MINISTERUL DEZVOLTARII, LUCRARILOR PUBLICE SI LOCUINTELOR

FUNDAREA CONSTRUCIILOR PE PMNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI. NORMATIVIndicativ: NP 126nlocuiete NE 0001-96

1. PREVEDERI GENERALE

1.1. Obiect i domeniul de aplicare

1.1.1. Prezentul Normativ definete cerinele privind fundarea direct a construciilor pe pmnturi cu umflri i contracii mari.

1.1.2. Pmnturile cu umflri i contracii mari (PUCM), ntlnite n literatura de specialitate i sub denumirea de pmnturi contractile sau pmnturi expansive, sunt pmnturi argiloase active n raport cu apa care au proprietatea de a-i modifica sensibil volumul, ca urmare a variaiei de umiditate.

Producerea unor variaii nsemnate de volum a terenului este condiionat de:

prezena n zona de suprafa a unor argile active, susceptibile de umflri i contracii mari;

apariia unor variaii importante de umiditate ca urmare a condiiilor climatice sau a altor cauze (surse puternice de umezire sau uscare, evapo-transpiraia vegetaiei etc.).

1.1.3. Identificarea i caracterizarea pmnturilor cu umflri i contracii mari se face conform SR EN ISO 14688-1:2004 Cercetri i ncercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmnturilor. Partea 1: Identificare i descriere i STAS 1913/12-88 Teren de fundare. Determinarea caracteristicilor fizice i mecanice ale pmnturilor cu umflri i contracii mari.

1.1.4. Rspndirea acestor tipuri de pmnturi pe teritoriul Romniei este prezentat n ANEXA I. In functie de procentul de argila cu diametrul mai mic de 0,002 mm (A2), indicele de plasticitate (Ip), indicele de acitivitate (IA = Ip / A2), criteriul de plasticitate (Cp), umflarea libera (UL), limita de contractie (ws), contractia volumica (Cv), caldura maxima de umezire (qmax), umiditatea corespunzatoare suctiunii la 15 bari (w15) si presiunea de umflare (pu), pamanturile cu umflari si contractii mari functie de activitate se clasifica conform tabelului 1.1.Elaborat de:

Institutul Naional de Cercetare-Dezvoltare n Construcii i Economia Construciilor - INCERC Bucureti

Universitatea Tehnica de Construcii Bucureti UTCBAprobat de:

Ministerul Dezvoltrii, Lucrrilor Publice i Locuinelor MDLPL

Direcia Tehnica

Tabelul 1.1.Clasificarea pamanturilor cu umflari si contractii mariActivitatea P.U.C.MA2 (%)Ip (%)IA

Cp

UL (%)ws (%)Cv (%)qumax (J/g)w15 (%)pu

(kPa)

TulburatNetulburat

Foarte active> 30> 35> 1,25Ip>Cp> 140100>35>37>18>400

Active18-3525-351,00-1,25Ip>Cp100-14014-1075-10025-3525-3713-18100-400

Putin active15-2520-300,75-1,00Ip>Cp70-10016-1455-7515-2512-2510-13500-100

1.1.5. Problemele de fundare a cldirilor pe pmnturi cu umflri i contracii mari trebuie tratate difereniat, innd seama de regimul de nlime al acestora, de modul de ncrcare i echipare, de condiiile de exploatare, de vecintatea unor arbori, etc.

1.1.6. Construciile fundate pe PUCM care adpostesc procese tehnologice cu surse termice importante de cldur sau frig, sau care pot avea pierderi mari de ap, procese chimice sau bacteriologice, nu fac obiectul prezentului normativ.

1.1.7. n cazul construciilor fundate la adncimi mai mari de 2,00 m, care nu fac parte din categoria celor de la pct. 1.1.6, nu se produc de regul variaii de volum ale terenului de fundare de natur s influeneze construciile respective.

1.2. Documente conexe i de referin

Documente conexe

Legea nr.10/l995Calitatea n construcii

NP 112 2004Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare direct

P100- 2006Cod de proiectare seismic. Partea l. Prevederi de proiectare pentru cldiri

NP 074- 2007Normativ privind documentaiile geotehnice pentru construcii

GE 044-2001Ghid pentru sistematizarea, stocarea i reutilizarea informaiilor privind parametrii geotehnici

Documente de referin

SR EN 1997-1: 2004Eurocod 7: Proiectare geotehnica. Partea 1: Reguli generale.

SR EN l997-1:2004/NB:2007Eurocod 7: Proiectare geotehnica. Partea 1: Reguli generale. Anexa naional

SR EN ISO 14688-1:2004Cercetri i ncercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmnturilor. Partea 1: Identificare i descriere.

SR EN 14688-2:2005Cercetri i ncercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmnturilor. Partea 2: Principii pentru o clasificare.

SR EN 1998-1: 2004 Eurocod 8: Proiectarea structurilor pentru rezistenta la cutremur. Partea 1: Reguli generale, aciuni seismice i reguli pentru cldiri.

SR EN 1998-5:2004 Eurocod 8:Proiectarea structurilor pentru rezistena la cutremur. Partea 5: Fundaii, structuri de susinere i aspecte geotehnice.

SR EN 1998-5:2004/NA:2007

Eurocod 8:Proiectarea structurilor pentru rezistena la cutremur. Partea 5: Fundaii, structuri de susinere i aspecte geotehnice. Anexa nationala

STAS 3950-81Geotehnica. Terminologie. Simboluri i uniti de msur.

STAS 6054-77Teren de fundare. Adncimi maxime de nghe. Zonarea teritoriului Republicii Socialiste Romnia.

STAS 1913/12-88Teren de fundare. Determinarea caracteristicilor fizice i mecanice ale pmnturilor cu umflri i contracii mari

STAS 3300/1-85 Teren de fundare. Principii generale de calcul.

STAS 3300/2-85 Teren de fundare. Calculul terenului de fundare n cazul fundrii directe

STAS 1242 /3 -87Teren de fundare. Cercetri prin sondaje deschise.

STAS 2745 -90Teren de fundare. Urmrirea tasrii construciilor prin metode topografice

ST-016-1997Specificaie tehnic. Criterii i metode pentru determinarea prin msurtori a tasrii construciilor. Instruciuni tehnice pentru determinarea prin metode topogeodezice a deplasrii construciilor datorate deformaiilor terenului de fundare

STAS 8942/1-89Teren de fundare. Determinarea compresibilitii pmnturilor prin ncercarea n edometru.

STAS 9180-73Teren de fundare. Determinarea capacitaii de reinere a apei de ctre pmnturi, la diferite suciuni

STAS 1913/9-86Teren de fundare. Determinarea cldurii maxime de umezire a pmntului.

STAS 1913/4-86Teren de fundare. Determinarea limitelor de plasticitate

1.3. Simboluri i semnificaii

PUCMPmnturi cu umflri i contracii mari

A (m2)Aria seciunii transversale a sistemului de fundare

AnCoeficient de analogie

Ar (m2)Aria relaiv a amprentei

L (m)Lungimea montului

Cv (%)Contracie volumic

Cp (%)Criteriu de plasticitate

CL(%)Contracie liniar

cc Coeficientul condiiilor de lucru la contracie

D (%)Grad de compactare

E (kPa)Modulul de deformaie liniar al pmntului

eIndicele porilor

e0Indicele iniial al porilor

H (m)nlimea fundaiei

h (N/cm2)Suciune

he (N/cm2)Suciune de echilibru

IeIndice de expansiune

IaIndice de ariditate

ImIndice mediu de umezeal (indice climatic)

IuIndice de umezeal

IcIndicele de consisten

IcuIndice de contracie umflare

IAIndicele de activitate

IP (%)Indicele de plasticitate

IMCoeficient, funcie de raportul =L/B

INFactor de influen, funcie de raportul

L (m)Dimensiunea cea mai mare a tlpii fundaiei avnd forma dreptunghiulara n plan;

mu (g)Masa probei umede

md (g)Masa probei uscate

M (kPa)

Modulul edometric

Mi-j (kPa)

Modulul edometric determinat pentru intervalul de presiuni 200-300 kPa

n (%)Porozitate

p (kPa)Presiune vertical

ppl (kPa)Presiune la limita de cedare plastic

pu (kPa)Presiune de umflare

pz (kPa)Efort unitar datorat ncrcrilor exterioare

pg (kPa)Efort unitar din greutatea proprie a pmntului

psupl (kPa)Presiune suplimentar provocat de influena greutii proprii neumezite din masiv

pF=log hIndicele sorbional

su (cm)Ridicare prin umflare (deformaia maxim posibil)

Sr (%)Grad de umiditate

UL (%)Umflare liber

V (cm3/100g)Volum specific, volum corespunztor la 100 g material uscat

Vs (cm3/100g)Volumul ocupat de 100 g schelet mineral

z (m)Deplasarea tlpii fundaiei pe direcie vertical

z0 (m)Grosimea stratului deformabil

u (kPa)Presiunea apei din pori

Factor de compresiune

(0)Unghiul de pant la curba de contracie

Modificarea relativ de volum

'uiUmflarea specific a unui strat elementar

'uUmflare relativ

sconContracii datorit reducerii umiditii n terenul de fundare

ciContracia liniar specific a stratului i la o presiune egal cu suma presiunii geologice

q (kPa)ncrcarea uniform distribuit

qu,max (J/g)Cldura maxim de umezire

Umiditatea volumic (volumul apei raportat la volumul total)

(g/cm3)Densitatea pmntului

sat (g/cm3)Densitatea pmntului n stare saturat

d (g/cm3)

s (g/cm3)Densitatea scheletului

(kPa)Efort unitar normal

z (kPa)Efort unitar normal vertical

med (kPa)Efortul unitar tangenial mediu pe suprafaa de alunecare

w (%)Umiditatea natural a pmntului

w15 (%)Umiditatea corespunztoare suciunii de 15 bari

wsat (%)Umiditatea de saturaie

wopt (%)Umiditatea optim de compactare

we (%)Umiditatea de echilibru

ws (%)Limita de contracie

wL (%)Limita superioar de plasticitate

wP (%)Limita inferioar de plasticitate

xkValoarea caracteristic a parametrului geotehnic

xk infValoarea caracteristic inferioar a parametrului geotehnic

X k supValoarea caracteristic superioar a parametrului geotehnic

MCoeficientul parial pentru proprietile pmntului

2. DATE CU PRIVIRE LA TERENUL DE FUNDARE

2.1. Categoria geotehnic de ncadrare a amplasamentului

2.1.1. Categoria geotehnic a unei lucrri trebuie stabilit n mod preliminar nainte de a trece la investigarea terenului de fundare, urmnd a fi schimbat pe msura avansrii investigaiei.

2.1.2. Categoria geotehnic este asociat cu riscul geotehnic. Acesta este redus, n cazul categoriei geotehnice 1, moderat n cazul categoriei geotehnice 2 i mare n cazul categoriei geotehnice 3 (NP 074-2007).

2.1.3. ncadrarea unei lucrri ntr-o categorie de risc geotehnic sporit impune realizarea n condiii de exigen corespunztoare a investigrii terenului de fundare i a proiectrii infrastructurii pentru a se atinge nivelul de siguran necesar pentru rezistena, stabilitatea i exploatarea normal a construciei.

