A XII-a Conferinţă Naţională de Geotehnică şi Fundaţii - Iaşi, 20-22 septembrie 2012

Folosirea materialelor geosintetice pentru realizarea sistemelor de fundare amplasate pe terenuri dificile de fundare

Felicia Niculescu-Enache Universitatea „Politehnica” din Timişoara, Facultatea de Construcţii, Departamentul de Căi de Comunicaţii Terestre, Fundaţii şi Cadastru

Cuvinte cheie: materiale geosintetice; terenuri slabe; seism

REZUMAT: În lucrarea de faţă se prezintă o serie de soluţii prezentate în literatura de specialitate privind utilizarea materialelor geosintetice pentru îmbunătăţirea terenurilor cu capacitate portantă scăzută şi realizarea unor soluţii de fundare a construcţiilor în zone seismice cu rol de filtru pentru energia seismică ce se transmite de la teren la suprastructura construcţiilor.

1 INTRODUCERE

Construcţia de clădiri sau a altor structuri de inginerie civilă amplasate pe terenuri cu capacitate portantă scăzută implică un anumit risc, deoarece aceste soluri sunt sensibile la tasări diferenţiate şi prezintă rezistenţă la forfecare redusă şi compresibilitate mare.

Cunoaşterea comportării pământurilor sub acţiunea solicitărilor dinamice, este necesară pentru proiectarea sistemelor de fundare ale construcţiilor. Dacă în etapa de proiectare nu se ia în calcul influenţa regimului dinamic de solicitare a terenurilor de fundare, mai ales în cazul în care pe amplasament se află nisipuri, pe parcursul explotării şi mai ales în cazul producerii unui cutremur, repercursiunile pot fi chiar foarte grave.

Totalitatea încărcărilor la care este supusă suprastructura clădirii este transferată infrastructurii care la rândul său o transmite terenului de fundare. Calculul şi dimensionarea fundaţiilor în etapa de proiectare se face astfel să nu se depăşească capacitatea portantă a terenului de fundare, respectiv:

- să nu apară tasări mai mari decât cele admise şi calculate în etapa de proiectare; - să nu apară fenomene de lichefiere a terenului de fundare ceea ce ar putea duce la

pierderea stabilităţii structurii; Pământurile necoezive şi în special cele saturate, solicitate la încărcări dinamice îşi modifică

caracteristicile foarte mult, prin transformarea masei neuniforme într-o stare în care forţele de frecare dintre granule se reduc, determinând scăderea rezistenţei la forfecare şi pierderea echilibrului.

Fenomenul de lichefiere a terenului de fundare apare de regulă pe parcursul cutremurului datorită eforturilor ciclice induse de cutremur într-un teren cu suprafaţa orizontală, în principal datorită mişcărilor seismice orizontale, deoarece mişcarea seismică verticală produce variaţii temporare şi de mai mică intensitate decât cele orizontale. Efectele observate ale acestui fenomen constă în ejectări de pământ şi apă (vulcani de nisip), fisurarea terenului, deformaţii ale terenului (laterale sau verticale), ridicarea construcţiilor îngropate, respectiv tasarea sau cedarea fundaţiilor.

Pentru a se evita apariţia tasărilor şi deplasărilor laterale ale fundaţiilor dincolo de valorile admise, respectiv pentru a se evita apariţia fenomenului de lichefiere în cazul producerii seismului, se recomandă a se adopta sisteme de fundare adaptate tipului de teren, respectiv tipului de suprastructură şi se vor adopta măsuri de consolidare şi îmbunătăţire a terenului de fundare cu scopul creşterii capacităţii portante a acestuia, fie prin diferite tehnici de îmbunătăţire şi stabilizare a terenului, fie prin armarea acestuia.

51

2 SOLUŢII DE ÎMBUNĂTĂŢIRE A TERENULUI DE FUNDARE CU MATERIALE GEOSINTETICE

Pământ armat cu materiale geosintetice – presupune introducerea de materiale geosintetice în interiorul pământului pentru a prelua eforturile de întindere pe care pământul nu le poate prelua. Aceste materiale au început să fie folosite în anul 1926 în statul Carolina de Sud din SUA pentru armarea drumurilor. Cu timpul s-a creat o gama diversificată de materiale realizate cu preponderenţă din materiale sintetice cu caracteristici fizico-mecanice diverse, adaptate scopului pentru care urmează a fi folosite, iar eficienţa dovedită a acestora a dus extinderea continua a domeniilor de activitate, identificându-se circa 150 de aplicaţii la care pot fi folosite geosinteticele.

