np 136-1-2014 normativ stabilitate baraje

MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 781 bis/27.X.20142

ACTE ALE ORGANELOR DE SPECIALITATE

ALE ADMINISTRAȚIEI PUBLICE CENTRALE

MINISTERUL DEZVOLTĂRII REGIONALE ȘI ADMINISTRAȚIEI PUBLICE

O R D I N

pentru aprobarea reglementării tehnice

„Normativ privind evaluarea stabilității la alunecare

a barajelor de beton. Indicativ NP 136/1-2014”*)

În conformitate cu prevederile art. 10 și art. 38 alin. 2 din Legea nr. 10/1995

privind calitatea în construcții, cu modificările ulterioare, ale art. 2 alin. (3) și (4)

din Regulamentul privind tipurile de reglementări tehnice și de cheltuieli aferente

activității de reglementare în construcții, urbanism, amenajarea teritoriului și

habitat, aprobat prin Hotărârea Guvernului nr. 203/2003, cu modificările și

completările ulterioare,

având în vedere Procesul-verbal de avizare nr. 1/2014 al Comitetului tehnic

de specialitate nr. 7 — Construcții hidrotehnice și hidroedilitare și Procesul-verbal

de avizare nr. 1/2014 al Comitetului tehnic de coordonare generală,

în temeiul art. 4 pct. II lit. e) și al art. 12 alin. (7) din Hotărârea Guvernului

nr. 1/2013 privind organizarea și funcționarea Ministerului Dezvoltării Regionale și

Administrației Publice, cu modificările ulterioare,

viceprim-ministrul, ministrul dezvoltării regionale și administrației

publice, emite prezentul ordin.

Art. 1. — Se aprobă reglementarea tehnică „Normativ privind evaluarea

stabilității la alunecare a barajelor de beton. Indicativ NP 136/1-2014”, prevăzută

în anexa care face parte integrantă din prezentul ordin.

Art. 2. — Prezentul ordin se publică în Monitorul Oficial al României, Partea I,

și intră în vigoare la 30 de zile de la data publicării.

p. Viceprim-ministru, ministrul dezvoltării regionale

și administrației publice,

Shhaideh Sevil,

secretar de stat

București, 25 august 2014.

Nr. 1.532.

*) Ordinul nr. 1.532/2014 a fost publicat în Monitorul Oficial al României, Partea I, nr. 781 din27 octombrie 2014 și este reprodus și în acest număr bis.

�

�

�

�

Anex�

Normativ privind evaluarea stabilit��ii la alunecare a barajelor de beton. Indicativ NP 136/1-2014

CUPRINS 1. Prevederi generale.

2. Obiectul normativului.

3. Domeniul de aplicare.

4. Terminologii �i defini�ii.

5. Investiga�ii geologice în terenul de fundare.

6. Evaluarea rezisten�elor la forfecare �i întindere pe suprafe�ele poten�iale de alunecare.

7. Combina�ii de înc�rc�ri pentru evaluarea stabilit��ii la alunecare.

8. Stabilitatea la alunecare la înc�rc�ri statice �i seismice.

9. Stabilitatea terenului de fundare �i a versan�ilor.

10. Tratarea terenului de fundare pentru îmbun�t��irea caracteristicilor fizico-mecanice.

Anexa nr.1:Reglement�ri tehnice, ghiduri, practici curente în diverse ��ri–anex� informativ�. Anexa nr.2:Exemplu de calcul-evaluarea stabilit��ii la alunecare a unui baraj de greutate–anex� informativ�. Anexa nr.3: Exemplu de calcul-evaluarea stabilit��ii la alunecare a unui st�vilar–anex� informativ�. Anexa nr.4: Referin�e tehnice �i legislative.

MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 781 bis/27.X.2014 3

�

�

Lista figuri

Nr.crt. Denumirea Figura nr. 6-1. Histogram� a rezisten�elor la întindere pe rosturile dintre lamelele barajelor de beton. Figura nr. 6-2. Rezisten�a la întindere pe rosturile dintre lamelele barajelor de beton în func�ie de tipul de

tratare a rosturilor. Figura nr. 6-3. Histogram� a rezisten�elor la întindere pe interfa�a baraj-funda�ie . Figura nr. 6-4. Rezisten�a la forfecare pentru carote intacte �i fisurate de-a lungul suprafe�ei cu rezisten��

redus�. Figura nr. 6-5. Varia�ia rezisten�ei la forfecare (�) func�ie de efortul normal (�n). Figura nr. 6-6. Rezisten�a la forfecare de vârf pe rosturile dintre lamele (1 psi = 70.32 kPa). Figura nr. 6-7. Rezisten�a la forfecare rezidual� pe rosturile dintre lamele ( psi=70.32 kPa). Figura nr. 6-8. Rezisten�a la forfecare pe rosturile dintre lamele în func�ie de modul de tratare a rostului. Figura nr. 8-1. Suprafe�e critice de alunecare (S-S, S’-S’, S”-S”) pentru diverse moduri de alc�tuire a

funda�iei. Figura nr. 8-2. Model constitutiv idealizat pentru eforturile de forfecare. Figura nr. 8-3. Domeniile rezisten�elor idealizate în planul �n -�. Figura nr. 9-1. Model tridimensional de analiz� a stabilit��ii versan�ilor în amplasamentul barajelor

arcuate. Figura nr. 10-1. Diverse tipuri de tratamente dentale realizate în terenuri de fundare din fli� carpatic. Figura nr. 10-2. Schem� de tratare a faliilor la barajul Nagawado (Japonia): Figura nr. 10-3. Sistemul de precomprimare al rocii din zona na�terilor barajului Nagawado. Figura nr. 10-4. Sisteme de realizare a injec�iilor de leg�tur�. Figura nr. 10-5. Sec�iune transversal� prin barajul Alcantara (Spania) cu exemplificarea forajelor pentru

injec�ii de consolidare în profunzime. Figura nr. 10-6. Schem� de executare a injec�iilor de suprafa�� în etape succesive. Figura nr. 10-7. Sistem de etan�are �i drenaj la un baraj de greutate. Figura nr. 10-8. Dispunerea forajelor pentru un voal de etan�are P – foraje pilot; 1, 2, 3 – foraje executate

în etapele 1, 2 �i respectiv 3; C – foraj de control. Figura nr. 10-9. Voalul de etan�are de la barajul Poiana Uzului (România). Figura nr. A1-1. Schema de calcul pentru evaluarea stabilt��ii la alunecare. Figura nr. A2-1. Elemente geometrice �i schema înc�rc�rilor pentru verificarea profilului barajului de

greutate. Figura nr. A3-1. Elemente geometrice �i schema înc�rc�rilor pentru verificarea profilului st�vilar.

4 MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 781 bis/27.X.2014

�

�

Lista tabele Nr.crt. Denumirea Tabelul nr. 6-1. Rezisten�a la forfecare de vârf. Tabelul nr. 6-2. Rezisten�e la forfecare de vârf pe interfa�a beton-roc�. Tabelul nr. 6-3. Rezisten�e la forfecare rezidual� pe interfa�a beton-roc�. Tabelul nr. 7-1. Coeficien�ii înc�rc�rii (

*, d�� ) func�ie de starea limit� la care se face calculul �i categoria grup�rilor de înc�rc�ri (ac�iuni).

Tabelul nr. 7-2. Valorile coeficien�ilor înc�rc�rilor „� ”. Tabelul nr. 7-3. Valorile coeficien�ilor înc�rc�rilor „� ”in cazul înc�rc�rilor temporare

cvasipermanente de lung� durat�. Tabelul nr. 7-4. Valorile coeficien�ilor înc�rc�rilor „� ” �i „

d� ”in cazul înc�rc�rilor temporare variabile de scurt� durat�.

Tabelul nr. 8-1. Coeficien�i de siguran�� la alunecare în cazul c=0. Tabelul nr. 8-2. Siguran�a la alunecare prin reducerea for�elor de frecare �icoeziune în cazul c � 0. Tabelul nr. A1-1. Sintez� a reglement�rilor tehnice. Tabelul nr. A1-2. Tipul de înc�rc�ri. Tabelul nr. A1-3. Valorile minime pentru F. Tabelul nr. A1-4. Factorul de siguran��. Tabelul nr. A1-5. factorii par�iali de siguran��. Tabelul nr. A1-6. Factorii de reducere a parametrilor de rezisten�� Tabelul nr. A1-7. Factorul de reducere a rezisten�ei. Tabelul nr. A1-8. Combina�iile de înc�rc�ri. Tabelul nr. A1-9. Propriet��ile materialului Tabelul nr. A1-10. Rezisten�a la alunecare - valori minime. Tabelul nr. A1-11. Factor de ponderare ( m� ). Tabelul nr. A1-12. Valorile factorilor par�iali de siguran��. Tabelul nr. A2-1. Evaluarea înc�rc�rilor care ac�ioneaz� în profilul barajului. Tabelul nr. A3-1. Evaluarea înc�rc�rilor care ac�ioneaza în profilul st�vilarului.


�

�

�

�

1. Prevederi generale

(1) Barajele ca structur� �i terenul lor de fundare alc�tuiesc un sistem unitar inseparabil. Dac� la aceast� interac�iune se adaug� ac�iunea apei cu efectele ei mecanice, fizico-chimice �i biologice deopotriv� asupra barajului �i terenului de fundare se ob�ine un tablou mai complet al problemelor complexe care trebuie rezolvate în proiectarea barajelor. Proiectarea trebuie s� rezolve problemele de siguran�� a barajelor pe toat� durata lor de existen�� (execu�ie, exploatare, conservare-demolare) �i s� ia în considera�ie reducerea sau evitarea unor efecte negative pe care marile acumul�ri create de baraje le pot avea asupra mediului ambiant. (2) Stabilitatea la alunecare a structurii barajului, a terenului de fundare �i a versan�ilor din amplasament �i lacurilor de acumulare este o condi�ie vital� pentru siguran�a construc�iei. Prezentul normativ trateaz� problemele de stabilitate la alunecare ale barajelor de beton, sintetizând experien�a na�ional� �i interna�ional� care exist� în prezent în acest domeniu. Normativul se refer� la barajele noi proiectate cât �i la cele existente, proiectate dup� reglement�rile tehnice din perioada de realizare a lor care urmeaz� s� fie examinate dac� îndeplinesc criteriile de siguran�� actuale. Aceast normativ se aplic� atât la barajele de beton clasic cât �i la cele de beton cilindrat. (3) Normativul trateaz� succesiv: investiga�iile geologice-geofizice necesare pentru proiectarea barajelor de beton, proceduri de evaluare a rezisten�ei la forfecare a rocii de fundare, evaluarea stabilit��ii la alunecare a corpului barajelor de beton, a terenului de fundare �i a versan�ilor la combina�ii de înc�rc�ri fundamentale �i speciale. Un capitol special din normativ este rezervat trat�rii terenului de fundare al barajelor de beton pentru îmbun�t��irea caracteristicilor lor fizico-mecanice. 2. Obiectul normativului

(1) În normativ se stabilesc condi�iile �i metodologiile care trebuie aplicate pentru evaluarea stabilit��ii la alunecare a structurii, a terenului de fundare �i versan�ilor barajelor de beton (de greutate, cu contrafor�i, arcuite) �i lacurilor de acumulare atât pentru barajele noi proiectate cât �i pentru cele existente. (3) Normativul reflect� experien�a actual� na�ional� �i interna�ional� din domeniu, materializat� în documente tehnice (standarde, normative, ghiduri cu caracter de recomandare �i practica inginereasc� curent�, etc),


�

�

3. Domeniul de aplicare (1) Prezentul normativ se aplic� la proiectarea barajelor de beton noi (de greutate, cu contrafor�i, arcuite) �i la verificarea celor existente privind îndeplinirea condi�iilor de siguran�� de stabilitate la alunecare. Normativul poate fi adaptat pentru verificarea stabilit��ii la alunecare �i pentru alte construc�ii amplasate în frontul barat:

a) centrale hidroelectrice tip baraj, b) ecluze, c) desc�rc�tori de ape mari de tip st�vilar, etc.

(2) Normativul se adreseaz� tuturor factorilor implica�i în procesul investi�ional: proiectan�i,

verificatori de proiecte, exper�i tehnici atesta�i, executan�i, responsabili tehnici cu execu�ia, investitori, proprietari, administratori �i utilizatori, personalul responsabil cu exploatarea obiectivelor, operatori/agen�i economici, din domeniul construc�iilor hidrotehnice �i domeniul apelor, precum �i autorit��ilor administra�iei publice �i organismelor de verificare �i control (verificarea �i/sau expertizarea proiectelor, verificarea, controlul �i/sau expertizarea lucr�rilor). 4. Terminologie �i defini�ii I, II, III, IV, V - Clase de importan�� ale construc�iilor hidrotehnice conform STAS 4273-83. A, B, C, D - Categorii de importan�� ale construc�iilor hidrotehnice de reten�ie conform NTLH-021. k – coeficient de siguran�� la alunecare. k1, k2 – coeficien�i par�iali de siguran�� la alunecare prin reducerea for�elor de frecare �i respectiv de coeziune. f (tg � ) – coeficient de frecare de alunecare. � - unghi de frecare pe suprafa�a de alunecare. c – coeziune. OBE – cutremurul de baz� de exploatare. SEE – cutremurul de evaluare a siguran�ei. n� - efort normal pe suprafa�a de alunecar. � - efort tangen�ial (de forfecare) pe suprafa�a de alunecare. P – ac�iune permanent�: ac�iune continu� pentru care varia�ia în timp este neglijabil� sau pentru care varia�ia este mereu în aceia�i direc�ie (monoton�) pân� când ac�iunea atinge o anumit� valoare limit�.


�

�

T – ac�iune temporar�: ac�iune cu o intensitate variabil� în timp sau în mod intermitent �i care în anumite perioade poate s� lipseasc�. C – ac�iune cvasipermanent� de lung� durat�: ac�iune care se aplic� pe durate lungi sau în mod frecvent, cu intensit��i variabile sau practic egal� cu valoarea caracteristic� V – ac�iune variabil� de durat� scurt�: ac�iune a c�rei intensitate variaz� sensibil în timp sau care poate lipsi pe intervale lungi de timp. E – ac�iune excep�ional�: ac�iune care are intensit��i semnificative dar care apare foarte rar, eventual chiar niciodat� pe durata de exploatare a construc�iei hidrotehnice. Ac�iune static� – ac�iune care nu provoac� efecte iner�iale structurii sau elementelor structurale Ac�iune dinamic� – ac�iune care provoac� efecte iner�iale structurii sau elementelor structurale. Valoare caracteristic� a unei ac�iuni – valoare principal� reprezentativ� a unei ac�iuni. d�� , - coeficien�i de înc�rcare care se aplic� valorii caracteristice a unei ac�iuni pentru a ob�ine valoarea ei de calcul în diverse combina�ii de înc�rc�ri (ac�iuni). Grup�ri de înc�rc�ri (ac�iuni)–set de valori de calcul care permite evaluarea siguran�ei structurale la o stare limit� sub influen�a simultan� a unor ac�iuni diferite. NRN – nivelul maxim al reten�iei în condi�iile exploat�rii normale a acesteia. NRM – nivelul maxim al apei în lacul de acumulare în situa�ii limit� de exploatare (la tranzitarea viiturii de verificare). 5. Investiga�ii geologice în terenul de fundare (1) În cadrul prezentului normativ prin investiga�ii geologice se în�eleg lucr�rile care se efectueaz� pentru cunoa�terea �i caracterizarea condi�iilor naturale geologice, geotehnice, hidrogeologice, a propriet��ilor fizico-mecanice ale rocilor ca materiale de construc�ie din zona amplasamentului barajului �i acumul�rii. (2) Investiga�iile geologice se desf��oar� continuu în paralel �i progresiv cu programul de realizare a barajului. Ele preced primul studiu preliminar �i se continu� pân� la realizarea final� a construc�iei �i umplerii lacului. În timpul exploat�rii amenaj�rii, investiga�iile se materializeaz� printr-un program de inspec�ii periodice �i de supraveghere a comport�rii barajului �i terenului de fundare. În toate fazele de proiectare �i execu�ie, proiectul se adapteaz� progresiv cu cuno�tin�ele curente despre terenul de fundare �i pe baza datelor disponibile într-o anumit� faz� se orienteaz� investiga�iile terenului de fundare pentru necesit��ile viitoare ale proiectului.

(3) Investiga�iile geologice din amplasamentul barajului �i zonele adiacente se vor direc�iona pentru a furniza urm�toarele date necesare proiect�rii:


�

�

a) litologia �i petrografia, natura rocilor, alterarea �i alterabilitatea lor, ac�iunea agen�ilor externi asupra rocilor ;

b) tectonica �i microtectonica: falii, zone de zdrobire, materialul de pe falii, suprafe�e de discontinuitate (fisuri, stratifica�ii, �istuozitate) �i de minim� rezisten�� la solicit�rile construc�iei;

c) releveul rocilor de baz� �i al diverselor straturi din depozitele acoperitoare: adâncimea zonei de alterare �i zonei cu roci impermeabile.

(4) Datele geologice necesare din zona aferent� sau de influen�� a lacurilor sunt urm�toarele:

a) etan�eitatea chiuvetei lacului de acumulare, evaluarea preliminar� a pierderilor de ap� din lac �i a posibilit��ilor de circula�ie subteran� a apelor, fenomene carstice, izvoare;

b) stabilitatea versan�ilor; prezen�a alunec�rilor active �i stabilizate; riscul producerii �i amploarea fenomenelor de alunecare; rezisten�a malurilor la ac�iunea valurilor �i a ghe�ii (dac� este cazul);

c) sursele de debit solid �i natura petrografic� a acestuia; granulometria sedimentelor din râu �i din lacul de acumulare;

d) chimismul apei din lac �i agresivitatea asupra betoanelor, z�c�minte minerale în lac sau în zona de influen�� a lacului;

e) seismicitatea amplasamentului �i zonarea microseismic�, în mod deosebit pentru barajele mai înalte de 100 m; riscul de producere a unor fenomene seismice induse de lacurile de acumulare în primii ani de la intrarea în exploatare.

(5) Investiga�iile hidrogeologice din amplasamentul barajelor �i lacurilor de acumulare vor furniza urm�toarele date pentru proiectare:

a) starea apelor subterane, orizonturi acvifere, niveluri de ap� �i varia�ia lor în timp, c�i de alimentare �i drenare a apelor (existente �i posibile dup� intrarea în exploatare a barajului), chimismul apelor subterane, agresivitatea asupra betoanelor �i metalelor ; b) permeabilitatea depozitelor acoperitoare �i a rocilor din funda�ia barajului.