2.2. Investigarea terenului de fundare

2.2.1. Investigarea terenului de fundare trebuie s asigure cunoaterea proprietilor eseniale ale terenului de fundare cel puin n limita zonei de influen a construciei. Zona de influen a construciei este volumul din teren n care se resimte influena construciei respective sau n care pot avea loc fenomene care s influeneze acea construcie.

Extinderea n plan i n adncime a zonei de influen depinde de tipul i de dimensiunile construciei, de ncrcrile transmise i de caracteristicile terenului de fundare.

2.2.2. n cazul existenei unor informaii privind probabilitatea existenei unor PUCM n amplasamentul cercetat, obinute cu ocazia recunoaterii pe teren (comportarea unor construcii nvecinate, informaii de la localnici privind fisurarea puternic a terenului n perioadele de secet), la investigarea terenului de fundare se va da o atenie deosebit stabilirii factorilor ce pot conduce la variaii nsemnate de volum ale terenului (ANEXA II).

2.2.3. La investigarea terenului de fundare se va acorda o atenie special urmtoarelor aspecte: starea reelei de alimentare cu ap i canalizare cu posibiliti de stagnare a apelor, poziiile eventualilor arbori existeni sau defriai, comportarea construciilor nvecinate i adncimea lor de fundare, nivelul apei subterane i eventualele sale variaii, stratificaia terenului, monitorizarea eventualelor fisuri din construciile existente.

2.2.4. Zona afectat de fenomenul de contracie se consider volumul de teren corespunztor adncimii pn la care se extind vizibil fisurile i crpturile, majorat cu nc 1,0 m.Zona stabil sub construciile fundate pe pmnturi cu umflri i contracii mari se consider volumul de teren pn la adncimea unde raportul w/wp 1, sau w < 0,4 wL.

Lucrrile pentru investigarea terenului de fundare se vor executa fr adaos de ap, pentru a nu se modifica regimul hidric al terenului.

2.2.5. Aprecierea potenialului de contracie-umflare a pmnturilor care alctuiesc terenul de fundare se va face pe baza rezultatelor ncercrilor de laborator efectuate conform STAS 1913/12-88 i ANEXEI III.

2.2.6. Investigarea terenului de fundare, completat cu determinri n laborator ale parametrilor geotehnici ai pmnturilor cu umflri i contracii mari (STAS 1913/12-88 i ANEXA III) se finalizeaz cu un studiu geotehnic.

2.2.7. Studiul geotehnic reprezint documentaia geotehnic de baz necesar pentru proiectarea obiectelor de construcii pe amplasamentul investigat i face parte din proiectul tehnic.

Studiul geotehnic va cuprinde caracterizarea pmntului i indicarea datelor care s permit prognozarea tendinei de variaie a volumului cu umiditatea (contracie sau umflare) i a adncimii zonei afectate de variaiile de volum (ANEXELE II i IV).

2.3. Determinarea valorilor caracteristice i de calcul ale parametrilor geotehnici

2.3.1. Parametrii geotehnici servesc att la proiectarea geotehnic prin calcul ct i la proiectarea geotehnic bazat pe msuri prescriptive. 2.3.2. Nivelul de siguran adoptat n stabilirea valorilor caracteristice i de calcul ale parametrilor geotehnici corespund nivelului minim prevzut n normele structurale Eurocod. Proiectantul construciei poate adopta, pe baza unor justificri tehnicoeconomice, cu acordul beneficiarului, un nivel de siguran mai ridicat pentru ntreaga structur geotehnic sau pentru pri ale acesteia.

2.3.3. Valoarea caracteristic a unui parametru geotehnic se ia n considerare prin stabilirea valorii caracteristice inferioare (XKinf) i a valorii caracteristice superioare (XKsup) i utilizarea n calcul a combinaiei celei mai nefavorabile a acestor valori (Anexa A1 din Normativul privind determinarea valorilor caracteristice i de calcul ale parametrilor geotehnici.

n cazul n care valorile determinate prin ncercri indic o tendin cert de variaie n plan sau pe adncime, se poate stabili o dependen matematic a valorilor caracteristice n funcie de dimensiunea respectiv.

2.3.4. Valorile de calcul ale parametrilor geotehnici (Xd) se stabilesc de regul de ctre proiectantul structurii geotehnice, prin mprirea valorilor caracteristice (XK) la coeficientul parial pentru proprietile pmntului (M):

(2.1)

n cazul inexistenei unor date semnificative ale valorilor XK, pentru calcule preliminare se admite evaluarea direct a valorilor Xd, innd seama de nivelul de siguran.

2.3.5. Pentru calculele la starea limit ultim, n situaiile de proiectare permanente i tranzitorii, valorile M sunt date n tabelele 4.2 i 4.4 din SR EN 1997-1:2004.

Pentru situaiile de proiectare accidentale se accept M = 1.

n cazurile speciale, n care se efectueaz calcule la starea limit ultim cu considerarea strii de deformare a terenului, pentru parametrii de deformaie ai straturilor de pmnt se poate accepta M = 1.

2.3.6. Pentru toate calculele la starea limit de exploatare normal se utilizeaz valoarea M = 1.

3. ELEMENTE PENTRU ESTIMAREA DEPLASRILOR I SOLICITRILOR ASUPRA CONSTRUCIILOR DATORATE VARIAIEI UMIDITII TERENULUI DE FUNDARE

3.1. Stabilirea condiiilor de fundare i a msurilor constructive la fundarea pe PUCM trebuie s se bazeze pe determinarea corect a caracteristicilor de contracie-umflare ale terenului i pe estimarea fundaiilor.

Deplasrile estimate ale fundaiilor, vor fi comparate cu deplasrile admisibile pentru fiecare tip de structur, conform NP 112-2004.3.2. Ridicarea sau tasarea tlpii fundaiei se poate estima printr-un calcul de nsumare a efectelor stratelor elementare, utiliznd rezultatele ncercrii edometrice duble sau multiple reprezentate n diagrama de stare (fig.III.1 din ANEXA III, ANEXA V).

Metoda ncercrii edometrice duble sau multiple const n ncrcarea a dou sau mai multe probe, recoltate la acelasi nivel i la o mic distan una de alta; probele sunt supuse ncercrii clasice de consolidare n edometru, prima n condiiile meninerii umiditii naturale din teren, celelalte la umiditi mrite pn la condiia de inundare complet.

Fiecare din probele aduse la umiditi diferite va fi ncrcat n edometru conform STAS 8942/1-84 nregistrndu-se att deformaiile ct i umiditile atinse dup fiecare treapt de ncrcare.

Estimarea variaiilor de volum ale pmnturilor din terenul de fundare se face cu ajutorul diagramei de stare n care sunt reprezentate curbele (n cazul ncercrii edometrice multiple) sau dreptele (n cazul ncercrii duble) care corespund modificrilor de stare, ntre situaia iniial i cea final (fig.IV.1 din ANEXA IV).

3.3. Solicitrile care apar n construcie ca urmare a umflrii terenului de fundare (datorat variaiei umiditii) se pot evalua utiliznd indicaiile din ANEXA VI.

3.4. Pentru corelarea msurilor de proiectare i execuie cu posibilitatea de manifestare a umflrii sau a contraciei terenului de fundare alctuit din pmnturi cu umflri i contracii mari se vor utiliza precizrile cuprinse n ANEXA VII.

4. MSURI LA PROIECTAREA SAU LA REMEDIEREA CONSTRUCIILOR FUNDATE PE PMNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI

4.1. Pmnturile argiloase cu un potenial ridicat de modificare a volumului la variaiile de umiditate (PUCM), ocup suprafee insemnate n ara noastr (v. ANEXA I).

4.2. Pentru proiectarea construciilor fundate pe PUCM o proiectare judicioas trebuie s se bazeze pe urmtoarele dou elemente:

stabilirea regimului de umiditate i a proprietilor pmntului argilos de fundare la nceperea construciei.

estimarea modificrilor care se vor produce n regimul de umiditate n cursul exploatrii construciei i a efectelor acestora asupra proprietilor argilei.

4.3. Pentru nlturarea sau atenuarea fenomenelor defavorabile datorate existenei pmnturilor cu umflri i contracii mari pot fi avute n vedere urmtoarele msuri:

a) eliminarea cauzelor care genereaz variaii de umiditate n terenul de fundare (sursele ce provoac umezirea (conducte sau canalizri degradate, ridicarea nivelului apelor subterane, infiltraii datorate precipitaiilor sau stagnrii apei la suprafaa terenului, irigaii, defriri) surse ce provoac uscarea (existena unor arbori n vecintatea construciei, coborrea nivelului apelor subterane, procese tehnologice cu temperaturi ridicate);b) alegerea unei adncimi de fundare sub zona ce prezint variaii de volum, prin subzidirea fundaiilor existente aflate la adncimi insuficiente sau prin fundarea pe piloi;c) mbunatirea terenului de fundare pentru a diminua sau anihila variaiile de volum la variaii de umiditate;d) realizarea unei construcii capabile de a prelua solicitrile datorate deformaiilor provocate de variaiile de volum ale terenului de fundare.

4.4. Adncimea minim de fundare se stabilete n funcie de nivelul hidrostatic, distingndu-se urmtoarele cazuri:

- cazul I, cnd nivelul hidrostatic al apei subterane este la o adncime mai mic de 2,00 m;

- cazul II, cnd nivelul hidrostatic al apei subterane este la o adncime intermediar (2,00 -10,00 m);

- cazul III, cnd nivelul hidrostatic al apei subterane este la o adncime mai mare de 10,00 m.

n cazul I, n care nivelul hidrostatic al apei subterane se menine constant la o adncime mai mic de 2,00 m, pmntul aflat la o adncime de peste 1,40 m nu mai poate prezenta variaii de volum, ntruct umiditatea lui se menine constant (ANEXA II).

4.5. Pentru orice fel de construcie cu caracter definitiv, ce face obiectul prezentului normativ, adncimea minim de fundare, D, se recomand a fi:

D = 1,50 m, pentru cazul I (conform condiiilor hidrogeologice, pct.4.2).

D = 2,00 m, pentru cazurile II i III.

4.6. n cazul n care sub adncimea de fundare aleas conform recomandrilor de la pct.4.3. se afl pmnturi contractile de natur organic (ex: cu coninut ridicat de humus), proiectantul va analiza dac se justific tehnic i economic depirea parial sau total a acestor straturi. De asemenea, dac se justific tehnic i economic alegerea unei adncimi de fundare sau ct mai aproape de orizontul C al terenului bogat n calcar, practic stabil la variaii de volum, a crui poziie trebuie s se precizeze n studiul geotehnic n confromitate cu ANEXA I.

4.7. Atunci cnd n proiect se stabilete pentru unele pri ale construciei fundarea la adncimi diferite, se vor prevedea rosturi de tasare, iar diferenele de adncime ntre fundaiile alturate nu vor depi 0,50 m.

Msurile ce se adopt la proiectarea construciilor

4.8. n tabelul 4.1 sunt indicate msuri ce se pot adopta la proiectarea construciilor fundate pe pmnturi cu umflri i contracii mari. Acestea se aleg in funcie de adncimea de fundare, de importana i destinaia construciei, de caracteristicile de umflare-contracie ale terenului de fundare i de elementele de la capitolul 3.Tabelul 4.1. Msuri pentru fundarea cldirilor pe terenuri cu PUCM1. Meninerea unor condiii stabile de umiditate prin ecrane impermeabile sub trotuare (pmnt stabilizat sau geomembrane) i evitarea infiltraiilor din interior.