Cele 6 funcţiile principale pentru care se folosesc sunt: filtrarea, drenarea, separarea, armarea, protecţia, control antierozional.

Pentru funcţia de armare, materialele geosintetice se folosesc la foarte multe lucrări geotehnice pentru ziduri de sprijin armate, pentru îmbunătăţirea terenului de fundare, pentru realizarea de terasamente pentru drumuri şi căi ferate pentru stabilizarea pantelor şi construirea podurilor, chiar şi în zone seismice. Pentru toate aceste aplicaţii materialele geosintetice s-au folosit pentru armare datorită avantajelor folosirii lor faţă de sistemele clasice, respectiv înalta rezistenţă la întindere, eficienţă în exploatare pe termen lung, reducerea timpului de lucru, reducerea impactului negativ asupra mediului şi scăderea costurilor prin îmbunătăţirea la faţa locului a pământului aflat pe amplasament şi au o mai bună comportare la solicitările dinamice din timpul cutremurului datorită flexibilităţii şi ductibilităţii mai mari decât sistemele clasice (Huang et al., 2002). În literatura de specialitate se găsesc foarte multe cercetări atât teoretice cât şi studii de caz privind aportul pozitiv pe care îl aduc diverse materialele geosintetice introduse în pământ. În cazul studiilor teoretice efectul pozitiv al materialelor geosintetice este pus în evidenţă prin comparaţia comportării sistemului analizat cu sau fără aceste materiale. La lucrărilor la care s-au folosit astfel de materiale, chiar dacă s-au efectuat studii teoretice înainte de folosirea acestora, eficienţa este demonstrată după observarea stării în care se află lucrarea respectivă după producerea de seismului. După cele câteva seisme majore care s-au înregistrat în ultimul timp în ţările s-au realizat diverse lucrări ce au înglobat astfel de materiale s-a studiat comportamentul acestor sisteme constructive în timpul seismului de la Kobe, Japonia 1995 (Tatsuoka et al.,1995,1997 ,1998[1]); California, SUA 1994 (Sandri, 1997 [2];White and Holtz, 1994 [3]), în Taiwan 1999 (Ling et al., 2001 [4]); în Turcia, 1999, (Sankey and Segrestin, 2001 [5]) şi s-a observat fie că nu au cedat, fie mărimea daunelor a fost net diminuată faţă de structurile clasice.

Acest fapt a dus la dezvoltarea conceptului de pământ armat şi extinderea folosirii acestuia la cât mai multe aplicaţii. Astfel studiile teoretice după care s-au realizat acele sisteme constructive folosind pământul armat au fost verificate şi în realitate după aceste cutremure, rezultatele investigaţiilor au dus la elaborarea de normative care să reglementeze această activitate. Actualmente pământul armat se foloseşte pe scara largă chiar şi în România pentru realizarea zidurilor de sprijin respectiv pentru armarea terasamentelor pentru drumuri, existând şi un normativ în vigoare care indică normele de proiectare pentru acest gen de lucrări, dar se foloseşte mai puţin pentru consolidarea terenurilor de fundare cu capacitate portantă scăzută sub fundaţii de suprafaţă pentru construcţii. La nivel mondial în literatura de specialitate se găsesc numeroase studii privind modul de comportare a pământului armat în condiţii de solicitări dinamice. Aceste studii au fost efectuate de cercetători care au realizat diferite combinaţii de nisip şi argilă, armate cu geotextile, geogrile respectiv cu geocelule care au fost testate cum se comportă la aplicarea solicitărilor fie de natura statică fie dinamică. În urma acestor studii s-au elaborat teorii de calcul pentru proiectare în funcţie de tipul de materiale geotextil folosit, de tipul de pământ, de felul şi dimensiunile fundaţiei şi de mărimea şi felul încărcărilor. Funcţia principală a acestor materiale este preluarea forţelor de întindere care se dezvoltă în terenul de fundare datorită încărcărilor la care este supus şi transmiterea acestora în toată masa

