PROBLEME SPECIALE DE FUNDAREFUNDAŢII SPECIALE PENTRU CLĂDIRI

CURS 4

ASPECTE GENERALE ALE PROIECTĂRII DUPĂ EUROCOD 7

Standardul Eurocod 7 este structurat pe două părți:SR EN 1997-1:2004 șiSR EN 1997-2:2007

Prima parte a standardul Eurocod 7 descrie metodele, principiile și regulile de proiectare geotehnică corespunzătoare principalelor categorii de lucrări geotehnice și cuprinde următoarele capitole:

Capitolul 1 - GeneralităţiCapitolul 2 - Bazele proiectării geotehniceCapitolul 3 - Date geotehniceCapitolul 4 - Supravegherea execuţiei, monitorizarea şi întreţinereaCapitolul 5 - Umpluturi, epuismente, îmbunătăţirea şi ranforsarea terenuluiCapitolul 6 - Fundaţii de suprafaţăCapitolul 7 - Fundaţii pe piloţiCapitolul 8 - AncorajeCapitolul 9 - Lucrări de susţinereCapitolul 10 - Cedarea de natură hidraulicăCapitolul 11 - Stabilitate generalăCapitolul 12 - Rambleuri

De asemenea, standardul Eurocod 7 conține următoarele 9 anexe:

Anexa A (normativă) Coeficienți parțiali și de corelare pentru stările limită ultime și valori recomandate

Anexa B (informativă) Comentarii privitoare la coeficienții parțiali pentru abordările de calcul 1,2 și 3

Anexa C (informativă) Exemple de proceduri pentru determinarea presiunilor pământului

Anexa D (informativă) Exemplu de metodă analitică pentru calculul capacității portante

Anexa E (informativă) Exemplu de metodă semiempirică pentru estimarea capacității portante

Anexa F (informativă) Exemple de metode pentru evaluarea tasărilor

Anexa G (informativă) Exemplu de metodă pentru determinarea presiunii de contact acceptabile pentru fundații de suprafață pe rocă

Anexa H (informativă) Valori limită ale deformațiilor structurilor și ale deplasărilor fundațiilor

Anexa J (informativă) Listă de control pentru supravegherea execuției și moniotorizarea comportării construcțiilor

Anexele normative sunt obligatorii, iar deciziile de aplicare a anexelor informative sau de modificare a unor parametri de calcul din cele normative aparțin autorităților naționale și sunt indicate în anexa națională.

Anexa națională SR EN 1997-1:2004/NB:2007 la Eurocod 7 - partea 1 conține informații și date privind valorile parametrilor care fac obiectul opțiunii autorităților naționale și anume opțiuni care se referă la valori ale coeficienților parțiali și/sau clase pentru care eurocodul prevede alternative naționale, valori care se pot utiliza în cazul în care eurocodul nu furnizează valoarea parametrului și indică numai simbolul acestuia, date specifice tării respective (ca de exemplu harta de zonare pentru încărcarea dată din zăpadă), procedura care trebuie utilizată atunci când eurocodul prezintă proceduri alternative.

De asemenea anexa națională poate să conțină decizii de aplicare a anexelor informative, referiri la informații complementare care să nu contravină textului standardului, cu scopul de a ajuta utilizatorul la aplicarea eurocodului. În acest sens cele două anexe naționale SR EN 1997-1:2004/NB:2007 și SR EN 1997-2:2007/NB:2009 prezintă normativele de proiectare românești, care conțin informații complementare ce pot fi utilizate la aplicarea standardului Eurocod 7

În vederea stabilirii cerințelor minime privind volumul și conținutul cercetării terenului, al calculelor și al verificărilor de control, standardul Eurocod 7 introduce trei categorii geotehnice în funcție de condițiile de teren, importanța lucrării, gradul de risc asociat acestora și de consecințele induse de cedarea sau deteriorarea structurii. Standardul descrie tipurile de lucrări și condițiile de teren corespunzătoare fiecărei categorii geotehnice dar lasă la decizia autorităților naționale de reglementare modalitatea prin care aceste cerințe minime sunt satisfăcute.

În acest sens anexa națională face trimitere la clasele de consecințe definite în anexa B (informativă) a standardului SR EN 1990:2004 , care trebuie corelate cu categoriile geotehnice și condițiile amplasamentului în scopul stabilirii cerințelor minimale cu privire la volumul și conținutul investigării terenului de fundare, al calculelor și al verificărilor de control pe parcursul execuției, așa cum sunt definite în tabelul de la punctul 2.1 din anexa națională.

Categoriile geotehnice

Clasa de

consecință Descriere

Exemple de clădiri și lucrări de construcții inginerești

CC 3 Consecințe ridicate pentru pierderi de

vieți omenești sau consecințe economice, sociale sau de mediu foarte mari

Tribune, clădiri civile unde consecințele cedării sunt ridicate (de exemplu o sală de concerte)

CC 2 Consecințe medii pentru pierderi de vieți omenești, consecințe economice, sociale

sau de mediu considerabile

Clădiri rezidențiale sau de birouri, clădiri publice unde

consecințele cedării sunt medii (de exemplu o clădire de birouri)

CC 1 Consecințe reduse pentru pierderi de vieți omenești și consecințe economice, sociale

sau de mediu, mici sau neglijabile

Clădiri agricole unde oamenii nu au acces în mod normal ( de exemplu depozite, silozuri)

