Fundatii

CURS 7

FUNDATII

1. PRINCIPII GENERALE ALE CONFORMRII DE REZISTEN A INFRASTRUCTURILOR

1.1. DEFINIREA SISTEMULUI STRUCTURAL I A SUBSISTEMELOR COMPONENTE ALE CONSTRUCIEI

Sistemul structural reprezint ansamblul elementelor care asigur rezistena i stabilitatea unei

construcii sub aciunea ncrcrilor statice i dinamice, inclusiv cele seismice.

Elementele structurale pot fi grupate n patru subsisteme: suprastructura (S); substructura (B);

fundaiile (F); terenul de fundare (T) (fig. 1).

Suprastructura reprezint ansamblul elementelor de rezisten situate deasupra infrastructurii

(I).

Infrastructura este alctuit din substructur i fundaii. La construciile care nu au

substructur, infrastructura este alctuit din fundaii.

Fundaiile reprezint ansamblul elementelor structurale care transmit ncrcrile la terenul de

fundare.

1.2. CERINE PRIVIND PROIECTAREA FUNDAIILOR

Fundaiile trebuie proiectate astfel nct s transmit la teren ncrcrile construciei, inclusiv

cele din aciuni seismice, asigurnd ndeplinirea condiiilor privind verificarea terenului de fundare la

stri limit.

a

S

F

c

T

S

F

b

0.00

T

d

0.00

T

S

B

F

e

TTTTTT T T

S

F

B

S

B F

Fig. 1. Componentele sistemului structural: Suprastructura (S); Substructura (B); Fundaiile (F);

Terenul de fundare (T); nfrastructura ()

Fundatii

2. ALEGEREA TIPULUI DE FUNDAIE

2.1. FACTORI DE CARE DEPINDE ALEGEREA TIPULUI DE FUNDAIE

2.1.1. In functie de adancimea de fundare, exista doua tipuri de fundatii:

A. Fundatii directe (de suprafata) Hf < 2.00 3.00 m

B. Fundatii indirecte (de adancime) Hf > 6.00 m

2.1.2. SISTEMUL STRUCTURAL AL CONSTRUCIEI

- tipul de suprastructur (n cadre, cu perei etc.);

- dimensiuni (deschideri, travei, nlimi suprateran i subteran);

- alctuirea substructurii;

- materiale (beton, metal, zidrie etc.);

- eforturile transmise fundaiilor n gruprile fundamentale i speciale de ncrcri;

- sensibilitatea la tasri a sistemului structural.

2.1.3. CONDIIILE DE TEREN

- natura i stratificaia terenului de fundare, caracteristicile fizico-mecanice ale straturilor de

pmnt sau de roc i evoluia acestora n timp;

- condiiile de stabilitate general a terenului (terenuri n pant cu structuri geologice

susceptibile de alunecri de teren etc.);

- condiiile hidrogeologice (nivelul i variaia sezonier a apelor subterane, agresivitatea apelor

subterane, circulaia apei prin pmnt etc.);

- condiiile hidrologice (nivelul apelor de suprafa, posibiliti de producere a inundaiilor, a

fenomenului de afuiere etc.).

2.1.4. CONDIIILE DE EXPLOATARE ALE CONSTRUCIEI

- eforturile transmise la fundaii (din sarcini statice i dinamice vibraii produse de utilaje

etc.);

- posibilitatea pierderilor de ap sau substane chimice din instalaiile sanitare sau industriale;

- nclzirea terenului n cazul construciilor cu degajri mari de cldur (cuptoare, furnale etc.);

- degajri de gaze agresive care polueaz apele meteorice i accentueaz agresivitatea

chimic a apelor subterane;

- influena deformaiilor terenului de fundare asupra exploatrii normale a construciei;

- limitarea tasrilor n funcie de cerinele tehnologice specifice.