52

pământului. Pentru o proiectare eficientă şi economică trebuie să se ia în considerare mecanismul prin care interacţionează materialul geosintetic şi pământul din amplasament. S-a studiat comportamentul terenurilor granulare armate cu geosintetice (Goodhue et al., 2001 [6]; Sugimoto and Alagiyawanna, 2003 [7]; Desai and El-Hoseiny, 2005 [8]; Moraci and Gioffre’, 2006 [9]), comportamentul terenurilor coezive armate cu geosintetice ( Almohd et al., 2006 [10]; Abdi et al., 2009[11]). Distribuţia tensiunilor în masa pământului armat precum şi modul de deformare depinde de rezistenţa la forfecare a solului, de rezistenţa la întindere a materialului geosintetic (geogrile, geocelule), precum şi de mecanismul de conlucrare, interfaţa, între cele două materiale pământ - geosintetic, ce se exprimă prin coeficientul de legătură ce a fost determinat pe cale experimentală pentru diverse combinaţii de pământ - geosintetic ( Cowland şi Wong 1993) [12].

Din gama diversificată a materialelor geotehnice s-a constat că pentru îmbunătăţirea terenurilor de fundare cele mai bune rezultate se obţin prin dispunerea de geogrile şi geocelule.

2.1 Armarea pământului cu geocelule

Geocelulele sunt structuri tridimensionale polimerice, permeabile, realizate din benzi de geotextile, geogrile sau geomembrane utilizate pentru armarea pământului sau/şi control erozional. Studiul folosirii lor a început în ultimii 20 de ani şi nu sunt la fel de mult folosite precum geosineticele plane de tip geogrile sau geotextile, dar eficienţa folosirii acestora pentru armarea terasamentelor dispuse pe terenuri cu capacitate portantă scăzută a dus la extinderea domeniilorde aplicare ale acestora. Cowland şi Wong (1993) [12] a raportat un studiu de caz a performanţei unei saltele de geocelule folosite pentru armarea unui terasament amplasat pe zgură moale.

Latha et al. (2006) [13] şi Latha şi Murthy (2007) [14] au efectuat o serie de teste de compresiune pentru a studia eficienţa armării pământului în trei variante (geogrilă plană, fibre dispersate şi geocelule) pentru consolidarea şi îmbunătăţirea rezistenţei la forfecare a nisipului. Ei au observat că consolidarea folosind geocelule, a fost varianta care a îmbunătăţit forţa de frecare a solului pe întreg amplasamentul şi s-a dovedit a fi mai eficientă în consolidarea solului decât variantele dispunerii de armătură plană. Zhou şi Wen (2008) [15], de asemenea, au observat după efectuarea de teste de compresiune triaxiale că geocelulele sunt o variantă superioară de armare decât armarea plană. Rezultatele de la studiul lor, de asemenea, indicat faptul că, la armarea unei perne de nisip cu geocelule, coeficientul de legătură dintre cele două materiale, nisip-geocelule a crescut de 3 ori, iar deformaţiile au fost reduse cu 44%. Zhang et al. (2009) [16] a studiat aportul straturilor de geocelule pentru armarea umpluturilor conform figura nr.1.

Figura 1. Aşezarea şi umplerea geocelulelor [16]

Acesta a concluzionat că folosirea geocelulelor pentru armarea terasamentelor îmbunătăţeşte rezistenţa terenului prin 3 aspecte: efectul rezistenţei laterale, efectul de scăderie a eforturilor de compresiune pe vertială şi efectul de membrană.

53

a) Efectul rezistenţei laterale (de confinare) – deoarece geocelulele sunt materiale tridimensionale care confinează, reţin şi armează diverse materiale. Aceste celule împiedică răspândirea laterală a materialelor ce le conţin şi cresc rezisteţa la forfecare a materialelor ce le armează. Mai mult, rezistenţa la interfaţa între pământ şi armătură, care rezultă din interacţiunea dintre geocelule şi straturile de teren situate sub şi deasupra stratului armat, (fig.nr.2) creşte prin armarea laterală şi determină o creştere a modulului de rezistenţă a stratului armat şi îmbunătăţirea distribuţiei şi scăderea valorilor eforturilor de compresiune pe verticală.