Definirea claselor de consecințe,conform anexei B a standardului SR EN 1990:2004

Categoriile geotehnice în funcție de clasele de consecințeși de condițiile amplasamentului – conform anexei SR EN 1997-1:2004/NB:2007

Categoriile geotehnice

Clasa de consecință

Condițiile amplasamentului

Pe ce se bazează proiectarea geotehnică

1 CC 1 Simple și cunoscute Experiență și investigare

geotehnică calitativă

2

CC 1 Complexe Investigare geotehnică de rutină și calcule de rutină

CC 2 Simple sau complexe

3 CC 3 Simple sau complexe Investigare geotehnică

specială și calcule profundate

Factorii de avut în vedere

Exemple de corelare

Exemplu 1

Pun

cte

Exemplu 2

Pun

cte

Exemplu 3

Pun

cte

Condiţii de

teren Terenuri

bune 2

Terenuri dificile

3 Terenuri dificile

6

Apa subterană Fără

epuismente 1

Cu epuismente

normale 2

Cu epuismente excepţionale

4

Clasificarea construcţiei

după categoria de importanţă

Redusă 2 Normală 3 Deosebit de excepţională

5

Vecinătăţi Fără riscuri 1 Risc

moderat 3 Risc major 4

Riscul

geotehnic Redus 6 Moderat 11 Mare 19

Punctajul corespunzător factorilor funcție de care se evaluează riscul geotehnic

Modul de stabilire a categoriei geotehnice funcție de riscul geotehnic este prezentat în normativul NP 074-2007, indicat în anexa națională ca normativ care conține informații complementare ce pot fi utilizate la aplicarea standardului Eurocod 7. Conform NP 074-2007, riscul geotehnic se stabileste pe baza unui punctaj obținut din sumarea valorilor numerice atribuite celor patru factori (condițiile de teren, apa subterană, categoria de importanță și vecinătățile) avuți în vedere la stabilirea acestuia .

Riscul geotehnic Categoria geotehnică

Tip Limite punctaj

Redus 6...9 1 Moderat 10...14 2 Major 15...21 3

Încadrarea lucrărilor în categorii geotehnice în funcție de riscul geotehnic

De asemenea , la punctajul obținut, normativul NP 074-2007 recomandă adăugarea de puncte corespunzătoare zonei seismice, funcție de valoarea accelerației terenului pentru proiectare agR (din anexa națională SR

EN 1998-1:2004/NA:2008 la Eurocod 8), astfel:-două puncte pentru zonele cu agR ≤ 0,24g

-un punct pentru restul zonelorCu punctajul obținut se definește gradul de risc și se poate face

încadrarea în categoria geotehnică conform tabelului de mai jos.

Categoriile geotehnice

Categoria geotehnică 1 Categoria geotehnică 2 Categoria geotehnică 3

Investigaţii geotehnice

Şanţuri, penetrări şi foraje de recunoaştere a

terenului

Investigaţii de rutină cuprinzând şanţuri,

penetrări, foraje, încercări în laborator şi

eventual pe teren

Investigaţiile menţionate la Categoria geotehnică 2 şi, în plus, încercări cu

caracter special în laborator şi pe teren

Metode de proiectare

Metode de proiectare bazate pe măsuri

prescriptive şi proceduri simplificate, de

exemplu, utilizarea tabelelor cu presiuni

convenţionale la fundarea directă.

Calculele de stabilitate şi de deformaţii pot să

nu fie necesare

Calcule de rutină pentru stabilitate/ capacitate portantă şi deformaţii

folosind metode uzuale recomandate în normele

în vigoare

Calcule mai complexe, care pot să nu facă parte din normele în vigoare

Investigațiile geotehnice și metodele de proiectare corespunzătoare fiecărei categorii geotehnice

Corespunzător fiecărei categorii geotehnice normativul NP 074-2007 descrie, în acord cu principiile din Eurocod 7, exigențele privind investigațiile geotehnice care trebuie realizate și metodele de proiectare precum și corelarea categoriilor geotehnice cu tipurile de lucrări.

Schema modului de stabilire a valorilor caracteristice ale parametrilor geotehnici

Valori caracteristice ale parametrilor geotehnici

De regulă, valorile caracteristice ale parametrilor geotehnici se stabilesc pentru un element geologic denumit strat, alcătuit din pământ aparținând aceleiași formațiuni geomorfologice și aceleiași clase (conform SR EN 14688-2:2005), care prezintă o variabilitate limitată a valorilor acestor parametri. Când în formațiunea geologică alcătuită din aceeași clasă de pământ apar porțiuni cu proprietăți distincte, se poate păstra denumirea integrală de strat, dar în cuprinsul acestuia se conturează subdiviziuni ca orizonturi (delimitate în grosime), lentile (delimitate în plan și în grosimea stratului), zone (delimitate în plan), pentru care se stabilesc valori proprii ale parametrilor geotehnici.

În schema alăturată este reprezentată, conform NP 122-2008, procedura de stabilire a valorilor caracteristice ale parametrilor geotehnici pe baza măsurătorilor obținute din încercări directe și indirecte și a măsurătorilor privind comportarea structurilor geotehnice.

