Finala Tehnologia Lucrărilor de Construcţii Şi Maşini de Construcţii Dec 2011

Corneliu Dan HÂNCU Mihai FLOREA

Valentina EFREM

Tehnologia lucrărilor de construcţii

şi maşini de construcţii

Ovidius University Press 2012

CUVÂNT ÎNAINTE

Într-o societate în care a construi este o activitate esenţială, pentru că nici

o activitate umană nu este posibilă fără construcţii, tehnologia de execuţie şi

maşinile de construcţii aferente sunt foarte importante.

La participarea la o licitaţie pentru atribuirea unei lucrări contează atât

preţul cerut de constructor cât şi durata de execuţie. Dacă un preţ redus poate fi

tentant pentru investitor, un timp foarte scurt de execuţie poate fi, de asemenea,

un atu important în câştigatea licitaţiei.

Tehnologia elaborează metodele de lucru care permit creştera

productivităţii şi scăderea preţului de cost prin introducerea pe scară largă a

marii sau micii mecanizări (utilaje de mare capacitate dar şi unelte, dispozitive

şi accesorii pentru lucru) sau chiar a automatizării proceselor de lucru.

Prin schemele de mecanizare propuse pentru anumite categorii de lucrări

se urmăreşte realizarea condiţiilor propice pentru ca utilajele de construcţii

folosite să poată da randamentul maxim (productivitatea maximă,

productivitatea tehnică de exploatare) cu cheltuieli minime.

Prezenta lucrare are în alcătuire cinci capitole :

1. Mecanizarea şi industrializarea construcţiilor,

2. Poductivitatea maşinilor de construcţii,

3. Lucrări de terasamente,

4. Lucrări de beton şi beton armat,

5. Tehnologia lucrărilor pentru realizarea construcţiilor de alimentări cu

apă şi canalizări.

3

Lucrarea este destinată studenţilor de la facultăţile de construcţii dar poate

fi utilizată şi în liceele şi cursurile postliceale de profil sau de către cei care

lucrează efectiv pe şantier.

Autorii.

4

TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE CONSTRUCŢII ŞI MAŞINI

DE CONSTRUCŢII

CAPITOLUL I

MECANIZAREA ŞI INDUSTRIALIZAREA CONSTRUCŢIILOR

Industrializarea construcţiilor înseamnă introducerea unor metode

asemănătoare cu cele din producţia industrială în ce priveşte execuţia şi

organizarea. Industrializarea implică realizarea unor fluxuri tehnologice

eficiente, mecanizarea, automatizarea, cibernetizarea, utilizarea unor elemente

prefabricate, tipizarea, etc.

Producţia de construcţii montaj se apropie de producţia industrială iar

şantierele de construcţii sunt ocupate, în majoritate, de pregătirea, prelucrarea şi

punerea în operă a unor componente semifabricate şi prefabricate şi chiar a unor

întregi subansambluri.

Industrializarea înseamnă o viteză mai mare de execuţie cu un consum

mai mic de manoperă.

Pentru mărirea gradului de industrializare se acţionează pe direcţii ca:

1. Tipizarea şi modernizarea,

2. Prefabricarea,

3. Mecanizarea şi automatizarea,

4. Introducerea unor tehnologii noi, mai performante,

5. Organizarea superioară a lucrărilor,

6. Realizarea unei eficienţe şi calităţi superioare a execuţiei.

5

Tipizarea este acţiunea de a realiza elemente, subansambluri sau

ansambluri de componente ale construcţiilor care să poată fi produse la scară

industrială şi să fie utilizabile în cât mai multe construcţii (va trebui să fie avută

în vedere utilizarea acestor elemente tipizate încă din faza de proiectare;

exemple: stâlpi, fundaţii, piloţi, panouri mari pentru locuinţe, etc.).

Tipizarea deschide, prin optimizarea lucrărilor, calea spre utilizarea largă

a elementelor prefabricate şi poate duce la reduceri însemnate ale consumurilor

de materiale.

Modularea este acţiunea de proiectare şi executare a construcţiilor care au

în alcătuire porţiuni care se repetă în lungime, în lăţime sau pe verticala

construcţiei. Se exemplifică cu o construcţie civilă în cadre din beton armat, ca

în figura 1.

Fig. 1

Modularea se poate aplica şi la realizarea, de exemplu, a cofrajelor

metalice sau din panouri din placaj special (tegofil).

Prefabricarea înseamnă executarea construcţiilor din elemente

prefabricate realizate în următoarele condiţii:

- în unităţi de tip industrial,

6

- în baze proprii de prefabricate ale firmelor de construcţii,

- în şantier.

Prefabricarea se poate referi la elemente din beton, din metal,

componente de izolaţii, la porţiuni din instalaţii, etc.

Se poate aprecia gradul de prefabricare (Gp)în funcţie de greutatea (G),

volumul (V) sau costul elementelor prefabricate utilizate (C):

Gp= [%] (1)

Unde: - Ep elemente prefabricate utilizate (G, V sau C),

- Et elemente totale de construcţie de acelaş tip puse în operă.

Mecanizarea lucrărilor de construcţii se realizează cu scopul de a uşura

sau de a înlocui munca manuală şi a mări ritmul de execuţie. Ea se realizează

prin utilizarea de unelte, aparate, scule, dispozitive şi maşini de construcţii.

În funcţie de caracteristicile tehnice şi economice ale utilajelor folosite se

pot evidenţia:

- mica mecanizare (la lucrări uşoare : finisaje, izolaţii, instalaţii, etc. -

unelte, scule, dispozitive),

- marea mecanizare (la lucrări grele şi de mare volum : săpături, betonare,

montaje la structuri de rezistenţă, etc. - excavatoare, screpere, buldozere,

macarale, etc.).

Ţinând seama de gradul de mecanizare se poate vorbi de :

- mecanizare parţială (simplă),

- mecanizare complexă (se realizează fluxuri tehnologice în care toate

fazele de lucru sunt mecanizate ; de exemplu : săparea, transportul,

împrăşierea şi compactarea pământului).

Se poate discuta şi despre gradul de mecamizare (Gm):

7

G [%] (2)

G [%] (3)

În care : G - gradul de mecanizare simplă;

G - gradul de mecanizare complexă;

Qm - cantitatea de lucrări executată mecanizat din cantitatea

totală de lucrări Qt;

Q - cantitatea de lucrări cu cel mai mic grad de mecanizare

din şirul de operaţii al unui proces de mecanizare complexă.

Pentru ca industrializarea construcţiilor să progreseze se vor avea în

vedere:

- creşterea gradului de mecanizare,

- mecanizarea cât mai ridicată (sau chiar integrală) a principalelor lucrări

grele (terasamente, prelucrare şi transport agregate, încărcări-descărcări,

betonare, montaj).

- folosirea largă de mijloace moderne de mică mecanizare,

- reducerea volumului mărfurilor transportate (economie de energie,

poluare redusă).

- automatizarea unora dintre procesele de lucru din construcţii (de

exemplu: prepararea betonului, realizarea unor prefabricate etc.), poate

asigura creşterea eficienţei economice şi a calităţii execuţiei.

- introducerea tehnologiilor noi se poate face în toate fazele de execuţie

dar trebuie avută în vedere începând cu faza de proiectare a construcţiei.

Se pot avea în vedere soluţii constructive noi, materiale noi, tehnologii

de execuţie şi montaj noi, utilaje modernizate şi mecanizarea complexă.

8

Organizarea superioară a lucrărilor de construcţii se referă la:

- organizarea producţiei (documentaţii, planuri tehnologice, studii de

fezabilitate, organizare de şantier, baze de producţie, transport,

aprovizionare, metode moderne de programare şi informatizare a

producţiei, întreţinerea şi reparaţia utilajelor),

- organizarea muncii (condiţii de muncă, asigurarea calificării

personalului, formaţii de lucru, salarizare stimulativă, utilizarea integrală

a timpului de lucru, ordinea şi disciplina în muncă),

- specializarea muncitorilor, a echipelor sau chiar a şantierelor de

construcţii pe anumite lucrări,

- coordonarea lucrărilor în şantier de către un personal calificat şi

autorizat (constructor, beneficiar, proiectant, inspectori pentru calitatea în

construcţii).

Eficienţa şi calitatea lucrărilor de construcţii se realizeză prin toate

metodele comentate anterior. Se vor avea în vedere criterii tehnico-economice

cum ar fi:

- scăderea manoperei specifice (pe unitatea de produs),

- reducerea consumurilor specifice de materiale (inclusiv carburanţi,

materiale refolosibile sau locale, etc.),

- reducerea cheltuielilor de regie (pesonalul ajutător şi administrativ,

penalizări, locaţii, telefoane, etc.),

- reducerea duratei de execuţie a lucrărilor,

- reducerea importurilor,

- combaterea poluării mediului,

- asigurarea măsurilor de tehnică a securităţii muncii şi de prevenire şi

stingere a incendiilor,

9

- evitarea ocupării inutile a unor terenuri ce pot avea alte utilizări

productive.

10

CAPITOLUL II

PRODUCTIVITATEA MAŞINILOR DE CONSTRUCŢII

Productivitatea unui utilaj este egală cu cantitatea de lucrări (Q) pe care o

poate executa în unitatea de timp.

Cantitatea de lucrări se poate exprima în funcţie de operaţia executată, în

bucăţi, m, m2, m3, t, etc. Unitatea de timp poate fi ora, schimbul de lucru, ziua,

luna sau anul. În general productivitatea orară va fi mai mare decât cea pe

intervale de timp mai mari deoarece pot interveni diferite întreruperi în lucru.

Productivitatea maşinilor folosite în construcţii trebuie cunoscută pentru a putea

calcula numărul de utilaje (necesarul) pentru o anumită lucrare şi costul legat de

folosirea acestora.

2.1 PRODUCTIVITATEA TEORETICĂ

Se consideră drept productivitate teoretică a unei maşini producţia

realizată intr-o oră de lucru neântrerupt, calculată în condiţiile de mai jos:

- lucrul cu materiale convenţionale, care asigură umplerea la capacitatea

maximă (geometrică) a organului de lucru (de exemplu cupa unui

excavator),

- lucru continuu, fără întreruperi tehnologice,

- utilaj cu parametrii de lucru teoretici (maşină în perfectă stare de

funcţionare),

- mecanicul manipulant al utilajului să aibă o înaltă calificare,

- lucrul să fie organizat perfect

11

Valoarea productivităţii teoretice (Pt) se determină în funcţie de principiul

de funcţionare al fiecărei maşini şi reflectă calităţile sale constructive.

În funcţie de modul de lucru, maşinile de construcţii se împart în:

- maşini cu funcţionare ciclică (unele excavatoare, buldozer, macara,

autobasculantă, etc.),

- maşini cu funcţionare continuă (transportoare cu bandă sau cu şnec,

unele fabrici de betoane, instalaţii pentru prelucrarea agregatelor, etc.),

Productivitatea teoretică a maşinilor cu funcţionare ciclică se determină

ţinând seama de faptul că funcţionarea lor reprezintă repetarea unui ciclu de

lucru compus din operaţii care se succed într-o ordine bine definită, (de

exemplu la excavator:încărcarea cupei, rotire, descărcarea în autobasculantă,

rotire).

Productivitatea se va exprima în funcţie de durata ciclului (tc) sau de

numărul de cicluri pe unitatea de timp:

Pt= [ ] (4)

Pt= [ ] (5)

unde :

q-cantitatea de lucru realizată la un ciclu, în UM (unităţi de măsură

specifice),

tc-durata ciclului (minute),

n= -număr de cicluri pe oră

Productivitatea teoretică a maşinilor cu funcţionare continuă se poate

determina cu referire la volumul sau la masa materialului prelucrat. Materialul

12

se poate deplasa continuu (ca la benzile transportoare fig.2) sau în cantităţi bine

determinate (ca în cupele unei drăgi pentru săpături subacvatice; fig.3)

Fig. 2

Fig. 3

Pentru deplasarea continuă a materialului productivitatea teoretică se

exprimă cu relaţiile:

- referitor la volumul de material

Pt=3600 [m3/h] (6)

- referitor la masa materialului

Pt=3600 [kg/h] (7)

unde :

A-secţiunea materialului pe bandă (m2),

13

v-viteza de deplasare a benzii (m/s),

-densitatea materialului în grămadă (stare afânată)-(kg/m3).

