PILOŢI, PILOŢI FORAŢI DE DIAMETRU MARE, COLOANE

Pilot - Elemente structurale de fundare în adâncime, caracterizate printr-un raport mare - de obicei peste 15, între lungime şi latura secţiunii transversale sau diametru.

Pilot forat de diametru mare, fig.1.1b, este atribuit piloţilor realizaţi prin forarea unei găuri cu diametrul de 600mm sau mai mare, introducerea unei carcase de armături şi umplerea cu beton.

Coloanele, fig.1.1c, sunt elemente de fundare alcătuite din tuburi de beton armat, precomprimat sau ţevi metalice introduse în teren prin vibrare, pe măsura evacuării pământului din interior /5/. Şi în cazul coloanelor raportul D/d prezintă valoare mare, fiind de regulă mai mare ca 10.

Scopul este de a transfera încărcările ce le revin, masei de pământ prin repartiţia acestora în lungul lor şi/sau aplicarea directă pe stratul în care se găseşte vârful sau baza elementelor. În primul caz sunt definite drept elemente flotante, iar în cel de al doilea, elemente purtătoare pe vârf (1.1d, f).

Fig.1.1. Elemente de fundare în adâncime: a-piloţii; b-piloţi foraţi de diametru mare; c-coloana; d-pilot flotant; e-pilot purtător de vârf.

Utilizare:- Cu scopul de a transfera încărcările verticale şi orizontale ale suprastructurii,

straturilor de pământ ce constituie terenul cu care vin în contact (fig.1.2-1.7).- Pentru a prelua forţe de subpresiune sau răsturnare în cazul radierelor de subsol

situate sub nivelul apei sau picioarelor de rezemare a construcţiilor înalte (turnuri de televiziune, coşuri de răcire, fum, castele de apă, etc.).

- Compactarea depozitelor afânate, slab coezive şi necoezive, prin efectul combinat al deplasării pământului din zona ocupată de pilot şi al vibrării pe durata activităţii de lucru.

- Pentru controlul tasărilor, atunci când fundaţiile izolate sau radierele sunt rezemate pe pământuri aflate în vecinătatea malurilor, cornişelor, taluzurilor sau pe straturi puternic compresibile - fig.1.2.

- Pentru a rigidiza pământul aflat sub fundaţiile de maşini în vederea controlului atât a amplitudinii vibraţiilor cât şi al frecvenţei sistemului maşină-fundaţie - teren de fundare.

- Ca o siguranţă suplimentară la rezemarea culeelor şi pilelor de pod atunci când asigurarea unei rezemări corecte constituie o problemă.

- Pentru realizarea platformelor marine unde trebuie asigurată transmiterea încărcărilor la straturile de pământ aflate sub apă. Acestea constituie cazul unor piloţi parţial încastraţi supuşi la sarcini verticale şi orizontale cu posibilitatea de flambare.

- Asigurarea stabilităţii masivelor de pământ aflate în proces de alunecare, intrând în alcătuirea diferitelor soluţii de consolidare (fig.1.9).

- Cu rol de elemente de infrastructură în unele dintre soluţiile de realizare a fronturilor de acostare (cheiuri şi dane portuare maritime şi fluviale), construcţiilor de dirijare, estacadelor - fig.1.7.

Fig.1.2. Construcţie înaltă fundată pe piloţi, în condiţii deosebite de amplasament.

Fig.1.3. Soluţie de utilizare a piloţilor pentru construcţii de locuinţe.

2

2

Fig.1.6. Traversare tubulară fundată pe piloţi înclinaţi.

Fig.1.7. Piloţi metalici d=122 cm, utilizaţi în structuri portuare.

Fig.1.4. Arc de copertină pentru construcţie industrială, cu deschidere de 50m, cu rezemare pe piloţi.

Fig.1.5. Pilă pentru pod fundată pe piloţi

3

3

Această soluţie tehnică reuneşte mai multe elemente ce sunt solidarizate la partea superioară, de regulă printr-un radier, ceea ce defineşte o grupă de piloţi.

Fig.1.8. Soluţie de fundaţie pe piloţi - structură cu stâlpi prefabricaţi.

Fig.1.9. Utilizarea piloţilor foraţi de diametru mare în consolidarea alunecărilor de teren.

Clasificare :

* După natura materialului din care sunt executaţi, piloţii pot fi: din lemn, din metal,din beton simplu, din beton armat sau precomprimat şi piloţi compuşi. Piloţii compuşi sunt utilizaţi în situaţii speciale şi pot fi alcătuiţi din: lemn şi beton simplu, lemn şi beton armat, beton simplu şi metal, etc;

4

4

* După efectul pe care procedeul de punere în operă a pilotului îl are asupra terenului din jur, piloţii pot fi: de dislocuire şi de îndesare. Un pilot de dislocuire se realizează printr-o tehnologie de dislocuire şi îndepărtare a unui volum de pământ egal cu volumul pilotului, tehnologie care nu afectează semnificativ starea terenului de fundare din jur (fig.1.10).

Pilotul de îndesare rezultă atunci când prin modul de punere în operă sau tehnologia de execuţie a lui se realizează compactarea pământului din jurul şi de la baza pilotului (fig.1.10b).

* După forma şi variaţia secţiunii transversale, piloţii pot fi: cu secţiune transversală constantă şi cu secţiune transversală variabilă continuă, cu evazare la bază (fig.1.11) şi cu evazări multiple. După forma secţiunii transversale piloţii pot fi de secţiune circulară, pătrată, dreptunghiulară, trapezoidală, triunghiulară, poligonală cu sau fără gol central. Piloţii cu variaţie continuă a secţiunii transversale prezintă forma unor trunchiuri de con (fig.1.12) sau piramidă (fig.1.13).

Fig.1.10. a - Piloţi de dislocuire; b - pilot de îndesare.

După modul de execuţie piloţii pot fi: prefabricaţi şi executaţi pe loc cu sau fără elemente prefabricate (fig.1.11a şi fig.1.11b).

- Piloţii prefabricaţi se confecţionează în atelier, din lemn, metal, beton armat sau beton precomprimat şi se înfig în teren prin batere, presare, vibrare, vibropresare, înşurubare cu sau fără subspălare.

- Piloţii executaţi pe loc sunt acei piloţi la care corpul, în totalitate sau în cea mai mare parte se realizează prin turnarea betonului într-o gaură efectuată chiar pe locul pe care trebuie să-l ocupe.

5

5

Fig.1.11. Piloţi foraţi cu evazare la bază: a - integral monolit;b - cu elemente prefabricate.

Piloţii executaţi pe loc pot fi realizaţi prin unul din următoarele procedee: forare, batere, vibrare şi vibropresare.

Forarea constând în realizarea găurii prin folosirea de utilaje de forare, permite executarea piloţilor foraţi care pot fi clasificaţi după mărimea diametrului, modul de susţinere a pereţilor găurilor.