Parametrul geotehnic Vx,max

Numărul de valori n

Valori kn pentru:

Greutatea volumică 0,05 Vx necunoscut Vx cunoscut

3 1,69 0,95

Umiditatea naturală, w Indicele de consistență Ic

Indicele porilor, e Gradul de îndesare, ID

0,15

4 1,18 0,82 5 0,95 0,74 6 0,82 0,67 8 0,67 0,58 10 0,58 0,52

Indicele de plasticitate, Ip 0,30 20 0,39 0,37 30 0,31 0,30

Valori maxime ale coeficientului de variație recomandate pentru delimitarea

unui element geologic

Valori coeficientului statistic kn pentru un nivel de asigurare de 95% în stabilirea valorilor caracteristice

Coeficientul de variație Vx pentru valorile determinate prin încercări și pentru

valorile derivate ale parametrilor geotehnici care servesc la identificarea și clasificarea pământului din cuprinsul elementului geologic se recomandă să nu depășească Vx,max.

Coeficientul de variație Vx se calculează cu ajutorul relațiilor:

m

xx X

sV

2

mix XX1n

1s

n

XX i

m

sx - abaterea standard a valorilor individuale selectate Xi, determinate prin încercări sau derivate din rezultatele încercărilor pe teren sau în laboratorXm - media aritmetică a valorilor Xi selectate,n - numărul de valori Xi selectate.

În situația în care coeficienții de variație pentru un strat de pământ delimitat pe considerente geomorfologice depășesc valorile maxime indicate în tabelul 7, se recomandă împărțirea acestuia în subdiviziuni geologice sau să se stabilească o dependență a variației parametrilor în raport cu dimensiunile în plan sau în adâncime ale terenului de fundare.

Valoarea caracteristică a parametrului geotehnic Xk se stabilește cu relația:

xnmk Vk1XX

kn - este un coeficient statistic de variație a mediei, care depinde de numărul de valori selectate și de nivelul de asigurare al mediei.

Semnul + sau - corespunde valorii caracteristice superioare (Xk,sup), respectiv (Xk,inf) a parametrului.

Valorile caracteristice locale Xk loc , se calculează cu relația:

xmloc,k V21XX

Metode de proiectare geotehnică

Pentru verificarea stărilor limită, în funcție de situația de proiectare, standardul Eurocod 7 recomandă utilizarea unor metode de proiectare, prezentate schematic în figura de mai jos, verificarea efectuându-se prin una dintre aceste metode sau printr-o combinație între acestea, iar atunci când este posibil rezultatele obținute trebuie verificate în raport cu experiența comparabilă (informații referitoare la terenul de fundare, pentru care se așteaptă o comportare geotehnică similară, în condițiile în care acesta preia încărcările unei structuri similare).

Proiectarea geotehnică

Proiectarea geotehnică prin calcul

Exemple de stări limită ultime

În normativul SR EN 1997-1:2004 sunt descrise 3 abordări de calcul, dintre care pentru fundații de suprafață pot fi utilizate:-Abordarea de calcul 1: - Gruparea 1: (A1 ''+'' M1 ''+'' R1) - Gruparea 2: (A2 ''+'' M2 ''+'' R1)-Abordarea de calcul 3: - Gruparea : (A1 ''+'' M2 ''+'' R3)

Verificarea stărilor limită STR și GEO

Set

Acțiuni Parametrii pământului

Rezistențe Permnente Variabile N F N F

γG γQ γφ′ γc′ γR,v γR,h A1 1,35 1,00 1,50 0 - - - - A2 1,00 1,00 1,30 0 - - - - M1 - - - - 1,00 1,00 - - M2 - - - - 1,25 1,25 - - R1 - - - - - - 1,00 1,00 R3 - - - - - - 1,00 1,00

Seturi de coeficienți parțiali pentru acțiuni(A),

parmetrii pământului(M) și rezistențe(R)

Schemă de verificare a stărilor limită ultime în abordarea de calcul 1-gruparea 1

Schemă de verificare a stărilor limită ultime în abordarea de calcul 1-gruparea 2

CALCULUL CAPACITĂȚII PORTANTE CONFORM STANDARDULUI EUROCOD 7, ANEXA D

isbNB''0,5+isbNq'+isbNc'=R/A' qqqqcccc

LB e2L2e-BL'B'A'

Pentru verificarea fundațiilor de suprafață la stări limită ultime de cedare sau deformație excesivă ale unui element de structură (STR) sau ale terenului (GEO), normativul SR EN 1997-1:2004 (Eurocod 7) impune îndeplinirea următoarei condiții:

dd RV

Vd - valoarea de calcul a încărcării verticale sau componentei normale a

rezultantei acțiunilor aplicate asupra bazei fundației (include greutatea fundației și a umpluturii)Rd - valoarea de calcul a rezistenței față de o acțiune; Rd=R/γR

Funcție de abordările de calcul și de grupările coeficienților parțiali, valoarea rezistenței R, se poate determina din relațiile pentru calculul capacității portante a terenului, din anexa D a normativului:

-pentru condiții drenate:

în care:A′ - suprafața efectivă de calcul fundației (suprafața redusă a tălpii);

eL, eB - excentricitățile rezultantei acțiunilor față de axa transversală, respectiv

față de axa longitudinală a fundațieiB′, L′ - lățimea efectivă a fundației, respectiv lungimea efectivă a fundației

c′ - coeziunea efectivăq′ - presiunea geologică efectivă de calcul la nivelul bazei fundației, q'=γ'∙Dγ′ - valoarea de calcul a greutății volumice efective a pământului sub nivelul tălpii fundațieiNq, Nc, Nγ – factorii capacității portante