Pentru situaţia din figura 3 productivitatea teoretică se exprimă cu relaţiile :

- referitor la volumul de material

Pt=3600 [m3/h] (8)

- referitor la masa materialului

Pt=3600 [kg/h] (9)

unde:

q-volumul unei cupe (m3)

v-viteza de deplasare a materialului (cupelor)-(m/s)

a-distanţa între cupe în lungul lanţului (m).

2.2 PRODUCTIVITATEA TEHNICĂ DE EXPLOATARE

Productivitatea de exploatare (Pe) numită uneori şi productivitate practică

sau normă de producţie orară, ţine seama de interacţiunea maşină-material-om-

organizarea lucrului. Ea se poate determina cu o relaţie de tipul:

Pe=Pt·C [m3/h] (10)

Unde: C-coeficient general care ţine seama de: gradul de umplere al cupei

(Kn , dacă utilajul are cupă), afânarea materialului (Ka), pierderea de material din

cupă (Kp), variaţia ciclului (Kc), starea tehnică a maşinii (Kst), calificarea

mecanicului (Km), organizarea fluxului tehnologic (Kf)şi de unitatea timpului de

lucru (Kt).

C= Kn·Ka Kp Kc Kst KmKf Kt (11)

14

C<1 şi Pe<Pt (12)

Totuşi unii dintre coeficienţii menţionaţi mai sus pot avea şi valori

supraunitare, în funcţie de natura materialului (Ka>1), ciclul de lucru (Kc>1),

etc.. S-ar putea discuta atunci de durata reală a unui ciclu de lucru (Tc):

Tc= tc·Kc şi Kc>1 (13)

Unde: tc-durata teoretică (ideală) a ciclului

În cazul unor valori supraunitare ale unor coeficienţi componenţi ai lui C

expresia acestuia ar putea fi scrisă cu valorile supraunitare la numitor.

C= (14)

2.3 NORMA DE TIMP A UTILAJULUI

Norma de timp a utilajului este durata de utilizare a utilajului (consumul

specific de utilaj) pentru a realiza o cantitate unitară de lucrare (conform

unităţilor de măsură din Indicatoarele de norme de deviz, de exemplu 100m3 de

săpătură).

Norma de timp este înscrisă în indicatorul de norme de dezvoltare pentru

categoria de lucrare avută în vedere (de exemplu, pentru lucrări de terasamente,

indicatorul de norme de deviz Ts)

Norma de timp a utilajelor este folosită pentru decontarea lucrărilor,

existând preţuri corespunzătoare pentru o oră de folosire a fiecărui tip de utilaj

(în anumite situaţii aceste preţuri se şi pot negocia cu proprietarii utilajelor).

Norma de timp pentru utilaje se referă la ora de lucru, incluzândşi

anumite pauze tehnologice. Salarizarea mecanicilor se va face însă doar la ore

efectiv lucrate.

15

Relaţia între productivitatea de exploatere (Pe)şi norma de timp a

utilajului (Ntu) este de forma:

Pe= [UM/h] (15)

unde:

Ntu-ore (h)

UM-unitatea de măsură pentru categoria de lucrare efectuată (m,m2,m3,t,etc.)

16

CAPITOLUL III

LUCRĂRI DE TERASAMENTE

3.1 PROPRIETĂŢILE FIZICO - MECANICE ŞI CARACTERISTICILE

TEHNOLOGICE ALE PĂMÂNTURILOR

3.1.1 Proprietăţi fizice şi influenţa lor asupra rezistenţei la săpare

Terenurile întâlnite în timpul execuţiei unor construcţii pot fi roci

compactate (semistâncoase sau stâncoase) şi roci dezagregate, numite şi

pământuri. Acestea sunt amestecuri de particule solide de forme şi mărimi

diferite între care se află spaţii libere umplute cu apă, aer sau alte gaze. Din

acest motiv se poate spune că pământurile sunt complexe solid-lichid-gaz.

Pământurile absolut uscate pot avea doar fazele solid şi gaz iar cele

saturate cu apă, doar solid şi lichid.

În funcţie de mărimea granulelor fazei solide se poate vorbi de bolovăniş,

balast, pietriş, nisip, praf şi argilă.

După aranjarea în structură a particulelor fazei solide se poate discuta de

o structură:

- granulară (Ф=0,05-200 mm),

- celulară (Ф=0,005-0,05 mm),

- floculară (Ф<0,005 mm).

Structura granulară este specifică nisipurilor, pietrişurilor şi

bolovănişurilor,

17

Structura celulară este specifică prafurilor şi argilelor iar structura

floculară este caracteristică particulelor coloidale.

Apa din sol poate fi: legată fazic (absorbită: higroscopicitate sau pelicule

la suprafaţa solului), legată chimic (de hidratare),apă liberă (sau de tranziţie:

freatică).

Pământurile se găsesc „în situ” în stare naturală, cu îndesarea dată de

sarcina geologică. După săpare pământurile ajung într-o stare afânată. După

punerea în lucrare (în umpluturi) pămâturile pot fi compactate artificial sau se

compactează în timp sub greutate proprie (tabel 1)

Tab. 1 [24]

PământulAfânarea la săpare (%)

Afânare remanentă după 1-2 ani (%)

Nisip 8-17 1-2,5

Nisip cu piatră, balast, pământ cu rădăcini, löess umed, teren sărat, argilă nisipoasă, nisip argilos

14-28 1,5-5

Turbă şi pământ vegetal 20-30 3-4

Agilă moale grasă, argilă nisipoasă grea, löess uscat

24-30 4-7

Pietriş de râu, argilă şistosă, argilă nisipoasă, leossoidă

26-32 6-9

Marnă, calcar cochilifer 33-37 11-15

Stâncă derocată neânfoiată 30-45 10-20

Stâncă derocată înfoiată 45-50 20-30

Afânarea este caracterizată de un coeficient de afânare (Ka) :

Ka = (16)

18

unde:

Va, γa – volumul şi greutatea specifică în stare afânată

Vn, γn – volumul şi greutatea specifică în stare naturală.

Se defineşte şi un coeficient de încărcare (Kî) care arată ce volum poate fi

preluat de o cupă de excavator:

Kî= (17)

Pentru diverse pământuri aceşti coeficienţi sunt daţi în tabelul 2.

Tab. 2 [12]

Pământul Densitatea ( ) kg/m3

Ka KîNaturală Afânată

Argilă1570 -

21201245 - 1600 1,26-1,33 0,75-0,79

Argilă cu pietriş

1660 - 1840

1420 - 1540 1,17-1,19 0,84-0,85

Pământ obişnuit

1690 - 2000

1310 - 1630 1,23-1,29 0,78-0,81

Pietriş1730 -

20901610 - 1830 1,07-1,14 0,88-0,93

Nisip 1730 - 2090 1540 - 1840 1,12-1,14 0,88-0,89

Balast1930 -

20201720 - 2020 1,10-1,12 0,89-0,91

Densitatea ( ) pământului poate fi avută în vedere sub mai multe aspecte :

- densitatea părţii solide (scheletului),

- densitatea în stare uscată a pământului,

- densitatea în stare naturală a pământului

- densitatea în stare saturată a pământului.

19

Densitatea creşte cu creşterea umidităţii. Câteva valori orientative ale

densităţii sunt prezentate în tabelul 2.

În mod asemănător se poate comenta şi greutatea specifică (γ ; γ=ρ·g).

O altă proprietate fizică a pământurilor este porozitatea. În legătură cu

aceasta se stabilesc următoarele relaţii:

n= [%] (18)

e= [%] (19)

unde:

n-porozitate absolută

e-indicele porilor

Vn-volumul porilor

V-volumul aparent al pământului

Vs-volumul fazei solide a pământului.

Referitor la porozitate se calculează gradul de îndesare a pământului (ID)

şi capacitatea de îndesare (Ci):

ID= (20)

Ci= (21)

unde:

emin, emax-indicii minimi şi maximi ai porilor pământului respectiv

e-indicele porilor pământului analizat (în stare naturală).

O caracteristică importantă a pământurilor este şi umiditatea:

20

U= [%] (22)

unde:

-greutatea specifică a pământului umed

-greutatea specifică a pământului uscat.

Plasticitatea caracterizeză pământurile coezive (prafuri argiloase,argile,...)

între anumite limite de umiditate şi reprezintă capacitatea acestora de a se

deforma sub încărcările exteriore fără a-şi modifica volumul şi fără apariţia

fisurilor în masa de pământ.

În funcţie de umiditatea pământurilor coezive (U) se poate defini starea

acestora ca şi stările limită specifice:

→ starea curgătoare → limita de curgere (UL) → starea plastică → limita

de plasticitate (UP) → starea solidă cu contracţie → limita de contracţie

(US) → starea solidă fără contracţie (stare curgătoare – deformare sub

greutatea proprie).

Se pot defini 3 indici:

- indicele de plasticitate (Ip),

Ip=UC-Up [%] (23)

- indicele de onsistenţă (Ic),

[%] (24)

- indicele de lichiditate (IL)

IL= [%] (25)

În terenurile poroase apa subterană poate curge (ele sunt permeabile). Se

poate discuta de un coeficient de permeabilitate (sau de filtraţie-Darcy):

21

K= [m/s sau cm/s] (26)

unde:

v-viteza de curgere a apei

i-gradientul hidraulic (panta)

Ordinul de mărime al acestui coeficient este:

- pentru pietrişuri : 10-102-cm/s,

- pentru nisipuri: 10-3-10 cm/s,

- pentru argile: 10-9-10-7.

3.1.2 Proprietăţile mecanice şi influenţa asupra rezistenţei la săpare

Aceste proprietăţi caracterizează comportarea pământurilor sub încărcări.

Caracteristicile care intervin în mai mare măsură în executarea lucrărilor

de pământ sunt compresibilitatea, rezistenţa la forfecare (tăiere), unghiul

taluzului natural şi modul în care se deformează pământul.

O influenţă certă asupra procesului de săpare o are forma organului de

săpare al utilajului şi poziţia sa în timpul lucrului. În funcţie de aceasta se

desprind din teren porţiuni (brazde) de forme diferite (fig. 4): pământuri tari cu

umiditate mijlocie sau uscate (a şi b), pământuri plastice umede (c), pământuri

slab coezive (d).

Organul de săpare al maşinilor de construcţii poate fi:

- cupă (exccavatoare, scrpere),

- lamă (buldozer, greder, greder elevator cu lamă),

- disc (greder elevator cu disc),

22

- dinţi (scarificator).

Fig.4

Compresibilitatea este proprietatea pămâtului de a-şi reduce volumul sub

încărcări exterioare de compresiune. Compresibilitatea se determină în laborator

cu ajutorul unui aparat numit edometru. Se poate determina tasarea specifică ( )

[%] (27)

unde:

-deformaţia probei

h-înălţimea iniţială a probei

Compresibilitatea se poate determina şi „in situ” (modul de deformaţie

liniară obţinut prin încercarea cu placa).

Rezistenţa la forfecare (δ) se exprimă cu relaţia:

δ = c + σ tgφ [N/mm2] (28)

unde:

c-coeziunea [N/mm2]

23

σ-efortul unitar normal [N/mm2],

φ-unghiul de frecare interioară (grade), (cşi φ se determină în laborator)

Coeziunea este proprietatea unui pământ de a putea prelua tensiuni de

întindere sau forfecare.

Unghiul taluzului natural este unghiul pe care îl formează taluzul unui

depozit de material necoeziv (la limita echilibrului) cu orizontala. El poate fi

static (la o grămadă de material granular) sau dinamic (la o cantitate de material

granular sub influienţa organului de lucru în mişcare al unui utilaj terasier).

3.1.3 Compoziţia granulometrică şi clasificarea pămâturilor

Compoziţia granulometrică a nisipurilor, pietrişurilor şi bolovănişurilor se

poate studia prin cernere pe seturi de site sau ciururi standardizate. În urma

analizei se pot trasa histograma sau curba granulometrică.

Compoziţia granulometrică a materialelor cu granulaţie foarte fină

(prafuri, argile) se poate studia prin sedimentare.

Pentru clasificarea pământurilor se utilizează şi diagrama ternară (nisip-

argilă-praf). Pământul este denumit în funcţie de fracţiunea predominantă (de

exemplu: argilă nisipoasă, nisip argilos, argilă prăfoasă, etc.).

În funcţie de natura legăturii între particule, pământurile se pot clasifica

în coezive şi necoezive. În tabelul 3 se prezintă unele caracteristici ale

pământurilor (coeziunea c şi categoria pământului pentru procesul de săpare).