b) Efectul de scădere a eforturilor de compresiune pe verticală – deoarece realizarea stratului armat cu geocelule duce la marirea suprafeţei pe care se vor distribui încărcările şi deci la scăderea valorilor acestor eforturi astfel încât să nu depăşească capacitatea portantă a stratului de pământ existent fig.nr.3. În figura nr.2 este reprezentat modul de distribuţie a încărcărilor, iar notaţiile au următoarea semnificaţie: bn – suprafaţa pe care se aplică încărcările uniform distribuite pn – capacitatea portantă a terenului de fundare nearmat hc – înălţimea stratului de armare cu geocelule Φc – unghiul de dispersie a geocelulei folosite ca armare

c) Efectul de membrană – pe măsura aplicării încărcării, fundaţia şi terenul de sub fundaţie se deplasează în jos iar straturile de armare sunt supuse la întindere, se curbează şi lucrează ca un tot unitar. Armătura tensionată trebuie să fie întinsă şi rigidă pentru a se evita ruperea prin smulgere sau depăşirea rezistenţei la întindere.

Figura 2.Efectul rezistenţei laterale a armării cu geocelule[16] Figura 3.Efectul de scădere a eforturilor de compresiune

Primele cercetări abordează armarea cu geocelule din punct de vedere al mecanismului de armare, proprietăţile şi geometria geocelulelor şi materialul pentru umplere. Preocupările majore ale acestor studii au fost cu privire la efectele geocelulelor din punct de vedere al raportului laţime-înălţime, rezistenţa la întindere a materialului geocelulei, rezistenţa şi densitatea materialului din umplutură, modul de încărcare şi dispunerea încărcărilor şi folosirea împreună cu alte tipuri de materiale geosintetice plane (geogrile, georeţele, geotextile, etc.)

Aceste studii s-au efectuat luând în considerare pentru încercarea pământurilor armate cu geocelule încărcări statice. Studiile efectuate privind armarea terenurilor coezive şi necoezive folosind geocelule au arătat eficienţa folosirii lor. Astfel Mengelt et al. (2006) [17] a raportat o creştere marcantă a modulului elastic al solurilor coezive (16.5 - 17.9%), prin consolidarea cu un singur strat de geocelule şi o creştere mai mică în cazul solurilor granulare (1.4 - 3.2%). Un studiu recent realizat de Pokharel et al. (2009b) [18] pe nisip armat cu geocelule, a aratat, de asemenea, că consolidarea cu un strat de geocelule a redus procentul deformaţiilor plastice şi a crescut procentul de deformarţii elastice sub încărcări repetate. Pokharel S et al. (2010) [19] a efectuat studiu luând în considerare 4 tipuri de geocelule diferite din punct de vedere al materialului din care sunt realizate şi al formei geocelulei pentru armarea nisipului, pentru comparaţii s-a luat în considerare şi un model nearmat.

54

S-a observat că forma şi materialul din care sunt realizate geocelule poate influenţa comportamentul nisipului armat. Astfel după aplicarea încărcărilor statice s-a observat creşterea rigidităţii pentru nisipul armat cu geocelule cu formă circulară şi elicoidală iar deplasările au fost de circa 5 mm (echivalentul a 3,3% din diametrul plăcii de încărcare). Rezultatele se pot exprima ca raport între rigiditatea sau capacitatea de încărcare ultimă a pământului armat şi nearmat. Dispunerea stratului de armare cu geocelule a determinat creşterea rigidităţii cu un factor între 1.3 ÷2.0 şi creşterea capacităţii ultime de încărcare cu un factor între 1.5 ÷ 2.5, în funcţie de tipul şi forma iniţială a geocelulei. Aceste rezultate fiind în concordanţă cu rezultatele experimentale şi numerice obţinute de Han et al (2008a) [20].S-a observat că gradul de îmbunătăţire a performanţelor nisipului armat depinde de modulul elastic al materialului plasei cu geocelule, iar rigiditatea şi capacitatea ultimă de încărcare este mai mare în cazul geocelulelor cu formă circulară decât cele cu formă eliptică.

