Structuri de Sprijin în I.G. – CURS 1 TEMATICA CURSULUI Șef lucrări dr.ing. Florin BEJAN [email protected] | +40-232-701451 | www.florinbejan.ce.tuiasi.ro ▪ Structurile de sprijin între A FI sau A NU FI necesare ▪ Cazuri reale ce impun necesitatea de A FI ▪ Alunecări de teren în România ▪ Lucrări de stabilizare a versanților din Municipiul Iași ▪ Evoluția conceptelor de alcătuire a structurilor de sprijin ▪ Sisteme de sprijin externe, interne și hibride SSIG 2020 Florin Bejan
Transcript
Structuri de Sprijin în I.G. – CURS 1TEMATICA CURSULUI
Șef lucrări dr.ing. Florin [email protected] | +40-232-701451 | www.florinbejan.ce.tuiasi.ro
▪ Structurile de sprijin între A FI sau A NU FI necesare
▪ Cazuri reale ce impun necesitatea de A FI
▪ Alunecări de teren în România
▪ Lucrări de stabilizare a versanților din Municipiul Iași
▪ Evoluția conceptelor de alcătuire a structurilor de sprijin
▪ Sisteme de sprijin externe, interne și hibride
SSIG 2020
Florin Bejan
Nevasta … după ce-și scăldă copilul, … stătu puțin pegânduri ș-apoi începu a se boci cât îi lua gura:"Aulio! copilașul meu, copilașul meu!„Mama ei, … , o întrebă cu spaimă:— Ce ai, draga mamei, ce-ți este?!— Mamă, mamă! Copilul meu are să moară!— Când și cum?— Iată cum. Vezi drobul cel de sare pe horn?— Îl văd. Și?— De s-a sui mâța, are să-l trântească drept în capulcopilului și să mi-l omoare!— Vai de mine și de mine, că bine zici, fata mea; se vedecă i s-au sfârșit mititelului zilele!... începură a-l boci amândouă, ca niște smintite, declocotea casa. Pe când se sluțeau ele … tatăl copiluluiintră pe ușă...— Ce este ? Ce v-au găsit, nebunelor?Atunci ele, … povesti cu mare jale despre întâmplareaneîntâmplată. Omul, după ce le ascultă, zise cu mirare:— Bre! mulți proști am văzut eu în viața mea, dar cavoi n-am mai văzut. Mă ... duc în lumea toată! Și de-oiu găsi mai proști decât voi, m-oiu mai întoarceacasă, iar de nu, ba.
Structurile de sprijin între A FI sau A NU FI necesare
❑ Așa-i și cu structurile de sprijin ... În loc de „bocet” trebuie făcute la locul potrivit, în timpulpotrivit, profesionist, fără improvizații cu soluții periculoase, consumatoare în final de timpși bani.
Ion Creangă (Prostia omenească)
SSIG 2020
Florin Bejan
A FIsau
A NU FI
„SPRIJINIRE” realizată din,• NEGLIJENȚĂ• INCOPENTENȚĂ• LĂCOMIE• sau PROSTIA
OMENEASCĂ!?
Structurile de sprijin între A FI sau A NU FI necesare
BOLOVAN
Risc pentru VIAȚĂ!
SSIG 2020
Florin Bejan
A NU FI – spijinire externă – Consecințe
Alunecare versant Sărărie – Iași
Construcție insensibilă la tasări
SSIG 2020
Florin Bejan
A NU FI – spijinire externă – Consecințehttp://forces.si.edu/soils/images/m
Lucrări de stabilizare a versanților din Municipiul Iași
❑ Municipiul Iași se numără printre cele mai vechi și importante așezări ale țării. Iașul a fostcapitala Moldovei în perioada 1564-1859, una dintre cele două capitale ale PrincipatelorUnite între 1859 și 1862 și capitala Regatului României între 1916 și 1918 (în perioadaPrimului Război Mondial, când Bucureștiul s-a aflat sub ocupație germană).
