C6-Fundatii
-
Upload
andreea-stoian -
Category
Documents
-
view
63 -
download
6
description
Transcript of C6-Fundatii
21/01/2014
1
11
Bazele ingineriei structurale
22
Bazele ingineriei structurale
Curs 6:
Terenul de fundare
Alcatuirea fundatiilor
3
Terenul de fundare
Este acea parte a scoartei terestre in
cuprinsul careia se manifesta influenta
incarcarilor transmise de fundatii. Straturile
care alcatuiesc terenul de fundare pot fi
alcatuire din roci compacte sau din
pamanturi.
4
Rocile compacte
Sunt caracterizate prin rezistente mecanice
mari de acelasi ordin de marime sau chiar
mai mari decat ale materialelor de
constructie artificiale (caramida, beton
simplu, beton armat).
5
Pamanturile
Sunt provenite din dezintegrarea pe cale
fizica si din alterarea chimica a rocilor
compacte. Pamanturile sunt alcatuite din
particule solide, apa si aer sau diferite gaze.
6
Terenul de fundare
Situatia comuna este cea in care se
intalneste pamantul ca teren de fundare.
Rezistentele mecanice ale pamanturilor fiind
mai mici decat ale rezistentele materialelor
de constructii intre elementele structurale
(Stalpi, pereti) si teren trebuie interpus un
element specific care poarta denumirea de
fundatie.
21/01/2014
2
7
Fundatia
Reprezinta partea din constructie care preia
incarcarile aduse de suprastructura si le
transmite la terenul de fundare
8
Tasarea fundatiilor
Fara tasare Tasare uniforma Tasare diferentiata
Tasarea uniforma nu are efecte negative asupra constructiilor in timp ce tasarea
diferentiata poate provoca degradari semnificative.
9
Fundatii de suprafata
Fundatiile rigide din beton simplu au
reprezentat sistemul de fundare cel mai
frecvent folosit pentru peretii din zidarie
10
Fundatii de suprafata
11
Fundatii continue de beton armat
Fundatiile de beton armatsub ziduri se utilizeaza deo b i c e i l a t e r e n u r isusceptibile de tasari mari,cand exista posibilitateaaparitiei unor deformatiineun i fo r me in lungu lfundatiei si a unor solicitaride incovoiere pe carefundatiile rigide nu le potp r e l u a
12
Fudantii continue cu descarare pe reazeme izolate
21/01/2014
3
13
Fundatii izolate sub stalpi
Fundatii rigide
– Aceste fundatii sunt alcatuite
dintr-un bloc de beton simplu
si un cuzinet din beton armat
avand rolul de transmitere a
eforturilor de la stalp, alcatuit
dintr-un material cu rezistenta
mare la blocul de beton
simplu ce are o rezistenta
mult mai mica.
14
Fundatii izolate sub stalpi
Fundatii elastice
– Aceste fundatii sunt alcatuite din beton armat
asezat pe un pat de beton de egalizare.
15
Fundatii continue sub stalpi
16
Radiere
Radierele sunt fundatii care se extind pe intreaga suprafata ocupata de o constructie.
Radierul este alcatuit si indeplineste functia unui planseu incarcat de jos in sus cu presiunile reactive ale pamantului si sprijinit pe capetele stalpilor sau prin intermediul peretilor
Radierul este obligatoriu la constructiile cu subsol fundate sub nivelul panzei freatice.