2. Controlul sau prevenirea variaiilor de volum prin mrirea presiunilor pe teren, prevederea unor spaii de expansiune.

3. Rigidizarea structurii prin centuri.

4. mbuntairea pmnturilor prin stabilizare,injecii sau nlocuire.

5. Fundarea n adncime sub zona afectat de variaiile de volum.

n acest sens, msurile din prezentul normativ sunt gradate pentru urmtoarele cazuri:

a) fundarea construciilor la adncimea minim, indicat la pct.4.5.: 1,50 m pentru cazul I i 2,00 m pentru cazurile II i III.

b) fundarea la o adncime mai mic dect cea prevzut la pct.4.5. (msuri constructive speciale).

4.9. Alegerea msurilor constructive speciale (pentru cazurile de la pct.4.6.) se va face avndu-se n vedere potenialul de umflare-contracie al pmntului i capacitatea portant a terenului, pe baza urmtoarelor criterii:

importana, mrimea i structura de rezisten a construciei;

nivelul apei subterane n amplasamentul construciei (pct.4.4.);

grosimea i potenialul de umflare-contracie al pmnturilor care alctuiesc terenul de fundare (ANEXA III);

variaia umiditii terenului de fundare, n perioada execuiei i exploatrii construciei (ANEXA II);

gradul de asigurare admis pentru construcie (grad I sau II, conform pct.4.10.).

4.10. Din punct de vedere al gradului de asigurare mpotriva degradrilor, construciile se pot realiza:

cu asigurare de gradul I, cnd prin msurile ce se iau se urmrete ca toate elementele componente ale construciei n ansamblu s poat prelua eforturile suplimentare (fore tietoare, momente ncovoietoare i de torsiune) provenite din tasri ridicri sau mpingeri rezultate din contracia sau umflarea terenului, fr a periclita structura de rezisten, a impiedica exploatarea construciei i a pune n pericol viei omeneti;

cu asigurarea de gradul II, cnd msurile luate au drept scop limitarea degradrilor, astfel nct acestea s nu pun n pericol viei omeneti iar construcia s nu fie scoas temporar din funciune, i s necesite cheltuieli de reparaie.

4.11. Se recomand ca proiectantul s foloseasc la obiectivele ce urmeaz a se realiza n continuare experiena local referitoare la comportarea construciilor existente fundate pe acelai tip de teren.

Msuri constructive n cazul fundrii la adncimea minim de fundare

4.12. n cazul fundrii la adncimea minim indicat la pct.4.5. i pentru construcii fr condiii speciale de exploatare, pentru prevenirea degradrilor sunt suficiente, de regul, urmtoarele msuri:

a) Secionarea cldirii i fundaiei n tronsoane de maximum 30,00 m, prin rosturi de tasare;b) Conductele de alimentare cu ap ce intr i ies din cldiri vor fi prevzute cu racorduri elastice i etane la traversarea zidurilor sau fundaiilor. Este indicat ca n interiorul cldirilor conductele s fie montate aparent, n subsol, respectiv la primul nivel n cazul construciilor fr subsol, astfel nct s fie accesibile pentru controlul ce trebuie efectuat periodic iar eventualele reparaii s poat fi efectuate imediat ce se depisteaz orice neetaneitate.

c) Realizarea de trotuare etane n jurul cldirilor; trotuarul cu o lime minim de 1,00 m se va aeza pe un strat de pmnt stabilizat, n grosime de 20,00 cm, prevzut cu pant de 5 % spre exterior. Pentru a fi etan, trotuarul poate fi confecionat din asfalt turnat sau din dale din piatr sau beton rostuite cu mortar de ciment sau mastic bituminos. Etaneitatea n timp necesit o bun comportare a stratului de pmnt stabilizat, conform prevederilor de la pct.6.5. Pentru construciile etane pe suprafee mari, de exemplu unele cldiri agrozootehnice, trotuarul se pstreaz numai n zonele circulabile, n rest construciile se nconjoar cu un strat de pmnt stabilizat cu grosime de 20 ...30 cm i o lime de minim 1,50 m meninndu-se o pant transversal de 5 % spre exterior.

d) Anexele cldirilor (scri, terase, etc.) vor fi fundate de regul la aceeai adncime cu construciile respective, pentru a se evita degradarea lor datorit tasrilor sau umflrilor diferite de la un punct la altul. n funcie de tendinele i posibilitatile de deformare a terenului prin contracie sau umflare, se va adopta fie legarea rigid de construcii a anexelor, fie separarea lor complet i tratarea independent.

e) Evacuarea apelor superficiale i amenajarea suprafeei terenului nconjurtor cu pante de scurgere spre exterior. Evacuarea prin burlane a apelor de pe acoperi trebuie fcut la rigole impermeabile, special prevzute n acest scop, cu debuee asigurate i, preferabil, direct n reeaua de canalizare. Prin msurile de sistematizare vertical trebuie s se evite stagnarea apelor superficiale la distane mai mici de 10,00 m n jurul fiecrei construcii.

4.13. Dup intensitatea fenomenelor de asecare, diferitele specii de arbori pot fi calificate astfel: foarte periculoase: plopul, arinul, salcmul, salcia, ulmul;

periculoase: ararul, mesteacnul, frasinul, fagul, stejarul i tufanul;

puin periculoase: laricele, bradul, pinul.

Se recomand evitarea plantrii sau meninerii de arbori ornamentali, pomi fructiferi, arbuti sau plante perene n apropierea construciilor, asigurndu-se un spaiu ntre cldire i copaci de 3,00-5,00 m, n funcie de importana construciei, de natura arborilor i de potenialul de umflare-contracie al terenului (fig.VIII.1 - ANEXA VIII).

Existena unor grdini interioare, prevzute de obicei cu bazine de ap sau fntni nitoare constituie un risc important n cazul pmnturilor cu umflri i contracii mari.

Defriarea i dezrdcinarea copacilor se va face ntr-o perioad umed (primvara sau toamna), iar golurile rezultate se vor umple cu pmnt local sau, preferabil, pmnt stabilizat bine compactat.

Trebuie avut n vedere c efectele existenei vegetaiei se manifest uneori dup un timp ndelungat (6-12 ani), determinat de dezvoltarea arborilor.

Existena arborilor conduce n general la tasri difereniate, maxime n imediata vecinatate a trunchiului. Uneori s-au semnalat i deplasri pe orizontal, pn la 5,00 cm. Procesele pot fi accelerate sau ntrziate, funcie de perioadele mai secetoase sau mai umede.

n afar de efectul de asecare, arborii pot provoca tasri sau deplasri pe orizontal datorit mpingerilor provocate de creterea diametrului trunchiului sau rdcinilor.

4.14 Este necesar urmrirea comportrii i micrii construciilor (deplasri, nclinri). Proiectantul va include n documentaia tehnic i economic a proiectului de execuie urmrirea comportrii micrilor construciilor, inclusiv tipul, numrul i poziia reperelor respective. n timpul execuiei construciei, sarcina efecturii msurtorilor revine constructorului, iar dup darea n exploatare ea revine beneficiarului lucrrii. Este indicat ca ntreaga aciune a urmririi micrilor construciilor s fie preluat de la nceput de ctre o unitate topografic de specialitate, prin grija beneficiarului (STAS 2745-90 i ST-016-1997).Msuri constructive n cazul fundrii la o adncime cuprins n zone de variaie sezonier a umiditii

4.15. n cazul fundrii la o adncime mai mic dect cea prevzut la pct.4.4, n special pe pmnturi cu umflri i contracii mari sau foarte mari, pe lng msurile de la pct.4.10 sunt necesare unele msuri constructive speciale n vederea asigurrii rezistenei, stabilitii i exploatrii normale a tuturor construciilor fundate pe asemenea pmnturi, ca de exemplu:a) Realizarea unui trotuar etan din jurul construciei, cu o lime minim de 1,50 m aezat pe un strat de pmnt stabilizat (fig.4.1);

Figura 4.1. Trotuar etan n jurul cldirilor cu adncimea de fundare cuprins n zona de variaie sezonier a umiditii

b) Reducerea umflrii terenului prin mrirea presiunii efective pe talpa fundaiei pn la o valoare cel puin egal cu presiunea de umflare, stabilit conform spectrului cu traiectoriile modificrilor de stare rezultate n urma ncercrilor edometrice multiple, fr a depi ns capacitatea portant a terenului, stabilit conform STAS 3300/2-85 Terenul de fundare. Calculul terenului de fundare n cazul fundrii directe.

c) Prevederea unor structuri de susinere sau a unor msuri constructive care s permit preluarea mpingerilor sau deplasrilor neuniforme cauzate de umezirea, respectiv uscarea terenului de fundare, ca de exemplu realizarea unor centuri de beton armat, continue pe ntreaga lungime a pereilor exteriori i interiori, portani sau autoportani, amplasate la fiecare nivel al construciei, inclusiv la nivelul soclului.

4.16. La cldirile numai cu parter, avnd o form n plan apropiat de ptrat, centura superioar poate fi nlocuit cu armarea zidriei la coluri, pe 1,50 ... 2,00 m lungime pe fiecare latur, care s depaeasc n orice caz golurile uilor i ferestrelor. Centurile se armeaz de regul simetric, avnd minimum 4 12 pentru oel OB 38. Pentru centuri cu limea mai mare de 32,00 cm, sunt necesare minimum 6 12.

Calculul se va efectua pe baza sensului predominant al deformaiei terenului, n funcie de condiiile din momentul executrii fundaiei (anotimp ploios sau secetos). Efectele deformaiilor neuniforme vor fi considerate aciuni temporare de lung durat.

4.17. Proiectarea unor construcii puin sensibile la deformarea neuniform a terenului de fundare, n cazurile n care este necesar o asigurare de gradul I (art.4.9), se poate materializa fie prin construcii cu structura foarte rigid care s poat prelua n bune condiii eforturile suplimentare ce apar n suprastructur fie prin construcii flexibile care s se adapteze la deformaiile terenului. Structura se va proiecta astfel nct s asigure rigiditatea, respectiv flexibilitatea construciei att n plan vertical ct i n plan orizontal.

mbinrile elementelor de rezistena din beton armat prefabricat trebuie proiectate i realizate cu luarea n considerare a efectelor deformrii neuniforme a terenului.

4.18. Calculele se vor efectua pe baza celor mai defavorabile ipoteze privitoare la contracia sau umflarea terenului, n funcie de condiiile de umiditate identificate prin studiile geotehnice i din perioada execuiei fundaiei. Efectele deformaiilor neuniforme vor fi considerate aciuni temporare de lung durat.Se va verifica compatibilitatea dintre deformaiile (n ambele sensuri) ale terenului activ i deformaiile admisibile ale structurilor prefabricate (STAS 3300/2-85).

4.19. Pentru construcii de importan deosebit i atunci cnd stratul de PUCM are grosime mare, se poate recurge la fundarea pe piloi pentru a asigura transmiterea eforturilor sub zona afectat de variaiile de umiditate ale pmntului i, deci, de modificrile de volum. n acest caz, pentru fia pilotului din zona cu variaii de volum se vor adopta soluii care s evite exercitarea asupra pilotului a unor solicitri de smulgere ca urmare a umflrii terenului.

