Date post: | 03-Apr-2018 |
Category: |
Documents |
Upload: | ovidiu-holoc |
View: | 221 times |
Download: | 0 times |
of 34
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
1/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean1
CUPRINSUL REZUMATULUI
1. Introducere......................................................................................................................21.1. Utilizri ale ancorajelor n teren................................................................................2
1.2. Definiii. Tipuri de ancoraje n teren..........................................................................41.3. Exemple de ancoraje n teren.....................................................................................5
2. Proiectarea i execuia ancorajelor n teren.................................................................72.1. Proiectarea ancorajelor n teren conform normativelor ............................................7
2.1.1. Proiectarea ancorajelor n teren conform NP 114-04.....................................72.1.2. Proiectarea ancorajelor n teren conform SR EN 1997-1:2006......................92.1.3. Proiectarea ancorajelor n teren conform reglementrilor din Austria.........10
2.2. Execuia ancorajelor n teren...................................................................................113. ncercarea, controlul i monitorizarea ancorajelor n teren.....................................11
3.1. Prevederi ale normativelor.......................................................................................113.2.ncercrilor pe teren ale ancorajelor Bucureti.....................................................11
3.2.1. Prezentarea condiiilor ncercrilor pe teren.................................................113.2.2. Rezultatele ncercrilor pe teren...................................................................13
3.3. Modelarea ancorajelor n teren................................................................................143.3.1. Calibrarea i descrierea modelului................................................................143.3.2. Modelul fr cedare......................................................................................163.3.3. Modelarea cedrii la interfaa pmnt-bulb..................................................163.3.4. Modelarea unei ncrcri dinamice...............................................................183.3.5. Concluzii n privina modelrii.....................................................................19
4. Alctuirea structurilor situate n zone seismice.........................................................214.1. Aciunea seismic....................................................................................................214.2. Cutremurele de pmnt pentru proiectarea construciilor........................................214.3. Consideraii constructive privind alctuirea construciilor situate n zone
seismice.....................................................................................................................214.3.1. Aspecte generale...........................................................................................214.3.2. Alctuirea construciilor nalte situate n zone seismice...............................21
4.4. Fundaii pentru cldiri nalte situate n zone seismice.............................................215. Proiectarea i execuia fundaiilor ancorate situate n zone seismice......................24
5.1. Conceptul fundaiilor ancorate pentru cldiri nalte situate n zone seismice.........245.2. Exemple de fundaii ancorate...................................................................................276. Concluzii i contribuii personale................................................................................30
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
2/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean2
Remarcri
Pot spune c bursa atribuit prin proiectul Burse doctorale pentru ingineria
mediului construit, cod POSDRU/59/1.5/S/2, beneficiar UTCB, proiect derulat n cadrul
Programului Operaional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane, finanat din Fondurile
Structurale Europene, din Bugetul naional i cofinanat de ctre UTCB a fost un mare
stimulent i mi-a acordat un oarecare confort financiar necesar pe parcursul celor trei ani.
Vreau s remarc aici tot sprijinul i cldura cu care am fost tratat de ctre Prof. Univ.
Dr. Ing. Virgil Petrescu, Prof. Univ. Dr. Ing. Mircea Almoreanu i Ing. Silvia
Rusnescu.
Tot n cadrul acestui proiect am beneficiat i de un stagiu de ase luni la TU Graz,
Austria sub supervizarea Prof. Univ. Dr. Ing. Stephan Semprich.Gazdele mi-au oferit o primire extraordinar, mi-au asigurat condiii excelente pentru
studiu i nu numai. n acelai stagiu firma Keller, prin Ing. Laureniu Floroiu n primul rnd,
i-a oferit tot sprijinul pentru a-mi face cunoscut tehnologia de execuie a ancorajelor i nu
numai att.
Remarc centrul universitar Graz i consider c este un loc excelent pentru studiu i
cercetare.
Utilitatea acestui stagiu o pot aprecia ca fiind maxim.De asemenea, trebuie s subliniez sprijinul acordat de ctre conductorul tiinific,
Prof. Univ. Dr. Ing. Iacint Manoliu, probabil cel mai cunoscut profesor din Romnia n
domeniul Ingineriei Geotehnice att n Europa, ct i n ntreaga lume.
Nu n ultimul rnd vreau s subliniez c am beneficiat de ntreg suportul Catedrei de
Geotehnic i Fundaii din cadrul U.T.C.B., cu menionri speciale pentru Conf. Dr. Ing.
Manole erbulea, Asist. Dr. Ing. Daniel Manoli, dar i pentru studentul masterand la
Masterul de Inginerie Geotehnic, Ing. Liviu Bugea.
tefan Ardelean
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
3/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean3
1. IntroducereLucrrile de constucii trebuie s ndeplineasc anumite condiii din punct de vedere
economic, din punct de vedere al rezistenei i din punct de vedere al stabilitii. n multe
situaii criteriile economic i de rezisten sunt ndeplinite, iar pentru asigurarea stabilitii
lucrrii se apeleaz la lucrri suplimentare cum ar fi ancorajele n teren.
n prezenta tez, propunem o soluie pentru fundarea cldirilor nalte situate n zone
seismice.
Aceste tipuri de cldiri au n general fundaiile de tip radier general datorit ncrcrilorsemnificative pe care le transmit terenului de fundare. n gruprile fundamentale de ncrcri,
pentru terenuri relativ bune de fundare, soluia de fundare cu radier general este fezabil. n
gruprile speciale de ncrcri, datorit aciunii cutremurului, pe talpa radierului general apar
presiuni foarte mari pe de o parte, iar pe de alt parte chiar presiuni negative. Utilizarea
ancorajelor n teren pentru preluarea presiunilor negative i atenuarea presiunilor foarte mari
poate fi o soluie.
n acest scop, ne propunem ca, mai nti, s analizm partea cu privire la ancorajele n
teren, apoi comportarea structurilor nalte amplasate n zone seismice.
Dup aceasta, ne vom concentra atenia asupra soluiei de ancorare a fundaiilor
cldirilor nalte situate n zone seismice.
n final vom trage cteva concluzii i vom pune n eviden contribuiile personale cu
privire la tema abordat.
1.1. Utilizri ale ancorajelor n teren
Ancorajele n teren, numite pe scurt ancoraje, sunt elemente de sus inere solicitate la
traciune care se fixeaz cu o extremitate ntr-o lucrare de constucii a crei stabilitate trebuie
asigurat, iar cu cealalt extremitate se fixeaz ntr-un strat de pmnt sau ntr-o roc
stncoas.