(6) Caracteristicile geotehnice ale rocilor din funda�ia barajelor de interes pentru proiecte sunt

urm�toarele: a) caracteristici de clasificare �i de identificare general�, caracteristici petrografice, rezisten�e monoaxiale �i triaxiale, granulozitate, duritate, densitate ; b) caracteristici fizico-mecanice la solicit�ri rapide �i lente ;

c) deformabilitate pe parcursul lucr�rilor de execu�ie (decomprimarea rocii ca urmare a excava�iilor), forfec�ri pe interfa�a beton-roc� �i în masa rocii pe suprafe�e de discontinuitate sau cu rezisten�� redus�; d) sc�derea rezisten�elor la diverse solicit�ri în func�ie de umiditate �i de starea de satura�ie cu ap�; e) influen�a factorilor climatici (uscare, umezire, înghe�-dezghe�, cedare �i absorb�ie de ap�), eforturi interne în masa rocii, presiuni intersti�iale ;

f) influen�a înc�rc�rilor �i desc�rc�rilor repetate asupra caracteristicilor de deformabilitate �i forfecare;

g) necesitatea unor m�suri constructive pentru îmbun�t��irea caracteristicilor rocii de fundare (cre�terea rezisten�elor, reducerea permeabilit��ii). (7) Nivelul investiga�iilor geologice în fazele preliminare ale unui proiect de baraj (faza de prefezabilitate) va consta din determin�ri generale a geologiei amplasamentului barajului �i lacului de


�

�

acumulare ca parte a geologiei globale �i regionale, identificarea condi�iilor critice �i a dificult��ilor de construc�ie, a zonelor cu caracteristici incerte necesitând explor�ri viitoare suplimentare. Tot în aceast� faz� se va efectua prima estimare a grosimii stratului de acoperire (aluviuni, deluvii), a adâncimii zonelor alterate �i a excava�iilor necesare pentru fundarea barajului. (8) Investiga�iile se vor baza pe studiul h�r�ilor �i al rapoartelor geologice existente, inspec�ii �i cartografii în teren, interpretarea fotografiilor aeriene relevând structura geologic�, inclusiv a fotografiilor prin satelit cu culori diferen�iate în infraro�u, examinarea releveelor geologice �i cartografice. Numai în cazuri speciale se vor face prospec�iuni geofizice (seismice, geoelectrice, etc), foraje, galerii de prospec�iuni �i încerc�ri de teren. (9) În faza de fezabilitate a unui proiect de baraj investiga�iile vor permite identificarea complet� a tuturor caracteristicilor geologice majore care pot afecta tipul, dispozi�ia �i concep�ia barajului precum: falii, fisuri, rosturi sau alte discontinuit��i în forma�iile de roc�, zone slabe sau cu permeabilitate ridicat�, alunec�ri existente sau poten�iale, etc. Tot în aceast� faz� se vor furniza informa�ii existente asupra grosimii stratului de acoperire �i a excava�iilor în roc�, evalu�ri ale parametrilor de calcul pentru analize preliminare de stabilitate �i st�ri de eforturi, recomand�ri asupra tehnologiilor de tratare a terenului de fundare dac� sunt necesare. (10) Metodele de investigare vor consta din revizuirea �i completarea h�r�ilor geologice pe baz� de foraje de prospec�iuni (incluzând teste de caracterizare fizico-mecanic� a rocilor, permeabilitate), tran�ee, pu�uri �i galerii de prospec�iuni, investiga�ii geofizice, teste uzuale de înc�rc�ri în laborator �i în teren. (11) În faza de proiect tehnic investiga�iile geologice vor permite determinarea precis� a geologiei amplasamentului (lacului) �i prezentarea detaliat� în rapoarte, h�r�i, sec�iuni sau modele tridimensionale a tuturor datelor referitoare la:

a) litologia amplasamentului; b) grosimea, tipul �i caracteristicile terenului de acoperire; c) orientarea �i extinderea spa�ial� a fracturilor �i a planurilor de stratifica�ie; orientarea planurilor

de �istuozitate, grosimea �i tipul materialelor de umplutur� în falii sau cr�p�turi, aprecierea timpului trecut de la ultima mi�care tectonic� �i a riscului poten�ial de reactivare a unor falii prin umplerea lacului sau datorit� activit��ii seismice;

d) nivelul apelor subterane, permeabilitatea (fenomene carstice), prognoz�ri de subpresiuni pe baraj �i suprafe�e poten�iale de rupere, drumuri de infiltra�ii, injec�ii �i drenaje necesare;

e) limitele maselor de roc� poten�ial nestabile delimitate pe baza planurilor de discontinuitate, ruperi poten�iale provocate de înc�rc�rile transmise de baraj �i acumulare, eforturi reziduale;

f) parametrii inginere�ti pentru cuantificarea rezisten�ei, deformabilit��ii �i permeabilit��ii. (12) Metodele de investigare vor consta din studii geologice în detaliu pe baz� de foraje suplimentare cu orient�ri specifice, tran�ee, pu�uri sau galerii pentru clasificarea incertitudinilor r�mase din faza anterioar�, încerc�ri în teren în decopert�ri exploratorii �i teste complementare de laborator. (13) În faza de execu�ie proiectul se va adapta pe baza elementelor geologice, geotehnice, hidrogeologice noi identificate pe m�sura dezvolt�rii lucr�rilor de construc�ie: realizarea excava�iilor


�

�

pentru funda�ie, excavarea diverselor galerii de deviere, de acces, de aduc�iune sau a altor lucr�ri subterane, realizarea forajelor �i a injec�iilor pentru voalul de etan�are. (14) În faza de exploatare a acumul�rilor create de baraje activit��ile de natur� geologic�, hidrogeologic�, morfologic�, structural� vor cuprinde:

a) observa�ii periodice cu privire la stabilitatea versan�ilor �i a construc�iilor, în special dup� varia�ii mari de nivel în acumulare;

b) observa�ii �i m�sur�tori cu privire la deforma�iile terenului �i la nivelurile apelor subterane în piezometrele instalate în galeriile din baraj, terenul de fundare �i versan�ii din bieful aval;

c) observa�ii asupra func�ion�rii re�elei de drenaj; d) observa�ii �i m�sur�tori batimetrice privind depunerea sedimentelor în acumulare ; e) observa�ii �i m�sur�tori asupra recesiunii (colmat�rii) albiilor din aval de baraje ; f) supravegherea activit��ii seismice din amplasament, eventual a fenomenelor de

seismicitate indus� la barajele cu în�l�imi mai mari de 80 de metri realizate în terenuri cu fr�mânt�ri tectonice;

g) m�sur�tori periodice ale chimismului apelor de infiltra�ie �i al materialului depus în forajele de drenaj ;

h) m�sur�tori periodice geofizice (seismice, geoelectrice, etc) pentru urm�rirea comport�rii sistemului unitar baraj-funda�ie sub efectul ac�iunilor mediului ambiant: varia�iile nivelurilor în acumulare, temperaturi, viituri, cutremure etc.

(15) Volumele lucr�rilor de studii geologice pentru fiecare etap� de realizare a barajului sau din timpul exploat�rii lui se stabilesc prin reglement�ri geologice specifice.

6. Evaluarea rezisten�elor la forfecare �i întindere pe suprafe�ele poten�iale de alunecare (1) În scopul evalu�rii stabilit��ii la alunecare a barajelor de beton se vor determina înc�rc�rile �i rezisten�a în toate sec�iunile unde s-ar putea produce sau ar putea influen�a acest mecanism, respectiv: rosturile dintre lamelele din corpul barajului, contactul baraj-funda�ie, rosturi, discontinuit��i, fisuri, intercala�ii cu rezisten�� slab� în masa de roc� din funda�ie �i versan�i. (2) În cazul proiectelor pentru baraje noi din clasele de importan�� I �i II, respectiv categorii de importan�� A �i B, rezisten�ele la forfecare �i întindere pe suprafe�ele poten�iale de alunecare se vor determina pe baz� de experimente în laborator �i m�sur�tori în amplasament. În celelalte cazuri inclusiv pentru barajele existente se pot folosi date din literatura de specialitate sau din recomand�rile cuprinse în prezentul capitol. (3) Rezultatele unor studii cuprinz�toare de evaluare experimental� a rezisten�elor la alunecare �i întindere pe suprafe�e poten�iale de alunecare din corpul barajelor de beton �i de pe interfa�a cu funda�ia efectuat� în S.U.A �i alte ��ri, sunt prezentate în continuare ca baz� de date pentru eventuala lor utilizare. (4) Rezisten�a la întindere poate fi determinat� prin teste directe de întindere (metoda brazilian�) sau teste de încovoiere. În general, testele directe de întindere sunt cele mai recomandate pentru suprafe�e plane a�a cum sunt rosturile dintre lamele �i interfa�a beton-roc�, pentru c� testele de despicare


�

�

la întindere a unei carote pot s� conduc� la rupere într-un plan longitudinal care s� nu coincid� cu suprafa�a rostului investigat. De asemenea rezisten�ele la întindere determinate prin metoda despic�rii sunt uzual mai mari �i mai împr��tiate decât cele determinate prin metoda direct�. Testele de întindere direct� sunt mai dificil de realizat �i nu sunt standardizate. În consecin��, rezultatele testelor de despicare sau de încovoiere vor fi corectate cu un factor egal cu 0.9 pentru a estima rezisten�a la întindere axial�. (5) Rezultatele care se prezint� în continuare au fost ob�inute din încercarea a 107 carote cu diametre de la 50 la 250 mm extrase din betoane de baraje cu vârsta între 1 �i 75 de ani.

(6) În figura 6-1 se prezint� histograma rezisten�elor la întindere pe rosturile dintre lamelele barajelor de greutate din beton. Rezisten�a medie la întindere pe rosturi este de 1.2 MPA, corespunzând la circa 80...90% din rezisten�a betonului monolit. În circa 60% din teste ruperea s-a produs în alte sec�iuni decât cele ale rosturilor. În asemenea cazuri rezisten�a la întindere pe rosturi a fost subestimat�. Nu a fost g�sit� nici o corela�ie evident� între rezisten�a pe rosturile dintre lamele �i vârsta betonului.

Fig. nr.6-1 Histogram� a rezisten�elor la întindere pe rosturile dintre lamelele barajelor de beton.


�

�

Fig. nr.6-2 Rezisten�a la întindere pe rosturile dintre lamelele barajelor de beton în func�ie de tipul de tratare a rosturilor

(7) Rezultatele unor teste de rezisten�� la întindere pe rosturile dintre lamele efectuate la trei baraje de beton pe durata construc�iei lor (1962...1988) sunt ilustrate în figura nr.6-2.Rezultatele eviden�iaz� influen�a tipului de tratare a rostului asupra rezisten�ei lui, respectiv: netratat, tratare mecanic�, cu jet de aer sub presiune, cu jet de nisip sub presiune, cu sau f�r� mortar de leg�tur�, cu suprafa�a rostului plan� sau rugoas�. Testele au fost realizate pe diferite tipuri de probe (carote cilindrice cu diametre de 200...250 mm, blocuri de beton cu suprafa�a de 0,40 x 0,40 m2 �i cu diferite metode (despicare, întindere direct�, încovoiere). (8) În baza rezultatelor din figura nr. 6-2 se desprind urm�toarele concluzii:

a) rezisten�a la întindere pe rosturile netratate corespunde la 40...80% din rezisten�a betonului monolit (procentul cel mai mic corespunde rosturilor f�r� mortar de leg�tur�);

b) rezisten�a la întindere pe rosturile tratate corespunde la 50...100% din rezisten�a betonului monolit (procentul cel mai mic corespunde rosturilor f�r� mortar de leg�tur�).

(9) Tratarea cu jet de ap� sub presiune are efecte similare cu tratarea cu jet de nisip sub presiune iar îndep�rtarea laptelui de ciment de pe suprafa�a lamelei pentru formarea unei suprafe�e rugoase are efecte similare cu tratarea cu jet de ap� sub presiune. (10) În cazul proiectelor de noi baraje este obligatoriu tratarea rosturilor dintre lamele cu jet de ap� + aer sub presiune de 2...4 atmosfere imediat dup� terminarea prizei �i începerea procesului de înt�rire a betonului. În cazurile când din diverse motive nu s-a putut efectua tratarea cu jetul de ap� + aer la momentul oportun, se va recurge la buciardarea suprafe�ei rosturilor pentru realizarea unei suprafe�e


�

�

rugoase a lamelei în care agregatul mare s� fie la zi cu circa 5 mm. Înainte de începerea beton�rii unei noi lamele, pe stratul suport se va întinde un strat de mortar de leg�tur� cu grosimea de 2 cm. (11) Rezisten�a la întindere pe rosturile tratate în condi�iile men�ionate mai înainte se va considera de maximum 90% din rezisten�a betonului monolit.

Fig. nr.6-3 Histogram� a rezisten�elor la întindere pe interfa�a baraj-funda�ie (12) Histograma rezisten�elor la întindere pe interfa�a baraj-roc� determinate pe 74 carote cu diametre de 50...120 mm extrase de la baraje cu vârste cuprinse între 30-80 de ani se prezint� în figura 6-3. Rezisten�a medie la întindere pe interfa�a baraj-roc� este de 0.8 MPa corespunzând la circa 50...60% din rezisten�a betonului monolit. Domeniul de varia�ie al rezisten�elor la întindere pe contact a variat de la 0.30 MPa la 1.30 MPa. (13) În cazul proiectelor noi tratarea terenului de fundare va consta din îndep�rtarea zonelor de roc� fracturat�, a petelor galbene de argil� �i ro�ii de pirit�, sp�larea succesiv� cu jet de ap� + aer sub presiune la 2...4 atmosfere �i în final evacuarea apei din intrândurile din masa de roc�. Înainte de începerea beton�rii pe stratul de roc� suport se va întinde un strat de mortar cu grosimea de 2 cm. (14) Rezisten�a la întindere pe interfa�a baraj-funda�ie în cazurile în când opera�iile tehnologice men�ionate mai înainte au fost realizate cu con�tiinciozitate se va considera de maximum 60% din rezisten�a betonului monolit.


�

�

Fig. nr.6-4 Rezisten�a la forfecare pentru carote intacte �i fisurate de-a lungul suprafe�ei cu rezisten�� redus�

(15) Curbele tipice privind rezisten�a la forfecare pe rosturile dintre lamele, interfa�a beton-roc�, suprafe�e slabe în masivul de roc� care trebuie determinate din încerc�rile de laborator pe carote sunt ilustrate în figura nr. 6-4. Carotele având o suprafa�� cu rezisten�e mecanice mai reduse sunt considerate „lipite” (bonded) dac� ele sunt intacte �i „nelipite”, dac� ele sunt fisurate de-a lungul planului cu rezisten�e sc�zute.

Fig .nr 6-5 Varia�ia rezisten�ei la forfecare (�) func�ie de efortul normal ( n� ).

(16) Rezisten�a la forfecare pe rosturile dintre lamele �i pe interfa�a beton-roc� se va exprima func�ie de criteriul de rupere Mohr-Coulomb bazat pe coeziune (c) �i unghi de frecare intern� (� ) (fig. nr. 6-5). Rela�ia real� între rezisten�a de forfecare de vârf �i efortul normal este curb� pentru c� � nu este constant.


�

�

Fig. nr.6-6 Rezisten�a la forfecare de vârf pe rosturile dintre lamele (1 psi = 70.32 kPa)

Fig. nr.6-7 Rezisten�a la forfecare rezidual� pe rosturile dintre lamele (1 psi=70.32 kPa)

(17) În figurile nr.6-6 �i 6-7 se prezint� rezultatele unor teste de determinare pe carote a rezisten�ei pe rosturile dintre lamele la forfecare de vârf �i respectiv rezidual�. Carotele au fost prelevate în perioada 1978-1992 de la 10 baraje construite în perioada 1906-1973. Ele au fost încercate dup� procedurile standard. Au fost încercate în total 223 carote (69 lipite, 154 nelipite). Concluziile testelor au fost urm�toarele :

Rezisten�a la forfecare de vârf (69 rosturi lipite) (fig. nr.6-6);


�

�

a) valori medii : � = 570 , c = 2.1 Mpa. b) valori la limita inferioar� (90% din rezultate) � = 570 , c = 1.0 MPa.

Rezisten�a la forfecare rezidual� (154 rosturi nelipite) (fig. nr.6-7) :

a) valori medii (linia dreapt�) � = 490 , c = 0.5 MPa (coeziune aparent�). b) valori medii (dou� linii drepte) � = 680 , c = 0 MPa pentru 3.0�n� MPa. � = 490 , c = 0.5 MPa pentru 3.0�n� Mpa. c) valori la limita inferioar� (90% din rezultate) � = 480 , c = 0 MPa. (18) În cazul carotelor nelipite coeziunea aparent� este rezultatul asperit��ilor mici cu unghiuri mari pe suprafa�a fisurat�. Ea poate rezulta dac� o înf��ur�toare liniar� de cedare este folosit�. În cazul eforturilor normale reduse o înf��ur�toare biliniar� este mai adecvat�.

Fig. nr.6-8 Rezisten�a la forfecare pe rosturile dintre lamele în func�ie de modul de tratare a rostului

(19) Rezisten�a la forfecare ca procent din rezisten�a la forfecare a betonului monolit func�ie de modul de tratare a rostului dintre lamele se prezint� în figura nr.6-8. Determin�rile au fost f�cute pe carote de 250 mm prelevate din rosturile de la barajul Itaipu.Concluziile asupra rezisten�elor de forfecare pe rosturile dintre lamele au fost urm�toarele : a) rosturi netratate: 40% din rezisten�a betonului monolit ; b) rosturi tratate: 50...100% din rezisten�a betonului monolit (cele mai mici valori s-au înregistrat în cazul absen�ei stratului de mortar) (20) În tabelul nr.6-1 sunt date rezisten�ele la forfecare pe interfa�a beton-roc� rezultate în urma unui program experimental derulat la LNEC – Lisabona în 1964. Circa 70 de blocuri de beton de 70 x 70


�

�

x 35 cm au fost turnate pe 6 amplasamente diferite de baraje pe diferite tipuri de roc�. Toate încerc�rile pe teren au fost realizate în condi�ii similare. Multe din rocile din test�ri aveau un grad ridicat de alterare. Cele mai multe ruperi s-au produs prin alunecare în roca de funda�ie de-a lungul unor suprafe�e paralele cu interfa�a baraj-funda�ie. În consecin�� parametrii prezenta�i în tabel subestimeaz� rezisten�a real� la forfecare pe interfa�a beton-roc�.

Tabelul nr.6-1 Rezisten�a la forfecare de vârf

Tipul de roc� / Denumirea barajului

Num�rul de

teste

Parametrii de forfecare Coeziunea c

MPa Unghiul de

frecare intern� �0

Granit alterat/Alto Rabagao �isturi/ Bemposta �isturi/Valdecanas �isturi/ Miranda �isturi/ Alcantara Gresii/Cambambe

8 8 3

16 28 4

0.2 0.2 0.4

0.4...0.7 0.1 0.2

560 600-630

620 600-620

560 530

(21) Studii aprofundate asupra rezisten�ei la forfecare pe contactul baraj-funda�ie au fost efectuate în S.U.A. în perioada 1978-1992 pe baraje construite în perioada 1912-1965. În total au fost încercate dup� proceduri similare standard 65 de carote cu diametre de la 50 mm la 150 mm corespunzând la opt tipuri de roci din funda�ie. De asemenea în date sunt incluse rezultatele a dou� încerc�ri la scar� mare efectuate în teren. În tabelele nr.6-2 �i 6-3 sunt prezentate rezultatele încerc�rilor atât pentru rezisten�a de forfecare de vârf cât �i rezisten�a de forfecare rezidual�. Concluziile au fost urm�toarele: Rezisten�a la forfecare de vârf : a) unghiuri de frecare � = 540...680

b) coeziune pentru majoritatea tipurilor de roc� c=1.3...1.9 MPa (media 1.7 MPa) c) coeziune pentru �isturi c = 0.1 MPa Rezisten�a la forfecare rezidual� a) unghiuri de frecare � = 240...300 b) coeziune c= 0.0...0.2 MPa (media 0.1 MPa) (22) Rezultatele ob�inute în cele dou� teste în situ la scar� mare s-au situat la limita superioar� a valorilor determinate pe carote în laborator atât în privin�a rezisten�ei de forfecare de vârf cât �i a rezisten�ei reziduale.


�

�

Tabelul nr. 6-2

Rezisten�e la forfecare de vârf pe interfa�a beton-roc� Tipul

rocii de contact

Num�rul de

teste

Rezultate medii Rezultate la limita inferioar�

Coeziune

MPa

Unghi de frecare

�0

Coeficient de

corela�ie

Coeziune

MPa

Unghi de frecare

� 0 Granit

Granit-gnais Calcar/dolomit

Filite Gresii �isturi

6 4 9 3 15 9

1.26 1.30 1.92 1.66 1.79 0.12

54 57 68 62 65 60

0.84 0.87 0.49 0.84 0.80 0.79

0.66 0.48 1.14 0.48 0.34

0

53 57 68 62 65 48

Tabelul nr. 6-3

Rezisten�e la forfecare rezidual� pe interfa�a beton-roc� Tipul

rocii de contact

Num�rul de

teste

Rezultate medii Rezultate la limita inferioar�

Coeziune

MPa

Unghi de frecare

� 0

Coeficient de

corela�ie

Coeziune

MPa

Unghi de frecare

� 0 Granit

Granit-gnais Calcar/dolomit

Filite Gresii �isturi

Gresii pr�foase

6 4 12 5 46 13 13

0.08 0.03 0.12

0 0.18

0 0.11

35 34 35 39 29 34 24

0.93 0.99 0.58 0.89 0.60 0.75 0.83

0 0 0 - 0 0 0

32 31 23 -

27 13 22

(23) Datele experimentale prezentate mai înainte asupra rezisten�elor la forfecare �i întindere pe suprafe�ele poten�iale de alunecare reprezint� o baz� de date care se vor folosi pentru stabilirea parametrilor de calcul (� , c) în situa�iile când normativul nu impune ca ei s� fie determina�i pe baz� de experimente în laborator �i m�sur�tori în amplasament.