17
Radiere
18
PROIECTAREA SI EXECUTAREA CLADIRILOR ÎN CONDITII DIFICILE DE AMPLASAMENT
Cauze: CARACTERISTICI FIZICO-MECANICE DEFICITARE ALE
TERENULUI DE FUNDARE– compresibilitate ridicata;
– rezistenta slaba;
NEOMOGENITATEA CARACTERISTICILOR FIZICO-MECANICE ALE TERENULUI DE FUNDARE PE AMPLASAMENT
TOPOGRAFIA DEFAVORABILA A TERENULUI– terenuri în panta, susceptibile de pierderea locala sau generala a
stabilitatii;
REGIMUL HIDRAULIC SUBTERAN– ape subterane la mica adâncime;
– ape subterane agresive fata de materialele de constructie
21/01/2014
4
19
PROIECTAREA SI EXECUTAREA CLADIRILOR ÎN CONDITII DIFICILE DE AMPLASAMENT
Rezolvare prin:
CUNOASTEREA PROPRIETATILOR TERENULUI (caracterul neomogen si anisotrop al masivelor de pamânt si probele izolate nu reprezinta fidel comportarea stratelor sau depozitelor reale);
MODELAREA REALISTA A FENOMELELOR DE:
– raspuns al terenului;
– interactiune sol-structura
ADOPTAREA UNOR COEFICIENTI DE SIGURANTA CORESPUNZATORI;
ANALIZA COMPORTARII ÎN TIMP A CONSTRUCTIILOR FUNDATE ÎN CONDITII SIMILARE
20
PROIECTAREA CONSTRUCTIILOR AMPLASATE PE TERENURI DE FUNDARE DIFICILE
TERENURI ARTIFICIALE DE FUNDARE DIFICILE
Umpluturile
TERENURI NATURALE DE FUNDARE DIFICILE
Sensibile la variatia umiditatii:
– pamânturile sensibile la umezire;
– pamânturile cu umflari si contractii mari;
Terenurile nisipoase sensibile la actiunea seismica
Terenurile cu compresibilitate mare sau mijlocie
21
TERENURI ARTIFICIALE DE FUNDARE DIFICILE
MODUL DE REALIZARE A UMPLUTURII:
controlat (printr-un proces tehnologic organizat),
necontrolat (o activitate neorganizata),
STRUCTURA UMPLUTURII:
omogena (un singur material, de regula, pamânt, zgura, etc.);
neomogena (mai multe materiale diferite, în acelasi strat sau în straturi succesive);
NIVELUL DE COMPACTARE:
compactat (compactare artificiala, uneori compactare naturala);
compactare medie;
necompactat (depozite "libere");
Umpluturile controlate, omogene si compactate = conditii normale de teren de fundare.
22
TERENURI NATURALE DE FUNDARE DIFICILE
Sensibile la variatia umiditatii:
pamânturile sensibile la umezire;
pamânturile cu umflari si contractii mari;
Terenurile nisipoase sensibile la actiunea seismica
Terenurile cu compresibilitate mare sau mijlocie
23
Pamânturile Sensibile la Umezire
Pământurile care sub încărcare fundaţiilor sau chiar sub greutatea
proprie manifesta tasări suplimentare atunci când sunt umezite
Loessurile si pământurile loessoide
– De origine eoliana formate prin acţiunea vântului care a deplasat si
depozitat particule fine de praf din zonele aride în zonele învecinate
semiaride depunându-le deasupra vegetaţiei ierboase. Putrezirea
ulterioara a plantelor lasă în masa depozitului format canale verticale ce
dau acestuia o permeabilitate verticala mare si o structură afânată.