2.1.5. CONDIIILE DE EXECUIE ALE INFRASTRUCTURII

- adncimea spturii pentru realizarea fundaiilor construciei i modul de asigurare a

stabilitii spturii;

- existena unor construcii n vecintate care pot fi afectate de lucrrile de execuie a

infrastructurii (instabilitatea taluzului, afuierea terenului la realizarea epuismentelor etc.);

- sistemul de epuismente;

- prezena reelelor de ap-canal, de gaze, de energie electric etc.

Fundatii

A. FUNDATII DIRECTE (DE SUPRAFATA)

Urmatoarele capitole se refer la urmtoarele tipuri de fundaii directe:

a) fundaii izolate

b) fundaii continue

c) fundaii radier

2.2. CRITERII PENTRU ALEGEREA ADNCIMII MINIME DE FUNDARE

2.2.1. Adncimea de fundare este distana msurat de la nivelul terenului (natural sau

sistematizat) pn la talpa fundaiei.

Adncimea minim de fundare se stabilete n funcie de:

- adncimea de nghe;

- nivelul apei subterane;

- natura terenului de fundare;

- nlimea minim constructiv a fundaiei;

- condiiile tehnologice.

Talpa fundaiei va ptrunde cel puin 20 cm n stratul natural bun de fundare sau n stratul de

fundare mbuntit.

3. MATERIALE UTILIZATE LA FUNDAII

Fundaiile se alctuiesc n mod obinuit din:

- beton armat;

- beton simplu;

- zidrie de piatr.

Clasele minime de beton se stabilesc astfel:

a) Beton simplu

C4/5 pentru umpluturi, egalizri i bloc (la fundaiile tip bloc i cuzinet).

b) Beton armat

- C8/10 pentru fundaii izolate sau continue, fundaii monolite tip pahar, cuzinei, radiere i

reele de grinzi neexpuse la aciuni agresive, cu procente optime de armare;

- C12/15 pentru fundaii prefabricate tip pahar, fundaii supuse la solicitri importante i

fundaii supuse la aciuni dinamice.

Pentru armtura rezultat din criterii constructive se utilizeaz, de regul, oel OB37 iar pentru

armtura de rezisten rezultat din calcul se utilizeaz oel OB37, PC sau plase sudate din STNB.

Pentru fundaiile continue ale construciilor cu cel mult un nivel amplasate n mediul rural se

pot aplica i soluii constructive bazate pe folosirea materialelor locale. Fundaiile se pot realiza din

zidrie de piatr sau beton ciclopian.

4. STABILIREA DIMENSIUNILOR BAZEI FUNDAIEI

Dimensiunile bazei fundaiei se aleg astfel nct presiunile la contactul ntre fundaie i teren

s aib valori acceptabile, pentru a se mpiedica apariia unor stri limit care s perecliteze

sigurana construciei i/sau exploatarea normal a construciei.

Fundatii

Strile limit ale terenului de fundare pot fi de natura unei stri limit ultime (SLU), a crei

depire conduce la pierderea ireversibil, n parte sau n totalitate, a capacitii funcionale a

construciei sau de natura unei stri limit a exploatrii normale (SLEN), a crei depire conduce la

ntreruperea exploatrii normale a construciei.

4.1. CALCULUL TERENULUI DE FUNDARE PE BAZA PRESIUNILOR CONVENIONALE

Presiunile convenionale sunt presiuni acceptabile stabilite pe cale empiric, innd seama de

experiena de construcie din ar.

n STAS 3300/2-85 sunt prezentate tabele cuprinznd aa-numitele valori de baz ale

presiunilor convenionale, p conv, corespunztoare unor fundaii convenionale avnd limea tlpii B

= 1,0 m i adncimea de fundare Df = 2.0 m, ( p conv = 1,5 .... 3.5 daN/cm2)

Caracterul empiric al presiunilor convenionale este evideniat de faptul c valorile de baz din

tabele se obin n funcie de caracteristici ale naturii pmnturilor (granulozitate, plasticitate) i ale

strii pmnturilor (starea de ndesare, starea de consisten, gradul de saturaie, indicele porilor),

fr a se face uz de cunoaterea proprietilor mecanice (compresibilitatea i rezistena

Condiiile care trebuie respectate n cazul calculului terenului de fundare pe baza presiunilor

convenionale se difereniaz n funcie de tipul ncrcrii i de gruparea de ncrcare (gruparea

fundamental GF, gruparea special GS) i sunt sintetizate n tabelul 2.

