TEHNOLOGIA EXECUTARII FUNDATIILOR

Fundaţiile sunt elemente de construcţie de rezistenţă situate sub nivelul terenului natural ,prin intermediul cărora se transmit terenului de fundare încarcarile care actionează asupra construcţiei şi încarcarea lor proprie , astfel ca presiunea efectivă pe talpa fundaţiilor să nu depasească presiunea admisibilă a terenului de fundare , iar tasările care rezultă să poată fi suportate de construcţie .

Prin tasare se întelege o îndesare a terenului sub tălpile de fundaţie , în urma căreia construcţiile pot suferi efecte defavorabile ( înclinari , crăpături în ziduri , etc.).

CLASIFICAREA FUNDATIILOR 1.După adîncimea de fundare ( adîncimea la care se găseşte terenul bun de fundare _adîncimea de

fundare =distanţa măsurată de la nivelul terenului natural sau sistematizat până la talpa fundaţiei): -fundaţii de suprafaţă ( de adîncime mică , directe ) _ transmit încărcările direct terenului bun de fundare ; -fundaţii de adîncime (indirecte)_transmit încarcarile terenului bun de fundare prin intermediul unor construcţii : piloţi , chesoane ,coloane , puţuri , etc.

2. Dupa modul de transmitere al încărcărilor de la fundaţie la teren : -fundaţii directe ; -fundaţii indirecte ;

3. După materialele utilizate: - fundaţii din beton armat; - fundaţii din beton simplu; -fundatii din beton ciclopian; - zidărie de piatră (mai pot fi utilizate fundaţii din zidărie de cărămidă

din pământ armat, sau din lemn la construcţiile provizorii sau cu destinaţie temporară);

4. După modul de transmitere a sarcinilor către terenul de fundare: - fundaţii rigide (verificate la solicitările de compresiune) ; - fundaţii elastice (din beton armat) se dimensionează la încovoiere şi forfecare; - grupuri pe mediu elastic (preiau frecări şi împingeri laterale) ; - fundaţii purtătoare pe vârf (de mare adâncime) ;

5. După nivelul apelor subterane: - fundaţii executate în uscat _ deasupra nivelului apelor freatice ; - fundaţii executate în apă _ sub nivelului apelor freatice ;

6. După modul de execuţie: - fundaţii executate pe loc (direct în groapa de fundaţie); - fundaţii prefabricate (executate în ateliere speciale, transportate şi

montate pe amplasament în săpătură sau prin înfigere în teren).

7. După alcătuirea şi forma în plan : - fundaţii continue sub ziduri sau sub pereţii substructurii; - fundaţii izolate sub stâlpi; - grupuri de fundaţii continue sub stâlpi; - radier general, care sunt planşee inversate pe care reazemă structurile din stâlpi sau pereţi sau structurile rigide ( pentru încărcări mari şi teren slab de fundare ).

1

ALEGEREA SISTEMULUI DE FUNDARE

Alegerea sistemului de fundare se face in funcţie de :-caracteristicile structurii de rezistenţă a construcţiei , existenţa subsolurilor , tipul elementelor portante verticale (stalpi , pereti structurali )si numarul lor ;- conditii climaterice ( adancimea de ingheţ ,cantitatea de precipitaţii , etc );- conditiile de stabilitate generală a terenului în zona amplasamentului construcţiei ;- adîncimea la care se află terenul bun de fundare , natura , grosimea , caracteristicile fizico-chimice ale straturilor de pămant din zona amplasamentului , stabilite prin studii geotehnice;- condiţiile hidrologice ale terenului ( ape subterane şi de suprafaţă , proprietăţile lor chimice , agresivitatea lor , etc. ;- condiţiile de seismicitate ale zonei ;- mărimea si natura încărcărilor transmise de construcţie ;- particularităţile funcţionale ale construcţiei care pot determina producerea de ape agresive , încălziri excesive ale fundaţiilor , îngheţarea artificială a acestora , etc.;- costul lucrarilor de fundare ;-

STABILIREA ADANCIMII DE FUNDARE

Stabilirea adancimii de fundare reprezinta una din etapele cele mai importante in proiectarea fundatiilor.