Tab. 3 [12]

Tipul de pământ Categoria Coeziunea

Pământ vegetal de suprafaţă I Slab coeziv

Argilă nisipoasă I Coeziune mijlocie

24

Pământ argilos II Foarte coeziv

Argilă grasă III Foarte coeziv

Argilă sistoasă IV Coeziune mijlocie

Pământurile necoezive sunt: nisipurile, pietrişurile şi bolovănişurile

(uneori se consideră în această categorie şi rocile naturale derocate şi

concasate).

Pământurile coezive sunt: pământurile argiloase sau prăfoase, mâlurile şi

nămolurile. O atenţie specială în această categorie se acordă loessurilor

(pămâturi macroporice).

3.1.4 Caracteristici tehnologice pentru lucrările de pământ

Lucrările de pământ au o serie de caracteristici legate de corelaţia între

amplasamentul lucrării, tipul de pământ şi utlajul folosit.

Capacitatea unui teren de a suporta încărcările date de pneurile sau

şenilele vehiculelor sau utlajelor care circulă pe el se numeşte traficabilitate (T).

Ea depinde de natura pămâtului, de umiditatea acestuia şi de presiunea

admisibilă pe teren (convenţională).

Traficabilitatea se poate evalua prin teste în teren (in situ).

Terenurile cu traficabilitate slabă sunt cele moi, mlăştinoase

(caracterizate şi de presiune admisibilă redusă) dar şi cele acidentate. Aceste

terenuri opun rezistenţă sporită la deplasarea vahiculelor şi le suprasolicită,

ducând la sporirea consumului de carburanţi şi la reducerea productivităţii.

25

Norma de timp a utilajelor care lucrează în asemenea condiţii poate fi mărită cu

10-15% în raport cu lucrul în terenuri cu umiditate mai redusă (normală,

naturală).

O altă caracteristică tehnologică a terenurilor supuse lucrărilor de

terasamente este şi cea legată de scurgerea liberă (gravitaţională) a apelor de

suprafaţă (de exemplu, din precipitaţii)

O bună caracteristică de scurgere a terenului va favoriza o bună

traficabilitate.

Încărcabilitatea pământului permite aprecierea uşurinţei cu care un

anumit tip de pământ se poate încărca (descărca) în (din) cupa sau bena unui

utilaj. Ea depine de natura pământului şi de umiditate.

Pământurile argiloase umede se lipesc atât de cupa excavatorului cât şi de

bena autobasculantei. Acesta este un exemplu de încărcabilitate redusă

(dificilă). Pentru comparaţie se poate spune că materialele necoezive (granulare)

au o încărcabilitate bună (ridicată). Pentru situaţiile de încărcabilitate redusă se

poate spori norma de timp a utilajelor implicate cu până la 25%.

O caracteristică cu urmări tehnologice importante este poziţionarea

frontului de lucru (a pământului care urmează a fi săpat) în raport cu nivelul

apei. Tehnologiile şi utilajele folosite se împart în:

- tehnologii şi utilaje pentru săpături la uscat,

- tehnologii şi utilaje pentru lucru sub nivelul apei (utilajele pot lucra de

pe uscat sau pot fi chiar plutitoare).

Tehnologiile de lucru la uscat se pot diviza în: săpături deschise şi

săpături închise (galerii subterane în tehnologia cu scut sau cu alte utilaje).

Pentru utilajele care lucrează de pe uscat dar sapă sub nivelul apei se pot

acorda sporuri la norma de timp în funcţie de adâncimea de lucru sub apă.

26

Tot ca o caracteristică tehnologică a lucrărilor de terasamente se poate

cita şi coeficientul de releu (Kr), datorat faptului că volumul de pământ

transportat (Vt) este mai mare decât volumul de pământ săpat (Vs), deoarece se

produce afânarea acestuia:

Kr= >1 (29)

În lucrările de terasamente se folosesc utilaje care se deplasează în timpul

lucrului (scepere, gredere, buldozere, excavatoare cu mai multe cupe, ...) şi

utilaje care staţionează pe poziţie (excavatoare cu o singură cupă, foreze, …).

Definirea frontului de lucru depinde de tipul de utilaj:

- pentru utilaje care se deplasează frontul de lucru este spaţiul plan în care

se deplasează utilajul în timpul lucrului,

- pentru utilaje care staţionează pe poziţie frontul de lucru se referă la

spaţiul necesar lucrului la nivelul de „staţionare” a utilajului.

Dimensiunile frontului de lucru sunt: lungimea (L), lăţimea (l), înălţimea

(H), sau adâncimea (U).

În funcţie de dimensiuni, fronturile de lucru se pot clasifica în:

- Spaţii largi: L şi l >Lu (Lu-lungimea utilajului sau grupului de utilaje

legate),

- spaţii restrânse: L şi l între 2,5 m ÷ 10Lu şi adâcimea U=2 ÷ 30 m

- spaţii înguste: l = 1÷2,5 m; L este mare şi U 6 m (>6 m în condiţii

speciale)

- spaţii foarte înguste: l=0.2÷1m, L este foarte mare şi U 3.5 m (>3,5 m

în cazuri speciale).

27

În fronturile de lucru în spaţii largi utilajul intră şi se retrage prin mijloace

proprii în timp ce în situaţia spaţiilor restrânse utilajul poate fi introdus sau scos

cu macaraua.

Tehnologiile de lucru şi utilajele se aleg în funcţie de dimensiunile

frontului de lucru.

Exemple de fronturi de lucru:

- în spaţii largi: relizarea de platforme, săparea unor canale de navigaţie,

etc.,

- în spaţii restrânse: lucrări de excavaţii pentru realizarea fundaţiilor

directe,

- în spaţii înguste: şanţuri pentru conducte de diametre mari,

- în spaţii foarte înguste: şanţuri pentru cabluri electrice, conducte de

diametre reduse, etc.

3.2 CALCULUL VOLUMELOR DE TERASAMENTE

Principalele lucrări de terasamente (ca volume de material prelucrat) sunt

săpăturile şi umpluturile. Alte lucrări de terasamente sunt nivelările şi

compactările.

Volumele acestor lucrări de pământ se măsoară după cum urmează:

- săpăturile: pământul în stare naturală (înainte de săpare, neafânat),

- umpluturile: pământul pus în lucrare şi compactat conform proiectului.

Dimensiunile săpăturilor (umpluturilor) sunt: lungimea (L), lăţimea (l),

adâncimea (U) faţă de cota de lucru sau înălţimea (H) faţă de această cotă.

Într-o lucrare se pot avea în vedere nivele diferite caracterizate prin:

28

- cote absolute, în raport cu cota zero a mării (Z),

- cote ale terenului natural din zona lucrării (CTN),

- cota zero convenţională a construcţiei (de exemplu: la o construcţie

civilă cota pardoselii de la parter, la un drum - cota îmbrăcăminţii în axul

drumului,etc.),

- cota de lucru (cota terenului după înlăturarea stratului vegetal sau de

teren degradat),

- cota de proiect (cota de fund a săpăturii sau cota superioară a umpluturii

- CP).

Panta terenului sau a unei lucrări de terasament se defineşte ca în figura 5.

i=tg = [%; 1: m; grade] (30)

Fig. 5

În notaţia 1:m valoarea lui m se numeşte şi coeficientul taluzului (este

cotangenta unghiului ).

Curbele de nivel după un plan de situaţie reprezintă intersacţia reliefului

natural cu planuri de nivel (orizontale). Pe un plan de situaţie o orizontală este

paralelă la curbele de nivel iar linia de pantă maximă a terenului este

perpendiculară pe aceasta.

Săpătura se poate realiza în anumite condiţii vertical (pământuri coezive,

pe anumită adâncime, la o anumită umiditate; a se vadea cunoştinţele de la

29

geotehnică ). În mod obişnuit, săpăturile şi umpluturile se realizează în taluz (cu

părţile laterale înclinate).

Săpăturile verticale, peste limitele în care se pot menţine natural, vor

trebui asigurate cu sprijiniri, pentru a preveni accidentele de muncă.

Săpăturile în taluz, pentru a se evita alunecările, se vor executa cu

următoarele pante maxime de taluz (valori orientative):

- argilele: 1:0,5 (sau 2:1) - 1:0,67 (sau3:2),

- nisipurile: 1:1,25 - 1:1,5.

Săpăturile (a) şi umpluturile (b) se reprezintă convenţional ca în figura 6.

Fig. 6

Fig. 7

30

Realizarea pe un teren cu pantă trnsversală a unei terase, prin

compensarea volumelor de umplutură cu cele de săpătură se reprezintă ca în

figura 7.

Lucrările de terasamente sunt reprezentate în proiect printr-un plan de

sitaţie pe care sunt trasate lucrările de executat, cu detaliile necesare şi numit

plan de săpături (sau de umplutură, eventual plan de poziţionare).

Calculul volumelor lucrărilor de pământ se poate face :

- în cazul lucrărilor de lungime mare în raport cu celelalte dimensiuni:

canale, diguri, şanţuri, etc.

- în cazul lucrărilor cu suprafaţă mare în raport cu adâncimea săpăturii

(înălţimea umpulturii): platforme şi sistematizări de terenuri, terenuri de

sport, etc.

În primul caz se poate aplica metoda bazată pe profile iar în cazul doi

metoda împărţirii suprafeţei în careuri sau triunghiuri (metoda cartogramei).

Metoda profilelor are la bază determinarea din planul de situaţie, pe

traseul lucrării proiectate, a profilului longitudinal prin lucrare, pe care se

evidenţiază:

- linia terenului natural (CTN),

- linia cotelor de proiect (CP)- fundul săpăturii sau coronametul

umpluturii.

La distanţe de până la 100 m între ele, în puncte caracteristice ale

terenului sau lucrării (schimbări de pantă, schimbări de secţiune ale lucrării….),

se realizează profile transversale prin teren şi lucrare, pe care se evidenţiază

secţiunile de săpătură (debleu) şi/sau de umplutură (rambleu).

Scările pentru deplasarea profilelor se aleg convenabil pentru lucru.

Pentru profilul longitudinal se pot folosi scări diferite pe orizontală (de

31

exemplu, scara planului de situaţie) şi pe verticală (o scară mai mare, 1:10÷

1:100).

Profilele ar putea avea aspectul din fig. 8.

Pe porţiunea de profil longitudinal între 2 profile (secţiuni) transversale

(situate la distanţa d ) volumul se calculează în felul următor:

- se determină secţiunea de săpătură (s) şi de umplutură (u) în fiecare

capăt al traseului,

- se determină secţiunile medii de săpătură şi umplutură între capetele

tronsonului,

- se calculează volumul de săpătură şi de umplutură înmulţind secţiunile

de la punctul anterior cu distanţa „d”.

Calculul volumelor totale de săpătură se face prin însumarea volumelor

calculate între secţiunile caracteristice din profilul longitudinal.

32

Fig. 8 Metoda profilelor.

S-săpătură; U-umplutură; A-B-traseu canal

Pot apărea trei situaţii:

- volumele de săpătură şi umplutură sunt egale (se compensează),

- volumul de săpătură este mai mare (rămâne material săpat care va

trebui depus într-un depozit),

- volumul de umplutură este mai mare (va trebui adus material

suplimentar; se va realiza o groapă de împrumut).

Metoda cartogramei constă în împărţirea suprafeţei terenului pe care se

amenajază, de exemplu, o platformă industrială, în carouri (mai rar în triughi).

Pentru ficare carou se stabileşte cota fiecărui colţ şi confruntând-o cu cota

terenului natural (CTN) vedem dacă va fi vorba despre săpătură sau umplutură.

Procedeul este prezentatîn figura 9.

33

Fig. 9

Dacă toate colţurile caroului studiat arată săpătură (A,B,C,D) atunci se

face media cotelor şi din ea se scade cota de proiect. Rezultatul se înmulţeşte cu

suprafaţa caroului (carourile pot fi pătrate cu latura de 10, 20, .., 50 m sau

dreptunghiuri, în funcţie de gradul de frămâtare al reliefului terenului natural).

Dacă toate colţurile caroului sunt în umplutură se procedează identic doar

că volumul calculat va fi de umputură în cazul în care cota terenului natural

împarte caroul în zone de săpătură şi de umplutură (caroul EFGH din fig. 9)

atunci se subîmparte în două patrulatere: EXYH şi XFGY (fig.10.) şi pentru

fiecare se procedează ca mai sus.