7. Combina�ii de înc�rc�ri pentru evaluarea stabilit��ii la alunecare (1) Combina�iile de înc�rc�ri pentru evaluarea stabilit��ii la alunecare, se stabilesc conform prevederilor Normativului privind stabilirea înc�rc�rilor �i a grup�rilor de înc�rc�ri pentru construc�ii hidrotehnice de reten�ie. Indicativ NP 130-2013. (2) Combina�iile de înc�rc�ri pentru evaluarea stabilit��ii la alunecare prev�zute în acest normativ sunt obligatorii dar nu limitative. Proiectantul are responsabilitatea de a verifica stabilitatea la alunecare a barajelor de beton, a terenului de fundare �i a versan�ilor din amplasamentul barajelor �i lacurilor de acumulare �i la alte combina�ii de înc�rc�ri pe care le consider� necesare pentru a îndeplini condi�iile de siguran�� a construc�iei:


�

�

(3) Ac�iunile asupra sistemului unitar baraj de beton-teren de fundare se clasific� în urm�toarele categorii: - Permanente (P) - ac�iune pentru care varia�ia în timp a m�rimii este neglijabil� sau pentru care varia�ia este mereu în aceia�i direc�ie (monoton�) pân� când ac�iunea atinge o anumit� valoare limit�. - Temporare (T) - ac�iune cu o intensitate variabil� în timp sau în mod intermitent �i care în anumite perioade poate s� lipseasc�. Ele pot fi: Cvasipermanente de lung� durat� (C) – ac�iune care se aplic� pe durate lungi sau în mod frecvent cu intensit��i variabile sau practic egale cu valoarea caracteristic�. Variabile de scurt� durat� (V) – ac�iune a c�rei intensitate variaz� sensibil în timp sau care poate lipsi pe intervale lungi de timp. - Excep�ionale (E) – ac�iune care are intensit��i semnificative dar care apare rar eventual chiar niciodat� pe durata de exploatare a construc�iei hidrotehnice (4) Evaluarea stabilit��ii la alunecare se face conform cla st�ri limit� care includ:

a) st�ri limit� ultime care implic� securitatea oamenilor �i/sau securitatea structurii; în unele cazuri în aceast� categorie se includ �i st�ri limit� care implic� protec�ia bunurilor;

b) st�ri limit� de exploatare care implic� func�ionarea structurii sau a elementelor structurale în condi�ii normale de exploatare.

(5) Valoarea de calcul a unei ac�iuni (înc�rc�ri) se determin� prin înmul�irea valorii caracteristice cu coeficientul înc�rc�rii (� ). Valoarea caracteristic� a unei ac�iuni este o valoare reprezentativ� a acesteia care trebuie specificat� ca valoare medie, valoare superioar�/inferioar� sau valoare nominal�. Valorile caracteristice ale înc�rc�rilor �i distribu�iile lor se determin� conform prevederilor din normativul NP 130-2013. (6) În tabelul nr.7-1 se prezint� coeficien�ii înc�rc�rii ( *, d�� ) func�ie de starea limit� la care se face calculul �i categoria grup�rilor de înc�rc�ri (ac�iuni) ( d� - corespunde grup�rilor de înc�rc�ri care includ mai multe înc�rc�ri temporare variabile de scurt� durat� V). Tabelul nr.7-1

St�ri limit� de calcul Coeficientul înc�rc�rii

Verific�rile la care se utilizeaz�

St�ri limit� ultime � Verific�ri la st�rile limit� ultime de rezisten�� i stabilitate în cazul grup�rilor fundamentale

St�ri limit� de exploatare - înc�rc�rile se consider� de regul� cu valorile lor caracteristice; - în cazurile de grup�ri care includ mai multe înc�rc�ri temporare variabile de scurt� durat� (V)

1.00

d� < 1.00

Verific�ri la st�rile limit� unde intervin efecte de durat� �i verific�ri la ac�iunea grup�rilor speciale.


�

�

(7) În cazul înc�rc�rilor permanente (P) valorile coeficien�ilor înc�rc�rilor „� ” se determin� conform tabelului nr.7-2. Tabelul nr.7-2 Nr.crt. Tipul înc�rc�rii *�

maxim minim 1. 2. 3. 4. 5.

Greutatea proprie a construc�iei de reten�ie �i a echipamentelor tehnologice Greutatea proprie a c�m��uielii golirilor de fund sau a tunelelor de acces Greutatea umpluturilor Efectul precomprim�rii prin tensionarea ancorelor Eforturi ini�iale la închiderea rosturilor

1.05 1.10 1.10 1.10 1.10

0.95 0.90 0.90 0.90 0.90

* ) La determinarea valorilor de calcul limit� ale ac�iunilor pentru coeficientul înc�rc�rii „� ” se alege valoarea maxim� sau minim�, astfel ca în cadrul grup�rii de înc�rc�ri s� se ob�in� combina�ia cea mai defavorabil�. (8) În cazul înc�rc�rilor temporare cvasipermanente de lung� durat� (C) valorile coeficien�ilor înc�rc�rilor „� ” se aleg conform tabelului nr.7-3 Tabelul nr.7-3

Nr.crt. Tipul înc�rc�rii � 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Presiunea apei (hidrostatic� din bieful amonte �i bieful aval, subpresiunea, presiunea din infiltra�ia apei prin sistemul baraj-funda�ie, presiunea apei din conducte �i galerii de golire, etc.) în condi�ii normale de exploatare. Împingerea activ� a p�mântului Efectul varia�iilor climatice de temperatur� Înc�rc�ri tehnologice �i înc�rc�ri utile Tas�ri �i deplas�ri neuniforme Înc�rc�ri produse de efectul deforma�iilor împiedicate, fenomene de contrac�ia betonului, umflarea betonului

1.00 1.20 1.10 1.20* 1.20 1.10

*) Coeficientul înc�rc�rii „� ” corespunde numai pentru înc�rc�ri statice.


�

�

(9) În cazul înc�rc�rilor temporare variabile de scurt� durat� (V) valorile coeficien�ilor înc�rc�rilor „� ” �i „ d� ” se aleg conform tabelului nr.7-4. Tabelul nr.7-4

Nr.crt. Tipul înc�rc�rii � * d� *

1. 2. 3. 4. 5.

Presiunea apei (hidrostatic�, subpresiunea, presiunea din infiltra�ia apei prin sistemul baraj-funda�ie �i din pori, presiunea în conducte �i galerii de golire, etc.), în condi�iile nivelului apei din bieful amonte corespunz�tor debitului maxim evacuat în condi�iile normale de exploatare Presiunea hidrodinamic� a apei asupra deversorului Împingerea ghe�ii Presiunea datorit� ac�iunii valurilor Împingerea corpurilor plutitoare �i a navelor

1.00 1.00 1.00 1.00 1.20

1.00 1.00 0.60 0.60 0.80

*) Coeficien�ii înc�rc�rilor „� ” �i „ d� ” corespund numai pentru înc�rc�ri statice. (10) Valorile caracteristice ale înc�rc�rilor (ac�iunilor) cu caracter dinamic se vor determina prin metode de analiz� dinamic� (pseudostatic�, modal�, integrare în timp) în conformitate cu reglement�rile tehnice specifice, aplicabile, în vigoare. (11) Ac�iunile (înc�rc�rile) excep�ionale (E) care se includ numai în grup�rile speciale se consider� cu coeficientul înc�rc�rii � = 1. (12) Coeficien�ii înc�rc�rilor pentru ac�iuni (înc�rc�ri) care nu au fost specifica�i în tabelele 7-1...7-4 vor fi stabili�i în tema de proiectare odat� cu valoarea caracteristic� a ac�iunilor. (13) Stabilitatea la alunecare a structurii barajelor de beton �i terenului de fundare se determin� pe perioada de execu�ie �i de exploatare. Stabilitatea la alunecare a versan�ilor amplasamentului barajelor de beton se determin� pe perioada de execu�ie �i de exploatare în ipotezele lac plin �i la varia�ii rapide ale nivelului apei în acumulare. Stabilitatea la alunecare a versan�ilor lacurilor de acumulare se determin� pe perioada de exploatare în ipotezele umplerii lacului, lacului plin pe o perioad� îndelungat� �i varia�iilor bru�te ale nivelului în lacul de acumulare. (14) Grup�rile de înc�rc�ri la care se fac calculele de stabilitate la alunecare sunt de dou� categorii: a) grup�ri fundamentale �i b) grup�ri speciale (15) În grup�rile fundamentale se includ: înc�rc�rile permanente (P) (greutatea proprie a barajului �i a echipamentelor tehnologice, greutatea lesturilor pentru asigurarea stabilit��ii, for�elor din precomprim�ri, eforturile ini�iale la închiderea rosturilor), înc�rc�ri cvasipermanente de lung� durat� (C) a c�ror ac�iune simultan� este posibil� (presiunea apei în condi�ii normale de exploatare cu lacul la


�

�

NNR, împingerea activ� a p�mântului), înc�rc�ri temporare de scurt� durat� (V) a c�ror ac�iune simultan� cu a celor cvasipermanent� este posibil� (împingerea ghe�ii). (16) În grup�rile speciale se includ: înc�rc�rile permanente (P), înc�rc�ri cvasipermanente de lung� durat� (C), înc�rc�ri temporare de scurt� durat� (V) �i o singur� înc�rcare excep�ional� (E) (presiunea apei pentru nivelul maxim din bieful amonte în condi�ii speciale de exploatare, presiunea apei de infiltra�ie inclusiv subpresiunea pe talpa barajului în cazul nefunc�ion�rii normale a lucr�rilor de etan�are �i drenaj, ac�iunea seismic� OBE �i SEE). Includerea înc�rc�rilor C, V, E într-o grupare special� se bazeaz� pe posibilit��ile de producere simultan� a lor. (17) Înc�rc�rile temporare cvasipermanente de lung� durat� (C) �i temporare variabile de scurt� durat� (V) a c�ror ac�iune simultan� este posibil� se iau în considerare atunci când efectele lor sunt defavorabile pentru calculul la starea limit� respectiv�. (18) În cazurile când într-o grupare de înc�rc�ri se includ mai multe înc�rc�ri variabile de scurt� durat� (V), valorile lor de calcul se ob�in din valorile caracteristice corectate cu coeficien�ii de înc�rcare

d� din tabelul nr.7-4. (19) Grup�rile de înc�rc�ri se includ în rela�iile de calcul specifice pentru evaluarea stabilit��ii la alunecare a structurii, terenului de fundare �i a versan�ilor barajelor de beton �i lacurilor de acumulare. (20) În cazul unor construc�ii de reten�ie de importan�� deosebit� (clase de importan�� I sau II, categorii de importan�� A sau B) se pot stabili prin tema de proiectare �i alte grup�ri de înc�rc�ri pe baza unor justific�ri tehnice corespunz�toare. 8. Stabilitatea la alunecare la înc�rc�ri statice �i seismice (1) Stabilitatea la alunecare a barajelor de greutate, evidate �i cu contrafor�i se verific� de-a lungul unor suprafe�e slabe din corpul barajelor (interfa�a dintre lamele), pe contactul baraj-funda�ie �i pe suprafe�e slabe din terenul de fundare. In cazul barajelor de greutate calculele de stabilitate se pot face pentru 1 ml în lungul coronamentului sau pentru un bloc. În cazul barajelor evidate �i cu contrafor�i calculele de stabilitate se fac pentru un bloc. În figura nr.8-1 se prezint� suprafe�ele critice de alunecare (S-S, S’-S’, S”-S”) pentru diverse moduri de alc�tuire a funda�iei.


�

�

Fig. nr.8-1- Suprafe�e critice de alunecare (S-S, S’-S’, S”-S”) pentru diverse moduri de alc�tuire a funda�iei: a – orizontal�, b – înclinat�, c – în trepte înclinate spre amonte, d – cu pinten, e – strat slab în

terenul de fundare: 1 – trepte înclinate, 2 – pinten, 3 – strat slab (falia umplut� cu argil�). (2) În cazul suprafe�elor de alunecare orizontale (fig. nr.8-1 a) rela�ia de evaluare a stabilit��ii la alunecare are forma : k � H = f � V (8-1) unde k este coeficientul de siguran�� la alunecare, � H – suma for�elor orizontale care activeaz� pe

suprafa�a de alunecare, f – coeficientul de frecare pe suprafa�a de alunecare, � V – suma for�elor verticale care ac�ioneaz� pe suprafa�a de alunecare. (3) În cazul suprafe�elor de alunecare înclinate (fig. 8-1b) rela�ia de evaluare a stabilit��ii la alunecare are forma: k� T = f � N (8-2) unde � T este suma for�elor tangen�iale pe suprafa�a de alunecare �i � N suma, for�elor normale pe suprafa�a de alunecare. (4) Dac� se consider� în mod simplificat c� în cazurile ilustrate în figura 8-1, rezultanta for�elor R r�mâne constant�, se ob�ine: � T = � H cos - � V sin

� N = � H sin + � V cos (8-3) unde este înclinarea spre amonte a suprafe�ei de alunecare, iar rela�ia (8-2) devine: k (� H cos - � V sin ) = f (� H sin + � V cos ) (8-4) care dup� prelucr�ri se poate scrie sub forma:


�

�

ftg

VH

tgVH

k

�

�

��

��

1

(8-5)

(5) Suplimentar fa�� de rela�iile 8-1 �i 8-2, stabilitatea la alunecare pe suprafe�ele cu risc de

alunecare va fi evaluat� �i cu considerarea coeziunii (c) pe partea de arie comprimat� a suprafe�ei de alunecare (Ac) �i aplicând coeficien�i de siguran�� diferen�ia�i pentru for�a de rezisten�� datorit� frec�rii (�Vf ) �i for�a de rezisten�� datorit� coeziunii (c.Ac). Rela�ia de verificare are forma:

� � ��21 kAcc

kVf

H (8-6)

sau în cazul suprafe�elor de alunecare înclinate

� � ��21

.k

cAck

NfT

i

(8-7)

unde k1 �i k2 sunt coeficien�ii de siguran�� la alunecare fa�� de for�a de rezisten�� datorit� frec�rii �i respectiv fa�� de for�a de rezisten�� datorit� coeziunii, i

cA este aria comprimat� a suprafe�ei de alunecare înclinate. (6) În cazul proiectelor noi de baraje încadrate în clase de importan�� I �i II sau categorii de importan�� A �i B verificarea stabilit��ii la alunecare pe suprafe�ele cu risc de alunecare se va face �i prin metoda elementelor finite (MEF) pentru ansamblul unitar discretizat baraj-teren de fundare. (7) Coeficientul de frecare (f) sau unghiul de frecare (� ) corespunde raportului între rezisten�a rezidual� (�r) �i efortul normal ( n� ) pe suprafa�a de alunecare (fig. nr.6-4, nr.6-5, nr.8-2 �i nr.8-3), respectiv :

n

tg�

� � (8-8)


�

�

Fig. nr.8-2. Model constitutiv idealizat pentru eforturile de forfecare.

Fig.nr.8-3. Domeniile rezisten�elor idealizate în planul �n-�.

(8) În cazul proiectelor noi de baraje încadrate în clase de importan�� I �i II sau categorii de importan�� A �i B coeficientul de frecare (unghiul de frecare � ) �i coeziunea (c) se vor determina pe baza unor încerc�ri de rezisten�� la forfecare pe suprafe�ele poten�iale cu risc de alunecare din amplasament sau a unor experimente în laborator. În celelalte cazuri se pot folosi datele din prezentul normativ (capitolul 6) sau alte date din literatura consacrat� domeniului (Buletine ICOLD, Rapoarte ale Clubului European al ICOLD etc). (9) În cazul unor studii preliminare se pot accepta urm�toarele valori orientative pentru coeficientul de frecare f (unghiul de frecare � ) �i coeziune (c):

a) terenuri stâncoase: roci eruptive 0.65...0.75;


�

�

roci sedimentare (calcare, gresii) 0.50...0.65 ; b) terenuri semistâncoase: marne, �isturi argiloase etc. 0.30...0.50; c) terenuri nestâncoase: pietri�uri �i bolov�ni�uri cimentate 0.50; p�mânturi nisipoase

0.40...0.50; argile 0.20...0.30; d) eforturi de coeziune (c) (aderen��) pe interfa�a beton-roc� de funda�ie 100...3000 kPa.

(10) Efectele tridimensionale favorabile în îndeplinirea condi�iilor de stabilitate la alunecare pot fi luate în considera�ie mai ales în evaluarea stabilit��ii la alunecare a barajelor existente în urm�toarele cazuri: a) baraje arcuite sau baraje de greutate u�or arcuite; b) s-au prev�zut m�suri constructive de conlucrare între blocurile (ploturile) de beton: rosturi injectate, rosturi verticale �icanate, rosturi verticale tridimensionale (helicoidale etc); c) deforma�iile laterale ale blocurilor prin efecte termice sezoniere (cre�teri de temperatur�) sau datorit� unor eforturi verticale de compresiune importante care pot contribui la activarea efectelor tridimensionale chiar în cazul rosturilor plane de contrac�ie dintre blocuri; d) fenomene de umflare a betoanelor, prezente mai ales la unele baraje vechi datorit� reac�iilor AAR (alcalii-silica�i, alcalii-carbona�i). (11) Ac�iunea seismic� în evaluarea stabilit��ii la alunecare a barajelor de beton se va considera conform prevederilor Normativului de proiectare, execu�ie �i evaluare la ac�iuni seismice a lucr�rilor hidrotehnice din frontul barat. indicativ NP 076-2013.

a) În cazul barajelor de beton încadrate în clasele de importan�� III, IV �i V sau categoriile de importan�� C �i D verificarea stabilit��ii la alunecare se face pentru un singur nivel de intensitate al cutremurului de proiectare, respectiv cutremurul de baz� de exploatare (OBE).

b) În cazul barajelor de beton încadrate în clasele de importan�� I �i II sau categorii de importan�� A �i B verificarea stabilit��ii la alunecare se face pentru dou� niveluri de intensitate a cutremurului de calcul, respectiv cutremurul de baz� de exploatare (OBE) �i cutremurul de evaluare a siguran�ei (SEE).

(12) Ac�iunea seismic� la nivel OBE se va considera uzual prin for�ele iner�iale din masa barajului �i for�ele hidrodinamice induse de cutremur pe paramentul amonte al barajului. For�ele seismice pot fi determinate prin metoda pseudostatic� sau prin analiz� spectral�. Evaluarea stabilit��ii la alunecare se va face prin metoda echilibrului limit�. (13) În cazul barajelor de beton încadrate în clasele de importan�� I �i II sau categoriile de importan�� A �i B metoda echilibrului limit� se va aplica numai în fazele ini�iale ale proiectului (prefezabilitate, fezabilitate). În fazele de proiect final ac�iunea OBE se va evalua pe baz� de analiz� dinamic� prin integrare numeric� în timp în sistemul unitar baraj-teren de fundare – lac de acumulare discretizat în elemente finite �i interpretarea st�rii de eforturi la combina�ia de înc�rc�ri care include OBE. (14) Ac�iunea seismic� la nivel SEE se va considera prin deplas�rile de alunecare remanente pe care le produce (de exemplu cu metoda Newmark) �i evaluarea degrad�rilor induse de cutremur pe baz� de analiz� dinamic� în sistemul baraj – teren de fundare – lac de acumulare discretizat în elemente finite la combina�ia de înc�rc�ri care include SEE. În cazul unor avarii importante, dup� cutremur se va verifica îndeplinirea condi�iilor de stabilitate la alunecare prin metoda echilibrului limit� de c�tre


�

�

structura avariat�, la combina�ia de înc�rc�ri fundamentale în ipoteza c=0, în vederea realiz�rii unor eventuale lucr�ri de consolidare sau restric�ion�rii nivelului de exploatare a acumul�rii. (15) Combina�iile de înc�rc�ri la care se fac evalu�ri ale stabilit��ii la alunecare pe suprafe�ele cu risc de alunecare din ansamblul baraj de beton – teren de fundare au fost prezentate în capitolul 7. Coeficien�ii de siguran�� minimi de stabilitate la alunecare care trebuie îndeplini�i depind de ipotezele în care se efectueaz� calculele �i sunt prezenta�i în tabelele nr. 8-1 �i 8-2.

Tabelul nr.8-1 Coeficien�i de siguran�� la alunecare în cazul c=0

Tipul grup�rii

Coeficientul de siguran�� la alunecare k Baraje clasa I, II categoria A, B

Baraje clasa III, IV, V Categoria C, D

Grup�ri fundamentale Grup�ri speciale

1.4

1.1

1.3

1.05

Tabelul nr.8-2

(16) Siguran�a la alunecare prin reducerea for�elor de frecare �icoeziune în cazul c � 0

Tipul grup�rii

Factorul de reducere a for�ei de frecare (k1)

Factorul de reducere a for�ei de coeziune (k2)

Baraje clasa I,II Categoria A,B

Baraje clasa III, IV, V

Categoria C,D

Baraje clasa I, II Categoria

A,B

Baraje clasa III, IV, V

Categoria C,D Grup�ri fundamentale Grup�ri speciale

1.5

1.2

1.4

1.1

5 4

4

3 (17) În cazurile când ac�iunea seismic� a fost evaluat� prin metodele analizei spectrale sau analizei dinamice, coeficien�ii de siguran�� la grup�ri speciale (k) din Tabelul nr. 8-1 pot fi redu�i cu maximum 5%.


