7/25/2019 CNGF1269

1/6

A XII-a ConferinNaionalde Geotehnici Fundaii - Iai, 20-22 septembrie 2012

Influena adncimii de fundare asupra capacitii portante aterenului i a stabilitii construciilor nalte

D. Alupoae, V. Auencei, A. Baron, P. Rileanu

Universitatea TehnicGheorghe Asachi din Iai, Facultatea de Construcii i Instalaii, Departamentul de Ci deComunicaii i Fundaii

Cuvinte cheie: stare limit, pernde balast, pmnt coeziv, parcare subteran

REZUMAT: Costurile de execuie ridicate, datorate n special caracteristicilor geotehnice improprii aleterenului de fundare i a valorii de pia a amplasamentelor, au condus la dezvoltarea construciilor pevertical. Un rol determinant n aceast privin l are capacitatea portant a terenului, care influeneazalegerea sistemului de fundare. Determinarea factorilor care influeneaz capacitatea portant, precumrezistena la forfecare, compresibilitatea terenului de fundare i adncimea de aezare a tlpii fundaiei, este

esenial pentru proiectarea, execuia i exploatarea n siguran a construciilor. n condiiile executriiparcrilor lng construciile nalte, cu respectarea condiiei rosturilor de tasare, apar unele probleme ladeterminarea capacitii portante i implicit la stabilirea adncimii de fundare. n lucrare se prezintun studiude caz n care se ia n considerare apariia acestei probleme. n finalul lucrrii sunt prezentate ctevaconcluzii cu privire la situaiile luate n considerare, n urma studiului de caz abordat.

1 INTRODUCERE

Problema execuiei unor construcii rezistente i durabile este strns legat de mediul n careacestea sunt amplasate, respectiv de terenul de fundare. Interesul manifestat de cercettorii din

domeniu a dus la evidenierea unei game variate de roci ce poate fi folositn momentul de facateren de fundare. Cu toate acestea, comportamentul pmntului sub ncrcrile exterioare poate fiadeseori imprevizibil, de stabilitatea i rezistena acestuia depinznd existena n sine a ntreguluiansamblu construit.

n unele situaii nu se acordsuficientimportancaracteristicilor terenului de fundare. Acestecaracteristici dicteaz de cele mai multe ori tipul i costul construciilor, determin msurilespeciale de execuie, msurile de consolidare ale amplasamentului. Avnd n vedere acest lucru, nurma analizelor efectuate de-a lungul timpului asupra diferitelor tipuri de pmnturi i innd contde comportarea terenului de fundare n prezena factorilor exteriori, putem spune c acesteancadreaz terenul de fundare n dou mari categorii n ceea ce privete preluarea sarcinilor

provenite de la construcie:

pmnturi cu proprieti bune de fundare; pmnturi cu proprieti necorespunztoare (pmnturi dificile de fundare).Din cele dou categorii un interes deosebit a fost acordat categoriei de pmnturi dificile de

fundare i implicit problemelor specifice pe care acestea le pun n proiectarea, execuia iexploatarea construciilor inginereti.

n ncercarea de valorificare a terenurilor disponibile, n special n marile aglomerri urbane, s-aajuns la ridicarea construciilor pe astfel de terenuri. O alt msur necesar este dezvoltareamediului construit pe vertical, att sub ct i deasupra cotei terenului natural. ncrcrile mari pecare aceste structuri le transmit terenului de fundare i caracteristicile acestuia conduc la apariiaunor probleme de rezistena pmntului pentru amplasamentele respective.

O soluie pentru terenurile de fundare ce prezintproprieti fizico-mecanice insuficiente pentrucerinele investitorului este mbuntirea terenului care poate fi privitca o alternativeconomic

pentru a spori oportunitile de construire. mbuntirea terenului ofer posibilitatea execuieiconstruciilor subterane n locaii n care acest lucru ar fi fost imposibil de realizat. Acest lucru

391

7/25/2019 CNGF1269

2/6

poate produce o sporire a spaiului destinat construirii prin transformarea spaiilor de parcaresupraterann parcri subterane, realizarea de pasaje subterane etc.

Dezvoltarea urban, prin msurile de mbuntire a terenului, a condus la mrirea suprafeeiconstruite n zona intravilan. Diversitatea tipurilor de construcii i neomogenitatea stratificaieiterenului au determinat apariia unui numr variat de concepte i sisteme de fundare, din ce n ce

mai complexe.

2

CARACTERISITICI CE INFLUENEAZCAPACITATEA PORTANTA TERENULUI DEFUNDARE

Pentru a putea determina capacitatea portant a pmntului este necesar cunoaterea unorcaracteristici precum rezistena la forfecare, compresibilitatea i adncimea de fundare pentruterenul din amplasament.