4.20 Pentru a se evita executarea unor volume mari de sptura i de betoane n fundaii (de exemplu la unele construcii agrozootehnice dezvoltate pe suprafee mari), este indicat nlocuirea fundaiilor continue cu fundaii izolate pe care s se reazeme construcia prin intermediul unor grinzi de fundare. Se va prevedea un spaiu ntre suprafaa terenului i talpa grinzii de fundaie egal cu valoarea posibil a umflrii pmntului (cca.10-15 cm) care s se umple cu nisip, mpiedicndu-se totodat accesul direct al apei, respectiv asigurndu-se evacuarea ei.

Msuri pentru remedierea degradrilor4.21. n cazul unor construcii ce au suferit degradri (ANEXA VIII) se poate recurge la subzidire prin excavare pe tronsoane, n ordinea indicat n fig.4.2.

Figura 4.2. Schema subzidirii

5. MSURI CONSTRUCTIVE N CAZUL LUCRRILOR DE TERASAMENTE RUTIERE N ZONELE CU PMNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI

5.1. La taluze degradarea are loc de obicei prin formarea unor cruste crpate, care se desprind progresiv i afecteaz zone din ce n ce mai profunde.

Sunt frecvente, de asemenea, ruperi de picior sau de adncime atunci cnd apa se infiltreaz prin fisuri de contracie sau cnd argila de la baza taluzului devine saturat ca urmare a unui drenaj ineficient. n cazul cnd argila absoarbe apa sau este supus efectului unor cicluri de uscare-umezire, rezistena la forfecare se reduce foarte mult.n astfel de cazuri, taluzele de echilibru pot ajunge la nclinri de 50100. Asemenea valori se obin dac n calculele de stabilitate se conteaz pe rezistena rezidual, care n cazul argilelor active poate fi 0,3 sau chiar 0,1 din rezistena de vrf.

n unele cazuri, taluzele iniial stabile se degradeaz dup cteva luni sau civa ani, probabil ca urmare a atingerii unei noi situaii de echilibru al presiunilor interstiiale, care prin descrcare au avut la nceput valori negative. Adesea, procesul se accelereaz ca urmare a efectului unor ploi puternice.

5.2. Metodele uzuale de tratare constau din: mbuntirea condiiilor de drenaj, att la piciorul ct i la partea superioar a taluzului; protecia suprafeei mpotriva eroziunii i a ptrunderii apei prin infiltraie n fisuri (aternerea unor materiale granulare, geotextile, geomembrane, etc.) i adoptarea unor pante dulci ale taluzelor de ordinul 1/3 la 1/4.5.3. n general, se recomand evitarea folosirii pmnturilor contractile la realizarea rambleelor. Atunci cnd nu se dispune de alte materiale se poate recurge la mbuntirea pmnturilor, n special prin stabilizarea cu var. Compactarea pmnturilor contractile trebuie realizat la umiditi ct mai apropiate de umiditatea de echilibru, diminundu-se n felul acesta variaiile de volum aferente modificrilor de umiditate.

Pentru orientare, n fig.5.1, se arat gradul de compactare necesar, n funcie de condiiile climatice i indicele de plasticitate al pmnturilor (Ip). Condiiile cele mai defavorabile corespund unor zone climatice cu perioade de secet mai mari de 3 luni. Trebuie menionat, ns, c aceste recomandri se refer la rambleele pe care se aeaz tlpile de fundare ale cldirilor i nu sunt aplicabile pentru drumuri cu trafic greu.

Figura 5.1. Variatia gradului de compactare necesar n funciede condiiile climatice i Ip5.4. O construcie rutier se comport ca orice construcie foarte uoar, la care greutatea proprie nu compenseaz presiunea de umflare dezvoltat de pmntul argilos. Dac mbrcmintea este impermeabil i execuia a avut loc la sfritul verii, cnd datorit secetei suciunea pmntului este ridicat, are loc ulterior un proces de migraie a apei din zonele nvecinate mai umede spre zona central pn la atingerea unei noi stri de echilibru. Creterea umiditii n zona central conduce la umflarea pmntului i la apariia de fisuri longitudinale caracteristice.

5.5. n etapa de proiectare este necesar sa se dispun de urmtoarele date:

evaluarea profilului de umiditate a terenului;

prognoza distribuiei de echilibru a umiditii dup construirea oselei i a variaiilor de volum aferente;

volumul specific V, densitatea pmntului n stare uscat d i umiditatea optim de compactare, wopt.;

modulul edometric (M) i indicele californian de capacitate portant (CBR), funcie de starea de umiditate a terenului.

5.6. Pentru a micora tendina de umflare a terenului se impun urmtoarele recomandri:

a) Se poate recurge la nlocuirea argilei pe o grosime de 0,60 0,80 m cu pmnt mai puin activ sau cu pmnt stabilizat i la repararea periodic (6-7 ani) a mbrcminii rutiere. n general, trebuie avut n vedere c msurile suplimentare necesare pentru diminuarea efectelor argilelor active conduc la costuri suplimentare.

b) Pentru diminuarea efectelor umflrilor i contraciilor sunt de preferat mbrcminile flexibile care pot fi reparate mai usor;

c) O masur eficient este execuia n etape, ntre care se las un timp suficient pentru stabilizarea condiiilor de umiditate;

d) O problem esenial este dirijarea apelor de suprafa i drenarea platformei pentru a evita stagnarea apei i umflrile aferente.6. MSURI PRIVIND ORGANIZAREA I EXECUTIA LUCRRILOR DE FUNDAII PE PMNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI

6.1. nainte de nceperea spturilor pentru fundaii, este absolut necesar ca suprafaa terenului s fie curat i nivelat, cu pante de scurgere spre exterior, spre a nu se permite stagnarea apelor din precipitaii i scurgerea lor n spturile pentru fundaii, aceste lucrri fiind prevzute n proiect ca lucrri de baz.

6.2. Toate lucrrile ciclului zero se vor efectua pe tronsoane, fr ntreruperi i n timp ct mai scurt, pentru a se evita variaiile importante de umiditate a pmntului activ n timpul execuiei.

6.3. Ultimul strat de pmnt din sptura pentru fundaie, de cca.30 cm grosime, trebuie excavat ealonat n timp i nemijlocit nainte de turnarea betonului n fundaie, pentru a se evita efectele negative cauzate de variaiile de umiditate.

n cazul n care adncimea de fundare a construciei se afl n zone de variaie sezonier a umiditii pmntului, executantul este obligat s solicite prezena proiectantului nainte de nceperea turnrii betonului n fundaii, pentru a verifica msura n care ipotezele luate n considerare la proiectare corespund cu situaia real de pe teren.

6.4. Dac se produc crpturi pe suprafaa terenului la adncimea de fundare, se va proceda la matarea lor nainte de turnarea betonului, fie cu lapte de ciment (cnd crpturile sunt mici) fie cu pmnt stabilizat, i apoi la compactarea suprafeei spturii, precedat de o uoar stropire a pmntului, pentru a se realiza umiditatea optim de echilibru. Aceste operaii vor fi urmate imediat de turnarea betonului n fundaie. 6.5. Umpluturile sub pardoseli se vor executa fie din pmnturi fr potenial de contracie-umflare, dac se dispune de un astfel de material n zon, fie din pmnturi cu umflri i contracii mari stabilizate; n toate cazurile, umpluturile vor fi bine compactate, n straturi de 15 ... 20 cm grosime, fiind interzis utilizarea materialelor drenante.

Soluia de realizare a umpluturilor va fi, n mod obligatoriu stabilit n proiectul de execuie.

Pentru controlul execuiei umpluturilor, se vor respecta normele n vigoare funcie de natura materialului din care sunt realizate acestea. 6.6. Stabilizarea pmnturilor cu umflri i contracii mari folosite la umpluturi, pentru a deveni insensibile la variaiile de umiditate, se poate efectua fie prin metode chimice, fie prin amestecare cu nisip.

6.7. Pentru stabilizarea prin metode chimice, se recomand utilizarea prafului de var nestins, n proporie de 3 ... 6 % (din greutatea pmntului uscat), procentul stabilindu-se prin ncercri, funcie de natura i umiditatea natural a pmntului activ. Stabilizarea prin amestecare cu nisip necesit un procent de 20 ... 40 % nisip mare, procent care de asemenea se stabilete prin ncercri.

ncercrile pentru stabilirea proporiilor de praf de var nestins sau de nisip constau din efectuarea n laborator a unor amestecuri de prob cu pmnturile ce urmeaz a fi stabilizate, crora li se determin capacitatea de variaie a volumului conform celor artate la pct. 3.2. Pe baza acestor ncercri de laborator, proiectantul va stabili valorile umiditii optime de compactare, wopt, i a densitii n stare uscat, d.

Operaia propriu-zis de stabilizare a pmntului contractil const n amestecul ct mai omogen al pmntului respectiv cu praful de var nestins sau cu nisipul mare, n proporiile i la umiditile rezultate din ncercri i prescrise n caietul de sarcini. Punerea n oper a pmntului stabilizat se face n straturi n grosime de 15-20 cm n stare afnat, supuse apoi compactrii. Toate operaiunile pentru asigurarea calitii lucrrilor, inclusiv compactarea, trebuie realizate ntr-un timp ct mai scurt, pentru ca umiditatea materialului s nu se modifice cu mai mult de 2% fa de umiditatea prescris prin ncercri.

6.8. La executarea lucrarilor de terasamente i fundaii se vor respecta urmtoarele reglementri n vigoare:

norme de protecie a muncii aprobate de Ministerul Muncii, Solidaritii Sociale i Familiei i Ministerul Sanatii Publice;

norme de protecie a muncii n construcii aprobate de Ministerul Dezvoltrii, Lucrrilor Publice i Locuinelor;

Regulamentul privind protecia i igiena muncii n construcii, aprobat de MLPAT cu Ord. 9/N/1993.

ANEXA I

ORIGINEA GEOLOGIC A PMNTURILOR CU UMFLRI I CONTRACII MARI I COMPORTAREA LOR LA VARIAII DE UMIDITATE

I.1 Originea geologic a pmnturilor cu umflri i contracii mari

I.1.1 Pmnturile argiloase care manifest un potenial de contracie-umflare important la variaii de umiditate fac parte din categoria pmnturilor cu umflri i contracii mari (PUCM).

