Partea Ii- Fundatii Pe Piloti.pdf

Fundatii – Partea II FUNDATII DE ADANCIME INDIRECTE PE PILOTI, COLOANE, BARETE Notiuni generale Pilotii, coloanele si baretele sunt elementele structurale care alcatuiesc fundatiile de adancime. Dupa modul de transmitere a incarcarilor la terenul de fundare, fundatiile pe piloti, coloane si barete sunt fundatii INDIRECTE. PILOTI Sectiune:

COLOANE

BARETE

Sectiune:

Sectiune:

Patrata sau circulara, B

Circulara, B

Alungita, b si l

Lungime, Lp; Fisa, L; Lp > L

Lungime, Lp; Fisa, L; Lp > L

Lungime, Lp; Fisa, L; Lp > L

L / B ≥ 15

L / B ≥ 10

L/b≥8

In general, in calcul, pilotii, coloanele si baretele se denumesc generic „piloti”. 1

Fundatii – Partea II Exemple de utilizare a fundatiilor pe „piloti” Fundatii pentru constructii pe pamant

2. Piloti de diametru mic; 3. Radier; 4. Pamant compresibil

1. Pilot de diametru mare; 3. Radier; 4. Pamant compresibil; 5. Pamant practic incompresibil

2

Fundatii – Partea II

Fundatii pentru constructii pe apa

Fundatia pentru o pila de pod

Fundatia pentru o platforma fixa de foraj marin

3

Fundatii – Partea II

Fundatii pentru lucrari de sustinere

4

Fundatii – Partea II Clasificarea pilotilor 1. Dupa modul de transmitere a incarcarii axiale

5

Fundatii – Partea II 2. Dupa modul de executie Piloti PREFABRICATI Piloti EXECUTATI PE LOC Tubaj Fara tubaj Recuperabil Fara BATERE Cu FORARE tubaj tubaj Nerecuperabil Cu tubaj

6

Tubaj Tubaj In uscat Recuperabil VIBRARE Cu Sub noroi de tubaj Nerecuperabil foraj Cu burghiu continuu Recuperabil Nerecuperabil

Fundatii – Partea II 3. Dupa efectul asupra terenului de fundare Piloti de INDESARE

Piloti de DISLOCUIRE

7

Fundatii – Partea II

4. Dupa material Lemn; Beton simplu; Beton armat monolit; Beton armat prefabricat; Otel.

8

Fundatii – Partea II Clasificarea fundatiilor pe piloti 1. Pozitia radierului fata de nivelul terenului Fundatii cu RADIER JOS (ingropat)

2. Piloti; 3. Radier

1. Piloti; 2. Radier

9

Fundatii – Partea II Fundatii cu RADIER INALT

1. Piloti; 2. Radier

Structura metalica – „jacket”

10

Fundatii – Partea II 2. Actiuni predominante DIRECTE (Piloti activi)

INDIRECTE (Piloti activi / pasivi) – FRECAREA NEGATIVA

11

Fundatii – Partea II PILOTI PREFABRICATI

Piloti de LEMN

Lemn de rasinoase: brad, pin etc. Lungime ≤ 15m Forma : tronconica Sectiunea la varf ≥ 15cm. Pamanturi argiloase de consistenta redusa: piloti flotanti

12

Fundatii – Partea II Protectia capului pilotului

Inel de otel, introdus la cald. h = 5...10cm.

Protectia varfului pilotului

Trunchi de piramida cu 4 fete, „incaltat” cu un sabot de otel. h = 2B + cca 5cm.

13

Fundatii – Partea II Piloti de METAL (OTEL)

Otel de calitate speciala. Lungime: se pot realiza din tronsoane imbinate prin sudura. Greutate relativ mica prin raport cu lungimea. Sectiunea: circulara sau compusa.

Varf cu terminatie elicoidala (pentru forte de smulgere mari)

14

Fundatii – Partea II Piloti de BETON ARMAT

Beton armat prefabricat sau precomprimat. Beton minim C25/30 Armatura OB37, PC 52, S500s Greutate mare prin raport cu lungimea. Sectiunea: circulara, patrata, poligonala.

Lungimea maxima, m Beton armat prefabricat

Beton armat precomprimat

B = 0,20m

6

-

B = 0,30m

15

16

B = 0,40m

18

20

15

Fundatii – Partea II Armarea pilotilor – Schemele de calcul

Confectionare / Depozitare

Transport

16

Punere pe pozitie

Fundatii – Partea II

Metode de INTRODUCERE A PILOTILOR PREFABRICATI 1. Baterea + Subspalarea 2. Vibrarea 3. Presarea 4. Insurubarea Infigerea prin BATERE BERBEC (mai) – Piesa (obiect) grea cu care se aplica lovituri succesive pe pilot: - cu cadere libera (lemn, fonta) – frecventa max. 10 lovituri/min; masa ≤ 10t; h ≅ 1m - cu abur : ⇒ cu simpla actiune - frecventa max. 60 lovituri/min ⇒ cu dubla actiune - frecventa 100 ÷ 240 lovituri/min - Diesel - frecventa max. 60 lovituri/min

17

Fundatii – Partea II

Protectia capului pilotului 1. Piesa metalica – casca 2. Lemn de esenta tare (stejar) – fibra lemnului este verticala 3. Lemn de esenta moale (brad) – fibra lemnului este orizontala 4. Material textil (pâslă) 5. Pilot

18

Fundatii – Partea II

Berbec cu cadere libera

Berbec cu abur Cu simpla actiune

Cu dubla actiune

19

Berbec Diesel (cu explozie interna)

Fundatii – Partea II SONETA – Instalatie care permite ghidarea si ridicarea berbecului si mentine pilotul in pozitie corecta in timpul baterii.