Pentru stabilirea dimensiunilor n plan ale fundaiei este necesar, dup caz, ndeplinirea

tuturor condiiilor specificate n tabelul 3. Prin aceasta se consider implicit ndeplinite condiiile

calculului terenului de fundare la starea limit de deformaie i la starea limit de capacitate

portant, ca stri limit ultime.

Tabelul 2

Tipul ncrcrii

Gruparea de

ncrcare

Centric

N

N

Cu excentricitate dup o singur direcie

M

N

N

Cu excentricitate dup dou direcii

M

N

N

GF pefpconv pef max 1.2 pconv pef max 1.4 pconv

GS pef 1.2 pconv pef max 1.4 pconv pef max 1.6 pconv

Fundatii

5. PROIECTAREA FUNDAIILOR IZOLATE

Prevederile prezentului capitol se aplic la proiectarea fundaiilor izolate ale stlpilor de beton

armat i de metal. Fundaiile izolate pot fi utilizate i n cazul unor elemente structurale continue,

dac structura este proiectat considernd rezemrile concentrate.

Tipurile de fundaii izolate sunt:

a) Fundaiile pentru stlpi de beton armat monolit:

- fundaii tip talp de beton armat (fundaii elastice);

- fundaii tip bloc i cuzinet (fundaii rigide).

b) Fundaiile pentru stlpi de beton armat prefabricat:

- fundaii tip pahar;

- alte tipuri de fundaii adaptate sistemului de mbinare dintre stlpul prefabricat i fundaie.

c) Fundaiile pentru stlpi metalici:

- fundaii tip bloc i cuzinet;

- fundaii tip talp de beton armat.

La alctuirea fundaiilor izolate se va ine seama de urmtoarele reguli cu caracter general:

a) sub fundaiile de beton armat monolit se prevede un strat de beton de egalizare de

50100 mm grosime, stabilit funcie de condiiile de teren, execuie i suprafaa fundaiei;

b) sub fundaiile de beton armat prefabricat se prevede un pat de nisip de 70150 mm;

c) fundaiile se poziioneaz, de regul, centrat n axul stlpului;

d) pentru stlpii de calcan, de rost sau situaii n care exist n vecintate alte elemente de

construcii sau instalaii se pot utiliza fundaii excentrice n raport cu axul stlpului; n acest caz

momentul transmis tlpii fundaiei se poate reduce prin prevederea de grinzi de echilibrare.

5.1. FUNDAII IZOLATE PENTRU STLPI DE BETON ARMAT MONOLIT

5.1.1. FUNDAII TIP TALP DE BETON ARMAT

Fundaiile tip talp de beton armat pot fi de form prismatic (fig. 2.a) sau form de obelisc

(fig. 2.b).

Betonul utilizat la realizarea fundaiilor tip talp armat va fi de clas minim C8/10.

nlimea fundaiei (H) se stabilete funcie de urmtoarele condiii:

a) asigurarea rigiditii fundaiei de beton armat; dac se respect valorile minime ale

raportului dintre nlimea fundaiei i dimensiunea cea mai mare n plan (H/L) date n tabelul 4

(ultima coloan) este admis ipoteza distribuiei liniare a presiunilor pe teren;

b) verificarea fundaiei la for tietoare; dac se respect valorile minime ale raportului

dintre nlimea fundaiei i dimensiunea cea mai mare n plan (H/L) date n tabelul 4, seciunea de

beton poate prelua fora tietoare nefiind necesare armturi transversale;

