CAP.5 TEHNOLOGII MODERNE (1).docx

7/23/2019 CAP.5 TEHNOLOGII MODERNE (1).docx

http://slidepdf.com/reader/full/cap5-tehnologii-moderne-1docx 1/91

CAPITOLUL 4.

TEHNOLOGII SI SOLUTII MODERNE DE REALIZARE AFUNDATIILOR PE TERENURI DIFICILE

41. PILOŢI GRANULARI

4.1.1. PREZENTARE GENERALĂ ŞI TEHNOLOGIA DEEXECUŢIE

Apariţia utilajelor mai efciente şi mai rapide în operaţii de îmbunătăţire a terenurilor slabe precum si deceniile de experienţă

acumulată au determinat avansarea rapidă în tehnicile de îmbunătăţire . Recent metodele dezvoltate pentru îmbunătăţireaterenului pot f utilizate cu efcienţă pentru a orţa terenul deundare să se comporte conorm cerinţelor proiectului în loc să fenecesară schimbarea amplasamentului datorită limitelor terenuluide undare. A ost aplicată o varietate mare de metode de

îmbunătăţire a terenului în unele cazuri în dierite localităţi de peglob.

erenurile slabe de undare prezintă tasări de valoare mare şicapacitate portantă scăzută. !" a pus în discuţie problemaolosirii unor soluţii care utilizează piloţi granulari îndesaţi caagenţi de îmbunătăţire pentru olosirea corespunzătoare a unuiastel de teren slab. #iloţii granulari bătuţi au ost olosiţi în!tatele $nite încă din %&'& şi mai recent in Asia si (uropa.

ehnica de realizare este unică pentru pretensionarea şipreantrenarea terenului slab şi în oerirea unei căi de drenaj

pentru disiparea presiunii apei interstiţiale excesive prinmaterialul granular. )apacitatea portantă a piloţilor este de %*pană la +, de ori mai mare dec-t cea a terenului slab îmbunătăţit.!istemul de piloţi granulari compactaţi este efcient şi economic înconsolidarea păm-nturilor slabe de undare şi a turbei pentrucreşterea stabilităţii globale a construcţiilor pentru controlarea



tasărilor totale/dierenţiale. Reducerea tasărilor construcţiilor esteatribuită materialului granular permeabil şi eectelor deconcentrare a tensiunilor din piloţi.!"au dezvoltat relaţii teoretice şi curbe pentru modelele practice

01a2an %&&%3 a olosit acest sistem de îmbunătăţire cu oeconomie de +,4 lucru re5ectat in raportul 01a2an %&&*3 sipublicaţia 01a2an %&&%3.6n sistemul terenului de undare îmbunătăţit cu pioţi granularitraserul sarcinii are loc în principal prin recare )oloane depietriş sau piatră spartă de diametru mare pot f realizate înargila moale prin olosirea tehnicii coloanei îndesate Realizarea atrei coloane introduse în argila moale este optimă şi raţională

av-nd lungimea critica de ,7 pana la 87 unde 7 este diametrulcoloanei. )oloanele din piatră bătută oeră capacitatea portantăfnală pentru grupul celor trei coloane de aproximativ 8 ori maimare în comparaţie cu terenul natural 0!hro9 et al %&&,3.:imitele modelului piloţilor granulari 0ex; coloana de piatră3 suntlegate de mulţi parametri cum ar f lungimea diametrulmaterialele olosite la realizarea piloţilor proprietăţile terenului încare se introduc piloţii metodele de realizare etc aceştia find

actori importanţi pentru model.!"au realizat încercări pe piloţi granulari şi pe terenuri îmbunătăţite olosind această tehnică. Această metodă de îmbunătăţire a terenului de undare este olosită at-t pentrurealizarea de clădiri c-t şi pentru realizarea de lucrări pentrudrumuri. <etodologia modelului pilotului granular compactatutilizează abordări clasice geotehnice inginereşti. !"au realizatteste de teren şi de laborator pentru evaluarea rezistenţei la

orecare şi compresibilităţii elementelor pilotului agregat 0=ox si:ien >**%3.#rocesul de construire brevetat al piloţilor din materiale granularecompactaţi prin batere implică un proces ormat din , paşi dupăcum este prezentat în =igura ,.% 0:a?ton si =ox %&&+ :a?ton et



al. %&&+ @issman si =ox >*** @issman et al. >*** <ins etal.>**%3.%3 !e sondează găuri cu diametrul de 8**mm pană la &** mm0cel mai des B8*mm3 la ad-ncimi care variază de la aproximativ

>., m la ' m sub supraaţa păm-ntului. !e oloseşte o teacătemporară c-nd pereţii săpăturii nu sunt stabili şi au loc prăbuşiri.Cn timpul construirii pilotului teaca este trasă brusc pană la D**mm ca să permită materialului granular să pătrundă sub treacă.>3 !e dispune un strat de material granular curat concasat peundul găurii.D3 !e ormează un undament stabil prin baterea materialuluigranular olosind un pilot de batere de energie ridicată. (nergia

de batere cu impact aplicată are amplitudini limitate 0aproximativ%* mm3 cu recvenţe variind tipic de la D** la 8** cicluri peminut.+3 !e plasează materialului granular în straturi subţiri 0D**mm3 în gaură se bate cu acelaşi pilot pentru a orma un pilotdens oarte tare cu laturi ondulate. #ilotul de batere orţeazăpiatra lateral în peretele găurii. Cn consecinţă solicitările lateralecrescute în cadrul păm-nturilor conduc la o densitate mai mare

o creştere a rezistenţei la orecare a acestuia şi o îmbunătăţire acaracteristicilor de compresiune a materialelor compoziteconsolidate. Eand2 0>**%3 a dezvoltat şi prezentat explicaţiiundamentale a elului în care tensiunea laterală a păm-ntuluicontribuie la îmbunătăţirea caracteristicilor de compresibilitate aterenului.,3 6n fnal se aplică o orţă de cobor-re a v-rului pilotuluifnisat pentru o anumită perioadă de timp. Aceasta preîncărcare

pretensionează şi pre"solicită pilotul şi păm-nturile adiacente şicreşte duritatea şi capacitatea sistemului.



a b c d e=igura +.%. " Realizarea unui pilot granular bătut pentruconsolidarea terenuluia. Faura sondajului b." #lasarea pietrei deasupra cavitaţiiG c":ovirea pietrei pentru a orma bulbul de la bazăG d. "6ndesarea

pietrei pentru ormarea pilotului ondulatG e "#reincărcarea varuluielemetului pilotului agregat bătut Hom prezenta două încercări experimentale realizate pentruevidenţierea caracteristicilor fzico"mecanice ale terenurilor slabede undare îmbunătăţite prin utilizarea piloţilor granulari. #rimulexemplu se reeră la construirea undaţiei pentru o cisternă destocare a petrolului în Cndia la care terenul de undare a ost

îmbunătăţit cu piloţi granulari batuţi plutitori. )el de al doilea

exemplu tratează problema consolidării terenului de undare cupiloţi granulari pentru realizarea unor ramblee de înălţime mare.!unt prezentate două cazuri de ramblee pentru şosele realizate în<alaesia si Rusia.4.1.2. - Exemplul I - !"#$%u&%e' (u")'*&e& pe"$%u &#$e%"e)e #$!'%e ' pe$%!lulu& +" I")&'Au ost realizate aproximativ >B de modele dierite de testareasupra piloţilor granulari de diametre şi lungimi dierite sub

dierite condiţii de teren pentru studierea modului de realizare şi acreşterii capacităţii portante datorită pilotului granular plutitorindividual şi în grup. $nele dintre teste sunt redate în abelul +.%.Aceşti piloţi model au ost executaţi în teren cu umiditate ridicată0abelul +.>3. oate testele au ost realizate la nivelul desupraaţă. Iivelul apei din păm-nt a ost identifcat aproape de



supraaţa terenului. #regătirea generală a încercărilor şi condiţiiledierite ale amplasamentului sunt prezentate in =igura +.>.Aceşti piloţi model au ost executaţi în teren cu umiditate ridicată0abelul +.%3. oate testele au ost realizate la nivelul de

supraaţă. Iivelul apei din păm-nt a ost identifcat aproape desupraaţ terenului.

abelul +.%. " )apacitatea portantă şi tasarea păm-ntului îmbunătăţit olosind piloţi granulari în dierite condiţii de teren

Tabelul 5.1. - Capacitatea portantă şi tasarea pământului îmbunătăţit folosind piloţigranulari în diferite condiţii de teren [99]

Dimensiunile piloţilor granulari Capacitatea portantă (daN/cmJ)şi tasarea

D i a m e t r u

L u n g i m e

Z o n a

Piloţi nebordaţicu capăt liber

Piloţi bordaţi cucapăt liber

Piloţi nebordaţicu capăt conic

Nivelul superior al nisipuluiextins pe

Conul de nisipextins pe D

! " ! " ! " ! " ! "

#$ %&' ' ' * '# %& '$ %+ , , , ,

+' *%' +' '% +- '+ %# '* % , , , ,

.#$ %&' ' '& , , , , , ' %$ '% ##

. este reali0ate pe probe cu diametrul p1nă +' mm

ab. +.> " #roprietăţile terenurilor utilizate pentru realizareadieritelor teste pentru studiile prezenteTab. 5.2 - Proprietăţile terenurilor utiliate pentru realiarea diferitelor teste pentru studiile preente [99]

!ndiciParametrii reistenţei

"reutatea #ol in

starenaturală

Capacitate Portantă

limite$tterberg

%l %p !p C&da'(cm)* + &,'(m* &da'(cm)*



2 2/ /012 13 /04

213 /012

26 104 /02

25 14 /02 2/ 1605 /05

1.Cadru de incărcare

2.!nel dinamometric

6.Presă 7idraulică

.8anometre

5.Placă de încărcare

. Pompă 7idraulică

. Protecţie cap pilot

3.Pilot granular cu capăt conic

9igura 5.2 - Pregătirea generală a încercărilor şi condiţiile diferite ale amplasamentului [99]

=igura +.> " #regătirea generală a încercărilor şi condiţiile dieriteale amplasamentului$nghiul de recare internă a materialelor granulare olosite larealizarea piloţilor a ost de iar unghiul de recare dintre teren şimaterialele granulare a ost evaluat la . #iloţii granulari au ostexecutaţi prin realizarea de găuri în teren cu diametrele cerute şiprin umplerea găurilor cu materiale granulare în ,"B straturi.=iecare strat a ost compactat manual cu >, de lovituri cuciocanul #roctor. 7upă realizarea piloţilor granulari s"a răzuitsupraaţa pe o grosime de >, mm pentru a o nivela.

reptele de încărcare succesive au ost aplicate după obţinereaconsolidării de &*4 pe treapta de încărcare anterioară şi acontinuat pană la rupere. $nele rezultate sunt arătate în =igura+.D.



Figura 5.3. - . Relaţia dintre tasare şi Capacitatea portantă [99]

=igura +.D. " . Relaţia dintre tasare şi )apacitatea portantă

4.1.2.1. - Te#$ele )e &m,u"'$'$&%e ' $e%e"ulu& #l', p%&"$e"&' )e &"l!u&%e ' "&#&pulu&

ehnica de înlocuire a nisipului pentru imbunatatirea terenuluislab de undare este in mod normal legata de o structura tipbordure 0cu deormaţii laterale împiedicate3. Cncercarea probeloreste considerata analoga cu testul edometric. 7eci toate testeleau ost realizate in (dometrul in laborator. !"au realizat douateste cu o înlocuire a terenului slab în procent de D*4 si ,*40abelul ,.D3 cu masa granulară dată.

abel +.D " #roprietăţile terenurilor utilizate pentru realizareatestelor

Tabel 5.6 - Proprietăţile terenurilor utilizate pentru realizarea testelor [99]



!ndiciParametrii reistenţei

"reutatea#ol instare

naturală

CapacitatePortantă

limite $tterberg

%l %p !p C&da'(cm)* + &,'(m* &da'(cm)*2 2/ /01 2 13 /04 2 13 /012 26 104 /0225 14 /02 2/ 1605 /05

4.1.2.2. - Reul$'$ele +"e%/%&l!% #entru îmbunătăţirea terenului difcil de undare prin piloţirealizaţi din materiale granulare!"au determinat capacitatea portantă şi tasarea pentru fecare

încercare de compresiune"tasare prezentate în grafcele logaritm"logaritm. Cn mod similar tasarea fnală a ost de asemeneadeterminată din curbele trasate în grafcele logaritm " logaritm.$nele rezultate sunt trecute în abelul +.+. şi abelul +., şi suntprezentate in =igura +.D.

abelul +.+. " )apacitatea portantă şi tasarea păm-ntului îmbunătăţit olosind piloţi realizaţi din materiale granulare îndierite condiţii de teren

Tabelul 5.4. - Capacitatea portantă şi tasarea pămntului !mbunătăţit "olosind piloţi realizaţidin materiale granulare !n di"erite condiţii de teren [99]

Dimensiunile piloţilor granulari Capacitatea portantă (daN/cmJ)şi tasarea

D i a m e t r u

L u n g i m e

Z o n a

Piloţi nebordaţicu capăt liber

Piloţi bordaţi cucapăt liber

Piloţi nebordaţicu capăt conic

Nivelul superior al nisipuluiextins pe

Conul de nisipextins pe D

! " ! " ! " ! " ! "

#$ %&' ' ' * '# %& '$ %+ , , , ,

+' *%' +' '% +- '+ %# '* % , , , ,

.#$ %&' ' '& , , , , , ' %$ '% ##



abelul +., " )apacitatea portantă şi tasarea pămîntului îmbunătăţit sub dierite conditii de teren Tabelul 5.5 - Capacitatea portantă şi tasarea păm!ntului !mbunătăţit sub di"erite conditii de

teren [99]

Capacitatea portantă

2ndesarea maximă

"căderea 3ndesărilor in

4 5aţă desituaţiainiţială

6g/cmJ

Din ecuaţii Din teste 7ărite Din ecuaţii Din teste(,) !C in 4 (,)

.)8$ $ &% *# * %+

.)-8+ -$+ -- ++ %& ++

.#)8$& #'+ #& %$+ %+ +&

..%)8%$ % +* ++& +- %$

..+)*8&+ -$+ %*- %#- %# *..un singur pilot cu cap conic %# % *#..un singur pilot bordat cu capconic & , -#

#e baza acestor studii model s"au dezvoltat doua relaţii teoreticedierite dupa cum urmeaza;#entru îmbunătăţirea capacităţii portante relaţia este;

/ 1/ /& * og (

#

i iei p i #

#

$ # d % % % $ %$ # %

$ d d

= + +

&1*

:nde

/%

9 capacitatea portantă a terenului natural care urmează să fie îmbunătăţit,

i $

= aria pilotului pentru un sigur pilot sau aria totală a piloţilor din grup,

A L # $

=aria suprafeţei de încărcare, ex: aria fundaţiei ,

L= lungimea totală a pilotului,

d= diametrul pilotului ,



d ie /id

=diametrul echialent al grupului de piloţi sau diametrul unui singur pilot iar

#d

=diametrul suprafeţei de încărcare!