Realizarea ancorajelor n teren, datorit tehnicitii ridicate a lucrrilor, trebuie
ncredinat numai unei uniti de specialitate care are experien n acest gen de lucrri.
n ce privete folosirea ancorajelor, trebuie menionat de la bun nceput c sunt
categorii de terenuri improprii pentru aceasta. n aceast categorie se afl pmnturile sensibile
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
4/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean4
la umezire, argilele cu contracii i umflri mari, pmnturi mloase i pamnturi care conin
materii organice.
Din punct de vedere istoric se poate aprecia ca moment al originii ancorajelor n teren
sfritul secolului al XIX-lea.Pe msura avansului tehnologic i a apariiei unor lucrri tot mai complicate, ancorajele
au fost tot mai mult folosite la diverse lucrri de construcii.
Astfel, Petros P. Xanthakos, n lucrarea sa Ground anchors and anchored structures,
precizeaz c utilizarea ancorajelor este favorizat de urmtorii factori:
- dezvoltarea tehnicilor de pretensionare a armturilor, inclusiv miniaturizarea,
- producerea unor foreze cu vitez mare de forare n pmnturi i mbuntirea
metodelor de injectare sub presiune n terenuri,- extinderea perioadei de via a ancorajelor i implementarea unor noi metode de
monitorizare,
- mrirea rezistenei armturilor la fore de ntindere, n primul rnd prin tipurile de
materiale folosite,
- producerea unor ancoraje care s poat fi utilizate i n terenurile formate din
nisipuri fine, praf sau chiar pmnturi argiloase,
- cerina de tot mai multe i mai adnci excavaii n zonele urbane, de multe ori sub
nivelul apelor subterane,
- puterea tot mai mare de nelegere i discernmnt a specialitilor, dar i a
beneficiarilor n ce privete soluiile privind proiectarea i execuia precum i
costurile lucrrilor de construcii.
Ancorajele n teren sunt folosite deocamdat, cel mai frecvent la lucrri de susinere cu
caracter temporar, respectiv perei de incint din palplane sau perei de incint din panouri de
beton armat. De asemenea sunt utilizate ancorajele n teren i la lucrri cu caracter definitiv
cum ar fi ziduri de sprijin, radiere generale aflate sub nivelul apei i supuse fenomenului de
subpresiune, fundaiile unor construcii nalte stlpi de linii electrice aeriene, piloni de radio,
televiziune sau telefonie mobil, couri de fum pe talpa crora se dezvolt eforturi de
ntindere. Nu n ultimul rnd, ancorajele n teren sunt folosite la lucrri de stabilizare a
versnilor sau a unor masive de roci stncoase fisurate puternic.
Diferite utilizri ale ancorajelor n teren sunt artate n figurile 1.1, 1.2, 1.3 i 1.4.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
5/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean5
Fig.1.1.Susinerea unor perei mulai Fig.1.2.Ancorarea unor radiere generale
Fig.1.3.Ancorarea unor ziduri de sprijin Fig.1.4.Ancorarea fundaiilor unor stlpi
1.2.Definiii. Tipuri de ancoraje n terenConform EN 1997-1:2004 ancorajele n teren sunt folosite pentru a asigura suportul
unei lucrri de susinere sau pentru a asigura stabilitatea pantelor, excavaiilor sau tunelurilor
sau pentru a rezista forelor de ridicare exercitate asupra structurilor prin transmiterea unei
fore de traciune unui strat rezistent de pmnt sau de roc.
n normativul romnesc NP 114:2004 ancorajul n teren este definit ca un element
structural capabil s transmit forele de ntindere care i sunt aplicate la un strat portant.
n figura 1.5 este redat schia unui ancoraj n teren conform SR EN 1537:2004.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
6/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cl
Rezumat Teza de doctorat Ing. Con
213 4
6
Le
Legend:
Le - lungimea armturii exterioare, deLfree - lungimea zonei libere a ancorajLfixed - lungimea zonei de ancorare a
Ltf- lungimea liber a armturiiLtb - lungimea de ancorare a armturii1 - Punct de fixare al armturii n pre2 - Punct de fixare a armturii n3 - Plac de distribuie4 - Bloc de transfer a forelor de ntin5 - Element structural6 - Pmnt sau roc stncoas7 Foraj8 - Manon de protecie mpotriva ad9 Armatur10 - Corp injectat (bulb)
Fig. 1.5
1.3. Exemple de ancoraje
Un prim exemplu este s
sunt prezentate n figura 1.7.
Fig
diri nalte n zone seismice
stantin tefan Ardelean
78
LtfLfre e
la punctul de fixare n blocaj pn la punctul de fixaruluincorajului
la tensionarecapul ancorajuiui n exploatare
ere
renei
.Schia unui ancoraj n teren
n teren
istemul de ancoraj temporar DYWIDAG (D
. 1.7. Ancoraj temporar DYWIDAG (DSI)
6
9 1 0
LtbLfix ed
n pres
I), ale crui detalii
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
7/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean7
n figura 1.9 este artat schia unui ancoraj permanent tip toron de la Keller, iar n
figura 1.10 schia unui ancoraj SBMA de la Keller. Ancorajul de tip SBMA presupune
executarea unui singur foraj, dar a mai multor bulbi care lucreaz independent. Astfel, este
permis mrirea lungimii zonei de ancorare de trei-patru ori, comparativ cu sistemul mono-ancoraj.
Fig. 1.9. Ancoraj permanent Keller (tip toron)
Fig. 1.10. Ancoraj temporar sau permanent Keller (tip SBMA)
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
8/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean8
2. Proiectarea i execuia ancorajelor n teren2.1. Proiectarea ancorajelor n teren conform normativelor
2.1.1. Proiectarea ancorajelor n teren conform NP 114-04NP 114-04 este indicativul normativului romnesc privind proiectarea i
execuia ancorajelor n teren i a fost elaborat n anul 2004 de UTCB.
Dimensionarea i verificarea ancorajelor se va face prin metoda strilor limit
(stri limit ale exploatrii normale i stri limit ultime).