Soneta de lemn pentru berbec cu cadere libera 1. Lumanare 2. Berbec 3. Troliu 4. Pilot

20

Fundatii – Partea II

Soneta Delmag pentru berbec Diesel 1. Lumanare 2. Berbec Diesel 3. Pilot

a, b, c – fazele de executie

21

Fundatii – Partea II CONDITII DE BATERE QH = Pe + Qh + αQH QH – lucrul mecanic total

Q – greutatea berbecului H – inaltimea de cadere P – rezultanta reactiunilor mobilizate de pamant e – adancimea de infigere a pilotului sub efectului unei lovituri h – reculul berbecului (revenire elastica) α - coeficient de ciocnire intre berbec si pilot

Pe – lucrul mecanic util

Qh – lucrul mecanic consumat prin recul αQH – lucrul mecanic consumat prin efecte secundare (strivire, zgomot, caldura) 1 – c2 0 ≤ c ≤ 1; c = 0 pentru ciocnire perfect plastica; c = 1 pentru ciocnire perfect elastica α = Q 1 + q q – greutatea pilotului

Pentru ca baterea sa fie cat mai eficienta trebuie ca αQH sa fie cat mai mic ⇒ α cat mai mic ⇒ Q/q cat mai mare. Pentru ca pilotul sa nu se deterioreze in timpul baterii, raportul Q/q se limiteaza la:

Q/q ≤ 2,5 la pilotii de lemn; Q/q ≤ 1,5 la pilotii de beton armat.

Cu cât frecventa de batere este mai mare, eficienta creste pentru ca rezultanta reactiunilor mobilizate de pamânt, P, este mai mica. 22

Fundatii – Partea II Infigerea prin VIBRARE Se foloseste un utilaj vibrator: - vibrator subsonic cu frecventa 300 ÷ 1500 cicluri/minut - vibrator sonic cu frecventa 3000 ÷ 8000 cicluri/minut

1. Motor electric 2. Discuri cu excentric 3. Dispozitiv de prindere a vibratorului pe capul pilotului 4. Pilot

23

Fundatii – Partea II Fazele de executie a. Prinderea de pilot a centurii legata la vibrator

c. Asezarea pilotului pe pozitie

b. Ridicarea pilotului

24

d. Asezarea dispozitivului de prindere (mandrina)

e. Infigerea pilotului

Fundatii – Partea II Infigerea prin PRESARE Procedeul se foloseste la lucrari de subzidire. Pilotii sunt formati din tronsoane (h = 0,8...1,0m) care se aseaza unul peste celalalt, fara a fi solidarizate intre ele. Primul tronson are varf. Infigerea se face cu o presa hidraulica.

1. Fundatie existenta 2. Placa de repartitie 3. Presa hidraulica 4. Tronson de capat 5. Tronson de varf (primul tronson de pilot) 6. Tronson curent

25

Fundatii – Partea II Infigerea prin INSURUBARE Procedeul se foloseste doar pentru pilotii prevazuti la baza cu o terminatie elicoidala (piloti metalici). SUBSPALAREA Subspalarea este un procedeu auxiliar folosit mai ales in cazul introducerii pilotilor prin batere.

Subspalarea consta in introducerea in pamant a unui jet de apa sub presiune mare care afaneaza, disloca si antreneaza pamantul de sub varful pilotului. Jetul de apa se opreste cu cca. 2m deasupra cotei finale. 1. Berbec 2. Cabluri 3. Conducte 4. Tevi metalice cu diametrul de cca 40mm, care depasesc varful pilotului cu cca 25cm; tevile se pot aseza si in interiorul pilotului 5. Pilot

26

Fundatii – Partea II

PILOTI EXECUTATI PE LOC PRIN BATERE - PILOTI DE INDESARE Piloti executati fara tubaj – Tehnologia COMPRESOL Se executa in pamanturi coezive, deasupra apei subterane (in uscat). Peretii gaurii se pot mentine verticali pe toata perioada de executie a pilotului. Executarea gaurii se face prin infigerea in pamant a unui mai de fonta prin cadere libera. Masa maiului: 1,5...2,5tone. Inaltimea de cadere: 15...18m. Adancimea gaurii: max. 6m. Gaura se umple cu beton simplu turnat in portii care se compacteaza prin batere cu maiul cu baza plata (intors).

27

Fundatii – Partea II

1. Maiuri pentru formarea gaurii

b. Maiuri de fonta

2. Mai pentru compactarea betonului 3. Cablu (troliu) 4. Tub scurt de protectie 5. Gaura in curs de executie

a. Utilajul in pozitie de lucru

28

Fundatii – Partea II

Piloti executati fara tubaj – Tehnologia PICONI Se executa in pamanturi coezive uscate – PSU. Peretii gaurii se pot mentine verticali pe toata perioada de executie a pilotului. Executarea gaurii se face prin infigerea in pamant a unui mai metalic de forma speciala (trunchi de con cu vârf conic) prin cadere libera, culisând de-a lungul unei lumânări. Masa maiului: 3,5...4tone. Inaltimea de cadere: 6...7m. Adancimea gaurii: max. 6m. Gaura se umple cu beton simplu turnat in portii care se compacteaza prin batere cu maiul.

29

Fundatii – Partea II Fazele de executie

a. Asezarea pe pozitie a sablonului (1) b. Executarea gaurii cu maiul (2) c. Turnarea primei portii de beton vartos (3) d. Formarea bulbului prin compactare (4) e. Umplerea gaurii cu beton (5)

30

Fundatii – Partea II

Piloti executati cu tubaj recuperabil – Tehnologia FRANKI Se executa in orice fel de pamanturi, indiferent de prezenta apei subterane. Se utilizeaza un utilaj denumit soneta Franki. Peretii gaurii sunt sustinuti de un tubaj metalic – teava Ø 520mm x 27mm si lungimea de 15m. Executarea gaurii se face prin infigerea in pamant prin batere a tubajului metalic. Baterea se face cu un mai cilindric care cade in interiorul tubajului asupra unui dop de beton uscat. Masa maiului: 3tone. Inaltimea de cadere: 3...8m. Adancimea gaurii: max. 15m. In tubaj se introduce carcasa de armatura. Betonarea se face cu beton turnat in portii care se compacteaza prin batere cu maiul. Tubajul se extrage din pamant, pe masura ce se betoneaza pilotul.

31

Fundatii – Partea II Fazele de executie I. Instalarea tubajului pe pozitie; formarea dopului la baza tubajului II. Fazele de infigere a tubajului in pamant III. Suspendarea tubajului prin cablurile de blocaj; spargerea si evacuarea dopului – zona de garda min. 20cm IV. Formarea bulbului la baza din beton compactat prin batere cu maiul V. Introducerea carcasei; turnarea betonului in portii compactate prin batere si ridicarea tubajului – zona de garda min. 30cm VI. Pilotul Franki 1. Tubaj 2. Mai 3. Dop de beton 4. Cabluri de blocare 5. Carcasa de armatura 6. Bulb 7. Beton compactat 8. Zona de garda 9. Armatura de solidarizare a pilotului cu radierul 32

Fundatii – Partea II Defecte de executie 1. Nerespectarea zonei de garda Diagrama de incarcare – tasare caracteristica pentru un pilot rebutat 1. Pilot 2. Strat de pamant intercalat in corpul pilotului

33

Fundatii – Partea II 2. Desprinderea pilotului de bulb prin ridicarea pamantului (in argile saturate de consistenta ridicata)

a.

b.