&2 1* p

g

#

T g

$& n

$& &

n

− ÷ = −

{ }1/ 1/ &1.5 ( *6

p pT s' g

p T #

( $ # (& #og #og ( (

( # $ (

= − − ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ &2*

:nde8

"# = tasarea totală

$9diametrul pilotului în mm,

p #

= lungimea pilotului în mm,

A p p $

= aria pilotului,

A L # $

=aria suprafeţei de încărcare în mm% mm

2

,

D p p (

= diametrul pilotuluii in mm,

LT & 2 *T p # # (= +

, lungimea totala a pilonului,

D L # (

=diametrul suprafeţei de încărcare în mm,

Dsk

s' (

=diametrul suprafeţei pernei în mm,

&$=ad'ncimea pernei,



%$=grosimea umplerii iar

n = numarul de piloţ realizaţi din material granular folosiţi în sistemul fundaţiei!

Halorile experimentale au evidenţiat rezultatele prezentate în

abelul +.8

ab. +.8 " Rezultatele experimentelor prin înlocuire cu nisipeectuate în edometru Tab. 5. - Rezultatele e)perimentelor prin !nlocuire cu nisip e"ectuate !n edometru [99]

Di5eritecondiţii ale

terenului

Proprietăţi combinate

Capacitat

e portantă;g/cm<

asar

e(mm)

Compresiune

a Cc

7ărirea

capacităţiiportante

=educerea

tasărilor

=educerea

compresiunilor

Păm1ntsimplu '- #+ '+ , , ,

#'4 nisip -+ '- ' %'4 %$4 -$4+'4nisip # '+% ''+- %#'4 *'4 $&4

Pe ba0a acestor studii s,a de0voltat o relaţie teoretică de calcul a capacităţii portante aterenului>

qig=q0+qdf ( A gm

A L ) log10{( A gm

A L )( T gm

Dcgm )}+q0( Dcgm / DCL)

/ 1/ /

gm gm gm cgm

ig d"

# # cgm C#

$ $ T (% % % #og %

$ $ ( (

= + + ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ &6*

:nde;

ig

%

9 capacitatea portanta finală îmbunătăţită a terenului

q0 /%

=capacitatea portantă recomandată pentru pamantul netratat,



qdf d" %

= capacitatea portantă necesară la baza fundaţiei,

A gm gm $

=aria totală a masei granulare compactate din cadrul plintei,

A L # $

=aria suprafeţei de încărcare, ex: aria totala a fundaţiei,

T gm gmT

=densitatea totala a masei granulare compactate care înlocuie(te stratul slab

de sub talpa fundaţiei,

Dcgm cgm (

=diametrul cercului )cercul din cadrul plintei* sau laţimea minimă a

suprafeţei granulare compactate, (i

DCL C# (

=$iametrul cercului )cercul înscris în aria de încărcare* sau laţimea minimă

a bazei fundaţiei care trebuie plasată peste masa granulară!

4.1.2.0. - C!me"$'%&& )-nd un pilot granular este încărcat în acesta se dezvoltă o

tensiune de um5are laterală de dierite grade p-nă la o anumităporţiune din lungimea sa. :ungimea acestei porţiuni um5atenumită lungimea critică a pilotului este una variabilă şi depindede proprietăţile terenului care il înconjoară şi de supleţeapilonului. :ungimea critică este %>.& 7 01a2an >**>3. #e de altăparte după Euges et al 0%&B83 lungimea critica este de D.+ 7pentru <aashni et al 0%&B83 este >.',7 pentru Ranjan F 0%&''3variază de la +7 la ,7 iar pentru Rao #.K. si !atish Lumar 0%&''3este de 87 unde 7 este diametrul pilotului granular.6n realitate în cazul pilotului realizat din material granular se puneproblema alegerii lungimii totale a acestuia. #entru depăşireaacestei probleme este evaluată lungimea economică a pilotuluigranular plutitor. =igura +.D. demonstrează această dezvoltare.Astel lungimea economică perectă este determinată de punctul



de intersecţie dintre curba tasării şi curba capacităţii portante0=igura +.D.3 trasate pentru acelaşi diametru al pilotului.Acest studiu dezvăluie de asemenea totul despre tasarea acestuipăm-nt şi despre sistemul îmbunătăţit. (xistă reduceri apreciabile

de tasare aţă de terenul slab ne-mbunătăţit sub dierite condiţiide teren. Reducerea este de >*"D*4 sub condiţii normale de terenpentru un singur pilot şi de D,",,4 în cazul pilotului cu cap conicşi 8,"B*4 sub condiţia de plintare 0creare a unei borduri3 şiumplere cu un singur pilot în centru 0abelul +.,3. Cn mod similaracţiunea de grup a piloţilor în condiţii identice poate să reducătasarea cu procente cuprinse între D,4 şi +*4. #e de altă partecondiţia de teren asociată cu eectul de plintare şi eectul de

plintare şi umplere arată un interval de reducere de la +*4 la+,4 şi respectiv de la ,*4 la ,,4. Hariaţia ariei supraeţei

încărcate de la %.%'4 la ,.B&4 a ariei pilotului cu orma conicăarată un nivel al reducerii tasării de la B*4 la ,*4 in timp cepilotul însuşi poate să reducă tasarea cu procente cuprinse intreB,4 si '*4 din tasarea totală a terenului netratat 0abelul +.,.3.)onsider-nd avantajul oerit de in5uenţa diametrului pilotuluiacest sistem poate f olosit să modeleze densitatea terenului

granular pentru a f olosit în tehnica de înlocuire a terenului.7upa studiile realizate pornind de la această idee nouă bazatămai ales pe testul edometric 0abelul +.83 se poate propune ca(cuatia 0D3 să poate f olosită cu succes pentru modelul terenuluide undare îndeplinind cerinţa capacităţii portante pentru unmodel sigur.4.1.2.4. - Concluz!e pot trage urmatoarele concluzii;

asarea pilotului granular este invers proporţională cu coefcientulsau de zvelteţe în timp ce capacitatea portantă este directproporţională cu coefcientul sau de zvelteţe.7iametrul piloţilor in5uienţează considerabil capacitatea portantăşi tasarea sistemului terenului îmbunătăţit în comparaţie cu alţiparametri.



:ungimea economică a pilotului granular poate f evaluată dincurbele in5uienţate de coefcientul de zvelteţe capacitateportantă şi tasare 0ca in =igura +.D.3.4.1.0. - Exemplul 2 - %'m,lee pe"$%u 'u$!#$%/& +" 'l'e#&'

& Ru#&'6n trecut inginerii care realizau ramblee pentru şosele adoptauadesea o metodă de excavare şi înlocuire a stratului slab sauadoptau sisteme de undare cu undaţii de adancime pentru atrasera încărcările structurale la straturi de păm-nt rezistente şipentru a reduce tasările în cazul amplasamentelor cu terenuri deundare moi compresibile. )onsolidarea terenului prin piloţiagregaţi bătuţi oeră o alternativă efcientă prin creşterea

densităţii şi rezistenţei terenurilor difcile de undare. !istemul deconsolidarea prin piloţi agregaţi bătuţi nu se extinde de obiecei petoată grosimea straturilor de teren compresibil 0tipic mai puţin de' m3 at-ta timp c-t tasarea totală în zona consolidată prin piloţiagregaţi bătuţi şi terenul neimbunătăţit sunt controlate conormtoleranţelor admise.<ins et all. 0>**%3 @issman et al. 0>**>3 şi :ien et al. 0>**>3prezintă concluzii cu privire la tehnologia şi aplicaţiile rambleului

susţinut prin piloţi agregaţi bătuţi. !istemul de consolidare aterenului prin piloţi agregaţi bătuţi va creşte stabilitatea globalăva oeri un control al tasării şi va accelera rata stabilizării tasării.1azele utilitării sistemului piloţilor agregaţi bătuţi sunt;M )oncentrarea tensiunii în cadrul zonei preconsolidate cupiloţi agregaţi bătuţi are loc ca urmare a creşterii densităţiipilotului şi a terenului natural şi a rigidităţii relative a intereţeidintre partea superioară a piloţilor şi baza rambleului. #iloţii mai

denşi conduc la o mai mare rezistenţă a rambleului şi reduceorturile din terenul natural şi din straturile inerioarene-mbunătăţite.M (nergia de batere ridicată pilotului are ca rezultat o creşterea presiunii laterale a păm-ntului. Acest eect de pretensionare şi



preantrenare permite creşteri mai mari ale tensiunii verticale înainte de începutul consolidării 0Eand2 >**%3.M #ilotul agregat se comportă ca un drenaj vertical şi reducecalea drenajului radial pentru disiparea apei interstiţiale în exces.

Cn consecinţă rata tasării este mai mare. Ean şi Ne 0>**%3 descriucreşterea ratei consolidării datorită eectelor combinate adrenajului orizontal şi concentrării tensiunii în cadrul terenurilorconsolidate.M #iloţii agregaţi bătuţi sunt plasaţi în nodurile unei reţelepătrate sau triunghi echilateral . Rata consolidării pentrustraturile inerioare ne-mbunătăţite de teren va creşte şi datoritălungimii reduse a căilor de drenare aectate de piloţii granulari de

deasupra.O creştere semnifcativă a gradului de consolidare are impactasupra tasărilor post"construcţie şi duce la îndeplinirea criteriilorimpuse de starea limită de consolidare admise conormproiectului. Pasarea post"construcţieQ este defnită ca tasareaviitoare după ce rambleul este executat şi ulterioară momentului

începerii operaţiunilor de realizare a îmbrăcăminţii rutiere.4.1.4. - P%!&e$'%e' %'m,leulu& pe"$%u ! 'u$!#$%')/ )&"

'l'e#&'!"a propus un sistem de consolidare prin piloţi agregaţi batuţi.#entru un rambleu la o autostradă în <ala2sia cu înălţimi ale

rambleului de la >., la ,.* m. erenul de undare constă in %., mpra nisipos sub care se a5ă un strat de turbă cu o grosime de +.,m. $n strat de >"D m de argilă prăoasă densă şi pra argilos sea5ă sub turbă care este susţinută de piatra de var. Iivelul apeisubterane a ost depistat aproape de supraaţa păm-ntului. urba

are o densitate în stare naturală de &.&I/ conţinutul natural deapă al turbei variază de la +**4 la '**4 un indice decompresiune de *.>' un indice al porilor iniţial de &.B> şi uncoefcient de consolidare în direcţie radială *.**,B .!oluţia propusă a constat în piloţi agregaţi bătuţi de B8* mm îndiametru şi o lungime de 8 m dispuşi întro reţea triunghiulară de



D.>, si >.%, m sub ramblee de >., m şi respectiv ,.* m. înălţime.#iloţii penetrează stratul de turbă şi reazemă pe parteasuperioară a stratului de teren inerior şi nu se extind neaparat şi

în straturile de teren de sub acesta. #e baza modelului propus de

<ins et al. 0>**%3 tasările estimate după construcţie sunt de ,Dmm şi BD mm pentru înălţimile rambleului de >., m si respectiv,.* m 0abelul +.B 3 în comparaţie cu +,* mm şi B** mm pentrucazurile ără consolidare prin piloţi agregaţi bătuţi.

abelul +.B. " <odelul geopiloţilor pentru rambleul autostrăzii în<ala2sia Tabelul 5.. - 8odelul geopiloţilor pentru rambleul autostrăii în 8ala<sia[99]

?nalţimeatalu0ului

"paţierea triung@iuluiec@ilateral

asarea 5inalaZone 2. Zone 22.. otal

8+m #+ 8'cm ##' +#'+8''m + '' +#' -#'

STona C; Tona consolidata prin geopilotiSSTona CC; !traturile compresibile de sub Tona C4.1.3. P%!&e$'%e' u"u& %'m,leu l' ! 'u$!#$%')/ )&"Ru#&'

$n rambleu de şosea l-ngă !t. #etersburg Rusia constă într"unstrat de turbă la supraaţă cu grosimea %">., m cu valorilegreutăţii volumice şi de rezistenţă la orecare de U%%.& I/ )* si V . !ub stratul de turbă se găsesc argile oarte moi cugrosimi variind de la D.* la &.* m cu U%B.> I/ c8.* I/ şiV . !ub stratul de argilă oarte moale s"a înt-lnit o masă de rocăiar apa subterană a ost depistată aproape de supraaţa terenului. #iloţii agregaţi cu diametrul de B8* mm au ost proiectaţi săpătrundă prin turbă şi prin stratul de argilă oarte moale şi sărezeme de partea superioară a masei de piatră. (ste necesar săse ia măsuri speciale pentru a preveni ca pilotul agregat din zonastratului de turba să nu se deormeze în urma încărcăriirambleului. #entru o mai bună distribuţie a sarcinilor rambleuluipe piloţii agregaţi sunt plasate două straturi de geogrile cu



rezistenţă mare poziţionate între partea superioară a piloţiloragregaţi şi sarcina exterioară. Feogrila are o rezitenţa la

întindere de %B,.% I/m . abelul ,.'. prezintă o însumare a modelelor piloţilor agregaţi

pentru dierite înălţimi ale rambleului. 6nălţimile rambleuluivariază de la , la %* m. :ăţimea rambleului este de %, m. Analizastabilităţii totale au ost realizate conorm proiectului care solicităun actor minim de siguranţă de %.+ 0@issmann et al. >**>3.#entru că piloţii agregaţi înlocuiesc un anumit volum de terenslab rezistenţa la orecare şi densitatea zonei consolidatecompozite este îmbunătăţită semnifcativ. #entru o înălţime datăa rambleului în uncţie de cerinţele de stabilitate şi control al

tasării piloţii agregaţi pot f aşezaţi la distante dieriţe înrambleu. O supraaţă testată în poligon de aproximativ ,* mlungime cu o înălţime a rambleului de %* m a ost instrumentatăpentru monitorizarea peromanţei rambleului. Analizele modeluluiestimează că tasarea totală din zona consolidată cu piloţi agregaţipentru un rambleu cu înalţimea de %* m va f %D> mm.

abelul >. <odelul geopiloţilor pentru rambleulautostrăzii din Rusia

=ona $ =ona >

?nălţimea @ăţime Aistanţa între @ăţimeAistanţa

întretaluului

B piloţi piloţi5./ m 5./ m 2./ m 2/ m 6./ m./ m ./ m 2.2 m 2 m 2.5 m

1/./ m 12./ m 1. m 26 m 2.2 m



4.1.5. - Te#$ul $%&'x&'l pe p%!,e !mp!&$e "&#&p-'%6&l/

+.%.8.%. " )oncluzii!oluţia de consolidare cu piloţi agregaţi a ost aplicată cu succes

în numeroase locuri în ultimul deceniu în condiţii de teren difcilcompresibil cu umiditate ridicată. $tilizarea piloţilor agregaţipentru îmbunătăţirea terenurilor difcile este ezabilă din punct devedere tehnic şi este de obicei efcientă din punct de vedere alcostului în comparaţie cu undaţiile ad-nci metodele de excavaremasivă şi înlocuire sau alte tehnici de îmbunătăţire a terenului.