2/'45eN 'tanq

'cot1NN cc

'tan1N2N q

bq, bc, bγ – factorii înclinării bazei fundației

'tanN

b1bb

c

qqc

2q 'tan1bb

sq, sc, sγ – factorii formei bazei fundației

-formă rectangulară: 'sin'L/'B1sq 'L/'B3.01s

1N

1Nss

q

qqc

; ;

-formă circulară sau pătrată: 'sin1sq 7,0s

1N

1Nss

q

qqc

; ;

'tanN

i1ii

c

qqc

iq, ic, iγ – factorii înclinării încărcării produsă de o forță orizontală

m

q 'cot'c'AV

H1i

1m

'cot'c'AV

H1i

când H acționează în direcția lățimii B′

'L/'B1

'L/'B2mm B

când H acționează în direcția lungimii L′

'B/'L1

'B/'L2mm L

când H acționează în direcția ce formează un unghi θ cu direcția lungimii L′ atunci

2B

2L sinmcosmmm

- pentru condiții nedrenate:

qisbc2=R/A' cccu în care:bc – factorul înclinării bazei fundației

2

21bc

sc – factorul formei bazei fundației

-formă rectangulară: 'L/'B2.01sc

-formă circulară sau pătrată: 2,1sc ic – factorul încărcării produsă de o forță orizontală H

uc c'A

H11

2

1i , cu H ≤ A'cu

Fundație izolată pătrată – valori de calcul Vd, Rd și A'

Încărcarea verticală de calcul Vd , transmisă terenului prin talpa fundației, rezultă din acțiunile permanente și variabile care provin de la suprastructură, la care se adaugă acțiunea din greutatea proprie a fundației și a umpluturii, toate fiind afectate de coeficienți parțiali ai acțiunilor, funcție de abordările de calcul și de grupările utilizate:

QkQGkGkGd VWVV

VGk , VQk - acțiuni permanente, respectiv variabile, caracteristice, transmise fundației de către suprastructurăWGk - acțiune permanentă caracteristică dată de greutatea proprie a fundației și a umpluturii de pământ de deasupra acesteia.γG , γQ - coeficienți parțiali ai acțiunilor (permanente, respectiv variabile)

Coeficienți parțiali pentru acțiuni(A), parmetrii pământului(M) și rezistențe(R)

Set

Acțiuni Parametrii pământului

Rezistențe Permnente Variabile N F N F

γG γQ γφ′ γc′ γR,v γR,h A1 1,35 1,00 1,50 0 - - - - A2 1,00 1,00 1,30 0 - - - - M1 - - - - 1,00 1,00 - - M2 - - - - 1,25 1,25 - - R1 - - - - - - 1,00 1,00 R3 - - - - - - 1,00 1,00

Tip încărcare Încărcare centrică Încărcare excentrică Abordare de calcul AC1

AC3 AC1

AC3 Grupare G1 G2 G1 G2 Bmin (m) 1,90 2,09 2,41 2,22 2,47 2,76 VGk (kN) 1000

WGk = B2∙(d1∙γu+ d2∙γb) (kN) 91 110 146 124 154 192 γG 1,35 1,00 1,35 1,35 1,00 1,35

VQk (kN) 250 γQ 1,50 1,30 1,50 1,50 1,30 1,50

Vd = γG(VGk+WGk)+γQVQk (kN) 1847,8 1435,1 1922,6 1892,7 1479,7 1984,2 Hk (kN) 0 100

Hd = γQHk (kN) 0 0 0 150 130 150 eB = Hd∙h/Vd 0 0 0 0,159 0,176 0,151 c′ (kN/m2) 16

γc′ 1,00 1,25 1,25 1,00 1,25 1,25 c′d = c′/γc′ (kN/m2) 16 12,8 12,8 16 12,8 12,8

φ′ ( , ) 19 γφ′ 1,00 1,25 1,25 1,00 1,25 1,25

φ′d = tan-1(tanφ′/γφ′) ( , ) 19 15,4 15,4 19 15,4 15,4 Nc = (Nq-1) ∙cot φ′d 13,93 11,23 11,23 13,93 11,23 11,23

Nq= e π∙tanφ′d∙tan2(45+ φ′d /2) 5,8 4,09 4,09 5,8 4,09 4,09 Nγ=2(Nq-1)∙tan φ′d 3,30 1,70 1,70 3,30 1,70 1,70

bc = bq = bγ 1 sc=(sq∙Nq-1)/(Nq-1) 1,393 1,351 1,351 1,393 1,351 1,351

sq=1+sin φ′d 1,325 1,265 1,265 1,325 1,265 1,265 sγ 0,7

ic=iq-(1-iq)/(Nc∙tan φ′d) 1 0,869 0,855 0,875 iq=[1-H/(V+A′∙c′∙cot φ′d)]

m 1 0,892 0,890 0,905 iγ=[1-H/(V+A′∙c′∙cot φ′d)]