De asemeni înălţimea geocelulei poate avea o influenţă în ceea ce priveşte comportamentul nisipului armat supus la încărcări statice. Shimizu şi Inui (1990) [21] a constatat că o creştere a înălţimii şi suprafeţei geocelulei a condus la creşterea capacităţii portante a fundaţiei armate, această creştere fiind corelată şi cu rigiditatea orizontală a materialului celulei. Pentru studierea efectului înălţimii geocelulei asupra rigidităţii şi capacităţii portante a nisipului armat s-au făcut teste pe straturi de nisip nearmat şi armat cu geocelule cu înălţimi între 75 mm şi 100 mm şi secţiune circulară acoperite cu un strat de nisip suplimentar de 20 mm. Nisipul armat cu geocelulele mai înalte a înregistrat creşteri ale raportului rigidităţii şi capacităţii portante între 1.3 ÷ 1.6, iar cel armat cu geocelule mai puţin înalte a înregistrat creşteri între 1.6 ÷ 1.9. Există un optim între raportul dintre înălţimea şi grosimea geocelulei şi raportul dintre lăţimile suprafaţei de încărcare şi cea a celulei. Modul de comportare a nisipului armat este influenţat şi de caracteristicile materialului folosit pentru armare. S-a folosit pentru încercări nisip de carieră şi nisip de râu, care nu conţine părţi fine şi nu este sensibil la umiditate. Nisipul de râu cu particule rotunde are o capacitate portantă mai mică decât cel de carieră, care conţine circa 7% fracţiune de particule fine. După umplerea geocelulelor cu cele două tipuri de material şi aplicarea de solicitări statice s-a observat o îmbunătăţire semnificativă a capacităţii portante a nisipului de râu, mai mare decât în cazul nisipului de carieră. Acesta deoarece contribuţia geocelulelor este de a îmbunătăţii forţele de coeziune dintre particulele materialului granular datorită confinării între pereţii geocelulei. Prin urmare forţele de coeziune existente în masa materialului de bază minimizează aportul pozitiv pe care îl aduce forţa de confinare a geocelulei supusă la încărcări statice.

Folosirea pentru armare a două straturi de geocelule a dus la creşterea rigidităţii şi capacităţii portante de circa 2÷3 ori.

2.2 Armarea pamântului cu geogrile

Pentru studierea comportării terenurilor ranforsate cu unul sau mai multe straturi de armătură plană (geogrile, geotextile, georeţele), s-au efectuat numeroase studii teoretice folosind programe de calcul specifice dar şi experimentale care să confirme rezultatele teoretice. În decursul timpului lucrările executate au fost solicitate la încărcări reale, dovedindu-şi eficienţa.

Aportul straturilor de armare, folosite pentru îmbunătăţirea terenului pentru executarea fundaţiilor de suprafaţă, se exprimă cu ajutorul a doi parametrii, respectiv coeficientul de capacitate portantă şi factorul de reducere a tasării. Numeroşi cercetări au efectuat studii pe diverse combinaţii de sisteme de armare, diferenţiate funcţie de felul materialului de armare, modulul de dispunere a armăturii, tipul de fundaţie şi felul terenului. În urma acestor studii s-a stabilit relaţiile de calcul, cel mai eficient modul de dispunere a armăturii şi relaţiile între dimensiunile fundaţiei şi dimensiunile straturilor de armătură.

Pentru stabilirea condiţiilor optime de armare pentru a se obţine cea mai eficientă armare studiile au urmărit stabilirea:

55

- raportului între suprafaţa primului strat de armare de la baza fundaţiei (u) şi suprafaţa fundaţiei(B);

- raportul între grosimea stratului de armare (b) şi suprafaţa fundaţiei (B); - raportul între adâncimea de la care se dispune armarea (h) şi suprafaţa fundaţiei (B); Chung şi Cascate (2006) [23], arată că cel mai eficient efect al armăturii pentru o fundaţie