�

�

9. Stabilitatea terenului de fundare �i a versan�ilor (1) Verific�rile stabilit��ii la alunecare a terenului de fundare �i versan�ilor se vor face în adâncimea funda�iei (versan�ilor) dac� exist� planuri structurale slabe (falii, diaclaze, brecii etc), roci slabe, fisuri cu unghiuri reduse fa�� de orizontal�, suprafe�e expuse ca urmare a unor eroziuni regresive din aval. (2) Evaluarea stabilit��ii la alunecare se va face prin metoda echilibrului limit� cu aplicarea rela�iilor de calcul prezentate în capitolele 7 �i 8. Coeficien�ii de siguran�� minimi care trebuie îndeplini�i în calculele de stabilitate la alunecare pe interfa�a beton-roc� sunt valabili �i pentru calculele de stabilitate la alunecare a terenului de fundare �i versan�ilor. Rezisten�a la forfecare pe planurile de discontinuitate din terenul de fundare care se consider� în calculele va fi rezisten�a rezidual� ( r�� , c = 0). (3) Rezisten�a masivului de roc� din aval care se mobilizeaz� împotriva alunec�rii poate fi considerat� în calcule dac� este important�, dar numai pân� la valorile împingerii p�mântului în stare de repaus. În cazul st�rii de deforma�ie plane, presiunea mobilizat� (pm) în stare de repaus asupra unei structuri rigide cu parament vertical se determin� cu rela�ia :

pm = �

��1

.' yr (9-1)

unde �� rr' (1-n) cu '

r� -greutatea volumetric� a rocii în stare submersat�, r� - greutatea volumetric� a rocii în stare uscat�, � -greutatea volumetric� a apei, n – porozitatea rocii; y – nivelul apei în aval considerat a fi cel pu�in la nivelul terenului; presiunea hidrostatic� a apei din aval se consider� pân� la nivelul suprafe�ei pe care se face calculul de stabilitate la alunecare; � -coeficientul Poisson. (4) Aplicarea metodei elementelor finite pentru calculul st�rii de deforma�ii �i eforturi respectiv a stabilit��ii la alunecare pe suprafe�ele vizate din ansamblul baraj-teren de fundare este op�ional� dar recomandat� mai ales în cazul barajelor de clase de importan�� I �i II sau categorii de importan�� A �i B. (5) Calculele de stabilitate tridimensional� la alunecare ale versan�ilor barajelor �i lacurilor de acumulare se vor efectua pe volume de roc� decupate din versan�i în func�ie de suprafe�ele geologice de separare din masivul de roc� (stratifica�ii, �istuozit��i, falii, diaclaze, brecii, fisuri etc). Alunecarea de-a lungul unor suprafe�e sau muchii din volumul decupat trebuie s� fie posibil� cinematic. (6) Înc�rc�rile care se consider� pentru calculul stabilit��ii la alunecare a volumului de roc� decupat sunt urm�toarele: greutatea proprie a volumului de roc�, împingerea transmis� din baraj (dac� este cazul), for�e provenite din infiltra�ii pe toate fe�ele volumului. Dup� caz se pot de asemenea considera for�ele iner�iale seismice.Verific�rile la alunecare se fac succesiv pe fiecare suprafa�� i muchie care prezint� risc de a produce desprinderea volumului de roc� decupat din masiv. Metoda de calcul care se aplic� este a echilibrului limit�.


�

�

Fig.nr.9-1 Model tridimensional de analiz� a stabilit��ii versan�ilor în amplasamentul barajelor arcuite (Londe, 1973): OABC – tetraedru; P1, P2, P3 - planele de separare geologic�, U1, U2, U3 - for�e din

presiunea apei de infiltra�ie, W – greutatea proprie, Q – rezultanta împingerilor din baraj. (7) În figura nr.9-1 pentru exemplificare se prezint� un model tridimensional de analiz� a stabilit��ii la alunecare a unui tetraedru decupat din zona na�terilor unui baraj arcuit. (8) Coeficien�ii de siguran�� la alunecare tridimensional� care trebuie realiza�i pe planurile sau muchiile de separare ale volumului de roc� verificat trebuie s� se încadreze în domeniul 1.6...2.0 la combina�iile de înc�rc�ri fundamentale �i 1.25...1.50 la combina�iile de înc�rc�ri speciale.


�

�

10. Tratarea terenului de fundare pentru îmbun�t��irea caracteristicilor fizico-mecanice (1) Terenul de fundare al barajelor de beton trebuie s� preia înc�rc�rile transmise de baraj, lac �i structurile adiacente în condi�ii de siguran�� pentru întreg sistemul unitar baraj-lac de acumulare-teren de fundare. (2) Lucr�rile de excava�ii pentru profilarea funda�iilor realizate cu explozivi se vor face cu cantit��i limitate de explozivi pentru a proteja de degrad�ri roca de funda�ie. (3) În lucr�rile de excava�ii se recomand� aplicarea unor tehnologii de forare �i împu�care care s� conduc� la ob�inerea unor suprafe�e excavate cât mai conforme cu proiectul. O astfel de tehnologie este de excava�ii prin predecupaj. (4) Excava�iile de finisaj (0.50...1.00 m deasupra liniei definitive barajului) se vor face f�r� folosire de explozibil întotdeauna când este posibil (dac� t�ria rocii nu impune folosirea de explozibil pentru dizlocare). (5) Terenurile de fundare alc�tuite din roci sensibile la degradare în contact cu aerul �i apa (�isturi argiloase, calcare cretacice, argilite �i gresii) excavate la cota definitiv� vor fi protejate prin a�ternerea unui strat de mortar de protec�ie de 2...3 cm grosime, dac� nu este posibil s� fie acoperite cu betonul din lamela adiacent� în termen de cel mult 3...5 zile. (6) Preg�tirea pentru acoperirea cu beton a suprafe�elor de fundare se face prin sp�larea lor succesiv� cu jet de ap� �i aer la presiuni de 3...4 atmosfere pân� când apa se scurge limpede. Alternativ între sp�l�ri, petele ro�ii de pirit�, petele galbene de argil� �i alte impurit��i existente pe suprafa�a de fundare se cur�� cu perii metalice. (7) Tratamentele speciale locale sau pe amprize largi din terenul de fundare pentru îmbun�t��irea caracteristicilor fizico-mecanice au urm�toarele scopuri: reducerea deforma�iilor, cre�terea rezisten�elor, reducerea debitelor de infiltra�ii. (8) În cazurile când dup� excava�iile finale terenul de fundare con�ine falii, intercala�ii de materiale slabe, zone zdrobite de roc� extinse la adâncimi care fac imposibile sau neeconomice solu�iile de îndep�rtare a lor din terenul de fundare se vor aplica tratamente dentale. Acestea constau în realizarea unor excava�ii locale a zonelor respective pân� la o anumit� adâncime �i umplerea golurilor rezultate cu beton sau mortar. (9) Conform prescrip�iilor BUREC (SUA) dimensiunile �i adâncimile tratamentelor dentale se pot calcula cu rela�iile: d = 0.002 bHb + 5 pentru Hb � 46 m d = 0.300 b + 5 pentru Hb < 46 m unde Hb este în�l�imea barajului în metri peste nivelul general al funda�iei, b – l��imea în metri a zonei slabe �i d – adâncimea în metri a excava�iei în zona slab� m�surat� de la nivelul rocii s�n�toase adiacente. În intercala�iile de filoane de argil� d trebuie s� nu fie mai mic decât 0.1 Hb.


�

�

Fig. nr.10-1. Diverse tipuri de tratamente dentale realizate în terenuri de fundare din fli� carpatic: 1 – plomb� de beton, 2 – �isturi marnoase, 3 – rost, 4 – must��i de arm�tur�, 5 – zon� brecifiat�, 6 – roc� s�n�toas�, 7 – falie, 8 – plomb� din mortar de ciment, 9 – stâlpi de sprijinire de beton, 10 – zid de beton.


�

�

(9) În figura nr.10-1 se exemplific� mai multe tipuri de lucr�ri de plombare realizate în teren de fundare din fli� carpatic cu numeroase zone de roci grezoase degradate �i pachete de marne deformabile.

a) Plombele de tip 1 (marcate cu cercuri în figura nr.10-1) se aplic� pentru pachetele de marne cu grosimi mai mari de 50 cm. Betonarea lor se face odat� cu execu�ia excava�iilor. Plombele trebuie prev�zute cu rosturi la intervale de 5...10 m pentru a preveni fisurarea lor.

b) Plombele de tip 2 sunt specifice zonelor brecifiate sau de gresii degradabile în contact cu apa �i aerul, având rolul primei lamele de beton. În vederea cre�terii rezisten�ei la forfecare la fa�a lor superioar� se prev�d must��i de arm�tur�.

c) Plombele de tip 3 se aplic� în zona faliilor cu material degradat �i permeabil. Adâncimea lor este limitat� în func�ie de posibilit��ile de a fi excavate manual.

d) Plombele de tip 4 corespund zonelor de gresii s�n�toase cu intercala�ii de marne argiloase cu gresii de 1...5 cm. Intercala�iile se înl�tur� pe adâncimi de 10...20 cm cu jeturi de aer comprimat iar golurile formate se umplu cu beton cu granula�ie fin�.

e) Zidurile de sprijin de tip 5 se aplic� în pachete de �isturi marnoase cu grosimi de 2...3 m. Fisura�ia rocii adiacente necesit� o execu�ie în dou� etape, prima constând dintr-o serie de stâlpi la distan�e de 2...4 m care s� p�trund� pe o adâncime de circa 1 m. Sub protec�ia stâlpilor se excaveaz� �isturile pe adâncimi de 30...40 cm �i se execut� zidurile de sprijin din etapa a doua.

f) Zidurile de tip 6 se execut� în mod similar cu zidurile de tip 5 dar pe tronsoane mai lungi de 5.00...7.50 m.

g) Plombele de tip 7 sunt specifice zonelor de falii. Ele se realizeaz� din mortar de ciment. (10) În cazul unor falii numeroase �i discontinuit��i majore consolidarea zonei se poate face prin betonarea unei re�ele dreptunghiulare de galerii �i pu�uri excavate în planul discontinuit��ilor. Dup� încheierea lucr�rilor de betonare masivul de roc� adiacent poate fi injectat, pentru umplerea golurilor, presiunea de injectare fiind de maximum 1 MPa. În final zonele tratate pot fi precomprimate cu ancore pretensionate. Scopul final este de a se asigura o bun� stabilitate a terenului de fundare atât din punct de vedere mecanic cât �i hidraulic. Pentru exemplificare în figurile nr.10-2 �i 10-3 se prezint� schema de tratare a faliilor �i de precomprimare a na�terilor barajului arcuit Nagawado.


�

�

Fig. nr.10-2. Schem� de tratare a faliilor la barajul Nagawado (Japonia): 1 – falie, 2 – tunel de acces, 3 – pu�uri �i suitoare de acces, 4 – ancore pretensionate, 5 – tronson de falie betonat, 6 – tronson de falie

excavat, 7 – foraje pentru injec�ii de consolidare.

Fig. nr.10-3. Sistemul de precomprimare al rocii din zona na�terilor barajului Nagawado: a – sec�iuni caracteristice; b – detaliu de ancor�, F1...F7 falii, 1 – ancore pretensionate, 2 – corp baraj, 3 – cap�t

ancorat, 4 – pacher de etan�are, 5 – zid de sprijin, 6 – cap ancor�, 7 – bare de o�el, 8 – sistem de cuplare bare de o�el, 9 – conduct� de injectare a cap�tului ancorei, 10 – conduct� de injectare a g�urii

dup� pretensionare, 11 – rozet� de distan�are a barelor, 12 – conducte return pentru injec�ii, 13 – conduct� de aer.


�

�

(11) În cazul rocilor injectabile, cu fisuri deschide �i porozit��i consolidarea zonei de roc� situat� imediat sub cota de excavare se va face prin injec�ii. Fluidul de injectare este compus dintr-o suspensie sau mortar pe baz� de ciment sau în cazuri speciale din geluri de silica�i, r��ini sintetice etc. Scopul acestor injec�ii este s� reduc� partea ireversibil� a deforma�iilor rocii �i s� m�reasc� modulul ei de elasticitate. Lucr�rile de injec�ii se încadreaz� în trei categorii: de consolidare superficial� (leg�tur�), de consolidare profund� �i de umplere.

Fig. nr.10-4. Sisteme de realizare a injec�iilor de leg�tur�: a – pe lamele de beton turnate anterior, b – dup� bulonarea rocii, 1 – lamele de beton, 2 – foraje pentru injec�ii, 3 – roc�,

4 – buloane de ancoraj cimentate.

Fig. nr.10-5. Sec�iune transversal� prin barajul Alcantara (Spania) cu exemplificarea forajelor pentru injec�ii de consolidare în profunzime: 1 – rosturi de construc�ie, 2 – zona injec�iilor de preconsolidare,

3 – foraje pentru injec�iile de consolidare, 4 – voal de etan�are, 5 – re�ea de drenaj.


�

�

(12) Injec�iile de consolidare superficial� (leg�tur�) se vor executa dup� turnarea a 2...3 lamele de beton sau dup� bulonarea rocii la adâncimi care s� dep��easc� nivelul de injectare (fig. nr.10-4) pentru m�rirea presiunii de injectare �i ob�inerea unui grad sporit de penetrare a fluidului de injectare în fisurile din masivul de roc�. Adâncimea forajelor în roc� va fi de 3...5 m iar presiunea de injectare va fi de cel mult presiunea litostatic� din tronsonul injectat. Injec�iile de consolidare superficial� (leg�tur�) au scopul s� reduc� neomogeneitatea �i permeabilitatea stratului de roc� de la suprafa�� i s� asigure un contact bun cu funda�ia. (13) Densitatea forajelor pentru injec�iile de leg�tur� se va situa în condi�ii normale de 1 foraj la 6...10 m2 suprafa�� de fundare. Densitatea forajelor depinde de natura �i starea de fisurare-alterare a rocii din funda�ie �i poate varia în acela�i amplasament în func�ie de starea local� a rocii. (14) Injec�iile de consolidare în profunzime vor avea adâncimi în roc� de 5...20 m, în func�ie de caracteristicile rocii, l��imea funda�iei, m�rimea înc�rc�rilor �i direc�ia de transmitere a înc�rc�rilor. Ele au scopul s� amelioreze caracteristicile fizico-mecanice ale rocilor, iar suprafa�a de roc� consolidat� poate dep��i ampriza funda�iei barajului, extinzându-se în zone adiacente de roc� cu calit��i geomecanice nesatisf�c�toare (fig. nr.10-5). (15) Densitatea forajelor pentru injec�iile de consolidare profund� se va situa uzual la 1 foraj la 9...20 m2 de suprafa�� consolidat� ca urmare a presiunilor de injectare mai mari care se pot aplica. (16) Injec�iile de umplere vor avea adâncimi în roc� de 5...15 m �i au scopul de a umple golurile �i cavernele, cr�p�turile, crevasele care pot exista în terenurile de fundare, în special în cele carstice. Injec�iile de umplere pot lipsi în amplasamentele în care studiile geologice nu au identificat fenomene de tipul celor men�ionate mai înainte. Injectarea în roci foarte permeabile se va face la presiuni mici �i cu fluide ieftine, cu înlocuitori de ciment sau materiale inerte grosiere (nisip, cenu��). În roci cu permeabilitate medie se folosesc suspensii cu ciment �i adaosuri inerte fine.

Fig. nr.10-6. Schem� de executare a injec�iilor de suprafa�� în etape succesive.


�

�

(17) Densitatea optim� a forajelor pentru cele trei tipuri de injec�ii va fi determinat� experimental prin îndesirea forajelor injectate în etape succesive (fig. nr.10-6) (dou� sau trei etape de îndesire a forajelor). În cadrul aceluia�i amplasament densitatea optim� a forajelor poate varia în func�ie de tipul de roc� tratat�.

Fig. nr.10-7. Sistem de etan�are �i drenaj la un baraj de greutate : a – vedere în plan, b – sec�iune transversal�; 1 – voal de front, 2 – voal de larg, 3 – re�ea de drenaj.

(18) În scopul reducerii permeabilit��ii terenului de fundare �i respectiv a infiltra�iilor din lac la valori tehnic acceptabile se vor face injec�ii pentru voaluri de etan�are care pot fi de front sau de larg (fig. nr.10-7). În mod uzual voalul de etan�are va fi completat spre aval cu o re�ea de drenaj, având în vedere c� gradien�ii hidraulici rezulta�i din infiltra�iile prin sistemul voal de etan�are-re�ea de drenaj s� nu produc� eroziuni interne (sp�l�ri de frac�iuni fine de materiale din falii, brecii etc.). (19) În proiectarea voalurilor de etan�are se va avea în vedere îndeplinirea în condi�ii cât mai bune a urm�toarelor func�ii: mic�orarea debitelor de infiltra�ie din lac, reducerea subpresiunilor pe talpa de funda�ie a barajului, diminuarea riscului de antrenare hidrodinamic� a frac�iunilor de roc� fin�, orientarea cât mai favorabil� pentru construc�ie a for�elor hidrostatice �i hidrodinamice din apa infiltrat� prin terenul de fundare. (20) În proiectarea re�elelor de drenaj se va avea în vedere îndeplinirea în condi�ii cât mai bune a urm�toarelor func�ii: amplificarea efectelor favorabile ale voalurilor de etan�are, reducerea presiunilor din fisurile sau porii rocilor �i pe talpa de funda�ie a barajului, drenarea apei care circul� prin masa rocii reducând umiditatea ei �i m�rind coeficien�ii de frecare de-a lungul fisurilor �i faliilor, prevenirea antren�rii particulelor fine de roc�, controlul func�ion�rii �i a stabilit��ii fizico-chimice a voalului permi�ând interven�ii operative în caz de necesitate. (21) Voalurile de etan�are se vor extinde în adâncime �i lateral pân� în zona unde roca neinjectat� îndepline�te criteriul de 1 Lugeon. Criteriul de 1 Lugeon (Lu) define�te limita unei roci


�

�

impermeabile. Astfel, debitul de ap� pierdut pe 1 ml de foraj sub o presiune de ap� de 10 at. timp de 10 minute nu trebuie s� dep��easc� 1 l/min. În timpul for�rii voalului se fac succesiv teste Lugeon �i forajul este oprit când s-a îndeplinit criteriul de 1 Lu. În terenuri de fundare dense, rezistente, adâncimea voalului poate rezulta de 0.3...0.4 din sarcina hidrostatic�. În terenurile de fundare în condi�ii medii, adâncimea voalului poate ajunge la 0.7...0.8 din sarcina hidrostatic�.

Fig. nr.10-8. Dispunerea forajelor pentru un voal de etan�are P – foraje pilot; 1,2,3 – foraje executate în etapele 1, 2 �i respectiv 3; C – foraj de control.

(22) Forajele pentru voalurile de etan�are se îndesesc în etape succesive în func�ie de rezultatele inject�rilor (fig. nr.10-8). In condi�ii de roc� normal� voalul de etan�are va fi alc�tuit dintr-un singur rând de foraje situate la distan�e de 3...6 m. În cazul unor pierderi mai mari de ap� la proba de permeabilitate, distan�ele între foraje pot sc�dea pân� la 0.50...1.00 m �i dac� pierderile sunt în continuare mari se vor prevedea dou� sau mai multe rânduri de perdele de etan�are. (23) Direc�ia forajelor pentru voal va fi în mod obi�nuit vertical�. Totu�i în rocile cu sisteme de rosturi, fisuri cu orient�ri dominante, forajele se recomand� s� intersecteze aceste sisteme cu unghiuri mai mari de 300. Într-un voal de etan�are se vor prevedea cel pu�in dou� direc�ii diferite pentru foraje. Verificarea continuit��ii voalului se face cu foraje de control având o înclinare de 300 fa�� de cele care alc�tuiesc voalul. (24) Presiunea maxim� de injectare se va stabili în func�ie de adâncimea voalului �i în�l�imea barajului. Rata presiunii (I) exprimat� ca raportul între presiunea maxim� de injectare �i în�l�imea maxim� a barajului poate varia în condi�ii normale între 3.5 �i 7.0. Valori maxime înregistrate la baraje de greutate fundate pe granit au atins I = 14.


�

�

(25) Diametrul forajelor se va alege între 45...76 mm. Consisten�a laptelui de ciment de injec�ii m�surat� prin raportul în greutate ap�-ciment (a/c) va varia de la 10:1 la 1:1. Injec�ia va începe cu suspensia cea mai fluid� (a/c = 10...8) pentru colmatarea fisurilor fine �i se va încheia cu o suspensie groas� (a/c = 1.0...0.8). Tehnologia de injectare obi�nuit� este în tronsoane ascendente.

Fig. nr.10-9. Voalul de etan�are de la barajul Poiana Uzului (România): a – profil longitudinal; b – vedere în plan; 1 – baraj, 2 – limita voalului de etan�are, 3 – deluviu, 4 – limita barajului, 5 – traseul

voalului, 6 – gresii, 7 – intercala�ii de �isturi argiloase.