Condiia general de verificare la starea limit a exploatrii normale este ca sub
efectul ncrcrilor totale de exploatare din gruparea fundamental, solicitarea pe
direcia ancorajului nS s nu depeasc efortul de pretensionare din faza final,
adic dup consumarea pierderilor.Dimensionarea sau verificarea seciunii de armtur se face pe baza urmtoarei
relaii de calcul:
unde,
nS - solicitarea din ancoraj sub efectul ncrcrilor totale de exploatare ngruprile fundamentale;
tA - aria transversal a armturii ancorajului;
pk - efortul unitar de blocare (efortul unitar transmis armturii de
ctre dispozitivul de tensionare a ancorajului);
lk - suma pierderilor de tensiune n ancoraj;
- coeficient al pierderii de tensiune din tabel
Condiia de verificare la starea limit ultim de deplasare a elementului ancorat
datorit alungirii ancorajului este ca, sub efectul valorilor limit ale ncrcrilor n
gruprile fundamentale, alungirea armturii, pe zona de lungime a , s fie mai micsau cel mult egal cu cea care rezult pe direcia longitudinal a ancorajului
considerat, innd seama de deplasarea admisibil a elementului ancorat. Pentru
dimensionare i/sau verificare se va folosi urmtoarea relaie de calcul:
kttc fAS )(
n care,
cS - solicitarea din ancoraj sub efectul ncrcrilor limit n gruprilefundamentale i speciale;
< )( lpktn kAS
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
9/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean9
tA - aria seciunii de armtur pretensionat;
ktf )( - rezistena caracteristic la ntindere a armturii, corespunztoare unei
deformaii specifice .
Condiia de verificare la starea limit de depire a capacitii portante a unuiadintre reazemele ce asigur stabilitatea elementului ancorat este ca solicitarea sub
efectul ncrcrilor limit n gruprile fundamentale i speciale, s fie mai mic
sau cel mult egal cu capacitatea portant a ancorajului. Pentru teren se vor considera
valorile de calcul ale caracteristicilor geotehnice. La ancorajele de clas A se sporete
nivelul de asigurare cu pn la 10%, independent de nivelul de asigurare prevzut
pentru ansamblul structurii. La stabilirea solicitrilor se vor considera ipoteze ct mai
apropiate de modul de lucru al terenului i al elementului ancorat n momentul cedrii.
Pentru dimensionare sau verificare solicitarea cS nu se va lua mai mic dect
. Dac nc SS > 5.1 se vor reanaliza ipotezele limit considerate, precum i
poziia i geometria ancorajelor, iar dac n aceste condiii inegalitatea rmne
valabil, atunci se va adopta n calcul valoarea rezultat. Dimensionarea i verificarea
ancorajului la aceast stare limit ultim se face cu relaia:
unde,
- solicitarea din ancoraj sub efectul ncrcrilor limit n gruprilefundamentale i speciale;
tkf - rezistena caracteristic la ntindere a armturii;
m - coeficient al condiiilor de lucru din tabel
Lungimea zonei de ancorare se va stabili pe baza uneia dintre rela iile de mai
jos:
n care,
1k - coeficient de siguran, egal cu 0.8;
1m - coeficient de siguran , egal cu 0.7 pentru ancorajele de clas A i B, i
respectiv 0.8 pentru cei de clas C;
cS
nS25.1
ttkc AfmS =
cS
sc NmkS 111
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
10/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean10
sN1 - fora de smulgere la ancorajele de prob.
sc NmkS 222
n care,
2k - coeficient de siguran , egal cu 0.7;
2m - coeficient de siguran , egal cu 0.7 pentru ancorajele de clas A i B, i
respectiv 0.8 pentru cei de clas C;
- fora de smulgere determinat prin calcul, pe baza valorilor normate ale
caracteristicilor.
Verificarea siguranei n exploatare a ancorajelor se va face cu ajutorul unui
factor de siguran dat de relaia:
0P
RF dS =
unde,
dR - capacitatea portant a ancorajului;
0P - fora de ntindere la blocare.n funcie de durata de via i de gradul de risc estimate la proiectare pentru
ancoraj, normativul NP 114-04 recomand adoptarea valorilor minime pentru SF ,
conform unui tabel.
2.1.2.Proiectarea ancorajelor n teren conform SR EN 1997-1:2006
SR EN 1997-1:2006 reprezint versiunea romn a standardului european EN 1997-
1:2004, anume Eurocodul 7, partea 1 i care se refer la regulile generale privind proiectareageotehnic.
Coeficienii pariali de sigutan ce trebuie avui n vedere la proiectarea ancorajelor n
teren sunt definii n anexa A a standardului, precum i, eventual n anexa naional.
Strile limit la care trebuie fcute verificrile sunt: STR i GEO.
Condiia general de verificare este:
dd RE ,
n care,
dE - valoarea de calcul a efectelor aciunii,
sN2
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
11/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean11
dR - valoarea de calcul a rezistenei fa de o aciune.
Abordarea de calcul ce trebuie avut n vedere pentru calculul ancorajelor este
Abordarea 1 cu urmtoarele grupri:
- gruparea 1: A1+M1+R1;- gruparea 2: A2+M1+R4.
Verificrile ce trebuie fcute sunt:
dad RP ,dtda RR ,, ,
n care,
dP - valoarea de calcul a ncrcrii asupra unui ancoraj,
daR
, - valoarea de calcul a rezistenei la smulgere a unui ancoraj,dtR , - valoarea de calcul a rezistenei la traciune a structurii unui ancoraj.
2.1.3. Proiectarea ancorajelor n teren conform reglementrilor din Austria
Determinarea capacitii portante se poate face i cu ajutorul tabelelor Ostermayer
prezentate n figura 2.1. Capcitatea portant este dat n funcie de natura terenului i de
lungimea bulbului.
Fig. 2.1.Capaciti portante ale ancorajelor pentru pmnturi necoezive i coezive
De remarcat este faptul c lungimea bulbului este limitat, anume mrimea lungimii
bulbului peste o anumit valoare nu mai aduce niciun surplus de capacitate portant, iar pe de
alt parte aceste diagrame sunt foarte practice i au o precizie acceptabil.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
12/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean12
2.2.Execuia ancorajelor n teren
Fig. 2.5. Pri din ancoraje dup execuie (Keller)
3. ncercarea, controlul i monitorizarea ancorajelor n teren3.1. Prevederi ale normativelor
3.2.ncercri pe teren ale ancorajelor Bucureti
3.2.1. Prezentarea condiiilor ncercrilor pe teren
ncercrile s-au efectuat n anul 2008, n Bucureti, de firma Keller Geotehnica sub
coordonarea Prof. Lothar Martak de la Universitatea Tehnic din Viena. Amplasamentul se aflsituat n Bucureti, sectorul 6, str. Gheorge Ranetti.