m+1 1 0,828 0,825 0,848 m=mB=[2+( B′/ L′)]/[1+( B′/ L′)] 1,5 1,538 1,538 1,529

R/A′ (kN/m2) 516,2 328,6 332,1 450,8 284,4 293,6 γR 1

Rd = R/γR (kN) 1863,5 1435,6 1928,9 1904,4 1488,2 1991,6

Calculul capacității portante (R/A′) conform Eurocod 7

Calculul capacității portante (pcr) conform NP 112-04

Tip încărcare Încărcare centrică

Încărcare excentrică

Bmin (m) 2,01 2,28 VGk (kN) 1000

WGk = B2∙(d1∙γu+ d2∙γb) (kN) 101,8 131 γG 1,35

VQk (kN) 250 γQ 1,50

Vd = γG(VGk+WGk)+γQVQk (kN) 1749,94 1789,35 Hk (kN) 0 100

Hd = γQ∙ψ0∙Hk (kN) 0 105 eB = Hd∙h/Vd 0 0,117

B′=B-2eB 2,01 2,05 A′= B′∙ L′ 4,04 4,66 c* (kN/m2) 16

φ* ( , ) 19 Nc = (Nq-1) ∙ctg φ* 13,93 13,93

Nq= e π∙tg φ*∙tg2(45+ φ*/2) 5,8 5,8 Nγ=2(Nq-1)∙tg φ* 1,487 1,487

λc= λq 1,3 1,3 λγ 0,6 0,6

ic=iq-(1-iq)/(Nc∙tg φ*) 1 0,881 iq=[1-(H/Hcr)∙tg φ*]m 1 0,902

iγ=[1-(H/Hcr)∙tg φ*]m+1 1 0,841 Hcr=V∙μ+ B′∙L′∙Ca 529 541

m=mB=[2+( B/ L)]/[1+( B/ L)] 1,5 1,5 pcr (kN/m2) 484,9 429,73

0,9˖pcr (kN/m2) 436,4 386,76 p′ef = Vd /A′ (kN/m2) 433,14 383,71

Deosebiri între relațiile de calcul a capacității portante (Eurocod 7 și NP 112-2004)

Normativ Eurocod 7 NP 112-2004

Condițiile de verificare a stării limită de capacitate portantă

dd RV crcef pm'p

Relațiile capacității portante

isbN'B'5,0

isbN'qisbN'c'A

Rqqqqcccc

iN'B'iN'qiN'cp qqqccccr

Factorul de capacitate portantă Nγ tan1N2N q tan1N9,0N q

Factorii de formă ai bazei fundației

rectangulară pătrată sau circulară

rectangulară pătrată sau circulară

1N/1Nss qqqc 'L/'B3,01qc 3,1qc

'L/'B1sq 'sin1sq

'L/'B3,01s 7,0s 'L/'B4,01 6,0

Factorii înclinării încărcării produsă de o forță oriontală m

q 'cot'c'AV

H1i

m

aq tan

C'AV

H1i

1m

'cot'c'AV

H1i

1m

a

tanC'AV

H1i

'L/'B1/'L/'B2mm B L/B1/L/B2mm B 'B/'L1/'B/'L2mm L B/L1/B/L2mm L

N

orm

ativ

Încă

rcar

e

Abo

rdar

e de

ca

lcul

Gru

pare

Bm

in (

m)

Valori procentuale comprative Eurocod 7 STAS 3300

Centrică Excentrică Cen. Excen. AC1

AC3 AC1

AC3 G1 G2 G1 G2

1,90 2,09 2,41 2,22 2,47 2,76 2,01 2,28

Eur

ocod

7 C

AC1 G1 1,90 100% 90,9% 78,8% 85,6% 76,9% 68,8% 94,5% 83,3% G2 2,09 100% 86,7% 94,1% 84,6% 75,7% 96,2% 91,7%

AC3 2,41 100% 92,1% 97,6% 87,3% 83,4% 94,6%

E AC1

G1 2,22 100% 89,9% 80,4% 90,5% 97,4% G2 2,47 100% 89,5% 81,4% 92,3%

AC3 2,76 100% 72,8% 82,6%

NP 112 Centrică 2,01 100% 88,6%

Excentrică 2,28 100%

Compararea rezultatelor

Valori procentuale comparative între lățimile minime Bmin ale tălpii fundției

Valori procentuale comprative

Normativ Eurocod 7 STAS 3300 Încărcare Centrică Excentrică

Cen. Exc. Abordare de calcul AC1 AC3 AC1 AC3

Grupare G1 G2 G1 G2

(Vd / Rd)EC7 ; (pef / mc∙pcr)

NP112 41,86 %

50,95 %

66,68 %

52,82 %

65,88 %

84,05 %

47,30 %

57,58 %

Valori procentuale comparative ale utilizării capacității portante

pentru o lățime impusă a tălpii fundației B = 3m

Deoarece în modelarea efectelor acțiunilor și rezistențelor există anumite incertitudini, Eurocod 7 impune cele trei abordări de calcul, cu grupările de coeficienți corespunzătoare, cu cerința ca stările limită ultime să nu fie depășite în nici unul din cazuri. Prin urmare, se adoptă întotdeauna abordarea de calcul care îndeplinește această cerință și pentru celelalte.