dreptunghiulară dispusă pe un teren cu nisip armat cu geogrile este posibil pentru un raport u/B situat între 0.175÷0.3, iar raportul b/B, trebuie să se situeze între 2÷3 iar d/B circa 1.25. Adams şi Collin (1997) [23] au realizat experimente la scară pe 34 de modele şi au constatat că raportul între capacitatea portantă a pământului armat cu geogrilă şi nearmat este de 2.63, iar raportul între capacitatea portantă a pământului armat cu geocelule şi nearmat este de 1.27. Das şi Shin (1994) [24]au cercetat comportamentul unei fundaţii continue amplasată pe teren cu nisip armat cu geogrilă rezultând o reducere a tasării permanente cu 20÷30%. Chung şi Cascante (2006)[22] au arătat că cea mai eficientă zonă în care să se dispună stratul de armătură este zona cuprinsă între 0.3B şi 0.5B. Ei au arătat că dispunerea de armătură sub o fundaţie circulară duce la creşterea capacităţii portante şi rigidităţii terenului faţă de situaţia fară armătură, deoarece transferă încărcările aduse de fundaţie către un strat de teren dispus la adâncime mai mare, reducând astfel nevelul de solicitare şi tasare a terenului.

Un sistem inovativ a fost introdus de către Boushehrian A.H. et al.(2010) [25] Figura nr.4 şi a fost utilizat pentru investigarea nisipului armat supus la încărcări ciclice. Acest sistem presupune folosirea pentru armare a unei grilă-ancoră şi s-a dovedit a fi mai eficient decât în cazul folosirii de armătură sub formă de geogrilă. Acest tip de armătură poate fi folosit pentru scăderea tasărilor uniforme şi neuniforme a terenurilor de fundare a silozurilor sau altor depozite sau platforme de încărcare sau terasamente de cale ferată supusă la încărcări repetate. Folosind acest material s-a calculat o scădere între 10÷31% a valorilor tasărilor în comparaţie cu terenul nearmat, funcţie de mărimea fundaţiilor. Aceste studii au fost făcute luând în considerare incărcări statice.

Figura nr.4 Strat de geogrilă cu ancore [25] Figura nr.5 Contururi tensiometrice de forfecare a pamântului [26]

Ghazavi M. şi Lasavan A. A. (2008)[26] au realizat un studiu teoretic privind raportul capacităţii portante pentru două fundaţii pătrate amplasate pe terenuri cu nisip armat cu geogrile. Rezultatele teoretice realizate folosind programul de calcul Plaxis, au fost verificate şi confirmate în practică prin studii experimentale pe modele. S-a studiat aportul dispunerii a unuia sau mai multe straturi de geogrile privind creşterii forţelor de forcecare a nisipului şi scăderea tasărilor, funcţie de suprafaţa fundaţiilor, suprafaţa geogrilelor şi adâncimea la care se dispun acestea. În figura nr.5 este prezentat conturul forţelor tensiometrice de forfecare a nisipului nearmat în cazul a), armat cu un singur strat de geogrilă, în cazul b) şi armat cu două straturi de geogrilă în cazul c).

S-au observat următoarele efecte: - Creşterea capacităţii portante şi scăderea tasărilor;

56

- Raportul critic de armare între suprafaţa fundaţiilor şi cea a geogrilei (b/B) are valoarea de 3 în cazul dispunerii unui singur strat de armare şi valoarea de 2.5 în cazul dispunerii a două straturi de armare, pentru armareanisipului;

- Raportul critic între adâncimea de dispunere a primului nivel de geogrile şi suprafaţa fundaţiei (u/B) are valoarea de 0.25 ÷ 0.35 pentru unul sau două niveluri de armătură;

- Optimul raportului între adâncimea stratului de armare (d/B) are o valoare de 0.3 pentru 2 straturi de armătură;

- Efectul de bloc al celor două fundaţii şi armătură dispare dacă raportul centrul armării faţă de centrul interspaţiului dintre fundaţii şi suprafaţa fundaţiilor (Δ/B) depăşeşte valoarea de 2;

- Capacitatea portantă este maximă pentru valorea ale raportului (Δ/B) = 2.0; - Cedarea la forfecare a nisipului se extinde pe verticală până la adâncimea de 0.8B sub

fundaţii Eficienţa armării creşte odată cu sporirea numărului de straturi de armătură şi cu reducerea

distanţei dintre fundaţii. Din puţinele exemple publicate în literatura de specialitate privind utilizarea geosintetice în

