PowerPoint Presentation

3. CALCULUL PEREILOR DE SUSINERE3.1.Consideraii generale. Principiile de calcul conform SR EN 1997-1

Pentru probleme legate de interaciunea teren-structur este recomandabil ca n analiza lor s se utilizeze relaiile efort-deformaii pentru pmnturi i materialele folosite la realizarea structurii i strile de tensiuni n teren care sunt suficient de reprezentative pentru starea limit considerat, pentru o obine un rezultat sigur (SR EN 1997-1).

Considernd un perete de susinere nesprijinit (ncastrat jos i liber sus), pentru stabilitatea acestuia se ia n considerare o adncime de ncastrare corespunztoare. Iar posibila cedare a lor va aprea n jurul unui punct situat la zona interioar a peretelui (punct pivot). n Figura 3.1 este prezentat distribuia ideal a tensiunilor n timpul cedrii . colapsului prin limitarea tensiunilor active sau pasive n zonele n care peretele s-ar deplasa dinspre sau nspre teren, Fig. 3.1 a.

n cazul unui perete ncastrat i de data aceasta sprijinit sus (prai metalic, ancoraj, planeu) va avea tendina s cedeze n jurul sprijinirii printr-o rotire a ntreg corpului rigid. Distribuia ideal a tensiunilor este prezentat n Figura 3.1 b.

Fig. 3.1 Distribuia presiunilor efective liniare idealizaten realitate un perete trebuie s fie suficient de stabil pentru a nu produce fenomenul de cedare n condiiile n care deformaiile aprute n timpul execuiei i al exploatrii trebuie s fie minime totodat s dispun de un surplus de siguran n cazul unor situaii neprevzute. Este imperios necesar a crete adncimea de ncastrare mai mult dect este necesar pentru a putea preveni cedarea. Acest lucru se face n mod normal prin aplicarea coeficieniilor pariali de siguran de ncastrare cerut pentru siguran i pentru exploatare.

O stare limit ultim este definit ca acea stare care se refer la sigurana oamenilor i a structurii. Ca un minim trebuie luate in considerare o serie ae situam de stri limit ultime cum ar fi:

- pierderea echilibrului structurii sau a terenului, considerat ca un corp rigid, n care rezistena materialelor structurale i a terenului este nesemnificativ n asigurarea rezistenei (EQU);

- cedare intern sau deformaii excesive ale structurii sau elementelor structurale, n care rezistena materialelor structurale este semnificativ n asigurarea rezistenei (STR);

- cedarea sau deformaii excesive ale terenului, n care rezistena terenului este semnificativ n asigurarea rezisteni (GEO);

- pierderea echilibrului structurii sau terenului datorit modificrii ale neutrale (UPL);- antrenare hidrodinamic, eroziune intern a terenului datorit gradienilor hidraulici (HYD);

Pentru cazul pereilor ngropai este necesar a se lua n considerare cel puin una din urmtoarele situaii, Fig. 3.5:- pierderea stabilitii generale;

- cedarea unui element structural (perete, ancoraj, prai) sau a legturii dintre astfel de elemente;

- cedarea combinat n teren i n tbmeitul structural;

- cedarea datorit antrenrii hidrodinamice;

- micri ale peretelui ngropat care pot produce prbuirea structurii de susinere sau a structurilor nvecinate;

- cedarea prin oboseal sau diferite efecte care depind de factorul timp.

Conform propunerilor fcute de diferite ri europene, in conformitate cu propunerile cuprinse n normele proprii, n EN 1997-1 au fost introduse trei cazuri de proiectare, (abordri de calcul), Tabelul 3.1. Cele trei abordri introduc pac nete distincte ale valorilor coeficienilor pariali de siguran pentru ncrcri, parametri geotehnici, reaciuui, Tabelul 3.2.

Modalitatea de alegere a diferitelor cazuri de proiectare, are un efect important n analiza la starea limit a structurilor din ingineria geotehnic. n mod particular, comportamentul dat de interaciunea teren-structur este unul complex.

Calcului unei sprijiniri cu peren ngropai presupune luarea n considerare n dou etape :exprimarea condiiilor de echilibru din care rezult date importante referitoare la geometria peretelui ngropat cum ar f adncimea de ncastrare;

dimensionarea structurii la eforturile secionate la care este supus (momentencovoietoare, fore tietoare); n proiectarea la stri limit a pereilor de susinere a excavaiilor adnci trebuie luate n considerare o serie de etape cum ar fi:

- stabilirea criteriilor de performan care trebuiesc ndeplinite de perete;

- stabilirea strilor limit ce pot fi atinse pe parcursul construirii sau exploatriiperetelui;

- motivarea c sunt puine anse ca o stare limit s fie atins.

Metodele de calcul care se utilizeaz la proiectarea pereilor ngropai sunt:

- metoda echilibrului limit (MEL);

- metode care iau n considerare interaciunea teren-structur;

- metoda diferenelor finite (MDF);

- metoda elementelor finite (MEF).

n ceea ce privete alegerea metodei de calcul, aceasta se alege n funcie de complexitatea structurii, de procesul de execuie, informaiile necesare ce se obin n urma calculelor. La fel de importante sunt i datele de intrare de care dispunem n prima faz de proiectare i implicit rezultatele favorabile din punct de vedere economic care rezult n urma folosirii acestor date de intrare.