Testele au fost supervizate de Hon. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Lothar
MARTAK. Prof. Martak este expert n domeniul ancorajelor si reprezentat din partea Austriei
la organismele europene de elaborare a normelor referitoare la proiectarea, execuia i testarea
ancorajelor.
Figura 3.4. ofer o prezentare general a echipamentelor folosite pentru ncrcarea
ancorajelor i instrumentarea folosit la msurarea forelor i a deplasrilor.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
13/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean13
Fig. 3.3..Stratificaia i amplasarea ancorajelor de prob
Fig. 3.4..Prof. L. Martak, maistrul H. Zumpfi alii n timpul testarii unui ancoraj
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
14/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean14
3.2.2. Rezultatele ncercrilor pe teren
Tabelul 3.2.
Centralizarea rezultatelor testelor
Fig. 3.5.Graficul ncrcare deformaie pentru ancorajul 1
Pornind de la o ncrcare maxim de prob Pp de 700 kN, fora de proiectare Pd pentru
ancoraje provizorii nu ar trebui sa depeasc urmtoarele valori conform cu ISO/DIS 22475-5:
Pp= 1,15 Pd,
unde, Pd este valoarea ncrcrii din ancoraj la starea limit de exploatare normal.
ncrcarea caracteristic ce rezult din calculul geotehnic al terenului, suprasarcini,
trafic i presiunea apei subterane etc. trebuie multiplicat cu cel puin un factor de siguran
ntre 1,35 i 1,50 n funcie de valoarea ncrcrii temporare sau permanente, dup caz. Astfel
rezult:
Pd=l,40 Pk
Fora de ntindere la blocare P0 a captului ancorajului poate fi egal cu Pk. Conform
Eurocode 7, Partea 1 i EN ISO/DIS 22477-5, Anexa A. (normativ), A.3. Acceptance test
procedure, fora de ntindere la blocare va fi:
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
15/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean15
Pp= 1,15x1,40 Pk,astfel c:
Pp=1,61 Pk
3.3. Modelarea ancorajelor n teren3.3.1. Calibrarea i descrierea modeluluin vederea modelrii s-a ales utilizarea Metodei Elementelor Finite i a programului
ABAQUS. Modelul tridimensional creat iniial a fost unul perfect elastic. Dup cum se poate
observa n Figura 3.10., s-a modelat un masiv de pmnt de o arie suficient de mare pentru a nu
influena rezultatele analizei.
Fig. 3.10. Geometria modelului tridimensional analizat
Ca mrimi, a fost ales un masiv de pmnt cilindric, de raz 50m i nlime 25m.
Motivul alegerii formei cilindrice a masivului de pmnt rezid att n simplificarea mesh-ului
(discretizarea solidului creat), ct i n compatibilitatea dintre geometria acestuia i cea a
ancorajului.
Ancorajul a fost creat din dou pri: toroanele, asimilate n totalitatea lor ca un cilindru
cu raza de 0.1m, de lungime liber (n afara bulbului) de 10m i nc 6m lungimea bulbului,
acestea trecnd prin centrul acestuia. Bulbul are o seciune inelar, cu raz exterioar de 0.2m
i cea interioar egal cu raza exterioar a fasciculului de toroane.
Ca parametri de calcul au fost alese urmtoarele valori: pentru bulbul de beton s-a
considerat o comportare perfect elastic, avnd modulul lui Young E=2.7*107 kPa i
coeficientul lui Poisson,, de 0.25. Pentru fasciculul de toroane s-au utilizat valorile E=29*107
kPa i=0.30.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
16/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean16
Pentru modelarea terenului de fundare a fost ales un pmnt care iniial a avut o
comportare perfect elastic, caracterizat de urmtorii parametri: E=18000 kPa i
=0.30. Acest model perfect elastic a fost folosit doar n cadrul modelrii iniiale pentru a
verifica rapid convergena modelulului. Pentru modelarea comportrii plastice a acestuia a fostutilizat modelul constitutiv Drucker-Prager, cu urmtorii parametri: =13.70i d=10.50 kPa.
Masivul de pmnt a fost sprijinit la deplasare lateral (dup axele 0X i 0Y) cu
reazeme simple pe respectivele direcii, iar la fel s-a procedat i pentru direcia 0Z.
Pentru modelarea interaciunilor i a legturilor, att interne fascicul de toroane-bulb,
ct i ancor-pmnt, au fost folosite diferite tipuri de interaciuni. Astfel, ntre bulbul de beton
injectat i fasciculul de toroane a fost aleas o interaciune tangenial de tip Rough (fr
alunecare), simulnd astfel priza dintre armtura ancorei i betonul injectat la vrful acesteia.De asemenea, pentru componenta normal a interaciunii dintre cele dou, s-a ales tipul Hard
Contact, fr posibilitatea deplasrii relative a bulbului fa de toroane. n acest fel, s-a
modelat ntreaga interaciune beton-metal din interiorul ancorajului.
Pentru a crea interaciunea dintre ancoraj i terenul de fundare din jur, elementul de
rezisten a fost separat n 2 suprafee de contact: o suprafa de contact ntre fasciculul de
toroane i terenul de fundare i una ntre bulbul activ i teren. Pentru prima suprafa,
componenta normal a fost aleas de tipul Hard Contact, fr posibilitatea deplasrii relativefa de teren. Componenta tangenial a fost una de tip Lagrange multiplier. Asupra acestuia
a fost realizat ntreaga calibrare neexistnd date asupra coeficientului de frecare static.