Beton de egalizareL

H H

LBeton de egalizare

H

1/3

a) b)

Fig. 2. Fundaii tip talp de beton armat

Fundatii

c) verificarea fundaiei la ncovoiere; de regul verificarea seciunii de beton armat la starea

limit de rezisten la ncovoiere nu implic modificarea nlimii seciunii de beton stabilit conform

punctelor a i b;

d) valoarea minim a nlimii fundaiei este Hmin = 300mm.

nlimea la marginea fundaiei tip obelisc (H) rezult n funcie de urmtoarele condiii:

a) nlimea minim necesar pentru ancorarea armturilor de pe talpa fundaiei (15max);

b) panta feelor nclinate ale fundaiei nu va fi mai mare de 1/3;

c) valoarea minim este Hmin = 250mm.

Armtura fundaiei (fig. 3) este compus din:

a) armtura de pe talp, realizat ca o reea din bare dispuse paralel cu laturile fundaiei

Armtura rezult din verificarea la moment ncovoietor n seciunile de la faa stlpului. n

calculul momentelor ncovoietoare din fundaie se consider presiunile pe teren determinate de

solicitrile transmise de stlp. Se vor considera situaiile de ncrcare (presiuni pe teren) care

conduc la solicitrile maxime n fundaie.

Procentul minim de armare pe fiecare direcie este 0.10% pentru armturi OB37 i 0.075%

pentru armturi PC52.

Diametrul minim al armturilor este de 10mm.

Distana maxim ntre armturi este de 250mm; distana minim este de 100mm.

Armtura se distribuie uniform pe limea fundaiei i se prevede la capete cu ciocuri cu

lungimea minim de 15.

b) armtura de la partea superioar, realizat din 34 bare dispuse n dreptul stlpului sau

ca o reea dezvoltat pe toat suprafaa fundaiei

Fundaiile tip obelisc care nu au desprindere de pe terenul de fundare au armtur

constructiv la partea superioar, unde se dispun pe fiecare direcie principal minimum 3 bare de

armtur OB37, cu diametrul de minim 12mm.

Diametrul minim al armturilor este de 10mm.

Distana maxim ntre armturi este de 250mm; distana minim este de 100mm.

Armtura se distribuie uniform pe limea fundaiei i se prevede la capete cu ciocuri cu

lungimea minim de 15.

c) armtura transversal pentru preluarea forelor tietoare se realizeaz ca armtur

nclinat dispus n dreptul stlpului

Fora tietoare n seciunea de calcul se determin considernd o fisur nclinat cu 45 i

presiunile dezvoltate pe teren de forele transmise de stlp.

d) armturi pentru stlp (musti)

Armturile verticale din fundaie, pentru conectarea cu stlpul de beton armat, rezult n urma

dimensionrii/verificrii stlpului. Armturile din fundaie (mustile) se alctuiesc astfel nct n

prima seciune potenial plastic a stlpului, aflat deasupra fundaiei, barele de armtur s fie

continue (fr nndiri).

Etrierii din fundaie au rol de poziionare a armturilor verticale pentru stlp; se dispun la

distane de maximum 250mm i cel puin n 3 seciuni.

Fundatii

Armtura trebuie prelungit n fundaie pe o lungime cel puin egal cu lancorare + 250mm, unde

lancorare se determin conform STAS 10107/0-90.

L

B

L

Fig. 3. Armarea fundaiilor tip talp de beton armat

Tabelul 4

Presiunea efectiv maxim pe teren (kPa)

H/L minim pentru care nu este necesar verificarea la for

tietoare a fundaiei

H/L minim pentru care nu se verific rigiditatea fundaiei

Beton C8/10 Beton C12/15*

100 0.22 0.20 0.25

150 0.25 0.23 0.26

200 0.27 0.26 0.27

250 0.29 0.27 0.28

300 0.30 0.29 0.29

400 0.32 0.30 0.33

600 0.39 0.35 0.35

*) pentru betoane de clas superioar se utilizeaz valorile date n tabelul 4 pentru clasa C12/15.