condiţii seismice putem aminti de experimentul realizat de Nanda et al. (2010)[27] care a studiat performanţa izolării la bază prin dispunerea de material geotextil pentru protecţia seismică a clădirilor. Conceptul de izolare a bazei de frecare s-a aplicat la clădire din zidărie prin separarea suprastructurii fundaţiei la nivel de soclului prin realizarea unei interfeţe de frecare-alunecare prin dispunerea unui strat de strat de material geotextil neţesut pe o suprafaţă de marmură. Au fost investigate proprietăţile dinamice de frecare ale interfeţei zidărie-geotextil. Testul s-a efectuat pe o masă vibrantă folosind un model cu un singur nivel realizat la scara 1 la jumatate. Structura clădirii este din zidarie de caramida dispusă pe o interfaţă de alunecare biaxială. Pentru solicitarea sesmică s-a propus un nivel corespunzător cu spectrul de proiectare compatibil cu 5% din nivelul maxim de proiectare la cutremur specificat de standardul indian, luând în considerare cea ma severă zonă seismică. S-a observat că utilizarea de materiale geotextile pentru izolarea bazei clădirii a fost destul de eficientă, astfel s-a observat o reducere de 65% a acceleraţiei absolute de răspuns la nivelul acoperişului, în comparaţie cu nivelul acceleraţiei pentru structura de bază. Astfel s-o obţinut o deplasare la vârf de 25 mm faţă de75 mm nivelul calculat fără armare la bază.

Pe viitor ne propunem studierea unor soluţii noi de fundare a construcţiilor amplasate în zone seismice folosind materiale geosintetice, soluţie ce constă în realizarea unei perne de balast armată pe trei direcţii cu materiale geosintetice (grile şi geocelule), care să constituie un filtru pentru energia seismică care se transferă de la teren la structura construcţiei. În acest fel se reduc forţele seismice care acţionează asupra construcţiei cu efecte favorabile pentru rezistenţa şi stabilitatea construcţiei, viaţa oamenilor şi protecţia mediului înconjurător, implicând costuri mai mici. Pentru realizarea filtrului antiseismic („pernei”) se vor folosi materiale locale (balast, piatră spartă) şi materiale geosintetice.

3 CONCLUZII

Din sinteza materialelor studiate rezultă că în ultimele decenii materiale geosintetice sunt folosite pe scară largă la execuţia fundaţiilor pentru căile de comunicaţii terestre şi în ultimul timp construcţii civile. Comportarea în timp s-a dovedit foarte bună atât la încărcări statice cât şi la solicitări ciclice în zone seismice. Sub aspect economic, considerând înteaga durată de existenţă a construcţiei, se constată că aceste soluţii, bazate pe utilizarea materialelor geosintetice, sunt mai eficiente decât soluţiile clasice.

“This work was partially supported by the strategic grant POSDRU 107/1.5/S/77265, inside POSDRU Romania 2007-2013 co-financed by the European Social Fund – Investing in People.”