Introducerea tubajului pentru pilotul central produce ridicarea suprafetei terenului (umflarea pamantului); pe pilotii adiacenti apar solicitari de smulgere

Defecte in piloti: 1. fisuri 2. desprinderea pilotului de bulb

34

Fundatii – Partea II Piloti executati cu tubaj nerecuperabil – Tehnologia RAYMOND Se executa in orice fel de pamanturi, indiferent de prezenta apei subterane. Se utilizeaza un utilaj denumit soneta Raymond. Peretii gaurii sunt sustinuti de un tubaj metalic din tabla subtire cu nervuri de rigidizare, de forma tronconica. Executarea gaurii se face prin infigerea in pamant prin batere a tubajului metalic. Baterea se face cu un mai care cade pe o mandrina de otel tronconica introdusa in tubaj. Dupa introducerea pana la cota a tubajului, mandrina se extrage. In tubaj se toarna beton in portii, care se poate compacta prin batere cu mandrina. In general, pilotul nu se armeaza.

35

Fundatii – Partea II

Fazele de executie

1. Mai 2. Placa de batere 3. Mandrina 4. Tubaj 5. Beton

36

Fundatii – Partea II Piloti executati cu tubaj nerecuperabil – Tehnologia cu tubaj tronsonat Se executa in orice fel de pamanturi, indiferent de prezenta apei subterane. Reprezinta o alternativa mult mai ieftina la pilotii Raymond. Peretii gaurii sunt sustinuti de un tubaj alcatuit din tronsoane tubulare de beton simplu prefabricat. Baterea se face cu un mai care cade pe o mandrina de otel cilindrica. Tronsoanele tubulare, prevazute cu inele metalice pentru infiletare, se monteaza de-a lungul mandrinei. Dupa introducerea pana la cota a tubajului, mandrina se extrage. In tubaj se introduce carcasa de armatura si se betoneaza. Betonul nu se compacteaza.

37

Fundatii – Partea II Etapele de executie

1. Mandrina 2. Tronsoane tubulare 3. Vârf de beton armat

4. Mai 5. Cap de batere

38

6. Carcasa de armatura 7. Beton

Fundatii – Partea II PILOTI EXECUTATI PE LOC PRIN FORARE - PILOTI DE DISLOCUIRE Piloti executati fara tubaj In uscat– Tehnologiile SALZGITTER si CALWELD Se executa in pamanturi coezive, deasupra apei subterane (in uscat). Peretii gaurii se pot mentine verticali pe toata perioada de executie a pilotului. Gaura se realizeaza prin forare cu utilaje de foraj rotative (foreze). Utilajele de foraj se deosebesc, in principal, prin modul in care forezelele descarca pamantul scos la suprafata. Caracteristicile pilotilor

Diametru (m)

Lungime (m)

SALZGITTER

0,60; 0,80

≤ 20

CALWELD

0,60 ÷ 3,00

≤ 30

In foraj se introduce carcasa de armatura. Betonarea se face cu beton turnat continuu; betonul nu se compacteaza.

39

Fundatii – Partea II Foreza CALWELD

Foreza SALZGITTER

Forarea

Evacuarea pamantului

1. Foreza; 2. Tija rigida; 3. Cablu; 4. Troliu; 5. Utilaj transportor 40

1. Masa rotativa; 2. Tija rigida; 3. Foreza

Fundatii – Partea II Fazele de executie Forarea

Introducerea carcasei

Betonarea

Pilot

1. Masa rotativa; 2. Tija rigida; 3. Foreza CALWELD; 4. Carcasa de armatura; 5. Pâlnie de betonare; 6. Pilot 41

Fundatii – Partea II Sub noroi de foraj (noroi bentonitic)– Tehnologii cu circulatia continua a noroiului Se executa in orice fel de pamanturi, indiferent de prezenta apei subterane. Peretii gaurii sunt sustinuti de noroiul de foraj. Executarea gaurii se face prin forare continua. Pamantul forat amestecat cu noroi (detritus) este evacuat de catre noroiul bentonitic care circula continuu. In foraj se introduce carcasa de armatura. Betonarea se face cu beton turnat continuu (metoda CONTRACTOR); betonul nu se compacteaza. Diametru: 0,60 ÷ 1,80m Lungime: ≤ 40m

42

Fundatii – Partea II Noroiul de foraj (noroiul bentonitic) este o suspensie de bentonita in apa. Bentonita este un material pulverulent fabricat din argila montmorillonitica. Densitate: ρ = 1,05 ÷ 1,10 g/cm3

Efectul stabilizator al noroiului bentonitic se manifesta prin: 1. Presiunea exercitata de coloana de noroi bentonitic asupra pamantului 2. Formarea unei zone impermeabile la suprafata verticala a pamantului - „TURTA” (CAKE) Ca urmare a tendintei suspensiei bentonitice de a patrunde in pamantul permeabil din jur, particulele de bentonita colmateaza porii pamantului pe o adancime de 1 ÷ 3 cm. Totodata, particulele de bentonita se depun pe peretii gaurii, formand o „membrana” impermeabila (foarte subtire) care permite ca presiunea exercitata sa se „concentreze” pe suprafata pamantului.

Efectul stabilizator al noroiului bentonitic, manifestat prin cele doua componente, nu justifica in totalitate stabilitatea pamantului.

43

Fundatii – Partea II Efectul stabilizator al noroiului bentonitic se suprapune peste efectul de bolta.

Presiunea pe care pamantul o exercita asupra peretelui circular al gaurii forate este mai mica decat presiunea activa ca urmare a manifestarii efectului de bolta, cunocut din mecanica structurilor.

O parte din impingerea activa se „scurge” prin pamantul din jurul gaurii forate.