5.1.2. FUNDAII TIP BLOC I CUZINET

Fundaiile tip bloc de beton i cuzinet sunt alctuite dintr-un bloc de beton simplu pe care

reazem un cuzinet de beton armat n care se ncastreaz stlpul (fig. 4).

Blocul de beton simplu se realizeaz respectnd urmtoarele condiii:

a) nlimea treptei este de minimum 400mm la blocul de beton cu o treapt;

b) blocul de beton poate avea cel mult 3 trepte a cror nlime minim este de 300mm;

nlimea treptei inferioare este de minimum 400mm;

c) clasa betonului este minim C4/5; dac n bloc sunt prevzute armturi pentru ancorarea

cuzinetului clasa betonului este cel puin C8/10;

d) nlimea blocului de beton se stabilete astfel nct tg s respecte valorile minime din

tabelul 5; aceast condiie va fi realizat i n cazul blocului realizat n trepte (fig. 4);

Fundatii

l1 l2

hc

H

L

l c

l1 l2

hc

H1

l3

H2

l c

L

a. Bloc de beton cu o treapta b. Bloc de beton cu doua treapte

L1

Fig. 4. Fundaii cu bloc de beton simplu i cuzinet de beton armat

. Tabelul 5

Presiunea efectiv pe teren

(kPa)

Valori minime tg funcie de clasa

betonului

C4/5 C8/10 sau mai mare

200 1.15 1.05

250 1.30 1.15

300 1.40 1.30

350 1.50 1.40

400 1.60 1.50

600 2.00 1.85

Cuzinetul de beton armat se proiecteaz respectnd urmtoarele:

a) cuzinetul se realizeaz cu form prismatic;

b) dimensiunile n plan (lc i bc) vor respecta urmtoarele condiii:

- se recomand urmtoarele intervale pentru raportul lc/L respectiv bc/B:

bloc de beton cu o treapt: lc/L = 0.50 0.65

bloc de beton cu mai multe treapte: lc/L = 0.40 0.50

c) nlimea cuzinetului (hc) va respecta urmtoalele valori minime:

- hc 300mm;

- hc/lc 0.25;

- tg 0.65 (fig. 4); dac tg 1.00 nu este necesar verificarea cuzinetului la for tietoare;

- valori minime impuse de condiia de ancorare a armturilor pentru stlp, cu lungimea lancorare

+ 250mm, unde lancorare se determin conform STAS 10107/0-90;

d) clasa betonului este minim C8/10; clasa betonului rezult i din condiia de rezisten la

compresiune local a betonului din cuzinet n seciunea de ncastrare a stlpului (de regul, Rc_cuzinet

0.7Rc stlp);

Armarea cuzinetului va respecta urmtoarele condiii:

a) Armtura de la partea inferioar:

-se realizeaz ca o reea de bare dispuse paralel cu laturile cuzinetului;

- procentul minim de armare pe fiecare direcie este 0.10% pentru armturi OB37 i 0.075%

pentru armturi PC52;

Fundatii

- diametrul minim al armturilor este de 10 mm;

- distana maxim ntre armturi va fi de 250mm; distana minim este 100mm.

