (noroibentonitic) a crui scurgere pe sub cuit trebuie mpiedicat prin prevederea unuidop de argil cu pietri la vrf.



Grosimea pereilor se adopt iniial constructiv, urmnd s se verifice prin calcul:

pentru chesoane cu perete de beton

pentru chesoane cu perete de beton armat

cm

mD

mD

40

1,012

1,010

+=

+=

unde D diametrul interior al

seciunii chesonului

cm40



Cuitul chesonului este elementul care uureaz coborrea, nvingnd rezistena pmntului din planul tlpii. Cuitul se realizeaz sub forma unui unghi ascuit avnd:unui unghi ascuit avnd:

=(55 65)0 pietriuri, nisipuri ndesate, argile consistente,

=500 pmnturi cu rezisten sczut (lrgirea tlpii).

Vrful se protejeaz prin intermediul unor profile metalice ancorate n masa betonului din perete.

2. Fundaii pe chesoane deschise1. Conformarea chesonului

Fundul chesonului se realizeaz funcie de scopul chesonului: fundaie sauspaiu pentru staie de pompe. n primul caz, dopul de beton se toarn nuscat, sub nivelul apei, imediat dup ce chesonul a ajuns la cot. n al doileacaz, acesta se realizeaz n mai multe straturi.caz, acesta se realizeaz n mai multe straturi.

Grosimea fundului chesonului se determin din condiia de echilibru asubpresiunii apei:

n care H nlimea coloanei de ap,

b greutatea volumic a betonului.

Lund n considerare efectul de bolt al plcii, grosimea acesteia se poatereduce pn la: t=(0,15...0,40)D. Dopul se realizeaz ca radier de betonarmat.

H8.0Htwb

w

armat.


2. Proiectarea fundaiilor pe chesoane deschise

a. Solicitri asupra chesonului

Forele care acioneaz asupra unui cheson sunt: ncrcrile din suprastructur: N, M, T. La dimensionarea fundaiilor pe ncrcrile din suprastructur: N, M, T. La dimensionarea fundaiilor pe

chesoane se vor adopta ncrcri de calcul .

Greutatea proprie a chesonului calculat n ipoteza chesonului gol, G, saua chesonului plin, Gf. Se vor adopta ncrcri de calcul.

mpingerea pmntului asupra peretelui chesonului. Se calculeaz nipoteza chesonului gol (la coborrea chesonului), ca mpingere activ.

2. Fundaii pe chesoane deschise2. Proiectarea fundaiilor pe chesoane deschise

a. Solicitri asupra chesonului Calculul mpingerii se face n teoria lui Rankine, cu toate c sunt

ndeplinite condiiile lurii n considerare a mpingerii n stare derapaos.rapaos.

n care

Dac terenul strbtut de cheson este stratificat calculul se face folosind caracteristici ponderate:

La evaluarea presiunii active a pmntului se va

aaia qkmldaNzkp += )/(

n

nnp hh

hh++

++=

...

...

1

11 ,

n

nnp hh

htghtgtg

++

++=

...

...

1

11 .

La evaluarea presiunii active a pmntului se va

lua n calcul o suprasarcin q=10kN/m2.

Dac pe nlimea peretelui apare un nivel de ap subteran, n calculul presiunii active a pmntului sub nivelul apei subterane se va nlocui greutatea volumic cu greutatea volumic n stare submersat sau saturat sat.




Presiunea hidrostatic a apei se calculeaz n dou ipoteze,funcie de metoda de excavare a pmntului din interiorulfuncie de metoda de excavare a pmntului din interiorulchesonului:

a. Sptur n uscat, cu evacuarea apei prin epuisment:

pw=(0,7-0,8) ha w - la terenuri coezive i

pw=1,0 ha w - la terenuri necoezive.

b. Coborrea chesonului prin realizarea spturii sub nivelulapei, fr epuisment.

pw=(0,7-0,8) ha w .