Elementele de baza de la care se porneste sunt :- Adancimea minima de inghet ,caracteristica climatica specifica zonei de amplasare a constructiei . In tara noastra adancimea de inghet are valori cuprinse intre 70 -115 cm.- Cota minima de fundare ;- Cota fundatiilor vecine ;- Cota apelor freatice ;- Caracteristicile geotehnice ale terenului de fundare . -

FUNDATII DE ADANCIME

Aceste fundatii se executa cand terenul bun de fundare este la adancime mare, sau cand nivelul apelor freatice este ridicat.

Din aceasta categorie de fundatii fac parte :-fundatii pe piloti;-fundatii pe chesoane ;-fundatii pe coloane;-fundatii pe barete.

1.FUNDATII PE PILOTI

2

a) Piloti purtatori de varf – varful lor patrunde in terenul bun de fundare pe o adancime de aproximativ 1,00 m;

b) Piolti flotanti – transferarea incarcarilor la teren se face prin fortele de frecare care apar pe suprafetele lor laterale aflate in contact cu terenul

Pilotii sunt elemente de constructie avand un raport intre lungilea l si latura sectiunii transversale sau diametru d, l/d>20, si sunt utilizati la realizarea fundatiilor de adancime Fundatiile pe piloti sunt alcatuite dintr-un numar mai mare sau mai mic de piloti inclinati sau verticali , functie de marimea sarcinii transmise de constructie, legati la pertea superioara printr-un radier de rigidizare.

Pilotii pot fi realizati din : lemn, otel, beton armat sau beton precomprimat ; incarcarile se transmit la teren fie prin presiunea de la varful lor-piloti purtator la varf, fie prin frecarea pe suprafata lor laterala-piloti flotanti.

Radierul are rolul de a repartiza sarcinile transmise de constructie tuturor pilotilor asigurand conlucrarea lor ; din punct de vedere constructiv , radierul poate fi rigid-bloc din beton armat, sau elastic-placa din beton armat sau retea de grinzi.

In raport cu cota inferioara a radierului , pilotii pot fi adanciti- la care aceasta cota se afla la o adancime mai mare de 2,00 m fata de nivelul terenului si piloti inalti, la care cota inferioara a radierului se afla deasupra nivelului terenului natural.

In functie de modul de confectionare a pilotilor acestia pot sa fie : prefabricati, executaţi in ateliere sau fabrici de prefabricate si executati pe loc , din beton armat , prin diferite metode : forare , batere, vibrare, etc ; pilotii prefabricati se pot executa de obicei din lemn, otel beton armat sau beton precomprimat si se pot introducere in teren prin batere, vibrare , presare sau vibropresare, subspalare, etc

In functie de efectul pe care procedeul de realizare al pilotilor îl are asupra terenului sau constructiilor din jur, acestia pot fi piloţi de indesare sau piloti de dislocuire .

Pilotii de indesare sunt aceia care se realizeaza fie prin infigerea pilotului prefabricat in teren , fie prin executarea fortata a gaurii, fara evacuarea pamantului la exterior, cum este cazul pilotilor executati pe loc prin batere sau prin vibrare. In aceasta situatie are loc o compactare a pamantului din jurul si de la baza pilotului,si in unele cazuri chiar ridicarea suprafetei terenului din jurul pilotului.

Pilotii de dislocuire sunt aceeia la care se produce dislocarea si evacuarea pamantului din gaura pilotului , nefiind afectata starea de indesare a terenului

din jurul acestuia. Pilotii de dislocare sunt cei realizati prin forare.Ne vom ocupa in continuare de tehnologia realizarii urmatoarelor tipuri de piloti:-Piloti executati pe loc prin forare-Piloti executati pe loc prin batere-Piloti prefabricati-Piloti executati prin vibrare

1. PILOTI EXECUTATI PE LOC PRIN FORARE

Exista mai multe procedee de executare pe loc a pilotilor prin forare deosebindu-se prin modul de sustinere al peretilor gaurii in timpul forarii

- piloti forati in uscat si netubati- piloti forati in umed, netubati cu consolidarea gaurii forajului- piloti forati cu tubaj recuperabil- piloti forari cu tubaj pierdutPutul forajului poate fi realizat prin forare rotativa cu evacuarea mecanica sau hidraulica a materialului

sapat. Principiul de lucru al unei instalatii de foraj rotativ consta in taierea starturilor de teren cu ajutorul unei sape speciale fixata pe o o prajina care se roteste in jurul axei sale. Taierea se poate face pe toata latimea sapei sau doar pe marginea ei.. Prajina este formata din tronsoane de 3-4 m lungime.Deoarece saparea se face cu frecari mari, se produce o uzura rapida a sapelor. Pentru inlaturarea acestui inconvenient s-a ajuns la folosirea noroiului bentonitic pentru lubrifiere si racirea sapei precum si pentru sustinerea peretilor gaurii si evacuarea detritusului.