44

Fundatii – Partea II

Starea teoretica de presiuni

Presiunile hidrostatice (apa-noroi)

45

Starea reala de presiuni

Fundatii – Partea II Forare cu circulatia directa a noroiului bentonitic

1. Platforma de lucru 2. Masa rotativa 3. Tub metalic: - protejeaza partea superioara a gaurii forate - dirijeaza noroiul bentonic + detritusul catre bazin 4. Tija rigida: - transmite miscarea rotativa la sapa de foraj - permite injectarea noroiului bentonitic 6. Sapa de foraj (foreza) 7. Bazin pentru noroiul bentonitic 8. Detritus 9. Conducta pentru noroi (5). Pompa de injectie a noroiului bentonitic inspre conducta (9)

46

Fundatii – Partea II Forare cu circulatia indirecta a noroiului bentonitic 1. Platforma de lucru 2. Masa rotativa 3. Tub metalic: - protejeaza partea superioara a gaurii forate - dirijeaza noroiul bentonic de la bazin catre gaura forata 5. Tija rigida: - transmite miscarea rotativa la sapa de foraj - permite aspiratia noroiului bentonitic 6. Sapa de foraj (foreza) 7. Bazin pentru noroiul bentonitic 8. Detritus 10. Conducta pentru noroi 11. Instalatie de aer 12. Valve de aer (9). Pompa de injectie a noroiului bentonitic inspre conducta (10)

47

Fundatii – Partea II

Fazele de executie I. Forarea gaurii fara intreruperi pana la cota finala, in prezenta noroiului bentonitic II. Curatirea fundului gaurii de depunerile de detritus prin circularea noroiului pana cand suspensia ramane la densitate constanta III. Introducerea carcasei de armatura (nu este permisa rezemarea pe fundul gropii) IV. Betonarea continua pana la umplerea completa a gaurii; betonarea se face sub noroi bentonitic, cu metoda pâlniei fixe ridicatoare (Contractor)

48

Fundatii – Partea II Sub noroi de foraj (noroi bentonitic)– Tehnologia KELLY - BARETE Se executa in orice fel de pamanturi, indiferent de prezenta apei subterane. Peretii gaurii sunt sustinuti de noroiul de foraj. Executarea gaurii se face prin excavare in etape succesive. Pamantul forat amestecat cu noroi (detritus) este evacuat de bena utilajului. Se pot realiza barete simple sau compuse. In foraj se introduce carcasa de armatura. Betonarea se face cu beton turnat continuu (metoda CONTRACTOR); betonul nu se compacteaza.

49

Fundatii – Partea II

Barete compuse - se executa din mai multi pasi de sapare - se armeaza cu o singura carcasa de armatura - se betoneaza simultan cu 2 sau 3 pâlnii fixe Contractor

Barete simple b = 0,60 ÷ 1,20m

b = 0,60 ÷ 1,20m l = 5,50 ÷ 7,60m

l = 2,20 ÷ 2,80m

L ≤ 40,0m

50

Fundatii – Partea II

1. Utilaj purtator 2. Graifar cu bena (in pozitie ridicata si coborata) 3. Ghidaj 4. Prajina (montant) Kelly 5. Brat oscilant

51

Fundatii – Partea II

52

Fundatii – Partea II

53

Fundatii – Partea II Cu burghiu continuu –Tehnologia CFA (Continuous Flight Auger) 1. Platforma de lucru

1. Zona betonata

2. Montant de ghidaj (lumânare)

2. Detritus

3. Tija rigida:

a betonului

- transmite miscarea rotativa burghiului

Betonul iese pe la baza

3. Coloana de aductie

tijei si umple gaura,

- permite introducerea betonului care iese in gaura pe la baza burghiului

pe masura ce burghiul este extras. Carcasa de armatura

4. Burghiul continuu

se introduce dupa 5. Limita zonei forate

terminarea betonarii.

54

Fundatii – Partea II

55

Fundatii – Partea II Piloti executati cu tubaj recuperabil - Tehnologia BENOTO Se executa in orice fel de pamanturi, indiferent de prezenta apei subterane. Se utilizeaza instalatia Benoto sau 2 utilaje independente (infigerea / extragerea tubajului respectiv forarea pamantului). Peretii gaurii sunt sustinuti de un tubaj metalic alcatuit din tronsoane care se imbina cu bolturi: - Diametrul: 0,88 sau 1,08m - Lungimea tronsoanelor: 2, 4 sau 6m. Tubajul este deschis la ambele capete. Infigerea in pamant a tubajului se face printr-o miscare combinata (luvoaianta), compusa din: - semirotiri in jurul axei verticale - translatii (du-te vino) pe verticala. Dopul de pamant format in interiorul tubajului se sapa cu un graifar monocablu (hammer-grab). In tubaj se introduce carcasa de armatura. Betonarea se face in uscat sau sub apa, dupa caz. Tubajul se extrage din pamant, cu aceeasi miscare luvoaianta, pe masura ce se betoneaza pilotul. Zona de garda (nivelul betonului in tub fata de baza tubului) este de min. 2,0m.

56

Fundatii – Partea II Fazele de executie

1. Tubaj 2. Cablu 3. Hammer-grab 4. Prese hidraulice 5. Pâlnie de evacuare

Saparea dopului

Ridicarea detritusului

Evacuarea detritusului

57

Fundatii – Partea II Instalatia BENOTO

58

Fundatii – Partea II

59

Fundatii – Partea II Piloti executati cu tubaj nerecuperabil - COLOANE Clasificare Denumire 1 2 3

Piloti-coloane Coloane propriu-zise Puturi coloane

Diametru (m) 0,6 – 1,6 1,6 - 2,4 2,4 - 6

Grosimea peretelui tubajului (cm) 8 - 12 12 12 - 16

Lungimea unui tronson (m) 8 - 12 6 - 12 4- -6

Se executa in orice fel de pamanturi, indiferent de prezenta apei subterane. Peretii gaurii sunt sustinuti de un tubaj de beton armat prefabricat alcatuit din tronsoane care se imbina cu flanse bulonate.

1. Peretele unui troson

Primul tronson este prevazut cu un cutit (vezi Chesoane).

2. Armatura

Infigerea in pamant a tubajului se face prin vibrare.

3. Flansa

Dopul de pamant format in interiorul tubajului se sapa cu un graifar monocablu.

