Acasa » Tehnologii » Lucrari de constructii › Calculul tasarii terenului de fundare

Calculul tasarii terenului de fundare

| |

Determinarea valorii tasarii probabile a fundatiei se incadreaza in calculul la starea limita de deformatii a terenului. Acest calcul este recomandabil pentru toate constructiile fundate pe terenuri nestancoase. In cadrul proiectului urmeaza a se stabili tasarea absoluta, respectiv deplasarea probabila a fundatiei izolate, ca urmare a deformarii terenului. In acest scop se utilizeaza metoda insumarii pe strate elementare, adoptata la caracteristicile fundatiei.

Actiunile care se iau in considerare in calcul sunt cele din gruparea fundamentala. Caracteristicile geometrice ale pamantului se iau cu valorile de calcul cu un nivel de asigurare α = 0,85.

Pentru efectuarea calculului deformatiilor probabile ale terenului de fundare trebuie indeplinite conditiile:

pentru fundatii incarcate centric: p_ef ≤ p_pl;
pentru fundatii incarcate excentric: p_ef ≤ p_pl; p_{ef max} ≤ 1.2 p_pl; _{ef max} ≤ 1.4 p_pl,

in care:

p_ef - presiunea medie verticala pe talpa fundatiei, provenita din incarcarile de calcul din gruparea fundamentala;

p_{ef max} - presiunea maxima verticala pe talpa fundatiei, provenita din incarcarile de calcul din gruparea fundamentala, in cazul excentricitatii dupa o singura directie;

_{ef max} - presiunea maxima vectoriala pe talpa fundatiei provenita din incarcarile de calcul din gruparea fundamentala, in cazul excentricitatii dupa ambele directii;

p_pl - presiunea corespunzatoare unei extinderi limitate a zonei plastice in terenul de fundare. Pentru fundatiile dreptunghiulare se calculeaza cu relatiile:

pentru constructii fara subsol:

p_pl = m_l( ⋅ B ⋅ N_l + q ⋅ N₂ + c ⋅ N₃) (kPa)

pentru constructii cu subsol:

in care:

m_l - coeficient al conditiilor de lucru, conform Tabelului 1;

- media ponderata a greutatii volumice de calcul a straturilor de sub fundatie cuprinse pe o adancime B/4 masurata de la talpa fundatiei, (kN/m³);

B - latura mica a fundatiei (m);

q - suprasarcina de calcul la nivelul palpii fundatiei, lateral fata de fundatie (kPa);

q_c, q_i - suprasarcina de calcul la nivelul talpii fundatiei la exteriorul si respectiv interiorul fundatiei de subsol (kPa);

c - valoarea de calcul a coeziunii stratului de pamant de sub talpa fundatiei (kPa);

N₁, N₂, N₃ - coeficienti adimensionali in functie de valoarea de calcul a unghiului de frecare interioara a terenului de sub talpa fundatiei conform Tabelului 2.

Tabelul nr. 1 - Tipul terenurilor de fundare

Tipul terenului	m_l
Bolovanisuri cu interspatiile umplute cu nisip, pietris si nisipuri cu exceptia nisipurilor fine si prafoase	2.0
Nisipuri fine: - uscate sau umede (S_r ≤ 0.8) - foarte umede sau saturate (S_r > 0.8)	1.7 1.6
Nisipuri prafoase: - uscate sau umede (S_r ≤ 0.8) - foarte umede sau uscate (S_r > 0.8)	1.5 1.3
Bolovanisuri si pietrisuri cu interspatiile umplute cu pamanturi coezive cu I_c ≥ 0.5	1.3
Pamanturi coezive cu I_c ≥ 0.5	1.4
Bolovanisuri si pietrisuri cu interspatiile umplute cu pamanturi coezive cu I_c < 0.5	1.1
Pamanturi coezive cu I_c < 0.5	1.1

Tabelul nr. 2 - Coeficienti adimensionali in functie de valoarea de calcul a unghiului de frecare interioara a terenului de sub talpa fundatiei