În exemplul studiat, atât în condiții de solicitare centrică cât și excentrică, suprafețele cele mai mari ale bazei fundației izolate pătrate sunt date gruparea de coeficienți din abordarea de calcul 3, aceasta devenind reprezentativă pentru calculul conform Eurocod 7. În mod firesc, în cazul fundației cu lățimea impusă B=3m, în ambele cazuri de solicitare (centrică și excentrică) capacitatea portantă este cel mai bine utilizată, de asemenea, în abordarea de calcul 3. Suprafețele bazei fundației determinate utilizând gruparea de coeficienți din abordarea de calcul 3 din Eurocod 7 reprezintă 65-70 % din suprafețele calculate conform NP 112-2004. Prin urmare, deși normativul NP 112-2004 este considerat ca fiind complementar standardului Eurocod 7, deoarece din calculul efectuat rezultă valori diferite, în cazul fundațiilor de suprafață se poate considera că terenul calculat conform NP 112-2004 are o valoare a capacitatății portante mică decât valoarea calculată conform Eurocod 7, dar aceste procente pot varia funcție de complexitatea fiecărei situații de proiectare.

CALCULUL CAPACITĂȚII PORTANTE CONFORM STANDARDULUI EUROCOD 8-5, ANEXA F

Pentru verificarea capacității portante a fundațiilor directe în condiții seismice conform Eurocod 8, partea 5, trebuie verificată îndeplinirea expresiei generale (F.1), dată în anexa informativă F:

01

N'

Fm1N

MFf1

NFm1N

VFe1d

kkc

cMM'c

b'kka

cTcT

,N

NN

max

EdRd

,N

VV

max

EdRd

,

BN

MM

max

EdRd

în care,

a, b, c, d, e, f, m, k, k′, cT, cM, c′M, β, γ - parametrii numerici dependenți de

tipul de pământ (tabelul 18)γRd - coeficent parțial al modelului

NEd - valoarea de calcul a efortului normal pe baza orizontală a fundației

VEd - valoarea de calcul a forței tăietoare orizontală

MEd - valoarea de calcul a acțiunii exprimată în termeni de moment

Pentru pământuri pur coezive sau necoezive saturate capacitatea portantă ultimă sub sarcină vertical centrică se calculează cu relația:

B

c)2(N

Mmax

Gruparea seismică: i,ki,2Edi,k Q""A""G -conf. SR EN 1990:2004

4,02 ; 00,1I 174NWNN Qk2kGkEd m/kN

20FAAV bIEkIEdEd m/kN 22DVM EdEd m/kNm 100NGk m/kN ; 15NQk m/kN 68Wk m/kN -greutatea fundației

4,1cu 21cu 2m/kN 15/cc cuuud 2m/kN 25,1' 18' 57,14)/'(tantan' '

1d

70,0a ; 29,1b ; 14,2c ; 81,1d ; 21,0e ; 44,0f ; 21,0m 22,1k ; 00,1'k ; 00,2cT ; 00,2cM ; 00,1'c M ; 75,2 ; 85,1

835,1 3m/t ; 1S g20,0agR ; 96,1aa gRIg

37,231Nmax m/kN 752,0N ; 086,0V ; 031,0M ; 712,0F

00004,01

NFm1N

MFf1

NFm1N

VFe1d'kkc

cMM'c

b'kka

cTcT

Calculul capacității portante conform Eurocod 8, partea 5

Calculul fundațiilor de suprafață în condiții seismice

Calculul capacității portante (pcr,s) conform GP 014-97

Gruparea seismică: i,ki,2Edi,k Q""A""G -conf. SR EN 1990:2004

4,02 ; 00,1I 174NWNN Qk2kGkEd m/kN

20FAAV bIEkIEdEd m/kN 22DVM EdEd m/kNm

126,0N

Me

Ed

EdB

100NGk m/kN 15NQk m/kN

68Wk m/kN

21cu 2m/kN → 14cu 2m/kN 18' → 9'

53,183pcr 2m/kN ; 18,165p9,0 cr 2m/kN

978,1z m 97,0rd 1

20,0g/aK gRs ; 844,0K0

21,35v 2m/kN ; 70,29h 2m/kN 44,4s 2m/kN

146,00 ; 276,0s ; 847,0

44,155pp crs,cr 2m/kN ; 89,139p9,0 s,cr 2m/kN ; 35,63pef 2m/kN

Calculul fundațiilor de suprafață în condiții seismice conform prevederilor normativelor Eurocod 8, partea 5 (anexa F) și GP 014-97, prezintă deosebiri în ceea ce privește modul de determinare al valorilor de calcul ale acțiunilor, parametrilor de rezistență ai pământului și relațiilor pentru determinarea și verificarea capacității portante.

În exemplul studiat, pentru aceleași condiții de încărcare, din relațiile de verificare a capacității portante, se constată că în calculul fundației continue conform Eurocod 8, pentru o lățime a bazei fundației B = 3 m, capacitatea portantă este utilizată complet, iar în calculul conform GP 014-97 este utilizată doar în proporție de 45,3% .

Aproximativ aceeași diferență procentuală se obține dacă se face raportul între lățimile care îndeplinesc la limită condițiile de verificare a capacității portante, corespunzătoare celor două normative:

În exemplul studiat, lățimile cele mai mari ale bazei fundației continue rezultă din calculul conform Eurocod 8, acestea fiind cu aproximativ 55% mai mari decât cele calculate conform normativului GP 014-97.

Pe baza acestor valori, se poate considera că proiectarea fundațiilor continue cu Eurocod 8, partea 5 este mai restrictivă decât cea cu GP 014-97, aceste rezultate putând varia funcție de complexitatea fiecărei situații de proiectare.

