7/25/2019 CNGF12113

1/10

A XII-a ConferinNaionalde Geotehnici Fundaii - Iai, 20-22 septembrie 2012

Aspecte privind proiectarea i execuia piloilor conform normelorvalabile n prezent, n Romnia

S. GnjuSC. Strucon Proiect. SRL

A. ChiricUniversitatea Tehnicde Construcii, Facultatea de Ci Ferate, Drumuri i Poduri, Catedra de GeotehniciFundaii, Bucureti

Cuvinte cheie: normative, piloi, capacitate portant, fundaii.

REZUMAT: Prezentul articol trateazaspectele privind proiectarea i execuia piloilor conform normelordin prezent. Este vorba n principal de paralelismul dintre STAS 2561/3-90 cu NP 123-2011, respectiv dintre

GE 029-97 si SR EN 1536/2004.

1 INTRODUCERE

n practica inginereasccurentdin punctul de vedere al autorilor prezentului articol, existctevaaspecte care pot conduce la confuzii i chiar erori, att din punct de vedere tehnic, dar i economic.

Aceste aspecte au drept cauzprincipalexistena oficialpe site-urile ministerelor de resort aunor normative i ghiduri care se aplicparalel cu normele europene, care au intrat n vigoare nara noastr.

2 RECAPITULARE COMPARATIVA NORMELOR UTILIZATE PENTRU CALCULULFUNDAIILOR PE PILOI

2.1 STAS 3300-1-85 - Teren de fundare. Calculul terenului de fundare n cazul fundrii directe

Standardul stabilete principii generale de calcul al terenului de fundare pentru construcii.Dupa delimitarea straturilor sau a elementelor geologice, se trece la eliminarea erorilor ex-cesive

din irul static al valorilor fiecrei caracteristici geotehnice, prin excluderea acelor valoriindividualeAiale caracteristicii geotehnice pentru care nu se ndeplinete condiia:

(1)

coeficient statistic; estimaia deplasata abaterii mediei ptratice, stabilitcu relaia:

(2)

Valorile normate ale caracteristicilor geotehnice se determin ca media aritmetica arezultatelor obtinute din ncercri de teren sau laborator:

(3)

n care:An valoarea normata caracteristicii;Ai valoarea individualrezultati n urma fiecarei

determinri; n numrul de valori individuale rezultat dupa eliminarea valorilor eronate.

Valorile de calcul ale caracteristicilor geotehnice se obtin cu relaia:

727

7/25/2019 CNGF12113

2/10

(4)

n care: A valoarea de calcul a caracteristicii geotehnice respective; An valoarea normat aaceleiai caracteristici geotehnice; indicele de precizie al determinrii valorii medii; semnulindicelui de precizie se alege astfel nct sse realizeze o cretere a siguranei.

Indicele de precizie se calculeaz:- pentru caracteristicile corelate (,c,i ) cu relaia:

(5)

- pentru caracteristicile prelucrate independent (, ) cu relaia:(6)

n care: t coeficient statistic ce variazn funcie de numrul de determinri ni de nivelul deasigurare ; n numrul de determinri luate n considerare; s abaterea medie ptraticdeterminatcu relaia:de exemplu pentru tg c:

(7)

2.2 SR EN 1997-1-2004, SR EN 1997-1-2004 NB 2007 Standard de proiectare geotehnic

Standardul definete principiile i cerinele privind proiectarea si verificarea geotehnica cl-dirilori lucrrilor de construcii pe baza strilor limit. Are la bazprevederi specificate n standardul EN1990 : 2002 referitoare la sigurana i exploatarea construciilor.

2.2.1 Stri limitultime

Trebuie sse verifice faptul cnu sunt depite urmtoarele stri limit:pierderea echilibrului structurii sau terenului, considerat ca un corp solid, n care rezis-tenele

materialelor structurii i ale terenului nu aduc o contribuie important la asigu-rarearezistenei (EQU);

cedarea internsau deformaia excesiva structurii sau elementelor de structur(STR); cedarea sau deformaia excesiva terenului (GEO);pierderea echilibrului structurii sau terenului provocat de subpresiunea apei sau de alte

aciuni verticale (UPL); cedarea hidraulica terenului, eroziunea interni eroziunea regresiv n teren, sub efectul

gradienilor hidraulici (HYD).

