+ All Categories
Home > Documents > Sisteme de ancoraje în teren pentru clădiri înalte în zone seismice

Sisteme de ancoraje în teren pentru clădiri înalte în zone seismice

Date post: 03-Apr-2018
Category:
Upload: ovidiu-holoc
View: 221 times
Download: 0 times
Share this document with a friend

of 34

Transcript
  • 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


Recommended