(26) Pentru exemplificare în figura nr.10-9 se prezin� profilul în lung �i vederea în plan a unui voal de etan�are.


�

�

Anexa nr. 1- anex� informativ�.

Reglement�ri tehnice, ghiduri, practice curente în diverse ��ri În anex� se prezint� reglement�rile tehnice, ghidurile �i practicile curente privind evaluarea stabilit��ii la alunecare a barajelor de beton în curs de proiectare sau existente din diverse ��ri; în special ��ri europene din Uniunea European�.

O sintez� a acestor reglement�ri tehnice, ghidurile �i practicile curente în diverse ��ri în ordinea în care se descriu în anex� se prezint� în tabelul A-1.

Tabelul nr.A1-1 Nr. crt.

ara Reglement�ri tehnice

Ghiduri Practici curente

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

10. 11. 12. 13. 14.

Austria Elve�ia Fran�a Italia Spania Portugalia Anglia Germania Suedia Norvegia U.S.A. – Burec Canada China India

• • • • • • •

• • • • • • •

1. Austria 1.1. Reglement�ri tehnice Reglement�ri tehnice speciale �i proceduri se aplic� la baraje cu în�l�imi mai mari de 15 m peste nivelul funda�iei sau lacuri cu volum mai mare decât 500.000 mc. Pentru evaluarea siguran�ei barajelor exist� un num�r relativ mic de ghiduri tehnice. Problema se transfer� c�tre persoane cu cuno�tin�e profesionale excelente �i experien�� profund�. Acest concept este enun�at de R. Melbinger în lucrarea „Modalit��i în Austria privind siguran�a barajelor: o simbioz� între reglement�ri �i judecata inginereasc�” Proceedings International Symposium on Dam Safety, Barcelona, 1998.

Nu exist� reglement�ri pentru aprecierea siguran�ei la alunecare a barajelor de beton existente. Pentru analize de siguran�� a barajelor din umpluturi exist� recomand�ri. În 2001 au fost elaborate de Comisia Austriac� a Barajelor recomand�ri pentru evaluarea siguran�ei la cutremur a barajelor de beton �i din umpluturi.


�

�

1.2. Practica uzual� Evaluarea siguran�ei la alunecare a barajelor de greutate se efectueaz� pe contactul baraj-funda�ie �i pe rosturi de lucru din corpul barajului. Subpresiunea este luat� în considera�ie �i în general nu se admit eforturi efective de întindere. Aceast� analiz� este realizat� în conformitate cu Lieckfeldt. Urm�toarele ipoteze sunt în general aplicate pentru subpresiuni cel pu�in în condi�ii de înc�rc�ri normale: - 85% din în�l�imea coloanei de ap� pe paramentul amonte, respectiv la limita fisurii; - 100% în rosturi deschise; - zero sau nivelul apei la piciorul aval al barajului; - descre�tere liniar� de la amonte sau de la limita fisurii c�tre aval. Reduceri ale subpresiunilor sunt admise de exemplu în aval de o re�ea de drenaj. În asemenea cazuri, valorile mai mici ale subpresiunilor trebuie s� fie verificate prin m�sur�tori.

În evaluarea siguran�ei la alunecare se consider� numai partea din sec�iunea transversal� care

r�mâne în contact cu funda�ia, adic� zona unde pe contact eforturile normale sunt de compresiune. Eforturile de pe direc�ia normal� la suprafa�� sunt reduse de subpresiunile din rostul deschis �i sec�iunea de contact baraj-funda�ie. Rezisten�a la forfecare se bazeaz� fie pe investiga�ii în situ fie pe asimilarea unor investiga�ii la alte baraje în condi�ii echivalente: În func�ie de combina�iile de înc�rc�ri se aplic� urm�torii coeficien�i de siguran�� la alunecare: - înc�rc�ri normale (uzuale) .... s = 1.5 - înc�rc�ri neuzuale; viitur� ..... s = 1.35 - înc�rcarea seismic� OBE ....... s = 1.2 - înc�rcarea extrem� MCE ...... s = 1.1 2. Elve�ia 2.1. Reglement�ri tehnice Baza legal� privind barajele �i acumul�rile din Elve�ia se g�se�te în articolul 3 bis al Legii Federale din 22 iunie 1877 asupra politicii apei (RS 721.10) �i în Ordonan�a din 7 decembrie 1998 asupra siguran�ei structurilor de reten�ie (OSOA, „Ordonance sur la Securite des Ouvrages d’Accumulation”). Ordonan�a stabile�te cerin�ele de îndeplinit pentru siguran�a tuturor structurilor de reten�ie, atât cele noi cât �i cele existente. Articolul 3 punctul 1 din OSOA stabile�te în leg�tur� cu siguran�a structural� urm�toarele: „Structurile de reten�ie trebuie s� fie dimensionate �i construite considerând tehnicile actuale astfel încât s� fie îndeplinit� siguran�a la orice caz de înc�rcare previzibil pe durata de folosin��.” Siguran�a structural� este evaluat� pentru a garanta performan�a barajului solicitat de diverse tipuri de înc�rc�ri: permanente, variabile, excep�ionale �i accidentale.


�

�

Diferite scenarii de exploatare trebuie s� fie considerate: niveluri ale apei în acumulare, aspecte induse de întreruperi în exploatare cauzate de revizia echipamentelor hidromecanice, defec�iuni la desc�rc�tori �i goliri de fund, între�inere turbine, etc. În Elve�ia nu exist� normative, reglement�ri sau standarde; inginerul are autonomie pentru a satisface cerin�ele stabilite în articolul 3 din OSOA/1998 men�ionat mai înainte. 2.2. Ghiduri Ordonan�a privind siguran�a structurilor de reten�ie permite ca Biroul Federal al Apei �i Geologiei s� elaboreze ghiduri în colaborare cu reprezentan�ii autorit��ilor cantonale, universit��ilor, societ��ilor profesionale �i organiza�iilor economice (Art. nr.26 OSOA). Mai multe ghiduri sunt în curs de elaborare. Scopul primar al acestor ghiduri este de a prevedea metodologii pentru aplicarea diferitelor articole din OSOA. Ghidurile prezint� proceduri recomandate de a fi aplicate în domeniul siguran�ei barajelor din Elve�ia luând în considera�ie stadiul actual al cuno�tin�elor �tiin�ifice. Ghidurile sunt mai restrictive decât recomand�rile, dar nu sunt obligatorii precum ordonan�ele. Unele derog�ri de la ghiduri sunt posibile demonstrând c� cerin�ele de siguran�� din ordonan�e sunt îndeplinite la un nivel echivalent. Ghidurile referitoare la siguran�a structural�, siguran�a curgerii �i siguran�a seismic� dau informa�ii precise asupra înc�rc�rilor �i evalu�rii lor, dup� cum urmeaz�: - Înc�rc�rile permanente sunt acele înc�rc�ri care ac�ioneaz� tot timpul. Ele pot s� creasc� dup� un timp de exploatare �i dup� aceea valoarea lor nu se mai modific�. În aceast� categorie se includ: greutatea proprie, presiunea sedimentelor, presiunea p�mântului, presiunea hidrostatic� �i subpresiunea (dac� acumularea este totdeauna plin�). - Înc�rc�rile vii (de exploatare) sunt acele înc�rc�ri dependente de condi�iile de exploatare �i de condi�iile naturale climatice. Ele cuprind: presiunea hidrostatic�, subpresiunea, temperatura, z�pada, înc�rcarea din ghea��, presiunea sedimentelor, presiunea p�mântului, înc�rc�ri din trafic �i altele. - Înc�rc�rile excep�ionale sunt provocate de evenimente excep�ionale care pot avea intensit��i ridicate. Efectele lor sunt instantanee sau de durat� limitat�. Ele includ: viituri, cutremure, avalan�e, scurgeri de lav�. - Înc�rc�ri incidentale: explozii Urm�toarele combina�ii de înc�rc�ri sunt considerate: - situa�ie normal� care include înc�rc�rile normale pe structur�; - situa�ie excep�ional� care include înc�rc�rile excep�ionale care pot s� se produc� pe durata de serviciu a structurii;.


�

�

- situa�ie extrem� care include cele mai severe cazuri de înc�rcare care pot s� se produc� pe durata de serviciu a structurii. În general asigurarea siguran�ei const� în verificarea stabilit��ii la alunecare, la r�sturnare �i dac� este cazul la ridicare de pe funda�ie. Stabilitatea la alunecare este definit� prin raportul între suma for�elor verticale �i suma for�elor orizontale. Pozi�ia rezultantei for�elor care ac�ioneaz� în profilul transversal al barajului �i tensiunile la paramentul amonte sunt de asemenea evaluate. Stabilitatea la alunecare se bazeaz� pe unghiul de frecare intern� () �i eventual pe coeziune (c) conform urm�toarei rela�ii:

FS = �

� �

HActgV .. �

unde: FS este coeficientul de siguran��; � V - suma tuturor for�elor verticale ac�ionând la nivelul funda�iei sau la nivelul considerat al suprafe�ei de alunecare; � H - suma tuturor for�elor orizontale ac�ionând peste nivelul funda�iei sau al nivelului considerat pentru suprafa�a de alunecare; A – aria suprafe�ei de contact baraj-funda�ie sau a suprafe�ei de alunecare considerate. În principiu coeziunea poate fi considerat� numai dac� în mod real este mobilizat� �i dac� unghiul de frecare intern� este mic. Valorile coeziunii se stabilesc prin teste in situ sau pot fi asimilate pe baza datelor din literatur�. Suprafe�ele de alunecare considerate trebuie s� ia în considera�ie structura geologic� a funda�iei, iar parametrii � �i c depind de condi�iile suprafe�ei de alunecare. În cazul când nu se consider� coeziunea, urm�torii coeficien�i de siguran�� trebuie realiza�i func�ie de tipul combina�iilor de înc�rc�ri:

Tabelul nr.A1-2

Tipul de înc�rc�ri Normale Excep�ionale Extreme

1.5 1.3 1.1 În cazurile când se consider� coeziunea, coeficien�ii de siguran�� la alunecare trebuie majora�i pentru a �ine cont de reducerea coeziunii din cauza deplas�rii. FS minimi vor fi, respectiv 5, 4 �i 3. Ghidurile permit considerarea unor factori de siguran�� diferi�i, conform rela�iei :


�

�

� H < 21

..FS

AcFS

tgV��

unde FS1 este egal cu FS dac� s-a neglijat coeziunea �i FS2 este egal cu 5, 4 sau 3 func�ie de tipul de înc�rc�ri (normale, excep�ionale sau extreme) 3. Fran�a 3.1. Reglement�ri tehnice Un grup de lucru asupra barajelor de greutate al Comitetului Francez al Marilor Baraje a finalizat o lucrare de referin�� asupra reglement�rilor �i practicilor aplicate în Fran�a pentru analiza deterministic� a barajelor de greutate. În lucrare s-a ar�tat c� în Fran�a nu existau nici standarde nici alte reglement�ri privind analiza stabilit��ii barajelor. Practicile curente derivau din urm�toarele referin�e: a – Tehnica barajelor în amenaj�ri rurale – Ministerul Agriculturii, 1989. b–Baraje mici–Recomand�ri pentru concep�ie, realizare �i exploatare. Cemagref ENGREF/CFGB, Paris, 1997. c – Practica EdF. d – Practica Coyne & Bellier. Notând aceste practici diferite, Comitetul Francez al Marilor Baraje a dat un al doilea mandat grupului de lucru asupra barajelor de greutate de a armoniza practicile curente din Fran�a �i a pune bazele unui ghid asupra evalu�rii stabilit��ii barajelor de greutate. Acest ghid urma s� se încadreze în format determinist, dar s� adopte de asemenea concepte în format semi-probabilistic (terminologie, nota�ii, combina�ii de înc�rc�ri, ac�iuni, rezisten�e, etc.). 3.2. Practici curente Pentru evaluarea siguran�ei combina�iile de înc�rc�ri uzuale, neuzuale �i extreme sunt luate conform referin�elor b, c �i d (punctul 3.1) : - combina�ia de înc�rc�ri uzuale (frecven�e �i quasi-permanente): acumularea la NNR cu subpresiunile corespunz�toare �i alte înc�rc�ri permanente uzuale ; - combina�ia de înc�rc�ri neuzuale (cu frecven�� redus�): acumularea la cota maxim� din proiect �i înc�rc�rile uzuale corespunz�toare; - combina�ia de înc�rc�ri accidentale (extreme) : înc�rc�rile uzuale �i ac�iunea seismic�. În referin�a a (punctul 3.1) se prev�d numai dou� combina�ii de înc�rc�ri: uzuale �i excep�ionale. Propriet��ile de rezisten�� la forfecare (c, � ) ale betonului conven�ional pot fi ob�inute din teste de laborator (curbe intrinseci pentru materiale). Corela�ii între parametrii de rezisten�� la forfecare �i rezisten�a la întindere/compresiune pot fi aplicate.


�

�

În cazul barajelor din zid�rie de piatr�, rezisten�a la întindere �i coeziunea sunt în general considerate nule.

În cazul barajelor din beton rolat (RCC, RCD) testele de laborator pentru materiale nu sunt reprezentative pentru parametrii rosturilor dintre straturile de RCC. O examinare atent� a specifica�iilor de construc�ie pentru straturile de RCC este esen�ial� pentru evaluarea parametrilor de rezisten�� la forfecare. Într-o prim� evaluare conservativ�, coeziunea pe contactul baraj-funda�ie se ia zero, din cauza degrad�rilor produse prin lucr�rile de excava�ie iar unghiul de frecare poate fi luat de 45o pentru interfa�a baraj-roc� tare. În cazul când se aplic� proceduri speciale de preg�tire a suprafe�ei rocii (lucr�ri executate cu grij�, roc� nederanjat�) unghiul de frecare �i coeziunea la interfa�� pot fi considerate ca minime între valorile pentru beton �i roca din funda�ie. Cel mai satisf�c�tor procedeu de a determina coeziunea �i unghiul de frecare este sa se examineze curbele intrinseci pentru materialele de roc�. Curbele Barton �i Hoek sunt referin�e de baz�. Curba pentru un domeniu dat al eforturilor normale poate fi aproximat cu o linie dreapt� care permite estimarea conservativ� a unghiului de frecare �i a coeziunii. Coeziunea funda�iei în domeniul eforturilor mici este uzual considerat� zero, în special când se proiecteaz� baraje noi. Criteriul de stabilitate adoptat în referin�a a (punctul 3.1) const� în verificarea stabilit��ii la alunecare pe interfa�a baraj-funda�ie conform rela�iei (calculul se face pentru 1 ml în lungul coronamentului) :

� � TtgUNLcF /)(. �� unde F este factorul de siguran�� la alunecare pe interfa�a baraj-funda�ie �i trebuie s� aib� urm�toarele valori minime: 4 – pentru combina�ia de înc�rc�ri uzuale �i 2.7 pentru combina�ia de înc�rc�ri excep�ionale; c – coeziunea ; �tg - coeficientul de frecare pe interfa�� ; L - lungimea sec�iunii ; N - suma for�elor normale pe interfa�� ; U - for�a din subpresiuni; T - suma for�elor tangen�iale pe interfa�� În referin�a b, criteriul de stabilitate la alunecare este similar cu referin�a a, dar coeziunea este considerat� nul�. Rela�ia de calcul al factorului de siguran�� la alunecare (F) are forma :

TtgUNF /)( �� Valorile minime pentru F sunt prezentate în tabelul urm�tor:


�

�

Tabelul nr. A1-3

Suprafa�a Combina�ia de înc�rc�ri Uzuale Neuzuale Extreme

Interfa�a baraj-funda�ie 1.5 1.5 1.3 În practica EdF factorul de siguran�� la alunecare-forfecare (F) trebuie calculat pe suprafa�a de alunecare în corpul barajului, pe interfa�a baraj-funda�ie, în terenul de fundare. Expresia uzual� are forma :

� � TtgUNLcF /)(. ��

unde c este coeziunea în lungul p�r�ii nefisurate din suprafa�a de alunecare (calculul se face pentru 1 ml în lungul coronamentului) �i L – lungimea p�r�ii nefisurate din sec�iunea de calcul. Factorul de siguran�� trebuie s� fie cel pu�in egal cu valorile prezentate în tabelul urm�tor :

Tabelul nr.A1-4

Suprafa�a Combina�ia de înc�rc�ri Uzuale Neuzuale Extreme

Beton - beton Interfa�a baraj-funda�ie Funda�ie

1.33

1.10

1.05

În practica Coyne & Bellier se consider� factori de siguran�� diferi�i pentru parametrii de coeziune �i frecare, conform standardelor din India. Expresia folosit� are forma (nota�iile de mai înainte se p�streaz�) :

TFLc

FtgUNF

c

1*)(��

�

��

��

�

�

�

unde: �F este factorul par�ial de siguran�� în raport cu frecarea �i

Fc – factorul par�ial de siguran�� în raport cu coeziunea.

Urm�toarele valori pentru factorii par�iali de siguran�� sunt folosi�i :

Tabelul nr.A1-5

Combina�ia de înc�rc�ri Uzuale Neuzuale Extreme �F 1.5 1.2 1

Fc 3 2 1


�

�

Coeziunea este considerat� numai dac� nici o forfecare nu este acceptat� pe întreaga durat� de via�� a barajului. Pentru combina�ii de înc�rc�ri uzuale �i neuzuale, F trebuie s� fie mai mare decât 1. Pentru combina�iile de înc�rc�ri extreme (cutremur), F ar putea fi mai mic decât 1, dar deplas�rile de lunecare trebuie evaluate (de exemplu cu metoda Newmark) �i dup� cutremur stabilitatea la combina�iile de înc�rc�ri uzuale �i neuzuale trebuie verificat� în ipoteza coeziunii nule (c=0).

4. Italia 4.1. Reglement�ri tehnice Reglement�ri generale asupra proiect�rii, construc�iei �i exploat�rii barajelor sunt date în „Norme privind barajele” (D.P.R nr.1363, 1 noiembrie 1959). Reglement�rile tehnice pentru proiectarea barajelor au fost reînnoite în 1982 („Norme tehnice pentru proiectarea �i construc�ia barajelor”, D.M. 24.03.1982). Referin�a de baz� pentru aprecierea siguran�ei barajelor existente este în practica uzual� reglementarea din 1982. Eforturile sunt concentrate pentru a lua în considerare condi�iile reale �i specifice pentru barajul existent analizat pe o baz� de la caz la caz, folosind cuno�tin�ele disponibile pentru a dep��i unele limit�ri generate de prescrip�iile de proiectare rigide definite în „Norme tehnice pentru proiectarea �i construc�ia barajelor”. În evalu�rile de la caz la caz nu se accept� aplicarea unor standarde alternative sau practici inginere�ti uzuale. In cazul proiectelor de baraje noi, evaluarea siguran�ei la alunecare pentru barajele de greutate se face conform normelor din 1982 prin calculul raportului T/N, unde T �i N sunt respectiv, rezultantele for�elor paralele �i normale fa�� de suprafa�a de alunecare considerat�. Evaluarea trebuie s� cuprind� suprafe�e de alunecare în corpul barajului (la orice cot�) �i pe interfa�a baraj-funda�ie considerând urm�toarele combina�ii de înc�rc�ri: greutatea proprie + înc�rcarea hidrostatic� (nivelul maxim proiectat al apei în lac) + înc�rcarea din subpresiuni + înc�rcarea din ghea�� (dac� este cazul) + înc�rcarea seismic� (dac� este cazul). Valorile limit� pentru raportul T/N sunt urm�toarele: - 0.75 pe întreaga în�l�ime a barajului când înc�rc�rile seismice nu sunt considerate ; - 0.80 pentru sec�iunile pozi�ionate la mai pu�in de 15 m sub cota coronamentului �i 0.75 pentru celelalte sec�iuni când se consider� înc�rc�rile seismice. Aceste valori ar trebui s� fie reduse în cazurile unor condi�ii nefavorabile din funda�ie. În cazul unor suprafe�e de alunecare înclinate (în sec�iunea de la baz�, pe rosturile dintre lamele) panta acceptat� pentru evaluarea siguran�ei la alunecare nu trebuie s� dep��easc� 5%.