3

Avantajele procedeului sunt:-consumul de metal mai redus de aprox 3 ori fata de alte tipuri de piloti-gama mai larga de diametre si adancimi de realizare-este asigurata integritatea pilotilor pe parcursul traversarii unor starturi de teren cu compactitate mare- nu se produc vibratii sau socuri mecanice pe durata derularii lucrarilor, deci se pot utiliza in vecinatatea cladirilor existente-avand dimensiuni mari au o capacitate portanta ridicata

1.1 PILOTI FORATI IN USCAT SI NETUBATI

Este un procedeu utilizat in terenuri situate deasupra panzei freatice si avand o coeziune ridicata astfel incat peretii gaurii se pot mentine pina la turnarea betonului.Se pot realiza piloti cu diametre cuprinse intre 800 si 2500 mm, si adancimi de pana la 30 m.

- Instalatia Saltzgitter ; Instalatia Calweld: echipamentul foloseste sape cilindrice in terenuri necoezive sau cu sape elicoidale in terenuri coezive. Evacuarea pamantului se face cu ajutorul sapei

- Etape de realizare sunt : Amplasarea instalatie; executarea forajului pana la cota din proiect; montarea armaturii sub forma de carcasa; turnarea betonului

4

5

1.2 PILOTI FORATI IN UMED, NETUBATI CU CONSOLIDAREA GAURII FORAJULUIProcedeu caracterizat prin forarea cu sustinerea peretilor gaurii cu ajutorul unui fluid care poate sa fie : noroi de foraj, aer comprimat, lapte de ciment sau apa sub presiune mare.

- Noroiul de foraj este format dintr-o suspensie obtinuta prin amestecarea bentonitei cu apa si si diversi aditivi. Bentonita este o varietate de argila montmorilonitica, Compozitia cea mai des urtilizata este:200 kg. Argila, 2 kg. Soda calcinata, si 900l apa pentru 1 mc de noroi.. Prepararea noroiului se face in malaxoare . Este preferabil sa se faca un amestec cu densitate mult mai mare decat cea normala , urmand sa se dilueze cu apa la locul de punere in opera. Greutatea specifica a noroiului se recomanda sa fie 1000-1100 daN/mc, pH=8-10si continutul de nisip de max 3 %

6

- Exista doua variante ale acestui procedeu : forare cu circulatia directa a noroiului sau cu circulatie inversa. Este mai eficien procedeul cu circulatie inversa deoarece consumul de noroi este constant indiferent de diametrul forajului.

7

- Etapele tehnologice sunt : Amplasarea instalatiei pe pozitia de lucru, executarea forajului la cota din proiect si curatarea gaurii prin recilarea intensa a noroiului, introducerea carcasei armaturii si sustinerea ei, turnarea betonului

- Forajul cu consolidarea gaurii cu aer comprimat inlocuieste noroiul de foraj cu aerul comprimat. Aerul comprimat permite si evacuarea pamantului sapat prin intermediul tijei tubulare.

- Forajul cu consolidarea gaurii cu lapte de ciment consta in injectarea cu lapte de ciment in peretii gaurii concomitent cu introducerea prin vibrare a tubului de sapare.

8

1.2 PILOTI FORATI CU TUBAJ RECUPERABIL

In aceasta metoda , sustinerea peretilor se face prin intermediul unui tub metalic care se extrage ulterior in timpul betonarii, fiind astfel posibila utilizarea metodei si in terenuri aflate sub nivelul apei.. Cea mai utilizata metoda este Benoto, si permite realizarea de piloti cu diametre de 800-2000 mm. Tubul metalic este format din tronsoane de 2, 4 si 6m si grosimi de 20mm care se imbina cu bolturi. Tronsonul inferior este prevazut cu zimti

9

Etapele tehnologice de realizare sunt : Montarea instalatiei pe pozitia de lucru, executarea sapaturii prin

introducerea tubului si evacuarea pamantului cu ajutorul hammer-grabului, curatirea bazei sapaturii si daca este necesar largirea sapaturii la baza tubului pentru crearea unui bulb, introducerea carcasei de armatura,

, turnarea betonulu concomitent cu extragerea tubului

10

1.3 PILOTI FORARI CU TUBAJ PIERDUT

In acest procedeu , protejarea peretilor forajului se asigura prin intermediul unor tuburi metalice, introduse in teren prin vibrare care raman in gaura pe toata durata forajului, iar dupa atingerea cotei din proiect, sunt umplute cu beton. Se mai numesc si coloane.