❑ Prin extinderea lui, Iașul este legendar „urbe a celor 7 coline", comparat în 1691 de italianulMarco Bandini ca fiind „O nouă Romă". Cele șapte coline sunt Cetățuia, Galata, Copou,Bucium-Păun, Șorogari, Repedea și Breazu, cu altitudini variind între 50 m în LuncaBahluiului și 400 m pe Dealul Păun și Dealul Repedea. Orașul mai este traversat de râulNicolina, râul Bahlui și de pârâul Șorogari (numit în evul mediu Cacaina, deoarece aici searuncau gunoaiele); la răsărit de oraș, curge pârâul Ciric, pe care sunt create artificial treilacuri cu scop de agrement.
❑ Toate acestea au condus spre o dezvoltare urbană, dispusă în lungul râului Bahlui,preponderent în prima parte a existenței sale pe malul stâng al acestuia. Aici au fostconstruite cele mai importante edificii culturale și administrative (Universitatea „Al. I.Cuza”, Palatul Roznovanu, Palatul Culturii, Curtea Domnească, Catedrala Mitropolitană,Biblioteca ”Mihai Eminescu”, cele mai multe din bisericile și lăcașele de cult aparținândcomunității autohtone, etc.).
❑ Datorită acestui fapt şi cartierele de locuințe s-au dezvoltat în prima etapă în aceleași zone(Centru, Copou, Păcurari, Sărărie).
❑ Odată cu dezvoltarea industrială, după 1945, șesul râului Bahlui și al râului Nicolina, aucăpătat o importanță deosebită, aici dezvoltându-se peste 40% din clădirile destinatelocuințelor cetățenilor municipiului (cartierele Nicolina, CUG, Alexandru cel Bun, Dacia,Galata, Frumoasa, Metalurgiei, Socola).
SSIG 2020
Florin Bejan
Planul orașului Iași în sec. XVII
SSIG 2020
Florin Bejan
Zona de dezvoltare anterioară anului 1945
Zona de dezvoltare după anul 1945
Evoluția zonelor de dezvoltare ale municipiului Iași
SSIG 2020
Florin Bejan
Actualele cartierele ale Iașului afectate de alunecări de teren
SSIG 2020
Florin Bejan
Structuri de sprijin executate pentru stabilizarea versanților urbani din Iași afectați de alunecări de teren.
SSIG 2020
Florin Bejan
Structura cursului „Structuri de Sprijin în Ingineria Geotehnică - SSIG”
❑ Lipsa structurilor de sprijin, conforme cu geomofologia și topografia amplasamentului căii
de comunicații sau a construcției, în consonanță cu proprietățile fizico-mecanice ale
pământurilor poate genera consecințe grave, cuantificabile în pierderi de vieți omenești dar
și pierderi economice importante, după cum s-a prezentat anterior.
❑ Structurile de sprijin externe, supraterane, sunt, de regulă, lucrări definitive (NP 124:2010)
utilizate în general pentru a asigura trecerea între două cote diferite (∆𝐻) atunci când spațiul
lateral nu este suficient pentru execuția unei treceri taluzate.
❑ Pentru a se evita astfel de consecințe, nedorite, sunt necesare proiectarea și realizarea unor
structuri de sprijin stabile, rezistente în condiții economice admisibile pe piața lucrărilor de
construcții.
❑ Ca atare, din necesități de abordare sistemică, tematica prezentului curs a fost structurată în
trei părți:
- PARTEA I – STRUCTURI DE SPRIJIN EXTERNE, structuri definitive vizibile,
supraterane;
- PARTEA II – STRCTURI DE SPRIJIN INTERNE, provizorii sau definitive pentru execuția
fundațiilor sau lucrărilor subterane;
- PARTEA III – STRUCTURI HIBRIDE, realizate din tablă ondulată, îngropate, care
delimitează spații de liberă trecere în masive de pământ, sau pentru protecție supraterană
împotriva căderii de roci, din plasă metalică.