* Grupa A: la umezire, nu se taseaza semnificativ sub propria
greutate;
* Grupa B: la umezire, se taseaza semnificativ sub propria
greutate;
24
Pamânturile Sensibile la Umezire
21/01/2014
5
25
Comportarea construcţiilor situate pe pământuri sensibile la umezire
cresterea uniforma a umiditatii sub întreaga constructie
– tasari uniforme
infiltratii;
– tasari neuniforme
Efecte negative ale tasarilor:
– cazul tasarilor importante (zeci de centimetri): intrarile de la
parter ajung sub nivelul trotuarului (blocuri P+4E din Tulcea)
– cazul tasarilor moderate: ruperea retelelor de alimentare cu
apa si a canalizarilor
26
Comportarea construcţiilor situate pe pământuri sensibile la umezire
FISURAREA: Tasarea Relativa > 1/1000L (Deschidere);
DEGRADAREA ELEMENTELOR NE-STRUCTURALE: Tasarea Relativa > 1/300L
Degradarea Structurii:1/150L;
27
Masuri pentru limitarea mărimii tasărilor prin umezire şi a efectelor lor asupra construcţiilor
Înlăturarea sensibilităţii la umezire a pământului
– Compactarea de suprafaţă
Compactare statica cu cilindri compresori (pâna la maximum 1.0 ... 1.2 m)
Compactare dinamica prin batere
– cu maiul usor (pâna la 1000 kg);
– cu maiul greu (2 ... 4 tone);
– cu maiul supergreu (5 ... 10 tone);
Se realizeaza conditii de fundare normala cu presiuni conventionale de 2.0 ... 2.5 kg/cm2
– Preumezirea
Procedee chimice / electrice de îmbunatatire a terenului
– procedee chimice: introducerea unor substanţe active (argila, ciment, rasini,etc.);
– procedee electrice: crearea unor diferenţe de potenţial electric;
– procedee mixte;
28
Masuri pentru limitarea mărimii tasărilor prin umezire şi a efectelor lor asupra construcţiilor
Străpungerea stratului de pământ sensibil la umezire
– Se folosesc fundatiile de adancime
Masuri referitoare la amplasarea in teren, forma si alcătuirea
construcţiei
– Evitarea zonelor in care sa băltească apa
– Forma simpla in plan a construcţiei
– Infrastructura de tip cutie rigida sau pt. structurile de tip hala, a unor structuri elastice
Masuri de limitare a infiltraţiilor de apa
29
PAMÂNTURI CU UMFLARI
SI CONTRACTII MARI
Pamânturi contractile, expansive sau active: pamânturi argiloase care
prezinta proprietatea de a-si modifica volumul, sensibil si reversibil, atunci când
umiditatea lor variaza
Efectul variatiilor sezoniere de umiditate:
în perioadele secetoase: apar în teren crăpături de contracţie; fenomenul este
mai pronunţat la terenurile însorite;
în perioadele ploioase: crăpăturile încep sa se închidă; crăpăturile rămân
parţial deschise de la un sezon la altul;
30
PAMÂNTURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI
21/01/2014
6
31
Comportarea construcţiilor situate pe pamânturi cu umflari si contractii mari
CONDITIONARI:
– Structura, forma si marimea constructiei;
– Adâncimea si modul de realizare ale fundatiilor;
– Anotimpul în care s-au executat fundatiile;
– Posibilitatile de infiltrare ale apelor atmosferice si expunerea la soare a
terenului;
– Conditiile de exploatare ale constructiei;
DEGRADARI:
– Cladiri din zidarie de caramida cu fundatii directe de beton (fisuri în fundatii si
în ziduri);
– Cladirile cu schelet de lemn (deformatii structurale mari);
– Colturile puternic insorite dinspre sud-vest (fisuri in forma de: "V"- perioada
secetoasa, ”A”- perioada umeda)
32
Solutii
1. Zidărie
2. Centura de beton
armat
3. Fundaţie de beton
4. Trotuar
5. Pinten
6. Pământ stabilizat
33
ALCATUIREA CLADIRILOR AMPLASATE PE TERENURI CU UMFLARI SI CONTRACTII MARI ÎN CONDITII DE FUNDARE DIRECTA
ADÂNCIMEA DE FUNDARE