Fig.1.12. Câteva tipuri de piloţi executaţi pe loc şi adâncimea pe care se extind în mod curent: a - pilot Western fără cămăşuială; b,c - pilot Franki cu bulb, fără şi respectiv cu cămăşuială; d - pilot cu cămăşuială tubulară sudată; e - pilot Western cu cămăşuială; f - pilot Monotub; g - pilot standard tip Raymond;h - pilot Raymond conic în trepte.

6

6

Fig.1.13. Piloţi din beton armat piramidali: a - forme recomandate; b - armare pilot; a1, a7 - piloţi tip stâlp, a1, a3 - piloţi, a4 - piloţi de îndesare, a5 - pilot pahar, a6 - pilot radier, soclu.

- După mărimea diametrului aceştia pot fi: cu diametru mic, când acesta prezintă valori de până la 600mm, şi cu diametru mare în caz contrar.

- După modul de susţinere a pereţilor găurilor, piloţii executaţi pe loc prin forare pot fi: foraţi în uscat şi netubaţi; foraţi sub noroi, foraţi cu tubaj recuperabil şi foraţi cu tubaj nerecuperabil.

Piloţii realizaţi prin forare sunt, indiferent de modul de susţinere al pereţilor sau diametru, piloţi de dislocuire.

Fig.1.14. Soluţii cu piloţi foraţi de diametru mare în cazul estacadelor.

7

7

După direcţia solicitării în raport cu axa longitudinală, piloţii pot fi: supuşi la solicitări axiale de compresiune sau smulgere (fig.1.14c), supuşi la solicitări transversale (fig.1.9) şi supuşi la solicitări axiale şi transversale (fig.1.13 a şi b).

După modul de transmitere a încărcărilor axiale la teren, piloţii pot fi: purtători pe vârf (fig.1.15 a1) şi piloţi flotanţi (fig.1.15 a2, b).

După poziţia radierului în raport cu suprafaţa terenului natural sau amenajat :- fundaţii cu radier jos (fig.1.15a), pentru care radierul este total sau parţial îngropat,

piloţii în acest caz fiind denumiţi piloţi adânci;- fundaţii cu radier înalt, la care talpa radierului se află deasupra nivelului terenului

(fig.1.15b), piloţii fiind denumiţi piloţi înalţi sau cu capăt liber.

Fig. 1.15. Fundaţiile pe piloţi: a - cu radier jos; b - cu radier înalt;a1 - cu piloţi purtători pe vârf; a2 şi b - cu piloţi flotanţi.

8

8

ALCĂTUIREA CONSTRUCTIVĂ ŞI PROCEDEE DE PUNERE ÎN OPERĂ A PILOŢILOR PREFABRICAŢI

2.1. PILOŢI PREFABRICAŢI, ALCĂTUIRE, CONSTRUCTIVĂ

2.1.1.Piloţi realizaţi din lemn.

Se folosesc la lucrări provizorii. Pentru confecţionarea lor se foloseşte lemnul rotund sau ecarisat din esenţe rãşinoase (brad, pin) şi foioase (stejar). Trunchiul lemnos trebuie sã îndeplineascã urmãtoarele cerinţe (fig. 2.1.a):

- un diametru minim la partea inferioarã, di şi superiorã ds de 15cm şi respectiv 25cm pentru lungimi de pânã la 7-8m;

- un diametru di şi ds de 15cm şi respectiv 30cm când lungimea este mai mare de 7-8m;

- sã fie rectiliniu astfel ca linia ce uneşte punctele de centru ale secţiunilor de cãpat sã rãmânã în cuprinsul elementului sau fãrã a depãşi o sãgeatã de 1% din lungime;

- sã prezinte o variaţie uniformã a secţiunii transversale de 10mm/m.

Aceste condiþii sunt satisfãcute de materialul lemnos din esenþa rãºinoase, în domeniul lungimilor de pânã la 15-20m ºi pânã la 8m pentru cel din esenþa foioase. Totodatã materialul lemnos trebuie sã fie sãnãtos, fãrã defecte de creºtere, goluri ºi noduri.

Amenajarea vârfului este necesarã pentru uºurarea introducerii pilotului în teren ºi cu scopul de a evita distrugerea lui în contact cu diferite obstacole - rãdãcini, bolovani, fragmente de rocã, etc. Aceasta constã în cioplirea în forma unui trunchi de piramidã cu 4 feþe ºi atunci când este nevoie, protejarea acestuia cu un sabot cu aripi de oþel lat prins de pilot prin cuie bãtute în gãuri ovale (fig.2.1c).

Capul pilotului se protejeazã cu piese metalice inelare sau sub formã de cãciulã (fig.2.1b) fixate la cald dupã o prealabilã prelucrare a acestuia. Atunci când materialul disponibil nu acoperã lungimea necesarã pilotului, se poate proceda la înnãdirea elementelor de lemn în varianta cap la cap, cu eclise sau manºon de tablã sau în jumãtate de lemn cu strângere prin semiinele metalice (fig.2.1d).

9

9

Fig.2.1. Piloþi din lemn

2.1.2. Piloţii din beton armat şi beton precomprimat

Aceºtia sunt realizaþi într-o gamã largã de dimensiuni ºi forma ale secþiunii transversale, asigurându-se astfel cerinþele multora din situaþiile practice privind:

- Lungimea necesarã depãºirii unor succesiuni litostratigrafice cu portanþã redusã ºi rezemarea vârfului pilotului pe strat cu caracteristici favorabile, fie prin realizarea lui dintr-o singurã bucatã sau din tronsoane îmbinate. În mod curent, când pilotul este realizat dintr-o singurã bucatã, la care funcþie de tip, dimensiunile în secþiunea transversalã ºi armare, se asigurã lungimi între 3 ºi 20m /21/. Realizarea din tronsoane ºi îmbinare cap la cap poate conduce la obþinerea unor lungimi performante de pânã la 100m /5/.

Dimensiunile dupã direcþia transversalã ºi longitudinalã, ceea ce face ca piloþii sã prezinte capacitãþi semnificative de preluare a sarcinilor atât în conlucrare cu terenul, cât ºi prin rezistenþa materialului din care sunt realizaþi. Transferul sarcinilor la terenul cu

10

10

care vin în contact are loc, dupã caz, atât prin mobilizarea frecãrilor laterale, cât ºi a rezistenþelor pe vârf, ei lucrând ca piloþi flotanþi sau purtãtori pe vârf. Dimensiunile secþiunii transversale sunt cuprinse în intervalul 20-60cm, modulate la multiplu de 5cm /21/, /13/ ºi sunt recomandate pentru piloþi cu secþiunea pãtratã, dreptunghiularã ºi poligonalã plinã sau inelarã (fig.2.5, 2.6).