I.1.2 Dup originea geologic, pmnturile cu umflri i contracii mari se pot ncadra n urmtoarele tipuri:

formaiuni de zona temperat (de la sfritul teriarului i nceputul cuaternarului), constituite din depozite glaciare, lacustre i marine vechi, de natur marnoas-calcaroas, decalcifiate prin splare i mbogite n coloizi. Din aceast categorie fac parte majoritatea pmnturilor cu umflri i contracii mari din ara noastr.

formaiuni de clim cald, bogate n materii organice provenite din evoluia biodinamic a solului de origine glaciar sau aluvionar, care au suferit n timp o important evoluie pedologic, devenind argile fisurate cu porozitate i plasticitate foarte mare, prezentnd o structur secundar manifestat prin reele de fisuri care separ masa lor n buci poliedrice cu fee lustruite. Din aceast categorie fac parte depunerile argiloase i organice din lunca i delta Dunrii, depunerile de pe cursurile unor ruri i unele depuneri lacustre. pmnturi provenite din marne argiloase la care, prin solificare, calcarul a fost splat i depus n adncime (la 2,00 ... 2,50 m i mai mult), rezultnd patru orizonturi caracteristice:

orizontul A: bogat n substane organice (humus), de culoare neagr, purttor al rdcinilor de plante;

orizontul B: cu potenial de umflarecontracie mare, de culoare cafenie-rocat, bogat n particule coloidale (minerale argiloase);

orizontul C: lipsit de potenial de umflarecontracie, bogat n carbonat de calciu, mai albicios, sub form de concreiuni calcaroase;

orizontul D: roca mam (marn argiloas); orizont nealterat.

I.2 Comportarea pmnturilor cu umflri i contracii mari la variaii de umiditate

I.2.1 Creterea sau scderea grosimii nveliului de ap adsorbit este nsoit ntotdeauna de o extensie sau contracie a structurii pmnturilor, prin modificarea distanei dintre particule, fapt ce determin variaii importante de volum la variaii de umiditate.

Exemplu. Fie un montmorillonit sodic avnd o limit de curgere de 710 %, limit de frmntare 54%. Pentru un grad de saturaie egal cu 1,0, indicele porilor e,va fi:

la limita de curgere

(I.1)

la limita de frmntare

(I.2)

ceea ce nseamn o cretere a indicelui porilor corespunztor limitei de curgere de 13 ori, i o modificare important a volumului pmntului.

Fig.I.1 Macro i micro-reeaua de fisurare a pmnturilor argiloase active

I.2.2 Comportarea pmnturilor cu umflri i contracii mari la variaii sezoniere de umiditate, se manifest astfel:

- variaiile de volum n cicluri succesive, de contracie-umflare provoac discontinuiti n masa pmnturilor n zona superficial, pn la adncimi de cca. 2,002,50 m, sub form de fisuri i crpturi;

- n perioadele secetoase, crpturile de contracie, de obicei sub forma unei reele poligonale (fig.I.1.), strbat orizonturile A i B, pn la suprafaa orizontului C, provocnd fisurarea construciilor la care nu s-au luat msuri corespunztoare; fenomenul este mai pronunat la terenurile puternic nsorite, mai ales acolo unde au stagnat apele atmosferice (ochiuri de ap, bli de mic adncime);

- n perioadele ploioase crpturile ncep s se nchid; nchiderea crpturilor pornete, att de jos, datorit umezirii prin apa infiltrat n stratele inferioare, ct i de sus, unde stratele superioare se umfl prin umezire uniform; crpturile pot rmne parial deschise de la un ciclu sezonier la altul.

ntruct variaiile de volum nu se produc n mod uniform n plan n lungul perimetrului construciei i n adncime, ci au o intensitate mai pronunat pe laturile nsorite, mai ales acolo unde au stagnat apele din precipitaii atmosferice, construciile sunt supuse unor aciuni suplimentare cauzate de presiunile de umflare i/sau cedrile de reazem (tasri din contracii) ce determin n unele cazuri fisurarea construciilor i pot antrena stri limit de exploatare normal sau chiar stri limit ultime. Pentru un anumit pmnt, producerea unor umflri i contracii mari este condiionat de starea de umiditate i ndesare a pmntului i de solicitrile la care este supus.

Urmrirea variaiilor de umiditate i a variaiilor de volum rezultate se face cu ajutorul diagramei de stare, care are n abcis umiditatea exprimat n procente iar n ordonat volumul specific V exprimat n cm3/100 g. Pe aceast abac se reprezint curba de umflare contracie (fig. I.2).

ws grafic=14,7%

ws calculat=

Contracie axiala=

Contracie transversala=

Figura I.2. Limita de contracie i contracia volumic

ntr-o prim aproximaie probabilitatea producerii unor importante variaii de volum ale pmntului poate fi apreciat cu ajutorul inegalitii:

(I.1)

unde:

V, e reprezint volumul specific, respectiv indicele porilor corespunztoare strii naturale, exprimat prin punctul N din figura I.2,

VL, eL reprezint volumul specific, respectiv indicele porilor corespunztoare limitei superioare de plasticitate (wL), exprimat de punctul M din figura I.2.

Echivalentul grafic al inegalitii este condiia ca punctul M, determinat plecnd de la volumele specifice V i VL s fie situat deasupra dreptei =0,3.

Cu ct un pmnt este mai ndesat i mai uscat, cu att umflrile poteniale sunt mai mari (fig. I.3).

Figura I.3. Influena strii de umiditate i ndesare asupra umflrii libere

Presiunile necesare a fi aplicate pentru a mpiedica umflrile sunt, de asemenea, cu att mai mari cu ct pmntul este mai ndesat i mai uscat (fig. I.4).

Figura I.4. Influena strii de umiditate i ndesare asupra presiunii de umflare

ncercrile n edometru permit s se traseze spectrul schimbrilor de stare sub aciunea modificrilor de presiune sau de umiditate (fig. I.5). Un drum de schimbare a strii paralel cu axa w indic presiunea care anihileaz tendina de umflare (Ex: p=200 kPa din fig. I.5).

Figura I.5. Drumurile schimbrilor de stare pentru pmntul ncrcat

Pe diagrama de stare poate fi urmrit, de asemenea, drumul schimbrilor de stare att pentru cazul cnd pmntul este ncrcat ct i pentru cazul cnd lipsete ncrcarea (fig. I.6). Este de observat c prin umflarea liber nu se ajunge, n general, la saturaie ci la grade de umiditate Sr=0,8-0,9. Protecia drumului modificrii strii pe axa w arat modificarea de umiditate iar protecia pe axa V indic modificarea de volum specific corespunztoare.

Figura I.6. Drumul schimbrilor de stare pentru umflarea liber (lipsete ncrcarea)

Prin umezire, pmntul tinde s-i realizeze starea de echilibru corespunztoare presiunii aplicate. Prognozarea modificrilor de volum poate fi fcut innd seama de poziia punctului corespunztor strii iniiale i de faptul c prin umezire se tinde spre curba de echilibru corespunztoare presiunii aplicate n zona unei stri de umiditate ridicat (Sr=0,9-1,0).

Din punct de vedere al variaiei umiditii pmntului n perioada execuiei i exploatrii construciilor, pmnturile cu umflri i contracii mari se pot afl n urmtoarele trei situaii, n funcie de anotimpul n care se execut fundaia construciei:

a) cu umiditate natural (w) iniial mic (fundaia se execut n anotimp secetos). n aceast situaie, terenul de fundare va suferi cu preponderen fenomene de umflare, ca urmare a sporului de umiditate posibil n perioada execuiei sau exploatrii construciei, fenomene care vor induce asupra fundaiilor aciuni de jos n sus i eventual lateral, provocnd deplasri i/sau presiuni cu valori maxime egale cu presiunea de umflare a pmntului (determinat conform STAS 1913/12:88).

b) cu umiditate natural (w) iniial mare (fundaia se execut n anotimp ploios). n aceast situaie, terenul de fundare va suferi cu preponderen fenomene de contracie, ca urmare a micorrii posibile a umiditii n perioada execuiei sau exploatrii construciei;

c) cu umiditate natural (w) iniial medie, situaie n care terenul poate suferi n perioada execuiei structurii sau exploatrii construciei, att fenomene de umflare ct i fenomene de contracie.

1.3 Rspndirea pmnturilor cu umflri i contracii mari n Romnia

Pmnturile cu umflri i contracii mari se ntlnesc n majoritatea zonelor geografice ale rii (fig.I.7):

n zonele subcarpatice i piemontane: din Oltenia (Turnu Severin, Motru, Strehaia, Filiai, Trgu Jiu, Podari, Craiova, Robnesti, Bal etc.); din Muntenia (Slatina, Piteti, Voila, Mija, Domneti Chiajna, Beciu, Sceni, Ederile, Rzvadul de jos, Ploieti, Valea Clugreasc, Vintileanca, Buzu, Burgeti, Rmnicu Srat etc.); din Banat (Jebel, Berzovia, Verne, Buzia, Birda, Breslovat, Pischia, etc.) i izolat din Moldova .

n Podiul Transilvaniei, n special n zona nordic (Cluj-Feleac, Rzboieni, Salva-Vieu, Baia Mare, Baia-Sprie, imleul Silvaniei, Srmasu, Taga, Meciu, Beclean, Dej, Jibou, Zalu, Brad, Zerind, Bistria, Sngeorz-bi, Aghire, Turda, Aiud, Hunedoara, Simeria, Ortie, Deva, Haeg, Apold, Sibiu, Ocna Mure, Gale-Tilica, Cisndie, Victoria, Sfntu-Gheorghe etc.)

n zonele colinare dinspre Cmpia de Vest (Oradea, Alejd, Tinca, Bocsig, Lunca Teuzului, Manerau, Mediaul Aurit etc.)

n zonele de lunc i terase ale unor ruri, mai ales n Podiul Moldovenesc (Iai, Trueti, Sveni, Icani, Piciorul Lupului, Vaslui, Brlad, Crasna-Hui, Buheti, Roman, Trgu Bujor, Roieti, Lucneti, Moineti, etc.);

n unele zone din lunca i Delta Dunrii.

Fig. I.7 Rspndirea pmnturilor cu umflri i contracii mari pe teritoriul Romniei [11]ANEXA II

FACTORII CARE INFLUENEAZ VARIAIILE DE VOLUM ALE PMNTURILOR CU UMFLRI I CONTRACII MARI

Variaiile de volum ale pmnturilor, nsoind variaiile umiditii, se difereniaz n funcie de intensitatea fenomenelor de interfa care au loc n grosimea complexului de adsorbie determinnd potenialul de umflare-contracie, condiionat de:

dimensiunile i forma particulelor;

compoziia mineralogic;

condiiile de mediu (concentraia electrolitic, Ph, salinitatea);

natura cationilor adsorbii.Dimensiunea i forma particulelor este determinat de compoziia mineralogic i de intensitatea proceselor de alterare chimic; cu ct mineralele constituente sunt mai puin dure, cu att rezult particule cu dimensiuni mai mici.

Compoziia mineralogic determin n principal valoarea potenialului electrodinamic i respectiv electrocinetic, prin existena sau nu a unor sarcini electrice necompensate n reeaua cristalin, generate de tipul de structur specific mineralelor componente ale particulelor.

La argil, rolul preponderent revine raportului n care se gsesc n masa argilei cele trei minerale principale, montmorillonitillitcaolinit, cu un potenial electrodinamic descresctor de la montmorillonit la caolinit, influenat i de natura ionilor atrai n complexul de adsorbie.

Condiiile de mediu determin iniierea i desfurarea fenomenelor de interfa. Reflectarea cantitativ a condiiilor de mediu asupra fenomenelor de interfa se face cu ajutorul indicelui de aciditate (Ph) i a saliniii.