Calibrarea a fost realizat, urmrindu-se pe parcursul a mai multor modele obinerea, la partea
superioar a toroanelor aa cum a fost realizat i monitorizarea ncercrii pe ancor, a
aceleiai deplasri sub aceeai for de pretensionare. Astfel, din 4 puncte pe grafic, de
coordonate deformaie-ncrcare, au putut fi obinute 3 dintre acestea cu aceeai valoare, pentru
o valoare a lui de 0.82.A doua suprafa de contact, dintre fasciculul de toroane i terenul de fundare, a fost
considerat la nivelul componentei tangeiale de tipul Frictionless fr frecare. Aceast
alegere a fost fcutinndu-se cont de coeficientul de frecare static - , dintre teaca de PVC
care protejeaz armtura i fasciculul de toroane, care are o valoare foarte redus. Componenta
normal a acestei interaciuni a fost aleas tot de tipul Hard Contact, ns permindu-se
posibilitatea de a se deplasa relativ cele dou suprafee aflate n contact.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
17/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean17
Fig. 3.11. Seciune prin modelulMEF Fig. 3.12. Mesh-ul modelului MEF
3.3.2. Modelul fr cedarePentru modelul fr cedare, au fost modelate dou ancoraj ncrcate diferit, la
N=225kN, respectiv la N=520kN. Rezultatele obinute deplasri la partea superioar a
toroanelor, au fost apropiate de cele rezultate n urma testelor de teren efectuate: astfel pentru
fora de pretensionare N=225kN a fost obinut pe teren o deplasare de 10.1mm, iar n modelul
MEF 9.7mm. Pentru fora egal cu N=520kN, a fost obinut n cadrul modelului o valoare adeplasrii de 37mm, n vreme ce nregistrat pe teren a fost determinat o valoare de 35mm, aa
cum se arat n graficul din Figura 3.13.
3.3.3. Modelarea cedrii la interfaa pmnt-bulbModelarea a dorit s evidenieze caracteristici ale efectelor diferitelor ncrcri asupra
ancorajelor. Astfel, printre altele, modelarea i-a propus s realizeze depirea capacitii
portante prin realizarea echivalenei maxinterfa. Astfel, se va evita depirea rezisteneistructurale prin forfecarea pmntului la interfaa dintre zona activ, de lng bulb i restul
terenului de fundare.
n vederea realizrii cedrii la interfaa bulb-pmnt, a fost adoptat un criteriu liniar de
scdere a coeficientului de frecare static, , funcie de deplasarea bulbului, adimensionalizat
fa de mrimea acestuia (v. Figura 3.14.).
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
18/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean18
Fig. 3.13. Graficul de drumuri efort-deformaie-parcurse de ctre ancore att n cadrul testelor in situ, ct i ncazul modelrii
Fig. 3.14. Grafic al variaiei coeficientului cu deplasarea adimensionalizat
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
(
(
(
(
))))
Deplasare adimensionalizata (%)
Variatia coeficientului de frecare statica cu deplasarea
adimensionalizata
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
19/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean19
Fig. 3.15. Deformaia longitudinal (dup axa 0Z) a ancorei; U3max=66mm
Fig. 3.18. Alunecarea relativ a ancorajului fa de terenul de fundare
3.3.4. Modelarea unei ncrcri dinamicen aceast parte ne-am propus s observm, prin intermediul modelrii utiliznd MEF,
efectele pe care o ncrcare dinamic le are asupra unui ancoraj.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
20/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean20
Pentru realizarea acestui lucru, n programul ABAQUS, a fost utilizat modulul de
calcul dinamic explicit. Modelarea unei fore dinamice, variabile n timp, a fost realizat
folosind o funcie care s dea, adimensional, amplitudinea forei de pretensionare din ancoraj,
creia i-a fost afectat o for constant de 200 kN.
Fig. 3.19. Funcia de variaie a amplitudinii forei de pretensionare n timp
n urma ncercrii dinamice modelate cu ajutorul MEF, s-au putut observa urmtoarele:
dup terminarea unui ciclu de ncrcare-descrcare, deplasarea ancorajului scade de la valoarea
maxim nregistrat n momentul de maxim al forei aplicate, la o valoare rezidual, diferit de
0, datorat comportamentului plastic al pmntului, precum i o cretere a valorii coeficientului
de frecare static. Astfel, de la o valoare maxim de 19cm deplasare maxim la aplicarea foreide pretensionare maxim, s-a ajuns la o valoare rezidual de 14 cm.
n urma acestei observaii putem concluziona c va scdea nu doar odat cu
deplasarea relativ, ct mai ales odat cu creterea vitezei cu care se mobilizeaz ancorajul,
iar la revenirea acestuia la starea de repaus, va crete iar, dar nu la o valoare maxim, ci una
mai mic.
Modelarea unui test dinamic a evideniat de asemenea o degradare a capacitii portante
posibile, de la ciclu la ciclu, prin scderea forei de frecare la interfaa dintre bulbul activ iterenul de fundare.
3.3.5. Concluzii n privina modelriiDe-a lungul tuturor modelelor s-a putut evidenia diferena dintre valorile deplasrii
ancorajului la partea superioar a fasciculului de toroane, la partea superioar a bulbului,
respectiv la partea inferioar a bulbului. n acest sens, s-a putut observa o diferen foarte mic
a deplasrilor difereniale, ce poate fi neglijat, ntre nivelul superior i cel inferior al bulbului,
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 1 2 3 4 5
A
(-)
Timp (s)
Variatia amplitudinii in timp
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
21/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean21
explicaia rezidnd n faptul c elementul de beton armat este unul foarte rigid n comparaie cu
fasciculul simplu de toroane, de lungime considerabil.
Fig. 3.21. Variaia efortului vertical (3) n ancoraj n cazul unei ncercri de tip dinamic: de la stare de repaus(stnga-sus), la ncrcare maxim (dreapta-sus), la descrcare total (dreapta-jos)
O alt concluzie important a acestui studiu, este aceea a degradrii parametrilor
mecanici ce influeneaz frecarea dintre bulb i pmnt la efectuarea mai multor cicluri dencrcare-descrcare. n vederea realizrii unei modelri mai apropiate de realitate se pot
propune teste in situ, care, prin calcul indirect s arate capacitate portant a ancorajului,
precum i o valoare orientativ a coeficientului de frecare , care depinde de litologia
amplasamentului i de stratul de ncastrare al ancorajului.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
22/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean22
4. Alctuirea structurilor situate n zone seismice4.1.Aciunea seismic
4.2.Cutremurele pentru proiectarea constuciilor
4.3. Consideraii constructive privind alctuirea construciilor situate n zone seismice4.3.1. Aspecte generale4.3.2. Aspecte privind alctuirea construciilor nalte situate n zone seismiceDe la bun nceput trebuie precizat faptul c tendina general este ca structurile foarte
nalte situate n zone seismice s fie tratate special.