34

Fig. 10

În final se însumează toate volumele de săpătură şi toate volumele de

umplutură pentru a constata dacă ele se compensează sau este nevoie de un

depozit pentru săpăturile excedentare sau de o groapă de împrumut pentru

umpluturile neacoperite cu volumele rezultate din săpături.

Metoda poate fi aplicată şi în două etape:

- în prima fază se face calculul volumului de pământ vegetal(sau de

teren degradat )care nu poate fi folosit în umpluturi,

- în a doua fază de lucru se calculează volumele de terasamente pentru

restul de pământuri până la cota de proiect.

Chiar dacă nu poate fi folosit la umpluturi, pământul vegetal (care este o

reală valoare pentru agricultură ) va fi depozitat separat pentru a putea fi utilizat

ulterior la redarea în circuitul agricol a unor zone acoperite de umpluturi sau a

unor terenuri nefertile.

O problemă specială a calculului volumelor de terasamente esta cea a

determinării mărimi depozitelor de pământ ce trebuie realizate provizoriu sau

35

definitiv (atunci când în urma finalizării lucrărilor rămân volume de pământ

neutilizate; vezi canalul Dunăre-Marea Neagră).

Depozitele provizorii pot avea formă de con (fig.11) sau prismatică

(fig.12). Tot în acelaşi fel se pot trata şi umpluturile în corpul unor diguri, etc.

Fig. 11 – a – forma teoretică; b – forma reală

H= (31)

Unde: -unghiul taluzului natural.

Volumul depozitului :

(32)

Fig. 12

Ca şi în fig 11:

36

- secţiunea transversală (1-1)este un triunghi isoscel cu aria

(33)

- volumul depozitului este format din două jumătăţi de con şi o prismă

triunghiulară

(34)

Depozitele definitive ar putea avea forme diverse, începând cu trunchiuri

de piramidă cu baza foarte largă şi mergând până la forme oarecare în cazul

umpluturilor realizate într-o depresiune naturală a terenului unde se încearcă, de

exemplu, redarea terenului în circuitul agricol (umplere, nivelare, acoperire cu

pământ vegetal ).

Gropile de împrumut se tratează asemănător doar că reprezintă zone de

săpătură.

3.3 LUCRĂRI PREGĂTITOARE PENTRU LUCRĂRILE DE

TERASAMENTE

Primele lucrări care se fac la demararea unei construcţii sunt lucrările de

terasamente. Nu întotdeauna se pot începe lucrările fără a realiza în prealabil o

pregătire a terenului.

Lucrările pregătitoare pot conţine următoarele etape de lucru:

- lucrări topografice (lucrări obligatorii),

- defrişarea arborilor şi arbuştilor,

- curăţarea terenului, scarificarea mecanizată,

37

- decopertarea stratului vegetal sau a terenului degradat,

- demolarea unor construcţii vechi şi transportul materialelor rezultate,

lucrări complementare lucrărilor de terasamente (epuizmentul apelor

de suprafaţă de pe terenul destinat viitoarei construcţii).

Pe unele amplasamente nu sunt necesare toate aceste lucrări.

3.3.1 Lucrări topografice

Lucrările topografice pot avea atât caracterul de lucrări pregătitoare ale

lucrărilor de terasamente dar vor fi prevăzute şi pe timpul execuţiei acestora

pentru urmărirea calităţii lucrărilor şi calculul volumelor de terasamente.

Lucrări topografice se execută de asemenea şi pentru trasarea şi urmărirea

execuţiei construcţiei. În multe situaţii se fac măsurători topografice şi pentru

urmărirea comportării în timp a construcţiilor (civile, industriale, hidrotehnice,

….).

Cu caracter de lucrări pregătitoare se execută măsurători pentru

transmiterea în zona lucrării a cotelor geodezice de la o bornă a reţelei de

triangulaţie (se montează o bornă cu cote transmise) şi măsurători legate de

identificarea şi precizarea în teren a amplasamentului lucrării (se plantează

ţăruşi de lemn sau metalici).

Prin ţăruşi se delimitează chiar zona pe care urmează să se desfăşoare

celelalte lucrărin pregătitoare. Deoarece este clar că în timpul lucrului aceşti

ţăruşi vor fi deterioraţi, se vor planta ţăruşi de rezervă în afara amplasamentului

lucrării, cu ajutorul cărora să se poată face şi reface trasarea lucrărilor în diverse

faze de execuţie.

Aparatura folosită va fi :

38

- pentru unghiuri verticale şi orizontale şi pentru distanţe - teodolitele

(optice sau cu laser),

- pentru cote verticale - nivelele,

- pentru lungimi – rulete şi panglici,

- anexe ale teodolitelor şi nivelelor, mire şi reflectoare, fire cu plumb,

- pentru pante de taluz, şabloane de lemn sau metalice cu nivelă, etc.

La finalizarea tuturor celorlalte lucrări pregătitoare se reiau lucrările

topografice, se reface trasarea iniţială, se transpun în teren dimensiunile şi

forma lucrărilor de terasamente ca şi axele principale ale viitoarei construcţii.

De exemplu, la o construcţie civilă sau industrială se trasează fundaţiile.

Trasarea se va face şi în exteriorul amprizei fundaţiilor, pe nişte cadre de

lemn, pentru a se putea reface elementele de trasare şi a putea fi transmise în

adâncimea gropii de fundaţie (pe cadrele de lemn se bat cuie pe care se pot

întinde sârme; de la aceste sârme se pot transmite pe verticală-în adâncime-

elementele trasării cu ajutorul firului cu plumb).

3.3.2 Lucrări de defrişare

Atunci când ampriza viitoarei construcţii este acoperită cu vegetaţie

lemnoasă, înainte de începerea lucrărilor de terasamente apare ca necesară

operaţia de defrişare. Se vor tăia tufişurile, arbuştii şi se va îndepărta materialul

lemnos. În caz contrar lemnul rămas fie va încurca săparea gropilor de fundaţie

fie, rămânând în umplutură vor putrezi şi vor permite în timp infiltrări ale apei

şi tasări neuniforme sub greutatea proprie a pământului sau sub cea a

construcţiei.

39

Defrişarea mecanizată poate cuprinde, după caz, unele din următoarele

operaţii:

- defrişarea mecanizată a tufişurilor şi arbuştilor (au diametre sub 10

cm) cu ajutorul defrişatorului montat pe tractor cu şenile sau cu

buldozerul,

- doborârea arborilor cu diametre mai mari prin tractare cu cabluri şi

tractare sau prin tăiere cu ferăstrăul mecanic,

- scoaterea buturugilor şi rădăcinilor cu dispozitive adaptate la tractoare

sau la excavatoare (în locul cupei; un astfel de utilaj poate scoate 175-

250 buturugi cu rădăcini în 8 ore); în literatura tehnică se menţionează

şi scoaterea buturugilor foarte dificile cu ajutorul explozivilor.

Suprafaţa defrişată va trebui să fie mai mare decât cea a viitoarei

construcţiicu cu câte 4-5 m pe fiecare latură (fig. 13) pentru a nu rămâne

rădăcini în zona viitoarelor fundaţii şi pentru a crea un spaţiu exterior utilizabil

pentru deplasarea utilajelor, materialelor şi muncitorilor.

Fig.13 1-Suprafaţa defrişată; 2-suprafaţă construibilă; l = 4-5 m

Suprafeţele mari, care trebuie defrişate, se vor împărţi în parcele cu

lungime de 500-1000 m şi lăţime de 50-100 m.

40

În interiorul parcelelor se aplică schemele tehnologice de defrişare în

funcţie de mărimea frontului de lucru şi de natura materialului lemnos ce trebuie

tăiat. Fâşiile de teren defrişat la o trecere a utilajului (B) se vor suprapune pe 15-

25 cm (fig. 14).

Fig. 14

Atunci când lucrarea se execută într-un spaţiu îngust (de exemplu

un drum sau o cale ferată care traversează o pădure ) se poate aplica schema de

mecanizare în zigzag (fie longitudinal fie transversal), prevăzută în figura 15. Se

poate lucra cu mai multe utilaje simultan.

Fig.15

41

Lăţimea fâşiei defrişate la o trecere (B1) depinde de caracteristicile

tehnice ale utilajului folosit (de exemplu mărimea lamei buldozerului; B; B1=B-

25 cm).

Pentru lucrările de defrişare în spaţii lungi (de exemplu, terenuri pentru

hale industriale, complexe zootehnice de tip industrial, aeroporturi, etc.) se pot

aplica schemele de defrişare circulară (longitudinală sau transversală, fig.16)

sau în spirală (fig.17).

Fig. 16

Fig. 17

42

Productivitatea tehnică de exploatare a defrişatoarelor (Pe) se poate

determina cu relaţia:

Pe= [m2/h] (35)

Unde: B1=B-0.25m, lăţimea efectiv defrişată la o trecere a utilajului (m),

L-lungimea parcelei defrişate (m),

Kt=0.75-0.85, coeficientul de utilizare a timpului de lucru,

Kr-coeficientul de rezistenţă al materialului lemnos, în funcţie de esenţa

lemnului (Kr=1 pentru foiase şi Kr<1 pentru răşinoase),

Tc-durata ciclului de lucru,

Tc= td+tm+tI [min] (36)

td= [min] (37)

td-timpul de defri;are efectivă,

vd-viteza de deplasare a utilajului de defrişare [m/min],

tm-timpul de manevră pentru îndepărtarea materialului defrişat,

tI-timpul de întoarcere a utilajului la capătul fiecărei fâşii defrişate.

Norma de timp a utilajului se exprimă în ore/ha.

3.3.3 Curăţarea terenului

Această operaţie reprezintă îndepărtarea de pe teren a resturilor de

material lemnos de la defrişare, a pietrelor, a unor deşeuri industriale sau chiar a

43

vegetaţiei de baltă (dacă terenul a fost mlăştinos sau acoperit cu bălţi). Se poate

lucra şi cu mai multe utilaje simultan.

Pentru îndepărtarea crengilor, cioatelor, rădăcinilor precum şi a pietrelor

de pe suprafaţa terenului se pot folosi: tractoare cu echipament de defrişat şi

adunat, buldozere sau autogredere. Schemele de mecanizare pot fi aceleaşi ca la

operaţia de defrişare. Se poate lucra şi cu mai multe utilaje simultan.

Pentru îndepărtarea vegetaţiei de baltă se vor lua în primul rând măsuri de

drenare şi îndepărtare a apei. Vegetaţia se poate îndepărta cel mai bine cu

excavatoare cu cupă graifăr din două piese. Transportul se face cu

autobasculantele.

Pentru strângerea şi îndepărtarea deşeurilor de dimensiuni mari se pot

folosi macarale şi autobasculante. Deşeurile mici se vor aduna cu buldozere şi

încărcătoare frontale şi se vor transporta cu autobasculante. Încărcătoarele

utilizate pot avea roţi metalice cu crampoane şi cupe realizate din grile metalice

(asemănătoare celor care operează în depozite de deşeuri menajere, stradale şi

industriale ale localităţilor).

3.3.4 Scarificarea terenurilor

Scarificarea este operaţia tehnologică de afânare a terenurilor, dislocarea

rocilor, extragerea pietrelor şi rădăcinilor îngropate rămase după defrişare.

Scarificarea se poate aplica şi terenurilor îngheţate pentru a permite lucrul

pe timpul rece şi se aplică periodic şi pe terenurile agricole (ca alternativă a

arăturilor adânci -70÷80 cm) pentru înlăturarea stratului de teren compactat în

timp prin circulaţia maşinilor agricole (situat sub adâncimea de arătură curentă

numit hardpan). Se pot scarifica îmbrăcăminţi rutiere vechi, care trebuie

demolate.

44

Scarificarea se poate face până la adâncimi de 1 m dar adâncimile depind

de natura terenului şi scopul scarificării:

- scarificarea terenului cu rezistenţă mare la tăiere (categoriile IIIşi IV)

pentru a permite săparea lor cu utilajele terasiere care nu ar putea lucra

în aceste terenuri,

- scarificarea terenurilor care au fost supuse operaţiei de defrişare,

- scarificarea unor îmbrăcăminţi rutiere degradate în vederea refacerii

(pentru această operaţie au fost realizate şi utilaje specifice, frezele,

care înlătură doar îmbrăcămintea atunci când fundaţia drumului nu

trebuie refăcută).

Echipamentul de scarificare constă dintr-un grup de 3-5 dinţi de oţel şi se

poate monta pe tractoare cu şenile, autogredere, încărcătoare pe şenile sau pe

pneuri şi mai rar pe alte utilaje terasiere.