Piloþii sunt confecþionaþi de cãtre unitãþile de specialitate ca elemente tipizate, standardizate sub aspectul dimensiunilor, armãrii, greutãþii totale sau pe unitate de lungime, al amenajãrii zonelor de vârf ºi cap ale pilotului, poziþiei punctelor de prindere pentru manipulare, al eforturilor secþionale capabile, calitãþii materialelor utilizate etc. Piloþii din beton armat sunt realizaþi din beton de clasã minimã Bc 22,5, prin turnare în tipare metalice sau din tegofilm. Piloþii precomprimaþi sunt realizaþi din beton de clasã minimã Bc 30.

La noi în þarã, dimensiunile la care sunt realizaþi piloþii din beton armat ºi beton precomprimat de secþiune poligonalã, pãtratã, dreptunghiularã ºi de secþiune inelarã, corespund valorilor din tabelul 2.1 ºi respectiv 2.2. Curent, piloþii sunt realizaþi cu secþiune transversalã constantã pe întreaga lungime. În literaturã /6/ sunt prezentate ºi situaþii de piloþi prefabricaþi scurþi, prezentând bazã lãrgitã sau în formã de panã.

Tabelul 2.1. Tabelul 2.2Secþiunea Lungimea în m Diametru Grosimea

pereteluiLungimea

în cm2 armat precomprimat în cm în cm în m20x2025x2530x3035x3540x4045x45

4…64…85…159…1713…20

-

--

8…1610…1613…2015…20

20253035404550

4556778

3 ºi 45…75…127…148…159…1510…15

Dacã pilotul va lucra în medii cu agresivitate naturalã sau artificialã, este necesarã adoptarea unor reþele de beton corespunzãtoare ºi luarea unor mãsuri de protejare a suprafeþei acestuia.

Armarea piloþilor are în vedere condiþiile de solicitare ce apar pe durata depozitãrii, manipulãrii, introducerii lor în pãmânt ºi exploatãrii.

Pe durata de depozitare ºi manipulare solicitãrile sunt determinate de însãºi greutatea proprie a pilotului.

Fig.2.4. Scheme statice de solicitare sub greutate proprie.

11

11

Schemele statice considerate sunt date în fig.2.4. Pe baza solicitãrilor furnizate de aceste scheme se determinã armãtura longitudinalã a pilotului. Curent aceasta constã din 4 bare pentru piloþi cu latura de pânã la 35 cm ºi opt bare la latura mai mare. Pentru armarea în sens longitudinal se utilizeazã bare din OB 37 sau PC 52 la diametru de 14…32mm.

Fig.2.5. Piloþi din beton armat: a) cu secþiune plinã; b) cu gol, central

Armarea transversalã constã din etrieri sau fretã realizate din OB 37 sau PC 52 la diametru de 8mm ºi respectiv 6mm cu distanþa de dispunere respectiv pasul diferit în sensul longitudinal pilotului (fig.2.5 a ºi b). Pentru piloþii înfipþi în teren prin batere, zonele extreme ale acestuia, capul ºi vârful, sunt asigurate pentru evitarea distrugerii lor sub acþiunea loviturilor repetate ale berbecului sonetei ºi respectiv a eventualelor obstacole ce pot fi întâlnite.

Capul este protejat prin încorporarea în beton a 3-5 plase din bare de 6mm cu ochiul de 5-6cm, aºezate la 4-5cm una de cealaltã - fig.2.5 a.

12

12

Vârful pilotului se echipeazã cu un dorn metalic de diametru 30-40mm în jurul cãruia se strânge armãtura longitudinalã. Dacã pilotul urmeazã sã pãtrundã cu vârful într-o rocã stâncoasã sau semistâncoasã, vârful se protejeazã ºi printr-un sabot metalic (fig.2.5 a2) montat la confecþionarea pilotului. Acoperirea cu beton a armãturii, conform /26/ este de 5cm.

Piloþii din beton precomprimat constituie o variantã mai economicã în raport cu cei din beton armat. Pentru o aceeaºi secþiune consumul de metal se reduce cu circa 50%. Ei sunt realizaþi curent, cu secþiune transversalã plinã, integral sau parþial precomprimaþi, cu forme ale secþiunii transversale, pãtrate, triunghiulare, trapezoidale (fig.2.6) ºi de stea /6/. Când piloþii au latura mai mare de 50cmeste mai economic sã se creeze un gol interior.

Armarea longitudinalã se poate realiza fie din bare de oþel sau fascicole de sârmã, fie prin combinarea acestora, fig.2.6, secþiunile 1-1, 3-3 ºi respectiv 2-2. Armãtura longitudinalã poate fi dispusã axial sau cu poziþii perimetralã la partea superioarã ºi strânsã la cea inferioarã - fig.2.6 a ºi respectiv 2.6 b ºi c.

Fig. 2.6. Piloþi precomprimaþi cu secþiune plinã fãrã armãturã transversalã: a) de secþiune pãtratã sau trapezoidalã cu armãturã dispusã axial;

b), c) de secþiune triunghiularã ºi trapezoidalã cu armãturã strânsã la vârful pilotului.

Armãtura transversalã este plasatã numai în zonele extreme ale pilotului, cap ºi vârf – fig.2.6, în scopul evitãrii distrugerii acestora pe durata baterii.

Utilizarea piloþilor prefabricaþi ridicã unele probleme legate de: folosirea de utilaje de manipulare ºi batere cu capacitate de lucru aflatã în corelare directã cu caracteristicile geometrice ºi de greutate ale piloþilor; costul ridicat al fabricãrii ºi de punere în operã. Aceste aspecte fac, ca piloþii prefabricaþi sã fie utilizaþi în lucrãri de importanþã deosebitã, când se justificã sub aspect tehnico-economic în raport cu alte soluþii.

13

13

2.1.3. Piloţii din metalAceºtia sunt realizaþi prin utilizarea de þeavã metalicã, palplanºe ºi profile din oþel

laminat, singulare sau ansamblate prin sudurã. Astfel se pot obþine diverse forme pentru secþiounea transversalã apiloþilor – fig.2.7. În general, acestea corespund unor secþiuni H ºi I, casetate ºi tubulare.

Fig.2.7. Piloþi metalici, forme ale secþiunii transversale.

Realizarea piloþilor din metal prezintã o serie de avantaje dar ºi dezavantaje ºi anume:

Asigurarea lungimii dorite prin folosirea unui singur tronson când acesta este de 10-30m, sau prin îmbinare cap la cap a diferitelor tronsoane dacã se depãºeºte valoarea de 30m. Îmbinarea între tronsoane se poate realiza prin utilizarea unor eclise fixate prin sudurã (fig.2.8 a) sau ajutorul ºuruburilor sau niturilor (fig.2.8 b) pentru piloþii cu secþiunea H. La piloþii tubulari se poate accepta soluþia cu manºon la interior sau exterior fixat prin sudurã (fig.2.8 c).