�

�

Normele prezentate mai înainte se aplic� �i la barajele cu contrafor�i, când raportul între distan�a dintre contrafor�i �i grosimea minim� a contrafortului (sau suma grosimilor dac� contrafor�ii au goluri interioare) este mai mic decât 4. În unele cazuri evalu�ri mai realiste ale siguran�ei la alunecare sunt efectuate pe baz� de determin�ri prin teste ale propriet��ilor reale de rezisten�� la forfecare, dar criteriul simplu T/N este înc� o evaluare de referin�� care nu poate fi evitat 5. Spania 5.1. Reglement�ri tehnice Normele de reglement�ri generale sunt date în „Reglement�ri tehnice privind siguran�a barajelor �i acumul�rilor” (Martie, 1996) care reînnoiesc precedentele „Instruc�iuni pentru proiectarea, construc�ia �i exploatarea marilor baraje” (Martie, 1967). În noile reglement�ri tehnice sunt definite criteriile de baz� de siguran�� pentru a preveni �i limita riscul poten�ial la baraje, dar nu se dau indica�ii tehnice specifice care r�mân în responsabilit��ile proiectantului �i de�in�torului barajului. De asemenea nu se dau criterii specifice pentru evaluarea siguran�ei barajelor existente. 5.2. Norme de reglement�ri �i practica uzual� În reglement�rile în vigoare se stabile�te c� siguran�a structural� a barajelor trebuie s� fie evaluat� luând în considera�ie ipoteze diferite pentru factorii de înc�rcare �i combina�iile de înc�rc�ri. Nivelurile de siguran�� adoptate trebuie s� fie corelate cu condi�iile de înc�rcare, probabilitatea lor de producere �i caracterul lor permanent / tranzitoriu �i cu referin�� la catagoria de risc atribuit� barajului. Barajele sunt clasificate în trei categorii func�ie de riscul barajului (avarii poten�iale �i pagube-victime în zona din aval afectat� de o posibil� cedare sau incidente la baraj) Pentru evaluarea siguran�ei, combina�ii de înc�rc�ri uzuale, neuzuale �i extreme trebuie s� fie considerate. Aceste combina�ii de înc�rc�ri trebuie s� fie definite de proiectant în conformitate cu direc�iile generale stabilite în norme. În leg�tur� cu subpresiunile, care influen�eaz� în mare m�sur� siguran�a la alunecare, cre�terea anormal� a presiunii apei din pori (subpresiunii) ar trebui s� fie considerat� în combina�ia de înc�rc�ri neuzuale. Posibilitatea de reducere general� anormal� a parametrilor de rezisten�� ar trebui s� fie considerat� în combina�ia de înc�rc�ri extreme. Practica inginereasc� curent� deriv� din direc�iile tehnice mai detaliate definite în reglement�rile din 1967. În acele reglement�ri combina�iile de înc�rc�ri au fost specificate �i împ�r�ite în combina�ii normale �i combina�ii anormale (înc�rc�ri seismice, viituri maxime, defec�iuni în re�eaua de drenaj).


�

�

Evaluarea siguran�ei se face prin metoda echilibrului limit� (raportul între for�ele care produc alunecarea �i cele care se opun). Factorii de siguran�� prescri�i corespund la factorii de reducere care se aplic� la parametrii de rezisten�� la forfecare (coeziunea c �i unghiul de frecare � ). În combina�iile de înc�rc�ri normale sunt definite dou� cazuri (A1 – lac gol �i A 2 – lac plin) iar în combina�iile de înc�rc�ri anormale sunt definite patru cazuri (B11, B21, B22, B23). Factorii de reducere a parametrilor de rezisten�� la forfecare pentru combina�iile de înc�rc�ri sunt prezenta�i în tabelul urm�tor :

Tabelul nr.A1-6

Combina�ia de înc�rc�ri

Factorii de reducere a parametrilor de rezisten��

Frecare � Coeziune c Normal� 1.5 5 Anormal� 1.2 4

Orice strat slab (rosturile dintre lamele, interfa�a baraj – funda�ie, rosturi în terenul de fundare) trebuie considerat în evaluarea siguran�ei la alunecare. 6. Portugalia 6.1. Reglement�ri tehnice Normele de reglement�ri asupra evalu�rii siguran�ei barajelor sunt date în „Reglement�ri pentru proiectarea barajelor” nr. 846/93. Reglement�rile con�in prevederi asupra factorilor de înc�rc�ri care trebuie considera�i în combina�iile de înc�rc�ri în ipotezele de construc�ie, exploatare normal� sau extrem� (viituri excep�ionale, cutremure etc). În condi�iile de înc�rc�ri normale r�spunsul elastic al sistemului baraj – funda�ie ar trebui s� fie considerat. În combina�iile de înc�rc�ri extreme factori adecva�i de siguran�� la cedare ar trebui s� fie evalua�i. O referin�� general� este f�cut� la modelele structurale liniare �i neliniare ale sistemului baraj-funda�ie pentru evalu�ri structurale �i aprecieri ale siguran�ei precum �i pentru examinarea efectelor mecanice ale apei în termeni de eforturi efective, luând în considera�ie curgerea apei prin porii materialelor, rosturi sau fisuri �i alte ac�iuni asociate. Modelele hidraulice numerice trebuie s� fie folosite pentru evaluarea curgerii apei �i gradien�ilor de presiune. Pentru analize de stabilitate este admis c� for�ele masice datorit� curgerii apei pot fi înlocuite cu for�e de suprafa�� considerând c� ele ac�ioneaz� pe suprafe�ele de grani�� ale sistemului analizat (fa�a amonte, aval de etan�are, rosturi, etc.), luând în considerare efectul sistemului de drenaj. Factorii de siguran�� defini�i în reglement�ri corespund cu factorii de reducere care sunt aplica�i la parametrii de rezisten�� la forfecare.


�

�

În combina�iile de înc�rc�ri normale : - eforturile în corpul barajului, în elementele volumetrice sau în lungul rosturilor, independent de unele ced�ri locale, trebuie s� satisfac� criteriul Mohr-Coulomb pentru rezisten�ele la vârf de întindere �i compresiune realizând coeficien�i de siguran�� între 2.5 �i 4 ; - eforturile în funda�ie, în elementele volumetrice, în lungul rosturilor sau a altor suprafe�e slabe, independent de unele ced�ri locale, trebuie s� satisfac� criteriul Mohr-Coulomb realizând coeficien�i de siguran�� între 3 �i 5 în raport de rezisten�a de vârf de coeziune (cp) �i între 1.5 �i 2 fa�� de coeficientul de frecare de vârf ( p� ). În combina�iile de înc�rc�ri extreme : - eforturile în lungul suprafe�elor de rupere globale trebuie s� satisfac� criteriul Mohr-Coulomb pentru ipoteza când nu se consider� coeziunea �i realizeaz� un factor de siguran�� între 1.2 �i 1.5 în raport cu coeficientul de frecare rezidual )( r� . În tabelul urm�tor se prezint� în sintez� factorii de siguran�� la alunecare (factorii de reducere a rezisten�ei) a�a cum au fost descri�i mai înainte.

Tabelul nr.A1-7

Combina�ia de înc�rc�ri

Factorul de reducere a rezisten�ei p� pc r� rc

Normale 1.5 ÷ 2.0 3 ÷ 5 Extreme 1.2 ÷ 1.5 cr = 0

7. Anglia 7.1. Reglement�ri tehnice În Regatul Unit (U.K.) asigurarea siguran�ei barajelor se bazeaz� pe Actul Lacurilor de acumulare (1975). Acesta stabile�te obliga�ia proprietarilor de baraje de a desemna un inginer cu calificare corespunz�toare s� supervizeze proiectarea �i construc�ia la orice nou baraj sau lucr�rile de remediere care afectau siguran�a unui barajul existent �i s� verifice siguran�a la fiecare baraj existent la intervale care s� nu dep��easc� 10 ani. Al�i ingineri sunt îns�rcina�i cu supervizarea între aceste inspec�ii. Listele inginerilor autoriza�i sunt de�inute, revizuite la anumite intervale �i reînnoite în numele guvernului de un comitet al Institu�iei de Ingineri Civili. Circa 50 de ingineri sunt autoriza�i conform Actului Lacurilor de acumulare ca Ingineri inspectori �i constructori. Nu exist� reglement�ri pe probleme tehnice asupra proiect�rii barajelor, inginerii autoriza�i individual având sarcina s� stabileasc� cele mai bune practici curente pentru metodele de proiectare �i criteriile de urmat în circumstan�e particulare. Totu�i o serie de ghiduri inginere�ti asupra siguran�ei acumul�rilor, finan�ate cu fonduri combinate ale guvernului �i industriei au fost publicate în ultimele decade.


�

�

Ghidul referitor la barajele de beton �i zid�rie este intitulat : „Engineering guide to the safety of concrete and masonry dam structures in the U.K.” by M.F. Kennard, C.L. Owens and R.A. Reader CIRIA Report 148, 1996. Acest ghid se refer� mai mult la barajele existente decât la proiecte de baraje noi. În leg�tur� cu stabilitatea la alunecare a structurilor de reten�ie în ghid se recomand� ca un baraj de greutate s� îndeplineasc� un anumit factor de siguran�� la alunecare spre aval sub ac�iunea for�elor orizontale. Alunecarea poate fi analizat� pe diverse c�i, dar factorul de siguran�� la aluncare-forfecare trebuie s� indice gradul de siguran�� contra alunec�rii la orice nivel în eleva�ie. Alunecarea-forfecarea este analizat� pe un plan aproape orizontal (uzual u�or înclinat spre amonte dac� rosturile dintre lamele sunt orientate pe aceast� direc�ie) prin însumarea rezisten�ei totale care poate fi mobilizat� contra forfec�rii �i alunec�rii �i împ�r�irea (raportarea) ei la înc�rcarea total� pe direc�ia planului de alunecare. În tabelul urm�tor se prezint� factorii de siguran�� la alunecare-forfecare recomanda�i în Design of Small Dams (1987) :

Tabelul nr.A1-8

Loca�ia sec�iunii de calcul al coeficientului de

siguran��

Combina�iile de înc�rc�ri Uzuale Neuzuale Extreme

Masa de beton 3.0 2.0 Peste 1.0 Interfa�� beton-funda�ie 3.0 2.0 Peste 1.0 Roca de funda�ie 4.0 2.7 1.3

Analiza poate include (dac� se consider� oportun) rezisten�a prismului de roc� de la piciorul aval al barajului. 8. Germania 8.1. Reglement�ri tehnice În Germania aprecierea siguran�ei barajelor se bazeaz� pe standardele germane DIN. Legile statului federal prescriu aplicarea acestor standarde. Standardele de baz� pentru baraje sunt DIN-19700 sec�iunea 10 (Uzine baraj – Specifica�ii generale) �i sec�iunea 11 (Uzine baraj – Baraje) �i DIN-19702 (Stabilitatea structurilor solide în ingineria apei). Mai multe sec�iuni din DIN-19700 sunt în prezent în curs de reînnoire. Reglement�rile tehnice comentate în cele ce urmeaz� se aplic� nu numai în faza de proiectare dar de asemenea pentru evaluarea siguran�ei barajelor existente. Conform variantei reînnoite DIN 19700/11 sistemul baraj-funda�ie se va considera ca un sistem unitar. În consecin�� nu numai alunecarea corpului barajului pe interfa�a baraj-funda�ie trebuie s� fie evaluat�, dar de asemenea orice poten�ial� suprafa�� de alunecare prin funda�ie trebuie examinat�, luând în considera�ie fisurile/rosturile din masa de roc�. În scopul aprecierii siguran�ei, trei grupe de cazuri de înc�rcare sunt combinate cu trei condi�ii de stare a structurii. Condi�ia de stare a structurii este determinat� prin valorile caracteristice ale


�

�

materialelor care pot fi stabilite cel mai frecvent în domenii de împr��tiere. Aceste combina�ii sunt ar�tate în tabelul urm�tor.

Tabelul nr.A1-9 Propriet��ile materialului

Cele mai bune valori estimate

Valori cu probabilitate

redus� (conservative)

Valori limit� mai sc�zute (foarte conservative)

Cazul 1 de înc�rcare (greutate proprie, nivel ap�

maxim etc)

BF I

BF II

BF III

Cazul 2 de înc�rcare (nivelul apei la viituri etc)

BF II BF III

Cazul 3 de înc�rcare (viitur� extrem�, cutremur)

BF III

În varianta reînnoit� a standardului DIN 19700/11 sunt stabili�i urm�torii factori de siguran�� minimi:

BF I

BF II

BF III

Alunecarea pe interfa�a baraj-funda�ie

1.5 1.3 1.2

Alunecare în lungul rosturilor din masa de roc�

2.0 1.5 1.2

Rezisten�a la forfecare în rosturi sau fisuri poate fi exprimat� pe baza unui unghi de frecare �i a unei coeziuni aparente. Metoda elementelor finite este acceptat� pentru calculul factorilor de siguran��.


�

�

9. Suedia 9.1. Reglement�ri tehnice În Suedia nu sunt reglement�ri tehnice specifice asupra stabilit��ii la alunecare a barajelor de beton.Ghiduri asupra siguran�ei barajelor sunt publicate de Asocia�ia companiilor energetice suedeze (Svensk Energi). Ghiduri asupra siguran�ei barajelor de beton au fost publicate în 2000. Ele au fost considerate ca fiind preliminare �i au fost revizuite în anii urm�tori. O versiune nou� a documentului principal al ghidurilor cuprinzând cerin�e generale pentru siguran�a barajelor a fost publicat în 2002. 9.2. Practica curent� Ghidurile preliminare curente pentru barajele de beton sunt bazate pe practica normal� aplicat� în proiectarea unor noi baraje de beton în Suedia. Nu exist� considera�ii speciale f�cute pentru aprecierea siguran�ei barajelor existente. Combina�iile de înc�rc�ri pot fi normale, excep�ionale sau accidentale.

În combina�ia de înc�rc�ri normale se includ: greutatea proprie, presiunea hidrostatic� �i subpresiunea pentru nivelul maxim în acumulare �i presiunea ghe�ii (50...200 kN/m.l. de baraj). În combina�ia de înc�rc�ri excep�ionale se includ: greutatea proprie, presiunea hidrostatic� �i subpresiunea pentru nivelul apei la cota coronamentului, înc�rc�rile pe durata viiturii de proiect (PMF pentru baraje cu hazard ridicat), înc�rc�ri pe durata construc�iei, înc�rc�ri din împingeri asimetrice ale ghe�ii, subpresiuni crescute din cauza colmat�rii drenurilor. Exemple de combina�ii de înc�rc�ri accidentale includ func�ion�ri defectuoase ale instala�iilor de desc�rcare. Siguran�a de alunecare este evaluat� pe contactul baraj-funda�ie dar �i pe suprafe�e din corpul barajului �i terenul de fundare. Nu sunt date criterii de evaluare a siguran�ei pentru suprafe�ele de alunecare din corpul barajului sau terenul de fundare. Alunecarea în rosturile dintre lamelele din corpul barajului poate fi evaluat� conform normelor din codul de beton. Alunecarea din terenul de fundare al barajului este evaluat� prin analize caz cu caz. Siguran�a la alunecare pe contactul baraj-funda�ie este apreciat� prin metoda echilibrului corpului rigid. Un factor de alunecare (coeficient de alunecare al construc�iei) este calculat ca raportul între rezultanta la toate for�ele paralele la suprafa�a de alunecare împ�r�it� la rezultanta tuturor for�elor perpendiculare pe suprafa�a de alunecare. În cazul barajelor fundate pe roci de calitate bun� factorul de alunecare trebuie s� ajung� la urm�toarele valori minime : 0.75 pentru combina�iile de înc�rc�ri normale; 0.90 pentru combina�iile de înc�rc�ri excep�ionale; 0.95 pentru combina�iile de înc�rc�ri accidentale.


�

�

10. Norvegia 10.1. Reglement�ri tehnice În reglementarea tehnic� în vigoare din Norvegia se precizeaz� c� siguran�a la alunecare se evalueaz� din condi�ia ca înc�rc�rile orizontale s� poat� fi transferate din corpul barajului la funda�ie. Aceast� condi�ie se verific� pe planuri de alunecare în corpul barajului, pe suprafa�a de contact baraj-funda�ie �i în funda�ie. Înclinarea planului de alunecare va fi luat� în considera�ie. Factorul de siguran�� la alunecare (S) este dat de expresia :

�

HFS

unde F este rezisten�a maxim� la forfecare care poate fi mobilizat� �i � H - suma for�elor orizontale

Fig. A1-1 Schema de calcul pentru evaluarea stabilit��ii la alunecare.

Rezisten�a maxim� la forfecare care poate fi mobilizat� se calculeaz� cu rela�ia (fig. nr.A1-1) :

)()().1(cos

��

��

tgUNtgtg

AcF

unde � - este unghiul de frecare - înclinarea planului de alunecare fa�� de orizontal� c - coeziunea


�

�

A – aria în compresiune U – for�a datorit� subpresiunilor N – for�a normal� pe planul de alunecare

C�nd =0 rela�ia de mai înainte devine :

�� tgVAcF �i ��

H

tgVAcS

�

unde: � V = N-U este suma for�elor verticale când = 0

�i � H - suma for�elor orizontale Contribu�ia coeziunii pe interfa�a baraj-funda�ie nu va fi considerat� în calculul rezisten�ei totale împotriva alunec�rii cu excep�ia cazurilor când ea este confirmat� prin teste. În cazul alunec�rii în lungul rosturilor netratate dintre lamele contribu�ia coeziunii nu va fi luat� în considera�ie. În cazul rosturilor bine tratate dintre lamele f�r� fisur�ri generale în beton o contribu�ie maxim� a coeziunii de 0.085 cdf (MPa) poate fi luat� în considera�ie f�r� a fi confirmat� prin teste (fcd este rezisten�a la compresiune a betonului). În cazurile când coeziunea nu se consider� factorul de siguran�� (S) va avea urm�toarele valori minime: 1.5 – pentru înc�rc�rile de proiectare 1.1 – pentru înc�rc�rile neuzuale �i extreme În cazurile când coeziunea se consider�, factorul de siguran�� (S) va avea urm�toarele valori minime : 3. – pentru înc�rc�rile de proiectare ( 2.5 dac� valorile coeziunii sunt verificate prin teste) 2 – pentru înc�rc�ri neuzuale �i extreme ( 1.5 dac� valorile coeziunii sunt verificate prin teste). În cazurile când unghiurile de frecare (� ) nu sunt verificate prin teste vor fi folosite urm�toarele valori maxime: 500 – pentru roci tari, suprafe�e rugoase �i �istuozitate favorabil� în tranzi�ia mineral/beton ; 450 – pentru roci tari, rugozitate redus� cu �istuozitate distinct� �i roci f�r� �istuozitate; 400 – pentru roci cu �istuozitate distinct�; 450 – pentru planuri de alunecare în corpul de beton.


�

�

11. U.S.A. - Burec 11.1. Reglement�ri tehnice Numeroase Agen�ii Federale activeaz� în U.S.A. În consecin�� numeroase standarde �i practici inginere�ti sunt aplicate. În continuare ghidurile aplicate de Bureau of Reclamation (Burec) sunt prezentate în sintez�. Criteriile aplicate de Bureau of Reclamation pentru evaluarea siguran�ei barajelor de beton, cu referire la faza de proiectare, sunt raportate în „Design Criteria for Concrete Arch and Gravity Dams”, Engineering Monography, nr. 19 din1974. 11.2. Practica uzual� Criteriile aplicate în Burec pentru aprecierea siguran�ei barajelor sunt bazate pe folosirea factorilor de siguran�� care sunt considera�i c� includ toate incertitudinile posibile �i ar trebui folosi�i f�r� prevederi suplimentare pentru siguran��, cu excep�ia cazurilor de incertitudini neuzuale sau hazard. Combina�ii de înc�rc�ri uzuale, neuzuale �i extreme trebuie luate în considera�ie pentru evaluarea siguran�ei (�i orice alte combina�ii de înc�rc�ri care în opinia proiectantului ar trebui s� fie analizate pentru un baraj particular). Combina�iile de înc�rc�ri uzuale cuprind: înc�rcarea din presiunea hidrostatic� pentru lac la cota normal� de proiect (NNR) cu înc�rc�rile corespunz�toare din greutatea proprie, subpresiune, sedimente, ghea��, ap� la paramentul aval �i temperatur� dac� este cazul. Combina�iile de înc�rc�ri neuzuale cuprind: înc�rcarea din presiunea hidrostatic� pentru cota maxim� în lac (NMR) cu înc�rc�rile uzuale corespunz�toare. Combina�iile de înc�rc�ri extreme cuprind înc�rc�rile uzuale la care se adaug� efectele cutremurului maxim credibil. Combina�iile de înc�rc�ri uzuale �i neuzuale ar trebui s� analizeze de asemenea cazul când drenurile nu sunt func�ionale. Teste corespunz�toare ar trebui efectuate pentru a determina parametrii de rezisten�� ai betonului. Pentru faza preliminar� de proiectare, pân� când datele din teste sunt disponibile, valorile propriet��ilor betonului pot fi estimate pe baza datelor din literatur� sau considerând urm�toarele valori medii ale propriet��ilor betonului: - rezisten�a la întindere: 5-6% din rezisten�a la compresiune; - coeziunea: circa 10% din rezisten�a la compresiune; - coeficient de frecare intern�: 1.00.