2.2.2 Verificarea rezistenei pentru strile limit ale structurii i ale terenului n situaiipermanentei tranzitorii

n ceea ce privete valorile de calcul ale efectelor aciunilor, coeficienii pariali ai aciunilor pot fiaplicai fie asupra aciunilor lor, fie asupra efectelor aciunilor lor, conform relaiilor (2.6a) i (2.6b)[6].

n unele situaii, aplicarea coeficienilor pariali asupra aciunilor generate de pmnt sautransmise prin pmnt pot conduce la valori de calcul nerezonabile sau chiar imposibile din punctde vedere fizic. De aceea, coeficienii pariali pot fi aplicai direct asupra efectelor aciunilor

stabilite pe baza valorilor reprezentative ale aciunilor.De asemenea, coeficienii pariali pot fi aplicai fie proprietilor terenului, fie rezistenelor, fie laambele simultan, conform relaiilor (2.7a), (2.7b) i (2.7a) [6].

728

7/25/2019 CNGF12113

3/10

2.2.3 Abordri de calcul

Modul n care sunt utilizate relaiile amintite mai sus trebuie determinat prin alegerea uneia din celetrei abordri de calcul, dupcum urmeaz:

Abordare de calcul 1

Cu excepia calculului piloilor solicitai axial, trebuie s se verifice faptul cnu se atinge nici ostare limitde rupere sau de deformaie excesivsub nici una dintre urmtoarele dougrupri aleunor seturi de coeficieni pariali:

Gruparea 1 :A1 + M1 + R1Gruparea 2 :A2 + M2 + R1

Pentru calculul piloilor solicitai axial, trebuie verificat faptul cnu se atinge nici o stare limitde rupere sau de deformaie excesivsub nici una dintre urmtoarele grupri de seturi de coeficieni

pariali:Gruparea 1 :A1 + M1 + R1Gruparea 2 :A2 + (M1 sau M2) + R4

Abordare de calcul 2

Trebuie sse verifice faptul cnu atinge nici o stare limitde rupere sau de deformaie excesivsub urmtoarea grupare ntre seturile de coeficieni pariali:

Gruparea :A1 + M1 + R2

Abordare de calcul 3

Trebuie sse verifice faptul cnu atinge nici o stare limitde rupere sau de deformaie excesivsub urmtoarea grupare ntre seturile de coeficieni pariali:

Gruparea : (A1* sau A2+) + M1 + R3*asupra aciunilor provenind de la structur;+

asupra aciunilor geotehnice.

2.2.4 Coeficieni pariali pentru verificarea strilor limit pentru structuri (STR) i geotehnice(GEO)

Pentru verificarea strilor limit pentru structuri (STR) i geotehnice (GEO), trebuie aplicateseturile de coeficieni pariali A1 sau A2 asupra aciunilor (F) sau efectelor aciunilor (E) conformtabelului A.3. [6]

La verificarea strilor limitpentru structuri (STR) i geotehnice (GEO) trebuie aplicate seturileM1 i M2 conform tabelului A.4. [6]

2.2.5 Coeficieni pariali de rezistenpentru fundaiile pe piloi

La fundaiile pe piloi i la verificrile strilor limitpentru structuri i geotehnice, trebuie aplicateseturile R1, R2, R3 i R4 ale urmtorilor coeficieni pariali de rezisten(R):- B pentru rezistena pe vrf;- S pentru rezistena prin frecare pe suprafaa laterala piloilor supui la compresiune;- t pentru rezistena total/combinata piloilor supui la compresiune;- s,t pentru rezistena la frecare pe suprafaa laterala piloilor supui la traciune;