SSIG 2020
Florin Bejan
Clasificarea structurilor de sprijin
D. Sprijiniri cu elemente prefabricate
II.INTERNE
D.1. sprijiniri cu dulapi, filate și șpraițuriD.2. sprijiniri în „sistem berlinez”D.3. sprijiniri cu palplanșe
E.2. din panouri❖ beton monolit (pereți
mulați)❖ elemente prefabricate
❖ cu interspații❖ tangenți❖ secanți
E.1. din piloți forațiE. Sprijiniri cu pereți îngropați
I. EXTERNE
A. Ziduri de sprijin
B. Structuri din pământ armat
A.1. de greutate❖ zidărie❖ beton simplu❖ gabioane❖ căsoaie
A.2. de rezistență
B.1. Sistemul VidalB.2. TervoileB.3. PolyfeltB.4. TextomurB.5. TexsolB.6. Pneusol
G. Structuri din tablă ondulatăH. Structuri pentru protecție împotriva căderilor de roci
III.HIBRIDE
C. Structuri din pământ ranforsat
❖ beton armat❖ beton precomprimat
C.1. ȚintuireC.2. Micropiloți
F. Structuri de sprijin ancorate
A.3. ancorate
SSIG 2020
Florin Bejan
STRUCTURI DE SPRIJIN EXTERNE
A.
B.
C.
C.2. MicropiloțiC.1. Țintuire
B.1.Sistemul
Vidal
A.1. Ziduri de greutate A.2. Ziduri de rezistență A.3. Ziduri ancorate
B.2.Tervoile
B.3.Polyfelt
B.4.Textomur
B.5.Texsol
B.6.Pneusol
SSIG 2020
Florin Bejan
❑ Primele structuri de susţinere realizate au fost zidurile de sprijin de greutate de forme diverse, construite din zidărie de piatră sau cărămidă cu mortar, beton ciclopian sau beton simplu, gabioane, căsoaie etc.
A.1. Ziduri de sprijin de greutate
A.1.1. din zidărie A.1.2. din beton
A.1.4. din căsoaieA.1.4. din gabioane
SSIG 2020
Florin Bejan
A.1.1. Ziduri de sprijin de greutate din zidărie
http://www.traditionalmasonry.net/
Zid de sprijin curbat din zidărie de cărămidă
http://www.stonewalls.ch/en/engineering
Zid de sprijin din zidărie uscată de piatră ❑ Zidurile de sprijin din zidărie uscată sau cumortar se execută din piatră brută sauprelucrată (cioplită, moloane, poligonale etc.)sau din cărămidă.
❑ Zidurile de sprijin, pot avea numai fața văzutădin piatră cioplită iar restul din piatră brută.Realizarea acestora va respecta principiile deexecuție ale unei zidării obișnuite.
❑ Zidurile de sprijin de greutate din beton sepot realiza din beton simplu (beton deciment cu agregate obișnuite, nearmat) saubeton ciclopian (beton simplu în care laturnare, pe amplasament s-au înglobatbolovani de piatră naturală sau blocuri debeton rezultate din demolări).
❑ Principalele părți componente ale zidului desprijin de greutate din beton simplu/betonciclopian sunt:
❑ Gabioanele sunt cutii/containerede regulă paralelipipedice,realizate cu plase de sârmăzincată împletită sau din plasesudate.
❑ Cutiile astfel realizate se umplucu balast, pietriș, piatră spartă,bolovani de râu și se dispun caniște „macro cărămizi” înconfigurarea unui zid de sprijinde greutate, cu formă șialcătuire asemeni geometrieiunui zid de sprijin din beton.
❑ Căsoaiele sunt construcții alcătuite dindulapi sau grinzi de lemn sau betonasamblate prin stivuire, delimitând incintepătrate sau rectangulare care se umplu cupiatra spartă sau pământ necoeziv, jucândrolul unui zid de sprijin de greutate.