Schema unui utilaj pentru scarificare montat pe tractor este prezentată în

fig 18.

Fig 18

unde:

Us-adâncimea de scarificare

Bs-lăţimea de scarificare

45

Scarificarea terenurilor de categoriile III – IV se face pentru a permite

apoi lucrul cu utilajele terasiere cum ar fi: buldozere pe pneuri, gredere,

screpere. Aceste maşini nu ar putea lucra în terenurile respective nescarificate.

Se pot aplica schemele tehnologice circulare sau în zigzag (fig.15 şi 16)

după cum urmează:

- scarificarea circulară sau în zigzag pentru fronturi de lucru cu lăţime

mare,

- scarificarea în zigzag pentru fronturi de lucru cu lăţime mică.

Fâşiile scarificate (Bs) se vor suprapune cu 15-25 cm (fig.14; B1=Bs-

(15÷25) cm).

Productivitatea tehnică de exploatare a unui scarificator se poate calcula

cu:

Pe= [m3/h] (38)

unde:

V-volumul scarificat (m3),

B1-lăţimea scarificată efectiv (m),

Us-adâncimea de scarificare (0.2-0.3 m),

L-lungimea fâşiei scarificate (m),

vs-viteza de lucru (m/min)

Tc-durata ciclului (min),

ti-timpul de întoarcere (min),

n-număr de treceri pe aceeaşi fâşie de teren (dacă e cazul),

Kt=0.75-0.85, coeficientul de utilizare a timpului de lucru,

46

Ks-coeficient al rezistenţei terenului la scarificare (Ks=1 pt. teren de

categoria IV şi Ks=0,62-0,65 pentru teren categoria III).

Norma de timp a utilajului se exprimă (în indicatoarele de norme de

deviz) în ore/100m3.

Scarificarea este obligatorie după operaţia de defrişare indiferent de

categoria terenului şi are ca scop înlăturarea rădăcinilor îngropate. Se aplică o

scarificare în două treceri: una longitudinală şi una transversală. Adâncimea de

scarificare recomandată este de 50 cm.

Productivitatea de exploatare se poate determina cu relaţia (38) dacă se ia

Us=1 şi se înlocuieşte Ks cu Kd (coeficient determinat de densitatea rădăcinilor

pe teren, în bucăţi/ha).

Norma de timp a scarificatorului se va exprima în ore/ha.

Pentru scarificarea îmbrăcăminţilor rutiere se procedează ca la scrificarea

terenurilor tari, productivitatea şi norma de timp a utilajului fiind similare.

3.3.5 Decopertarea stratului vegetal sau a pământului degradat

Această operaţie are două obiective principale:

1. îndepărtarea solului vegetal sau a pământului degradat care este un

material impropriu pentru construcţie sau ca teren de fundaţie,

2. colectarea solului vegetal pentru a fi utilizat la redarea în circuitul

agricol a unor suprafeţe nefertile, pentru amenajarea de parcuri, sere,

pentru reacoperirea amplasamentului după finalizarea lucrării (dacă

este vorba despre o lucrare subterană cum ar fi o conductă, un cablu

electric, etc.) sau pentru îmbrăcarea (în vederea înierbării) teluzurilor

terasamentelor.

47

În funcţie de utilizarea care urmează să se dea pământului vegetal se

poate adopta una din următoarele metode:

- formarea de depozite provizorii în apropierea amplasamentului lucrării

atunci când urmează reutilizarea vegetalului pentru acoperirea

terenului la finalizarea lucrării,

- încărcarea şi transportul vegetalului (sau a pământului degradat)

atunci când el va fi utilizat în alte amplasamente, mai îndepărtate.

Pentru formarea de depozite provizorii se pot utiliza următoarele maşini

de construcţii:

- buldozer pe şenile – împingerea până la 50 m,

- buldozer pe pneuri – împingerea (transportul) până la maxim 100 m,

- screper tractat – transportul la 200-500 m,

- autoscreper – transportul la maxim 1500 m,

- autogreder – împingerea până la 30 m,

- greder elevator – depozitare laterală.

La realizarea lucrărilor în metoda a doua, încărcarea şi transportul

pământului la distanţe mai mari, se poate organiza fluxul tehnologic utilizând

următoarele maşini de construcţii:

- săpareea şi strângerea în grămezi se realizează cu buldozere,

autogredere sau chiar încărcătoare frontale pe pneuri,

- încărcarea în mijloace de transport se poate face cu încărcătoare

frontale, cu excavatoare cu cupă dreaptă, cu graifăre sau cu gredere

elevatoare,

- transportul se poate realiza cu autobasculante, remorci sau dumpere (a

se vedea paragraful „Transportul pământului cu mijloace rutiere”) ;

48

- screperele execută săparea, încărcarea şi transportul.

În funcţie de utilizările pământului vegetal amintite mai sus şi de poziţia

terenului de lucru (ocuparea zonelor laterale cu alte construcţii sau proprietăţi

private pe care nu se poate intra în timpul lucrului) se pot aplica următoarele

scheme tehnologice de lucru:

1. Dacă vegetalul urmează a fi reutilizat pe acelaş amplasament (AL) şi terenul

este înconjurat de proprietăţi private sau construcţii (fig.19) se va realiza un

depozit provizoriu (grămadă - D) pe latura liberă a terenului pe care este

amplasată lucrarea; dacă lăţimea amplasamentului lucrării este mai mare se va

aplica metoda semifâşiilor transversale (fig.20).

Fig. 19

unde :

1-5 proprietăţi vecine

D-depozit provizoriu

AL amplasamentul lucrării

49

Fig. 20

unde :

- 1, 2, 3, 4-poziţii ale utilajului

- D - depozit provizoriu

- linie plină-săpare (1→2 ; 2→3)

- linie întreruptă - deplasare fără săpare (2→3→4 împingere

pământ săpat; 4→2 şi 4→1 deplasări în marşarier)

Metoda semifâşiilor transversale are următoarele etape:

- săparea pe jumătate din lăţimea terenului (l/2) şi împingerea

pământului fără săpare pe cealaltă jumătate (l/2),

- revenirea utilajului la jumătatea terenului şi săparea celei de a doua

jumătăţi (semifâşii),

- aducerea utilajului (dacă este buldozer sau greder, în manşarier) la

capătul fâşiei următoare.

50

Dacă lăţimea terenului (l) este mică şi volumul de pământ rezultat la

săpare nu depăşeşte volumul care poate fi împins în faţa lamei utilajului, se

poate face săparea fiecărei fâşii dintr-o singură trecere, lipsind etapa 2.

2. Dacă terenul pe care se lucrează are două laturi laterale libere se poate face

depozitarea provizorie a vegetalului, bilateral. Lucrarea se poate executa cu un

singur utilaj care sapă fâşii pe toată lăţimea terenului (fig.21) sau cu două utilaje

care sapă de la axul longitudinal al terenului, pe jumătate din lăţime (l/2) către

stânga şi către dreapta (fig.22)

Fig. 21

unde :

- D - depozit provizoriu

- linie plină - săpare şi transport (împingere)

- linie întreruptă – întoarcerea utilajului (fără săpare)

- l - lăţime amplasament lucrare

51

Fig.22

unde :

- D-depozit provizoriu

- linie plină - săpare şi împingere pământ (1→2)

- linie întreruptă - trecerea utilajului pe o nouă poziţie de săpare (2→1, în

marşarier)

3. Dacă pământul vegetal (sau pământul degradat) urmează a fi încărcat şi

transportat la distanţă mai mare atunci se pot realiza depozite provizorii

(grămezi) atât pe amplasamentul lucrării cât şi în afara acesteia (pe laturile

libere de construcţii sau de proprietăţi private, fig.23).

În figură s-au făcut notaţiile următoare :

- D - depozit provizoriu,

- S - direcţie de săpare şi deplasare a pământului,

- AL - amplasamentul lucrării

52

Fig.23

4. Dacă amplasamentul viitoarei lucrări este îngust şi lung (de exemplu un

viitor canal deschis pentru transportul apei) se poate organiza lucrul cu trei

buldozere: două sapă vegetalul pe direcţia longitudinală şi al treilea împinge

pământul lateral, formând depozitul provizoriu (fig.24).

Fig.24

unde :

53

- D-depozit provizoriu,

- DI-depozit intermediar (format în timpul lucrului utilajelor A şi B)

- C - utilaj lucrând transversal

- S – direcţie de săpare

- I – direcţie de împingere

- AL – amplasamentul lucrării

Grosimea stratului săpat de utilaje la o trecere este de ordinul a 30 cm dar

depinde atât de utilaj cât şi de rezistenţa de tăiere şi grosimea stratului vegetal

care se decopertează.

3.3.6 Demolarea unor construcţii vechi, existente pe amplasamentul

viitoarei construcţii şi transportul materialului rezultat

Demolarea este o operaţie pregătitoare a amplasamentului viitoarei

construcţii. Atunci când pe terenul respectiv se găsesc construcţii vechi sau părţi

de construcţii, acestea vor trebui dezafectate iar materialul rezultat se va

transporta la un loc de depozitare stabilit şi aprobat de organele locale şi de

mediu.

Există două categorii de construcţii care pot fi supuse demolării (conform

legislaţiei în vigoare este necesară o autorizaţie de demolare, asemănătoare

cumva celei de construire):

- construcţii dezvoltate pe verticală,

- construcţii dezvoltate la nivelul terenului sau îngropate.

Tehnologiile de demolare depind de forma şi mărimea construcţiei şi sunt

concepute în funcţie de utilajul folosit: buldozerul, excavatorul hidraulic,

54

macaraua cu bilă metalică agăţată în cârlig, utilajul cu braţ telescopic purtător

de nacelă, ciocanul pneumatic sau hidraulic montat pe excavator, instalaţii de

forat cu lance termică sau hidraulică. Se mai pot utiliza şi ciocane pneumatice

sau alte unelte de mână (ciocane, dălţi, aparate de sudură pentru tăiat, fierăstraie

electrice, etc.). În anumite situaţii se poate recurge chiar la demolarea cu

ajutorul excavatoarelor, explozivilor, etc.

Demolarea construcţiilor dezvoltate pe verticală se realizează cu

următoarele utilaje şi tehnologii:

- cu buldozerul se poate demola prin împingere cu lama ridicată sau

prin tragere cu un cablu fixat în cârligul de tracţiune; în ambele cazuri

se va avea grijă ca utilajul să se situeze în afara zonei în care ar putea

să cadă elemente ale costrucţiei supuse demolării.

- cu excavatorul hidraulic cu cupă inversă se pot demola prin tragere cu

braţul întins şi ridicat la înălţimea costrucţiei; prin împingere sau prin

lovire laterală cu cupa în timpul rotaţiei excavatorului; este necesar ca

construcţia să nu fie mai înaltă decât braţul întins al excavatorului,

- cu greutatea agăţată în macara se pot demola elementele verticale

(pereţi, stâlpi….) prin rotirea macaralei şi lovirea laterală iar

elementele orizontale (planşee,….) prin căderea (eliberarea) greutăţii

pe verticală,

- utilajul cu braţ telescopic sau pliant şi nacelă este utilizat la ridicarea

muncitorului care execută tăierea unor elemente de rezistenţă cu

ajutorul utilajelor de sudură împreună cu echipamentul respectiv;

utilajul este asemănător cu cel utilizat la montarea şi întreţinerea

instalaţiilor publice de iliminat şi, în oarecare măsură, cu cele utilizate

de pompieri (în afară de scara telescopică); acest utilaj poate fi folosit

la demolarea construcţiilor cu mai multe nivele, până la înălţimi de

55

ordinul a 30 m; în anumite situaţii se pot utiliza şi nacele agăţate în

macara,

- cu ciocanul pneumatic sau hidraulic montat pe excavator.

Demolarea construcţiilor dezvoltate la nivelul terenului sau îngropate

poate avea în vedere: îmbrăcăminţi rutiere, platforme industriale sau portuare,

piste de aeroport, buncăre, galerii subterane, conducte, etc.

Construcţiile subterane vor fi demolate doar dacă se află în zona de

construcţie a fundaţiilor sau instalaţiilor noii construcţii sau dacă prin

distrugerea lor spontană în viitor ar putea afecta stabilitatea şi funcţionalitatea

acesteia (de exemplu, o galerie subterană, un beci, etc., care ar putea rămâne sub

fundaţiile construcţiei noi).