729

7/25/2019 CNGF12113

4/10

Tabel nr.1. Coeficieni pariali de rezisten(R) pentru fundaii pe piloiSet

Rezistena SimbolR1

R4Pe bazPe suprafaa lateral(compresiune)

Totala/combinat(compresiune)Pe suprafaa lateral(traciune)

bs

ts;t

1.251.00

1.151.25

1.601.30

1.501.60

Tabel nr. 2. Coeficieni pariali de rezisten(R) pentru lucrri de susinereSet

Rezisten SimbolR1 R3

Capacitate portantRezistena la alunecareRezistena pmntului

R,vR,hR,e

1.01.01.0

1.01.01.0

2.3 STAS 2561/3-90

Standardul stabilete prescripiile generale de proiectare a piloilor utilizai n fundaiileconstruciilor civile, industriale, hidrotehnice, etc.1)Capacitatea portantla compresiune a unui pilot flotant, executat pe loc

Se calculeazcu relaia:

(8)

n care : k coeficient de omogenitate = 0.7; A aria seciunii maxime n planul bazei pilotului,[m2]; U perimetrul seciunii transversale a pilotului, [m]; fi rezistena convenional a

pmntului sub vrful pilotului, [ kPa]; li lungimea pilotului n contact cu stratul i, [m]; m3 coeficient al condiiilor de lucru, care depinde de tehnologia de betonare a pilotului, (tabel nr. 8)

[4]; m4 coeficient al condiiilor de lucru, care depinde de modul de execuie a pilotului, (tabel nr.9) [4];pv rezistena de calcul a pmntului sub nivelul vrfului pilotului, [kPa].

Pentru piloii de dislocuire care reazemcu baza pe pmnturi coezive, valoarea pv se calculeazcu relaia (1.2), cu condiia asigurrii ptrunderii bazei pilotului n stratul respectiv pe o adncimeegalcu cel puin diametrul pilotului:

(9)

n care:Nc factor de capacitate portant= 0.9; cu valoarea de calcul a coeziunii, determinatncondiii nedrenate a stratului, [kPa]; 1 media ponderat, prin grosimile straturilor, a valorilor decalcul ale greutilor volumice ale straturilor strbtute de pilot, [kN/m3];D fia reala pilotului,[m].

Pentru piloii de dislocuire care reazempe straturile necoezive, valoarea pv, se calculeaz curelaia:

(10)

n care: , coeficient n funcie de gradul de ndesare,ID, al pmntului de la baza pilotului; valoarea de calcul a greutii volumice a pmntului de sub baza pilotului. [kN/m3]; 1 media

ponderat, prin grosimile straturilor, a valorilor de calcul ale greutilor volumice ale straturilorstrbtute de pilot, [kN/m3]; db diametrul pilotului la nivelul bazei, [m]; Dc fia de calcul a

pilotului, [m]; D fia reala a pilotului, [m]; N, Nq factori de capacitate portant, determinai nfuncie de valoarea de calcul a unghiului de frecare intern al stratului de la baza pilotului.

2)Capacitatea portantunui pilot solicitat la compresiune, care lucreazn grup

Se determincu relaia:

730

7/25/2019 CNGF12113

5/10

(11)

n care:R capacitatea portanta pilotului izolat, [kN];mu coeficient al condiiilor de lucru al piloilor n grup, care se stabilete astfel:- la piloi purttori pe vrf, mu= 1;

- la fundaii cu radier ngropat i piloi flotani, mu= 1;- la fundaii cu radier nalt i piloi flotani, mu=1 pentru cazul piloilor de ndesare avnd fiaintegral cuprinsn pmnturi necoezive.

3)Capacitatea portantla ncercri orizontale a piloilor verticali n radiere joase

Se poate stabili cu ajutorul valorii lungimii convenionale de ncastrare, l0, msuratncepnd de latalpa radierului, prezentat n tabelul nr.3, n funcie de categoria pmntului de sub radier i dediametrul pilotului, cunoscndu-se momentul ncovoietor capabil al seciunii pilotului.