La evaluarea acestei presiuni trebuie s lum n considerarei procesele de curgere subteran din timpul executriispturii.



Rezistena pmntului de sub cuit, care apare n timpul coborrii chesonului.Valorile rezistenei pmntului se pot calcula cu relaia:

n care q=a, a valoarea mpingerii maxime a cuitului n teren, care poate fi admisegal cu (0,30-0,50)m.

Pentru determinarea Rsmax se folosesc relaiile de calcul a capacitii portante aunei fundaii la care terenul din exterior este supus unei suprasarcini uniformdistribuite q

Dac se sap sub cuit Rs=0



b. Determinarea suprafeei n plan a chesonului

Determinarea suprafeei n plan a chesonului se face ca i n cazul fundaiilordirecte, considernd chesonul un bloc de beton simplu.directe, considernd chesonul un bloc de beton simplu.

Predimensionarea:

pef pacc , n cazul predimensionrii pacc=pconv.

Verificarea se face conform SR EN 1997, la starea limit ultim SLU - GEO (starealimit de capacitate portant) i la starea limit de deformaie SLS

Valorile ncrcrilor N i Gc se vor stabili ca ncrcri de calcul.

Valoarea presiunii acceptabile pentru terenul de fundare se va stabili conformrecomandrilor normativului SR EN 1997.recomandrilor normativului SR EN 1997.

La stabilirea capacitii portante se poate considera i frecarea pe suprafaa laterala chesonului

Se neglijeaz atunci cnd Bcheson>Hcheson Se neglijeaz atunci cnd terenul din jur poate fi afuiat,

Se neglijeaz pentru perei cu retrageri

Se neglijeaz atunci cnd pmntul din jurul chesonului este moale sau contractil.


c. Verificarea condiiei de coborre (Determinarea grosimii pereilor) Verificarea la coborre a chesonului, din care rezult grosimea pereilor se face

pentru toate tronsoanele de turnare, condiia trebuind ndeplinit opentru toateetapele de coborre a chesonului.etapele de coborre a chesonului.

Se impune condiia de coborre: greutatea chesonului trebuie s fie att de mare nctchesonul s coboare sub greutate proprie.

G este greutatea proprie a chesonului, n diferite etape de coborre,

P ncrcri exterioare de calcul,

W subpresiunea apei, funcie de natura terenului

unde A - aria seciunii tlpii chesonuluiunde A - aria seciunii tlpii chesonului

pw subpresiunea apei, determinat conform

recomandrilor anterioare.

F rezultanta forelor de frecare dintre suprafaa lateral a

peretelui i terenul nconjurtor, calculat funcie de forma

peretelui,materialul din care este realizat, natura terenului

Rs reaciunea pmntului dezvoltat pe cuitul chesonului.


3. Armarea chesoanelor deschise

Chesoanele sunt ntotdeauna elementede beton armat, armarea lor fcndu-secu armtur longitudinal i transveraslcu armtur longitudinal i transverasl

Calculul armturii verticale (1) se faceconsidernd chesonul blocat la 0,65H i acionatde greutatea proprie (cu valoare de calcul).Calculul se face din condiia de ntinderecentric. Acoperirea cu beton a armturii este deminim 50mm.minim 50mm.

Calculul armturii orizontale (2). Armturaorizontal se dispune la exterior i sedimensioneaz pentru a prelua mpingerea datde pmnt asupra chesonului. Ea se calculeazpentru solicitrile care acioneaz asupa uneifii de 1,00m situate imediat deasupra cuitului.



Calculul armrii peretelui se face n trei ipoteze:

Ipoteza I: premergtoare lansrii Ipoteza I: premergtoare lansriichesonului (solicitri de montaj).

Se consider n aceast ipotez realizatprimul tronson al chesonului la suprafaaterenului, rezemat n patru sau mai multeseciuni i ncrcat cu sarcina repartizatprovenit din greutatea proprie.