❑ Betonul armat înconstrucții a făcut posibilăreducerea dimensiunilorzidurilor de sprijin.
❑ Acesta a condus la creareaunor forme structurale ceau favorizat creștereaponderii greutății proprii apământului în asigurareapropriei stabilități,reducerea împingeriipământului și mobilizareaunei părți a rezistenței laforfecare pe talpă.
b) Zid de sprijin tip
cornier cu pinten
c) Zid de sprijin cu
contrafort parțial
d) Zid de sprijin cu
contrafort pe toată
înălțimea
e) Zid de sprijin cu
contrafort și placă de
descărcare
a) Zid de sprijin tip cornier❑ Părțile componente
ale unui zid de sprijin de rezistență sunt:
1.Perete vertical (elevație)
2.Placă de fundație (talpă)
3.Pinten4.Contrafort parțial5.Contrafort pe toată
înălțimea6.Placă de descărcare7.Umplutură de pământ
7
77 7 7SSIG 2020
Florin Bejan
❑ Apariția betonului armat și a elementelor pretensionate a favorizat deci, atât apariția unornoi forme constructive ale zidurilor de sprijin, prezentate anterior, cât și dezvoltareasistemelor de sprijin ancorate.
❑ Ancorele au rolul de a prelua și a transmite terenului din zona bulbului de ancoraj o partedin împingerea activă 𝑃𝑎 a pământului din spatele zidurilor.
❑ Acestea, prin forțele de întindere (𝑇𝑎) sau de pretensionare din ancore cresc momentul destabilitate la răsturnare al zidului (𝑀𝑠) și, eventual, uniformizează presiunile de pe talpaacestuia.
A.3. Ziduri de sprijin ancorate
a) Zid de sprijin de greutate, cu
intrados vertical, ancoratb) Zid de sprijin de
greutate, cu intrados
frânt, ancorat
c) Zid de sprijin de rezistență din beton
armat ancorat
SSIG 2020
Florin Bejan
B. Ziduri de sprijin din pământ armat
❑ Pământul armat poate fi considerat ca fiind un material compozit realizat din armături și unmaterial/pământ de umplutură, sub diferite tehnici și denumiri comerciale, din care se poaterealiza o structură de sprijin.
B.1. Sistemul Vidal B.2. Tervoile ® B.3. Polyfelt ®
❑ Vidal concepe și patentează în anul 1963 un material compozit constând din armături subformă de benzi metalice late dispuse pe orizontală într-o umplutură din pământ necoeziv.
❑ Interacțiunea dintre pământul necoeziv și benzile de armătură constă în frecarea pământ-armătură.
❑ Primele structuri din pământ armat folosesc fațade/elemente de parament realizate din foide tablă subțire sub forma de U dispuse pe orizontală, ulterior înlocuite cu elementeprefabricate din beton (1970)
a) Zid de sprijin cu parament metalic
orizontal (Sistemul Vidal)
B.1. Pământ armat - Sistemul Vidal
SSIG 2020
Florin Bejan
B.2. Pământ armat - Tervoile ®
❑ TERVOILE, este un procedeu de armare inventatîn Canada, de către inginerul român ValerianCurț.
❑ Acest procedeu a rezultat practic prin rotirea cu90° a elementelor de parament metalic dinSistemul Vidal.
❑ Același lucru se întâmplă cu armăturile care sereunesc la capăt rezultând armături sub formă debretele, la care nu frecarea pământ armătură esteforța rezistentă ci rezistența la forfecare apământului. Armături sub
formă de bretele
Element de parament din tablă ondulată
SSIG 2020
Florin Bejan
B.3. Pământ armat - Polyfelt ®
❑ Polyfelt-ul este un material geosintetic compozitnețesut, armat cu fibre de polietilenă de înaltărezistență, cu ajutorul căruia se pot realiza structuride sprijin din pământ armat.