Lungimea convenional de ncastrare, l0, reprezint lungimea unei console la care momentul

ncovoietor de ncastrare sub ncrcare orizontaleste acelai cu momentul maxim care se dezvoltn pilot, conform tabel 14. [4]Fora criticorizontal, Pcr or, a unui pilot vertical cu radier jos se determincu relaiile:

- n cazul pilotului considerat ncastrat n radier :

(12)

- n cazul pilotului considerat articulat n radier :

(13)

n care : l0 lungimea convenional de ncastrare, [m];Mcap momentul ncovoietor capabil al

seciunii pilotului, determinat conform reglementrilor tehnice specifice privind calcululelementelor de baton armat, [kNm];Capacitatea portantla ncrcri orizontale a pilotului vertical se determincu relaia:

(14)

n care : k coeficient de omogenitate = 0,7; m= 0,7.

4)Calculul eforturilor n piloii fundaiei

La calculul fundaiilor pe piloi se consider c ncrcrile de la construcie se transmit terenuluiprin intermediul piloilor. Efortul ntr-un pilot al unei fundaii cu radier jos i piloi verticali,

solicitat la ncrcri verticale i momente, se calculeazcu relaia:(15)

n care :N efortul vertical de calcul, [kN];Mxi My momente de calcul, fatde axele principaleale grupului de piloi, [kN m];xii y i distanele de la axa pilotului i din grup, la axele principaleale grupului de piloi, [m];x i y distanele de la axa pilotului considerat, la axele principale alegrupului de piloi, [m]; n numrul piloilor n grup; Gp greutatea pilotului, innd seama devariabilitatea geometriei pilotului i a greutii specifice a materialului constituent, precum i deefectul de submersare al apei subterane, [kN].

731

7/25/2019 CNGF12113

6/10

2.4 NP 123 - 2011

Normativul se aplicla proiectarea fundaiilor pe piloi.Capacitatea portantultimla compresiune a piloilor flotani executai pe loc se exprimprin:

(16)

unde :Rb,k valoarea caracteristica rezistenei pe baza pilotului;Rs,k valoarea caracteristicarezistenei de frecare pe suprafaa lateral a pilotului; b,2 coeficient parial de siguran, dat ntabelul nr. 6; s,2 coeficient parial de siguran, dat n tabelul nr. 7;Ab suprafaa bazei pilotului;U perimetrul seciunii transversale a pilotului; li lungimea pilotului n contact cu stratul i; qs,i,kvaloarea caracteristic a rezistenei de frecare lateral n stratul i; qb,k valoarea caracteristic a

presiunii pe baz.Valoarea caracteristica presiunii pe baza qb,k, se determin, dupcaz, astfel:

i. Pentru piloii de dislocuire care reazem cu baza pe pmnturi coezive, cu condiiaasigurrii ptrunderii bazei pilotului n stratul respectiv pe o adncime egalcu cel puin

diametrul pilotului sau al bulbului:

(17)

unde:Nc factor de capacitate portant= 0.9; cu,d valoarea de calcul a coeziunii, determinatncondiii nedrenate a stratului, [kPa]; d,1 media ponderat, prin grosimile straturilor, a valorilor decalcul ale greutilor volumice ale straturilor strbtute de pilot, [kN/m3];D fia reala al pilotului,[m].

ii. Pentru piloii de dislocuire care reazemcu baza pe straturilor necoezive:

(18)n care:, coeficient n funcie de gradul de ndesare,ID, al pmntului de la baza pilotului; dvaloarea de calcul a greutii volumice a pmntului de sub baza pilotului,[kN/m3] ; d,1 media

ponderat, prin grosimile straturilor, a valorilor de calcul ale greutilor volumice ale straturilorstrbtute de pilot, [kN/m3]; db diametrul pilotului la nivelul bazei, [m]; Dc fia de calcul a

pilotului, [m];D fia reala pilotului, [m]; N, Nq factori de capacitate portant, determinai nfuncie de valoarea de calcul a unghiului de frecare intern al stratului de la baza pilotului.