- armtura se distribuie uniform pe limea cuzinetului i se prevede la capete cu ciocuri cu

lungimea minim de 15.

b) Armtura de la partea superioar :

- se dispune dac cuzinetul are desprinderi de pe blocul fundaiei ;

- se realizeaz ca o reea de bare dispuse paralel cu laturile cuzinetului i ancorate n blocul

de beton simplu, dup modelul din fig. 4.b;

- diametrul minim al armturilor este de 10 mm;

- distana ntre armturi va fi de minim 100mm i maxim 250mm.

c) Armturile pentru stlp (musti):

- armturile verticale din cuzinet, pentru conectarea cu stlpul de beton armat, rezult n urma

dimensionrii/verificrii stlpului;

- armturile din cuzinet se alctuiesc astfel nct n prima seciune potenial plastic a

stlpului, aflat deasupra fundaiei, barele de armtur s fie fr nndiri;

- etrierii din cuzinet au rol de poziionare a armturiilor verticale pentru stlp i se dispun n cel

puin in 2 seciuni;

- armturile trebuie prelungite n fundaie pe o lungime cel puin egal cu lungimea de

ancorare majorat cu 250mm.

5.3. FUNDAII PENTRU STLPI METALICI

Fundaiile izolate ale stlpilor metalici se realizeaz ca fundaie cu bloc i cuzinet (fig. 7).

Se pot utiliza i modele de fundaii tip talp armat, de form prismatic, dac nlimea

acestora asigur lungimea de nglobare necesar pentru uruburile de ancorare ale stlpului i este

adecvat adncimii de fundare.

150 150 mm

Mortar de poza

2550mm grosime

Armatura

cuzinetului

Suruburi pentru fixarea

stalpului in fundatie

Stalp metalic

Carcasa pentru pozitionarea

suruburilor de ancorare

aL

Lb

L

(B)

lc

(bc)

Fig. 7. Fundaii pentru stlpi metalici

Stlpul metalic se realizeaz cu o plac de baz prevzut cu rigidizri care asigur

transmiterea presiunilor la fundaie i a forelor la uruburile de ancorare.

Seciunea n plan a plcii de baz rezult din condiiile privind limitarea presiunii maxime pe

suprafaa de contact cu betonul la urmtoarele valori:

Fundatii

- rezistena la compresiune a betonului din cuzinet;

- rezistena la compresiune a mortarului de poz.

5.3.1. Seciunea de beton

Betonul din cuzinet este de clas minim C8/10. Betonul din bloc este de clas minim C8/10

dac armturile cuzinetului sunt ancorate n blocul fundaiei; dac n bloc nu sunt dispuse armturi

de rezisten, clasa minim este C4/5.

Blocul de beton se realizeaz respectnd urmtoarele condiii:

- nlimea blocului de beton se stabilete astfel ca valoarea tg s respecte limitele minime

din tabelul 5; aceast condiie se impune i n cazul blocului realizat n trepte;

- nlimea treptei este de minimum 400 mm la blocul de beton cu o treapt;

- blocul de beton poate avea cel mult 3 trepte a cror nlime minim este de 300 mm;

- turnarea blocului de beton se va realiza astfel nct s fie asigurat continuitatea betonului.

Cuzinetul de beton armat se proiecteaz respectnd urmtoarele condiii:

- cuzinetul se realizeaz cu form prismatic;

- dimensiunile n plan ale cuzinetul (lc i bc) vor fi mai mari cel puin cu 300 mm dect

dimensiunile plcii de baz a stlpului (La, Lb (fig. 7)).

- dimensiunile n plan ale cuzinetului se stabilesc i n funcie de condiia de limitare a

presiunilor pe planul de contact cu blocul la valori mai mici dect rezistena de calcul la

compresiunea betonului;

- se recomand ca raportul bc/B (lc/L) s se situeze n intervalul 0.500.65;

- nlimea cuzinetului hc va respecta urmtoalele limite minime:

hc 300mm;

hc se stabilete astfel nct tg s respecte valorile minime din tab. 5 pentru betonul C8/10;

Armarea fundaiei se realizeaz dup modelul din fig. 7. Se vor respecta urmtoarele condiii:

- diametrul minim al armturilor este de 10 mm;

- distana dintre armturi va fi cuprins ntre minim 70 mm i maxim 200 mm;

- armturile orizontale minime, dispuse pe perimetrul cuzinetului sunt:

- 1/4 din armtura vertical din cuzinet;

- 8/200 mm.