Metodele care se bazeaz pe echilibrul limit au ca punct de plecare condiiile ce corespund cedrii, cnd ntreaga rezisten la forfecare a pmntului se mobilizeaz uniform n jurul peretelui ngropat. n echilibrul limit eforturile laterale se presupune c au 0 distribuie simpl, liniar. Utilizarea ei pe scar mai larg face posibil obinerea de rezultate acceptabile putnd fi aplicat cu uurin la anumite forme structurale (pereii n consol). Pentru proiectarea pereilor rezemai pe mai multe niveluri se condider c metoda echilibrului limit nu este cea mai potrivit.

Metoda echilibrului limit (MEL) nu ofer informaii cu privire la deplasrile peretelui datorit faptului c utilizeaz rezistena la forfecare a terenului. n unele cazuri se ntmpl ca prin aplicarea unor coeficieni pariali de siguran la valorile presiunilor terenului, s conduc la situaia n care structura este supradimensionat. Astfel n proiectarea pereilor ngropai este necesar a se lua n considerare interaciunea perete-teren. Ca o sintetizare n Tabelul 3.4, sunt prezentai parametrii geotehnici utilizai n metodele de calcul n funcie de tipul acestora:Tabelul 3.4 Parametrii geotehnici utilizai n proiectarea unui perete ngropat (NP 113-2014)

3.1.2 Starea limit de exploatare normal (SLS)

Starea limit de exploatare normal face referire la acea stare limit ce privete funcionarea structurii sau a componentelor structurale n timpul exploatrii, care afecteaz confortul persoanelor i aspectul lucrrilor de construcie.n activitatea de proiectare, o apreciere corect a a exigenelor de exploatare normal au o mare influen asupra soluiei ce urmeaz a fi adoptat i anume: tipul de perete ngropat, etapele de construcie, numrul nivelurilor de rezemare.Pentru acest lucru este necesar a se lua n considerare situaiile care urmeaz:

- deplasri peste limita acceptat ale ansamblului perete-teren nconjurtor;

- curgerea inacceptabil a apei prin sau pe sub perete;

- transportul inacceptabil de particule de pmnt prin sau pe sub perete (splri,sufozii);

- modificri inacceptabile ale regimului de curgere a apei subterane.3.1.2.1 Deplasri i deformaii acceptabile pentru perei de susinere i terenul nconjurtor

Problema deplasrii strucurilor de susinere a devenit din ce n ce mai important ca urmare a dezvoltrii tehnologiilor de execuie a excavaiilor adnci i ca urmare a litigiilor la care le sunt asociate pagubele i degradrile aprute la cldirirle i reelele nvecinate datorate acestor deplasri.

Deplasrile n teren n jurul excavaiilor se datoreaz faptului c se schimb cmpul tensiunilor n terenul nconjurtor, n primul rnd datorit scderii eforturilor verticale i orizontale. Reducerea tensiunilor orizontale conduce la deplasarea pe orizontal a peretelui i tasarea terenului nconjurtor din jurul excavaiei, unde reducerea tensiunilor verticale la baza excavaiei poate duce la creterea att a terenului de sub baza excavaiei ca urmare a umflrii fundului spturii ct i la deplasarea pe orizontal a peretelui, Fig. 3.8, (Gue, 1998).

Astfel micrile terenului pot fi mprite n trei tipuri:

micri orizontale (cunoscute de obicei ca deplasri ale peretelui);

micri pe vertical a terenului (tasarea din spatele peretelui);

umflarea fundului spturii a excavaiei.Deplasrile pe care le pot suferi pereii de susinere la nivelul superior sau pe nlimea pereilor pot conduce la:

-deplasri inadmisibile ale peretelui la partea uperioar care s provoace dezaxri ale elementelor structurale ale suprastructurii i prin aceasta schimbarea rigiditii la partea superioar a peretelui;

- deplasri inadmisibile ale peretelui pe nlimea acestuia care s duc la apariia unor solicitri suplimentare n perete;

- deplasri inadmisibile ale terenului nconjurtor care s conduc la apariia unor degradri ale construciei.

Valoarea deplasrilor orizontale ale peretelui pe nlimea acestuia poate fi determinat prin luarea n considerare a interaciunii dintre perete i terenul nconjurtor. Aceast interaciune o poate surprinde metoda coeficientului de pat (coeficientului de rigiditate), metoda diferenelor finite sau metoda elementului finit.

Deplasrile peretelui trebuie s aib valori acceptabile, tocmai pentru a a nu provoca degradri ale cldirilor adiacente, cilor de comunicaii si reelelor subterane, (Ergun, 2008).n ceea ce privete deplasarea pe vertical a terenului (tasrile din spatele peretelui), trebuie acordat o atenie sporit, ntruct de aceasta depinde sigurana i stabilitatea cldirilor adiacente. n general tasarea din spatele peretelui poate surveni ca urmare a: Tasarea terenului datorat deformaiei peretelui n timpul excavrii:n timpul excavaiei are loc reducerea cmpului tensiunilor orizontale n interiorul peretelui ca urmare a micrii terenului i a peretelui. Deplasrile orizontale ale peretelui sunt consecina tasrilor terenului din spatele peretelui. De altfel mrimea deplasrilor peretelui de susinere depinde n special de rigiditatea i tipul elementelor de rezemare lateral, poziia reazemelor pe nlimea peretelui i nu n ultimul rnd de rigiditatea peretelui. Un exemplu este artat n Figura 3.11, n care sunt prezentate dou cazuri, un perete ncastrat jos i liber sus (Fig. 3.11 a) iar al doilea este cazul peretelui ncastrat la partea inferior i sprijinit printr-un reazem la partea superioar, Fig. 3.11b.