Tabel nr. 3. Valoarea coeficientului parial de sigurann funcie de tehnologia de betonare a pilotuluiTipul pmntului de la

baza pilotuluicoeziv necoezivTehnologia de betonare a pilotuluib2

Betonare n uscat, inclusiv pentru pilotforat cu burghiu continuu (CFA)

1.20 1.20

Betonare sub ap- cu injecie la baz- fara injecie la baz

1.301.45

1.201.30

Betonare sub noroi- cu injecie la baz- fara injecie la baz

1.451.90

1.301.50

Tabel nr. 4. Valoarea coeficientului parial de sigurann funcie de modul de execuie al pilotului

Tipul pmntului din jurulpilotului

Modul de executie a pilotului

coeziv necoeziv

732

7/25/2019 CNGF12113

7/10

s2Cu tubaj introdus prin batere i betoncompactat prin batere

1.20 1.20

Cu tubaj introdus prin vibrare i betoncompactat prin vibrare

1.70 1.20

Forat n uscat i netubat, cu tubaj recuperabil

i cu burghiu continuu (CFA) 1.90 1.70Forat cu tubaj nerecuperabil 1.90 1.50Forat sub noroi 2.40 1.90

n urma informaiilor reamintite mai sus, putem observa diferene ntre coeficienii pariali desiguran. Conform STAS 2561 3 90 , valoarea coeficientului condiiilor de lucru, m3este egalcu 0.8, folosit n relaia (8) avnd ca echivalent , conform NP 123, b,2 egal cu 0.68 (1/1.45), folositn relaia (16).

De asemenea, valorile coeficientului m4 = 0.6 pentru pmnt coeziv, respectiv 0.7 pentru pmntnecoeziv conform STAS 2561 3 90 au ca echivalent n NP 123 valorile 0.52, respectiv 0.58.

3 EVALURI NUMERICE COMPARATIVE PENTRU CAPACITATEA PORTANTAPILOILOR LA FORE AXIALE I TRANSVERSALE

3.1 Capacitatea portantla fore axiale de compresiune i smulgere

Conform STAS 2561 3 90:

a) Capacitatea portantla fore axiale de compresiune se determinastfel:

(19)

(20)

(21)

Valoarea pentru m3, coeficient al condiiilor de lucru care depinde de tehnologia de betonare apilotului, este aleas conform tabel.8.[4] pentru varianta betonare sub ap, fr injecie la bazpentru pmnt coeziv, m3= 0.8.

Rezistena de calcul a pmntului sub nivelul vrfului pilotului, pvpentru pmnturi coezive secalculeazcu relaia :(22)

Nc= 0.9; cu = 30 kPa; 1= 20 kN/m3;

Valoarea pentru m4, coeficient al condiiilor de lucru, care depinde de modul de execuie apilotului (pilot forat cu tubaj recuperabil), este aleasconform tabel. nr.9.[4]

Valorile pentru rezistena convenionalpe suprafaa laterala pilotului,fi, sunt determinate dintabel nr. 7 [4].

733

7/25/2019 CNGF12113

8/10

Rezultvaloarea capacitii portante la compresiune a pilotului egalcu:

b)Capacitatea portantla fore axiale de smulgere se determinastfel:

(23)

n care : k = 0,7;m = m4;Rezultvaloarea capacitii portante la compresiune a pilotului egalcu:

Conform NP 123 2011:

a) Capacitatea portantla fore axiale de compresiune se determinastfel:

(24)

Valoarea caracteristic a s pe baza qb,k, pentru piloii de dislocuire care reazem cu baza pepmnturi coezive se calculeazcu relaia:

Valoarea pentru coeficient al condiiilor de lucru care depinde de tehnologia de betonare a

pilotului, este aleas conform tabel. nr.3 pentru varianta betonare sub ap, fr injecie la bazpentru pmnt coeziv, .

Valoarea pentru , coeficient al condiiilor de lucru, care depinde de modul de execuie a

pilotului (pilot forat n uscat i netubat, cu tubaj recuperabil i cu burghiu continuu (CFA)), estealeasconform tabel. nr.4.