O uºoarã manipulare, introducere în teren ºi capacitate ridicatã de preluare a încãrcãrilor, atât prin rezistenþa sporitã a materialului – curent de ordinul a 80MN/m2, câr ºi prin conclucrarea cu terenul – obiºnuit între 400-1200KN /2/. Avantajul greutãþii reduse ºi uºoara punere în operã în raport cu piloþii din beton armat sau precomprimat îi recomandãspre folosinþã în cazul amplasamentelor greu accesibile sau situate în vecinãtatea unor construcþii existente ce ar putea fi deteriorate ca urmare a vibraþiilor produse de batere sau prin apariþia de tasãri cauzate de îndesarea pãmânturilor nelegate strãbãtute de pilot. Secþiunile reduse ºi rezistenþa mare a materialului face posibilã utilizarea acestor piloþi în terenurile unde pãtrunderea piloþilor din beton armat este greoaie, existând pericolul unor deteriorãri numai în prezenþa unor bolovani sau blocuri de rocã mari.

O bunã comportare atât sub încãrcãri axiale de compresiune sau tracþiune, cât ºi în raport cu cele transversale. Acest lucru este favorizat ºi de posibilitatea umplerii cu beton a interiorului piloþilor de secþiune casetatã ºi tubularã închiºi la partea inferioarã sau, în cazul piloþilor deschiºi la partea inferioarã introduºi în special în terenurile argiloase, de formarea unui dop de pãmânt îndesat, asigurându-se astfel condiþiile ca pilotul sã lucreze ca un pilot cu secþiune plinã /6/.

14

14

Fig.2.8. Soluţii privind îmbinarea cap la cap.

Posibilitatea ataºãrii unui vârf elicoidal piloþilor tubulari ceea ce favorizeazã introducerea în teren prin înºurubare ºi deci eliminarea oricãrei surse de vibraþii ºi o sporire a capacitãþii de prelucrare a încãrcãrilor axiale de compresiune sau tracþiune.

Reducerea în timp, ca urmare a fenomenului de coroziune, a capacitãþii de preluare a sarcinilor ce-i revin.

Un efect scãzut de îndesare a pãmântului aflat în vecinãtate, mai ales atunci când piloþii sunt deschiºi, prin dislocuirea unui volum redus de pãmânt.

Costul ridicat al metalului, ceea ce face ca la noi în þarã sã fie mai puþin utilizaþi deºi, în statele puternic industrializate folosirea lor constituie o practicã obiºnuitã pentru situaþiile ce îi impun, piloþii fiind realizaþi ca elemente standardizate, livraþi cu piese speciale ce au rol de vârf (fig.2.9 b). În lipsa acestora, pentru sporirea rigiditãþii în zona vârfului ºi totodatã pentru creºterea efectului de îndesare se pot accepta soluþii de tipul celor din fig.2.9 a.

15

15

Fig.2.9. Soluþii privind amenajarea vârfului piloþilor metalici:a – prin rigidizare ºi închidere cu piese metalice sudate;

b – utilizarea de vârfuri ca forme impuse de secþiunea transversalã a pilotului.

2.1.4. Piloţii înşurubaţiAstfel de piloþi sunt concepuþi în douã variante constructive ºi anume:- sub forma unor piloþi lungi, alcãtuiþi dintr-un corp tip pilot din beton armat sau

tub metalic, cãruia i se ataºeazã la partea inferioarã un vârf sub formã de sabot metalic prevãzut cu aripioare elicoidale – fig.2.10 ºi 2.11

- sub forma unor piloþi scurþi sau elicoidali realizaþi din beton armat prin turnare în forme speciale, având filetul elicoidal extins pe majoritatea lungimii acestora (fig.2.12).Sabotul elicoidal prezintã 1,25 spire la un diametru de 3-3,5 ori diametrul corpului, de regulã 0,40-1,2m.

Acest tip de piloþi se foloseºte în terenurile de consistenþã redusã, înºurubarea realizându-se mecanic sau manual pentru piloþi lungi ºi respectiv scurþi. Înºurubarea mecanicã, asiguratã de un utilaj cu mecanism tip cabestan ce se fixeazã pe corpul pilotului, permite: realizarea unor viteze mari de avansare a pilotului (20-30m/h) înfingerea piloþilor pe adâncimi mari (10-50m) atât ca piloþi vericali, cât ºi înclinaþi (cu panta de peste 3/1). /16/.

Piloþii scurþi de tip elicoidal, fig.2.12 a, pot fi utilizaþi pentru fundarea construcþiilor de locuinþe cu unul sau douã niveluri, la susþinerea jgheaburilor pentru irigaþii, fig.2.12 b, la clãdiri provizorii dupã care pot fi recuperaþi, la realizarea unor sisteme de ancorare pe stâlpii liniilor electrice, la consolidarea alunecãrilor de micã adâncime /6/.

Piloþii înºurubaþi prezintã urmãtoarele avantaje:- Introducerea rapidã în teren în absenþa vibraþiilor ceea ce permite utilizarea lor în

cazul amplasamentelor aflate în vecinãtatea construcþiilor existente.

16

16

Fig.2.10. Piloþi înºurubaþi din beton armat: a - corp inelar; b - vârf elicoidal pentru corpul inelar; c - vârfuri elicoidale pentru corpuri cu secþiune plinã.

Fig.2.11. Piloþi înºurubaþi cu corp din tub metalic: a - cu vârf metalic din tablã groasã; b - cu vârf metalic din tablã subþire umplut cu pastã de ciment.

17

17

- O bunã comportare sub solicitãri axiale de compresiune ºi smulgere în raport cu alte categorii de piloþi dar la aceleaºi caracteristici geometrice - lungime ºi secþiune transversalã. Acest fapt se datoreazã prezenþei pãrþii filetate care antreneazã în conlucrarea pilot-teren un volum mai mare de pãmânt.

Fig.2.12. Piloþi elicoidali din beton armat: a - formã ºi secþiuni; b - exemple de utilizare.

2.1.5. Piloþii alcãtuiþi din tronsoane prefabricate scurte sau piloþi Mega.Sub aceastã denumire sunt cunoscuþi piloþii utilizaþi ca una dintre soluþiile de

consolidare a fundaþiilor. Desfãºurarea activitãþilor în spaþii limitate impune folosirea unorde lungimi reduse care prin rezemare cap la cap sunt presate în pãmânt, fig.2.13, primul tronson fiind prevãzut cu vârf.

Fig. 2.13. Introducerea piloþilor Mega în teren:1 - fundaþie; 2 - placã de repartiþie a presiunilor;3 - presã manualã; 4 - tronson cu vârf;

6 - tronson curent; 7 - sistem de sprijin orizontalã

18

18

Tronsoanele se confecþioneazã la secþiune transversalã circularã, de diametru 23-45cm sau cu secþiune pãtratã cu latura de pân’ la 45cm,/15/ ºi lungime de 0,8-1,0m.