Tona compozită preconsolidată prin piloţi agregaţi oeră uncontrol pozitiv al tasării pentru reducerea tasărilor totale saudierenţiale şi astel îmbunătăţeşte perormanţa pe termen lung asistemelor de drumuri. Rezistenţa la orecare îmbunătăţită dincadrul zonei compozite contribuie de asemenea la creştereastabilităţii totale. #e viitor sunt necesare studii şi monitorizăripentru perormanţa pe termen lung a rambleelor susţinute depiloţi agregaţi bătuţi.

<etoda #ilotului de )ompactare din Iisip 0!)#3 este una dintrecele mai olosite tehnici de îmbunătăţire a terenului pentrustabilizarea straturilor de argilă moale. )aracteristicile terenului

îmbunătăţit rezistenţa la orecare nedrenată interacţiuneadintre păm-nt şi pilotul de nisip unghiul recării interne 0Eugheset al. %&B,3 sunt aectate de rata de înlocuire a supraeţei. Aceştiactori guvernează în special rezistenţa la orecare a terenuluicompozit.(xistă două metode de evaluare a rezistenţei la orecare apăm-ntului înbunătăţit. $na este metoda mediei c-ntărite carereprezintă o medie a rezistentei la orecare a materialelor prin

înlocuirea supraeţei. )ealaltă este analiza elementelor fnite careeste ăcută doar pentru examinarea metodei convenţionale.<edia ponderată nu este perectă pentru a explica



comportamentul complicat al păm-ntului compozit. !"au realizatmai multe teste de compresiune triaxială pe probe compozite dinnisip"argilă cu modifcarea presiunii axiale şi rata de înlocuire asupraeţei pentru a cerceta eectul modifcării rezistenţei la

orecare de către pilotul de nisip.4.1.5.2. - Re&#$e"*' l' (!%(e'%e ' p/m7"$ulu& +m,u"/$/*&$ 7istributia de tensiuni în terenul îmbunătăţit:a realizarea unui dig de păm-nt peste păm-ntul îmbunătăţit areloc o concentrare a tensiunii în pilotul de nisip 0=igura ,.+3 şi oreducere a tensiunii în argila înconjurătoare. 7e vreme cetasarea verticală a pilotului de nisip şi a argilei înconjurătoaresunt aproximativ aceleaşi are loc concentrarea presiunii în pilotul

de nisip pentru că este mai dens dec-t argila. )-nd tensiuneamedie W este aplicată peste terenul înbunătăţit tensiunile dinargilă şi pilotul de nisip pot f exprimate ca în ecuaţiile 0%3 si 0>3.

σ c= A

m A s+ Ac

σ = σ

(m−1) as+1= μc ∙ σ & 1* 1

c c

s c s

$

m$ $ m a

σ σ σ µ σ = = = ×

+ − +

&1*

σ s= mA

m A s+ A cσ =

mσ

(m−1 ) as+1= μs ∙ σ & 1* 1 s s

s c s

m$ m

m$ $ m a

σ σ σ µ σ = = = ×

+ − + &2*

:nde0as

sa

; Coeficient de inlocuire a ariei & A s / A

( s $ $=

*

m ; Coeficient de concentrare a eforturilor &( s cσ σ =

3

μs s µ ; Coeficient de concentrare a eforturilor pentru nisipul din pilot

μc

c µ

; Coeficient de reducere a eforturilor în argilă

D ; Tensiuni în pilotul de nisipE



c ; Tensiuni în argilă;

$ ; $ria totală

$s ; $ria pilotuluiE

$c ; $ria argilei

=igura +.+ " )onceptul de baza al păm-ntuluicompozit

9igura 5. - Conceptul de baza al pămntului compozit [9+]

4.1.5.0 - e$!)' me)&e& 7"$/%&$e6n această metodă rezistenţa la orecare a păm-ntului compoziteste considerată a f media ponderată a fecărei rezistenţe laorecare a nisipului şi respectiv argilei prin proporţia ratei de

înlocuire a supraeţei. Au ost propuse ecuaţii pentru evaluareapăm-ntului compozit lu-nd în considerare concentrarea tensiuniicreşterea rezistenţei argilei datorita consolidării 0Aboshi et al.%&B&G 1arsdale X 1achus %&'D3.

&1 *

sc s c s s

a aτ τ τ = − × + ×

0+.D3(cuatia 0+.D3 este ecuaţia de bază a rezistenţei la orecare apăm-ntului compozit. (cuatia 0+.+3 şi 0+.,3 sunt ecuaţii olositeuzual care iau în considerare rata de concentrare a tensiunii şicreşterea rezistenţei la orecare datorită consolidării.



F 2&1 * & * & * tan cos sc s u s s z s sa c c z aτ γ µ σ θ = − × + ∆ + × + + × × ∅ ×

&.*

c c z c * p

µ σ ∆ = × × ×

F 2&1 *& * & * tan cos sc s u c m z s s s

a c z aτ γ σ µ θ = − + ∆ + × + × × × ∅ ×

&.5*

:nde>τ sc scτ

> =e0istenţa la 5or5ecare pentru păm1ntul 3mbunătăţit

cu uc > =e0istenţa la 5or5ecare nedrenată a argilei 3nconAurătoare

0 > Bd1ncimea

σ z z σ

> 5ortul vertical din 3ncărcare

c/p> =ata creşterii re0istenţei (c/p9' '''#-P2)

p> 2ntensitatea de 3ncărcare

∅s : s∅

>:ng@iul de 5recare internă a pilotului de nisip

:> Eradul de consolidare

θ θ

> ?nclinarea planului de alunecare

γ m mγ

> 7edia greutăţii volumice a păm1ntului (

F F&1 * s s s c

a aγ γ = × + − ×

as ∙ γ ' s+(1−as) ∙ γ ' c )

4.1.5.4. - 8"e%/%& expe%&me"$'le p%&9&") %e&#$e"*' l'(!%(e'%e ' p/m7"$ulu& +",u"/$/*&$ u p&l!*& )e "&#&p



Cn acest test au ost olosite argile şi nisipuri de r-u.)aracteristicile păm-nturilor sunt prezentate în abelul +.&. A ostolosită argilă prăoasă şi nisipul de r-u cu diametrul granulelormai mic de > mm.

abelul +.&. " )aracteristicile păm-nturilor Tabelul 5.+. - Caracteristicile pămnturilor [9+]

Păm1nt Caracteristici 5i0ico,mecanice

Limite Btterberg Densitate in stare uscată :ng@iul de 5recare

F l (4) 2p (4) 7ax(t/mY) 7in(t/mY) Zcu (G)

Brgilă #' & , , ,

Nisip de r1u , , -%% #*# #*

4.1.5.4.1. - Te#$ul $%&'x&'l '#up%' u"e& p%!,e !mp!&$e #roba de argilă!"a utilizat un aparat creat special centriug pentru consolidareaprobelor. #robele în stare moale au ost ferte pentru a eleminaaerul blocat înainte de consolidare. #robele au ost consolidate în

aparatul centriug la o acceleraţie de +, g timp de >+ de ore. #roba de păm-nt compozit nisip"argilă#ilotul de nisip a ost preparat prin compactarea nisipului saturatla o densitate relativa de B*4 prin îndesare uşoară cu un baston

într"o capsulă. Apoi pilotul de nisip a ost înghetat într"un rigiderşi înserat într"o gaură ăcută în mostra de argilă.

)ondiţiile de testare şi procedura

!"au realizat teste triaxiale nedrenate. 7iametrele pilotului denisip au ost schimbate pentru a controla rata de înlocuire. abelul+.%* prezintă condiţiile de testare. estul de control a tensiunii aost realizat pană la o tensiune de %,4 cu rata de creştere apresiunii de *.*'mm/min 0*.%4 min3.



abelul +.%*. " #rogramul şi condiţiile programului detestare Tabelul 5.,. - Programul şi condiţiile programului de testare [9+]

Coe5icient de 3nlocuire Diametru Presiune ncărcarea ariei (as 8 4)

probă (mm) (;Pa) Brgilă'' ''#' +' '' 5ort%' #'' controlat+'+-

Nisip

4.1.5.3. - Reul$'$ele $e#$el!% & !me"$'%&& Rezultatele testelor

Rezultatele testelor sunt prezentate in abelul +.%%. Car fgurile+., +.8 si +.B prezintă curbele presiune"tensiune curbelepresiune interstiţială"tensiune şi traiectoriile presiunii. abelul +.%%. Rezultatele testului Tabelul 5.11. Geultatele testului [9+]

as c cu cH cu 5

W#9'' W#9'' W#9#''

(6Pa) (6Pa) (6Pa)

Brgilă ' 8#- ' #'8-* '8% '8% '8%#

' ' *8$# ' #%8-% '8$ '8 '8+' ' &8-- * ##8 '8+ '8# '8

#' &8# #'8$$ * #+8'+ '8'* '8'* '8'&

%' ##8%- #8# #*8#& '8' '8'+ '8'+

+' - ##8*# ' #-8' '8' '8' '8'%

+- $ #+8' ' #$ '8' '8' '8'

Nisip ' #+8*% , , , , ,



Figura 5.5 - Curbele presiune-e"ort unitar pentru proba compozită [9+]

=igura +., " )urbele presiune"eort unitar pentru probacompozită



Figura 5.. - Curbele presiune apei din pori-e"ort unitar pentru proba compozită[9+]

=igura +.8. " )urbele presiune apei din pori"eortunitar pentru proba compozită



Figura 5./. - Traiectoriile tensiunii [9+]

=igura +.B. " raiectoriile tensiunii

)omentarii oate curbele presiune"tensiune prezintă tiparul

comportamentului de consolidare prin tensiune. otuşi excesul deapa interstiţială ajunge să descrească la rata de înlocuire asupraeţei de la mediu spre ridicat. !i acest lucru este evident la opresiune de confnare mai scăzută.=uncţia nisipului în proba compozită merită să fe menţionatăcompensează excesul de presiune interstiţială din argilă şi astelace presiunea interstiţială din proba compozită să descrească.Acest enomen se distinge la probe cu rata de înlocuire asupraeţei de peste ,*4.=igura +.' prezintă presiunea interstiţială de peste %4 0 3raportată la rata de înlocuire a supraeţei. care descreste spre *la o valoare mare a ratei de înlocuire a supraeţei. Car traiectoriilepresiunilor probelor compozite se muta de la tiparul argilei Iormal



)onsolidate la o rată de înlocuire slabă către tiparul stării critice larata de înlocuire de la mediu spre mare.

Figura 5.0 - Presiunea apei din pori 1 A f

" $

2 raportat la coe"icientul de !nlocuire a

ariei[9+]

=igura +.' " #resiunea apei din pori 0 3 raportatla coefcientul de înlocuire a ariei

=igura +.& prezintă coefcientul de înlocuire a supraeţei raportatăla presiunea normalizată de deviere. 7upa cum se vede în fgurăpresiunea normalizată de deviere şi coefcientul de înlocuire asupraeţei prezintă o relaţie aproximativ liniară. 7in aceastărelaţie se poate ajunge la ecuaţia 083.

1 6

2

& * 2sin F1 /./24 1.5

1 sin F p s 3 a

σ σ

σ

− ∅= − = = × +

− ∅

&*



Figura 5.+. Corelaţia deiator normalizat - coe"icientul de !nlocuire a

ariei [9+]

=igura +.&. \ )orelaţia deviator normalizat "coefcientul de înlocuire a ariei

=igura +.%* prezinta V V] raportat la 0coeicient de înlocuire aariei3. $nghiul recării interne creşte la un nivel mai scazut al rateide înlocuire a supraeţei însă cresterea se opreşte la un nivelridicat al ratei de înlocuire a supraeţei 0,*43. $nghiul eectiv al

recării interne de asemenea creste odată cu rata de înlocuire asupraeţei la un nivel mai scazut.3.1.5.5. - C!"lu&& 7in rezultatele testelor triaxiale asupra probelor compozite nisip"argilă sunt desprinse urmatoarele concluzii;%.:a o rată de înlocuire a supraeţei de la scăzut la mediu probelecompozite se comportă ca o argilă Iormal )onsolidată în timp ce

încep să prezinte un comportament apropiat stării critice la o

valoare mai mare a ratei de înlocuire a supraeţei datorită dirijăriipresiunii interstiţiale de către pilot de nisip în proba compozită.



9igura 5.1/. - Hariaţia +0 +I în raport de coeficientul de înlocuire a ariei [9+]

=igura +.%*. " Hariaţia V V] în raport decoefcientul de înlocuire a ariei

>.)apacitatea portantă şi coefcientul de înlocuire a ariei prezintă

o relaţie liniară.D.$nghiul de recare interioară al probei compozite creşte rapidodată cu creşterea coefcientul de înlocuire a ariei la un nivel de

înlocuire mai scăzut însă creşterea se opreşte c-nd coefcientulde înlocuire a ariei este mai mare de ,*4.

4. 2. - Con!ol"#$%# # &'()n*ulu cu #+u*o$ul !#clo$

"% &'()n* ,Dono/0<ult timp oamenii au olosit saci de păm-nt pentru prevenireainundaţiilor şi au construit structuri temporare în caz de urgenţă.)a rezultat al studiilor lui <atsuoa et al. 0%&&&">***3 s"aconstatat că materialele din sacii de păm-nt pot f orice el deterenuri excavate reziduri de la construcţii cenuşă vulcanică



precum şi nămol uscat. Astel de saci cu ^păm-nt^ pot f olosiţi laconsolidarea păm-nturilor slabe de undare dacă materialul dinsac şi calitatea construcţiei sunt controlate. Acest lucru poateconstitui şi o modalitate de reciclare a deşeurilor de materiale.

)onsolidarea păm-ntului prin saci de păm-nt are de asemeneaavantajul producerii unui zgomot mai scăzut în timpul construcţieişi eectul reducerii vibraţiei induse de trafc.

4.2.1. - P%&"&p&ul !"#!l&)/%&& u ':u$!%ul #'&l!% )e p/m7"$ !acul de păm-nt are eect atunci cand este subiectul unor orţeexterne. Acest lucru va f ilustrat prin considerarea rezistenţei

unui model de sac de păm-nt >7. =igura ,.%%0a3 prezintă un sacde păm-nt >7 care este subiectul tensiunilor principale σ

1 f si

σ 3 f . 6n urma aplicării lui σ

1 f si σ 3 f 0 σ

1 f >σ 3 f 3 perimetrul total

al sacului de obicei se extinde şi are loc o tensiune în sac.Această tensiune produce o orţă adiţională care acţionează peparticulele de păm-nt din sacul de păm-nt ale carei componentesunt exprimate ca;

σ 01=2T /B şi σ 03=2 t / H W*D>/E0%3

$nde 1 si E sunt laţimea şi înălţimea sacului de păm-nt. Astelorţele care acţionează pe particulele de păm-nt din sac suntrezultatul combinat al orţelor externe aplicate şi orţele produseadiţional de după cum se vede in =igura ,.%% 0b3.



Figura 5.11. Fortele care acţionează pe modelul bidimensional de

sac cu pământ şi respectiv pe particulele din sac.