Valoarea caracteristica rezistenei de frecare lateraln stratul i, qs,i,k, se determindin tabel nr.6. [3]

Rezultvaloarea capacitii portante la compresiune a pilotului egalcu:

b)Capacitatea portantla fore axiale de smulgere se determinastfel:

(25)

734

7/25/2019 CNGF12113

9/10

Rezultvaloarea capacitii portante la compresiune a pilotului egalcu:

3.2 Capacitatea portantla fore transversale axului

Conform STAS 2561 3 90:

Calculul forei critice orizontale, Pcr or ,va fi efectuat folosind un Mcap= 250 tm, n cazul pilotuluiconsiderat ncastrat n radier:

Capacitatea portantla ncrcri orizontale rezult:

Conform NP 123 2011:

Rezistena caracteristicla ncrcare transversala piloilor verticali se determin:

Rezistena de calcul la ncrcare transversalse determincu:

4 CONSIDERAII ASUPRA EXECUIEI PILOILOR PRIN RAPORT CU NORMELEVALABILE N PREZENT N ROMNIA GE 029 - 97 I SR EN 1536

4.1 GE 029 97 Ghid practic privind tehnologia de execuie a piloilor pentru fundaie

Se aplic la alctuirea i executarea piloilor de beton, beton armat sau beton precomprimatpentru executarea fundaiilor de adncime la toate tipurile de construcii.

Ghidul se bazeazi face referire la normative i standarde care sunt anulate sau nlocuite n

proporie de ~70% i anume:STAS 2561/1-83 Teren de fundare. Piloi clasificare si terminologie;STAS 2561/2-81 Teren de fundare. Fundaii pe piloi. ncercarea n teren a piloilor de

probi din fundaie;STAS 2561/4-90 - Teren de fundare. Piloi forai de diametru mare. Prescripii generale de

proiectare, execuie i recepie;STAS 7484-74 Elemente prefabricate din beton armat i beton precomprimat. Piloi;C 245-93 ndrumtor tehnic pentru proiectarea i executarea minipiloilor forai.

4.2 SR EN 1536 Standard privind execuia lucrrilor geotehnice speciale. Piloi forai.

Acest standard cuprinde informaii despre consideraii referitoare la proiectare, respectiv exe-cuie,la materiale i produse, cercetarea terenului de fundare i cerine specifice. A fost elabo-rat pentru a

735

7/25/2019 CNGF12113

10/10

nsoi SR EN 1997 1 1 Eurocod 7 i NP 123. Este identic cu standardul euro-pean, SR EN1536:1999.

5 CONCLUZII

Prezenta comunicare, ce a evideniat evaluri cantitative i aspectele legate de execuia piloilorconform normelor existente pe listele oficiale ale ministerului de resort, presupune analiza ieventual corectarea acestei situaii cu publicaii tehnico economice.

Astfel prin evalurile numerice prezentate rezult diferene semnificative care pot influenadirect dimensionarea fundaiilor pe piloi. Pe de altparte coexistena unui ghid nvechit care facetrimitere la normative abrogate sau nlocuite n proporie de 70% cu o normelaboratn contexteuropean SR EN 1536 poate conduce la confuzii att pentru proiectant, ct i pentru executani.

BIBLIOGRAFIE1. SR EN 1536 2004 -Execuia lucrrilor speciale. Piloi forai.2. GE 029-97 - Ghid practic privind tehnologia de execuie a piloilor pentru fundaie.3. NP 123 - 2011 - Normativ privind proiectarea geotehnica fundaiilor pe piloi.4. STAS 2561 3-90 - Teren de fundare. Piloi. Prescipii generale de proiectare.5. STAS 3300/2 85 Teren de fundare. Calculul terenului de fundare n cazul fundrii directe.6. SR EN 1997 1 Proiectare geotehnic. Reguli generale7. SR EN 1997 1 2004 NB 2007 Proiectare geotehnic. Reguli generale

736