Natura cationilor din soluie determin prin valena lor grosimea stratului dublu electric i, respectiv, grosimea nveliului de ap adsorbit. Astfel, cu ct valena ionilor este mai mare, cu att numrul cationilor ce satureaz cmpul electrostatic este mai mic i, deci, grosimea complexului de adsorbie este mai mic, i invers. Rezult c n funcie de tipul ionilor din complexul de adsorbie, presiunea stratului argilos la aceeai cantitate de substan solid variaz, fiind mai mare pentru argilele cu complex sodic fa de cele cu complex calcic sau de aluminiu.

Factorii care confer unui pmnt un potenial de umflare-contracie de o anumit valoare, care se poate manifesta n funcie de existena sau absena variaiilor de umiditate, sunt urmtorii:

a) factorul climatic, care condiioneaz variaiile de temperatur i umiditate n teren;

b) condiiile hidrogeologice;

c) vegetaia;

d) variaia umiditii terenului n perioada de execuie i n timpul exploatrii construciilor;

e) presiunea transmis de construcie;

f) grosimea stratului;g) suprafaa umezit;h) proprietile fizice i chimice ale lichidului care produce umezirea pmntului.

a) Factorul climatic, prin nivelul precipitaiilor (cca. 500-700 mm/an) i variaiile de temperatur n teren, n intervalul var-iarn sau chiar n cuprinsul aceleai zile (fig.II.1), provoac prin regimul lor alternant i prin variaiile pe vertical, micri termoosmotice ale apei adsorbite n teren, nsoite de fenomene de umflare-contracie.

Astfel, msurtori efectuate asupra unor terenuri nierbate au indicat c ntre lunile aprilie i septembrie au avut loc deplasri pe vertical ale suprafeei de ordinul a 2,00-3,00 cm.

Ca urmare a fenomenelor de umflare-contracie, pmnturile fisureaz i crap favoriznd i mai mult evaporarea i deci intensificarea procesului.

n condiiile climatice din ara noastr, zona de fisuri i crpturi (zona de influen), se extinde pn la 2,00-2,50 m, cu deschiderea medie a crpturilor de cca.5,00-10,00 cm.

Fig. II.1. Variaia temperaturii n teren

b) Condiiile hidrogeologice, n funcie de zona de variaie a umiditii n pmnt pe care o determin, se pot ncadra n urmtoarele trei cazuri posibile, dup adncimea apei subterane (fig.II.2):

cazul I: nivelul hidrostatic subteran se afl la o adncime mai mare de 10 m. Diagrama de variaie a umiditii n funcie de adncime, determinat prin msurtori are alura din fig.II.2.a i se caracterizeaz printr-o zon de variaie sezonier a umiditii, cu aluri diferite pentru var i iarn, n grosime de 0-2,00 m i printr-o valoare practic constant sub adncimea de 2,00 m. Zona cu posibile variaii de volum, dependente de condiiile climatice, este n acest caz situat ntre 0,00 i 2,00 m i, prin urmare, adncimile de fundare adoptate trebuie s fie mai mari de 2,00 m, pentru a se evita efectele variaiilor de volum asupra construciilor.

cazul II: nivelul apei subterane este situat la cote mai mici de 2,00 m (fig.II.2.b). Diagrama de variaie a umiditii prezint, de regul, dou orizonturi distincte, pentru perioada de var i, respectiv, cea de iarn. Msurtorile efectuate au aratt c umiditatea pmntului rmne practic constant peste adncimea de cca. 1,40 m iar zona supus variaiilor de umiditate, respectiv de volum, are grosimea de cca.0-1,40 m. Adoptarea n acest caz a unor adncimi de fundare mai mari de 1,40 m elimin efectele variaiilor de volum asupra construciilor. cazul III: nivelul hidrostatic se gsete la o adncime intermediar, ntre 2,00 i 10,00 m (fig.II.2.c). Diagrama variaiei umiditii n funcie de adncime este o combinaie ntre diagramele precedente. Astfel, se deosebesc dou orizonturi ce corespund adncimilor maxime de variaie ce se ating vara (C) i respectiv iarna (D). n suprafa, pn la adncimea de cca.2,00 m variaiile de umiditate sunt dictate de condiiile climatice, dup care urmeaz o zon cu umiditi practic constante (AE). Fundarea n zona (AE) sau sub nivelul (C) (cnd zona AE lipsete) elimin efectele variaiilor de volum asupra construciilor. Punctele caracteristice ale diagramei (A,B,C,D,E) se determin prin observaii sezoniere de teren.

Figura II.2. Variaia umiditii terenului cu adncimea apei subterane i condiii climaticec) Vegetaia, prin efectele de adsorbie a apei din teren prin intermediul rdcinilor precum i prin fenomenele de evapo-transpiraie determin o micorare a umiditii pmnturilor din vecintatea construciilor. Tierea arborilor conduce, dimpotriv, la o cretere a umiditii. Deteriorrile construciilor pot fi datorate att contraciei ct i umflrii pmntului sub influena vegetaiei (fig.II.3). n raport de suciunea indus prin rdcini i de intensitatea fenomenelor de asecare, speciile de arbori pot fi considerate:

foarte periculoase (plopul, arinul, salcmul, salcia, ulmul);

periculoase (ararul, mesteacnul, frasinul, fagul, stejarul, tufanul);

puin periculoase (laricele, bradul, pinul).

Se consider c prezena arborilor la o distan mai mare de o dat i jumtate nlimea arborilor maturi nu ar mai constitui un pericol pentru construcie.

Apariia unor degradri presupune tierea imediat a arborilor, dar remedierile trebuie fcute inndu-se seama de posibilitatea apariiei unor umflri datorit creterii treptate a umiditii prin tierea arborilor. Observaii efectuate asupra unei cldiri amplasat pe un teren defriat au indicat umflri ale terenului de cca.8 mm pe an cu tendina de cretere n timp. Atunci cnd, din diferite motive, este necesar s se taie arbori din vecintatea unor construcii amplasate pe pmnturi cu umflri i contracii mari, este indicat ca operaiunea s se fac ntr-o perioad umed, (primvara sau toamna) iar umplerea gropilor s se fac imediat cu pmnt local bine compactat sau stabilizat prin amestecare cu nisip.

Fig. II.3. Efectele vegetaiei i insolaiei asupra construciilord) Variaia umiditii terenului n perioada de execuie i n timpul exploatrii construciei este influenat n principal de factorul climatic i respectiv de procesele tehnologice.

Astfel, n funcie de sezonul de execuie al construciei pot avea loc umflri, dac execuia s-a fcut ntr-o perioad secetoas sau contracii, dac execuia construciei a avut loc ntr-o perioad umed. Dup realizarea construciei, ca urmare a acoperirii suprafeei terenului i, deci, a mpiedicrii efectului de evapo-transpiraie a terenului, are loc o cretere a umiditii, care determin umflri n special n zona central a construciei.

e) Presiunea transmis de fundaie. Presiunea de umflare este independent de suprasarcin, de umiditatea iniial, de gradul de umiditate i de grosimea stratului i crete odat cu creterea densitii iniiale a pmntului n stare uscat. La o presiune transmis de fundaie egal cu presiunea de umflare, deformaia de umflare nu are loc.f) Grosimea stratului. Cu ct stratul este mai gros, cu at exist posibilitatea s aibe loc o umflare mai mare rezultat prin nsumarea umflrilor ce au loc n diferite puncte.

g) Suprafaa umezit. Cu ct suprafaa umezit sub construcie are dimensiuni mai reduse, cu att crete neuniformitatea deformaiilor care vor avea loc sub aceasta, mrindu-se astfel riscul de apariie a unor degradri n construcia respectiv.

h) Proprietile lichidului infiltrat i procesele tehnologice din construciile respective

n cazul construciilor industriale, unele reziduuri chimice pot provoca umflarea terenului care nu prezint creteri importante de volum la sporirea umiditii. Procesele tehnologice cu surse puternice de cldur sau de frig pot conduce la variaii importante de umiditate i de volum ale terenului de fundare argilos.

ANEXA III

IDENTIFICAREA I CARACTERIZAREA PMNTURILOR

CU UMFLRI I CONTRACII MARI

III.1. Indici pentru identificarea i caracterizarea pmnturilor cu umflri i contracii mariIdentificarea i caracterizarea pmnturilor cu umflri i contracii mari se face pe baza unor indici prin care se exprim n termeni cantitativi comportamentul specific al acestor pmnturi.

Indicii se stabilesc, n principal, pe baza curbei de contracie a pmnturilor, expresie grafic a variaiei volumului n funcie de umiditate.

1. Curba de contracie (pe probe netulburate)

Metodologia determinrii curbei de contracie este prezentat n STAS 1913/12-88. Curba de contracie obinut prezint n abcis umiditatea pmntului (w %), iar n ordonat volumul corespunztor la 100 g de pmnt uscat, (V100), exprimat n cm3, (fig. III.1).

Cunoscnd masa probei (mu-mc), la diferite umiditi, masa uscat a probei (md-mc) precum i volumul probei (Ve), determinat prin metodologia indicat n STAS 1913/1-82 se pot calcula ntr-un anumit stadiu al ncercrii, umiditatea (w) i densitatea pmntului n stare uscat (d) cu urmtoarele relaii:

;

(III.1)

unde:

mu este masa probei umede i tara (mc)

md este masa probei uscate i tara (mc)mc este masa sticlei de ceas (tara)

Figura III.1. Curba de contracie umiditate

ntruct ntre densitatea pmntului n stare uscat i volumul V corespunztor exist relaia rezult c volumul V100 este dat de expresia:

(III.2)

n care, nlocuind d cu expresia sa, se obine:

(III.3)

unde masa se exprim n grame, iar volumul n cm3.

Analiznd alura curbei de contracie (fig. III.1) se observ c ea const practic din dou segmente de dreapt, racordate ntre ele printr-o curb. Intersecia celor dou drepte determin un punct (B) ale crui coordonate sunt volumul final al probei de pmnt (Vf) supus ncercrii i umiditatea ws.

2. Limita de contracie (ws)

Umiditatea pmntului sub care nu mai au loc variaii importante de volum la variaii de umiditate se noteaz ws i se definete ca fiind limita de contracie. ntruct determinarea curbei de contracie se face pe probe netulburate saturate sau pe probe remaniate aduse la limita de curgere, rezult c umiditatea iniial (wi %), de la care se declaneaz procesul de contracie, este egal cu umiditatea de saturaie wsat=wsr, respectiv cu limita de curgere wL.

n prima faz a procesului de contracie, proba rmne saturat i, deci, variaiile Vw se produc pe seama umiditii pierdute prin evaporare. Deci, V=Vw i, innd seama de relaia ce definete umiditatea, rezult:

(III.4)

respectiv:

(III.5)

unde: md este masa uscat a probei.

n cazul n care masa uscat a probei md=100 g, variaiile de volum rezult:

(III.6)

Variaiile de volum Vw100 fiind egale cu variaiile de umiditate (w), curba de contracie se suprapune cu dreapta BC nclinat cu 450 fa de orizontal (fig. III.1).