4. Bulon

Betonarea se face in uscat sau sub apa, dupa caz, cu metoda Contractor. 60

Fundatii – Partea II Fazele de executie

1. Primul tronson

2. Vibrator

3. Graifar

4. Al 2-lea tronson

5. Pâlnie de betonare 6. Beton turnat

61

Fundatii – Partea II Exemple de fundatii pe coloane

62

Fundatii – Partea II Incastrarea coloanelor in roca de baza

63

Fundatii – Partea II

Saparea sub apa (piloti Benoto sau Coloane)

1. Tubaj 2. Pamant permeabil

Introducerea apei in tubaj pentru contrapresiune

64

Strat impermeabil la baza. Verificare la ruperea hidraulica produsa de subpresiunea apei.

Fundatii – Partea II Defecte de executie Prabusirea malului de pamant Pilot forat sub noroi bentonitic

Apa subterana sub presiune sau in miscare anuleaza efectul noroiului bentonitic

Curatarea incorecta a fundului forajului de detritus

1. Pilot; 2. Strat moale (detritus) 65

Fundatii – Partea II Betonare incorecta Contaminarea betonului cu noroi

Ridicarea tubajului deasupra nivelului betonului

66

Fundatii – Partea II ETAPELE PROIECTARII FUNDATIEI PE PILOTI I. Alegerea tipului de pilot Alegerea tipului de pilot, inclusiv calitatea materialului pilotului şi metoda de punere în operă trebuie să ţină seama de următoarele aspecte: — încărcarea ce trebuie preluată de piloţi; — tipul, alcătuirea şi deformaţiile admisibile ale construcţiei proiectate; — condiţiile specifice amplasamentului: vecinătăţi, instalaţii subterane etc.; — lungimea necesară a piloţilor; — utilajele de execuţie avute la dispoziţie; — viteza de execuţie; Criterii speciale Fundarea piloţilor purtători pe vârf se adoptă în cazul în care terenul de fundare cuprinde straturi practic incompresibile la o adâncime accesibilă tipului de pilot utilizat. Utilizarea piloţilor foraţi de diametru mare sau baretelor: — fundaţia transmite terenului încărcări transversale mari; — baza piloţilor sau baretelor pătrunde într-un strat practic incompresibil.

67

Fundatii – Partea II Nu se recomandă utilizarea piloţilor de îndesare (piloţi prefabricaţi, piloţi executaţi pe loc prin batere, vibrare, vibropresare etc.) în cazul prezenţei unor straturi argiloase saturate de consistenţă ridicată, în care pot apare fenomene de ridicare a terenului la execuţia piloţilor, sau în zonele urbane unde vibraţiile pot afecta construcţiile învecinate. II. Determinarea Capacitatilor portante - Predimensionarea fundatiei pe piloti Determinarea prin calcul a capacitatilor portante ale pilotului izolat: - capacitatea portanta axiala la compresiune - capacitatea portanta axiala la tractiune (smulgere) - capacitatea portanta transversala Verificarea capacitatilor portante prin realizarea incercarilor pe piloti III. Alcatuirea fundatiei pe piloti Determinarea numarului necesar de piloti Dispunerea (pozitionarea) pilotilor in fundatie Dimensionarea radierului pe piloti IV.Calculul la stari limita - Definitivarea proiectului 68

Fundatii – Partea II II. Determinarea Capacitatilor portante - Predimensionarea fundatiei pe piloti Realizarea incercarilor pe pilotii de proba Încercările pe piloţi se realizează în vederea verificarii capacităţiilor portante stabile prin calcul, pentru toate categoriile de construcţii, înainte de începerea execuţiei piloţilor definitivi din lucrare. Piloţii de probă supuşi încercărilor în teren trebuie executaţi cu aceeaşi tehnologie şi cu aceleaşi utilaje avute în vedere în proiectul de execuţie al fundaţiilor pe piloţi. Numărul total minim al piloţilor de proba este dat in NP 123 in functie de diametru (d < 600mm sau d ≥ 600mm) si de numarul total necesar din lucrare.

69

Fundatii – Partea II Incercare axiala de compresiune cu platforma ancorata

1. Pilot de proba 2. Piloti de ancoraj (4 piloti) 3. Platforma din grinzi metalice asezate in cruce 4. Tarusi pentru sustinerea cadrelor de creferinta 5. Cadre de referinta 6. Presa hidraulica 7. Placa de repartitie a fortei 8. Microcomparatoare

70

Fundatii – Partea II

71

Fundatii – Partea II

72

Fundatii – Partea II

Incercare axiala de compresiune cu platforma lestata

1. Pilot de proba 6. Presa hidraulica 9. Platforma lestata 10. Reazeme ale platormei

73

Fundatii – Partea II Incercare transversala cu 2 piloti solicitati simultan

1. Microcomparartoare 2. Presa hidraulica 3. Pilotii de proba 4. Cadre de referinta 5. Prelungitor

74

Fundatii – Partea II

Modul de desfasurare a incercarii - incarcarea se aplica in trepte de cca 1/15 1/10 din valoarea stabilita prin calcul - incarcarea se mentine constanta si se masoara deplasarea pilotului - se considera ca deplasarea s-a stabilizat atunci cand diferenta de deplasare pe durata a 90 de minute (4 citiri la fiecare15 minute) este mai mica de 0,01mm - se trece la treapta superioara de incarcare Incercarea se opreste atunci cand: - dupa 24 ore deplasarea nu se stabilizeaza - deplasarea verticala totala devine mai mare decat 0,1B (forta axiala) - deplasarea laterala totala devine egala cu 25mm (forta transversala)

Se defineste ca incarcare masurata, Rc,m (forta axiala de compresiune), Rt,m (forta axiala de tractiune) respectiv Rtr,m (forta transversala) forta totala anterioara fortei la care incercarea s-a oprit.

75

Fundatii – Partea II Reprezentarea rezultatelor obtinute - Incercare axiala de compresiune

76

Fundatii – Partea II Calculul capacitatilor portante ale pilotului izolat Capacitatea portantă axiala la compresiune Bazele teoretice si experimentale pentru axiale la compresiune Capacitatea portanta in raport cu terenul de fundare depinde de: - parametrii geotehnici ai stratelor de pamant strabatute de pilot si de la baza lui (compresibilitatea si rezistenta la forfecare); - forma si dimensiunile pilotului (fisa si diametrul); - tehnologia de executie; - efectul asupra pamantului (piloti de indesare sau de dislocuire).