2.2. PROCEDEE DE PUNERE ÎN OPERĂ A PILOŢILOR PREFABRICAŢIÎn afara procedeelor de înºurubare ºi presare specificate la anumite categorii de piloþi,

a cãror utilizare este în practicã mai redusã, înfigerea se realizeazã curent prin batere ºi vibrare. În anumite situaþii acestea pot fi completate cu unele procedee auxiliare cum sunt: subspãlarea ºi electroosmoza.

2.2.1. Înfigerea piloţilor prin batere2.2.1.1 Executarea înfigerii prin batereBaterea constă în aplicarea unor lovituri repetate pe capul pilotului de către o piesă

numită berbec. Aceasta se realizează, în mod obişnuit, cu ajutorul unor instalaţii mecanice numite sonete. Sonetele pot fi concepute din fabricaţie ca utilaje numai pentru baterea piloţilor, cum sunt cele de tip G-17 şi GF-22, dar şi prin echiparea corespunzătoare a unor utilaje tip draglină, macara, excavator în cadrul şantierelor de construcţii montaj. Sonetele pot fi echipate cu berbeci ce lucrează prin cădere liberă, cu abur sau aer comprimat, în simplă şi dublă acţiune cu combustie diesel.

Utilizarea berbecilor cu cãdere liberã prezintã caracterul unei soluþii tradiþionale, ea fiind folositã încã din antichitate pentru baterea piloþilor din lemn cu sonete realizate din acelaºi material, înfigerea piloþilor scurþi fiind posibilã, chiar prin acþionarea manualã a unui mai uºor, ce culiseazã pe un dorn de ghidaj, fig 2.14.a.

Fig.2.14. Berbec cu cãdere liberã: a – cu ridicare manualã; b – cu ridicare mecanicã.

Sonetele propriu-zise sau rezultate prin echiparea corespunzãtoare a unor utilaje sunt prevãzute cu berbeci realizaþi din fontã ce au masa înte 1 ºi 10 t, aceasta fiind limitatã, pentru o anumitã sonetã, de sarcina maximã a troliului cu tambur dublu ce realizeazã ridicarea berbecului. Ele asigurã baterea piloþilor atât cu axa verticalã cât ºi înclinatã.

19

19

Înclinãrile la care se pot înfige piloþii sunt cuprinse între limitele pe care o poate lua lumânarea pentru baterea înclinatã în faþã sau spate.

Principalul dezavantaj al sonetelor echipate cu berbeci cu cãdere liberã este redusa frecvenþã a loviturilor (5 – 10 lovituri/minut) ºi a lungimii de ghidare necesarã în faza iniþialã de înfigere a pilotului, pentru asigurarea unei înãlþimi suficiente de cãdere pentru berbec. Utillizarea acestor sonete se justificã în urmãtoarele situaþii:

- când echiparea unuia dintre utilajele excavator, draglinã, macara se dovedeºte mai economicã în raport cu închirierea unor sonete echipate cu berbec acþionat cu abur sau tip diesel;

- pentru lucrãri la care numãrul de piloþi este redus, caz în care închirierea ar mãri costul lucrãrii cu un eventual avantaj privind durata punerii în operã a piloþilor.

Sonetele echipate cu berbeci acþionaþi cu abur, aer comprimat sau de tip diesel se impun a fi folosite mai ales în cazul lucrãrilor cu numãr mare de piloþi, reducându-se astfel durata de punere în operã a acestora.

Berbecii ce utilizeazã forþa aburului sau aerului comprimat sunt cu simplã acþiune (fig.2.15 a) ºi cu dublã acþiune (fig.2.15 b), agentul de acþionare realizând, în primul caz, ridicarea maiului dupã care acesta cade liber, în al doilea caz, atât ridicarea, cât ºi imprimarea impulsului de lovire. Generatorul de abur sau compresorul sunt montate, de regulã, pe platforma de lucru a sonetei.

Avantajul principal al acestora constã în faptul cã asigurã frecvenþe ridicate de lovire a capului pilotului, de 0,5-1 Hz în cazul celor cu simplã acþiune ºi 1,6-4 Hz pentru cei cu acþiune dublã. De asemenea, berbeci cu dublã acþiune se pot folosi ºi la baterea sub apã a piloþilor. Lungimea unor astfel de berbeci este de ordinul a 2 pânã la 4,5 m, mai redusã pentru cei cu acþiune dublã în raport cu cei cu acþiune simplã, asigurându-se astfel înãlþimi de cãdere a maiului între 0,6 – 1 m.

Fig.2.15. Berbeci cu acþiune mecanicã:a – cu simplã acþiune; b – cu dublã acþiune; c – tip diesel

Folosirea lor în condiþii eficiente pentru înfigere impune ca raportul dintre greutatea maiului ºi a pilotului sã fie între 0,5 ºi 1.

Berbecii diesel, fig.2.15. c, sunt alcãtuiþi din cilindru, mai, nicovalã ºi un sistem simplu de injecþie a combustibilului, Maiul este pus în lucru la în ceputul baterii, operaþie

20

20

ce constã în ridicarea mecanicã a lui, urmatã de cãderea liberã, timp în care se injecteazã combustibilul ce se aprinde datoritã încãlzirii aerului comprimat de mai.

Explozia produce ridicarea maiului ºi înfigerea pilotului. Dacã avansarea pilotului este semnificativã, cazul unor terenuri de consistenþã redusã, este de aºteptat ca ridicarea maiului sã nu fie suficientã pentru a iniþia aprinderea amestecului de aer cu carburant, ceea ce impune o nouã iniþiere a aprinderii. Prin urmare, utilizarea lor este eficientã pentru înfigerea piloþilor în terenuri de consistenþã ridicatã, la strãpungerea unor straturi sau când ridicarea maiului este maximã.

Berbecii diesel sunt uºor de manevrat, au un consum redus (4-16 litri/orã), sunt mai uºori decât cei acþionaþi de aerul comprimat sau abur ºi lucreazã bine pânã la temperaturi exterioare de 00 C. Nu necesitã unitãþi generatoare de aer sau abur ºi în consecinþã legãturile necesare aducerii agentului la berbec. Se evitã ºi pericolul glazurãrii cu gheaþã la exterior specific berbecilor acþionaþi pe bazã de aer comprimat, atunci când se lucreazã la temperaturi scãzute. Un berbec diesel poate avea lungimi de 3,5 – 8,2 m (curent 4,5 – 6 m), recomandându-se ca pentru înfigere sã se asigure un raport între greutatea maiului ºi a pilotului /1/ cuprins între 0,25 ºi 1. La noi în þarã se utilizeazã curent berbecii Diesel Delmag (D.12, D.22) ce sunt montaþi pe sonetele G 17 sau GF 22. Cu aceºtia se pot înfige piloþi de beton armat, de secþiune 35 x 35 cm2, cu lungime de maxim 13,0 m ºi respectiv 17,0 m.