Φ (°)	N₁	N₂	N₃
0	0.00	1.00	3.14
2	0.03	1.12	3.32
4	0.06	1.25	3.51
6	0.10	1.39	3.71
8	0.14	1.55	3.93
10	0.18	1.73	4.17
12	0.23	1.94	4.42
14	0.29	2.17	4.69
16	0.36	2.43	5.00
18	0.43	2.72	5.31
20	0.51	3.06	5.66
22	0.61	3.44	6.04
24	0.72	3.87	6.45
26	0.84	4.37	6.90
28	0.98	4.93	7.40
30	1.15	5.59	7.95
32	1.34	6.35	8.55
34	1.55	7.21	9.21
36	1.81	8.25	9.98
38	2.11	9.44	10.80
40	2.46	10.84	11.73
42	2.87	12.50	12.77
44	3.37	14.48	13.96
45	3.66	15.64	14.64

Pentru calculul tasarii fundatiei este necesara cunoasterea mediului de deformatie liniara E (in kPa) al fiecarui strat de pamant cuprins in zona activa, delimitata asa cum se va arata mai departe. Intrucat valorile acestui modul nu au fost stabilite direct pe teren, ele se pot obtine pe baza valorilor modulului de deformatie edometric M determinate in laborator si inscrise in fisele sondajelor geotehnice efectuate pe amplasament.

Se va aplica relatia

E = M₀ x M (kPa)

in care M₀ este un coeficient de corectie adimensional, care poate fi stabilit orientativ conform Tabelului 3, in functie de indicele de consistenta I_c si de indicele porilor e ale straturilor de pamant respective.

Se precizeaza ca valoarea modulului edometric M este variabila, in functie de intervalul de presiuni luat in considerare. In consecinta el trebuie stabilit, pentru fiecare strat de calcul, in intervalul cuprins intre presiunea geologica (σ_gz) si presiunea sporita prin incarcarile transmise de fundatie (σ_gz + σ_z) la adancimea respectiva.

Tabelul nr. 3 - Stabilirea coeficientului de corectie adimensional

Tip teren	I_c	Coeficient de corectie M₀ pentru indicele porilor, e, egal cu:
Tip teren	I_c	0,41 ÷ 0,60	0,61 ÷ 0,80	0,81 ÷ 1,00	1,01 ÷ 1,10
1.	-	1,0	1,0	-	-
2.	0,00 ÷ 1,00	1,6	1,3	1,0	-
3.	0,76 ÷ 1,00	2,3	1,7	1,3	1,1
3.	0,50 ÷ 0,75	1,9	1,5	1,2	1,0
4.	0,76 ÷ 1,00	1,8	1,5	1,3	1,2
4.	0,50 ÷ 0,75	1,5	1,3	1,1	1,0
*Nota la tabelul 3:* Nisipuri (cu exceptia nisipului argilos). Nisip argilos, praf nisipos, argila prafoasa. Praf, praf argilos, argila prafoasa. Argila, argila grasa.

Atunci cand nu se dispune de curbele de compresibilitate ale fiecarui strat, se pot folosi, orientativ, valorile lui M determinate pentru intervalul de presiuni de la 100 la 200 kPa sau de la 200 la 300 kPa, valori care se trec de obicei in fisele de sondaj.

Starea de eforturi in teren se stabileste pornind de la valoarea presiunii nete p_n pe talpa fundatiei, calculata cu relatia:

p_n = p − γ x D_f

in care γ (in kN/m³) este greutatea volumica a pamantului situat deasupra nivelului talpii fndatiei, D_f (in m) este adancimea de fundare, iar p (in kPa) este presiunea bruta sau raportul intre suma incarcarilor de calcul ale constructiei (fundatiei) si suprafata talpii acesteia:

In greutatea fundatiei G_f (in kN) se cuprinde si greutatea umpluturii de pamant aflate deasupra corpului fundatiei.

Pentru aplicarea metodei insumarii pe strate elementare, pamantul situat sub nivelul talpii fundatiei se imparte in strate de calcul pana la limita inferioara a zonei active: fiecare strat elementar va avea grosimea mai mica decat 0,4 B (unde B este latimea fundatiei) si va fi construit din pamant omogen (deci separatiile intre stratele litologice vor corespunde in orice caz cu spatii intre stratele de calcul).