%66,44

m00,3B

m34,1B)8EC(

)014GP(

Compararea rezultatelor

REALIZAREA PILOȚILOR FORAȚI ÎN SISTEM CFA

(Continous Flight Auger)

MODUL DE EXECUȚIE A PILOȚILOR FORAȚI CU (ȘNEC)

CONTINUU - când a fost atinsă cota excavației, se ridică șnecul aproximativ cu 20 cm, după care, prin intermediul pompei de beton se injectează betonul sub presiune mare.

REALIZAREA PILOȚILOR FORAȚI CU BURGHIU (ȘNEC) CONTINUU

De la introducerea ei, acum 50 de ani în America de Nord, această metodă de forare a devenit din ce în ce mai populară datorită prețului relativ ieftin comparativ cu alte metode de realizare a piloților.

REALIZAREA PILOȚILOR FORAȚI CU BURGHIU (ȘNEC) CONTINUU

o Lungimea șnecului poate fi adaptată în funcție de adâncimea si tipul solului în care se realizează forajul.o Datorită faptului că în timpul forajului, pământul nu este excavat din foraj, ci rămâne lipit de șnec, iar în timpul betonării pe măsura extragerii șnecului, forajul este umplut cu beton sub presiune, riscul ca pereții forajului să se dărâme este nul.

REALIZAREA PILOȚILOR FORAȚI CU BURGHIU (ȘNEC) CONTINUU

o Această tehnologie are la bază utilizarea unui șnec continuu aplicat pe un tub central.o Metoda permite realizarea unor astfel de foraje pe o varietate mare de tipuri de sol, fie ele uscate sau inundate.o Burghiul poate avea diametre cuprinse între 300-1200 mm și poate pătrunde pana la adâncimi de 10-18 m.

MODUL DE EXECUȚIE A PILOȚILOR FORAȚI CU (ȘNEC)

CONTINUU1. Organizarea șantierului- amenajarea platformei de lucru- pregătirea utilajului2. Trasarea poziției piloților- trasarea propriu-zisă de către un inginer topometrist- marcarea poziției cu ajutorul cupoanelor metalice3. Forarea pilotului și betonarea- operația de forare se realizează prin înfigerea și rotirea șnecului în sol până la atingerea cotei finale a pilotului

MODUL DE EXECUȚIE A PILOȚILOR FORAȚI CU (ȘNEC)

CONTINUU - când a fost atinsă cota excavației, se ridică șnecul aproximativ cu 20 cm, după care, prin intermediul pompei de beton se injectează betonul sub presiune mare.

AVANTAJELE TEHNOLOGIEI CFA FAȚĂ DE TEHNOLOGIILE CU TUBAJ RECUPERABIL SAU BENTONITĂ: Viteză mai mare de execuție Se mobilizează mai bine frecarea laterală astfel încat capacitatea portantă a unui pilot crește cu 20-30% Prin introducerea betonului cu presiune, de jos în sus, se garantează o continuitate a betonului 100%, nefiind necesară montarea de țevi metalice pentru controlul continuității.De asemenea la grupuri de piloți prin sistemulde injectare a betonului se produce și o compactare a betonului de fundare.

Instalațiile de forare sunt dotate cu un computer care urmărește în timpul execuției piloților parametrii de forare și betonare precum verticalitatea forajului, viteza de înaintare în sol, viteza de rotație a șnecului, adâncimea forată, presiunea cu care se injectează betonul, momentul de torsiune, cantitatea de beton consumată la un momentdat, precum și consumul specific de beton.

LUCRĂRI DE CONSTRUCTIE A UNUI PARC EOLIAN

STUDIU DE CAZ

Toate construcţiile sunt realizate în baza unui “sistem structural “ ce reprezintă ansamblul elementelor care asigură rezistenţa şi stabilitatea acestora sub acţiunea încărcărilor statice, dinamice şi seismice.

Ca elemente structurale definim : suprastructura (S), substructura (B), fundaţia (F) şi terenul de fundare (T).

Fundaţia (F) reprezintă ansamblul elementelor structurale care asigură transmiterea în bune condiţii de rezistenţă şi stabilitate a sarcinilor exterioare la terenul de fundare.

Terenul de fundare (T) reprezintă suportul construcţiei, sau volumul de rocă ori pământ ce resimte influenţa construcţiei respective, sau în care pot avea loc fenomene cu consecinţe asupra construcţiei.

48

PARTI COMPONENETE ALE UNEI TURBINE EOLIENE

PALETA DE TURBINA EOLIANA

NACELA UNEI TURBINI EOLIENE DE 2 MW

Rol principal: protejarea componentelor turbinei

PARC EOLIAN CÂRLIG

Pilonul are rolul de a susţine turbina eoliană şi de a permite accesul în vederea exlploatării şi

executării operaţiilor de întreţinere, respectiv reparaţii. În interiorul pilonilor sunt montate atât reţeaua

de distribuţie a energiei electrice produse de turbina eoliană, cât şi scările de acces spre nacelă.

PILONUL UNEI TURBINE EOLIANA

Din punct de vedere geomorfologic, zona se încadrează în marea unitate a Podişului Moldovenesc subunitatea Câmpia Moldovei. Din punct de vedere hidrogeologic, se consideră că potenţialul zonei este în general redus. Sub aspect geologic, formaţiunile întâlnite în zonă aparţin sarmaţianului şi cuaternarului. Sarmaţianul reprezintă fundamentul zonei şi este reprezentat de o argilă marnoasă vânătă-cenuşie ce se întâlneşte de la o adâncime, de obicei, mai mare de 10,00 m. Cuaternarul este reprezentat printr-un depozit loessoid (zona de platou), respectiv un “deluviu de pantă” argilos prăfos (zona de coastă).