Frecvenþa de lovire este de 42-60 lovituri/minut la o masã a maiului de 12,5-22 kN.Folosirea sonetelor pentru baterea piloþilor din beton armat, indiferent de modul de

acþionare a berbecului, necesitã luarea unor mãsuri suplimentare de protejare a capului acestora. În acest sens se utilizeazã un capiºon, fig.2.14 b, alcãtuit dintr-o cascã metalicã care reazemã pe capul pilotului prin intermediul unei bucãþi de lemn de esenþã tare, ambele fasonate la dimensiunile ºi forma acesteia. Spaþiul dintre pereþii verticali ai cãºtii ºi pilot se împãneazã cu pâslã. Lemnul poate fi înlocuit cu un alt produs pe bazã de material plastic sau cauciuc. Baterea piloþilor se realizeazã pe baza planului de pilotaj. Pentru un anumit pilot, fazele principale de operare cu soneta sunt:

- ridicarea pilotului de la sol ºi aducerea lui în poziþia verticalã pe punctul de înfigere, materializat pe teren printr-un þãruº;

- alinierea pilotului la glisiera lumânãrii ºi asigurarea lui de aceasta, coborârea ºi înfigerea sub greutate proprie;

- coborârea capiºonului ºi a berbecului;- efectuarea baterii prin punerea în lucru a berbecului.

2.2.1.2. Conditii de eficientã a bateriiDiversitatea categoriilor de sonete ºi piloþi, sub aspectul disponibilitãþilor de lucru,

masei berbecului, înãlþimii de cãdere ºi respectiv al formei, dimensiunilor ºi greutãþii proprii, impune analiza condiþiilor de eficienþã a baterii. În acest sens se asimileazã baterea cu o ciocnire între douã corpuri imperfect elastice ºi libere, fig.2.16.

O parte din acesta, I, produce deformarea instantanee a corpului lovit ºi punerea in miºcare a lui. Berbecul ºi pilotul se vor deplasa cu o vitezã v sub diferenþa de impuls (I0 - I) ºi respectiv I. Prin urmare viteza v poate fi exprimatã dupã cum urmeazã:

(I0 – I) = M.v =

21

21

Condiþia furnizeazã

(2.1 b)

Fig.2.16. Înfigerea pilotului prin batere

La sfârºitul perioadei de restituire, deplasarea celor douã corpuri are loc sub valori modificate ale impulsurilor, funcþie de coeficientul de restituire , ºi anume:

I + I pentru pilot ºi I0 – (1 + ) I pentru berbec.Þinînd cont de relaþia (2.1 b), viteza vp ºi vb a pilotului ºi respectiv a berbecului vor fi:

(2.1 c)

(2.1 d)

Prin urmare, la sfârºitul perioadei de restituire, energia cineticã a celor douã corpuri luate separat sunt:

(2.1 e)

(2.1 f)

Adunînd (2.1.e) ºi (2.1.f.), energia cineticã totalã Ec este datã de relaþia:

22

22

Fig.2.17. Vibrator cu excentrice, cu prindere rigidã a motorului

sauEc = Ec0 me unde (2.1 g)

reprezintã energia cineticã la momentul impactului, iar me are semnificaþia unui coeficient de utilizare eficientã a acesteia. Se observã cã energia cineticã iniþialã este complet utilizatã când me = 1 sau altfel spus, atunci când berbecul prezintã o greutate infinitã în raport cu pilotul. În practicã raportul q/Q se limiteazã la valori de 0,4 - 0,5 în cazul piloþilor de lemn ºi 0,66 - 1,33 în cazul piloþilor din beton armat pentru a nu se deteriora capul pilotului. Cunoscutã greutatea berbecului Q, înãlþimea de cãdere H se alege astfel ca lucrul mecanic al unei lovituri sã fie de circa 15 kN.m în cazul piloþilor de lemn ºi de 20 - 40 kN.m pentru piloþi din beton armat, funcþie de greutatea acestora /23/. Totodatã nu este recomandabilã compensarea greutãþii mici a berbecului printr-o înãlþime de cãdere mare, aceasta pe considerentul evitãrii spargerii capului pilotului. De asemenea, este bine ca frecvenþa de batere sã fie ridicatã pentru a se împiedica refacerea structurii pãmîntului, deranjatã de baterea piloþilor, ceea ce echivaleazã cu o rezistenþã diminuatã a pãmîntului la penetrarea pilotului /5/.

2.2.2. Înfigerea piloţilor prin vibrareTehnica vibrãrii s-a impus, în special în ultimii ani, ca procedeu de înfigere în teren a

diferitelor elemente cum sunt palplanºeele, piloþii, coloanele etc. Utilajul de lucru, soneta, este dotatã în acest caz, cu un echipament numit vibroînfigãtor. Vibroînfigãtorul, fig.2.17, are în alcãtuire un motor acþionat electric - 1, ce angreneazã doi excentrici - 2 cãrora le imprimã aceiaºi vitezã unghiularã dar de sens contrar, generându-se astfel o forþã perturbatoare axialã ce este transmisã pilotului - 4, prin intermediul unei cãciuli de prindere - 3. Prinderea motorului de vibrogenerator, 2, se realizeazã fix sau elastic.

Vibroînfigãtoarele pot lucra într-un domeniu rar de frecvenþe, 0 - 30 Hz, generînd forþe perturbatoare de peste 700 kN, cu amplitudini de 6 pânã la 50 mm pentru fiecare schimbare a poziþiei excentricilor. Forþa perturbatoare lucreazã alãturi de greutatea pilotului suplimentând forþa gravitaþionalã. Pãtrunderea pilotului este însoþitã ºi de:

- acþionarea în contratimp a greutãþilor excentricilor;- transformarea pãmântului din imediata vecinãtate a pilotului într-un fluid vâscos.Înfigerea piloþilor prin vibrare dã rezultate bune în cazul depozitelor necoezive ºi slab

coezive. Nu se recomandã în cazul argilelor plastice sau în pãmînturile cu componente granulare mari - bolovani, blocuri, fragmente de rocã.

Utilizarea vibrãrii, acolo unde pãmînturile o permit, prezintã urmãtoarele avantaje:- prezenþa unor vibraþii reduse în raport cu înfigerea prin batere indiferent de tipul

berbecului folosit;- poluare sonorã redusã;

-realizarea unor viteze mari de penetrare a pilotului, de peste 50 mm/s.

23

23

Fig.2.18. Principiul procedeelor de: a – subspãlare; b - electroosmozã

Pentru înfigerea piloþilor sau a altor elemente uºoare se recomandã folosirea vibratoarelor, de înaltã frecvenþã, 40-50 Hz. Pentru piloþi grei din beton armat, cu secþiune plinã ºi a coloanelor se folosesc vibroânfigãtoare de joasã frecvenþã, cu excentrici grei ºi cu motorul prins elastic de vibrogenerator. La noi în þarã sunt utilizate vibratoare de import sau româneºti, cum ar fi: VP-1, VE-1, VE-2, VPE-2 etc.