cazul I: nivelul hidrostatic subteran este la adâncime > 10 Df,min = 2.0 m;
cazul II: nivelul hidrostatic subteran este la adâncime < 2 m Df,min = 1.5m;
cazul III: nivelul hidrostatic subteran este 2....10 m Df,min = 2.0 m;
mentinerea unor conditii stabile de umiditate;
controlul sau prevenirea variatiilor de volum prin marirea presiunilor pe
teren;
monolitizarea structurii prin prevederea de rigidizari sau centuri;
îmbunatatirea pamânturilor prin stabilizare, injectii sau înlocuire;
fundarea în adâncime, sub zona afectata de variatiile de volum
34
Terenurile nisipoase sensibile la actiunea seismica
Nisipurile saturate de apa care se gasesc în stare afânata manifesta o
tendinta de îndesare atunci când sunt supuse la solicitari de forfecare
Lichefierea nisipului: în zonele de campie din Oltenia, Muntenia si
sudul Moldovei, precum si în luncile unor râuri si în lunca Dunarii la
cutremurul 4 Martie 1977
Amploarea deformatiilor straturilor de nisip produse de oscilatiile
seismice depinde de:
– parametrii miscarii seismice (acceleratia maxima / durata miscarii terenului);
– tipul de pamânt (compozitia granulometrica / granulozitatea nisipului);
– gradul de îndesare al nisipului;
– starea de umiditate a nisipului;
– starea de eforturi în masivul de pamânt;
351964 Niigata earthquake
36
ÎMBUNATATIREA TERENURILOR NISIPOASESENSIBILE LA MISCARI SEISMICE
corectarea compozitiei granulometrice a straturilor de nisip;
marirea gradului de îndesare a nisipului prin:– explozii;
– vibrare;
– baterea unor piloti de lemn sau de beton armat;
– formarea unor piloti de nisip;
creşterea intensităţii eforturilor normale de compresiune efective prin umpluturi;
scoaterea nisipului din starea de saturare cu apa prin:– coborârea nivelului general al pânzei freatice;
– îmbunătăţirea condiţiilor de drenare a apei pe contur;
injectarea unor substanţe pentru formarea legăturilor de coeziune între particulele de nisip;
21/01/2014
7
37
Terenurile cu compresibilitate mare sau mijlocie
Mâlurile
Loessurile si pamanturile loessoide
Turba (pamant de natura organică)
Nisipurile afanate
38
Fundarea pe pamanturi foarte compresibile
Masuri referitoare la terenul de fundare:
– Compactare de suprafata
– Perne de balast
– Explozii
– Coloane de balast, nisip sau piatra sparta
– Nuclee de beton simplu
– Compactarea cu maiul super greu, preincarcarea
39
Fundarea pe pamanturi foarte compresibile
Masuri referitoare la constructie:– Sporirea rezistentei si rigiditatii spatiale
Tronsonarea si armarea suplimentara
– Sporirea capacitatii de adaptare a constructiiei la deformatiile mari si neuniforme Scheme statice adecvate
Fundarea in trepte
– Reducerea influentei pe care o exercita asupra construcţiei, pe parcursul executiei, tasarile mari ale terenului Incarcarea in trepte
Racordarea la retele numai dupa consumarea tasarilor sau utilizarea racordurilor flexibile
40
Procedee de fundare
Fundare directa– Fara imbunatatirea terenului de fundare
– Cu imbunatatirea terenului de fundare
– De adancime (fundatiile de compensare)
Fundare indirecta (de adancime)
41
ALCATUIREA INFRASTRUCTURILOR ÎN CAZUL FUNDARII DIRECTE PE TERENURI DIFICILE
Proiectarea fundatiilor:
– sistem de fundare si dimensiuni ale fundatiilor care conduc la presiuni moderate;
– asigurarea distributiei uniforme a presiunii pe talpile de fundatie;
Proiectarea rigiditatii infrastructurii:
– asigurarea unui numar suficient de legaturi, cu rigiditate semnificativa în planvertical, între subansamblurile structurale verticale (grinzi de fundatie înalte, pereti plini sau cu goluri);