O alta varianta a procedeului o constituie folosirea tuburilor din beton armat, introduse in pamant tot prin vibrare. In functie de diametrul tubului, coloanele se impart in :

- piloti-coloane cu lungimea de 10-14 m, diam de 0,6-1,0 m si grosimea peretelui de 6-8 cm ;- coloane , tronsoane de 6-10 m, diam. 1,6-2,5m, pereti de 19-12 cm- puturi-coloane, tronsoane de 6-8 m, diam 3-6 m si pereti cu grosimi mai mari de 14 cm.

Alegerea tipului de coloane se face in functie de caracteristicile terenului de fundatie astfel : pentru terenuri cu conssistenta redusa , la care transmiterea incarcarilor se face prin frecare laterala este indicata folosirea pilotilor cu diametre mici ; cand la baza pilotii au o roca rezistenta, se vor utiliza piloti cu diametru mare.

Avand capacitate portanta foarte mare , acest tip de piloti se folosesc in cazul in care terenul bun de fundar se gaseste la adancime mare si este supus la solocitari foarte mari, cazul pilelor pentru poduri.

Etapele de realizare ale coloanelor sunt : amplasarea pe pozitie a instalatiei, montarea prin intermediul unui capuson a vibratoarelor pe capul tuburulor; introducerea prin vibrare concomitent cu evacuarea pamantului cu echipament tip graifer; se trece la montarea tronsonului urmator si se reiau operatiunile; incastrarea coloanei pe 1-2 m in terenul tare utilizand un echipament de forare. In unele cazuri este necesara crearea unui bulb la baza coloanei pentru marirea capacitatii portante a acesteia ; turnarea betonului.

2 PILOTI EXECUTATI PE LOC PRIN BATERE

In cazul acestui procedeu , executia are loc prin batere, fara evacuarea pamantului . In functie de modul de realizare a sustinerii peretilor gaurii acesti piloti pot fi grupati in urmatoarele categorii:

- piloti executati pe loc prin batere fara tubaj- piloti executati pe loc prin batere cu tubaj pierdut- piloti executati pe loc prin batere cu tubaj recuperabil

2.1 Piloti executati pe loc prin batere fara tubajProcedeul se aplica pentru piloti de 5-6 m in terenuri slab coezive la care peretele se poate mentine pana

la betonare . Nu se poate aplica in cazul terenurilor puternic coezive sau sub apa. Prodedeul Compressol consta in folosirea unei sonete care are un mai din fonta cu greutatea de 1,5-2,5 to, care se ridica si se lasa sa cada de la 15-18 m . Cand s-a atins cota din proiect se face betonarea in straturi de 30-40cm tot cu ajutorul unui mai special. Nu se poate folosi procedeul in preajma cladirilor deoarece se transmit vibratii puternice.

11

2.2 Piloti executati pe loc prin batere cu tubaj pierdut. Cel mai utilizat , este procedeul Raymond care consta in infigerea prin batere in teren a unui tub metalic

de forma tronconica executat din tabla ondulata. Pentru batere se foloseste o mandrina metalica recuperabila care se introduce in tubul metalic pana la varful acestuia.; asupra capului mandrinei se aplica lovituri cu o soneta pana se ajunge la cota din proiect; se recupereaza mandrina si se toarna betonul in straturi in interiorul tubului ramas in pamant.

Procedeul West, inlocuieste tuburile metalice cu tuburi din beton sau azbociment. Pentru introducerea tuburilor in pamant se foloseste un varf tronconic din beton armat nerecuperabil.

12

Procedeul cu bulb realizat prin explozie. Se introduce in pamant prin batere un tub metalic cu diametru de 300 mm, avand la capatul inferior un varf din beton armat sau din fonta nerecuperabil. Pentru largirea varfului pilotului se se utilizeaza o incarcatura exploziva.care se plaseaza la baza pilotului . Se toarna un strat de beton fluid care sa acopera volumul lasat in urma exploziei si se trece la detonarea incarcaturii. Se completeaza cu boton pana sus, iar in final se monteaza o carcasa de armatura care sa faca solidarizarea pilotului cu radierul.