77

Fundatii – Partea II Diagrame de incarcare – tasare caracteristice Piloti purtatori pe varf

P = Ab qb Ab - aria bazei qb – reactiunea normala (rezistenta) mobilizata pe baza

Piloti flotanti

P = Ab qb + U Σ qs;i li Ab - aria bazei qb – reactiunea normala (rezistenta) mobilizata pe baza U – perimetrul sectiunii transversale qs;i - rezistenţa de frecare mobilizata in stratul i li – lungimea pilotului in stratul i (grosimea stratului i) 78

Fundatii – Partea II

Valoarea de calcul a capacitatii portante la compresiune, Rc;d, se determina in functie de valoarea caracteristică a capaciţătii portante ultime la compresiune, Rc;k. Valoarea caracteristica se obtine: - pe baza rezultatelor incercarilor pe pilotii de proba - prin metode de calcul prescriptive - prin metode de calcul exacte

79

Fundatii – Partea II Capacitatea portantă stabilită pe baza rezultatelor incercarilor pe pilotii de proba Valoarea caracteristică Rc;k = Min {(Rc;m)med / ξ1 ; (Rc;m)min / ξ2 } Rc;k

valoarea caracteristică a capaciţătii portante ultime la compresiune, Rc

Rc;m

valoarea măsurată a lui Rc în una sau mai multe încărcări de probă pe piloţi

(Rc;m)med

valoarea medie a lui Rc,m

(Rc;m)min

valoarea minimă a lui Rc,m

ξ1, ξ2

coeficienti de corelare in functie de numarul pilotilor de proba

Valoarea de calcul Rc;d = (Rc;k) / γt Rc;d

γt

valoarea de calcul a lui Rc coeficient parţial pentru rezistenţa totală a unui pilot de proba

80

Fundatii – Partea II Capacitatea portantă stabilită prin calcul (metode prescriptive) 1. Piloţi purtători pe vârf Valoarea caracteristică Rb;k = Ab qb;k Rb;k valoarea caracteristică a rezistenţei pe bază a pilotului Ab suprafaţa bazei pilotului: qb;k valoarea caracteristică a presiunii pe bază: Valoarea de calcul Rc;d = Rb;d = Rb;k / γb Rc;d Rb;d

γb

valoarea de calcul a lui Rc valoarea de calcul a rezistenţei pe bază a pilotului coeficient parţial pentru rezistenţa pe bază a pilotului: γb = 1,4

81

Fundatii – Partea II

2. Piloţi flotanţi Valoarea caracteristică a rezistenţei pe bază Rb;k = Ab qb;k Rb;k Ab qb;k

valoarea caracteristică a rezistenţei pe bază a pilotului suprafaţa bazei pilotului valoarea caracteristică a presiunii pe bază

Valoarea caracteristică a rezistenţei de frecare pe suprafaţa laterală Rs;k =Σ As;i qs;i;k = U Σ qs;i;k li Rs;k As;i U li qs;i;k

valoarea caracteristică a rezistenţei de frecare pe suprafaţa laterală a unui pilot suprafaţa laterală a pilotului în stratul i perimetrul secţiunii transversale a pilotului lungimea pilotului în contact cu stratul i valoarea caracteristică a rezistenţei de frecare laterală în stratul i

82

Fundatii – Partea II Calculul rezistenţei de frecare laterală, qs;i;k

83

Fundatii – Partea II Valoarea de calcul Relatia generala: Rc;d = Rb;d + Rs;d = Rb;k / γb + Rs;k / γs Rc;d Rb;d

γb

Rs;d

γs

valoarea de calcul a lui Rc valoarea de calcul a rezistenţei pe bază a pilotului coeficient parţial pentru rezistenţa pe bază a pilotului valoarea de calcul a rezistenţei de frecare pe suprafaţa laterală a pilotului coeficient parţial pentru rezistenţa prin frecare pe suprafaţa laterală a pilotului

Piloţi prefabricaţi Rc,d = Rb,d + Rs,d =Rb,k/γb;1 + Rs,k/γs;1

γb;1, γs;1 qb;k qs;i;k

coeficienti parţiali de rezistenţă (în tabele) valoarea caracteristică a presiunii pe bază (în tabele) valoarea caracteristică a rezistenţei de frecare laterală în stratul i (în tabele)

84

Fundatii – Partea II Piloţi executaţi pe loc prin batere (de indesare) Rc,d = Rb,d + Rs,d= Rb,k/γb;2 + Rs,k/γs;2

γb;2, γs;2 qs;i;k qb;k

coeficienti parţiali de siguranţă (în tabele) valoarea caracteristică a rezistenţei de frecare laterală în stratul i (în tabele) valoarea caracteristică a presiunii pe bază (în tabele)

Piloţi executaţi pe loc prin forare (de dislocuire) cu baza pe pământuri coezive

qb ,k = Nc cu;d +γd;1 D Nc cu;d

γd;1

D

factor de capacitate portantă, Nc = 9 valoarea de calcul a coeziunii nedrenate media ponderată, prin grosimile straturilor, a valorilor de calcul ale greutăţilor volumice ale straturilor străbătute de pilot fişa reală a pilotului (adâncimea la care se găseşte baza pilotului, măsurată de la nivelul terenului natural)

85

Fundatii – Partea II Piloţi executaţi pe loc prin forare (de dislocuire) cu baza pe pământuri necoezive

qb ,k = α ( γd db Nγ + γd;1 Dc Nq ) α γd γd;1

coeficient determinat în funcţie de gradul de îndesare ID al pământului de la baza pilotului (în tabele) valoarea de calcul a greutăţii volumice a pământului de sub baza pilotului media ponderată a valorilor de calcul ale greutăţilor volumice ale straturilor străbătute de pilot diametrul pilotului la nivelul bazei (db = B pentru piloti fara evazare la baza) db Nγ, Nq factori de capacitate portantă determinaţi în funcţie de valoarea de calcul a unghiului de frecare interioară, φ’d, al stratului de la baza pilotului (în tabele) Dc fişa de calcul a pilotului: Dc = β db dacă D ≥ β db sau Dc = D dacă D < β db

β

coeficient în funcţie de gradul de îndesare ID al pământului de la baza pilotului (în tabele) 86