Demolarea acestor construcţii se poate realiza cu utilajele următoare:

- cu scarificatorul (aşa cum s-a arătat la paragraful anterior),

- cu ciocanul pneumatic sau alte scule de mână,

- cu ciocanul pneumatic sau hidraulic montat pe excavator (fig.25),

- cu utilaje specializate în demolarea îmbrăcăminţilor de drumuri

(fig.26),

- cu explozivi introduşi găuri forate cu perforatoare de abataj (dacă

locul de lucru permite exploziile fără a pune în pericol oamenii sau

construcţiile învecinate).

Cu procedee şi utilaje asemănătoare şi eventual prin intervenţia

scafandrilor se pot demola şi construcţii aflate sub apă.

Pentru demolarea construcţiilor subterane este necesară, în majoritatea

cazurilor, dezgroparea (decopertarea) lor.

56

Fig.25 Ciocanul pneumatic sau hidraulic montat pe excavator

a - Utilaj cu placă culisantă grea, tip ghilotină (până la 7 t)

b - Utilaj de frezare

Fig.26

57

Alte utilaje specializate în demolări ar fi cele cu lance termică sau cu jet

hidraulic.

Lancea termică are la bază principiul de tăiere al elementelor de

construcţii prin temperaturile foare ridicate degajate de arderea unor aliaje

metalice în curent de oxigen. Lancea termică este o ţeavă metalică în interiorul

căreia se găsesc sârme din aliajul de ardere. Prin interior poate circula şi

oxigenul. Ea se consumă în timpul lucrului asemănător cu electrozii de sudură

folosiţi la tăierea metalelor. Cu lancea termică se poate tăia şi beton.

Utilajul cu jet hidraulic proiectează asupra construcţiei care trebuie

demolată un curent de apă (cu viteze de până la 5000 m/s şi presiuni de până la

1000atmosfere). Cu acest utilaj se poate lucra şi sub apă.

Materialul rezultat din demolare se poate încărca cu excavatoarele, cu

încărcătoarele frontale, cu graifărele şi cu macaralele şi se va transporta cu

remorci, autobasculante sau utilaje de mână (roabe, tomberoane,etc.).

O acţiune foarte importantă în perioada demolării lucrărilor subterane ca

şi ulterior, în timpul executării lucrărilor de terasamente şi de fundaţii, este

identificarea şi protejarea reţelelor de electricitate, apă, canalizare, gaze,

telecomunicaţii,etc. Aceste reţele trebuie precizate pe planul de situaţie iar în

teren prin pichetare cu ţăruşi sau alte semnale. Se vor instrui mecanicii de pe

utilaje şi ceilalţi muncitori care acţionează în acea perioadă în şantier.

Dacă în săpătură se depistează instalaţii necunoscute sau vestigii

arheologice, lucrările se vor întrerupe şi se va anunţa beneficiarul, proiectantul

şi alte organe competente, după caz.

3.3.7 Lucrări complementare lucrărilor de terasamente

58

În această categorie se înscriu lucrările de îndepărtare (epuizment) a apelor

de suprafaţă de pe amplasamentul pe care urmează să se execute lucrări de

terasamente.

Se exceptează de la lucrările de epuizmente acele amplasamente pe care

lucrările de terasamente se pot executa sub apă cu utilaje care lucrează de pe

uscat sau cu utilaje plutitoare (de exemplu, reprofilarea unui canal cu ajutorul

draglinei sau adâncirea unui bazin portuar prin dragaj).

Îndepărtarea apei de suprafaţă care bălteşte pe amplasamentul viitoarei

construcţii se poate realiza prin următoarele metode:

- realizarea unor canale (rigole) de evacuare gravitaţională a apei către

zone învecinate cu cotă mai joasă sau către emisari (râuri, lacuri,

mare, ocean),

- realizarea unui sistem de drenuri (conducte sau şanţuri umplute cu

material granular),

- realizarea unor puţuri din care să se pompeze apa,

- pomparea directă din stratul de apă.

Pentru a preveni infiltrarea cu apei către amplasamentul lucrărilor se pot

realiza în amonte de acestea (dacă terenul este în pantă şi favorizează scurgerea

apelor de suprafaţă către zona de lucru) şanţuri de gardă care să colecteze apele

şi să le dirijeze către zone care nu prezintă interes, către emisari sau chiar către

un sistem de canalizare. Dacă şanţurile de gardă pot fi săpate până la cota apelor

freatice ele pot realiza simultan şi derenarea acestora.

Epuizmentul apelor din gropile de fundaţie se va trata într-un paragraf

viitor.

59

Aşa cum s-a mai arătat şi mai înainte, lucrările pregătitoare ale lucrărilor

de terasamente (săpături sau umpluturi) pot conţine unul sau mai multe tipuri de

lucrări dintre cele detaliate mai sus.

Nu se pot considera încheiate lucrările pregătitoare până când nu se reiau

lucrările topografice şi nu se refac trasările axelor, contururilor şi cotelor

viitoarelor lucrări de terasamente. De asemenea, la sfârşitul lucrărilor de

terasamente şi de câte ori va mai fi nevoie, se vor reface lucrările de trasare.

Este necesară existenţa unor repere martor în afara amprizei lucrărilor.

3.4 SĂPĂTURI ÎN SPAŢII LARGI CU EXCAVATOARE CU O

SINGURĂ CUPĂ.

Prin lucrările de terasamente se înţeleg săpăturile, umpluturile, taluzările

şi nivelările. Primele două sunt cele mai importante ca pondere în valoarea

investiţiilor.

Lucrările de terasamente se execută cu următoarele tipuri de utilaje:

- excavatoare (cu o cupă sau cu mai multe cupe; reprezintă circa 35%

din valoarea parcului de utilaje terasiere [12]),

- screpere şi autoscrepere,

- buldozere (pe şenile sau pe pneuri),

- gredere, autogredere, autogredere elevatoare (încarcă pământul în

mijloacele de transport),

- încărcătoare frontale (pe pneuri sau şenile),

- rulouri compactoare (pe pneuri, pe roţi metalice lise sau cu crampoane

„picior de oaie”; pot fi statice sau vibrante), plăci compactoare,

60

- drăgi (cu cupe sau absorbant-refulante),

- mijloace de transport (autobasculante, remorci, durupere),

- utilaje specializate sau complexe (săpătoare de şanţuri, buldo-

excavatoare, excavatoare cu încărcător, etc.

Excavatoarele sunt utilaje cu care se execută lucrările de săpături dar şi

extragerea materialelor (şi minereurilor, cărbunilor) din cariere.

Organul de lucru al excavatorului este cupa. Aceasta poate fi: cupă

dreaptă, cupă inversă, cupă graifăr, cupă de draglină, cupă de încărcare. Tot pe

excavator se pot monta şi echipamente pentru demolări (ciocane pneumatice sau

hidraulice), echipamente de macara, echipamente de sonetă (pentru înfigerea

palplanşelor şi piloţilor), echipamente pentru compactare (maiuri) şi altele.

Există de asemenea excavatoae la care organul de lucru este un rotor sau

o elindă cu mai multe cupe (pentru cariere, excavaţii masive, săpat şanţuri,

manipulat minereuri şi alte materiale în vrac în porturi).

Cu excavatoarele cu o cupă, se execută majoritatea lucrărilor de săpături

(45-65%). Principalele lucrări care se pot executa sunt:

- săpături în spaţii lungi;

- săpături la gropi şi şanţuri de fundaţii;

- săpături şi umpluturi la lucrări speciale;

- săpături de transee pentru conducte şi instalaţii diverse;

- săparea canalelor pentru transportul apei;

- exploatarea diverselor cariere

- diverse lucrări cu echipamentele speciale (înfigere piloţi, compactare,

ridicare greutăţi, montaj tehnologic, nivelări, etc.).

61

Excavatoarele pot avea motoare electrice sau diesel. Activarea organelor

şi echipamentelor de lucru se poate face cu cabluri sau hidraulic. Organele de

lucru de la unele tipuri de excavatoare, dragline, nu pot fi acţionate decât cu

cabluri. Şi echipamentele speciale de macara sunt activate tot de cabluri.

Excavatoarele electrice au o mobilitate puţin mai redusă decât cele diesel,

dar au cheltuieli de întreţinere şi exploatare mai reduse, nu sunt poluante pentru

mediu şi pe timp de iarnă nu au probleme cu pornirea motoarelor.

Tehnologia de lucru depinde de tipul excavatorului:

- cu excavatoarele cu cupă dreaptă se sapă deasupra planului pe care

staţionează utilajul;

- cu excavatoarele cu cupă inversă, cu echipament de graifăr sau cu

echipament de draglină se sapă sub planul de staţionare al utilajului;

- cu excavatoarele cu rotor cu cupe se poate săpa atât deasupra planului

cât şi sub planul de staţionare al utilajului (de exemplu săpătoarele de

şanţuri).

Frontul de lucru al excavatoarelor se mai numeşte abataj. În funcţie de

direcţia de lucru a utilajului se pot întâlni abataje laterale şi abataje frontale.

62

Fig. 27

La săparea unui abataj lateral rezultă taluz doar pe o singură parte a

săpăturii. Abatajul lateral este prezentat în figura 27.

Excavatorul înaintează în direcţia D iar planul de circulaţie al

autobasculantei este acelaşi cu planul de situare al excavatorului.

Acest tip de abataj se utilizează de obicei pentru terenuri de categoriile I

şi II, pentru lucrări cu lungime mare şi se deserveşte cu un excavator cu cupă

dreaptă.

La săparea unui abataj frontal se aplică schema tehnologică din fig. 28.

Acest tip de abataj este săpat tot cu un excavator cu cupă dreaptă,

excavatorul staţionând pe acelaşi plan cu cel de circulaţie al autobasculantelor

(PSE identic cu PCA).

63

Fig. 28

Se recurge la tipul de abataj frontal mai ales pentru terenuri de categorii

III şi IV.

În funcţie de lăţimea abatajului (A) se poate face următoarea clasificare:

- abataje înguste – Ai=(0,5 – 1)Rs (Rs – raza maximă de săpare)

- abataje largi – Al=(1,5 – 2,5)Rs

- abataje compuse (pot avea modul de execuţie şi lăţimea: ca un

multiplu al lăţimii unui abataj îngust – n*Ai sau un multiplu al lăţimii

unui abataj larg – n*Al sau o combinaţie între cele două situaţii)

Aceste caracteristici ale abatajelor sunt prezentate în fig. 29.

64

Fig. 29

Dacă grosimea stratului de pământ care trebuie excavat este mai mare

decât înălţinea maximă pe care o poate săpa excavatorul la o trecere (notată

anterior Hs sau Us) se va recurge la un abataj în trepte. Acesta va fi săpat prin

mai multe treceri succesive. Se poate recurge şi la un abataj larg în mai multe

abataje înguste. Aceste aspecte sunt prevăzute în fig. 30.

Fig. 30

Din cele prezentate până acum rezultă că excavatoarele sunt caracterizate

de anumiţi parametrii tehnici de lucru. Unii dintre aceştia sunt prezentaţi în fig.

65

31 (Rs – raza de săpare; Rd – raza de descărcare; Hd – înălţimea de descărcare;

HB – înălţimea benei; hc – înălţimea cupei; Hs – înălţimea de săpare a

abatajului).

Fig. 31

Un alt parametru important este capacitatea cupei (exprimată curent în

m3). Sunt utili, de asemenea, şi parametrii ca lăţimea şi înălţimea cupei,

gabaritul (geometric) al utilajului, masa (t) şi presiunea dată pe teren (prin şenile

sau pneuri) , puterea motorului şi combustibilului folosit (sau curent electric).

La excavatoarele cu cupă inversă, la cele cu echipamente de draglină sau

la graifăre se cere cunoaşterea adâncimii de săpare(Us).

În cazul circulaţiei autobasculantelor la o cotă (PCA) superioară cele de

staţionare a excavatorului (PSE), înălţimea de descărcare Hd va trebui să

acopere înălţimea autobasculantei plus diferenţa de nivel Δh= PCA-PSE.

Se vor avea în vedere şi parametrii economici ai excavatoarelor:

- chiria orară, costul pe ora de funcţionare (preţul de deviz);

- costurile de exploatare (carburanţi , lubrifianţi , curent , piese de

schimb);

- timpii şi costurile de reparaţii;

66

- cheltuieli diverse, manoperă mecanici , etc.

3.4.1 Lucrul cu excavatoare cu cupă dreaptă

Aceste utilaje lucrează, în majoritatea cazurilor, la săparea pământului cu

descărcarea directă în mijloacele de transport.