Sub aciunea sarcinilor exterioare terenul va suferi deformaii care depind de mrimea sarcinii,de mrimea suprafeei prin care se transmite sarcina i de durata de aciune a acesteia. Aceste

deformaii pot s apar sub forma deplasrii unei mase mari de pmnt sau sub forma unordeformaii locale ce afecteazun volum redus de pmnt.Compresibilitatea se manifestprin capacitatea unui pmnt de a se deforma n prezena unor

ncrcri. Prin determinarea acesteia se pot prevedea deformaiile verticale i orizontale ce apar subaciunea sarcinilor transmise de fundaii. Acestea sunt preluate n prima instan de toate fazeleconstituente ale pmntului. Aerul i apa preiau o parte din sarcina exterioar, ns odat cutrecerea timpului sunt eliminate i scheletul mineral preia i aceste ncrcri [1].

Valoarea modului de deformaie al ntregii mase de pmnt este mai micdect cea a scheletuluimineral, astfel deformaiile apar prin reducerea volumului de goluri din interiorul masivului.Reducerea porozitii provoacn pmnt o aezare mai densa granulelor, mrirea suprafeelor decontact dintre granule avnd loc o consolidare a acestuia [2].

Dac se aplic asupra unui masiv de pmnt o ncrcare uniform distribuit se constat c ocoloande pmnt din axul de simetrie al suprafeei de ncrcare suferdoar deformaii verticale Figura 1. ns la o coloanmarginal lipsa de simetrie duce la apariia unor deformaii laterale.Pentru determinarea compresibilitii este necesarcunoaterea ambelor deformaii [3].

Figura 1. Deformaii verticale ce pot aprea n pmnt.

n momentul n care se ncarc un masiv de pmnt, pe msur ce crete presiunea,componentele tangeniale i normale ale eforturilor cresc i ele. Dacse continucreterea, la unmoment dat acestea ajung la o valoare limit, funcie de rezistena limita materialului. Capacitateade rezisten generat de forele de legtur dintre elementele constitutive ale pmntului, ce seopun aciunii tensiunilor tangeniale efective reprezintrezistena la forfecare.

Apariia unor puncte n care eforturile tangeniale depesc rezistena la forfecare duce lacrearea n pmnt a unor suprafee de cedare n lungul crora se produce deplasarea. Se considerasiguratrezistena i stabilitatea dacn masa de pmnt nu este atinsstarea limitde rezisten,ntr-un punct sau daczona care include astfel de puncte are o extindere limitatn spaiu.

392

7/25/2019 CNGF1269

3/6

Figura 2. Modalitate de cedare a pmntului.

Starea de eforturi, datoratncrcrilor exterioare, care existntr-un masiv de pmnt trebuie satingcel mult starea de echilibru limit, pentru ca ruperea masivului de pmnt snu se producFigura 2.

Un alt factor care dicteaz valoarea capacitii portante este adncimea de fundare, carereprezintdistana msuratde la nivelul terenului (natural sau sistematizat) pnla talpa fundaiei.Funcie de aceasta ruperea terenului se poate produce prin refulare dupsuprafee continui sau prinndesarea sub talpa fundaiei.

Adncimea minim de fundare depinde de o serie de factori: adncimea de nghe n

amplasament, nivelul apei subterane i natura terenului de fundare. Fundaia se considera fi corectexecutatdoar n cazul n care sunt luai n considerare toi aceti factori la stabilirea adncimii deexecuie a acesteia, cu condiia suplimentar ca talpa fundaiei s ptrund cel puin 20 cm nterenul bun natural de fundare sau n stratul de fundare mbuntit [4].

O atenie deosebitse acordpmnturilor dificile la care adncimea de fundare este indicatnreglementrile tehnice de referinspecifice acestor cazuri.

3 STUDIU DE CAZ PRIVIND INFLUENA ADNCIMII DE FUNDARE ASUPRA

CAPACITII PORTANTE A TERENULUI DE FUNDARE

3.1

Condiii de amplasament

Amplasamentul considerat este situat n intravilanul oraului Iai, pe o suprafa de aproximativ2700 m2, zon ce are asigurat stabilitatea local i general. Studiile care au fost realizate nterasele existente n regiune, de-a lungul ultimilor zeci de ani, au artat cponderea cea mai mare aterenurilor ocupate de spaiul urban au o favorabilitate reduspentru construcii. Aproximativ 70 %din suprafaa actuala urbei prezintacest tip de terenuri cu favorabilitate medie i sczutpentrulocuire. Din acest motiv s-au constituit mai mult sau mai puin o bariernaturaln calea extinderiimunicipiului [5]. Oraul Iai este situat ntr-o zon seismic cu o valoare de vrf a acceleraieiterenului pentru proiectare ag = 0.20g pentru cutremure avnd un interval mediu de recuren IMR

= 100 ani i o perioadde control (col) TC=0.7 sec [6].

393

7/25/2019 CNGF1269

4/6

Figura 3. Plan spturgeneral.

Amplasamentul de locuine este constituit din doublocuri cu un regim de nlime D+P+11E,cu o cotsuperioarde +39.00 metri. Studiile efectuate pentru determinarea stratificaiei terenuluidin zonau evideniat:

sol vegetal cu umpluturde pmnt n grosime de la 3.9 pnla 4.2 m; argilprfoascafenie, plastic vrtoascu grosimea stratului de 4.1 m cu caracter contractil.Apa subteran prezint debite i direcii imprevizibile, determinate de structura stratului de

umplutur. Nivelul hidrostatic este variabil de la adncimea de -4.5 m, stabilizat la -3.0 m, pnlaadncimea de -3.5 m, stabilizat la -2.6 m. Apa subteranprezintagresivitate sulfatic.