(a) Forţele care acţionează pe sacul cu pământ

(b) Forţele care acţionează pe particulele din interiorul

sacului cu pământ

:a punctul de rupere este valabila urmatoarea ecuatie0<atusuoa et al. >***3;

σ 1 f +

2T

B = K p(σ

3 f +2T

H ) unde K p= 1+sinϕ

1−sin ϕ

0>3

)ompar-nd (cuatia > cu expresia rezistenţei σ 1 f =σ

3 f K p+2c√ K p

pentru un material coeziv putem să obţinem expresia coeziuniiaparente c a sacului cu pamant datorita tensiunii sale .

c 0/13 {( B/ H ) K p−1}/√ K p

0D3

Tabelul 1. Prezentarea rezultatelor testelor de compresiune

asupra dieriţilor saci cu pământ

Iota; !acul #( acut din polietilenă cu o rezistenţă la compresiunede aproximativ %>I/mG sacul ## acut din polipropilenă cu orezistenţă la compresiune de aproximativ >*I/mG sacul #(0$HR3ăcut din polietilenă care are proprietatea de a rezista razelorultraviolete. )enuşa de cărbune este un produs secundar din uzina termo"electrică. )enuşa vulcanică este luată din Cnsula <i2ae unde aerupt un mare vulcan in >***. Iămolul deshidratat este unprodus secundar reieşit în timpul tratamentului de curăţare a apei



potabile. $n sac de păm-nt are o dimensiune iniţială de +* cm _+* cm _ %* cm.Au ost realizate numeroase teste de compresiune biaxială asuprasacilor cu păm-nt >"7 care conţineau vergele de aluminiu 0cu

diametrele de %.8 mm si D mm şi cu o lungime de ,* mm3 şih-rtie iar rezultatele lor au justifcat ecuatia 0D3 0<atsuoa et al.>***3. Această coeziune aparentă este oarte efcientă înconsolidarea păm-ntului şi sugerează un apt neaşteptat cămaterialul necoeziv poate f schimbat în material coeziv cu

recare interioară doar prin împachetarea materialului necoeziv întrun sac. <ai mult dec-t at-t pe măsură ce tensiunea sacului este indusă de orţele externe aplicate este interesant de ştiut că

sacul cu păm-nt devine mai rezistent cand îi sunt aplicate orţeexterne.4.2.2. - '$e%&'lele p!#&,&le )&" &"$e%&!%ul #'&l!% & $e#$ele)e %e&#$e"*/<aterialele din interiorul sacilor pot f pietre concasate artifcialpăm-nturi excavate şi chiar deşeuri din construcţii cum suntbetoanele asalturile ţiglele şi cenuşele de carbune şi cenuşavulcanică. Acest lucru înseamnă că sacii cu păm-nt contribuie la

depozitarea deşeurilor care reprezintă acum o mare problemăsocială şi de mediu. #osibilitatea utilizării deşeurilor ca materiale în sacii pentru consolidare este ilustrată de rezistenţele lor lacompresiuni ridicate obţinute din teste pe compresiune. abelul %prezintă sarcinile măsurate la rupere şi rezistenţele lacompresiune corespunzătoare pentru sacii cu păm-nt 0care au odimensiune initiala de +* cm _ +* cm _ %* cm3 care conţin pietreconcasate !hirasu cenuşă de carbune cenuşă vulcanică şi noroi

uscat. Rezistenţa limităσ

1 f poate f dedusă din (cuatia 0>3 luand în considerare σ

3 * la testul de compresiune.

7e exemplu în cazul în care sacii sunt ăcuţi din #( iar materialuldin sac e ormat din pietre concasate rezistenţa dedusă

σ 1 f =1.3 Ma consider-nd că 1:*.+ m E*.% m ! %> I/m si



K p ,.,, 0V 440

3. Această valoare dedusă este aproape în

acord cu valoarea măsurată %.+ %.'<#a. O oarecarediscrepanţă provine din eectul tridimensional al sacilor cu

păm-nt reali şi din dierenţa dimensiunilor sacului la limita derupere aţă de dimensiunile iniţiale. 7upă cum ştim rezistenţabetonului obişnuit este de aproximativ >* <#a. !e poate vedeadin abelul % că sacul cu păm-nt are o rezistenţă la compresiunede aproximativ % la %* ori mai mare decat cea a betonuluiobisnuit. O astel de rezistenţă ridicată este sufcientă pentruconsolidarea terenului. <ai mult dec-t at-t este înţeles aptul căsacii cu păm-nt care conţin materiale ca !hirash cenuşă decarbune cenuşă vulcanică şi noroi uscat au rezistenţe echivalentecu cele ale sacilor care contin materiale rezistente cum ar fpietrele concasate. Acest lucru sugerează aptul că sacii cupăm-nt pot să ne oere o cale efcientă de reciclare a deşeurilordin construcţii sau deşeurilor produse natural. Cn teste sacii cupăm-nt au ost compactaţi cu un vibrator plat pentru reducereadeormaţiilor înaintea aplicării presiunii de încărcare.

4.2.0. - Apl&'*&& &"6&"e%e$&

!onsolidarea terenurilor de undare moi

#-nă în prezent au ost olosiţi sacii cu păm-nt pentruconsolidarea a peste +* de terenuri moi cu valorile penetrării Iscăzute la % > unde se construiesc clădiri. =igura +.%> prezintă un aranjament tipic al sacilor cu păm-nt sub

undaţia unei clădiri. #entru prevenirea scurgerilor laterale asacilor cu păm-nt ultimele două straturi de saci sunt conectateprin coaserea undului sacilor şi legarea gurilor intre doi saci. !ubblocul undaţiei sunt plasate două straturi de saci cu păm-nt doarcă aceştia nu sunt conectaţi intre ei. $n sac cu păm-nt are olungime de +* cm lăţime de +* cm si înălţime de %* cm.



<aterialele din interiorul sacului olosite sunt pietre concasatepăm-nturi excavate reziduuri de asalt şi reziduuri de ţiglă. !aculeste de obicei ăcut din polietilenă care poate să reziste pentrumult timp. Folurile dintre saci trebuie sa fe umplute cu păm-nt

excavat. =iecare strat realizat din saci trebuie să fe binecompactat cu un vibrator pentru a reduce deormarea sacilor decătre orţele externe provenite de la clădire.Aplicarea acestei metode s"a ăcut pe un teren de undareextrem de slab şi îmbibat cu apă. 6n acest caz D straturi a cate +saci conectaţi au ost mai înt-i plasate în păm-nt sub nivelul apeişi apoi , straturi de astel de saci au ost plasate mai departepeste apa subterană . )a rezultat păm-ntul a ost consolidat cu

o capacitate portantă care să poată rezista unei maşini grele deconstrucţie ca buldozerele.

!onstruirea zidurilor de spri"in

Au existat c-teva cazuri de construire a zidurilor de sprijinolosind sacii cu pămant. =igura ,.%D prezintă un zid care a ostconstruit pe un teren de undare din argilă cu o înălţime de +., m

o lungime totală de >% m şi un unghi de înclinare de 750

. `ase

saci sunt conectaţi în spatele peretelui în partea mai de jos şi %*saci de pamant sunt conectaţi în partea superioară 0=igura,.%D0a33. $n sac are dimensiunile de +* cm în lungime +* cm înlătime şi %* cm în înlălţime.



Figura #.1$. % &ran"area sacilor de pământ sub o

undaţie

<aterialele din interiorul sacilor sunt reziduuri de construcţii cuţigle. !acul este ăcut din polietilenă. !acii sunt stivuiţi şicompactati bine cu un vibrator strat cu strat. Odată ce sacul depolietilenă este sensibil la lumina soarelui un strat subţire de

mortar de consolidare este aruncat pe supraaţa peretelui. Cnacest proiect sunt olosiţi aproximativ D*.*** de saci şi execuţiazidului este oarte putin zgomotoasă pentru că nu se olosesutilaje de tonaj mare ca în cazul consolidării cu piloţi.=igurile +.%Db şi +.%+ prezintă cazurile aplicaţiilor care au ostrealizate de o2o <etropolitan în Cnsula <i2ae Kaponia unde aerupt un mare vulcan în >***. Cn acel proiect s"a realizat un sacde păm-nt la scară mare cu lungimea de % m lăţimea de % m şi

înălţimea de >* cm. !"a olosit sacul din ## 0$HR3 iar materialeledin interiorul sacului au ost zgura din sedimente vulcanice care înmomentul de aţă este difcil de eliminat din Cnsula <i2ae.5.$.#. % !oncluzii

!e evidenţiază urmatoarele caracteristici ale sacilor de ^păm-nt^;%3 sacii de păm-nt intră în uncţiune atunci c-nd sunt subiectul orţelor externeG >3 O coeziune aparenta 0c3 ia naştere în interiorul sacului depăm-nt datorită încărcării sacului motiv pentru care sacul cupăm-nt are o rezistenţă la compresiune oarte de ridicatăG



a) b)

Figura #.1' !onstrucţii de ziduri de spri"in cu saci ăcuţi din

polietilenă care conţin reziduuri de căramidă.

Figura #.1# % ecţiunea transversală tipică a unui debarcader *n

+nsula ,i-ae prote"at cu balast de tip PP(/0) olosind saci care

conţin zgură .

D3 <aterialele din interiorul sacilor cu păm-nt pot f păm-nturiexcavate precum şi reziduri din construcţii sau produse naturalelucru ce oeră oportunitatea de a recicla aceste reziduri intr"unmod efcientG+3 :a consolidarea terenurilor de undare moi cu saci de păm-nt

există un avantaj reducerea vibraţiei induse de trafc alături decreşterea capacităţii portante.

4.. - 3MUN5T5ŢIREA ARGILELOR ACTI6E#.'.1. !onsideraşii generale



7upă cum se cunoaşte din compoziţia chimică"mineralogică apăm-nturilor mineralele argiloase constau în straturi cu ovarietate de ioni slab legati pe supraeţele straturilor şi

înconjuraţi de o hidroseră de molecule de apă adsorbită care

sunt puternic atrase de supraeţele mineralelor argiloase. Cntr"unmediu apos aceşti ioni se mişcă liber prin hidrosera particulelorde argilă şi işi schimbă poziţia înt-mplător. <ajoritatea ionilor suntsolvaţi de un număr de molecule de apă într"un astel de mediu şiintensifcă hidroflicitatea argilei. <oleculele cu o cantitate marede apă şi mobilitatea cationilor şi anionilor într"un sistem argilă"apă produc o nedorită creştere a plasticităţii. Aşadar păm-nturilecu particule de argilă care au o supraaţă specifcă mare şi o

afnitate mai puternică la apă generează plasticitateaG în timp ceparticulele non"argiloase care au o supraaţă specifcă mult maimică şi mai puţină afnitate la apă nu prezintă o plasticitatesemnifcativă.#entru a rezolva această problemă există doua remedii.#rimul reprezintă mecanismul de schimb ionic. !"a constatat că

încărcarea electrică predominantă a tuturor argilelor estenegativă. Acest lucru determină mineralele argiloase să aibă o

atracţie pentru cationii prezenţi. )ationii sau moleculele pozitivesunt deci atraşi de particula de argilă negativă. )omponentelechimice care au o legatură chimică mai puternică la supraaţaparticulelor de argilă decît apa pot f adaugate pentrumodifcarea supraeţei originale a argilei şi pentru a"i reducesusceptibilitatea la apă. 7acă pot f introduse unele moleculepozitive puternice încărcătura negativă a mineralelor argiloasepoate f neutralizată iar sarcina va f echilibrată. 6n acelaşi timp

cationii mai slabi pot f disociaţi şi înlocuiţi cu uşurinţă ratareapăm-ntului argilos va conduce la transormarea acestuia întrunulcu proprietăţi mai puţin sensibile la acţiunea apei.Al doilea remediu este acela al olosirii mecanismului de ionizare.)omponente mecanice care au un potential oarte mare de



schimb ionic sunt adăugate în apăG ele activează ionul+¿ H

¿ şi

−¿"H

¿ ionizează apa şi apoi îşi schimbă cu rapiditate scarcinile

electrice cu particulele de argilă. Acest proces de ionizare orţeazăapa peliculară să îşi rupă legătura electrochimică de particulelede argilă pentru a deveni apă liberă şi apoi este drenată în aarapăm-ntului prin gravitaţie sau evaporare. Odată ce apa pelicularăeste separată de particulele fne printr"un proces electrochimicireversibil şi drenată ca apa liberă particulele de argilă se aseazăşi se aliniază într"o manieră care le ace să se atragă. !e obţine ocreştere a densităţii păm-ntului şi astel se micşoreaza volumul

de goluri.Au ost încercate dierite masuri de remediere cum ar f *nlocuirea

pământului 0Latti %&B&G !nethen et al %&B&G )hen %&''3 pre"umezirea 01ara %&8&G Fromo %&B+G !ubba Rao si !at2adas%&'*3 controlul umidităţii 0<ohan si Rao %&8,G #icornell si :2tton%&'BG !teinberg %&&>G (vans si <) <anus %&&&3 stabilizarea

prin calcar 0Eoltz si Fibbs %&,8G hompson si Robnett %&B8G1ansal et al %&&83 obtinandu"se dierite grade de succes. Aceste

tehnici au dierite limite în adaptabilitatea lor cum ar f; perioademai mari de timp pentru preumezirea la adancimile necesare aargilelor oarte plastice 0=elt %&,DG !teinberg %&BBG Korenb2 siEics %&'8G 1randon et al %&&8G A:. uadi si 1hutla %&&&3difcultate la construirea barierelor ideale de umiditate 0!nethen%&B&G )hen %&''3 problemele de pulverizare si amestecare încazul stabilizarii cu calcar 0Eoltz %&,&G 1ell %&&DG Ramana <urt2%&&'3 si costul exuberant pentru transport în scopul aducerii

materialului de reumplere pentru înlocuirea pamantului 0!nethen%&B&G )hen %&''3.#.'.$. Pământuri cu um2ări şi contracţii mari

)ercetarile recente 07esai si Oza %&BBG #etr2si Armstrong %&'&GRao si Rao %&&+G !ivapullaiah et al %&&+G Ramana <urt2 %&&'3asupra stabilizării chimice au dezvăluit că electroliţii puternici ca



CaC#2 $%eC#2$ KC# pot f olosiţi in locul calcarului utilizat în mod

convenţional datorită dizolvabilităţii lor rapide în apa şi abilităţiide a urniza cationi adecvaţi pentru schimbul rapid de cationi. <ai

mult decat atat ei pot f aplicaţi păm-ntului sub orma unei soluţiielectrolite ără pulverizare şi ără probleme de amestecare prin înălţare temporară 0prin barare3 a nivelului pentru ad-ncimilesuperfciale şi prin găuri sondate la ad-ncimi rezonabile 0!ubbaRao %&'8G Ramana <urt2 %&&'3. #etr2 si Armstrong 0%&'&3 au

considerat ca CaC#2 poate f olosită oarte bine în locul calcarului

deoarece calcarul este greu solubil în apă 0aproximativ %.>, g/litrula >* grade celsius3 şi deci nu poate orma calciul cu sarcină

ridicată ără de care un schimb adecvat de cationi nu este posibil.!e poate studia efcacitatea CaC#

2 în controlarea um5ării

terenului. )ontrol-nd solubilizarea posibilă a CaC#2$&a

2i"

3 s"a

constatat că solubilizarea prin argilă expansivă puternicinpermeabilă este limitată 0!am =r2dman et al %&BB3.#entru evidenţierea posibilităţilor de tratare la un sector de

testare a ost a ost tratat terenul expansiv cu CaC#2− &a

2i"

3 in

timp ce alt sector a ost păstrat ca o zonă de reerinţă pentruexaminarea perormanţei relative a alternativelor tratamentului întimpul sezoanelor uscate si umede.)uloarul de testare este construit pe un teren expansiv. erenul deundare are urmatoarele proprietăţi; :imita superioară deplasticitate ?: %*B4 :imita inerioara de plasticitate @#D*4:imita de contracţie @!%,4G )lasifcarea C.!.)E 0Argilă cuplasticitate ridicată3G #otentialul de um5are >+4G #resiunea

de um5are pu D>* #aG Rezistenta la compresiune monoaxială'% #a si )1R"ul de umezire>4 0pentru <77 si O<)3. #entru

alterarea chimica a terenului au ost olosite CaC#2 si &a

2i"

3 de

natura comerciala. )lorura de calciu de natura comerciala consta



in ,'4 CaC#2 si >%4 MgC#

2 si silicatul de sodiu are >>4 &a2

"

si 8,4 i"2 .