Majoritatea excavatoarelor cu cupă dreaptă sunt activate mecanic, prin

sistemul cu cabluri. Există şi utilaje acţionate hidraulic.

Dacă în mod curent se lucrează cu excavatoare cu capacitatea cupei de

până la 10-12 m3 trebuie remarcat că pentru lucrări de foarte mare volum (baraje

din materiale locale, exploatări miniere la zi,…) s-a ajuns la utilaje cu cupa de

circa 100 m3. Este evident că şi utilajele de transport vor trebui să fie realizate în

concordanţă cu utilajele de săpat (sunt exploatate autobasculante cu capacităţi

de transport de 240-400 t, circa 150-250 m3 volumul benei!).

Cu excavatoare cu cupă dreaptă se pot săpa:

1. Abataje înguste laterale (vezi fig.28); în aceste situaţii este posibil ca

planul de circulaţie al autobasculantelor (PCA) să fie la aceeaşi cotă cu planul

de situare (lucru) al excavatorului (PSE) sau PCA să fie la o cotă superioară

(vezi fig.32).

67

Fig. 32

Schema din fig.32-b se aplică atunci cânt umiditatea terenului săpat este

mai mare şi întreţinerea condiţiilor de circulaţie pentru autobasculante (cu

buldozerul, autogrederul) este dificilă.

Schema din figura 32-a permite cea mai bună circulaţie a mijloacelor de

transport, în flux continuu. Ea este cea mai utilizată pentru săpături pe lungimi

mari.

Abatajele frontale înguste din fig. 32-d ar putea avea aceeaşi justificare ca

şi cele laterale cu denivelare între PCA şi PSE (fig.32-b). În plus

autovehiculele pot circula pe ambele laturi ale săpăturii (debleului).

Acest mod de organizare a săpăturilor este limitat de înălţimea maximă de

descărcare a fiecărui excavator. Abatajele frontale înguste organizate ca în fig.

32-c pot fi organizate şi cu excavatorul pe mijlocul (axul) săpăturii şi cu

mijloace de transport pe ambele părţi ale săpăturii. În acest mod se poate mări

ritmul de lucru inclusiv datorită reducerii unghiului de rotire a excavatorului

(α)pentru descărcarea cupei în autobasculantă. Sosirea mijloacelor de transport

la abtaj se poate face prin circulaţia în manşarier sau prin manevra de

întoarcere în apropierea excavatorului. Dacă abatajul este foarte îngust,

68

autobasculanta ar putea staţiona chiar în spatele excavatorului dar din cauza

unghiului de rotire a excavatorului de circa 1800 se pierde din productivitatea

acestuia. Este bine să precizăm că în procesul de săpare – transport excavatorul

este utilajul conducător (cel care hotărăşte producţia realizabilă). Abatajele

frontale se utilizează, de obicei, la realizarea canalelor

Fig. 33

2. Abataje largi, organizate ca abataje frontale implică deplasarea

excavatorului în zigzag. Autobasculantele se pot dirija pe ambele laturi ale

săpăturii. Panta rampelor de acces pentru autobasculante la nivelul PSE (dacă se

69

lucrează după schema din fig. 32-c) va fi de până la cca. 12%. Schema de lucru

este prevăzută în fig.33.

Se recomandă pentru avansul tehnologic următoarea valoare:

lt=Rsmed-Rs

min (40)

în care:

Rsmed-raza medie de săpare

Rsmin-raza minimă de săpare

Utilajul se apropie de abataj la Rsmin şi se va face o nouă deplasare când,

după săpare, distanţa a atins valoarea Rsmed. În cazul unor fronturi de lucru foarte

largi se pot organiza abataje compuse care se vor săpa prin treceri succesive ale

excavatorului sau cu mai multe excavatoare simultan.

Notă. Pentru a proteja de accidente conducătorii mijloacelor de

transport, lucrul se va organiza în aşa fel încât la descărcarea cupei

excavatorului în bena autobasculantei să nu se treacă cu cupa pe deasupra

cabinei mijlocului de transport. În cazuri extreme ar fi bine ca şoferul să se dea

jos din cabină în timpul încărcării.

3.4.2 Lucrul cu excavatoare cu cupă inversă

Cu acest tip de utilaj se realizează mai ales şanţuri, canale, gropi de

fundaţie, etc. şi săpături sub nivelul apei.

Principalele caracteristici de lucru ale excavatorului cu cupă inversă sunt

prezentate în fig.34.

70

Fig. 34

Pentru terenuri mai rezistente (categoria III sau IV) autobasculantele pot

circula în planul săpăturii (PCA 1) iar rotaţia planului excavatorului (α) va fi în

jur de 40 - 45˚. Se recomandă abataj frontal.

Fig. 35

71

Pentru terenuri de categoria I sau II se recomandă plasarea

autobasculantelor în planul PCA 2 identic cu PSE (planul de staţionare a

excavatorului) iar unghiul de rotire al utilajului (α) va fi de cca 180˚. Se

recomandă săparea unui abataj lateral.

Schema unui abataj lateral pentru excavarea cu cupă inversă este

prezentată în fig. 35.

Un abataj frontal îngust pentru săparea cu excavatorul cu cupă inversă

este prezentat în fig.36.

Fig. 36

72

Un abataj frontal larg (A= 3 ÷ 3,5 Rs) este prezentat în fig. 37. Abatajele

largi pot fi abataje compuse.

Fig. 37

Se poate face depozit provizoriu (D) sau se poate încărca pământul în

autobasculante.

73

3.4.3 Lucrul cu excavatoarele cu echipament de draglină

Acest tip de echipament se poate folosi doar la săparea în terenuri de

categorii I şi II. Se poate lucra şi la săpături sub nivelul apei.

Echipamentul de draglină este acţionat cu cabluri.

Ca şi în cazul excavatoarelor cu cupă inversă, draglinele au planul de

lucru (PSE) la partea superioară a abatajului. Ele pot descărca pământul săpat în

depozite provizorii sau în autobasculante.

Abatajele pentru excavatoarele cu echipament cu draglină arată,

principial asemănător cu cele pentru excavatoarele cu cupă inversă. Se pot săpa

atât abataje înguste cât şi largi. Aceste abataje pot fi de tip lateral sau frontal,

longitudinal sau transversal.

Schema de principiu a unei dragline şi caracteristicile de lucru cele mai

importante sunt prezentate în fig. 38.

Fig. 38

74

De obicei între Rs şi Rd se admite relaţia:

Rs≈1,2Rd (41)

Pentru adâncimea de săpare se consideră ca valoarea optimă:

U=(0,5 – 0,2)L (42)

Adâncimea maximă de săpare este circa:

Us=(0,5 – 0,6)L (43)

în care:

L – lungimea braţului draglinei.

Şi în cazul draglinelor se poate recurge la schema de săpare a abatajelor

largi cu două utilaje.

3.4.4 Lucrul cu excavatoare cu echipament de graifăr

În general nu este rentabilă săparea cu graifăr în spaţii largi. Ele au o

mare eficienţă la săpăturile în spaţii înguste, cum ar fi gropile de fundaţii,

şanţurile (tranşeele) pentru pereţi nivelaţi, chesoanele, etc. Se folosesc graifăre

de mare capacitate şi la operaţiile de încărcare – descărcare a mărfurilor în vrac,

în porturi sau în balastiere.

Există în exploatare atât graifăre acţionate hidraulic (cele cu cupă mai

mică) cât şi graifăre acţionate cu cabluri (cele cu cupe de capacitate mare).

Tot cu ajutorul graifărelor se pot realiza şi lucrări de umplutură.

Graifărele au cea mai bună eficienţă la săparea în terenuri de categoria I

chiar dacă sunt umede sau chiar sub nivelul apei. Terenurile de categoria III sau

IV nu sunt accesibile graifărelor decât după dislocare sau afânare (scarificare)

cu alte utilaje terasiere.

75

Se poate folosi graifărul şi pentru încărcarea în autobasculante a

pământului din depozitele provizorii rezultate la săparea cu alte tipuri de

excavatoare.

Schema unui abataj săpat cu graifărul este prezentată în fig. 39.

Fig. 39

Încărcarea pământului dintr-un depozit provizoriu (D) în autobasculantă

(B) este prezentată în fig. 40.

În conformitate cu [12] se pot considera următoarele caracteristici:

Us=(0,73 – 1,3)Rs (44)

Hd=0,58Rs (45)

Rd=0,52Rs (46)

Rsam=0,61Rs (47)

în care:

Us – adâncimea maximă de săpare;

76

Rs – raza maximă de săpare;

Hd – înălţimea maximă de descărcare;

Rd – raza maximă de descărcare;

Rsam – raza de săpare la adâncimea maximă de săpare.

Fig. 40

Este evident însă că toate caracteristicile date de relaţiile (44–47) depind

de construcţia utilajului. Valorile de mai sus au fost prezentate cu caracter

orientativ.

Pentru toate tipurile de excavatoare cu o singură cupă, prezentate mai sus,

se poate exprima productivitatea tehnică de exploatere cu relaţia:

(48)

în care:

77

q – capacitatea cupei (m3);

ku – coeficientul de umplere a cupei;

kt – coeficientul de utilizare a timpului de lucru;

Tc – durata ciclului de lucru (sec.);

ka – coeficientul de afânare a pământului prin săpare.

Valorile lui ku şi ka în funcţie de categoria terenului sunt date, orientativ,

în tabelul 4.

Tab. 4 [12]

CoeficienţiCategoria terenului

I II III IV

ku 0,87 0,83 0,8 0,75

ka 1,15 1,20 1,28 1,35

Durata ciclului de lucru al excavatoarelor cu o cupă (Tc) se poate

determina cu relaţia.

(49)

în care:

t1 – timpul de săpare (umplerea cupei);

t2 – timpul de ridicare a cupei;

t3 – timpul de rotire (pe unghiul α) până deasupra locului de descărcare;

t4 – timpul de descărcare a cupei (în depozit sau în autobasculante);

t5 – timpul de rotire de la descărcare la abatajul de săpare;

78

t6 – timpul de coborâre a cupei la baza abatajului;

t7 – suma pauzelor tehnologice între timpii de mai sus.

Se pot face calcule de productivitate şi determinând mai întâi numărul de

cicluri pe oră (n):

(50)

Suma timpilor de rotire consumă cca 0,35 – 0,65 din durata ciclului şi de

aceea productivitatea va fi cu atât mai mare cu cât unghiul de rotire (α) va fi mai

mic.

Norma de timp a excavatoarelor se exprimă ore/100m3 de pământ săpat

(aşa apare în indicatoarele de norme de deviz).

3.5 SĂPAREA ŞI ÎNCĂRCAREA PĂMÂNTULUI CU GREDERUL

ELEVATOR

Principalele utilizări care se pot da grederului elevator (fig. 41) sunt

următoarele:

- realizarea de ramblee (umpluturi) cu înălţimea de maxim 4 m (de fapt

aceasta pote fi diferită de la un utilaj la altul în funcţie de

caracteristicile constructive individuale),

- realizarea de săpături (deblee) cu adâncime de până la 3 m (vezi şi

observaţia de mai sus) cu descărcarea pământului în depozit lateral

sau cu încărcarea lui într-un mijloc de transport,

- realizarea gropilor de împrumut pentru pământ ce urmează a fi folosit

în lucrări de umpluturi,

79

- decopertarea stratului vegetal şi încărcarea vegetalului înautovehicule

(eventual se pot realiza depozite provizorii),

- decopertarea stratului steril la deschidera de balastiere, cariere saau

chiar de expluatări miniere la zi.

Domeniile de utilizare ale grederului elevator se suprapun în diverse

grade cu cele ale buldozerelor, screperelor, încărcătoarelor frontale sau cu cele

ale autogrederelor obişnuite.

Săpăturile se pot realiza doar în terenuri uşoare (categoriile I şi II) şi în

straturi de grosimi relativ reduse. Nu se obţin rezultate bune la săparea

materialelor necoezive (nisipuri pietrişuri) pentru că acestea se împrăştie şi nu

se taie în brazde. Nici argilele plastice nu se pot săpa şi încărca în bune condiţii

pentru că se lipesc de discul (organul de lucru) utilajului.

Ca formă constructivă există atât gredere elevatoare tractate cât şi cu

propulsie proprie.