Pentru chesoanle dreptunghiulare, sarcina Pentru chesoanle dreptunghiulare, sarcinarepartizat are intensitatea:

Pentru determinarea momentelorincovoietoare maxime, se considera cadrulca o grind rezemat pe dou reazeme.

bhdp = 1




Ipoteza II. Chesonul este cobort la cota Ipoteza II. Chesonul este cobort la cotadin proiect. Terenul de sub cuit estespat, greutatea chesonului fiindechilibrat de fora de frecare pe

perimetrul (Rs=0). Asupra chesonuluiacioneaz mpingerea activ apmntului i presiunea apei.

Pentru calculul armturii chesonul seconsider un cadru nchis avnd laturileegale cu axele mediane a pereilor incrcat n planul su de o presiunemedie obinut prin nsumarea mpingeriipmntului cu presiunea apei.




Ipoteza III. Chesonul este cobort numai pna la cota(H/2), la partea superioar are un inel betonat de 4-6(H/2), la partea superioar are un inel betonat de 4-6m. Pereii chesonului se nfig n teren pe o adncimede 1,0m. n acest caz, chesonul este echilibrat deforele de frecare (F) i reaciunea terenului pe cuit

(Rs).

Fora de frecare are n aceast ipotez valoaremaxim:

n care: Pa - este mpingerea activ a pmntului .

PaF 5,0n care: Pa - este mpingerea activ a pmntului .

Eforturile de calcul se determin lund o fie de 1msituat deasupra cuitului i considerat ncrcat nplanul ei cu rezultanta dintre presiunea activ medie apmntului i presiunea medie a apei pe aceast fie.


4. Calculul armrii cuituluiPentru calculul armturii cuitului se ian considerare ipoteza a III-a dencrcare a chesonului, subdivizat ndou cazuri:dou cazuri:

Cazul III.1. Asupra cuitului acioneazdoar presiunile exterioare (mpingereapmntului i a apei). Pentru acest cazmomentul ncovoietor i fora tietoarese calculeaz n seciunile I-I i II-II.

Cazul III.2. n afar de presiuni, pe feelelaterale mai acioneaz i reciunea

R1 pC = 1 ; R2 pC = 221

R + R = R = FG laterale mai acioneaz i reciuneavertical. Seciunea periculoas este I-Isau II-II.

Pentru calculul solicitrilor n seciunilepericuloase, trebuie determintreaciunea R1 i y.

R1 + R2 = R = u

Pa - mpingerea pmntului de calcul; P - presiunea efectiv sub cuit; G greutatea total a chesonului; F fora de frecare pe suprafaa lateral a chesonului; u perimetrul chesonului.


5. Executarea i lansarea chesoanelor deschise Chesoanele deschise pot fi executate i lansate n uscat sau n ap.

n cazul n care execuia are loc n uscat, se deschide o sptur pn la circa 0,50mdeasupra nivelului apei subterane. Apoi pe conturul pereilor se dispun grinzi scurtedeasupra nivelului apei subterane. Apoi pe conturul pereilor se dispun grinzi scurte(traverse) deasupra crora se ridic cofrajul primului tronson al chesonului.

Dup montarea armturilor, se toarn betonul pe nlimea primului tronson. Lacirca 1015 zile de la turnare se decofreaz.

Pentru a ncepe coborrea chesonului trebuie n prealabil scoase traversele de subcuit. Fiecare travers se reteaz de la exterior, apoi prin pendulare n jurul muchieiinterioare este extras de sub cuit. Pentru o ncrcare ct mai uniform a trverselori evitarea nclinrii, traversele se extrag respectndu-se simetria.i evitarea nclinrii, traversele se extrag respectndu-se simetria.

n final chesonul rmne rezemat numai pe 4 traverse dispuse dup un unghi de900 ntre ele. Pereii chesonului trebuie verificai la solicitrile care apar n aceastcondiie de rezemare. Ultimele 4 traverse se extrag deodat.