!"a realizat un singur culoar de testare de >+ m pe o zonă unde

stratul superior este alcătuit din argilă expansivă. )uloarul detestare este împărţit în două sectoare de %> m fecare 0=ig.%a si=ig. %b3. !tratul de teren este sondat pe toată lungimea la oadancime de %** mm pentru înlăturarea materiei organice. :a un

sector stratul de argilă activă este tratat cu %4 CaC#2 si %4

&a2 i"3 prin umplerea găurilor ăcute anterior solutiile

respective aplic-nduse una după alta. #entru acest tratament

este calculat necesarul de apă pentru saturarea terenuluiexpansiv 0estimat după porozitatea acestuia in situ3 p-nă la oadancime de %m şi divizat în două părţi. O parte din apă este

olosită pentru prepararea soluţiei CaC#2 şi cealaltă parte pentru

soluţia &a2

i"3 . 7istanţa dintre găurile cu diametrul de %** mm

este păstrată la > m. )elălalt sector de %> m este păstrat ca osecţiune de reerinţă pentru compararea perormanţei culoarului

de testare tratat.

Figura #.15 a % ectorul netratat

#este cele două sectoare se întinde un strat de păm-nt granular în grosime de circa B, mm.



Figura #.15 b % ector tratat c3imic

7upa terminarea execuţiei culoarului de testare se fxeazălespezi netede pe supraaţa acestuia de"a lungul liniei centrale şimarginilor pentru măsurarea um5ării. )otele la partea superioarăa lespezilor de piatra sunt fxate olosind un instrument denivelare după care se realizează măsurătorile. Ridicarea datoratăeectului de pre"umezire cu soluţiile chimice este măsurată şi

calculată pentru deducerea valorilor maxime ale um5ării. !"aurealizat teste cu placa ciclice care au olosit o placă cu diametrulde D** mm pentru toate sectoarele corespunzand dieritormanometre de control al presiunii de ,** ,8* 8D* B** si %***#a. =iecare creştere de presiune a ost citită periodic p-nă c-ndmodifcarea deormării a ajuns la o valoare neglijabilă întreciclurile succesive. Reprezentarile grafce ale măsurătorilor in situ in unctie de

um5are si de timp pentru testele sectoarelor cu dieritealternative de tratament sunt prezentate în =igura +.%8.



=igura +.%8 \ 7eterminarea um5ării în timp pentru cele douăsectoare!e poate constata că um5area maximă a sectorului tratat chimiceste aproximativ la jumătate aţă de cea pentru celălalt sectornetratat. Reducerea considerabilă a um5ării pentru sectorul tratatchimic a putut f atribuită schimbului de cationi cu ionii de calciu

şi concentraţiei crescute a electrolitului prin adăugarea soluţiei deCaC#

2 . 6n continuare reactia dintre CaC#2 şi &a2 i"3 are ca

rezultat ormarea unui gel de silicat de calciu care conerărezistenţă la um5are prin legăturile de cimentare adiţionale întreparticulele de argilă. (ste de asemenea de menţionat că timpulnecesar pentru obţinerea um5ării maxime este de la >* la D* dezile pentru sectorul tratat chimic aţă de B*"'* de zile pentrusectorul netratat. Reducerea considerabilă de timp în obţinerea

um5ării maxime pentru sectorul tratat chimic se datoreazăcontrolului semnifcativ al um5ării prin stabilizare şi prinpermeabilitatea îmbunătăţită a păm-ntului deci acceler-ndprocesul de umezire a argilei active.6ncercarea ciclică cu placa realizată pe dierite sectoare at-t insezoanele uscate c-t şi cele umede pentru intensităţi al presiuniide ,** ,8* 8D* B** si %*** #a care corespund dieritormanometre de control al presiunii exercitate asupra

îmbrăcăminţilor rutiere conventionale. !"a constatat aptul cadeormaţiile s"au stabilizat sub %* cicluri de încarcare " descărcarepentru toate valorile de presiune.!a putut de asemeni constata că la dierite valori ale presiuniitasarea totală a scăzut cu %* pană la %,4 pentru sectorul tratatchimic at-t pentru sezonul uscat c-t si pentru cel umed. !ectorul



tratat chimic a prezentat o perormanţă mai bunaG maiproeminentă în sezonul umed. Acest lucru poate f atribuit um5ăriireduse şi rezistenţei îmbunătaţite prin ormarea gelului de silicatde calciu din reacţia chimică cu substanţele chimice adăugate.

#rincipalele concluzii bazate pe testarea in situ a culoarului detestare poziţionat peste o argilă expansivă sunt următoarele;

%. $m5area argilei active se reduce cu mai mult de ,*4 în

urma tratării cu CaC#2 si&a2 i"3 .

>. asările totale în sezonul umed după cum sunt înregistrateprin testele încărcării cu placa sunt reduse cu %,.,4 pentrusectorul tratat chimic în comparaţie cu secţiunea de control.

#.'.'. % Te3nologie de stabilizare a stratului de argilă activă

numita Pământ !oeziv care nu se /m2ă (!4)

#entru contracararea enomenului de um5are"contracţie alargilelor active care nu este avorabil pentru undarea structurilorstabile din ingineria civila Latti et. Al. 0>**>3 a realizat ocercetare programată pe , decenii olosind dispozitive la scarălargă alături de experimente pe păm-nturi expansive şi adescoperit o tehnologie cunoscută ca o tehnologie de stabilizare a

stratului de argilă activă numita #ăm-nt )oeziv care nu se $m5ă0)I!3 care se bazează enomenologic pe proprietăţiletermodinamice ale )I! şi păm-ntului expansiv.Hiabilitatea tehnologiei în privinţa perormanţei pe termen lung depeste D* de ani este bine demonstrată 0Latti et al >**>3. Au ostdezvoltate relaţii pentru estimarea grosimii stratului de stabilizare)I! 0Latti et. Al. %&&+ >**>3. !"au introdus de asemeneaproceduri simplifcate bazate pe parametrii modelului obţinuţi din

echipamentul convenţional la scară redusă în corelaţie cu relaţiileexistente pentru estimarea grosimii stratului de stabilizare )I!.=olosirea )I! este indicată pentru construirea drumurilor cu

îmbrăcăminţi rigide sau 5exibile unde toleranţa deplasăriidierenţiale este limitată de la %* mm la >*mm şi pentru execuţiaundaţiilor clădirilor.



!pre deosebire de sedimentele convenţionale sedimentele depăm-nt expansiv în condiţii de saturaţie maniestă doua zonedierite 0i3 zona de modifcare a volumului cunoscută caad-ncimea zonei active şi 0ii3 zona ără nici o modifcare de volum

amplasată sub prima zonă cunoscută ca zona stabilă sau zona cuauto"echilibrare 0!ubbaro >**%G Eari Lrishna si Ramanamurt2>**%G si Latti et. Al. >**>3. )omportamentul presiunii de um5areşi um5ării în zona activă este atribuit mineralelor argiloase careişi extind structura av-nd at-t sarcină electrică 0)olombiană3 c-tşi proprietăţi de greutate Ie?toniene. Acestea au in5uienţăasupra proprietăţilor mecanice. Tona cu auto"echilibrare situatăsub 0he3 este atribuită orţelor de atracţie )olombiene care se

maniestă în masa păm-ntului saturat. #rin înlocuirea mineralelorargiloase care îşi extind structura cu cele cu structura care nu seextinde şi menţin-nd dierite grade de orţe coezive )olombineneşi orţe de greutate Ie?toniene se poate impune ca zona activăsă se comporte ca o zonă ară modifcare de volum şi astelintregul strat se comportă ca o zonă ară modifcare de volum.Acest lucru este cunoscut ca un concept enomenologic )I!.Cn loc să încerce să modifce mineralele argiloase din zona activă

0he3 Latti et. al. 0>**>3 a arătat că prin plasarea unei grosimipotrivite de strat )I! de stabilizare deasupra stratului păm-ntexpansiv se poate obţine eliminarea presiunii de um5are şieliminarea enomenului de umare în intregul strat. <odelul şidezvoltarea stratului )I! de stabilizare este creat ca o tehnoligie)I! 0Latti et. al. %&&+3.#.'.'.1. % stimarea grosimii stratului de stabilizare !4

Latti R. L. <oza L. L Latti 7. R. au propus urmatoarele relaţii

pentru obţinerea grosimii stratului de stabilizare )I! 0h]3 0Lattiet. al. %&',b %&&+ si >**>3 pentru un păm-nt expansiv cu oad-ncime a zonei active 0he3 deasupra zonei de auto"echilibrare;



h]

cc

cc

−¿

(0

' [ (e

(e ]¿ 0%3

oti cei cinci parametri (0

'

(e (0 cc si cc

'

sunt

determinabili fe prin încercări de teren fe prin realizarea testelorconvenţionale de laborator la scară redusă asupra probelorreprezentative ale combinaţiei dintre păm-ntul expansiv şimodelul )I!.he poate de asemenea f evaluată prin determinarea proprietăţilorspecifce compoziţia granulometrică porozitatea şi indicele de

compresiune/um5are cc sau cc] 0olosind relatiile :: ale lui!empton3.

)e D s

2

3

√ e unde Ds este diametrul echivalent al particulelor

solide.

!imilar ) * L D

3

2∛e *L si ) L* L

D3

2∛e L* L

Astel de parametri implicaţi in relatii sunt dati in ecuatia 0>3;

(e=(0 e {1/0.4343 cc [e0−[−( C 2− K )−√ (C 2− K )−4C 1) L

−C 1 D ]

3

]} 0>3

e=[−(C 2− K )−√ (C 2− K )2−4C 1)L

−C 1 D]3

0>.%3

K =)L

)e

+C 1

)e+C

2

−

[ C u

C uL

]

1 /+

0>.>3

cu=cuL[ ) L

)e

+C 1) e+C 2]+

0>.D3



cu coeziunea corespunzatoare lui )e sau indicelui porilor e.

−C 1= ) * L

) L* L() L* L−) * L)

C 2= ) * L2

) L* L () L * L−) * L)

Halorile cu corespunzatoare lui :.:. se pot incadra in intervalul

*.**8 g/ cm2

la *.**' g/ cm2

.

C u *L coeziunea corespunzatoare limitei de contracţie ca

umiditate.

(, este dependent de dimensiunea granulelor şi variază de la%.%, la *.B cm in cazul păm-ntului expansiv şi ho] este mai micde % cm în cazul )I!.(ste necesar să defnim presiunea de um5are pe proba depăm-nt expansiv cu o densitate uscata de %.+g/cc cu o presiunede um5are rapidă şi doar dacă presiunea de um5are este mai

ridicată de + tone/ m2

păm-ntul poate f considerat a f expansiv.

!pecifcaţii empirice despre materialul de stabilizare )I! utilizatla construirea de drumuri sunt date în abelul +.%>.



Nr crt Proprietăţi 2nterval Diametru granulă

Brgilă '''mm4 '',#''Pra5 ''*,'''mm4 #'',%''Nisip ',''*mm4 #'',%''Pietriş mm4 '',''

Limite BtterbergFl4 #'',+''Fp4 '',+'2p4 '',+'

# Presiunea de um5lare daN/cm< '% 7inerale argiloase Non expansibile

pre5erabil ;aoline/illit+ =e0istenţa la 5or5ecare

cu daN/cm< ','#IuG '',+'* Erosimea aproximativă Erosime8 cm

a CN" 8 @Presiunea de um5lare daN/cm<

',+ '&',''',#' ','#+,+' #',%'

abel.+.%>. " )aracteristici inormative pentru )I! \ <aterial destabilizare )I! pentru construcţia drumurilor pe argile expensavie#.'.'.$. % Procedura de e6ecuţie

Cntr"un numar mare de cazuri autostrăzile sunt construite pe unstrat de păm-nt expansiv acoperit cu un strat 0h]3 )I! destabilizare . #rocedura de execuţie este următoarea;

%3 execuţia va f demarată în timpul verii>3 se nivelează D* de cm de argilă activă şi se compactează

stratul cu un eort corespunzător încercării proctormodifcate

D3 !e execută stratul în grosime >*"D* cm de păm-ntcompactat

+3 !e imprăştie tot stratul de )I! şi se realizează compactareaacestuia. #entru prevenirea intereţei slabe între cele douăstraturi se realizează îmbinări zimţate intre )I! si stratul depăm-nt expansiv



,3 !e verifcă grosimea stratului de )I! pe supraata expusa apăm-ntului expansiv. Aceeasi abordare este valabilă pentruundaţiile clădirilor

4.4. - Contramasură privind lichefierea nisipurilor prin

folosirea unui material expansiv

:icheferea nisipului a provocat pagube importante unui

numar mare de structuri după cum s"a observat în urma

cutremurului din %&&, din E2ogoen"Iambu în Lobe.

!"au dezvoltat metode noi de prevenire a licheferii

0Eorioshi et al. >***3 care se bazează pe tehnica pilotului

compactat din nisip metodă ce s"a dovedit efcientă care

oloseşte un compactor ară vibraţii 0suboi et al. %&&'3 însă

oloseşte un material nou expansiv şi întăritor în locul nisipului.

<aterialul se extinde în pamant prin reacţii chimice cu apa din

acesta şi astel are loc creşterea densităţii nu doar in timpul

introducerii materialului dar şi ulterior datorită expansiunii.<aterialul expansiv constă din zgură de urnal calcar ars şi

aluminiu acid suluric.

)alcarul ars contribuie la expansiune prin reacţii chimice cu apa

pentru o perioada mai mare de timp pentru a reduce rata reacţiei

chimice şi este un el de var nestins 0)aO3 ars.

Tgura de urnal este un produs derivat din industria oţelului şieste olosită ca agregat pentru controlarea rezistenţei. Aluminiul

acid suluric este olosit pentru a provoca reacţia chimică.



Amestecul de bază al materialului care este selectat uncţie de

perormanţele sale şi costurile de imbunătăţire a păm-ntului sunt

aratate in abelul ,.%D.

#roflul tipic al modifcării volumului în uncţie de timp este ilustrat în =igura +.%B.

<aterialul expandează cu aproximativ '*4 în aproximativ , zile.

Reacţia chimică înceată duce la o mai uşoară manipulare a

terenului şi evită blocajul materialului expandat în cuva maşinii.