Astfel, n redactarea I-a a ultimului Cod de Proiectare Seismic P100 (Partea I P100-
1/2011, Prevederi de proiectare pentru cldiri), se specific faptul c pentru construciile de
importan deosebit, pentru cldirile cu regim foarte mare de nlime i pentru cldirile careadpostesc foarte muli oameni, nivelul valorii de proiectare a forelor seismice corespunde
unui cutremur cu intervalul mediu de recuren de referin de 475 ani, spre deosebire de
celelalte construcii pentru care nivelul valorii de proiectare a forelor seismice corespunde
unui cutremur cu intervalul mediu de recuren de referin de 100 ani.
n situaiile respective valorile de proiectare a aciunii seismice se vor calcula folosind
valorile de vrf ale acceleraiei terenului pentru proiectare pentru cutremure avnd intervalul
mediu de recuren de 475 ani conform hrii de zonare.
Trebuie menionat c nivelul de asigurare al construciilor situate n zone seismice, se
difereniaz n funcie de clasa de importani de expunere la cutremur din care acestea fac
parte. Clasa de importani de expunere la cutremur este caracterizat de valoarea factorului
de importan, g.
Conform normativelor din Romnia, cldirile foarte nalte fac parte din clasa a treia de
importan, clas creia i corespunde factorul de importan, g=1.2.
4.4. Fundaii pentru cldiri nalte situate n zone seismice
Elementele de baza ale proiectarii elementelor fundaiilor sunt date n Normativul
privind proiectarea fundaiilor de suprafa, NP 112-2011. Pentru construcii cu perei
structurali se aplica prevederile din CR-2-1-1.1:2011.
Dac eforturile de proiectare aplicate fundaiilor reprezint reaciunile unor structuri
disipative proiectate pe baza conceptelor ierarhizrii capacitii de rezisten, fundaiile trebuie
s evidenieze o comportare n domeniul elastic de deformaii.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
23/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean23
Dac nu se poate evita solicitarea elementelor fundaiilor dincolo de pragul de
deformaie elastic, atunci proiectarea acestora se face n acord cu regulile aplicate la
proiectarea suprastructurii pentru construcii cu clasa de ductilitate nalt sau medie.
Deoarece rspunsul seismic al fundaiilor prezint un grad mai mare de incertitudine, laproiectare se recomand prevederea unor msuri pentru asigurarea unei capaciti minimale de
deformare n domeniul postelastic.
Dac rspunsul ateptat al structurii este cvasielastic, dimensionarea elementelor
fundaiilor se va face conform codului de proiectare pentru structuri de beton armat, ca pentru
elementele de beton armat care nu se proiecteaz pentru a prelua aciunea seismic.
Cldirile nalte au n general, fundaiile de tip radier general datorit ncrcrilor mari
pe care le aduc la nivelul terenului.n gruprile fundamentale de ncrcri, pentru terenuri de fundare relativ bune, soluia
de fundare de tip radier general este fezabil.
Pentru cldirile nalte situate n zone seismice, n gruprile speciale de ncrcri,
datorit aciunii cutremurului, pe talpa radierului general apar presiuni foarte mari pe de o
parte, iar pe de alt parte chiar presiuni negative.
Utilizarea ancorajelor n teren pentru preluarea presiunilor negative i atenuarea
presiunilor foarte mari poate fi o soluie.
Fig. 4.21. Presiuni pe talpa fundaiei n gruprile fundamentali special de ncrcri
admo p
A
Np = admp
W
M
W
M
A
Np =
2
02
1
010max
0min p ,0min
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
24/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean24
n cazul depirilor presiunilor admisibile ori a zonei comprimate, exist cteva soluii
clasice, artate n figura 4.22.
Fig. 4.22. Soluii pentru fundaii
De asemenea, ancorararea fundaiilor poate fi o soluie pentru cldirile nalte situate n
zone seismice (vezi figura 4.23.).
Fig. 4.23. Fundaie cu ancoraje n teren
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
25/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean25
5. Proiectarea i execuia fundaiilor ancorate situate n zone seismiceUtilizarea ancorajelor n teren la fundaiile cldirilor situate n zone seismice prezint
dou mari avantaje.
n primul rnd ancorajele n teren pot prelua eforturile de ntindere ce pot aprea petalpa fundaiilor i implicit se pot reduce i presiunile foarte mari ce s-ar dezvolta pe talp n
timpul cutremurului.
n al doilea rnd, n situaiile n care fundaia se afl ntr-un strat geologic i care are o
anumit densitate, implicit i o anume vitez de propagare a undelor seismice, iar bulbii
ancorajelor se afl n alt strat geologic, cu alt densitate, deci cu o alt vitez de propagare a
undelor seismice, atunci se poate conta pe o reducere important a micrii terenului la
suprafa, a acceleraiei terenului, implicit a forelor de inerie i n final a forei seismice ce araciona asupra construciei n timpul cutremurului.
5.1. Conceptul fundaiilor ancorate pentru cldiri nalte situate n zone seismice
Pentru precizarea termenilor, sistemele de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone
seismice sunt sisteme auxiliare pentru fundaiile de tip radier general.
Ancorajele se vor amplasa cu o extremitate bulbul - n terenul de sub funda ie, iar
cealalt extremitate fixat n radier.
Amplasarea ancorajelor se va face n zonele care n urma analizei structurii fundate pe
radier general sub aciunea seismului apar ntinderi, lundu-se n considerare toate direciile
posibile de aciune a cutremurului.
Ancorajele trebuie s fie verticale sau nclinate spre interior, dar fr a depi limita de
proprietate, astfel nemaifiind necesar acordul vecinilor pentru amplasarea acestora.
Pentru ca ancorajele s intre n lucru imediat ce se manifest un seism, acestea trebuie
s fie pretensionate pn la capacitatea lor portant, bineneles avnd n vedere factorii de
siguran.
Din aceast cauz, probabil c tasrile construciei vor crete, dar ele vor fi uniforme i
se vor consuma n cea mai mare parte nainte de finalizarea construciei.
Este util ca tensionarea ancorajelor s se fac imediat dup execuia radierului, a
ancorajelor i ntrirea betonului din injectarea secundar.
Ancorajele vor fi permanente i se va asigura accesul la ele n timpul exploatrii
construciei pentru a fi monitorizate i tensionate dac este nevoie dup fiecare seism i la un
interval regulat de timp.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
26/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean26
n ce privete tipul structurilor pentru care fundaiile ancorate reprezint o soluie
fezabil, acestea sunt cldiri cu 20 pn la 40 de nivele, cu amprenta la sol de pn la 2000 de
metri ptrai i cu un numr de maxim dou subsoluri, n orice caz cu o adncime de fundare de
maxim 6 7 metri. n alte situaii, de exemplu un numr mai mare de subsoluri, fundaiileancorate nu mai pot prezenta dect avantajul reducerii aciunii seismice.