5. Executarea i lansarea chesoanelor deschise Atunci cnd cuitul vine n contact cu pmntul, chesonul ptrunde prin proprie

greutate pe o anumit adncime. Apoi este necesar sparea pmntului dininterior pentru coborrea n continuare a chesonului.

Sparea se poate face mecanizat(cu graifr, prin hidromecanizare etc.) sau manualdac dimensiunile n plan ale chesonului (i deci volumul de excavat) sunt reduse,iar cantitatea de ap infiltrat este redus.

Sparea se face de la centru spre exterior, respectndu-se simetria. Sparea subcuit, se aplic n diferite condiii de teren: nisipuri (a), pmnturi argiloase (b) ipmnturi compacte (argile tari, marne etc.) (c).


5. Executarea i lansarea chesoanelor deschise Pe msura sprii, chesonul coboar. Dac greutatea proprie nu este suficient

pentru a asigura coborrea chesonului deasupra pereilor, se amenajeaz oplatform pe care se pune un lest.

Dup coborrea chesonului pe adncimea corespunztoare nlimii primuluitronson, se ntrerupe sparea i se toarn n cofraje cel de al doilea tronson. Dupntrirea betonului i decofrare se reia ciclul.

La atingerea cotei de fundare prescrise se betoneaz ntregul spaiul interior saudac acestuia i se d o utilizare, numai un dop de beton la baza chesonului.

n figura sunt artate principalele faze de execuie a spturii i de lansare ale unuicheson executat n uscat.cheson executat n uscat.


5. Executarea i lansarea chesoanelor deschise

Principala problem la coborrea chesoanelor deschise indiferent de procedeulcare se utilizeaz, este asigurarea unei perfecte verticaliti a chesonului. nclinareacare se utilizeaz, este asigurarea unei perfecte verticaliti a chesonului. nclinareachesonului duce la nepenirea acestuia n pmnt.

Exist, de asemenea, riscul ca datorit frecrii mari, chesonul s rmn suspendatn loc de a mai rezema, prin intermediul cuitului, pe pmnt, la baz.

Sparea hidromecanizat sub nivelul apei n nisipuri, nisipuri fine, prfoase, prafurinisipoase, poate produce antrenarea hidrodinamica a pmntului de sub cuitulchesonului. n asemenea situaii, sparea trebuie ncetat, chesonul se umple cuap la o cot mai ridicat dect a apei din jur (pentru a determina un curent de apap la o cot mai ridicat dect a apei din jur (pentru a determina un curent de apdescendent care s contribuie la ndesarea pmntului), iar sparea n continuare seface cu graifrul sau hidromecanizat, urmat de betonare cu ajutorul plniei.

O alt dificultate care poate s apar la coborrea chesonului deschis o constituieprezena unor obstacole n teren (blocuri de piatr, epave etc.) a cror nlturaresub ap este dificil sau chiar imposibil. O soluie n aceste situaii o constituietransformarea chesonului deschis n cheson cu aer comprimat.

7.3. Fundaii pe barete7.3. Fundaii pe barete

7.3. Fundaii pe barete

Baretele sunt elemente structurale de fundare executate prinexcavarea n teren a unei guri cu seciune cvasirectangular ncare se toarn beton.

Domeniul de aplicare a baretelor este acelai cu cel al piloilor forai dediametru mare. Acest sistem de fundare se adopt numai dac prezintavantaje tehnico-economice n comparaie cu alte sisteme de fundare deadncime.

Utilizarea baretelor este indicat, n general, atunci cnd sunt ntruniteurmtoarele condiii: stratificaia stabilit pe amplasament cuprinde n suprafa pmnturi

puternic compresibile (pmnturi argiloase sau prfoase de consistenputernic compresibile (pmnturi argiloase sau prfoase de consistenredus, nisipuri afnate, mluri, turb etc.);

cu utilajele disponibile se poate asigura ncastrarea baretei ntr-un strat cucapacitatea portant ridicat, puin compresibil (nisipuri sau pietriurindesate, argile tari, roci stncoase sau semistncoase etc.);

structura transmite fundaiei ncrcri axiale i transversale mari care nu potfi preluate cu alte sistene de fundare de adncime i nici prin adoptarea unorsisteme de fundare de suprafa pe teren mbuntit.