Stratul bun de fundare se aflla adncimea de peste 4.0 m de la cota terenului amenajat din acestmotiv soluia de fundare aleasa fost execuia unui radier general cu grosimea de 50 cm i grinzi de80cm x 100cm din beton armat care reazempe o perndin balast compactatcu grosimea de 1.5 mi evazatfade conturul fundaiilor cu 1.80 m.

3.2

Influena adncimii de fundare n determinarea capacitii portante

n cazul luat n considerare au fost executate mai nti infrastructura i suprastructura blocurilor

urmnd ca apoi sse execute parcri subterane n jurul structurilor existente. Structura parcajelor curegim de nlime demisol este realizatdin cadre de beton i perei perimetrali din beton n zona decontact cu terenul. Fundaiile acestora sunt fundaii izolate sub stlpi i continue sub zidurile de

beton.

394

7/25/2019 CNGF1269

5/6

Figura 4. Coborrea adncimii de fundare prin crearea de parcri subterane

Calculul capacitii portante s-a realizat folosind normele romneti n vigoare utilizndu-sepentru determinarea presiunilor urmtoarele formule [4]:

( )321 NcNqNBlmplp ++= (1)

( )ccqq NcNqNBlmcrp ++=** (2)

unde ml = coeficient al condiiilor de lucru; = media ponderat a greutii volumice a

straturilor pe o adncime B/4 sub fundaie; B = latura mica fundaiei; q = suprasarcina la nivelultlpii fundaiei, lateral fade fundaie; c,c* = valoarea de calcul a coeziunii stratului de pmnt desub talpa fundaiei; N1, N2, N3 = coeficieni adimensionali;

* = greutatea volumic de calcul astraturilor de pmnt de sub talpa fundaiei; N, Nq, Nc = coeficieni de capacitate portant ce

depinde de unghiul frecrii interioare i , q, c= coeficieni de formai tlpii fundaiei.Folosind aceste relaii, n care intervine i valoarea adncimii de fundare, calculatde la nivelulterenului natural pn la adncimea de -3.95 m unde se afl situat talpa fundaiei, s-au obinutvalori de calcul ale presiunilor ppl= 220 240 KPa i pcr= 260 280 KPa.

Problema care apare ns n calcul capacitii portante este dat de faptul c dupexecutareastructurilor D+P+11E beneficiarul a dorit sconstruiascparcri subterane n jurul acestora. Acestlucru are implicaii directe asupra valorii capacitii portante a terenului prin modificarea valoriiadncimii de fundare.

Astfel prin diminuarea adncimii de fundare, scade att valoarea lui q din expresia de calculpentru presiunea plastic, ct i termenul qNqqdin expresia de calcul pentru presiunea critic.Deci ca urmare a micorrii celor doi termeni, valorile presiunilor calculate la starea limit de

deformaie i starea limita capacitii portante scad, deoarece greutatea pmntului de deasupratlpii radierului este nlturat, fiind nlesnit astfel pierderea stabilitii cldirilor prin apariiasuprafeelor de alunecare.

De aceea soluia ce poate fi adoptateste execuia unor piloi care s nctueze fundaia i smpiedice refularea i alunecarea terenului de sub radier, fenomene ce se manifest prin apariiaunor suprafee locale de alunecare.

4

CONCLUZII

Existena ansamblului locuit depinde de caracteristicile de stabilitate i rezisten ale pmntului

din zon.

395

7/25/2019 CNGF1269

6/6

Existena pmnturilor cu caracteristici improprii fundrii a impulsionat demersurilespecialitilor n domeniu n gsirea unor soluii ct mai economice si eficiente pentru realizareafundaiilor.

Portana terenurilor depinde de trei factori care influeneazdecisiv comportarea terenului subncrcare: rezistena la forfecare, compresibilitatea i adncimea de fundare.

Schimbarea cotei adncimii de fundare prin executarea unor parcri subterane n apropiereastructurilor deja existente influeneaznegativ capacitatea portanta terenului din amplasament.

BIBLIOGRAFIE

1. Punescu M., Pop V., Silion T., Geotehnici Fundaii, Editura Didactici Pedagogic, Bucureti, 1982.2. Silion T., Geologie, Geotehnici Fundaii,Rotaprint, vol. II Iai, 1971.3. Cerntescu A., Silion T., Curs de geotehnic,Editura Didactici Pedagogic, Bucureti, 1963.4. NP 112-04,Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare direct, 2004.5. Vieriu F., Studiul argilelor sarmaiene i al formatiunilor acoperitoare din municipiul Iai, privite ca terenuri defundare,rezumatul tezei de doctorat, Iai, 2010.6. P100-1/2006, Cod de proiectare seismic. Prevederi de proiectare pentru cldiri, 2006.

396