2.2.3. Procedee auxiliare pentru înfigerea piloţilorAtunci când, în anumite condiþii de teren, procedeele de bazã - batere, vibrare, presare,

nu asigurã coborârea la cotã a pilotului sau o vitezã doritã de avansare a pilotului, ele pot fi completate cu unele procedee auxiliare, cum sunt: subspãlarea ºi electroosmoza.

Cele douã procedee au drept scop reducerea rezistenþei opusã de pãmînt la avansarea pilotului, subspãlarea fiind aplicabilã în cazul pãmânturilor slab coezive ºi necoezive, iar electroosmoza în cazul celor coezive.

Subspãlarea, fig.2.18 a, constã în dislocarea ºi antrenarea particulelor de pãmânt din zona vârfului pilotului de cãtre un jet de apã sub presiune.

În acest scop pilotul, fie cã prezintã în componenþã orificii verticale sau þevi speciale numite lãnci prin care apa este dirijatã la presiunea ce produce desfacerea ºi antrenarea pãmântului. Þevile prezintã diametrul de 40-45 mm ºi se terminã cu un vârf îngust prin care apa iese la presiuni de 7-20 bari /5/. Operarea prin subspãlare începe dupã aºezarea pe locaþie ºi înfigerea pilotului sub efectul greutãþii proprii, procedîndu-se la coborârea lãncilor la 0,50 m deasupra terenului ºi trimiterea jetului de apã care prin antrenarea pãmântului face ca pilotul sã coboare sub efectul greutãþii proprii însoþit, dacã este necesar, de uºoare lovituri.

Ulterior lãncile sunt coborâte ºi menþinute sub cota vârfului pilotului cu 0,25 m, astfel ca prin dislocarea ºi antrenarea pãmîntului sã se reducã rezistenþa la înaintare.

Jetul de apã antreneazã parþial sau total particulele solide, funcþie de masa acestora ºi presiunea de lucru, acestea fiind transportate de curentul de apã, în tendinþa lui de deplasare, în lungul pilotului. Prin urmare, subspãlarea are ca rezultat aducerea pãmîntului cu care pilotul vine în contact, într-o stare de fluiditate în care acesta pãtrunde cu uºurinþã. Întrucât înfigerea prin subspãlare este însoþitã de o puternicã afânare a pãmântului, trebuie opritã cu 1-2 m deasupra cotei finale la care urmeazã a fi coborât pilotul, aducerea la cotã fiind realizatã prin batere sau vibrare.

24

24

Electroosmoza defineºte fenomenul de tranzitare a unei membrane poroase, de cãtre un lichid, în prezenþa unei diferenþe de potenþial. Acest fenomen se produce ºi în pãmânt atunci când se introduc doi conductori ce se leagã la bornele unei surse de curent continuu. Apa se va deplasa de la anod la catod având ca rezultat o creºtere a umiditãþii pãmîntului din jurul acestuia. Dacã rolul celor doi conductori îl joacã doi piloþi de beton armat echipaþi cu electrozi, sau din metal utilizat direct ca electrozi, atunci pilotul-catod va beneficia de o reducere a frecãrii ca urmare a creºterii umiditãþii ºi va fi uºor înfipt în pãmânt pânã la cota doritã. Dacã se inverseazã polaritatea, apa va fi reorientatã spre celãlalt pilot, favorizînd baterea lui ºi totodatã o mai bunã aderenþã a pãmîntului la suprafaþa pilotului înfipt anterior.

2.2.4. Fenomene ce au loc la înfigerea piloţilorÎnfigerea piloþilor prefabricaþi în teren produc o dislocuire ºi împingere lateralã a

pãmântului din zona pe care aceºtia o ocupã. În acelaºi timp, baterea ºi vibrarea constituie surse de solicitare dinamicã a terenului pe durata înfigerii piloþilor. Prin urmare înfigerea are ca rezultat o modificare a condiþiilor de stare ale pãmânturilor, ce se resimte pe o anumitã zonã din teren aflatã în vecinãtatea piloþilor, fig.2.19.

Aceste modificãri sunt caracterizate prin procese distincte de: distrugere a structurii, reorientare a particulelor, îndesare, deplasare a apei, deplasãri ale terenului, schimbarea stãrii de tensiuni, a rezistenþei pãmîntului, manifestarea lor fiind diferitã în cuprinsul zonei de influenþã a pilotului. Se considerã /13/ cã volumul de pãmânt în care se resimt efectele înfigerii pilotului se poate împãrþi în patru zone, fig.2.19.

- zona 1 este reprezentatã de un înveliº subþire de pãmînt, de 2-10 mm, care este antrenat de pilot în direcþia lui de deplasare, prezentînd o structurã distrusã ºi o stare foarte îndesatã;

zona 2 prezintã o grosime de (0,7-3)d, având în alcãtuire pãmînt cu structurã complet distrusã, aflat într-o stare de îndesare puternicã la limita cu zona 1, condiþii de stare ce sunt mai puþin pregnanate la limita cu zona urmãtoare 3. Îndesarea pãmântului, creºterea eforturilor dupã direcþia orizontalã, determinã modificãri ale presiunii apei din pori ºi în consecinþã deplasarea ei spre zonele exterioare. La nivelul suprafeþei terenului limita zonei este marcatã printr-un punct de ridicare maximã;

25

25

Fig.2.20. Zone de influenþã în jurul piloþilor înfipþi în nisipuri de îndesare medie: a – variaþia unor caracteristici; b – extinderea

zonelor de îndesare; c – mobilizarea frecãrii unitare

Fig.2.19. Limitele zonelor de influenþã la baterea piloþilor

- zona 3, apreciatã la grosimi de (5-6)d, se caracterizeazã printr-o structurã practic nederanjatã a pãmântului, o uºoarã afânare sub aspectul eforturilor de întindere ºi alunecare, o creºtere a umiditãþii. La nivelul suprafeþei terenului, zona 3 se extinde dupã punctul de ridicare maximã a acesteia, suprafaþa prezentînd o formã convexã;

- zona 4 cu grosime de (8-12)d se caracterizeazã prin pãstrarea aproape neschimbatã a structurii, stãrii ºi proprietãþilor iniþiale ale pãmîntului.

Sub vârful pilotului se formeazã un bulb sferic de pãmînt îndesat de mãrime (2-4)d, favorizând comportarea pilotului la încãrcarea lui cu sarcini axiale de compresiune.

Extinderea zonelor, intensitatea proceselor menþionate sunt funcþie de natura terenului, condiþiile iniþiale de stare, metoda de înfigere ºi cota la care se situeazã vârful pilotului.

Pãmânturile nelegate caracterizate prin: condiþii naturale de porozitate cuprinse între limitele de afânare ºi îndesare maximã, permeabilitate ridicatã dar în corelaþie cu mãrimea ºi neuniformitatea particulelor granulare, vor manifesta rãspunsuri mult diferite în raport cu pãmânturile coezive argiloase atât pe durata baterii, cât ºi ulterior la încãrcarea pilotului cu sarcinile ce-i revin.