1. poziționare cofraj provizoriu și armături2. așternere strat de umplutură3. compactare strat de umplutură4. realizare fațadă prin derularea armăturilor5. repoziționare cofraj și repetarea etapelor anterioare
1
2
3
4
5
SSIG 2020
Florin Bejan
B.4. Pământ armat - Textomur ®
GEOTEXTIL
GEOTEXTIL
❑ Textomur, ca sistem de realizare a structurilor desprijin, se constituie din elemente de parament dintr-un cofraj metalic pierdut, căptușit cu geotextile saugeogrile, peste care se așterne și se compacteazăumplutura de pământ necoeziv.
SSIG 2020
Florin Bejan
B.5. Pământ armat - Texsol®
❑ Texsolul este un amestecomogen, realizat in situ, de firesintetice și material granular.Proporția de fire sintetice estede 0,1 – 0,2 % din masapământului rezultând cca 100-250 km de fir la mc de nisip.
❑ Avantajul utilizării Texsoluluiconstă în faptul că nu necesităcofraje la punerea în operă,adaptându-se, relativ ușor, latoate formele de teren.
❑ Pneusolul, inventat de Long Ngyen Than, în cadrulLCPC – Paris, constă în includerea pneurilor uzatesau parte din pneuri în structuri de sprijin, caelemente de parament sau ca armături.
❑ Pe lângă avantajele economice, prin comparație custructurile clasice, permite reciclarea unui „deșeu”,cu efect direct benefic asupra protecției mediului.
SSIG 2020
Florin Bejan
C.1. Țintuirea pământului
❑ Țintuirea (coasere – clouage – soilnailing) pământurilor/taluzurilor,spre a-și putea menținestabilitatea, poate fi privită și ca otehnică de realizare a pământuluiarmat, prin introducerea prinînfigere sau forare a unor găuripentru armături reprezentate debare metalice solide sau tubulare.
❑ Etapele de execuție sunt:
1. excavarea de sus în jos, pe o adâncime pe care pământul este stabil;
2. crearea prin forare a unor găuri înclinate în jos;
3. instalarea și cimentarea țintelor;
4. realizarea paramentului inițial (include torcretarea, armarea și instalarea plăcilor de presiune);
5. realizarea tronsoanelor până la cota finală;
6. realizarea prin torcretare suplimentară a paramentului final.
1
3
5
2
4
6
SSIG 2020
Florin Bejan
C.2. Ranforsarea cu micropiloți
❑ Micropiloții sunt piloți cu diametrul cuprins între 100 și 300 mm executați, de regulă, prinforare, urmată de injectarea unei paste de ciment sau mortar, sau cu diametrul mai mic de150 mm pentru piloții înfipți în teren.
❑ Aceștia pot fi folosiți fie la realizarea unor fundații dar și ca lucrări de susținere. În acest cazaceștia vor fi solicitați la acțiuni orizontale și constituie o adevărată „perdea” în fațaalunecărilor.
a) Structură pentru poduri
Pilă de pod
Micropiloți
Suprafață potențială de rupere
Structură reticulată din micropiloți
Drum
Grindă de rigidizare
b) Structură pentru stabilizare versant
SSIG 2020
Florin Bejan
STRUCTURI DE SPRIJIN INTERNE
D. Sprijiniri cu elemente prefabricate
D.2. Sprijiniri în „sistem berlinez”
E.2. din panouriE.1. din piloți forați
D.3. Sprijiniri cu palplanșe
ParamentAncore
Grindă
rigidizare
E. Sprijiniri cu pereți îngropați F. Structuri de sprijin ancorate
D.1. Sprijiniri cu dulapi, filate și
șpraițuri
SSIG 2020
Florin Bejan
D.1. Sprijiniri simple pentru săpături
a) Sprijinire cu dulapi orizontali
b) Sprijinire cu dulapi verticali
c) Sprijinire în spații largi
❑ Sprijinirile simple sunt structuri interne de susținere a pereților verticali ai săpăturilor,realizate sub forma unor pereți neetanși verticali, alcătuiți din elemente prefabricate dinlemn și/sau metal.