De asemenea, prin avantajul conferit de fundaiile ancorate i anume acela de reducere
a aciunii seismice, cldirile proiectate cu astfel de fundaii vor putea fi mai suple, reducndu-
se nc o dat presiunile pe teren.
n ce privete regimul de nlime al cldirilor, de exemplu pentru Bucureti se
recomand ca structurile nalte s aib cel puin 20 de nivele pentru evitarea rezonanei, iar
construcii cu mai mult de 40 de nivele nu se ncadreaz n arhitectura Bucuretiului, astfel cstructuri cu 20 pn la 40 de niveluri se executi se vor executa, ceea ce nseamn c soluia
cu fundaii ancorate trebuie avut n vedere.
Avnd n vedere cele de mai sus (cu referire i la capitolele anterioare), terenul de
fundare propice sau, mai degrab potrivit pentru aceast soluie cu fundaii ancorate trebuie s
ndeplineasc urmtoarele condiii:
- stratul de fundare trebuie s fie suficient de bun pentru a putea prelua presiunile aduse de
structur la teren n gruparile fundamentale de ncrcri;
- dac nu este ndeplinit condiia de mai sus, atunci se poate mbunti terenul de fundare;
- stratul n care se ncastreaz bulbii ancorajelor n teren trebuie s difere semnificativ fa de
stratul de fundare;
- este preferabil ca stratul n care se ncastreaz bulbii ancorajelor n teren s fie constituit din
material necoeziv;
- stratul n care se ncastreaz bulbii ancorajelor n teren trebuie s fie cel puin mediu ndesat
(dac este necoeziv) sau de o consisten mare, preferabil tare (dac este coeziv);
- nivelul apei subterane trebuie s fie adncimea de fundare;
-n stratul n care se ncastreaz bulbii ancorajelor n teren este preferabil ca eventuala ap
subteran s fie cu nivel liber.
n multe zone din Bucureti se ntlnete o stratificaie care ndeplinete aceste condiii:
umplutur pn la 2-3 m, argil prfoas (lut de Bucureti) pn la 6-8 m, nisipurile de
Colentina pn la 16-20 m amd.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
27/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean27
Fig. 5.7. Schema de principiu a unei fundaii ancorate eficiente
Aadar, n situaia n care talpa radierului se afl ntr-un strat argil, de exemplu iar
bulbii ancorajelor se afl n alt strat nisip, de exemplu atunci, n afar de preluareantinderilor de pe talpa fundaiei, este posibil i reducerea amplitudinii micrii terenului la
suprafai a fundaiilor reducndu-se forele seismice.
Dup calcul i amplasarea ancorajelor n teren, se va face din nou o analiz a structurii
fundate pe radier general, dar lund n considerare forele de pretensionare din ancoraje i
innd seama de comportarea ansamblului structur fundaie ancoraje teren sub aciunea
seismic.
Pe de alt parte fundaiile ancorate sunt o alternativ la fundaiile de adncime pe piloi,
fa de care prezint mai multe avantaje. Aceasta n condiiile prezentate mai sus.
Datorit faptului c ancorajele nu preiau fore de compresiune, amplasarea lor nu
afecteaz radierul i se amplaseaz doar acolo unde sunt necesare.
n cazul fundaiilor pe piloi, ei lucrnd i la compresiune, afecteaz radierul, astfel
nct este nevoie de amplasarea lor ct mai uniform n plan, chiar dac nu este necesar din
punct de vedere al transmiterii eforturilor de la structur la teren.
Aceasta are implicaii asupra costurilor: o fundaie ancorat este mai economic dect o
fundaie pe piloi.
De asemenea, fundaiile pe piloi nu se ncadreaz la categoria de soluii care reduc
aciunile sau efectele aciunilor seismice asupra structurilor, ceea ce se transpune pn la urm
n costuri mai mari.
n astfel de situaii singurul dezavantaj al fundaiilor ancorate fa de fundaiile pe piloi
este acela al tasrilor mai mari, dar despre acest aspect s-a menionat deja n rndurile de mai
sus.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
28/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean28
Fig. 5.8. Tipuri de fundaii
5.2.Exemple de fundaii ancorate
P. Habib i C. Roch au publicat articolul Cldiri existente protejate cu un sistemparaseismic amplasat n pmnt, sub fundaii la a X-a Conferin de Inginerie Seismic ce a
avut loc la Viena n anul 1994.
Metoda propus pentru protecia cldirilor existente const n obinerea unei largi
participri a maselor de pmnt la micrile cldirii prin ancorarea fundaiilor cu bare metalice
fixate adnc n pmnt.
Cei doi autori ai articolului, mpreun cu ehipa lor au efectuat teste n centrifugi mai
multe calcule pe un model elasto-plastic.n mai multe cazuri, ei au obinut o reducere de trei ori a micrii terenului la suprafa
i o reducere asemntoare a acceleraiei terenului sau a cuplului maxim la baza stlpilor
supui efectelor celor mai mari ncrcri asupra structurii.
Aceasta reducere s-a obinut n cazul utilizrii ancorajelor nclinate, reducerea fiind mai
redus n cazul ancorajelor verticale.
Pe modele este posibil s se aleag lungimea i nclinarea ancorajelor n teren fixate n
fundaii pentru a reduce la maximum posibil efectele seismului asupra cldirii existente.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
29/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean29
Fig. 5.9. Amplasarea ancorajelor pentru situaia dat
Pentru a studia posibilitatea de a utiliza ancoraje cel puin prin nlocuirea unor piloi
solicitai la smulgere s-au efectuat calcule pe un model n Lucrarea de dizertaie Ancoraje,D.A. Anghel i C.A. Crihan, ndrumtor - tefan Ardelean, iunie 2009.
Structura luat n considerare este din beton armat cu perei structurali i este prevzut
cu 2 subsoluri i 20 de nivele.
Structura are forma dreptunghiular , cu latura mare de 66 m iar latura mic de 18 m .
Au fost luate n considerare trei variante de fundare :
a) Radier din beton armat de 2 m grosime,
b) Radier din beton armat de 2 m grosime i piloi forai de 1.20 m,
c) Radier din beton armat de 2 m grosime , piloti de 1.20 m i ancorajepermanente.
Structura a fost modelat n Etabs, iar pentru evaluarea forei seismice, s-au folosit
spectre normalizate de rspuns elastic pentru acceleraii .