�

�

Rezisten�a la forfecare în terenul de fundare �i pe contactul baraj-funda�ie se determin� prin teste de laborator �i în teren efectuate pentru fiecare material în lungul planurilor de alunecare posibile. Rezisten�a la forfecare determinat� prin testele de mai înainte ar trebui s� fie limitat� la domeniul înc�rc�rilor normale aplicate în teste. Efectul de scar� ar trebui considerat cu grij� în determinarea valorilor folosite pentru rezisten�a la forfecare. Rezultatele din testele de laborator triaxiale �i forfecare direct� ca �i testele in situ de forfecare sunt în general raportate în forma ecua�iei Coulomb :

R = c.A + N �tg De�i aceast� ipotez� a liniarit��ii este în general real� pentru rezisten�a la forfecare a rocii intacte în domeniul testelor cu înc�rc�ri normale, o curb� a rezisten�elor la forfecare în raport cu înc�rc�rile normale ar trebui s� fie considerat� pentru alte materiale decât roca intact�. Deplasarea folosit� pentru determinarea rezisten�ei la forfecare este deplasarea maxim� care poate fi admis� pe un plan de alunecare posibil f�r� a produce concentr�ri inacceptabile de eforturi în corpul barajului. Efectele m�surilor de tratare pentru îmbun�t��irea propriet��ilor terenului de fundare ar trebui s� fie considerate. Factorul de siguran�� la forfecare-alunecare (Q) se determin� în orice sec�iune din sistemul baraj-funda�ie unde sunt posibile alunec�ri/forfec�ri conform expresiei :

� � �� TtgUNAcQ /)(. � unde: c este coeziunea A – aria sec�iunii considerate �N - suma for�elor normale pe sec�iune

�U - suma for�elor de subpresiune �tg - coeficientul de frecare intern� �T - suma for�elor de forfecare De�i uneori factori mai mici de siguran�� la forfecare-alunecare pot fi accepta�i pe arii locale limitate din terenul de fundare, factorii de siguran�� în general pentru sistemul baraj-funda�ie trebuie s� îndeplineasc� urm�toarele cerin�e :

Suprafa�a de alunecare

Combina�iile de înc�rc�ri Uzuale Neuzuale Extreme

Beton - beton 3 2 Peste 1 Beton - funda�ie 3 2 Peste 1 În funda�ie 4 2.7 1.3


�

�

Pentru alte combina�ii de înc�rc�ri pentru care factorii de siguran�� nu sunt specifica�i, proiectantul este responsabil cu selectarea factorilor de siguran�� compatibili pentru acele categorii de combina�ii de înc�rc�ri discutate mai înainte. 12. Canada 12.1. Reglement�ri tehnice Ghiduri asupra siguran�ei barajelor au fost publicate în 1995 de Asocia�ia Canadian� pentru Siguran�a Barajelor. Ghidurile au obiectivul s� defineasc� cerin�ele astfel încât siguran�a barajelor existente s� poat� fi investigat� �i evaluat� într-un mod adecvat cu condi�iile de-a lungul Canadei, s� faciliteze transferul de informa�ii �i standarde de practic� între inginerii profesioni�ti, s� constituie o baz� pentru reglement�ri �i legisla�ie privind siguran�a barajelor. Totodat� ghidurile nu sunt norme de reglement�ri. Ele nu sunt concepute ca specifica�ii de proiectare pentru evaluarea siguran�ei în faze de proiect, construc�ie sau reabilitare. 12.2. Practica curent� Nivelul de siguran�� stabilit pentru barajele de beton va lua în considera�ie consecin�ele ced�rii structurii. Structurile cu consecin�e foarte reduse în caz de cedare pot fi exceptate de la cerin�ele tehnice prezentate în ghidurile asupra siguran�ei barajelor. Combina�ii de înc�rc�ri uzuale, neuzuale �i excep�ionale trebuie considerate pentru evaluarea siguran�ei. Combina�ia de înc�rc�ri uzuale cuprinde: înc�rc�ri opera�ionale �i permanente (greutatea proprie, nivelul normal maxim de exploatare al apei din lac, subpresiunile, nivelul apei din aval, temperaturile mediului ambiant, ghea�a, sedimentele, presiunea p�mântului). Combina�ia de înc�rc�ri neuzuale cuprinde: fisuri induse de cutremur pe interfa�a baraj-funda�ie sau în orice sec�iuni slabe în cazul când sunt identificate; o analiz� de stabilitate va fi efectuat� pentru a verifica dac� structura în condi�iile post-cutremur este capabil� înc� s� reziste la combina�ia de înc�rc�ri uzuale. Cazul drenurilor colmatate trebuie s� fie considerat �i evaluat ca o combina�ie de înc�rc�ri neuzuale. Combina�ia de înc�rc�ri la viitur� cuprinde: înc�rc�ri opera�ionale �i permanente, care cu excep�ia înc�rc�rii din ghea�� vor fi considerate în corela�ie cu nivelurile în lac �i în aval �i subpresiunile care rezult� la trecerea viiturii de proiectare afluente. Combina�ia de înc�rc�ri la cutremur cuprinde înc�rc�ri opera�ionale �i permanente care vor fi considerate în corela�ie cu cutremurul de proiectare maxim (MDE).


�

�

Evaluarea siguran�ei la alunecare pentru baraje de greutate din beton se face pe baza urm�torilor indicatori de performan�� : - eforturile de forfecare medii care ac�ioneaz� pe suprafa��; - factorii de rezisten�� i factorii de alunecare calcula�i; - starea structurii �i a amplasamentului rezultat� din observa�ii. Eforturile de forfecare calculate în ipoteza distribu�iei uniforme a for�ei de împingere peste zona comprimat� din sec�iune ar trebui s� fie compatibile cu rezisten�ele admisibile la forfecare. Acest criteriu are scopul de a evita din faze incipiente tendin�a de producere în beton a unor fisuri de întindere diagonale în arii de eforturi mult mai mari decât efortul de forfecare mediu (uzual lâng� piciorul barajului). Rezisten�a contra alunec�rii a unui baraj de greutate pe oricare suprafa�� este evaluat� prin compara�ia între for�a de împingere net� �i rezisten�a la forfecare disponibil�. Factorul de siguran�� la alunecare (SF) se calculeaz� cu expresia :

netaimpingeredeFortaadisponibilforfecarelazistentaSF Re

For�a de împingere net� const� din suma componentelor tangen�iale ale tuturor for�elor care ac�ioneaz� peste suprafa�a de alunecare analizat�. Suprafe�ele de alunecare poten�iale nu sunt numai orizontale. O aten�ie special� trebuie avut� pentru suprafe�ele u�or înclinate spre amonte sau spre aval pe care înc�rc�rile gravita�ionale contribuie la for�ele de împingere net�. În practica general�, rezisten�a la forfecare este bazat� pe criteriul Mohr-Coulomb �i const� din componentele de frecare �i de coeziune. Dou� st�ri de rezisten�e de forfecare disponibile (vârf, rezidual) ar trebui s� fie considerate : - rezisten�a de forfecare de vârf = )'( 0 �� tgSA nc

- rezisten�a de forfecare reziduala = � � )"( nnC tgSA � unde: Ac este aria comprimat� nS - efortul normal '� - unghiul de frecare intern� (vârf) o - pragul de rezisten�� la forfecare pentru Sn = 0 (coeziune) "� - unghiul de frecare intern� (rezidual) n - rezisten�a la forfecare rezidual� nominal� (valori pân� la 100 kPa sunt confirmate prin teste; f�r� teste, n ar trebui considerat zero).


�

�

În cazul betonului, pentru rezisten�a la forfecare de vârf dac� testele pe beton nu sunt disponibile, valoarea de 0.17 cf MPa pentru 0 poate fi folosit� pentru masa de beton (fc este rezisten�a la compresiune a betonului). Cu excep�ia cazurilor când sunt indica�ii despre calitatea slab� a rosturilor dintre lamele, valoarea

0 pentru rosturile dintre lamele poate fi luat� a fi jum�tate din cea aplicat� pentru masa de beton. Valorile corespunzând pentru '� �i "� pot fi luate de 550 �i respectiv 450. Valorile pentru '� , "� �i 0 pot fi ob�inute din teste de forfecare direct� �i din triaxial pentru domeniul de eforturi normale aplicabile dup� considerarea efectului de scar�, sau ele pot fi adoptate din ghiduri. În cazurile când suprafa�a de alunecare considerat� este în lungul rosturilor dintre lamele sau pe interfa�a beton-roc� care au fost tratate cu past� ciment-ap� („strat de leg�tur�”) se recomand� pruden��. Depinzând de grosimea de aplicare a acestui „strat de leg�tur�”, efortul de forfecare ar putea fi cel mult egal cu rezisten�a la alunecare a stratului f�r� pragul de rezisten�� la forfecare normal valabil �i existent peste tot între rosturi. În asemenea cazuri se recomand� extragerea de carote orizontale din rost �i testul de forfecare direct�. Acest tip de test poate de asemenea s� fie recomandabil pentru rosturile unde exist� temerea c� infiltra�iile ar fi cauzat reducerea rezisten�ei în rost sub nivelurile acceptabile. În cazul interfe�ei beton-roc�, rezisten�a depinde de urm�torii parametri: calitatea rocii de funda�ie �i a betonului, rugozitatea suprafe�ei excavate, unghiurile de frecare de baz� ale celor dou� materiale de contact, distribu�ia eforturilor în lungul suprafe�ei de contact. În cazul rocii de funda�ie, rezisten�a ei poate fi exprimat� fie prin rezisten�a la forfecare a unei singure discontinuit��i (când funda�ia este dominat� de seturi de rosturi bine definite) sau prin rezisten�a masei de roc� evaluat� la scar� global�. Rezisten�a la forfecare în lungul unui singur rost sau pe un plan slab de rezisten�� poate fi ob�inut� fie prin teste in situ sau/�i în laborator, fie prin evalu�ri pe baza datelor din teren. Suplimentar la criteriul Mohr-Coulomb, o referin�� este f�cut� la alte dou� aproxim�ri semi-empirice curent folosite pentru evaluarea rezisten�ei la forfecare în lungul unei discontinuit��i. Prima aproximare este bazat� pe parametrii de rugozitate a rostului ( rJ ) �i gradul de alterare a rostului ( aJ ) iar rezisten�a la forfecare este exprimat� cu rela�ia )/( arn JJtg� unde n� este efortul normal efectiv. A doua aproximare este bazat� pe coeficientul de rugozitate a rostului (JRC) si pe rezisten�a la compresiune pe rost (JCS), rezisten�a la forfecare fiind determinat� cu rela�ia

��

��

�� r

nn

JCSJRCtg ��

� 10log( , unde r� este unghiul de frecare rezidual�.


�

�

În cazul rezisten�ei masei de roc� o referin�� este f�cut� asupra unui criteriu de rupere empiric bazat pe un mare num�r de teste de laborator (Hoek and Brown, 1980-1988 pentru roci izotrope; Amadei, 1988, pentru condi�ii anizotrope). Rezisten�a la alunecare adecvat� este indicat� prin factorii de siguran�� la alunecare care trebuie s� fie egali sau mai mari decât urm�toarele valori minime prezentate în tabel :

Tabelul A1-10

Tipul analizei (a) Cazul de înc�rcare Uzual Viitur� Neuzual Cutremur

(dup� cutremur) (b) Factorul de alunecare de vârf

(PSF) – f�r� teste 3.0 2.0 2.0 1.3

Factorul de alunecare de vârf (PSF) – cu teste (c)

2.0 1.5 1.5 1.1

Factorul de alunecare rezidual (RSF) – (d) (e)

1.5 1.3 1.1 1.0

(a) PSF este bazat pe rezisten�a de forfecare la vârf; RSF este bazat pe rezisten�a rezidual� sau

dup� vârf (b) Valoarea stabilit� pentru cazul de înc�rcare cu Maximum Design Earthquake (MDE) este bazat� pe analiza pseudo-static�. Evaluarea performan�ei barajului ar trebui de asemenea s� ia în considera�ie natura dependent� de timp a excita�iei seismice �i r�spunsul dinamic al barajului. (c) Date din teste adecvate trebuie s� fie disponibile pe baza unor investiga�ii realizate de personal calificat. (d) Dac� valoarea PSF este mai mic� decât cea din tabel, stabilitatea barajului este considerat� acceptabil� cu condi�ia ca valoarea RSF s� fie mai mare decât cea din tabel. (e) Valorile minime ale RSF nu vor fi reduse mai mult indiferent de datele disponibile. Pentru barajele în v�i relativ înguste (raportul l��ime/în�l�ime mai mic� decât circa 3) efectele favorabile tridimensionale pot fi prezente. Dac� efectele favorabile tridimensionale sunt demonstrabile, factorii de siguran�� stabili�i nu sunt indicatori adev�ra�i ai stabilit��ii. Factorii de rezisten�� i alunecare minimum accepta�i pentru condi�iile dup� cutremur nu sunt valabili pentru aplicare pe durate lungi. Astfel, imediat dup� un cutremur major, barajele trebuie inspectate, comportarea lor trebuie atent monitorizat� �i repara�iile necesare trebuie realizate într-o perioad� rezonabil� de timp. Acumul�rile pot fi temporar exploatate, dac� este necesar, la niveluri restric�ionate pân� când repara�iile sunt f�cute �i/sau siguran�a barajelor este confirmat� prin analize. Factorii de siguran�� furnizeaz� o valoare a limitei de siguran�� dar ei nu pot fi considera�i ca indicatori absolu�i ai siguran�ei; mai exact ei sunt indicii care faciliteaz� compara�ii ale sec�iunilor barajelor de greutate pe o baz� consistent�. În calculul rezisten�ei la alunecare este avantajos s� se identifice rigidit��ile relative ale tuturor elementelor contributive, cele mai rigide fiind mai probabil s� fie primele mobilizate sub ac�iunea înc�rc�rilor.


�

�

13. China

13.1. Reglement�ri tehnice. Standardele tehnice chineze referitoare la ingineria hidroelectric� sunt foarte numeroase. Lista celor publicate în perioada 1990-1999 con�ine peste 140 de documente (cele mai multe dintre ele referitoare la echipamente mecanice �i electrice). În Septembrie 2000 a fost publicat în limba englez� „Compilarea standardelor asupra energiei apei în China”. Lucrarea cuprinde Standardele Tehnice Chineze privind: - Standardul de proiectare unificat pentru soliditatea (durabilitatea) structurilor de inginerie hidraulic� (GB 50199-1994). - Cod de proiectare pentru înc�rc�rile pe structuri hidraulice (DL 5077-1997). - Cod de proiectare seismic� pentru structurile hidraulice (DL 5073-1997). - Cod de proiectare pentru barajele de anrocamente cu masc� de beton (DL/T 5016-1999). - Cod de proiectare pentru barajele de greutate din beton (DL 5108-1999). Standardul de proiectare unificat (GB 50199) a fost elaborat cu scopul de a unifica principiile de baz� �i standardele de proiectare pentru structurile de inginerie hidraulic�. El formuleaz� criterii comune pe care toate codurile de proiectare ale structurilor hidraulice trebuie s� le îndeplineasc�. Standardul de proiectare unificat este bazat pe principiile teoriei probabilit��ilor �i a proiect�rii la st�ri limit�. Proiectarea la st�ri limit� cu coeficien�i de înc�rcare/ponderare este definit� ca metod� de proiectare practic�. Structurile hidraulice trebuie s� fie proiectate cu capacitatea de a rezista la înc�rc�ri în starea limit� ultim� (ULS) �i în stare limit� de exploatare normal� (NOLS). Evaluarea siguran�ei la alunecare este considerat� ca o evaluare ULS (capacitatea de a rezista la înc�rc�ri în starea limit� ultim�). Deplas�rile (deforma�iile) care afecteaz� exploatarea normal� sau integritatea structurii, avarii locale care afecteaz� integritatea �i durabilitatea structurii �i impermeabilitatea elementelor de etan�are corespund la st�ri limit� de exploatare normal�. Factorii de înc�rcare diferi�i sunt combina�i conform normelor date �i combina�iile de înc�rc�ri sunt derivate din urm�toarele condi�ii : - Combina�ie de baz�, statut permanent: evaluarea ULS, evaluarea NOLS; - Combina�ia de baz�, statut tranzitoriu : evaluarea ULS, evaluarea NOLS dac� este necesar; - Combina�ie ocazional�: evaluare ULS. În general termenii din evaluarea ULS pot fi exprima�i cu urm�toarea rela�ie :


�

�

! !mkd

KKQKG fRAQGS ��

�� /1,,0 �"

unde 0� este factorul de importan�� al structurii ( )9.00.11.10 �� " - factorul de statut al proiectului ( " = 1.00 – 0.95 – 0.90) S – efect al ac�iunii înc�rc�rilor. Gk – valori standard ale înc�rc�rilor permanente. K� - coeficient de înc�rcare (ponderare pentru înc�rc�rile permanente GK) QK – valori standard ale înc�rc�rilor variabile. Q� - coeficient de înc�rcare pentru înc�rc�rile variabile QK.

AK – valoare tipic� pentru înc�rcarea ocazional�. d� - coeficient al structurii. R – rezisten�a structurii. fK – valoare standard a caracteristicilor materialului. m� - factor de ponderare a caracteristicilor materialului. În evaluarea stabilit��ii la starea limit� de alunecare-rezisten�� se aplic� metoda echilibrului limit� de corp rigid. Dac� este necesar metoda elementelor finite (FEM) sau experimente pe modele fizice structurale sau geomecanice pot fi folosite suplimentar fa�� de metoda echilibrului limit� de corp rigid. Evaluarea siguran�ei la alunecare trebuie efectuat� în urm�toarele sec�iuni: - rosturile dintre lamele din corpul de beton al barajului; - suprafa�a de contact baraj-funda�ie; - straturi în adâncimea funda�iei dac� exist� planuri structurale slabe, roci slabe, fisuri având unghiuri cu pante reduse sau suprafe�e expuse cauzate de eroziunile din aval. Rezisten�a total� este evaluat� pe baza expresiilor uzuale bazate pe coeficien�ii de frecare �i de coeziune. Evaluarea valorilor standard pentru parametrii de rezisten�� la forfecare (coeziunea �i unghiul de frecare) poate fi f�cut� la niveluri de precizie diferite, depinzând de stadiul proiectului �i importan�a barajului. În orice caz un model de distribu�ie normal� probabilistic� pentru coeficientul de frecare �i un model de distribu�ie normal� logaritmic� (lognormal�) pentru coeziune vor fi considerate. În studiile de fezabilitate pentru proiecte mari sau în faze de proiect tehnic pentru proiecte medii rezultatele unor teste de la proiecte similare sau valori standard date în Anexa D a Codului de proiectare pentru baraje de greutate din beton pot fi adoptate. În tabelul urm�tor sunt prezenta�i factorii de pondere a propriet��ilor materialelor ( m� ) care trebuie aplica�i pentru parametrii de rezisten�� la forfecare.


�

�

Tabelul nr.A1-11

Suprafa�a Factor de ponderare ( m� ) Frecare ( f� ) Coeziune ( 'c� )

Beton/beton 1.3 3.0 Beton/roc� 1.3 3.0 Roc�/roc� 1.4 3.2

Roc� slab�/plan structural slab 1.5 3.4 14. India 14.1. Reglement�ri tehnice Institu�ia Indian� de Standardizare a publicat „Criterii pentru proiectarea barajelor de greutate solide IS:6512 – 1984 (prima revizie martie 1985). În reglement�ri sunt stabilite �apte combina�ii de înc�rc�ri, dup� cum urmeaz� : A Baraj construit complet, dar cu lacul gol; B Lac plin, subpresiuni normale, ghea�� i sedimente (dac� este cazul); C Lacul �i apa în bieful aval corespunz�toare viiturii maxime, subpresiuni normale, sedimente ; D Cutremur cu barajul complet dar lacul gol ; E Cutremur, lac plin, subpresiuni normale, sedimente ; F Lacul �i apa în bieful aval corespunz�toare viiturii maxime cu subpresiuni extreme (drenuri nefunc�ionale), sedimente; G Cutremur, lac plin, subpresiuni extreme (drenuri nefunc�ionale), sedimente. Valorile coeziunii �i frec�rii interne pot fi estimate pentru faze de proiectare preliminare pe baza datelor disponibile în cazuri echivalente sau de materiale comparabile. În cazul proiectelor în stadiul final valorile coeziunii �i frec�rii ar trebui s� fie determinate prin teste in situ �i în laborator. Factorul de siguran�� la alunecare (F) se calculeaz� cu urm�toarea rela�ie �i trebuie s� nu fie mai mic decât 1.0 :

PFAc

FUWtgF

C

1*.)(��

�

��

��

�

�

�

unde W este greutatea total� a barajului. U – for�a total� de subpresiune. tg � - coeficient de frecare intern� al materialului. c – coeziunea materialului pe suprafa�a de alunecare considerat�. A – aria considerat� pentru coeziune.