Odată ce expandarea chimică va creşte densitatea păm-ntului şi

sunt necesari mai puţini piloţi de compactare în comparaţie cupiloţii de compactare din nisip astel se reduce şi perioada totală

de construcţie.

Tabelul #.1' %. Proprietăţile de bază ale

materialului e6pansiv

7ixtura de ba0ă Jar > #%4

Zgură de 5urnal > *+4"ul5at acid de aluminiu > 4

Ereutatea 3n stare &6N/mY(după instalare)uscată

!e consideră că expansiunea materialului este in5uienţată de;

%3 conţinutul de calcar ars.

>3 încărcarea pe teren .

D3 densitatea terenului înconjurător.6ncercările realizate pe teren şi laborator au analizat in5uienţa

acestor actori aşa cum sunt descrise de Cshii et al. 0>**%3. =igura

+.%' prezintă in5uienţa conţinutului de calcar asupra ratei de



creştere a volumului H/ - 0 unde H reprezintă creşterea

volumului şi - 0 este volumul iniţial al materialului. #e masură ce

creşte conţinutul de calcar modifcarea volumului materialuluicreşte de asemenea.

Figura #.17. % 6pansiunea tipică a materialului *n

uncţie de timp

Odată ce conţinutul de var nestins al amestecului de bază este de

aproximativ *.8, g/ cm3

din abelul +.%D rezultă că s"a obţinut o

modifcare a volumului de aproximativ '*4 sub condiţiile arătate

in fgură.

(ectele încărcării exterioare şi densitatea relativă a

păm-ntului înconjurător 0densitatea păm-ntului înconjurător3

asupra expansiunii a ost examinată printr"o serie de teste în

recipienţi cilindrici de dierite mărimi 0diametrul de %.> m pentru o



celulă mare *.+, m pentru o cameră medie şi *.D m pentru o

celulă mică3.

Figura #.18 % ectele conţinutului de var nestins asupra creşterii

volumului

#entru testul din celulă mică diametrul pilotului a ost de

%** mm după cum se vede în =igura +.%&. #ăm-ntul înconjurător

a ost modelat cu nisip de !iliciu 0 .dma/=1.715 g

cm3

$ .dmi+=1.417 g/cm3

3.

#resiunea exterioară a ost variată de la %&.& #a la %8>.+ L#a.



Fig.#.19 Prezentarea sc3ematică a testului camerei mici

Relaţia dintre presiunea de supraincărcare şi modifcarea

volumului este prezentată in =igura +.>*. pentru testele din celulă

mică. =igura indică aptul că presiunea de supra-ncarcare are o

in5uienţă mult mai mare aţă de gradul de îndesare suger-nd că

trebuie luată în considerare reducerea expansiunii datorată

presiunii de supra-ncărcare pentru zona îmbunătăţită. 7e

remarcat că rezultatele celorlalte teste la scară redusă auprezentat în mare parte aceleaşi trenduri.



Fig.#.$:. % ectele presiunii de supraâncărcare asupra

modi;cării volumului

6ncărcarea in situ s"a realizat prin olosirea unui compactorără vibraţii. <aterialul expansiv a ost introdus în păm-nt pe un

şantier pentru a compara îmbunătăţirea terenului cu cea a

piloţilor convenţionali de nisip şi pentru a confrma expansiunea

în teren 0Eorioshi et al. >**%3.

=igura +.>% prezintă condiţiile de teren unde se pot vedea variaţii

considerabile ale particulelor fne.#iloţii expansivi au ost introduşi la o ad-ncime care variază între

+ şi ' m unde posibilitatea de lichefere a ost considerată mai

mare. Au ost realizaţi %, piloti expansivi cu o spaţiere de >.> m

şi %8 0+_+3 piloţi din nisip compactat executaţi la o distanta mai

mică de %.' m între ei pentru comparaţie.

7iametrul iniţial at-t pentru piloţii expansivi c-t şi pentru piloţii de

nisip după compactare a ost B** mm.



=igura +.>% \ !tratifcaţia amplasamentului

#resupun-nd o creştere de volum aproximata de H/ - 0 ,*4

prin expansiune chimică coefcientul de îmbunătăţire pentru

piloţii expansivi defnit ca A s /d2

0unde A s este aria secţiunii

pilotului iar d este distanţa dintre piloţi3 a crescut de la '.* 4 la

%%.&4. Cn aceste condiţii coefcientul fnal de imbunatatire a ost

stabilit ca find echivalent cu cel al pilotilor de nisip.

#erormanta materialului a ost evaluată in laborator manual prin

realizarea încărcărilor iar modifcarea de volum prognozată a ost

evaluată la B*4 în medie.

#entru cercetarea proflelor păm-ntului dintre piloţii de

îmbunătăţire au ost realizate la o luna după execuţie 6ncărcare



de #enetrare !tandard 0!#3 încărcare cu placa şi 6ncărcare de

#enetrare cu con 0)#3. =igura +.>>0a3 prezintă distribuţiile

valorilor 0I3 !#I înainte şi după îmbunătăţirea terenului cu piloţii

de îmbunătăţire. !e evidenţiază în mod clar creşterea totală avalorii lui 0I3 la zona îmbunătăţită cu piloţi expansivi c-t şi pentru

cea cu piloţi de nisip. Iu a existat o dierenţă semnifcativă între

valorile 0I3 pentru cele două metode de îmbunătăţire ceea ce

presupune o îmbunătăţire relativ uniorma a terenului. =igura +.>>

0b3 compara valoarea 0I3 obţinute după utilizarea piloţilor

expansivi cu cele obţinute după utilizarea piloţilor de nisip. Au ostobţinute îmbunătăţiri aproape echivalente prin piloţii expansivi în

ciuda distanţei mult mai mari dintre piloţi.

abelul +.%+ prezintă rezultatele testelor cu placa evidenţiind o

creştere clară a modului de elasticitate al terenului inconjurator

0 p .

7upa aproximativ >% de luni de la execuţia piloţilor expansivi eiau ost extraşi pentru o cercetare detaliată a acestora. 7iametrul

piloţilor expansivi a ost măsurat la ad-ncimile de ",., m şi "B.,

m iar apoi au ost recoltate probe pentru masurarea densitatii şi

rezistenţei la compresiune monoaxială. Rezistenta la compresiune

monoaxială a ost în medie de aproximativ DD* L#a.

=igura +.>D prezintă diametrul piloţilor expansivi măsuratdupă extragere. 7iametrul a crescut de la B** mm la &*D mm 0

1- /- 0 de 8843 şi la 'D, mm 0+>43 în medie pentru ",., m şi

respectiv "B., m.



=igura +.>> " Haloarea I înainte şi după îmbunătăţiri

abelul +.%+ " Rezultatele testelor cu placa

Po0iţie Bd1ncime Cp 6(5ig&) EL (m) 7N/m<

?nainte de 3mbunătăţire ,++ %%' '%"!P,B ,++ ' '$&"!P,B ,++ %'' -$

După 3mbunătăţire ,*+' *'' '-$"!P,B# ,*+' $' '$'



=igura +.>D " 7iametrul masurat al pilotului dupa expansiune

)OI):$TCC

<etoda de prevenire a licheferii nisipurilor prin olosirea piloţilor

expansivi prezintă rezultate asemănătoare cu metoda care

utilizează piloţi de nisip. <etoda oloseşte materialul expansiv înlocul nisipului din metoda convenţională şi obţine compactarea

prin expansiunea chimică a materialului în plus aţă de

compactarea mecanică.

7eşi sunt necesare studii ulterioare pentru o estimare corectă a

eectelor de îmbunătăţire a terenului se pot trage următoarele

concluzii;

%3 (ectele de îmbunătăţire a terenului au ost confrmate prin

compararea cu piloţii convenţionali de nisip. )ompactarea prin



expansiune chimică poate să crească rezistenţa la lichefere a

nisipurilor lucru evaluat din valoarea I .>3 (xpansiunea materialului este puternic dependentă de

conţinutul de calcar şi de ad-ncime şi nu este puternicin5uienţată de densitatea relativă a terenurilor înconjurătoare.

D3 <odifcarea volumului observată in situ a ost în concordanţă

cu modifcarea volumului observată în testele de laborator.

4.3. - C%e$e%e' %e&#$e"*e& l' (!%(e'%e ' p/m7"$u%&l!%!"#!l&)'$e u !mp!&*&

#entru analiza in5uienţei introducerii unor materiale compoziteasupra rezistenţei la orecare a păm-ntului s"au realizat testede laborator . !oluţile compozite studiate au ost păm-nturileconsolidate cu geotextil păm-nturile consolidate cu fbră de sticlăşi păm-nturile consolidate cu compoziţi noi care combină ţesutulgeotextil cu fbrele eterogene distribuite întamplator.)a material de consolidare a ost utilizată =ibra liniară depolipropilenă. Au ost selectate în urma testelor preliminare de

compresiune monoaxială trei eluri de fbră fbrilată 0lungime; %&mm D* mm 8* mm3 şi o fbră monoflament 0lungime; 8* mm3.#entru consolidarea de tip plana a ost ales esutul geotextiluluicare este subţire usor şi omogen şi are proprietăţi mecanicebune.!"au realizat teste de compresie triaxială drenate consolidatepentru examinarea comportamentului mecanic al terenurilorconsolidate. #robele au ost conecţionate cu diametrul de ,* mmşi cu o înăltime de %** mm după o compactare #roctor#entru început au ost determinate caracteristicile rezistenţei laorecare pentru păm-ntul consolidat cu fbră eterogenă cuumiditate şi rată de amestecare a fbrei cunoscute. Apoi s"acercetat eectul consolidării pentru terenul consolidat cu geotextil



pentru terenul consolidat cu fbră eterogenă şi pentru terenulconsolidat cu compozit prin olosirea testului triaxial.Cn comparatie cu terenul neconsolidat 0limita de presiune; >**#a3 rezistenţa terenului consolidat cu fbre eterogene şi terenului

consolidat cu geotextil a ost cu >,4 mai mare iar rezistenţaterenului consolidat prin compoziţi a prezentat o creştere deaproximativ ,+4 pentru proba de nisip prăos. )reşterea de ,">*4 a rezistenţei la orecare a ost obţinută pentru pra pe bazanumărului de incluziuni al geotextilelor şi aproximativ o creşterede +*4 pentru păm-ntul consolidat doar cu fbră eterogenă şiaproximativ +, 88 pentru păm-ntul consolidat cucompozit.

)oeziunea a crescut cu %*#a iar unghiul de recare interna acrescut cu D grade pentru terenul consolidat cu compozit lanisipul prăos. (ectul coeziunii a ost mai remarcabil dec-trecarea internă pentru pra. $nghiul recării interne a crescut cumai puţin de trei grade în timp ce coeziunea a crescut accentuatcu %, +D #a pentru terenul consolidat prin compoziţi.!e pot trage urmatoarele concluzii generale;

%. Rezistenta la orecare creşte prin includerea geotextilului şi

fbrei eterogene. Cn special eectul consolidării a ost mairemarcabil pentru păm-ntul consolidat prin compoziţi.Rezistenta la orecare a crescut cu ,+4 pentru nisip prăosşi cu +, 884 pentru pra.

>. )reşterea rezistenţei la orecare datorită amestecului cugeotextile şi fbre eterogene pentru nisip prăos a ostsimilară. =ibrele eterogene au prezentat o creştere mai marea rezistenţei pentru pra.

D. )reşterea rezistentei pentru un păm-nt consolidat cucompoziţi a ost compusă din suma creşterii rezistenţeiacestuia consolidat cu fbră şi rezistenţa păm-ntuluiconsolidat cu geotextil iar eectul de consolidare pentru celedouă materiale de consolidare a ost independent.



+. Analiza numerică a demonstrat că deplasarea orizontală aunui zid de sprijin consolidat cu compoziţi a ost redusăsemnifcativ datorită creşterii densităţii materialului din careeste realizat zidul.

4.7.E8EMPLE

P$o9l%(# 4.1.

!ă se stabilească parametrii interaciunii dintre doua particule denisip de orma serică cu razele R%%mm şi R>%mm supuse uneiaciuni #%*daI consider-ndu"le perect elastice conorm teoriei

Eertz. !e dau 01= 02=10000da& /cm2ϑ 1=ϑ 2=0,45.

Rezolvare ;

7upă Eertz 0pag%>D3 ;

q ( ) )= p0∗(1− )2

22 )∗1/2 unde q ( ) ) variaţia presiunii de contactG

p0= 3∗

2∗3 ∗22

2=[ 3∗ p∗( K 1+ K

2 )∗ 41∗ 4

2

4∗( 41+ 4

2) ]

1

3

$nde 2∗2=¿ distanape care se repartizează q () )

K 1= 1−51

2

3 ∗ 01

6 K 2=

1−52

2

3 ∗ 02

6nlocuind rezultă K 1= K

2=

1−0,452

3 ∗10000=0,245∗10

−4



2=[ 3∗3 ∗10∗2∗0,245∗10−4∗0,1∗0,2

4∗(0,1+0,2) ]1

3=[ 957∗10

−7

1,2 ]1

3=(79,7∗10

−6 )1

3=4,3∗10−2

cm

p0= 3∗10

2∗3 ∗(4,3∗10−2

)2=0,258∗10

4=2580da& /c m2

)=0q (0 )=2580da& /cm2

unde q (0 ) este presiunea maximă de contact.

)=2 6q (2 )=0

7istanta dintre centrele serelor se calculează cu relaia;

4

9∗3 2∗ p2∗( K 1+ K 2 )2∗(¿¿1∗ 42)16∗ 4

1∗ 4

2

¿¿¿

7 =¿

4.2. !ă se stabilească variaia serturilor σ z în planul de contact

i deplasarea verticală pentru un corp circular rigid încărcatcentric cu o oră de %**I av-nd diametrul de %m în ipoteza

1oussiness. !e dau 0s=10000da&

cm2

8i 51=0,45

Rezolvare ;

7in Q=undaii în condiii specialeQ de . !ilion s.a. pag %>D

σ zz () $ , )=

2∗9 ∗a0(a0

2−)2)1/2 pentru 0<) : a

0



6nlocuind

σ zz () $ , )= 10000da&

2∗9 ∗100

2∗((

100

2)2

−)2)

1 /2=

31,85

√ 502−)2

#entru r* rezultă σ zz (0,0 )= 31,85

√ 502−02=0,64da& /cm

2

#entru r*>,m σ zz= 31,85

√ 502−25

2=

31,85

43,30=0,74 da& /cm

2

#entru r*+*m σ zz= 31,85

√ 502

−40

2=

31,85

30=1,06da& /cm

2

#entru r*+'m σ zz= 31,85

√ 502−482=

31,85

14=2,28da& /cm

2

#entru r*,*m σ zz=;

)onsider-nd o distribuie uniormă în planul de contact rezultă ;

σ zz

<=

3 ∗d2

4

= 10000

3 ∗1002

4

=1,27da& /cm2

)omponenta pe verticală a deplasării este

== ∗(1−51

2)2∗a

0∗ 0 s

pentru 0<) : a0 G

6nlocuind==

10000∗(1−0,452)

2∗100

2∗10000

=0,008cm



4.. !ă se calculeze dierena de tasare dîntre undaiile izolaterigide i cuzinet de seciune pătrata ale unui cadru cu >deschideri a 8 m. =undaiile sunt aezate pe o argila plastic

v-rtoasa cu (>** daI/cm> i 5=0,48 . !e dau +et =2da& /cm2

b

central Dm G b marginal %'m.