Radierul a fost modelat pe mediu Winkler, considerndu-se un coeficient de pat pe
direcia verticala Ks = 25000 KN /m3 , iar pe direcia orizontal un coeficient de pat Ks = 12000
KN /m3.
Pentru calculul grupei de piloi i ancoraje s-a utilizat programul PileGroup, care ia n
considerare interaciunea dintre piloi i teren.
Capacitatea portant a ancorajelor a fost determinat conform normativelor n vigoare.
n figura 5.12. e artat modul de aplasare a piloilor i a ancorajelor n variantele b i c.
n varianta c a fost introdus un numr de 118 ancoraje care s nlocuiasc piloi supui
la smulgere n anumite grupri de ncrcri.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
30/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean30
Fig. 5.11. Structura 2S+P+20E
Tabelul 5.1.
Centralizator cu ncrcarile ce acioneaz asupra structurii
Din tabelul 5.2. se relev numrul de piloi i de ancoraje pentru fiecare variant n
parte, tasrile construciei pentru fiecare varianti, de asemenea o estimare a costurilor pentru
ancoraje i piloi la nivelul anului 2009.
De remarcat este faptul c doar nlocuirea unor piloi cu ancoraje duce la scderea
costurilor.
Tabelul 5.2.
Date referitoare la cele 3 variante
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
31/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean31
Fig. 5.12. Amplasarea piloilor i ancorajelor n variantele b) i c)
6. Concluzii i contribuii personaleUtilizarea ancorajelor n teren la fundaiile cldirilor situate n zone seismice prezint
urmtoarele avantaje:
- ancorajele n teren pot prelua eforturile de ntindere ce pot aprea pe talpa fundaiilor
i implicit se pot reduce i presiunile foarte mari ce s-ar dezvolta pe talp n timpul
cutremurelor;
- n situaiile n care fundaia se afl ntr-un strat geologic i care are o anumit
densitate, implicit i o anume vitez de propagare a undelor seismice, iar bulbii ancorajelor se
afl n alt strat geologic, cu alt densitate, deci cu o alt vitez de propagare a undelor seismice,
atunci se poate conta pe o reducere important a micrii terenului la suprafa, a acceleraiei
terenului, implicit a forelor de inerie i n final a forei seismice ce ar aciona asupra
construciei n timpul cutremurului;
- n condiiile nevoii de cretere a siguranei construciilor la cutremur, fundaiile
ancorate reprezint o soluie economic;
- nu n orice situaie fundaiile ancorate sunt soluia optim din punct de vedere al
rezistenei, al stabilitii, al tasrilor ori al criteriului economic, ns soluia cu ancorarea
fundaiilor poate fi combinat i cu altele, cum ar fi mbuntirea terenului de fundare sau
fundaii de adncime pe piloi.
Trebuie subliniat c ideea de a folosi sistemele de ancoraje pentru cldiri nalte n zone
seismice este absolut originali firete c ea trebuie ntrit de mai multe validri dect s-au
putut aduce n aceast lucrare.
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
32/34
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
33/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
Rezumat Teza de doctorat Ing. Constantin tefan Ardelean33
Biliografie selectiv
[A4] - Aydan, ., Ichikawa Y., Kawamoto T.: Load bearing capacity and stress distributions
in/along rockbolts with inelastic behaviour of interfaces, Fifth international conference on
numerical methods on geomechanics, Nagoya, Japan, 15 April 1985. p. 128192
[B1] - Bachman, H.: Seismic Conceptual Design of Buildings Basic principles for engineers,
architects, building owners, and authorities, Biel 2002
[B2] - Barley, A.D., C.R. Windsor.: Recent advances in ground anchor and ground
reinforcement technology with reference to the development of the art, GeoEng 2000
International Conference, November 19-21, Melbourne, Australia
[B4] - Benmokrane, B., Chekired M., Xu H.: Monitoring behaviour of grouted anchors using
vibrating-wire gauges, J Geotech Eng 121 (6) (1995), pp. 466475
[C2] - Chopra A. K.: Dynamics of Structures, Prentice Hall, 2001
[H1] - Habib, P., Roch C.: Existing buildings protection by a paraseismic device in the soil,
under foundations, European Conference on Earthquake Engineering, Viena, 1994[I2] - Ifrim, M.: Dinamica Structurilori Inginerie Seismic, Editura Didactici Pedagogic,
Bucureti, 1984
[I5] - Ivanovi, A. The dynamic response of ground anchorage systems. PhD thesis, University
of Aberdeen, Aberdeen, UK; 2001
[K1] - Kramer, S. L.: Geotechnical Earthquake Engineering. Prentice-Hall, Englewood Cliffs,
NJ, 1996
[M1] - Manoliu, I.: Fundaii i procedee de fundare, Editura Didactici Pedagogic, 1983
[M2] - Martak, L. Bucharest Metropolis, Results of anchor tests executed on 29th and 30th
October 2008, Explanation of the results[O1] - Ostermayer, H.: Construction carrying behaviour and creep characteristics of Ground
Anchors, ICE Conference on Diaphragm Wallsand Anchorages, London, pp. 141-151, 1974
[S1] - Solomos, G., Berra M.: Testing of anchorages in concrete under dynamic tensile
loading, RILEM, 2006
[T2] - Terzaghi, K., Peck R. B.: Soil Mechanics in Engineering Practice, 2d ed. Wiley, New
York, 1967
[X1] -Xanthakos, P.P.: Ground anchors and anchored structures, John Wiley & Sons, Inc.,
1991
*** Codul de proiectare seismic P 100, Partea I P100-1/2006, Prevederi de proiectare
pentru cldiri*** Grundbau Taschenbuch, Vol. 2: Geotechnische Verfahren, Ernst & Sohn, 2009
*** NP 114-2004 Normativ privind proiectarea i execuia ancorajelor n teren, UTCB,
Bucureti, 2004
*** SR EN 1997-1 Eurocod 7, Proiectarea geotehnic, Partea 1: Reguli generale, 2006
*** SR EN 1998-1 Eurocod 8, Proiectarea structurilor pentru rezistena la cutremur, Partea
1: Reguli generale, aciuni seismicei reguli pentru cldiri, 2006
*** SR EN 1537 Execuia lucrrilor geotehnice speciale. Ancoraje n teren, ASRO,
Bucureti, 2004
*** User Manual Abaqus 6.10
7/27/2019 Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice
34/34
Sisteme de ancoraje n teren pentru cldiri nalte n zone seismice