❑ În practică se întâlnesc două tipuri de spijiniri, la cele realizate din lemn, cu dulapiorizontali și respectiv cu dulapi verticali.
❑ În raport de consistența pământului sprijinit, dulapii pot fi joantivi sau cu interspații.
b) Sprijinire cu elemente metalice
SSIG 2020
Florin Bejan
D.2. Sprijiniri în “sistem berlinez”
❑ Structurile de sprijin în „sistem berlindez” sunt lucrări de susținere provizorie a săpăturilorîn masive de pământ, necesare executării fundațiilor sau a unor construcții subterane. Se potfolosi numai în condițiile în care nivelul apei subterane este la cel mult +0,50 m peste cotafinală a excavației.
SSIG 2020
Florin Bejan
D.3. Structuri de sprijin din palplanșe
❑ Structurile de sprijin dinpalplanșe au, pe lângă rolul dea asigura condițiile desiguranță și stabilitate apereților incintelor, peparcursul excavării și rolul,spre deosebire de sprijinirilesimple sau cele în sistemberlinez, de a îndeplini șicondiția de etanșeitate.
❑ Palplanșele, cu diferite secțiunitransversale, ca elemente deinventar, sunt realizate dinlemn, beton, metal saumateriale plastice.
SSIG 2020
Florin Bejan
E.2. Structuri de sprijin din piloți
❑ Sprijinirile din piloţi foraţi cu interspațiisau dispuşi joantiv se utilizează înamplasamente în care nu se impun condiţiide impermeabilitate a peretelui.
❑ Atunci când se impun asemenea condiţii, sefolosesc sprijiniri din piloţi secanţi în care,fie piloţii primari sunt nearmaţi din beton,mortar sau din alt material cu rezistenţascăzută, iar cei secundari sunt armați, fiepot fi armați în ambele tipuri (primari,secundari).SSIG 2020
Florin Bejan
1. Excavarea primului și celui de al doilea tronson
2. Excavarea tronsonului de mijloc (merlonului)
3. Instalarea carcasei de armare
4. Betonarea panoului cu pâlnia de betonare
E.1. Structuri de sprijin din panouri (pereţi mulaţi)
❑ Structurile de sprijin realizare din panouri (pereți mulați) turnați direct în teren sauprefabricați reprezintă soluții moderne pentru excavațiile adânci din perimetrul orașelor, învecinătatea unor construcții existente, pentru realizarea unor construcții subterane sausubsoluri de clădiri cu mai multe niveluri. Tehnica de excavație constă în executarea cudiferite tipuri de instalații a unor tranșei sub protecția noroiului bentonitic.
❑ Spre exemplificare se prezintă etapele de execuție a unui perete mulat folosind procedeulKelly.
G. Structuri de sprijin hibride din tablă ondulată
a) tub rigid din beton b) tub flexibil din oțel
FRECARE NEGATIVĂ
❑ Tuburile flexibile în contact cu pământul pot prelua presiuni (greutăți) mult mai mari decâttuburile rigide, datorită fenomenului de boltire a terenului, care determină reducericonsiderabile ale presiunilor transmise tuburilor (până la 70%).
Distribuția tasărilor care
induce frecări negative
asupra coloanei de
pământ aflată deasupra
tubului rigid
Distribuția tasărilor care induce frecări pozitive asupra coloanei de pământ aflată deasupra tubului flexibil
FRECARE POZITIVĂ
Distribuția presiunilorSSIG 2020
Florin Bejan
G. Structuri de sprijin hibride din tablă ondulată
.
SSIG 2020
Florin Bejan
H. Structuri pentru protecție împotriva căderilor de roci
1. Diguri de protecție pentru căderi de roci
2. Draperie simplă 3. Bariere hibride și atenuatori
4. Bariere de torenți 5. Bariere dinamice6. Țintuire și protecție de