Rezolvare ;

asarea undaiei centrale este ;

c= p∗>∗?∗(1−5

2) 0

=2∗300∗1,12∗(1−0,45

2)200

=2,6cm

$nde;

?=1

3 ∗(√ 7 ∗ln √7 +

1

7 +√ 17

√7 +1

7 −√ 17

+ √ 17 ∗ln∗√7 +

1

7 +√ 7

√7 +1

7 −√ 7 )=1,12

Car 7 = L> pentru undaii pătrate 7 =1

asarea undaiei marginale este ;

m=2∗180∗1,12∗(1−0,45

2)20

=1,8cm

7ierena de tasare

c−m=2,6−1,8=0,8cm

4.4. !ă se calculeze lungimea elastică pentru de undaii din fg. +.>. în ipoteza @inler.



P9+'';N P9+'';N

B !

+' %'' +'

a

a

a,a

'8*'

' 8

$ '

=ig. +.>. Frindă de undaie

Rezolvare ;

σ =@∗

B∗ L=

2∗50000

60∗700=2,38da& /cm

2

6n ipoteza @inler consideram grinda din beton cu;

0=2,1∗105da& /cm2 i K =10da& /cm2

#)=4√ 4∗ 0∗

>∗ K =

4√ 4∗2,1∗105∗90

3∗60

12

60∗10=267cm

P$o9l%(# 4.:.

!ă se calculeze radierul din fg +.D. prin metoda convenionalăconsider-ndu"l perect rigid. 7imensiunile geometrice i

încărcările sunt cele din fg +.D.



'8#

B*8( *8( '8#

(8$

! C

D

e K

ex

' 8 #

- 8 #

- 8 #

- 8 #

' 8 #

8 +

#-$ %$& %''

(%*$ ((((%*$

(%*$ (%*$ (((

%#(%$&#-&

NLE

M

x

=ig. +.D. 7imensiunile geometrice şi încărcările transmise de st-lpipe radier.

R rezultante

4=2∗378+4∗1468+2∗489+400+431+2∗1112=10661 K&

/=12,80∗22,503

12 =12,150m

4



=12,80

3∗22,50

12=12,150m

4

7imensiunile st-lpilor D'xD' cm>

#resiunea admisibila qa=0,52da& /cm2

Rezistena la compresiune a betonului după >' de zile este; o

>*,', da& /cm2

Rezistena la întindere a oelului este ; 2 D++B,* da& /cm2

!e determina apoi poziia rezultantei pe radier respectiv

e / 8i e

.!criind momentul aa de axul x"x se obine ;

10661∗´ /=2∗1468∗6,10+2,489∗6,10+2∗1112∗12,20+(400+431)∗12,12

´ /=61146∗4

10661 =5,74 de unde rezultă e /=6,10−5,74=0,36 .

!criind momentul aă de axul 2"2 se obine;

100661∗´ = (378+489+431 )∗21,90+(2∗1468+1112 )∗14,60+(2∗1468+1112)∗7,39

´ =117077,4

10661=10,98m de unde rezultă e =10,95−10,98=−0,03m*

#resiunile reactive se calculează cu relaia;

M = 4∗e /=10661∗0,36=2837,96 k&m

M /= 4∗e =10661∗0,03=219,83 k&m

#resiunile reactive se calculează cu relaia;



q= 4

A

M

∗ /+

M /

/∗ sau

q= 10661

22,5∗12,8

319,83

12150

∗ /+3837,96

3932,16

∗ sau

q=37,0170,026∗ /+0,976∗ .

#resiunile în punctele caracteristice are radierului se prezintă întabelul +.,.%.

abel +.,.%.

7eterminam grosimea radierului după AC)C"+'8 0!$A3=orecarea maxima apare la st-lpi încărcai cu %+8' LI cuposibilitatea de orecare pe laturi.



#'

#$

# $

7arginea

radierului

=adier

(%*$ ;N

"t1lp

d/

d/

p o

n

=ig. +.+. 7eterminarea grosimii radierului

#erimetrul ¿(20+19+ d

2 )∗2438+d=136+2d=1,36+2d

Rezistena la orecare a betonului care are;

f ,=206,85da& /cm2

este=13,81da& /cm2

Ieglij-nd presiunea reactivă a terenului se poate scrie;

d∗(136+2d )∗13,81=1,6 / 146800

27,62∗d2+1878,16∗d−234880=0

d2+68∗d−8504=0 se,>ti+e d=64cm

!e calculează momentele încovoietoare în c-teva -ii aleradierului. !e împarte radierul în D -ii ale radierului. !e împarte



radierul în D -ii grinda în direcia sus"jos obin-ndu"se valorilepresiunilor medii

=-ia AD cu lăimea B' =3,35mqm=

48,03+48,28+48,37+26,80

4=45,35 K& /m2

=-ia (= cu lăimea B' =6,10mqm=

48,28+25,92+26,80+25,71

4=34,17 K& /m

2

=-ia )7 cu lăimea B' =3,35mqm=

26,01+25,67+25,92+25,714

=25,83 K& /m2

!criem condiia de echilibru static H *. Rezultanta presiunilor

reactive pe toate -iile egala cu suma încărcăturilor transmise dest-lpi.

Reaciunea teren -ia ;

A1 DD,S>>,*S+,D,D+%'LIG #i D8&>LI

(= 8%*S>>,*SD+%B+8&*LIG #i D&%+LI

)7 DD,S>>,*S>,'D%&+BLIG #i >*,,LI

otal %**,, %**88%

<omentul încovoietor pe o -ie poate f calculat aproximativ ca

findq∗ L

2

10 ceea ce înseamnă o valoare intermediară în

-ie simplă rezemată la capeteq∗ L

2

8 i una dubla

încastrată

#entru % m din -ia A1 rezulta;

M =3,35∗7,30

2

10=17,852 K&m/m



#entru a asigura îndeplinirea condiiilor de echilibru pe fecare-ie se calculează valoarea medie între sarcina verticalăprovenită din presiunea reactivă i suma sarcinilor verticaletransmise de st-lpi pe -ie.

#e -ia A1 încărcarea medie ¿3418+3692

2=3555 K&

#entru aceasta -ie presiunea medie q=45,35∗3555

3418=47,17 K&

=actorul de reducere al încărcării st-lpilor este;

4c=

3555

3418=0,963

7iagrama de încărcare a -iei A1 diagrama de ore tăietoare imomente încovoietoare se prezintă în fgura +.,.

#' -#' -#' -#' #'

( # % ! B

,%-8% ;N

#(*8*

,$#*8$

+--8

%-8%

,+--8

$#*8$

,#(*8*

p

#*% (%(% #*%(%(%

#-$ x ')&*# (%*$x ')&*#

-8((

#('8%

(&'+8$

$+(8+

-8((

#('8%

(&'+8$

7

m

#8#+ x %-)(-9(+$8';N/m

=ig. +.,. 7iagrama de presiuni orţe tăietoare şi moment

)alcului orţelor tăietoare

6n punctul % st-nga =158∗0,30=47,4 K&



% dreapta =364+47=−316,6 K&

d=10,91 cm !11cm

>=4∗ 0∗ A k s∗B

=4∗2,1∗¿¿335∗113

12∗3∗335=310,57∗105=108∗0,31057=102∗0,7465

>=74,65 cm

=olosim metoda orelor fctive;

E 1=

p i

0,20796 E

2=

− pi

0,3224

E 1=

364∗0,3564

0,2079=624 K& G

E 2=−364∗0,6174

0,3224 =−697 K& G

q A= 62400

2∗335∗74,65∗0,2079−

69700

2∗335∗74,65∗0,6448+

36400

2∗335∗74,65∗0,8784=−0,03da& /cm

2

q1= 62400

2∗335∗74,65∗0,0667−

69700

2∗335∗74,65∗0,3899+

36400

2∗335∗74,65∗1=0,27da& /cm

2

q2= 62400

2∗335∗74,65∗(11,8)−

69700

2∗335∗74,65∗(11)+

36400

2∗335∗74,65∗(9,8 )+

141400

2∗335∗74,656

q2=1,25∗(11,8 )−1,39∗(11)+0,73∗(9,8 )+2,83∗(0) G

q2=2,83∗1=2,83da& /cm2

(11,8)=0 6 (9,8 )=06 (9,8 )=0.

=-ia find oarte 5exibila pentru presiune in5uenează numaiorele concentrate din punctul considerat.



6n tabelul de mai jos se prezintă presiunile în c-teva puncteconsider-nd cele > ipoteze;

q1−2

= 2∗141400

2∗335∗74,65(4,9)=5,65∗(−0,0059)

> st-nga =158∗7,60−364=836,8

> dreapta

=1414+836,8=−577,2

)alculul momentelor încovoietoare

6n punctul % M =158∗0,30

2

2=7,11 K&m

6n punctul > M =158∗7,60

2

2=364∗7,30=1905,8 K&m

6n punctul >"D M =158∗11,25

2

2=364∗10,95−1414∗3,65=851,5 K&m

<omentul maxim în c-mpul %"> se determina în ecuaia;

158 E −364=0 6

=-ie rigidă @inler

#unctulA %,' da& /cm

2

*

#unctul% %,' da& /cm

2

*>Bda& /cm

2

#unctul> %,' da& /cm

2

>'Dda& /cm

2

<ijloc%"> %,' da& /cm

2

*



$nde _ este distanta din A pana unde < este maxim.

Rezulta E =364

158=2,30m

M ma/=158∗2,30

2

2−364∗(2,30−0,30 )=−310,1 K&m

!e procedează în acest mod i pentru -iile (= i )7 i sestabilete cantitatea de armatură.

6n etapa următoare se consideră + -ii pe cealaltă direcie cu

lăimile D&, mG BD* mG BD* m i D&, m. #resiunile suntdistribuite liniar pe toate -iile pentru ca încărcările pe -ii de last-lpi cu rezultantă caci nu cade în mijlocul -iei.

!e verifcă dacă -ia A1 poate f considerată rigidă cu relaia;

¿ k s∗B

4∗ 0∗ 6 unde; B=3,35m=335 cm 6

=3,35

∗0,64

12 =0,0731818m4

=7318180c m2

k s=3da& /c m3

6

0=210000da&

m2

¿ 3∗335

4∗2,1∗105

∗7318180

=1,63∗10−12

1,75 ¿1548,6 cm=15,5m

7acă distana dintre st-lpi este mai mică dec-t %B, se poateconsidera radierul rigid. 6n cazul de aă BD* %,, m.



)alculăm c-t de groasă trebuie !ă fe -ia A1 pentru a nu frigidă în scopul olosirii ipotezei @inler.

BD* 1,75 de unde1,75

7,30

k s∗B

4∗ 0∗

1,75

7,30

3∗335

4∗2,1∗105∗335∗d

3

12

1,754

7,304

<omentele încovoietoare sunt;

M A=62400∗74,65

4∗()−

69700∗74,65

4∗()+

36400∗74,65

4∗(0,4 )

¿1164540∗(−0,2079 )−13007∗762∗(0 )+679315∗0,3564

¿−242107+242107=06

M 1=62400∗74,65

4 ∗(2 )−

69700∗74,654

∗(1,2)+36400∗74,65

4 ∗(0,4 )

¿−208918+223213+679315=693610da&cm=69 K&m 6

M 2=

141400∗74,65

4∗(0 )=2638877da&cm=269 K&m 6

!e observa că distribuia momentelor în cele doua ipoteze esteoarte dierită.

P$o9l%(# 4.7.!e cere verifcarea stabilităii unui co de um de %>> m înălimede la nivelul terenului undat la "',*m sub nivelul superior alacestuia. 0fg +.8.+3. :a nivelul tălpii undaiei realizată sub ormaunui radier general circular terenul este solicitat de o oră axiala



& =98150k& i un moment M =80320k&m . 7iametrul radierului este

de >*m i înălimea la care se aplica rezultanta orelor orizontaleeste de 8*m aă de talpa radierului. )oefcientul de pat pentru

terenul de undare are valoarea de3da& /c m

3*

<omentul de inerie a supraeei tălpii undaiei este egal cu;

f = 3 ∗d

4

64 =

3,14∗204

64 =7854m

4

!upraaa tălpii undaiei este egala cu;

A=3 ∗d

2

4=

3 ∗202

4=314 m

2

Haloarea momentului fnal in-nd seama de deormabilitateaterenului este;

M f = 1

1−F∗(

A f ∗k

∗ M 0=

1

1− 98150.6

7854∗30000

∗80320=83380k&m6

'8''

( 8 +

-8-

*8$'

& 8 ' '

( ' 8 ' '



Halorile fnale ale presiunilor pe teren sunt egale cu;

1,2= &

A

M

9 =

98150

419

83380

785

1=419 ka6

2=207ka6

=ig. +.8.

!e observa că în aceste condiii de teren momentul care se aplicala nivelul tălpii undaiei sporete cu D*8* Im respectiv cu D'4.

P$o9l%(# 4.;.

Frinda continuă de la problema +.D. are seciunea transversaladin fg +.B. i este realizata din beton armat 1">,* i oel beton#c",>. <odului de elasticitate al betonului este de >B****daI/cm>

. 6ncărcarea grinzii este de D>* I/m.

=ig. +.B.



''

'

* '

%'

<omentul de inerie aseciunii grinzii este;

=γ ∗>∗(

3

12=

1,906∗0,4∗0,83

12=0,0325m

4

Haloarea coefcientului γ se ia din !A! %*%*B/%"BB unctie de

rapoartele hp/h *>, i bp/b,

Rezulta valoarea momentului de inerie a seciunii **D>,m+ .

<odulul de elasticitate ( >B**** daI/cm> >B.%*B I/m> .

#rodusul 0∗ =8,78∗105

k& /m2

Reaciunile i solicitările în grinda ără a lua în consideraretrasările de diereniate ale undaiilor au valorile;

- F=3

8∗ p∗#=

3

8∗310∗6=697,5 k&

- M =10

8∗ p∗#=

10

8∗310∗6=2325k&

<omentele vor f

M F=9∗ p∗#

2

128=

9∗310∗36

128=784,7 k&m



M )=− p∗#

2

128=−310∗36

128=−1395k&m

)onorm calculului din problema +.D. dierena de tasare între

st-lpul marginal i st-lpul central este de *' cm respectiv ***'m.

:u-nd în considerare aceasta dierena de tasare noile solicitărivor f;

- F=3∗ p∗#

8+3∗ 0∗ A ∗G s

#3

=3∗310∗6

8+3∗8,78∗10

5∗0,008

216=795,1k&

- F=5∗ p∗#8 +6∗ 0∗ ∗G

s

#3 =5∗3∗310∗64 + 6∗8,78∗10

5

∗0,008216 =2130k&

M 0=( 3∗ p∗#

16+3∗ 0∗ ∗Gs

#3 )∗( 318 +

3∗ 0∗ ∗G s

p∗#3 )=(348,75+97,6 )∗(2,25+0,325)=1144,8k&m

M )= p∗#

2

8+3∗ 0∗ A ∗Gs

#2

=−1395+21072

36=809,7k&m

6ncărcarea sporită pe reazemele marginale sporete tasareaacestora iar scăderea ei pe reazemul central provoacă o revenireelastica a tasării pe reazemul central astel înc-t în timp0consolidarea terenului desăur-ndu"se în timp3 dierena detasare datorita acestui joc de ore se stabilizează la o dierenade tasare mai redusa micor-ndu"se astel i solicitările dingrinda.