Fundatii – Partea II Efectul de grup Efectul de grup apare in cazul pilotilor care alcatuiesc fundatia de adancime si se manifesta prin reducerea capacitatii portante axiale la compresiune. Reducerea capacitatii portante este cu atat mai mare cu cat distanta dintre piloti este mai mica. Efectul de grup nu se manifesta in cazul pilotilor purtători pe vârf şi piloţii flotanţi de îndesare având fişa integral cuprinsă în pământuri necoezive. Rc;g = mu Rc;d Rc;d mu mu = 1

mu = f (r/r0 ) r r0 r0 = Σ li tgεi li εi = (φ’d /4)

valoarea de calcul corespunzatoare pilotului izolat coeficient de utilizare in grup pentru piloţii purtători pe vârf şi piloţii flotanţi de îndesare având fişa integral cuprinsă în pământuri necoezive r/r0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 ≥2 mu 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,70 0,60 distanţa minimă (lumina) între 2 piloţi vecini raza de influenţă a pilotului izolat în planul bazei: grosimea stratului i prin care trece pilotul

87

Fundatii – Partea II

Piloti purtatori pe baza (Strat IV – pamant practic indeformabil) Zonele de influenta NU se suprapun

88

Piloti flotanti (Strat III –pamant deformabil) Concentrarea eforturilor in planul bazei pilotilor prin suprapunerea zonelor de influenta

Fundatii – Partea II

Capacitatea portantă axiala (Rezistenţa) la tracţiune Rezistenţa la tracţiune stabilită pe baza rezultatelor incercarilor pe pilotii de proba Valoarea caracteristică Rt;k = Min {(Rt;m)med / ξ1 ; (Rt;m)min / ξ2 } unde: Rt;k Rt;m (Rt;m)med (Rt;m)min ξ1, ξ2

valoarea caracteristică a lui Rt valoarea măsurată a lui Rt în una sau mai multe încărcări de probă pe piloţi valoarea medie a lui Rt,m valoarea minimă a lui Rt,m coeficienti de corelare dati in tab.

89

Fundatii – Partea II

Rezistenţa de calcul la tracţiune Rt;d = Rt;k / γs;t unde: Rt;d Rt;k

γs;t

valoarea de calcul a lui Rt valoarea caracteristică a lui Rc coeficient parţial dat in tab.

Rezistenţa la tracţiune stabilită prin metode prescriptive Rezistenţa de calcul la tracţiune pentru piloţii prefabricaţi Rt ,d =

U ∑ q s ,ki ⋅ li

γ m ⋅γ s

1

unde: U, qs;i;k, li, γs;1

γm

conform semnificatiilor precizate anterior coeficient parţial: γm = 2,4

90

Fundatii – Partea II

Rezistenţa de calcul la tracţiune pentru piloţii executaţi pe loc

Rt ,d =

U ∑ q s ,ki ⋅ li

γ m ⋅γ s

2

unde: U, qs;i;k, li, γs;2

γm

conform semnificaţiilor precizate anterior coeficient parţial: γm = 2,4

91

Fundatii – Partea II

Capacitatea portantă (Rezistenţa) transversală Rezistenţa la încărcare transversală stabilită pe baza rezultatelor incercarilor pe pilotii de proba

Rtr ,d = unde: Rtr,k

γtr

Rtr ,k

γ tr valoarea caracteristică a încărcării transversale, stabilită cu luarea în considerare a factorului de corelare ξ dat in tabel în funcţie de numărul încărcărilor de probă coeficient parţial: γtr = 2

92

Fundatii – Partea II

Rezistenţa la încărcare transversală prin metode prescriptive Rezistenţa caracteristică la încărcare transversală Ipoteze de calcul - Pilotul se asimileaza cu o consola incastrata in pamant, avand o lungime conventionala, l0 - Lungimea conventionala de incastrare, l0, corespunde adancimii pentru care momentul incovoietor are valoarea maxima - Incarcarea transversala ultima (de cedare) se defineste ca fiind forta pentru care momentul incovoietor devine egal cu momentul capabil al sectiunii de beton armat al pilotului

93

Fundatii – Partea II

Rtr,k =

2 M cap l0

în cazul pilotului considerat încastrat în radier

sau Rtr,k = l0 Mcap

M cap l0

în cazul pilotului considerat articulat în radier

lungimea convenţională de încastrare; valorile l0 sunt date în tabel in functie de tipul pământului si diametrul pilotului; l0 = (1,5 ÷ 4) d momentul încovoietor capabil al secţiunii pilotului, determinat conform reglementărilor tehnice specifice privind calculul elementelor de beton armat

94

Fundatii – Partea II

Valoarea de calcul

Rtr ,k Rtr,d = γ tr

γtr Rtr,k =

coeficient parţial unic: γtr = 2 2 Mcap l0

în cazul pilotului considerat încastrat în radier

sau Rtr,k =

M cap l0

în cazul pilotului considerat articulat în radier

unde: l0 lungimea convenţională de încastrare; valorile l0 sunt date în tabel Mcap momentul încovoietor capabil al secţiunii pilotului, determinat conform reglementărilor tehnice specifice privind calculul elementelor de beton armat

95

Fundatii – Partea II

III. Alcatuirea fundatiei pe piloti Determinarea numarului necesar de piloti Cazul incarcarii axiale de calcul, N, aplicata centric pe fundatie np = (N / Rc;d ) + 1...2 Cazul incarcarii axiale de calcul, N, aplicata excentric pe fundatie np = (1,3N / Rc;d ) + 1...2

96

Fundatii – Partea II

Dispunerea (pozitionarea) pilotilor in fundatie Distanţa minimă între axele piloţilor, măsurată în teren, este de: → 3d

în cazul piloţilor de îndesare

3 → 2 d + 100 D unde:

d D

în cazul piloţilor de dislocuire (valoare minimă recomandată)

diametrul sau latura mică a secţiunii pilotului fişa reală a pilotului

Repartizarea piloţilor sub radierul fundaţiei se face, dupa caz, în rânduri paralele, radial, în şah sau în funcţie de modul de conformare a structurii de rezistenţă a construcţiei, pe baza valorilor solicitărilor preluate de piloţi.