Aceasta zon liniar de reducere a volumului este cauzat, n principal, de presiunile capilare ale meniscurilor care tind s deformeze structura, pn a-i asigura configuraia de saturare. Prin reducerea umiditii i consolidarea structurii pmntului prin deformare, influena presiunii capilare scade i ncep s predomine fenomenele de adsorbie ce determin i alura curbei de contracie. Fenomenele de contracie sunt cauzate, n diferite proporii, n anumite stadii de desfurare ale procesului, att de presiunea capilar ct i de forele electromoleculare.

innd seama de definiia limitei de contracie, ws, i de semnificaia ei grafic (fig. III.1) rezult:

i, nlocuind pe w cu expresia dat de relaia III.5, se obine:

(III.7)

unde:

Vi este volumul iniial al probei n cm3,

Vf este volumul final al probei n cm3,

md este masa probei uscate n grame,

wi este umiditatea iniial, egal cu wsat, n cazul probelor netulburate i respectiv cu wL, n cazul probelor remaniate aduse la limita de curgere

Valorile orientative ale limitei de contracie sunt prezentate n tabelul III.1.

Tabel III.1. Valori orientative ale limitei de contracie (ws)

Natura

pmntuluiCaracteristica geotehnicNisipNisip prfosPrafArgil

Limita superioar de plasticitate

(wL %)15 - 2020 3030 4040 - 150

Limita inferioar de plasticitate

(wp %)-17 - 2020 - 2525 - 50

Indicele de plasticitate

(Ip %)03 - 1010 - 1510 - 100

Limita de contracie (ws %)12 - 1812 - 2014 - 258 - 35

3. Indicele de contracie umflare (Icu)

Pe baza limitei de contracie se poate defini indicele de contracie umflare (Icu), pentru intervalul de umiditi wsat ws:

(III.8)

n care:

wsat, Vsat sunt umiditatea de saturaie, respectiv volumul corespunztor umiditii de saturaie;

w, V sunt umiditatea, respectiv volumul corespunztor umiditii n stare natural;

ws, VLs sunt limita de contracie, respectiv volumul corespunztor umiditii egal cu limita de contracie.

n funcie de valoarea umiditii pmntului () i de valorile ale indicelui de contracie umflare Icu pmnturile contractile pot prezenta urmtoarele stri (conform tabel III.2).Tabel III.2. Corelarea ntre indicele de contracie umflare (Icu)i starea pmntuluiUmiditateIndice de contracie-umflarews < w < wsat

Icu

Fenomene de contracie0

Fenomene de contracie i umflare0 < Icu < 1

Fenomene de umflare1

4. Indicele de activitate (IA)

innd seama de dependena ntre fenomenele de contracie umflare i prezena fraciunii argil n masa pmntului, se definete indicele de activitate al pmnturilor (IA) n raport cu apa, prin relaia:

(III.9)

n care:

Ip este indicele de plasticitate, determinat conform STAS 1913/4-86;

A2 este procentul de particule cu dimensiuni mai mici de 2 m (0,002 mm).

Indicele de activitate servete, alturi de cldura maxim de umezire, qu,max i de umiditatea corespunztoare suciunii de 15 bari, w15, la clasificarea pmnturilor argiloase (tab. III.3):

Tabel III.3. Clasificarea pmnturilor argiloase dup activitateCaracterizarea pmntuluiIAqu,max (J/g)w15 (%)

Foarte mare> 1,25> 37> 18

Mare1,00-1,2525-3713-18

Redus0,75-1,0012-2510-13

5. Cldura maxim de umezire (qu,max)

Caldura maxim de umezire, qu,max, exprimat n J/g, reprezint cantitatea de cldur degajat de umezirea pn la saturaia a 1 g de pmnt uscat la 10520C. Cldura maxim de umezire se determin conform STAS 1913/9-86.

6. Umiditatea corespunztoare suciunii de 15 bari (w15)

Umiditatea corespunztoare suciunii de bari 15 (w15) se determin conform STAS 9180-73. Gama de variaie a suciunii n funcie de umiditi necesit stabilirea unei relaii suciune umiditate, astfel:

n domeniul suciunilor mici (< 1 bar, pF 30 bari, pF > 4,5)

7. Criteriul de plasticitate (Cp)

Criteriul de plasticitate se determin cu relatia , funcie de limita superioar de plasticitate wL determinat conform STAS 1913/4-86. Criteriul de plasticitate caracterizeaz contractilitatea unui pmnt atunci cnd .

8. Contracia liniara (CL)

Contracia liniar, CL, se calculeaz cu relaia:

(III.10)

n care:

l este lungimea epruvetei uscate,

A este lungimea iniial a epruvetei.

Determinarea n laborator a contraciei liniare, CL, conform STAS 1913/4-86, const n stabilirea lungimii unei paste de pmnt aflat la limita superioar de plasticitate, uscat lent la temperatura mediului ambiant i apoi n etuv la temperatura de 10520C.

9. Contracia volumic (Cv)

Contracia volumic este definit ca raportul procentual dintre variaia de volum, datorit uscrii unui pmnt saturat i volumul final:

(III.11)

unde:

Vi este volumul iniial n stare saturat

Vf este volumul final

Contracia volumic permite caracterizarea pmnturilor ca teren de fundare, astfel:

- terenuri bune

Cv < 5%;

- terenuri mijlocii

5 % < Cv < 10 %;

- terenuri necorespunztoare

10 % < Cv < 15 %;

- terenuri inutilizabile

Cv > 15%

10. Umflarea liber (UL)

Umflarea liber, UL, care se determin conform cu STAS 1913/12-88, reprezint raportul procentual ntre diferena volumelor (final i iniial) i volumul iniial:

(III.12)

11. Presiunea de umflare (pu)

Presiunea de umflare, pu, este definit conform STAS 1913/12-88 ca presiunea dezvoltat de ctre un pmnt aflat ntr-o incint etan i avnd o umiditate iniial n apropiere de limita de contracie, n urma inundrii cu ap.

12. Alte modaliti de estimare a potenialului de umflare-contracie

Potenialul de umflare-contracie al pmnturilor poate fi estimat i n baza limitelor de plasticitate i respectiv a limitei de contracie, n corelare cu procentajul particulelor coloidale (A2), conform tabelului III.4.

Tabel III.4. Estimarea potenialului de umflare-contracie al pmntului pe baza limitelor wL, wp, ws,n corelare cu A2Fraciunea

A2 (%)IP (%)ws (%)wL (%)Potenial de umflare

< 15 11> 63Foarte mare

O alt corelare s-a stabilit ntre A2, wL i NSPT (numrul de loturi la penetrarea dinamic standard), pe de o parte i umflarea probabil, presiunea de umflare i potenialul de umflare, pe de alt parte (tab. III.5).Tabel III.5. Aprecierea potentialul de umflare la P.U.C.M. Date obinute n laborator i in situPotentialul de umflare

A2 (%)wL (%) NSPTUmflarea probabil (%)Presiunea de umflare (kPa)Potenialul de umflare

> 95> 60> 30> 10> 500Foarte mare

60 - 9540 - 6020 - 303 - 10250 500Mare

30 - 6030 - 4010 - 201 - 5150 - 250Mediu

< 30< 30< 10< 150Redus

III.2. Activitatea pmnturilor n raport cu apa

1. Diagrama de identificare

Pentru identificarea i caracterizarea prin mijloace grafice a pmnturilor cu umflri i contracii mari se poate reurge la reunirea ntr-o singur diagram, numit diagrama de identificare, a abacei de plasticitate a lui Casagrande, a curbei de granulozitate i a diagramei lui Skempton.

Prin reprezentarea specific a pmntului pe fiecare din aceste trei diagrame i unirea punctelor caracteristice (P1P4) rezult o figur geometric numit amprenta pmntului, conceput de Prof. Silvan Andrei. Cu ct amprenta este mai mare, cu att se consider c pmntul este mai activ, fr ns a se preciza limita de variaie pentru arie.

Pe baza ariilor relative ale amprentei (Ar) date de relaia din fig. III.2:

(III.14)

se poate stabili un coeficient de analogie (An) ntre un pmnt care constituie un teren de fundare cu comportament cunoscut (i) i unul asemanator ce urmeaz a fi utilizat (j):

(III.15)

Cnd , cele dou pmnturi pot avea un comportament similar dac starea de umiditate (w %) i cea de ndesare V (cm3/100g) sunt apropiate.

Construcia amprentei unui pmnt pe formularul din fig. III.2 se face n urmtorul mod (conform STAS 1913/12-88 i GE 044-2001):

n cadranul I, care constituie abaca de plasticitate a lui Casagrande, se reprezint punctul P1 prin coordonatele wL i Ip;

n cadranul III se reprezint curba granulometric a pmntului, pe care se stabilete punctul P90, corespunztor procentului de 90 % pe axa xd i punctul P3, corespunztor diametrului de 0,002 mm;

n cadranul II se reprezint punctul P2 ce indic direct indicele de activitate al pmntului, avnd abscisa egal cu procentajul particulelor cu diametrul mai mic de 0,002 mm i ordonata egal cu indicele de plasticitate;

n cadranul IV se reprezint punctul P4 de abcisa wL i ordonata corespunztoare diametrului de 0,002 mm;

prin unirea punctelor P1, P2, P90, P3 i P4 se obine figura geometric numit amprenta pmntului.

Figura III.2. Amprenta pmnturilor contractile

2. Diagrama de stare

Urmrirea starii pmnturilor este facilitat dac se recurge la o abac (fig. III.3), care are n abcis umiditatea (w %), iar n ordonat volumul specific V (cm3/100 g), volumul corespunztor la 100 g de material uscat.

n acest caz, ntre densitatea aparent uscat, d, i volumul specific, V, exist relaia:

(III.16)

Pe ordonat pot fi marcate valorile d corespunztoare. Liniile de egal densitate uscat d sunt paralele cu axa absciselor.

Volumul specific corespunztor numai scheletului solid este:

(III.17)

Vs este reprezentat n fig. III.3 de patratul haurat.

Figura III.3. Diagrama de stare

Folosindu-se aceast reprezentare, expresiile principalilor indici simpli devin:

porozitatea:

(%)

(III.18)

indicele porilor:

(III.19)

umiditatea de saturaie:

(%)

(III.20)

umiditatea pentru un anumit grad de umiditate, Sr:

(%)

(III.21) umiditatea volumica (volumul apei raportat la volumul total) :

(%)

(III.22)

sau

(cm3/100 g)

(III.23)

masa volumic:

(III.24)

sau

(cm3/100 g)

(III.25)

Din relaiile de mai sus se observ c n diagrama (w, V), figura III.3, curbele de egali indici Sr, , sunt fascicole de drepte ce trec prin punctele A, O i, respectiv, D.

Modificarea strii pmntului n timpul proceselor de umflare contracie este indicat de deplasarea punctului M pe curba de contracie care se confund cu dreapta Sr=1 atunci cnd pmntul este saturat.

Pentru w=wsat volumul rezultat prin schimbarea strii are expresia:

(III.26)

unde: este modificarea relativ de volum.

Curbele de egal reprezint un fascicol de drepte ce trec prin punctul B.

Pentru ncercrile n edometru, unde variaiile relative de volum corespund unor deformaii relative, expresia modulului de deformaie poate fi dedus pe baza valorilor , innd seama de relaia:

(III.27)

sau pentru p=100 kPa

(III.28)

Abaca prezentat anterior permite urmrirea schimbrilor de stare de umiditate i ndesare n timpul diferitelor solicitri mecanice, termice, hidrice, etc. i poate servi ca baz pentru reprezentarea modificrilor diferitilor indici geotehnici n funcie de schimbarile de stare.