7.3. Fundaii pe baretePrescripii generale de proiectare1. Materiale

Marca betonului min C12/15 Marca betonului min C12/15

Armturile baretelor se vor realiza din OB 37 sau PC 52

2. Alctuirea baretei

a. Dimensiunile seciunii orizontale sunt determinate de caracteristicileutilajelor cu care se execut sparea.

Limea baretei este de 0,60...1,00 m,

Lungimea min. a unui panou este de 2,00...2,70 m (Kelly, ESGH) Lungimea min. a unui panou este de 2,00...2,70 m (Kelly, ESGH)respectiv 3,50-3,80 m (ELSE).

Prin dispunerea mai multor panouri pe direcie perpendicular sau subdiferite unghiuri se pot obine forme variate n plan ale seciunii (I, L, K,T, Z etc.), n concordan cu mrimea i natura solicitrilor transmise desuprastructur

Barete forme in plan

Barete tehnologia de executie

Utilaj de forare


Prescripii generale de proiectare

b. Adncimea baretei (dimensiunea pe vertical) depinde de nivelul la care se ntlnete stratul portant sau, n general,

de cota pn la care se apreciaz c prin efectul combinat al frecrii pede cota pn la care se apreciaz c prin efectul combinat al frecrii pesuprafaa lateral i al rezistenei n planul bazei, bareta transmite lateren ncrcarea care-i revine.

Adncimea de ptrundere a baretei n stratul portant va fi de cel puin3b(b limea baretei).

3. Armarea baretelor Se face cu carcase de armtur pe ntreaga adncime a baretelor, Se face cu carcase de armtur pe ntreaga adncime a baretelor, La baretele solicitate numai la compresiune se admite ca armarea s se fac

numai la partea superioar, pe o distan egal cu 1/3 din fi dar nu maipuin de 3m. n acest caz, se vor prelungi 1/3 din numrul barelor longitudinale pn la talpa

baretei pentru evitarea ridicrii carcasei n timpul betonrii i pentru verificareaadncimii traneii excavate.

La baretele solicitate i la ncovoiere, seciunea de armtur se va adoptacorespunztor solicitrilor din baret.



3. Armarea baretelor Diametrele minime care se vor adopta pentru barete de armtur sunt:

armtura longitudinal de rezisten: 14-OB 37, 12-PC 52; armtura longitudinal de rezisten: 14-OB 37, 12-PC 52; armtura transversal (etrieri ) 10-OB 37; armtura pentru barete de rigidizare:

la limi de 0,60 m: 14-OB 37; la limi de 0,80 m i 1,0 m: 16-OB 37;

armtura din agrafe i crlige de susinere minimum 8-OB 37.

Distana minim dintre barele de armtur va fi de 15 cm.

Grosimea stratului de acoperire cu beton a carcasei de armtur,msurat de la faa exterioar a barelor de rezisten se va lua de celpuin 7 cm, iar n cazul terenurilor cu agresivitate de cca. 10 cm.



4. Dispunerea baretelor n radier

Corpul baretei va ptrunde n radier pe o lungime de cel puin 10cm, fr Corpul baretei va ptrunde n radier pe o lungime de cel puin 10cm, fr a se ine seama de betonul de egalizare.

Barele longitudinale ale carcasei de armtur se vor ancora n radier pe o lungime de cel puin 40d, unde d este diametrul barei.

Distana dintre faa baretei i marginea radierului se va lua de cel puin25cm.25cm.

curs 12 - fundatii pe chesoane, barete_ian 2012

Documents