�

�

�F - factor par�ial de siguran�� în raport cu frecarea. FC – factor par�ial de siguran�� în raport cu coeziunea. P – for�a total� orizontal�. Valorile factorilor par�iali de siguran�� sunt prezenta�i în tabelul urm�tor :

Tabelul nr.A1-12

Combina�ia de

înc�rc�ri

�F

FCPentru corpul barajului �i

contactul cu funda�ia

Pentru funda�ie Investigat� în

detaliu Alte

cazuri A, B, C 1.5 3.6 4.0 4.5

D, E 1.2 2.4 2.7 3.0 F, G 1.0 1.2 1.35 1.5


�

�

Anexa nr. 2-Exemplu de calcul.

Evaluarea stabilit��ii la alunecare a unui baraj de greutate

S� se evalueze îndeplinirea condi�iilor de stabilitate la alunecare conform “Normativului privind evaluarea stabilit��ii la alunecare a structurii, terenului de fundare �i a versan�ilor barajelor din beton �i lacurilor de acumulare”, pentru profilul barajului de greutate din figura nr.A2-1. Barajul se încadreaz� în clasa de importan�� II �i categoria de importan�� B. Suplimentar fa�� de elementele geometrice ale profilului �i schema înc�rc�rilor prezentate în figura nr. A2-1 se dau urm�toarele date :

Fig. nr. A2-1 Elemente geometrice �i schema înc�rc�rilor pentru verificarea profilului barajului de greutate.


�

�

Coeficientul de frecare pe interfa�a baraj-funda�ie f = 0.65 Nivelul normal de reten�ie (NNR) se stabile�te la cota relativa 94,50 m Accelera�ia seismic� maxim�, cutremur OBE 0.1 g = 1 m/s Debitul de dimensionare Q1% = 611 m3/s Debitul de verificare Q0.1% = 1207 m3/s Adâncimea apei în lac pentru nivel maxim normal (NM) H1 m = 96,90 m Adâncimea apei în lac pentru nivel maxim extraordinar (NME) H1,me = 98,50 m Adâncimea apei în aval pentru nivel minim normal 12.00 m Adâncimea apei în aval pentru viitura de 0.1% 18.10 m Adâncimea apei în lac în timpul producerii cutremurului (NRN) H1c = 86,50 m Grosimea stratului de aluviuni de colmatare în lac hd = 6.00 m Grosimea stratului de aluviuni în bieful aval hal,av = 6.00 m Raportul dintre distan�a pe orizontal� de la piciorul amonte al barajului la voalul de etan�are �i l��imea t�lpii de fundare a barajului # = 0.1 Coeficient de reducere a subpresiunilor în dreptul voalului de etan�are �i a re�elei de drenaj. m=0.40 Coeficient de reducere a subpresiunilor la piciorul amonte al barajului m =1.00 Unghi de frecare intern� a aluviunilor în stare saturat� � = 350 Coeziune pe interfa�a baraj-funda�ie c = 400 kPa Coeficient Poisson μ = 0,28 Factor dimensional de calcul al presiunilor hidrodinamice din cutremur Cp = 8.44kN/m3 Coeficient de reducere a presiunilor hidrodinamice la cutremur func�ie de înclinarea paramentului amonte al barajului ! 11,10,1 $�k ,pentru 1$ [0,0.50] Greutatea volumetric� a betonului b� = 24 kN/m3 Greutatea volumetric� a apei a� = 10 kN/m3 Greutatea aluviunilor în stare submersat� submal ,� = 10 kN/m3

În tabelul nr. A2-1 se prezint� în sintez� evaluarea înc�rc�rilor care ac�ioneaz� în profilul barajului pentru 1 ml în lungul coronamentului precum �i momentele lor în raport cu axa orizontal� prin centrul sec�iunii de funda�ie �i paralel� cu axul coronamentului.

Tabelul nr.A2-1 Nr crt

Denumire înc�rc�ri

Caz grupare

Formula de calcul For�� % kN & +

Bra� de aplicare

m

Moment + ' kNm

+ - + -

1. Greut.proprie G1 1,2,3 212

1bb H$� 36000 25 900,000


21

bb H$� 72000 5 360,000


21

1

)(21 bb

$$

$�

� 160 16,33 2613


�

�


1 )(21 bb

$$

$�

� 320 12,33 3946

5. For�� hidrost.am. oriz. Ph,am

1, 3,

2

2,12

1mH�

2,12

1meH�

44651

48511

31,50

32,83

1406506

1592778

6.

For�� hidrost.am. vert.. Vh,am

1, 3

2

2,112

1mH$�

2,112

1meH$�

13395

14553

35,00

35,00

468825

509355

7. For�� hidrost.av. oriz.. Ph,av

1, 3, 2 2,2

1mavH� -320 2,67 854

8. For�� hidrost.av. vert... Vh,av

1,3,2 2,2

1mavH$� 192 43,40 5729

9. Subpresiune S1 1, 3, 2 mavb HH ,1 )( $$� �

-7200 0,00

10. Subpresiune S2 1, 3

2

mam )( 1$$�# � Hb(H1,m-H

av,m)

mam )( 1 $$�# � Hb(H1,me-

Hav,me)

-7785

-8145

40,50

40,50

315292

329872

11. Subpresiune S3 1, 3

2

))(1(21

1 $$#� ��m Hb

(H1,m-H

av,m)

))(1(21

1 $$#� ��m Hb

(H1,me-H

av,me)

-14013

-14661

9,00

9,00

126117

131949

12. Împingere aluviuni oriz. am. Pal

1,2, 3 )2/45(21 22

. �� tghalsubmal

49

4,00

195

13. Greut.aluv.am. Val

1,2, 3 21.2

1alsubmal h$�

54

44,4

2398

14. Împingere aluv. oriz.av. P’al

1,2,3 2,12

1avalalsubm h�

��

-70

4,00

280

15. Greut.aluv.av. V’av

1,2,3 2,.2

1avalsubmal h$�

108

44,4

4795

16. For�� iner�ie Fcl 3 a G1 3600 33,33 119988 17. For�� iner�ie Fc2 3 a G2 7200 33,33 239976 18. For�� iner�ie Fc3 3 a G3 16 97,78 1564 19. For�� iner�ie Fc4 3 a G4 32 97,78 3129 20. For�� hidrodin.

oriz. am. Phc

3 2,13

2cHCka

1263

42,60

53804


�

�

Calculul stabilit��ii la alunecare se face la dou� tipuri de grup�ri : - Gruparea fundamental� �i - Grup�ri speciale. Gruparea fundamental� (GF) este compus� din urm�toarele înc�rc�ri: greutatea proprie, înc�rcarea din presiunea hidrostatic� amonte (pentru nivelul maxim normal NRN), înc�rcarea din presiunea hidrostatic� din aval (pentru nivelul minim normal), înc�rcarea din presiunea aluviunilor din colmatarea acumul�rii, înc�rcarea din subpresiune pentru nivelurile corespondente din amonte �i aval. Gruparea special� 1 (GS1) este compus� din urm�toarele înc�rc�ri: greutatea proprie, înc�rcarea din presiunea hidrostatic� la viitura de verificare, înc�rcarea din presiunea hidrostatic� din aval corespunz�toare tranzit�rii viiturii în bieful aval, înc�rcarea din subpresiune pentru nivelurile corespondente din amonte �i aval, înc�rcarea din presiunea aluviunilor. Gruparea special� 2 (GS2) este compus� din urm�toarele înc�rc�ri: greutatea proprie, înc�rcarea din presiunea hidrostatic� amonte pentru NRN, înc�rcarea din presiunea hidrostatic� aval pentru nivelul minim normal, înc�rcarea din presiunea aluviunilor, înc�rcarea iner�ial� din masa barajului �i presiunea hidrodinamic� din lac produs� de cutremurul OBE. Stabilitatea la alunecare se evalueaz� dup� metoda echilibrului limit� f�r� considerarea coeziunii pe interfa�a baraj-funda�ie �i cu considerarea coeziunii. Rela�iile de calcul sunt urm�toarele :

- f�r� considerarea coeziunii (c) : k = ��

HVf

- cu considerarea coeziunii (c) : � � ��21

.kAc

kVf

H c

unde k este coeficientul de siguran�� la alunecare f – coeficientul de frecare pe interfa�a baraj-funda�ie �H - suma for�elor orizontale care ac�ioneaz� pe profil

�V - suma for�elor verticale care ac�ioneaz� pe profil k1, k2 – coeficien�i par�iali de siguran�� care reduc for�a de frecare �i respectiv for�a de rezisten�� datorit� coeziunii. c - coeziunea AC – aria comprimat� din suprafa�a de funda�ie În vederea evalu�rii zonei comprimate din aria funda�iei �i a eforturilor pe funda�ie se aplic� metoda elementar� din rezisten�a materialelor a distribu�iei liniare a eforturilor normale ( v� ). Rela�ia de calcul la compresiune + încovoiere are forma :


�

�

AVav

Vam�� ±

WM� �

unde �M este suma momentelor fa�� de axa orizontal� paralel� cu axul coronamentului care trece prin centrul de greutate al t�lpii de funda�ie (momente pozitive cele cu sens orar). A – aria t�lpii de funda�ie W – modulul de rezisten�� al t�lpii de funda�ie A = )( 1 $$ � Hb = 0.9 x 100 = 90 m2

W = 61)(

61 22

1 � bH$$ . 0.92 x 1002 = 1350 m3

Calculele de evaluare a stabilit��ii la alunecare a profilului barajului de greutate din figura nr. A2-1 au condus la urm�toarele rezultate : A. În ipoteza neglij�rii coeziunii (c = 0)

GF 37,144310

9323165,0

(k knormativ � 1.40

GS1 26,148170

9338165,0


GS2 07,156421

9323165,0


B. În ipoteza consider�rii coeziunii prin interfa�a baraj-funda�ie (c � 0). Într-o prim� etap� trebuie efectuate calcule de verificare dac� pe talpa de funda�ie se produc eforturi de întindere din încovoiere :

GF )1350

83971890

93231,

avamv�

kPakPa

avv

amv

1657414

,

,

��

Întreaga arie de funda�ie este comprimat�

GS1 )1350

100587290

93381,

avamv� 2

,

2,

/1783/292mkNmkN

avv

amv

��


GS2 )1350

125817990

93231,

avamv� 2

2

/1968/104

mkNmkN

avv

amv

��



�

�

GF 5

904005,19323165,044310 (

�(

� 44210 < 47600

GS1 4

904003,19338165,048170 (

�(

� 48170 < 55690

GS2 4

904003,19323165,056421 (

�(

� 56421 � 55615

În ipoteza neconsider�rii coeziunii (c = 0), profilul nu îndepline�te condi�iile minime stabilite prin normativ prin coeficien�ii de siguran�� minimi (Kminim) pentru combina�iile de înc�rc�ri GF �i GS2.

Calculele arat� c� în ipoteza consider�rii coeziunii (c � 0). profilul nu îndepline�te condi�iile de stabilitate la alunecare în combina�ia de înc�rc�ri GS2.


�

�

Anexa nr.3-Exemplu de calcul.

Evaluarea stabilit��ii la alunecare a unui stavilar

Sa se evalueze indeplinirea conditiilor de stabilitate la alunecare conform prevederilor “Normativului privind evaluarea stabilitatii la alunecare a structurii, terenului de fundare �i a versantilor barajelor de beton si lacurilor de acumulare” pentru st�vilarul din figura nr.A3-1. St�vilarul se incadreaza în clasa de importan�� II �i categoria de importan�� B. Suplimentar fata de elementele geometrice si de incarcarea prezentata în figura nr. A3 –1 se dau urmatoarele date: Coeficient de frecare pe interfa�a beton - roca 0,55 Coeziune pe interfa�a beton - roca 200 kPa Coeficient de frecare in masa de roca 0,40 Coeziune in masa de roca 100 kPa Nivelul normal de reten�ie (NNR) cot� relativ� 13,00 m Accelera�ia seismic� maxim�, cutremur OBE 0.1 g = 1 m/s2 Adâncimea apei în lac în timpul producerii cutremurului 9,50 m Grosimea stratului de sedimente 2,50 m Nivelul apei in aval, cot� relativ� 5,00 m Coeficient de reducere a subpresiunilor la picior amonte st�vilar 1,00 Unghi de frecare intern�, sedimente în stare saturat� 200 Factor dimensional de calcul al presiunilor hidrodinamice din cutremur Cp = 8.44 kN/m3

Greutatea volumetric� a betonului b� = 25 kN/m3

Greutatea volumetric� a apei a� = 10 kN/m3

Greutatea aluviunilor în stare submersat� submal ,� = 10 kN/m3

Greutatea aluviunilor în stare saturat� satal ,� = 20 kN/m3

In tabelul nr.A3-1 se prezinta sintetic marimea inc�rc�rilor care ac�ioneaza pe o cuva a st�vilarului �i momentele lor in raport cu axa orizontal� prin centrul sec�iunii de funda�ie �i paralel� cu axul st�vilarului.


�

�

Fig. nr. A3-1 Elemente geometrice �i schema înc�rc�rilor pentru verificarea profilului stavilar


�

�

Tabel nr.A3-1 Nr crt

Denumire înc�rc�ri

For�� % kN & +

Bra� de aplicare

m

Moment + ' kNm

verticala orizontala

+ - + - + -

1. G1 - Greut.proprie 20150 0.81 16322

2. G2 - Greut.console, semipile 1050 14.17 14878

3. G3 - Greut.semipile amonte 21375 6.00 128250

4. G4 - Greut.semipile aval 12600 7.50 94500

5. G5 - Tablier pod ampriz� 1.2) 2340 12.50 29250

6. G6 - Greutate echipam. (ampriz� 1.2)

598 5.30 3169

7. Gs Greutatea pamantului peste S-S 11180 2,95 33020

8. Ph1,am Presiunea hidrostatic� am. oriz. 8000 5,33 42640

9. Ph2,am Pres. hidrostatic� am. oriz. 1219 0,50 610

10. Ph3,am Pres. hidrostatic� am. oriz. 2028 1,00 2028

11. Ph4,am Pres. hidrostatica am. oriz. 78 0,50 39

12. V1,am - Greutatea apei am 7969 9,63 18957

13. V1,av - Greutatea apei av 780 0,50 390

14. V3,av - Greutatea apei av 3120 7,50 23400

15. P’h,av Pres. Hidr. aval oriz. 320 2,67 854

16. S1,S-S Subpresiunea pt. stab. S-S 21600 - -

17. S1 Subpresiunea pt. calc. Ef. Pe talpa de fundatie

14720 1,38 20314

18. S2 Subpresiunea dinamic� 17280 4,50 77760

19. Pal,am Incarcare din sedimente am. 244 0,83 203

20. Fc,1 For�a de iner�ie din G1 2015 1,68 3385





�

�



26. Fc,S For�a de iner�ie din GS 1118 0,15 168

27. Ph,c For�a hidrodinamic� 817 6,30 5147

Calculul stabilita�ii la alunecare pe suprafa�a S – S, compatibil� cinematic, se face la doua grupari: gruparea fundamental� (GF) compus� din urmatoarele incarcari: greutatea proprie + pod peste pragul deversant + greutatea stavila, inc�rcarea din presiunea hidrostatic� amonte pentru NNR, inc�rcarea din presiunea hidrostatic� din aval pentru condi�ii normale de exploatare, inc�rcarea din subpresiune pe suprafa�a S – S pentru nivelurile corespondente din amonte si aval, greutatea p�mântului cuprins intre talpa radierului si suprafata S – S, inc�rcarea din presiunea aluviunilor din colmatarea acumul�rii. Gruparea special� (GS) compusa din înc�rcarile din GF la care se adaug� încarc�rile iner�iale din masa barajului, masei podului peste pragul deversor, masei de p�mant dintre talpa radierului �i suprafa�a S – S �i presiunea hidrodinamic� din lac produs� de cutremurul OBE. Stabilitatea la alunecare se evalueaza dupa metoda echilibrului limita cu �i f�r� considerarea coeziunii (c) pe suprafa�a de alunecare S – S. In vederea evalu�rii zonei comprimate din aria funda�iei si a eforturilor pe talpa de funda�ie se aplic� metoda elementar� din rezisten�a materialelor de calcul la compresiune excentric� cu distribu�ia liniara a eforturilor normale verticale (�v). 22 4322716 mA (

32 1944271661 mW (

GF 194424505

43227562

,�

)avamv� {

kPakPa

avv

amv

20,5140,76

,

��

GS 1944

16067432

27562, )avamv� {

kPakPa

avv

amv

06,7254,55

,

��

In ambele ipoteze de calcul (GF si GS) aria funda�iei este comprimat� .


�

�

Verificarea stabilita�ii la alunecare pe suprafa�a S – S. Calculul coeficientului de frecare la alunecare (f echiv) �i coeziunii (c echiv) pe suprafa�a de alunecare prin medii ponderate.

fechiv = ! ! 45,01627

132340,023316455,0

((�(�(

cechiv = ! ! 13081627

1323100233164200

((�(�( kPa

A. Fara considerarea coeziunii

GF 13,111005

2756245,0

(k knormativ �1,40

GS 65,018995

2756245,0

(k knormativ �1,10

B. Cu considerarea coeziunii (c = 130,8 kPa)

GF 5

4328,1305,12756245,011005 (

�(

� 11005 < 19570

GS 4

4328,1303,12756245,018995 (

�(

� 18995 < 23666

Cuva stavilarului nu îndeplineste condi�iile minime de stabilitate la alunecare conform normativului în ipoteza neconsider�rii coeziunii (c = 0) pentru ambele combina�ii de înc�rc�ri A – GF si A – GS. Se impune ca m�sur� constructiv� realizarea unui sistem de etansare �i drenaj a funda�iei st�vilarului pentru reducerea subpresiunilor.


�

�

Anexa nr.4 Referin�e tehnice �i legislative A. Standarde Nr. crt.

Indicativ Denumire standard

1. STAS 4273-83 Construc�ii hidrotehnice. Încadrarea în clase de importan��. B. Reglement�ri tehnice

C. Referin�e tehnice. 1.Siguran�a la alunecare a barajelor de greutate. Raport final al grupului de lucru din cadrul Clubului European al ��rilor membre ICOLD, 2004. Ruggeri, G. 2.Stabilitatea la alunecare pentru structurile de beton,Washington D.C., 1981.USACE 3.Manual de ghiduri ingineresti pentru evaluarea proiectelor hidroenergetice.Washington D.C.,2002. EERC. 4. Subpresiunea, rezisten�� la forfecare �i rezisten�a la întindere pentru analiza de stabilitate a barajelor de greutate din beton EPRIA TR-100345, Proiect 2917-05, August, 1992. Stone & Webster Engineering Corporation. 5.Tratarea �i performan�ele rosturilor de construc�ie din barajele de beton.Energia Apei �i Construc�ia barajelor, Noiembrie, 1993. Pacelli, W.A., Andriolo, F.R., Sarkaria, G.S. 6. Comportarea mecanic� a funda�iilor de roc� ale barajelor de beton Congresul ICOLD nr.8, Mai, 1964. Rocha, M. 7.Mecanica rocilor în proiectarea funda�iilor de baraje. Buletin special ICOLD, Edi�ie Revizuit�, Paris, 1982. Londe, P. Rock. 8. Ghid Federal pentru Siguran�a Barajelor, Departamentul SUA pentru Securitate Intern�, FEMA, mai 2005. Not�: 1. Referin�ele datate au fost luate în considerare la data elabor�rii prezentei reglement�ri tehnice. 2. La data utiliz�rii reglement�rii tehnice se va consulta ultima form� în vigoare a referin�elor legislative �i tehnice.

Nr.crt.

Reglementarea tehnic� Publica�ia

1. Normativ privind stabilirea înc�rc�rilor �i grup�rilor de înc�rc�ri pentru construc�iile hidrotehnice de reten�ie. Indicativ NP 130-2013, aprobat prin O.M.D.R.A.P. nr. 2363/24.07.2013

Monitorul Oficial al României, Partea I, nr. 586 bis din 16 septembrie 2013.

2. Normativ de proiectare, execu�ie �i evaluare la ac�iuni seismice a lucr�rilor hidrotehnice din frontul barat. Indicativ NP 076-2013, aprobat prin O.M.D.R.A.P. nr. 3.102/2013

Monitorul Oficial al României, Partea I, nr. 723 bis din 25 noiembrie 2013.


np 136-1-2014 normativ stabilitate baraje

Documents