Calculul împingerii active a pământului (în ipoteza RanKine) şi al capacităţii portante a

piloţilor

Conform secţiunii transversale prin amplasamentul extinderii hotelului Triumf, săpătura

pentru realizarea subsolului are o adâncime maximă de cca. 5 m, în zona piscinei (între cotele - 0,65

m şi - 5,80 m).

Pe latura din partea stângă a săpăturii (conform secţiunii), situată adiacent noii construcţii a

extinderii hotelului, se prevede realizarea unei susţineri cu piloţi foraţi cu diametru mic (< 600 mm)

capabilă să asigure stabilitatea platformei drumului.

Din informaţiile primite ulterior, rezultă că aceşti piloţi perimetrali sunt înglobaţi în

infrastructura noii construcţii, suportând şi încărcări de compresiune.

În consecinţă, şirul de piloţi de susţinere a excavaţiei va trebui dimensionat atât la încărcări

verticale cât şi la încărcări orizontale, date de împingerea pământului şi de încastrarea sau

articularea piloţilor în placa armată de deasupra subsolului.

Conform STAS 2561/3-90, în fazele preliminare de proiectare pentru toate tipurile de

construcţii, cât şi în faza finală de proiectare pentru clasele de importanţă III, IV şi V, dacă sub

nivelul vârfurilor piloţilor se găsesc terenuri practic incompresibile, capacitatea portantă a piloţilor

se poate determina folosind formule empirice de calcul.

În cazul nostru, sub nivelul vârfurilor unor piloţi de cca. 12 m lungime se află un complex

alcătuit din nisipuri medii – grosiere cu pietriş mic, mediu îndesate, saturate, cu lentile de argile,

nisipuri şi nisipuri argiloase, complex ce nu poate fi considerat practic impermeabil.

În acest sens, calculul capacităţii portante a piloţilor va avea un caracter preliminar.

q = 73,5 kPa

- 0,65m

a

a

Umplutură

γ = 17,5 KN/m3

φ = 14°

b

b 64,1 KPa

Argile şi argile prăfoase γ = 19,5 KN/m3

φ = 18°

55,4 KPa

c

c

90,54 KPa

-5,80m

Complex nisipos

Pa1 = 98 KN/m

Pa2 = 249 KN/m

constituit din nisipuri fine, medii şi grosiere cu rar pietriş (îndesare

medie)

Punctul a: paa = q*Ka1 = q*tg2(45° - 2Φ ) = 73,5*tg2(45° – 14°/2) = 73,5 * tg238° = 44,8 KPa

Punctul b:

- la baza stratului 1: pab1 = (q + γ1H1)Ka1 = (73,5 + 17,5 * 1,80)*tg238° = 105 * 0,61 = 64,1 KPa

- la partea superioară a stratului 2: pab2 = (q + γ 1H1)Ka2 = 105 * tg2(45° - 2

18 ) = 105 * tg236° =

= 105 * tg236° = 105 * 0,53 = 55,4 KPa

Punctul c: pac = pab2 + γ 2H2 * Ka2 = 55,4 + 19,5 * 3,4 * 0,53 = 90,54 KPa

Rezultanta împingerii active pe înălţimea H1

Pa1 = 21

γ 1 * H12 * Ka1(1 +

112Hq

γ) =

21 17,5 * 1,82 * 0,61(1 +

8.1*5.175.73*2 ) = 98 KN/m

Rezultanta împingerii active pe înălţimea H2

Pa2 = 21

γ 2 * H22 * Ka2(1 +

22

'2Hq

γ) =

21 19,5 * 3,42 * 0,53(1 +

4.3*5.19105*2 ) = 249 KN/m

q’ = q + γ 1H1 = 73,5 + 17,5 * 1,8 = 105 KPa

Rezultatele împingerii lucrează după direcţia orizontală şi trec prin centrul de greutate al

diagramelor împingerilor, având distanţele Z1 şi Z2 faţă de punctele b şi respectiv c.

Z1 = mHpp

pp

abaa

abaa 846,038,1*

1,648,441,648,44*2

3*

*2 1

1

1 =+

+=

++

Z2 = mHpp

pp

acab

acab 563,134,3*

54,904,5554,904,55*2

3*

*2 2

2

2 =+

+=

++

Calculul capacităţii portante a piloţilor (cf. STAS 2561/3-90)

Calculul piloţilor izolaţi şi al grupului de piloţi se efectuează:

- la starea limită de capacitate portantă, pentru toate categoriile de piloţi;

- la starea limită de deformaţii pentru piloţii flotanţi.

La starea limită de capacitate portantă trebuie îndeplinită condiţia:

S ≤ R

în care: S – efortul de calcul care acţionează într-un pilot din fundaţie, stabilit conform pct. 3.3

R – capacitatea portantă a pilotului , stabilită conform pct. 3.2

La starea limită de deformaţii trebuie îndeplinită condiţia:

∆ ≤ ∆

în care: ∆ - deformaţia probabilă calculată a fundaţiei pe piloţi

∆ - deformaţia admisibilă a construcţiei, stabilită conform STAS 3300/1–85 şi STAS

3300/2–85

a – Capacitatea portantă la compresiune a unui pilot flotant, executat pe loc, se calculează cu relaţia:

R = K( m3*pv*A+UΣm4fi*li) (KN)

în care:

K = 0,7

A – aria secţiunii maxime în planul bazei pilotului (m2)

U – perimetrul secţiunii transversale a pilotului (m)

fi – rezistenţa convenţională pe suprafaţa laterală a pilotului în dreptul stratului i, conform

tabelului 7 (KPa)

li – lungimea pilotului în contact cu stratul i (m)

m3, m4 – coeficienţi ai condiţiilor de lucru, conform tabelelor 8 şi 9

pv – rezistenţa de calcul a pământului sub nivelul vârfului pilotului (KPa)

Pentru piloţii de dislocuire care reazemă cu baza pe straturi necoezive, valoarea pv se

calculează cu relaţia:

pv = α(γdb*Nγ+γ1*Dc*Nq) (KPa)

în care:

- α - coefficient dat de tabelul 11, funcţie de gradul de îndesare ID al pământului de la baza

pilotului;

- γ - valoarea de calcul a greutăţii volumice a pământului de sub baza pilotului (KN/m3)

- γ1 – media ponderată, prin grosimea straturilor, a valorilor de calcul ale greutăţilor volumice

ale stratelor străbătute de pilot (KN/m3)

- db – diametrul pilotului la nivelul bazei (m)

- Dc – fişa de calcul a pilotului (m):

Dc = βdb dacă D ≥ βdb

Dc = D dacă D < βdb

- D - fişa reală a pilotului (m)

- β - coeficient funcţie de ID al pământului de la baza pilotului (tabel 11)

- Nγ, Nq – factori de capacitate portantă, funcţie de unghiul de frecare interioară (φ1) ai

stratului de la baza pilotului (tabel 12)

În cazul unui pilot flotant de 400 mm diametru (db = 0,4m) şi fişa reală D = 7 m (de la cota -580 la

cota -1280), valoarea rezistenţei sub vârful pilotului va fi:

pv = 0,4 (19,4*0,4*24,4+13,65*6*45,5) = 1566 KPa

Pentru db = 0,4 A = 0,1256 m2

U = 1,2566 m

Capacitatea portantă la compresiune va fi:

R = 0,7[0,8*1566*0,1256+1,2566*0,6(32*3,2+48*3,8)] = 260,4 KN