Folosirea abacei este de asemenea util pentru verificarea corespondenei ntre diferii indici fizici determinai n laborator (fig. III.4).

Figura III.4. Abaca pentru corespondenta indicilor simpli

Exemplu de utilizare a abacei din fig. III.4. Se consider un pmnt cu urmtoarele caracteristici:

w = 18%

Acest pmnt este reprezentat n abaca din figura III.4 prin punctul M, pentru care rezult:

,

, , e=0,813

Prin modificarea umiditii pn la w=33%, se obine punctul N pe abac, cruia i corespund:

,

,

Rezult o modificare de volum:

, e=1,062,

3. Similitudinea dintre pmnturiPentru prognozarea comportrii pmnturilor argiloase capabile de umflri i contracii mari se poate recurge la asemnarea dintre pmntul considerat cu alte pmnturi argiloase care au fost deja studiate. Asemnarea din punct de vedere al naturii pmnturilor se poate aprecia lund n considerare formele i dimensiunile amprentelor. O apreciere cantitativ simpl a acestei asemnri este exprimat de aria relativ a amprentei Ar, definit ca:

(III.29)

Cu ct amprenta este mai mare, cu att valoarea lui Ar este mai nsemnat.

Pentru a evalua asemanarea dintre dou pmnturi avnd ariile relative Ai i Aj se poate recurge la coeficientul de analogie, definit de relaia:

(III.30)

Atunci cnd se poate admite c cele dou pmnturi sunt asemntoare din punct de vedere al naturii lor. Pentru a avea o comportare asemntoare, trebuie ca i starea de umiditate (w, %) i cea de ndesare V (cm3/100g) s fie apropiate.

ANEXA IV

ESTIMAREA DISTRIBUIEI DE ECHILIBRU A UMIDITII SUB CONSTRUCIIFenomenele de evapo-transpiraie, condensarea i precipitaiile atmosferice fac ca atunci cnd suprafeele de teren nu sunt acoperite s apar n pmnt o migrare a apei dintr-o zon n alta, care determin instalarea unei stri reale de echilibru a umiditii pe o anumit perioad de timp. Atunci cnd suprafeele de teren sunt acoperite de construcii (drumuri, aeroporturi, construcii civile, industriale, etc.) datorit eliminarii factorilor mentionai mai nainte, n pmntul de sub construciile respective se creaz o stare de echilibru a umiditii determinat de proprietile hidrice ale pmnturilor, de starea de tensiune indus n teren, de nivelul apelor subterane i de ecartul de umiditate corespunztor perioadei de execuie i exploatare.

La evaluarea distribuiei de echilibru a umiditii se disting dou situaii:

starea de echilibru a umiditii este condiionat de nivelul apei subterane aflat la o adncime < 6,00 m;

starea de echilibru a umiditii este determinat n principal de condiiile climatice ale regiunii considerate.

A) Cazul apei subterane la mic adncime (< 6,00 m)

Estimarea distribuiei de echilibru a umiditii se face cu urmtoarea relaie ntre presiunea apei din pori, suciune i presiunea din teren:

(IV.1)unde presiunea apei din pori (u) i suciunea (h) se exprim n (cm) coloan de ap echivalent.

Din relaia (IV.1) se determin expresia suciunii:

(IV.2)

n care:

factorul de compresiune, definit ca tangenta unghiului pe care-l face tangenta la curba de contracie cu orizontala (fig.IV.1.a);

p tensiunea vertical n punctul considerat, calculat ca sum a tensiunii determinate de aciunea exterioar (z) i de sarcina geologic (g) (fig.IV.1.a);

u presiunea apei din porii pmntului situat deasupra nivelului apei subterane, care corespunde distaei echivalente, n cm, de la punctul considerat la nivelul apei subterane (fig.IV.1.a).

Figura IV.1. Determinarea umiditii de echiliru sub construcii

Factorul de compresiune () poate fi estimat i n funcie de valoarea indicelui de plasticitate al pmntului (tabelul IV.1).

Tabelul IV.1 Valori orientative ale factorului de compresiune Ip %101520253035

0,150,270,400,550,700,80

Admind o distribuie iniial a umiditii n teren (fig.IV.1.d), distribuia final se obine prin aproximaii succesive, astfel:

cu valoarea iniial a umiditii din punctul considerat (de exemplu w2) se determin punctul corespunztor (2) din curba de contracie (fig.IV.1.b);

se duce tangenta la curb n punctul determinat anterior (2) i se calculeaz factorul 2 = tg 2;

se calculeaz presiunea apei din pori (u2) ca distana, n cm, a punctului considerat fa de nivelul apei subterane (u2 = H z2);

se calculeaz apoi suciunea (h2) cu relaia (IV.2), respectiv indicele sorbional (pF2 = log h2);

cu indicele sorbional obinut ce intr n curba de reinere a apei la diferite suciuni (fig.IV.1.c) i se determin n prima aproximaie umiditatea de echilibru (w2);

procedndu-se n mod analog pentru toate punctele avute n vedere se obine distribuia de echilibru a umiditii n prim aproximaie (fig.IV.1.e).

Considerndu-se apoi distribuia obtinut w ca fiind distribuia iniial se obine, prin metodologia indicat, o nou diagram de distribuie i aa mai departe, pn cnd diferena ntre dou diagrame succesive devine neglijabil. Pe baza diferenelor de umiditate ntre distribuia iniial i cea final se pot estima eventualele umflri ale terenului i efectele lor asupra construciilor.

Pentru a se evita acest proces iterativ se va utiliza urmtoarea metodologie de estimare a umiditii de echilibru, (fig.IV.2) bazat pe relaia IV.2.

innd seama c suciunea de echilibru (he) pentru o adncime z; (fig.IV.1) trebuie s satisfac simultan ecuaia IV.2, ecuaia unei drepte n sistemul de coordonate h;0; (fig.IV.2.c) care trece prin punctele A( = 0;h = -u) i B( = 1;h = -u+p), i curba de reinere a apei la diferite suciuni, se recurge la utilizarea simultan a curbelor transformate de contracie i suciune cu cele n coordonate normale (fig.IV.2).

Figura IV.2. Schema de calcul a distribuiei umiditii de echilibru (dup A. Silvan)Paii de parcurs sunt:

determinarea n laborator a curbelor de contracie i suciune V= f1(w) i, respectiv h = f2(w) i reprezentarea grafic a acestora (fig.IV.2.a i b);

considerarea unui ir de valori w = w1, w2, w3 .....wn i determinarea pe cale grafic a valorilor i = tgi, (i msurat grafic ca nclinare a tangentei la curba de contracie n punctul i) i respectiv a suciunii hi din graficul h = f2 (w), (fig.IV.2.a i b);

trasarea curbei de contracie transformat V = f1(w) prin perechile de puncte (i; Vi), fig.IV.2.c, respectiv a curbei de reinere a apei la diferite suciuni transformate, h = f2(w), prin perechile de puncte de coordonate (i; hi), fig.IV.2.d;

trasarea dreptei de ecuaie IV.2 din punctul Ai (Oi ui) cu panta (pi), determinat ca n figura IV.1.a, sau prin unirea cu punctul Bi ( = 1;hi = -ui +pi);

obinerea la intersecia dreptei AiBi cu curba de reinere a apei la diferite suciuni transformate a punctului Ci(i; hechilibru) a crui ordonat reprezint suciunea de echilibru din punctul de cot zi (fig.IV.1.a);

obinerea umiditii de echilibru (wech) pentru punctul de la cota zi, ca abscis a punctului de intersecie a orizontalei dus din Ci cu curba de reinere a apei la diferite suciuni reale (fig.IV.1.b).

B) Cazul cnd nu exist ap subteran la mic adncimen acest caz, distribuia de echilibru a umiditii este determinat de condiiile climatice, de proprietile hidrice ale pmnturilor aflate sub mbrcmintea impermeabil i, respectiv, de bilanul dintre precipitaii i evapo-transpiraie (cantitatea de ap care se pierde pe unitatea de suprafa a terenului ca urmare a evaporaiei i transpiraiei plantelor).

Estimarea distribuiei de echilibru se bazeaz pe corelaiile stabilite de Thornthwaite pentru trei tipuri de pmnturi, ntre indicele sorbional i indicele climatic sau indicele de umezeal mediu (Im).

Figura IV.3. Corelaia suciune indice climatic

Cunoscndu-se zona amplasamentului i natura terenului, cu ajutorul hrii din fig. IV.4 se poate stabili indicele de umezeal mediu al amplasamentului i cu ajutorul lui se determin din fig. IV.3 indicele sorbional (pF).

Indicele climatic sau indicele mediu de umezeala TMI (Thornthwaite Moisture Index), Im, este dat de relaia:

Im = Iu 0,6 x Ia

(IV.3)

n care:

este indicele de umezeal

(IV.4)

este indicele de ariditate

(IV.5)

unde:

s excedentul de precipitaii fa de necesarul de umiditate (n) pentru vegetaie (n mm coloan de ap/an);

p este cantitatea de precipitaii (n mm coloan de ap/an);

d deficitul de umiditate (n mm de ap/an).

n raport de indicele mediu de umezeal Thornthwaite, climatul se clasific conform tabelului IV.2:

Tabelul IV.2 Tipurile de climat n raport cu indicele mediu de umezealIm - ThornthwaiteClimat

< 0- 60 ... - 40aridUscat

- 40 ... - 20semiarid

- 20 ... 0moderat uscat

00 ... 20moderat umedUmed

20 ... 100umed

> 100supraumed

n raport de potenialul de umiditate, tipurile de climat pe teritoriul Romniei se mpart n cinci zone (tabelul IV.3).

Tabelul IV.3 Tipurile de climat i potenialul de umiditate

ClimatImpF pentru pmnturi

nisipoaseprfoase argiloase

Uscat< - 2002,303,605,00

semiumed- 20 0,02,003,304,10

moderat-umed0,0 201,902,503,30

umed20 401,85-3,00

40 601,80-2,70

supraumed60 - 100---

n raport de tipul climatic, respectiv de valoarea indicelui mediu de umezeal (indice climatic Im), se poate estima indicele sorbional (pF) i pe baza tabelului IV.4.

Tabelul IV.4 Valorile potenialului de umiditate (pF) n raport de indicele climatic (Im)

Tip climaticImpF

Nisipuri argiloasePmnturiprfoase Pmnturiargiloase

I- 20 ... - 40> 2,0> 3,0> 4,0

- 20 ... 01,8 ... 2,02,6 ... 3,03,3 ... 4,0

II 0 ... 201,82,4 ... 2,63,0 ... 3,3

III 20 ... 1001,7 ... 2,82,2 ... 2,42,7 ... 3,0

Avnd indicele sorbional pF, din fig.IV.2 sau din tabelul IV.3, pentru zona amplasamentului, se intr n curba de reinere a apei la diferite suciuni (ce se determin conform metodologiilor din STAS 9180-72) i se determin umiditatea de echilibru considerat constant cu adncimea.

C. Cazul apei subterane la o adncime mai mare de 6,00 m

n cazul n care n zona amplasamentului apa subteran se gsete la o adncime mai mare de 6,00 m, atunci zona de aeraie (de deasupra apei subterane) se subdivide n dou subzone: a. zona inferioar, n care este predominant efectul apei subterane (H