2.3 Piloti executati pe loc prin batere cu tubaj recuperabil

Procedeul se realizeaza prin infigerea in teren , prin batere cu o soneta a unui tub metalic prevazut la partea inferioara cu cu un varf detasabil care se desface de tub dupa atingerea cotei finale din proiect.Apoi pe masura ce se executa betonarea se face recuperarea tubului. Diametrul acestor piloti poate atinge max 800 mm fiind determinat de fenomenul de refuz al terenului care provoaca oprirea varfului tubului, in special cand se traverseaza starturi mai dure.

Procedeul Franki este cel mai cunoscut procedeu de realizare a pilotilor prin batere, cu tubaj recuperabil, si consta in introducerea in teren prin batere a unui tub metalic cu diametru de 508-520 mm si grosimea peretelui de 27 mm. Pentrui executarea gaurii se se formeaza un dop de avansare ; astfel, dupa amplasarea pe pozitie a instalatiei de batere,se pozitioneaza tubul metalic exact pe directia pilotului, se suspenda cablurile de extractie si se toarna in interiorul sau un dop de beton uscat cu un surplus de agragate mari de 70 mm sau de balast, cu inaltimea de 1,00 -1,20 m, care se compacteaza prin batere cu berbecul sonetei in greutate de 30 kN si care cade de la o inaltime de 3-8 m , in functie de rezistenta opusa de teren.

13

Principalele etape de executie sunt: aducerea pe pozitie a instalatiei, realizarea la partea inferiora a tubului metalic a dopului de etansare, infigerea tubului metalic in teren pana la cota prescrisa prin baterea cu soneta a dopului din beton care avansand in pamant trage dupa el coloana; se suspenda tubul si se si se expulzeaza partial dopul din beton ramanand in tub 20-50 cm; se monteaza carcasa de armatura care se indoaie spre exterior pentru a permite turnarea betonului, turnarea betonului de consistenta mare in cantitati de 0,1 mc care se indeasa prin batere cu soneta concomitent cu extragerea tubului astfel incat in tub sa ramana un volum de siguranta in tub de aprox. 25-30 cm.

14

3. PILOTI PREFABRICATI

Principalele tipuri de piloti prefabricati clasificati dupa materialul din care sunt confectionati : lemn, beton armat si metal precum si utilajele folosite pentru infigerea lor in teren : sonete cu cadere libera si sonete mecanice.

15

Procedeele de introducere a pilotilor in teren :- prin batere

- prin subspalare cu jet de apa

- prin presare

16

- prin insurubare

4. PILOTI EXECUTATI PRIN VIBRARE

Introducerea in teren a pilotilor prefabricati prin vibrare constituie una dintre modalitatile moderne de de introducere a pilotilor. Dupa tipul procedeului de infigere se deosebesc :

Vibroinfigatoarele, destinate infigerii prin vibrare a pilotilor in pamanturi necoezive, sau coezive moi, precum si extragerii acestora

Vibropercutoarele, Piloti executati pe loc prin vibrareIn acest procedeu, gaura pilotului se prin introducerea in teren prin vibrare a unui tub metalic cu

diametru de 300-400mm, prevazut cu un varf care se poate detasa si deschide dupa atingerea cotei din proiect.Varful metalic este format din doua falci conice si este cunoscut sub denumirea de “gura de aligator” .Tehnologia de executie este urmatoarea : montarea pe amplasament a instalatiei si fixarea vibratorului la partea superioara a tubului metallic; introducerea in teren a tubului; introducerea in tub a carcasei de

17

armature; turnarea betonului cu ajutorul benei; extragerea prin vibrare a tubului avand varful in pozitie deschisa , in acest fel se produce si indesarea betonului in pilot

Piloti prefabricati introdusi prin vibrare In acest procedeu, infigerea pilotului se realizeaza cu ajutorul unor cutii vibratoare numite

vibrosonete sau berbeci vibratory.Procedeul este avantajos in terenurile nisipoase sau argiloase nisipoase cu consistenta redusa. .Tehnologia de executie este urmatoarea : montarea pe amplasament a instalatiei si fixarea vibratorului la partea superioara a pilotului prefabricat ; introducerea prin vibrare a pilotului ; demontarea vibratorului dupa atingerea cotei proiectate. Prinderea vibratorului de capatul superior al pilotului se realizeaza printr-o mandrina.

18

19