Conform reglementării tehnice “Cod de proiectare seismică – Partea 1 – Prevederi de proiectare pentru clădiri” indicativ P 100-1/2006, zonarea valorii de vârf a acceleraţiei terenului pentru proiectare, în zona studiată, pentru evenimente seismice având intervalul mediu de recurenţă IMR = 100 ani, are următoarele valori:

Acceleraţia terenului pentru proiectare: ag=0.24g

Perioada de control (colţ) Tc= 0,70 sec.

GEOLOGIE, SEISMICITATEA

Stabilirea clasei de importanţă s-a realizat în conformitate cu prescripţiile cuprinse în Cod de Proiectare Seismică P100-1/2006, tab. 4.3.

Prezenta lucrare se încadrează în clasa de importanţă III, aparţinând grupei de clădiri de tip curent, care nu fac obiectul celorlalte categorii cuprinse în tabel.

Factorul de importanţă şi de expunere la cutremur, asimilat acestor tipuri de lucrări se adoptă γ I=1.0.

Turnul - este o construcţie metalică tronsonată avand în plan o formă circulară cu diametrul de 4.81 m la bază. Înălţimea tronsonului de la bază este de 1.00 m.

Fundaţia pentru susţinerea unui turn H=98.30m, va avea forma în plan a unui octogon cu lungimea unei laturi de 6.12 m. Lungimea maximă în plan a tălpii fundaţiei va fi de 16.00 m iar lungimea minimă de 14.78 m. Înălţimea totală a unei fundaţii, măsurată de la cota superioară a stratului de egalizare din beton simplu şi până la partea inferioară a inelului de la baza turnului, va fi de 3.00 m

Pentru fiecare turbină s-a realizat câte un foraj în vederea stabilirii stratificaţiei şi a condiţiilor geotehnice de pe amplasament :

Stratificatiile care s-a intilnit au fost:

Pe toată adâncimea forajului, nivelul hidrostatic a fost interceptat la adâncimea de 6.80 m faţă de C.T.N.

(0,00 ÷ 0,30) m – Sol vegetal;

(0,30 ÷ 11,00) m – Pachet de argilă prăfoasă maronie şi argilă prăfoasă roşiatică cu zone brun gălbui, cu intercalaţii nisipoase, cu mici concreţiuni de calcar, cu plasticitate mare, plastic vartoasă, cu compresibilitate medie spre mare, saturată;

(11,00 ÷ 19,80) m – Pachet de nisip prăfos cu intercalaţii argiloase cu plasticitate medie, plastic vârtos, mediu indesat, umed şi nisip grosier cafeniu cu pietriş, îndesat;

(19,80 ÷ 24,50) m – Alternanţă între argilă şi argilă prăfoasă gălbui cafenie cu concreţiuni calcaroase, cu nivele nisipoase, cu plasticitate mare, plastic vârtoasă spre tare, cu compresibilitate medie spre mare;

(24,50 ÷ 30,00) m – Pachet de nisip prăfos şi praf argilos, cu plasticitate mare, plastic vârtos cu compresibilitate mare

Având în vedere stratificaţia terenului pe care urmează a fi amplasate cele 8 turbine, identificată prin 8 foraje conform Studiului, s-a recurs la realizarea acestor fundaţii ca unele de adâncime, pe piloţi foraţi din beton armat de diametru 1080 mm şi piloţi metalici elicoidali. Piloţii, atât cei foraţi din beton armat cât şi cei metalici elicoidali vor avea rol de preluare şi transmitere a eforturilor provenite din suprastructură şi rol de stabilizare a terenului în eventualitatea apariţiei unor planuri de alunecare datorită stratificaţiei terenului şi a acţiunilor dinamice.

 FUNDAȚII TURBINE EOLIENE

Piloţii, atât cei foraţi din beton armat cât şi cei metalici elicoidali vor avea rol de preluare şi transmitere a eforturilor provenite din suprastructură şi rol de stabilizare a terenului în eventualitatea apariţiei unor planuri de alunecare datorită stratificaţiei şi a acţiunilor dinamice.

Adoptarea acestui sistem mixt de piloţi a avut la bază obţinerea unor cantităţi cât mai reduse de lucrări ce urmează a fi executate şi îmbunătăţirea comportării piloţilor foraţi din beton armat la efectul de smulgere datorat acţiunilor provenite din suprastructură

VEDERE DE ANSAMBLU ARAMRE FUNDATII

Piloţii foraţi totalizează un număr de 13 elemente cu lungimi variabile cuprinse între 15.00 m şi 30.00 m. Lungimile piloţilor sunt măsurate de la cota săpăturii generale până la vârf şi se vor dispune pe talpa fundaţiei astfel:

1 pilot cu lungimea L=15.00 m, dispus în centrul geometric al tălpii fundaţiei;

4 piloţi cu lungimile L=20.00 m dispuşi pe circumferinţa unui cerc de rază 3.00 m, măsurată din centrul geometric al tălpii fundaţiei;

8 piloţi cu lungimile L=30.00 m dispuşi la o distanţă de 1.00 m, măsurată de la marginea fiecărui pilot până la marginea radierului pe fiecare latură a sa ;