:a aceasta se mai adăuga în sens pozitiv i proprietăile reologiceale betonului.

P$o9l%(# 4.<.



O clădire din panouri mari av-nd orma în plan i seciuneatransversala din fgura +.'. este amplasata pe un terenmacroporic sensibil la umezire grupa A. erenul este o argilanisipoasa loessoida i sueră în timpul exploatării o inundare

accidentale la mijlocul lungimii clădirii. !ă se determine solicitărilesecionale maxime <max i max la mijlocul lungimii clădirii. !arcinatotala transmisa de clădire terenului de undare este de %&>>*I.

<omentul de inerie echivalent pentru peretele lateral este;

e$ 1=2∗ g$ 1∗ p $ 1

g $ 1+ p $ 1

=2∗72,96∗77,15

72,96+77,15=74,97m

4

<omentul de inerie echivalent pentru este;

e$ c=2∗ g$ c∗ p $ c

g $ c+ p $ c

=2∗36,96∗77,15

36,96+77,15=49,98m

4

<omentul de inerie total al seciunii transversale este;

t =2∗ e $1+ e $c=74,97∗2+49,98=199,32m4≅200m

4

Ieuniormitatea compresibilităii terenului se caracterizează princoeicientul

7 =med+ mp

med

=2+6

2=4

)oeicientul de variaie a rigidităii terenului de undare esteegal cu;



=7 −1

7 +1=

4−1

4+1=0,6

)oefcientul de rigiditate a terenului pe lăimea undaiei;

C s=k z∗>=3∗120=360da& /c m2=36000 ka

)oefcientul de mediu de rigiditate a terenului ) este egal cu;

C =C s∗7 +1

2∗7 =

36000∗4+1

8=22500 ka

:a păm-nturi sensibile la umezire grupa A semi"lungimeasectorului în care se produce o reducere locala a rigidităii

terenului de undare L1 este;

L1=2∗√ 0

0∗

C 6

<odulul de elasticitate a betonului structurii de Rezistena 0>=2900000da& /c m

2=29∗106

k& /c m2

L1=2∗√ 2,9∗10

7∗200

22500=2∗√ 2,9∗10

9∗200

0,225∗105 =2∗10∗2,25=45m

L+=1,2∗>∗(1,5+ 1,8∗ p− p0

p0

∗tgθ)=1,2∗1,2∗( 1,5∗1,8∗1,5−0,5

0,5∗1,19)

asarea medie a construciei pe teren neumezit este de > cm.

asarea suplimentară a construciei pe teren umezit în zona activaa undaiilor este de 8 cm.

<omentul de inerie a peretelui lateral plin este de BB%,m+.

<omentul de inerie a peretelui lateral cu goluri este de B>&% m+.



<omentul de inerie a peretelui central plin este de BB%, m+.

<omentul de inerie a peretelui central cu goluri este de D8&8m+.

)oefcientul de pat a terenului neumezit este de D daI/cmD .

Rezistena structurala a terenului p0 este de *, daI/cm>.



# 8 *

#

# 8 %

#

# 8 *

( * 8 *

'8 +8% +8%'8

((8

'8-

'8(%

' 8 ( %

' 8 ( %

' 8 ( %

' 8 ( %

' 8 ( %

' 8 ( %

(8

')*'

)*

+)#'

$)''

(')-'

(#)%'

(*)('

(*)*'

=ig. +.'.

:ăimea undaiei este de %>*m.

!arcina care revine unui metru de lungime a clădirii este;

=

2∗ L=

19220

16,50=1165k& /m



!arcina uniorm distribuită pe teste tălpile cu b%> m lăimeeste;

1= 19220

16,50∗3+11,20∗6=180k& /m

#entru nisipuri argiloase loessoide D,o 0tg *B3

#entru argile nisipoase loessoide ,*o 0tg %%&3

L+=8,32m

6n cazul în care L1< L+ semi"lungimea de calcul a clădirii se iaegala cu L

1 iar dacă L1

I L+ semilungimea de calcul se ia egala

cu L+ .

6ncărcarea de calcul g a clădirii din presiunea reactivă a terenuluide undare se calculează cu relaia;

g= mg∗ p

8∗

1+ c

0∗ ∗5∗(

Le

3 )∗4∗(?+2)∗(1− 2

2 )

6n care; ?=1+ 0∗

FA ∗( 3

L )2

6n cazul unei rigidităi oarte mari la oră tăietoare relaia devine;

?=1

g= mg∗ p∗

1+ c

0∗ ∗5∗( Le

3 )∗4∗3∗(1− 2

2 )



6n care; mg=0,7 8i 5=0,5

Rigiditatea la încovoiere a seciunii transversale a clădirii este 0∗ =2,8∗10

9k& m

2)especti<0∗ =2,8∗10

9∗0,5k& m2

find oarte mare în raport

cu coefcientul de rigiditate a terenului de undare C =22500 k& m2

astel că valoarea raportului este de 1,61∗10−5

.

Al doilea termen de la numitor devine în aceasta situaie;

( 8,323,14 )4

∗3∗(1−0,36

2 )∗1,61∗10−5=1,95∗10

−3

(xpresia lui g devine în acest caz;

g=0,7∗0,6∗1165

1+1,95∗10−3

6n aceasta situaie se poate neglija termenul al doilea de la

numitor valoarea lui g rezult-nd egala cu 489,3 k& /m .

<omentul maxim va f egal cu;

M ma/=2∗g∗( Lc

3 )2

=2∗489,3∗( 8,323,14 )2

=6870k&m

=oră tăietoare maximă va f egala cu;

ma/=∓g∗( Lc

3 )=∓489,3∗( 8,323,14 )=1296k&

)ap + carte

%. #robleme generale

Analiza interaciunii dintre corpurile deormabile ocupă un locimportant at-t în literatura inginerească c-t i în matematica



aplicată. Cnvestigaiile au ost orientate mai înt-i în analiza încondiii elastice find continuate i extinse la alte tipuri demateriale cum ar f cele neliniar elastice a căror proprietăidepind i de timp 0 păm-nturi argiloase neconsolidate 3.

O analiză completă a problemei interaciunii dintre corpurileelastice necesită determinarea eorturilor i deormaiilor lacontactele corpurilor precum i inormaii privind distribuiadeplasărilor i eorturilor în zonele de contact.Analiza interaciunii între mediile deormabile elastice a ostăcută în trei direcii distincte acoperind următoarele situai

" interaciunea între corpurile elastice" interaciunea între un mediu elastic i un corp rigid

" interaciunea între corpurile elastice i elemente structuraleEertz i 1oussinesc sunt printre primii care au analizatprimele două situaii. Eertz in %''> a calculat i verifcatexperimental distribuia eorturilor în zona de contact a douăcorpuri elastice. Rezultatele obinute de Eertz pentruproblemele de contact ără recare între două sere solidecare sunt supuse la ore a căror liniii de aciune suntcoliniare cu centrele serelor sunt prevăzute în fg. +.%.!e observă căatunci c-nd nu există eorturi de contact între

cele două sere contactul axistă numai într"un singur punct.)-nd serele sunt presate de # va exista o deormaie localăl-ngă punctul de contact produc-ndu"se o apropiere aserelor deci apariia inei supraee mici de contact cu uncontur circular numită supraaăde contact.

!oluia lui Eertz a ost în %&>> preluată de <orton i)lose care au olosit armonicele zonale pentru calcululeorturilor într"un semispaiu elastic izotrop cu recare.

:undberg în %&D& a luat în considerare eectele recării lainteraa celor două corpuri. (ectele orei tangeniale i alemomentelor de torsiune în regiunile de contact au ostconsiderate de )attaneo 0%&D'3 <indlin 0 %&+& %&,+ 3 i7eresievici 0%&,D i %&B+3. ceste cercetări au stat la bazastudiilor analizate privind compactarea mediilor granulare.



!tudiile celei de a treia categorii de robleme de contactprivind analiza interaciunii dintre elementele structuralecum ar f grinzile i plăcile fnite sau infnite aezate pe unmediu liniar deormabil a ost i constituie o preocupare

actuală a cercetătorilor din domeniu.Răspunsul terenurilor de undare la aciunea

elementelor structurale poate f in5uienat de un numărmare de actori printre care cei mai importani sunt"orma mărimea i proprietăile mecanice ale particulelorindividuale ale păm-nturilor ca teren de undare" confguraia structurală a păm-ntului" eorturile intergranulare i istoricul lor" prezena umidităii gradul de saturaie i permeabilitatea

terenuluiAceti actori contribuie direct la in5uienarea mărimii

eorturilor i deormaiilor la comportarea neliniarăneomogenizarea i anizotropia păm-nturilor.+.%.%7iterene de tasări i cauzele lor

Amplasarea construciilor pe terenuri puternic ineuniorm compresibile poate duce la apariia unordierene de tasări între dierite puncte ale construciei ceea

ce introduce solicitări schimbate ca valoare i sens înstructură aăde solicitările care au ost obinute într"uncalcul la care nu s"au luat în consideraie deplasările dinpunctele d rezemare.

7ierenele de tasări pot să apară din următoarelemotive

" supreeele tălpilor sunt dierite cxa mărime uncie demărimea sarcinii transmise de structură în urma adoptării

unei anumite valori constante pentru capacitatea portantă aterenului de undare" caracteristicile fzico"meanice ale păm-ntiurilor sunt dierite

pe supraaa proieciilor orizontale ale construciei" au apărut modifcări în timp a caracteristicilor fzico"

mecanice a păm-nturilor din care este alcătuit terenul de



undare 0 prin creterea sau scăderea umidităii contracii ium5ări eectul unor substane infltrate în terenul deundare 3

" schimbarea destinaiei construciei cu modifcări

corespunzătoare în privina încărcărilor)auzele menionate mai sus atrag după sine apariia unor

tasări neuniorme care pot avea loc fe datorită in5uieneimodifcărilor transmise în terenul de undare fe independentede aceste presiuni.

6n primul caz ele au loc prin umezirea păm-nturilor sensibilela umezire infltra-ii accidentale i deteriorarea calităiipăm-nturilor argiloase um5area păm-turilor susceptibile la

um5ări i contracii mari infltraii a unor substane chimicesub talpa undaiilor. 6n aceste cazuri tasările au loc în zona dedeormaie a terenului situat sub talpa undaiilor.

<ărimea tasărilor este independentăde presiunea terenuluila umeziri prounde ale terenului de undare i în cazul unoramplasamente situate deasupra unor exploatări miniere.

+.%.>. <etode de calcul)ondiia de bază în calculul i dimensionarea undaiilor este

că undaia trebuie să transmită terenului de undare sarcinace"i revine în condiiile în care nu sunt depăite rezistenaacestuia i deormaiile admise pentru construcie care arputea compromite buna comportare a acesteia.

#entru calcul olosindu"se metoda seciunilor aplicată înplanul tălpii undaiei rezultă că pe de o parte ea este

încărcată cu o sarcină din suprastructură reaciunile terenuluide undare i greutatea proprie iar pe de altă parte terenul deundare este încărcat cu presiunile care rezultă din aciuneastructurii de rezistenă. 0 fg. +.+.3



#entru a rezolva problema este necesar să se cunoascălegea de distribuie a presiunilor 0x2 3 din planul tălpiiundaiei.

Rezolvarea problemei find oarte difcilă deoarece aici

intervin caracteristicile geometrice i fzico"mecanice alesuprastructurii precum i caracteristicile fzico"mecanice aleterenului de undare care lucr-nd în ansamblu permittransmiterea aciunilor care solicită construcia în practică s"auadmis modele de calcul pentru terenul de undare bazate peipoteze simplifcate.

6n prezent se utilizează cel mai des trei modele de calcul" undaia realizează o distribuie plană a presiunilor la nivelul

tălpii ără a se ine seama de caracteristicile dedeormabilitate nici pentru undaie i nici pentru terenul deundare.

" presiunea transmisă într"un punct al supraeei de rezemarea undaiei este proporională cu deormaia comună aundaiei i terenului din acel punct cu sau ără luarea înconsiderare a eectului dat de rigiditatea structurii 0 însensul de structură ără undaie 3 ipoteză denumită ipoteza

deormaiilor elastice locale" terenul de undare se consideră ca find un semispaiuomogen izotrop i liniar deormabil ipoteză denumităipoteza deormaiilor generale.

6n cazul ipotezei deormaiilor elastice locale cea mai des utilizatăi mai simplă este ipoteza atribuită lui (. @inler care olosete încalitate de caracteristică de deormaie a terenului coefcientulde rigiditate sau coefcientul de pat. 7in punct de vedere ormalacest model nu este cel mai corect i de asemenea nu coincidecu rezultatele observate în natură sau cele experimentale.

6n dorina de a găsi un model care să corespundă mai binecomportării reale a terenului de undare s"a apelat la semispaiulelastic omogen i izotrop studiat în teoria elasticităii.



)ompar-nd modul de deormaie al terenului de undarepentru ipoteza @inler ipoteza semispaiului elastic i ipotezaolosind doi coefcieni de pat i deormarea reală a terenului0 fg.+.8. 3 s"a ajuns la următoarele constatări

" deormarea reală a terenului din jurul undaiei se situiază între ipoteza @inler i ipoteza semispaiului elastic

" în caul deormării terenului sub plăci i grinzi i a solicitărilorcare apar în ele rezultalele coincid cu cele obinute prinolosirea modelului cu doi coefcieni de pat care se apropiecel mai mult de realitate în ceea ce privete deormaiilesupraeei terenului situat dincolo de limitele undaiei

" dacă în determinarea coefcientului de rigiditate se ine

seama de orma i dimensiunile tălpii precum i derigiditatea reală a undaiei se înlătură i neconcordanaormală menionată i anume că coefcientul de pat nu esteo constantă aa cum se defnete

+.%.D. <odele de calcul)alculul grinzilor i plăcilor rezemate pe un mediu elasticimpune în marea majoritate a cazurilor în special c-nd seolosete modelul semispaiului omogen elastic i izotrop

celui rezolvării matematice oarte complicate. Aceasta secomplică i mai mult dacă terenul de undare esteneomogen i neizotrop.

#entru rezolvarea problemei s"au imaginat diversemetode uncie i de modelul mecanic adoptat pentruterenul de undare. Astel pentru ipoteza @inler s"auimaginat următoarele metode olosite în practică pe scarămai largă

" metoda orelor fctive 0 av-nd la bază soluiile pentru ogrindă de lungime infnită rezemată pe mediul elasticav-nd la bază soluiile pentru o grindă de lungimesemiinfnită3

" metoda parametrilor iniiali



" un grup de metode care are în vedere discretizareaproblemei

CAP.5 TEHNOLOGII MODERNE (1).docx

Documents

Transcript of CAP.5 TEHNOLOGII MODERNE (1).docx