Pe verticala centrului fundatiei, la limitele de separatie ale straturilor elementare, eforturile unitare verticale datorate presiunii nete transmise de talpa fundatiei se calculeaza cu relatia:

σ_z = α₀ x p_n

in care:

α₀ - este coeficientul de distributie al eforturilor verticale, in centrul fundatiei pentru presiunea medie uniform distribuita pe talpa, dat in Tabelul 4 in functie de rapoartele L/B si z/B (L si B fiind lungimea si latimea in metri a talpii fundatiei, iar z este adancimea planului de separatie al stratului elementar, in metri, masurata sub nivelul talpii fundatiei.

p_n - este presiunea neta pe talpa fundatiei, in kPa, determinata conform relatiei:

p_n = p − γ x D_f

Pentru valori intermediare ale rapoartelor L/B si z/B, in Tabelul 4 se va interpola liniar.

Tabelul nr. 4 - Coeficientul de distributie al eforturilor verticale

z/B	α₀ pentru fundatii sub forma de:
	Cerc	Dreptunghi cu raportul laturilor L/B
	Cerc	1	2	3	≥ 10
0,0	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
0,2	0,95	0,96	0,96	0,96	0,96
0,4	0,76	0,80	0,87	0,88	0,88
0,6	0,55	0,61	0,73	0,75	0,75
0,8	0,39	0,45	0,53	0,63	0,64
1,0	0,29	0,34	0,45	0,53	0,55
1,2	0,22	0,26	0,39	0,41	0,48
1,4	0,17	0,20	0,32	0,38	0,42
1,6	0,13	0,16	0,27	0,32	0,37
2,0	0,09	0,11	0,19	0,24	0,31
3,0	0,04	0,05	0,10	0,13	0,21
4,0	0,02	0,03	0,08	0,08	0,16
5,0	0,02	0,02	0,04	0,05	0,13
6,0	0,01	0,02	0,03	0,04	0,10

Tasarea absoluta probabila s a fundatiei se calculeaza cu relatia:

in care:

β - este un coeficient de corectie egal cu 0,8;

σ_zi^med - este coeficientul unitar vertical mediu in stratul elementar "i", calculat cu relatia:

unde:

σ_zi^sup si σ_zi^inf - sunt efortul unitar la limita superioara si respectiv inferioara a stratului "i", calculat cu relatia

σ_z = α₀ x p_n

in kPa.

h_i - este grosimea stratului elementar "i", in metri;

E_i - modulul de deformatie liniara al stratului "i", in kPa;

n - numarul de straturi elementare suprins in zona activa.

Calculul tasarii probabile poate fi organizat cu ajutorul Tabelului 5. Valoarea cautata se obtine insumand valorile de pe coloana 8.

Tabelul nr. 5 - Calculul tasarii probabile a terenului de fundare

Descarcati tabelul in format Word: Tabel - Calculul tasarii probabile a terenului de fundare (Format Word)

Descarcati tabelul in format PDF: Tabel - Calculul tasarii probabile a terenului de fundare (Format PDF)

In coloana 10 din tabel se trec valorile presiunii geologice σ_{g zi} pentru separatiile dintre stratele de calcul. Aceste valori se calculeaza cu relatia recurenta:

σ_{g zi} = σ_gz(i-l) + γ_i x h_i.

Zona activa in cuprinsul careia se calculeaza deformatiile straturilor are ca limita inferioara adancimea z⁰ sub talpa fundatiei, la care se indeplineste conditia:

σ_z < 0,2 σ_gz

Tasarea probabila calculata a fundatiei nu trebuie sa depaseasca valorile admisibile stabilite de proiectant de la caz la caz, in functie de tipul structurii si de sistemul de fundare.

Bibliografie

Manea S., Antonescu I. si altii, "Indrumator pentru proiectul de geotehnica si fundatii", Editura Universitatea Tehnica de Constructii, Bucuresti 1998;
Radulescu N. si altii, "Fundatii - Indrumator de proiectare", Editura Matrix Rom, Bucuresti 2000;
STAS 3300-2-85 Teren fundare, Calcul fundare directa, "Indrumator pentru proiectul de geotehnica si fundatii", Editura Universitatea Tehnica de Constructii, Bucuresti 1985.

Alte articole