97

Fundatii – Partea II

Fundatii continue sub pereti portanti

Fundatii izolate sub stalpi

98

Fundatii – Partea II

Fundatii generale pe piloti

Dimensionarea radierului pe piloti Din punct de vedere constructiv, radierul pe piloti se alcatuieste in mod asemanator cu fundatia de suprafata careia i se substituie (fundatie izolata, continua sau radier general). Adâncimea de fundare a radierului se stabileşte în raport cu : → existenţa subsolurilor şi instalaţiilor subterane; → condiţiile geologice şi hidrogeologice ale amplasamentului (nivelul apelor subterane şi variaţia acestuia în timpul construcţiei şi al exploatării acesteia etc.); → posibilitatea de umflare prin îngheţ a pământurilor etc. 99

Fundatii – Partea II

Inaltimea radierului se determina din calcul. De regula, inaltimea radierului trebuie sa fie cel putin egala cu latura sau diametrul pilotilor, B. Calculul eforturilor sectionale (M, T) se face tinand cont de încărcările de la suprastructură şi reacţiunile din piloţi (axiale si transversale), corespunzatoare gruparilor de actiuni cele mai defavorabile. Armarea radierului se face cu respectarea normelor specifice elementelor de beton armat. Clasa betonului trebuie să fie minim C12/15 si va fi corelată cu clasa de beton din piloţi. Distanţa între faţa exterioară a piloţilor marginali şi extremitatea radierului trebuie să fie de cel puţin 25 cm. Lungimea părţii piloţilor cuprinsă în radierul de beton armat se determină în funcţie de tipul de solicitare şi de tipul şi diametrul armăturii longitudinale din corpul pilotului (nu se include în grosimea radierului stratul de beton de egalizare).

100

Fundatii – Partea II

În cazul fundaţiilor pe piloţi supuşi la solicitări axiale de compresiune şi la forţe orizontale care pot fi preluate de piloţii consideraţi articulaţi în radier, piloţii trebuie să pătrundă în radier cu capetele intacte pe o lungime de 5 cm, iar armăturile longitudinale ale piloţilor să se înglobeze în radier pe minimum 25 cm. În cazul fundaţiilor pe piloţi supuşi la solicitări axiale de smulgere sau la forţe orizontale mari, care impun preluarea Incastrare Articulaţie acestora prin piloţi consideraţi încastraţi în radier, piloţii trebuie să pătrundă în radier cu 1. Pilot; 2. Armatura; a ≥ 10cm; 3. Radier; 4. Beton de b – lungimea armăturile capetele intacte pe o lungime de cel puţin 10 egalizare longitudinale ale piloţilor cm, iar armăturile longitudinale ale piloţilor trebuie să se înglobeze în radier pe o lungime determinată prin calculul.

101

Fundatii – Partea II

IV.Calculul la stari limita - Definitivarea proiectului Calculul solicitarilor in piloti prin metode de calcul simplificate Nu tin cont de interactiunea (conlucrarea) dintre radier – piloti – teren de fundare Ipotezele de calcul: - radierul este infinit rigid - pilotii sunt bare rigide - incarcarile transmise de radier la piloti sunt preluate integral de piloti (se neglijeaza transmiterea incarcarilor la teren prin baza radierului) - calculul solicitarilor se face independent pentru incarcarile axiale, respectiv transversale (se admite suprapunerea de efecte)

102

Fundatii – Partea II

Calculul reactiunilor axiale Cazul incarcarii verticale de calcul, N, aplicata centric pe fundatie

Smed = N / np Toti pilotii se incarca cu o forta axiala de compresiune egala cu Smed.

103

Fundatii – Partea II

Cazul incarcarii verticale de calcul, N, aplicata excentric pe fundatie Excentricitatile fortei N sunt ex si ey fata de centrul de greutate al radierului. Prin reducerea fortei N in centrul de greutate al radierului se obtin incarcarile transmise la baza radierului: N; Mx = N ey; My = N ex Reactiunile axiale in piloti, Si, (compresiune sau tractiune) depind de pozitia pilotului, i, in fundatie. M y ⋅ xi M ⋅y N σi = ± x i2 ± A ⋅ n A∑ yi A∑ xi2

I x = n ⋅ I ox + A∑ yi2 ≈ A∑ yi2 I y = n ⋅ I oy + A∑ xi2 ≈ A∑ xi2 Si = A ⋅ σ i = 104

N M x ⋅ yi M y ⋅ xi ± ± 2 n ∑ yi ∑ xi2

Fundatii – Partea II

Calculul reactiunilor transversale

Str = T / np Toti pilotii se incarca transversala egala cu Str.

105

cu

o

forta

Fundatii – Partea II

Verificarile la starea limita ultima - SLU Relaţia generală de verificare este: Si;d ≤ Rd Si;d

valoarea de calcul a reactiunii în pilotul i corespunzătoare stării limită ultime

Rd

valoarea de calcul a capacitatii portante corespunzatoare Solicitarea axiala

Solicitarea

Compresiune: Sc;i;d ≥ 0

Tractiune: St;i;d < 0

transversala

Sc;i;d ≤ Rc;d

St;i;d ≤ Rt;d

Str;d ≤ Rtr;d

sau Sc;i;d ≤ Rc;g

106

Fundatii – Partea II

Verificarea la starea limita de exploatare – SLE (pentru structura suportată de piloţi) Trebuie evaluată deplasarea verticală (tasarea) fundaţiei pe piloţii flotanti pentru condiţiile stărilor limită ale exploatării normale şi comparată cu valoarea tasării acceptabile: s ≤ sacc s sacc

deplasarea verticală (tasarea) fundaţiei pe piloţi estimată/ calculată deplasarea verticală (tasarea) acceptabilă pentru structura suportată de piloţi

107

Fundatii – Partea II

În cazul fundaţiei cu piloţi verticali, fundaţia convenţională se consideră că are talpa orizontală la nivelul bazei piloţilor şi dimensiunile în plan egale cu: L' = L + 2r0 B ' = B + 2r0

r0

raza de influenţă a pilotului 108

În cazul fundaţiei cu piloţi înclinaţi fundaţia convenţională are dimensiunile în plan L’ şi B’ egale cu lungimea, respectiv lăţimea conturului exterior al grupului de piloţi, măsurate în planul bazei piloţilor.

Fundatii – Partea II

Limita zonei active se consideră la nivelul stratului elementar la care începe să se îndeplinească condiţia:

σ zi ≤ 0.1σ gzi

109