Dupã observaþiile ºi mãsurãtorile unor autori /17/, în cazul piloþilor înfipþi în nisipuri de îndesare medie - fig.2.20, sunt evidenþiate modificãri numai pânã la o distanþã de 6r faþã de axa pilotului.

Înfigerea pilotului afecteazã practic terenul învecinat numai prin formarea zonelor 1 ºi 2, fig.2.20 b, constând în antrenarea în jos a nisipului ºi comprimarea lui în lateral.

Urmare a acestora apar deplasãri orizontale, reducerea ºi creºterea localã a porozitãþii ºi respectiv a unghiului de frecare interioarã, fig.2.20 a. Raportat la adâncime, s-a constatat prezenþa unei limite de separare, sub aspect calitativ, între modificãrile ce au loc. Aceasta se poate situa la o adâncime de (10 - 20)d faþã de suprafaþa terenului, ceea ce ar constitui o justificare a repartiþiei frecãrii laterale dupã cum se prezintã în fig.2.20 c.

În cazul nisipurilor saturate, creºterea presiunii apei din pori, prin aplicarea de ºocuri succesive, produce mai ales în cazul celor afânate, o afuiere a nisipului de sub vârful pilotului. Aceasta face ca rezistenþa opusã baterii sã fie mai micã în raport cu cea în condiþii de solicitare staticã. Un fenomen contrar este observat în cazul când nisipurile saturate sunt în stare îndesatã.

Pentru nisipurile argiloase, eliminarea rapidã a apei duce la o creºtere a frecãrii în timpul baterii, frecare ce scade odatã cu revenirea apei dupã încetarea baterii.

26

26

Înfigerea piloþilor constituie o sursã de vibraþie al cãror efect poate fi periculos pentru construcþiile vecine, mai ales în situaþia în care amplasamentele ocupate prezintã o structurã litostratigraficã cu straturi de nisipuri saturate. Îndesarea acestora, ca urmare a distrugerii structurii prin lichefiere ºi rearanjarea particulelor, se traduce prin tasãri ce pot, funcþie de mãrimea lor, afecta sau nu construcþiile existente. În general se considerã cã pentru viteze ale vibraþiilor din înfigerea piloþilor sub 5 cm/s, nu apar deteriorãri în structuri, cu toate cã în cazul unor depozite de nisipuri afînate, saturate, s-au observat tasãri periculoase ºi pentru viteze de 0,2 - 1 cm/s. Pentru caracteristicile de lucru ale sonetelor, vibraþiile prezintã valori semnificative ale vitezelor de propagare pânã la distanþa de circa 50-100 m.

Observaþiile efectuate asupra unor lucrãri de construcþii - clãdiri, rampe de acces, colectoare etc., aflate sub influenþa vibraþiilor induse prin baterea piloþilor, pun în evidenþã dezvoltarea unor tasãri suplimentare de pânã la 8 cm. Îndesarea nisipurilor ca urmare a vibraþiilor induse de procedeul de înfigere trebuie luatã în consideraþie ºi la stabilirea distanþelor la care sunt dispuºi piloþii ºi a succesiunii lor de punere în operã pentru o aceeaºi lucrare.

Îndesarea provocatã de dislocuirea volumului de pãmânt ocupat de pilot este însoþitã de o modificare a stãrii de tensiuni dupã direcþia orizontalã. Considerând o coroanã circularã, fig.2.21, de grosime d, aflatã în interiorul zonei de influenþã de extindere r = a r0, eforturile unitare orizontale la nivelul adâncimii z, pe cele douã feþe ale coroanei vor fi x ºi respectiv x + dx.

Din condiþia de echilibru a eforturilor orizontale rezultã:2x = 2 ( d) (x + dx)Prin operare ºi neglijarea produsului micilor diferenþe rezultã urmãtoarea ecuaþie

diferenþialã:

(12.2)

ce prezintã soluþia x = C unde C are semnificaþia unei constante de integrare.

27

27

Valoarea acesteia rezultã din condiþia ca la limita zonei de influenþã efortul orizontal sã fie egal cu împingerea în stare de repaos:

= a r0 x = k0 . z ºi C = a r0 k0 zÎn cazul când deplasarea pãmîntului împins de pilot este suficientã pentru mobilizarea

împingerii pasive, atunci pentru = r0:

rezultând a = kp / k0

Luând pentru kp ºi k0 valoarea 3 ºi respectiv 0,5, rezultã a 6 ceea ce coincide cu mãsurãtorile experimentale, fig.2.20 a.

În cazul pãmânturilor argiloase, caracterizate de permeabilitate redusã, mãsurãtorile au pus în evidenþã modificãri semnificative în cuprinsul unui volum de extindere 2d în raport cu axa pilotului, fig.2.22 a, prin prezenþa unor zone cu structurã complet distrusã 1 ºi puternic comprimatã 2, urmate de pãmânt cu structura practic intactã 3. Înfigerea produce modificãri semnificative ale rezistenþei la forfecare a cãrei refacere are loc în timp dupã încetarea acesteia. În fig.2.22 b sunt date curbele de variaþie ale rezistenþei la forfecare în raport cu distanþa faþã de pilot pentru starea naturalã a pãmîntului - 1, imediat - 2, la o zi - 3 ºi la câteva sãptãmîni - 4 dupã înfigere. Reducerea rezistenþei pe durata baterii, curba 2 este determinatã de dezvoltarea unor presiuni mari ale apei din pori, distrugerea structurii ºi parþial de comprimarea radialã a pãmântului.

Dupã aducerea pilotului la cotã prin încetarea baterii, pãmântul revine în timp la rezistenþa iniþialã, în unele situaþii semnalîndu-se chiar valori mai mari. Acest lucru atrage dupã sine creºterea frecãrii unitare între pilot ºi pãmânt - fig.2.22 c, intervalul de timp necesar atingerii valorilor maxime ale frecãrii fiind denumit "timp de odihnã".

Fig.2.21. Raza de inflenţă a pilotului

28

28

Fig.2.22. Înfigerea piloþilor în pãmânturi argiloase: a - zone de influenþã; b - variaþia rezistenþei la forfecare;

c - variaþia frecãrii laterale în timp

Punerea sub sarcinã a pilotului este posibilã numai dupã scurgerea timpului de odihnã, condiþie /23/ cerutã ºi în cazul încercãrilor pe teren a piloþilor de probã. Dacã înfigerea se face prin vibrare, sub vârful pilotului se formeazã, datoritã fenomenului de tizotropie, un strat de argilã moale, de grosime 5-10 cm, care duce la o reducere de pânã la 40 % a rezistenþei sub vârful pilotului. Pentru a elimina acest dezavantaj se înlocuieºte vibrarea cu baterea pentru pãtrunderea vârfului sub zona perturbatã prin vibrare.

29

29