– realizarea cutiei rigide a infrastructurii prin legarea planseelor cu peretii subsolului si cu fundatiile;
42
Fundare directa
Structuri de tip hala – fundatii izolate si structuri elastice
Cladiri de locuit cu mai putin de 5 niveluri –fundatii continue sub stalpi
– radiere
Cladiri de locuit cu mai mult de 5 niveluri –infrastructura de tip cutie rigida
21/01/2014
8
43
Cu imbunatatirea terenului de fundare
POSIBILITATI:
Eliminarea straturilor sensibile– Eliminarea totala a straturilor sensibile (grosime relativ mica 3.0 - 4.0
m);
– Eliminarea partiala a straturilor sensibile (grosime de 6.0 - 8.0 m);
Înlocuirea straturilor sensibile (perna de fundare);
FACTORI CARE INTERVIN ÎN COSTUL LUCRARILOR:
caracteristicile cladirii (adâncimea subsolului, greutatea cladirii, etc.);
tipul fundatiilor;
grosimea straturilor sensibile;
nivelul apei subterane;
distanta pâna la sursa de aprovizionare cu material de înlocuire;
44
Fundaţiile de Compensare
pentru terenurile cu compresibilitate medie si mare, care
au capacitate portanta mica, si la care nivelul pânzei
freatice este ridicat;
realizarea unei fundatii de tip cutie rigida (monolita);
este necesara o hidroizolatie cât mai etansa pentru
utilizarea efectului de plutire
45
PROCEDEE DE FUNDARE INDIRECTA PENTRU CLADIRI
AMPLASATE PE TERENURI DIFICILE
FUNDARE INDIRECTA: transmiterea încărcărilor aduse de construcţie
la straturile portante aflate mult sub nivelul tălpilor de fundaţie
Criterii pentru alegerea soluţiei de fundare:
– Condiţiile de teren:
în cazul depozitelor naturale de pământ cu compresibilitate
ridicata;
în cazul depozitelor artificiale din pământ sau din alte materiale
(umpluturi);
– Caracteristicile construcţiei:
clădiri care aduc încărcări mari pe terenul de fundare;
clădiri cu structuri sensibile la tasări diferenţiate;
46
FUNDATII PE PILOTI
PILOTI: Elemente structurale pentru fundare indirecta, de tip bara
dreapta, cu sectiune transversala patrata sau circulara, caracterizate
printr-un raport mare între lungime (Lp) si latura sectiunii (bp)
– piloti din lemn;
– piloti din otel;
– piloti din beton simplu;
– piloti din beton armat sau precomprimat (cu utilizarea cea mai
frecventa);
47
http://www.acehomeinspec.com/STRUCTURE.html
48
Capacitatea portanta a unui pilot purtator pe vârf
aria secţiunii pilotului
capacitatea portanta şi rigiditatea stratului pe care se
sprijina pilotul
capacitatea de rezistenta a sectiunii transversale a pilotului
21/01/2014
9
49
Capacitatea portanta a unui pilot flotant, izolat
aria suprafetei laterale a pilotului;
lungimea pilotului;
natura terenului în care este înfipt pilotul
(coeziunea terenului);
50
PILOTI DIN LEMN
51
PILOTI METALICI
52
PILOTI PREFABRICATI DIN BETON ARMAT
53
PILOTI EXECUTATI PE LOC DIN BETON ARMAT
EXECUTAREA
PILOTILOR DE
TIP FRANKI
54
FUNDATII PE PILOTI
Procedee de execuţie:
– batere,
– preforare + batere,
– vibrare;
– piloţi executaţi pe loc prin forare (cu tubaj exterior pierdut
sau recuperabil);
Mecanismul prin care se transmit încărcările la teren:
– pilot purtător pe vârf;
– pilot flotant (de frecare);
21/01/2014
10
55
Dispunerea pilotilor sub constructie
Dispunere uniforma pe întreaga suprafata
a constructiei în contact cu solulradier;
Dispunerea concentrata, sub principalele
elemente verticale de
rezistentacapiteluri;
56
DISPUNEREA PILOTILOR
SUB FUNDATII IZOLATE SUB UN RADIER
57
FUNDATII PE COLOANE DE MARE CAPACITATE
COLOANE: piloti cu diametre mari (600
1200 mm), executati prin forare
Tubaj de beton armat, nerecuperabil