57

BIBLIOGRAFIE

1. Tatsuoka, F., Koseki, J., Tateyama, M., 1997. Performance of reinforced soil structures during the 1995 Hyogo-ken Nanbu Earthquake, pp. 973–1008. 2. Sandri, D., 1997. A performance summary of reinforced soil structures in the greater Los Angeles area after the Northridge Earthquake. Geotextiles and Geomembranes 15, 235–253. 3. White, D.M., Holtz, R.D., 1994. Performance of Geosynthetic-Reinforced Slopes and Walls During the Northridge, California Earthquake of January 17, 1994. Department of Civil Engineering, University of Washington, Seattle, WA. 4. Ling, H.I., Leshchinsky, D., Chou, N.N.S., 2001. Post-earthquake investigation on several geosynthetic-reinforced soil retaining walls and slopes during the Ji-Ji earthquake of Taiwan. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 21, 297÷313. 5. Sankey, J.E., Segrestin, P., 2001. Evaluation of seismic performance in Mechanical Stabilized Earth structures. In: International Symposium on Earth Reinforcement Practice, IS Kyushu’ 01, 15 November. 6. Goodhue, M.J., Edil, T.B., Benson, C.H., 2001. Interaction of foundry sands with geosynthetics. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE 124 (4), 353÷36 7. Sugimoto, M., Alagiyawanna, A.M.N., 2003. Pullout behaviour of geogrid by test and numerical analysis. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE 129 (4), 361÷371. 8. Desai, F.C.S., El-Hoseiny, K.E., 2005. Prediction of field behavior of reinforced soil wall using advanced constitutive model. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE 131 (6), 729÷739. 9. Moraci, N., Gioffre’, D., 2006. A simple method to evaluate the pullout resistance of extruded geogrids embedded in compacted granular soil. Geotextiles and Geomembranes 24 (2), 116÷128. 10. Almohd, I., Abu-Farsakh, M., Khalid, F., 2006. Geosynthetic reinforcement-cohesive soil interface during pullout. Proceedings of the 13th Great Lakes Geotechnical and Geoenvironmental Conference, Milwaukee, Wisconsin, USA, 40÷49 11.Abdi, M.R., Sadrnejad, A., Arjomand, M.A., 2009. Strength enhancement of clay by encapsulating geogrids in thin layers of sand. Geotextiles and Geomembranes 27 (6), 447÷455. 12. Cowland, J.W., Wong, S.C.K., 1993. Performance of a road embankment on soft clay supported on a geocell cushion foundation. Geotextiles and Geomembranes 12, 687–705 13. Latha, G.M., Murthy, V.S., 2007. Effects of reinforcement from on the behavior of geosynthetic reinforced sand. Geotextiles and Geomembranes 25, 23–32. 14. Latha, G.M., Rajagopal, K., Krishnaswamy, N.R., 2006. Experimental and theoretical investigations on geocell-supported embankments. International Journal of Geomechanics 6 (1), 30–35. ASCE. 15. Zhou, H.B., Wen, X.J., 2008. Model studies on geogrid- or geocell-reinforced sand mattress on soft soil. Geotextile and Geomembranes 26, 231–238. 16. Zhang L., Zhao M., Shi C., Zhao H., 2010, Bearing capacity of geocell reinforcement in embankment engineering. Geotextile and Geomembranes 28, 475–482. 17. Mengelt, M.J., Edil, T.B., Benson, C.H., 2006. Resilient modulus and plastic deformation of soil confined in a geocell. Geosynthetic International 13 (5), 195-205. 18. Pokharel, S.K., Han, J., Leshchinsky, D., Parsons, R.L., Halahmi, I., 2009b. Behavior of geocell-reinforced granular bases under static and repeated loads. Proceedings of the 2009 International Foundation Congress & Equipment Expo, March 15-19, 2009, Orlando, Florida, vol. 187. ASCE Geotechnical Special Publication, pp.409-416. 19. Pokharel S., Han J., Leshchinsky D., Parsons R., Halahmi I., Investigation of factors influencing behavior of single geocell-reinforced bases under static loading, Geotextile and Geomembranes 28, 570–578. 20. Han, J., Yang, X.M., Leshchinsky, D., Parsons, R.L., 2008a. Behavior of geocell-reinforced sand under a vertical load. Journal of Transportation Research Board 2045, 95-101. 21. Shimizu, M., Inui, T., 1990. Increase in the bearing capacity of ground with geotextile wall frame. In: Hoedt, Den (Ed.), Geotextiles, Geomembranes and Related Products. Balkema, Rotterdam, p. 254. 22. Chung, W., Cascante, G., 2006. Experimental and numerical study of soil-reinforcement effects on the low-strain stiffness and bearing capacity of shallow foundations. Geotechnical and Geological Engineering 25, 265-281 23. Adams, M.T., Collin, J.G., 1997. Large model spread footing load tests on geosynthetic reinforced soil foundations. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 123 (1), 66-72. 24. Das, B.M., Shin, E.C., 1994. Strip footing on geogrid reinforced clay: behaviour under cyclic loading. Geotextiles and Geomembranes 13, 657-667. 25. Boushehrian A. H., Hataf N., Ghahramani A. Modeling of the cyclic behavior of shallow foundations resting on geomesh and grid-anchor reinforced sand, Geotextiles and Geomembranes 29, 242-248. 26. Ghazavi M., Lavasan A. A., Interference effect of shallow foundations constructed on sand reinforced with geosynthetics, Geotextiles and Geomembranes 26 (2008) 404–415. 27. Nanda R.P. ; P. Agarwal P.; Shrikhande M. Friction base isolation by geotextiles for brick masonry buildings, Geotextiles and Geomembranes 17 (2010) 48–55.

58