Fig.41

80

Unde:

1 - transportor cu bandă, 2 - disc tăietor,

Us - adâncime de săpare,

Hd - înălţime de descărcare (circa 4,4 m),

B - distanţa de descărcare (circa 6,6 m).

Grederul elevator este un utilaj cu săpare continuă, discul având atât rolul

de săpare cât şi pe acela de a dirija pământul către transportorul cu bandă dispus

transversal.

Pentru încărcarea în autovehicule acestea trebuie să se deplaseze simultan

cu grederul (sau autogrederul) elevator şi în paralel cu acesta.

Autogrederul elevator se poate realiza şi prin montarea echipamentelor

specifice (cuţit-disc şi bandă transportoare) pe un şasiu de autogreder obişnuit

(fig. 41). Acţionarea utilajului se poate face doar hidraulic.

Fig.42 - 1,2,3,4,5 - poziţii succesive ale utilajului.

81

Schemele de mecanizare cu grederul elevator depind de forma

amplasamentului şi de lucrarea executată, putându-se lucra:

- săpare la dus şi cursă în gol la revenire pe poziţia de reintrare în

frontul de lucru,

- săpare la dus şi la întors (fie o schemă tip zigzag fig.15, fie o schemă

circulară fig.16) sau o schemă eliptică aşa cum este prevăzută în fig.

42. În această figură se arată modul de realizare a unui rambleu de

drum sau cale ferată cu săparea pe ambele laturi ale umpluturii

(descărcarea pământului direct în zona de realizare a umpluturii).

Principalele caracteristici constructive ale unui greder elevator realizat pe

echipament de autogreder sunt prezentate în figura 42.

Productivitatea tehnică de excavatoare este dată de relaţia:

Pe= [m3/h] (51)

în care:

L - lungimea săpăturii (m),

B - lăţimea săpăturii [b = (0,35-0,4)D],(m).

D - diametrul discului săpător,

H - adâncimea de săpare [h = (0,35-0,4)D], (m),

α - coeficient al formei secţiunii brazdei săpate (α=0,81-0,87),

Kp - coeficient de pierderi (0,7-0,9),

Kt - coeficient de utilizare a timpului de lucru (0,85-0,9),

Tc - durata ciclului de lucru (min).

82

Datorită săpării continui, grederul elevator poate avea o productivitate de

3-4 ori mai mare decât a unui excavator cu o singură cupă (la aceeaşi putere

instalată pe utilaj).

De asemenea, autogrederul elevator are o productivitate de circa 2-2,5 ori

mai mare decât a grederului elevator tractat pe şenile.

La săparea cu descărcare în depozit provizoriu sau direct în umplutură

(fig.41) autogrederul elevator are o productivitate dublă faţă de utilizarea sa cu

descărcare în autobasculante.

Observaţie. Valorile Hd şi B sunt orientative şi se referă la un anumit tip

de utilaj, ele putând diferi de la un utilaj la altul.

Norma de timp se exprimă în ore/100 m3 pământ.

3.6 SĂPAREA ŞI ÎNCĂRCAREA PĂMÂNTULUI CU

ÎNCĂRCĂTOARELE

Încărcătoarele sunt maşini de construcţii destinate încărcării pământurilor

de categoriile I şi II. Ele mai pot fi utilizate pentru încărcarea pământurilor din

depozitele provizorii realizate în urma săpăturii cu alte utilaje (excavatoare,

buldozere, screpere, gredere, gredere elevatoare) în mijloacele de transport.

Cupa de încărcător este poziţionată în faţa utilajului (încărcătoarele se

mai numesc de aceea şi încărcătoare frontale) şi pot fi cu cupă monobloc (dintr-

o singură bucată) sau segmentată (de obicei în două părţi dar uneori chiar mai

multe părţi). Cupa alcătuită din două părţi (bisegmentată) poate fi utilizată şi la

apucarea - încărcarea unor materiale diverse (buşteni, diverse elemente metalice

sau din beton, blocuri de piatră, etc.). Cupele se prezintă în fig. 43.

83

Fig.43

a - cupă monobloc,

b - cupă bisegmentată închisă (pentru încărcare),

c - cupă bisegmentată deschisă pentru apucarea unui buştean,

1 - servomotor hidraulic pentru acţionarea cupei bisegmentate.

Ca încărcătoare frontale se pot întâlni:

- excavatoare cu cupă de încărcător (la excavator cu cupă dreaptă),

- tractor pe pneuri cu cupă de încărcător,

- tractor pe şenile cu cupă de încărcător,

- utilaje complexe (de exemplu excavator cu cupă inversă, pe pneuri, cu

încărcător frontal),

- utilaje cu mai multe cupe montate pe un rotor şi cu bandă

transportoare,

- utilaje cu melc şi transportor cu bandă (mai ales pentru nisipuri).

Volumul cupei de încărcător poate varia între 0,5-10 m3 şi poate chiar

peste această valoare.

La multe încărcătoare pe pneuri direcţia de deplasare se comandă prin

articulaţia şasiului şi nu prin roţi directoare (de obicei pe puntea din spate având

în vedere direcţia de lucru).

84

La unele încărcătoare, numite semirotative, braţul purtător al cupei are o

articulaţie şi poate efectua rotaţii de 900 spre stânga sau spre dreapta.

Un excavator cu cupă de încărcare (pe echipament de excavator cu cupă

dreaptă) este prezentat în fig. 44

Fig.44

1 - cupă de încărcător,

2 - servomotoare hidraulice,

3 - echipament de excavator cu cupă dreaptă.

În figura 45 este prezentat un încărcător frontal pe pneuri, cu şasiul

articulat.

1- cupă de încărcat; 2 - servomotoare hidraulice,

3 - roţi cu pneuri; b - lăţimea cupei; 4 - articulaţie şasiu,

α - unghiul de rotire în articulaţia şasiului

85

Fig.45

Printre parametrii tehnologici importanţi ai încărcătoarelor frontale se

numără: înălţimea maximă de descărcare (Hd), raza medie de viraj (5-8,5 m),

unghiul de poziţionare a cupei în situaţia deplasării cu cupa plină (circa 45-500)

şi unghiul de basculare (circa 450).

Schemele tehnologice de mecanizare a încărcării pământului cu

încărcătoare frontale se aleg în funcţie de mărimea depozitului, de spaţiul pentru

staţionarea basculantelor şi de tipul constructiv al utilajului de încărcat.

În fig.46 se prezintă schema de încărcare cu încărcător semirotativ (braţul

port-cupă se poate roti cu 900 faţă de axa longitudinală a utilajului, la stânga şi

la dreapta).

86

Fig.46 - A - articulaţie de rotaţie, D - depozit provizoriu, Î - încărcător, B -

basculantă, C,CI - poziţiile cupei încărcătorului, Α - unghiul de rotire (900).

Figura 47 prezintă schema tehnologică de lucru cu încărcător pe pneuri

care are roţile directoare în spate (în raport cu poziţia cupei).

Fig.47 - D - depozit provizoriu, C,CI - cupa încărcătorului, 1,2,3,4,5 - manevrele

şi poziţiile succesive ale utilajului, B – basculanta.

Basculanta ar putea fi poziţionată şi sub un unghi de 450.

87

Lucrul cu încărcătorul cu şasiu articulat se realizează tot după schema din

fig.47 doar că virarea încărcătorului se face din articulaţia şasiului (cu ajutorul

unor servomotoare hidraulice).

Dacă spaţiul de lucru este suficient se poate lucra şi cu două poziţionări

diferite ale autobasculantelor fig.48.

În figură s-au făcut notaţiile:

D - depozit provizoriu, B - basculantă, Î - încărcător,

1,2,3,4,5 - faze şi poziţii de lucru ale încărcătorului.

Fig 48

La toate schemele tehnologice de mai sus se poate considera în locul

depozitului provizoriu de pământ (D) un abataj de săpare (teren categoria I sau

II). Se poate realiza şi săparea provizorie a pământului ca şi în cazul

excavatoarelor (mai ales dacă pământul urmează a fi refolosit pentru acoperirea

aceluiaşi amplasament).

88

În literatură este citat şi transportul pământului în cupa încărcătorului pe

pneuri la distanţe scurte. Eficienţa acestei activităţi scade rapid cu creşterea

distanţei. De exemplu, în cazul transportului la 100 m productivitatea e de peste

2 ori mai mică decât în cazul distanţei de 10 m.

Productivitatea tehnică de exploatare se poate calcula, pentru

încărcătoare, cu relaţia următoare:

Pe= [m3/h] (52)

în care:

q - capacitatea cupei (m3)

Kn - coeficient de umplere a cupei (ca la excavatoare ),

Kt-coeficient de utilizare a timpului de lucru (0,75-0,85),

Tc-durata ciclului de lucru (min),

Tc= tug+td+tm [min] (53)

tug-timpul de umplere –golire a cupei (circa 0,5 min),

td-timpul de deplasare (dus-întors în funcţie de distanţă şi viteză,

minute),

tm-timpul de manevrare şi poziţionare a încărcătorului lângă

basculantă (min.).

Norma de timp a încărcătoarelor se exprimă în ore/100 m3 de pământ

încărcat.

3.7 TRANSPORTUL PĂMÂNTULUI

89

De cele mai multe ori majoritatea pământului săpat se va transporta către

alte amplasamente (pentru a fi utilizat sau depozitat). După unii autori, se

transportă circa 75-80% din pământul săpat dar procentul real depinde de natura

pământului, de utilizarea lui în alte lucrări sau de depozitarea definitivă şi chiar

de natura lucrării de terasamente executată.

Transportul se poate realiza cu următoarele utilaje:

- mijloace de transport rutiere (autobasculante, remorci),

- mijloace de transport feroviare (vagoane de cale ferată basculante),

- mijloace de transport local de mici dimensiuni (roabe, tomberoane,

bene fixate în macara, etc),

- transport cu bandă (benzi rulante se pot folosi fie ca mijloace de

transport local fie pentru transportul la distanţă; se poate exemplifica

cu transportul pământului rezultat din excavarea Canalului Dunăre-

Marea Neagră către portul Constanţa, unde a fost folosit pentru

realizare de umpluturi),

- transportul prin conducte (se transportă o suspensie de pământ în apă;

a se vadea paragrafele privind dragajele - drăgi absorbant-refulante şi

hidromecanizarea lucrărilor de pământ).

Transportul pământului cu autovehicule rutiere deţine ponderea cea mai

mare în totalul volumului de pământ transportat în şantierele de construcţii.

Transportul feroviar se aplică mai ales materialelor de balastieră şi de

carieră care urmează a fi folosite în şantiere ca materiale de construcţii şi,

uneori, pământurilor folosite pentru umpluturi (se poate exemplifica cu

transportul feroviar al unei părţi din materialul folosit la realizarea digurilor

portului Constanţa).

90

Utilizarea transportoarelor cu bandă este rentabilă dacă există un flux

continuu de material de transportat şi distanţele nu depăşesc, ca ordin de

mărime, câţiva kilometri. Acest mijloc de transport se poate utiliza şi în

exploatările miniere. Transportul cu bandă se cuplează bine din punct de vedere

funcţional cu excavatoarele cu rotor cu mai multe cupe, pământul putând fi

introdus pe bandă prin utilizarea unor buncăre tampon (recipienţi din care

materialul curge, prin ferestre special construite, pe banda transportoare; aceste

ferestre pot fi controlate de dispozitive de închidere acţionate pneumatic sau

hidraulic).

Transportul pe bandă este folosit şi la introducerea agregatelor de la staţia

de sortare în depozitul pe sorturi şi de aici în buncărele fabricii de betoane.

Transportul pe bandă este folosit şi pentru lucrări de săpătură în spaţii

înguste (lăţimea benzii de circa 60-80 cm). În cazul transportului la distanţe mai

mari lăţimea benzii transportoare poate depăşi 1 m iar transportorul poate fi

alcătuit din tronsoane modulate, care pot fi mai uşor transportate şi aranjate la

locul de utilizare. În fig.49 este prezentat schematic un transport cu bandă.

Fig.49 - 1-buncăr, 2-rolă trăgătoare, 3-role purtătoare, 4-rolă întinzătoare,

5-bandă.

Deoarece transportul rutier este cel preponderent, în acest capitol i se va

dedica o tratare mai largă .Vor fi prezentate:

- tipurile de mijloace de transport şi caracteristicile lor,

91

- legătura între mijlocul de transport şi utilajul de săpare,

- durata unui ciclu de transport şi numărul de autovehicule necesare

deservirii utilajului de săpat (sau încărcare)

- unele probleme privind eficienţa transportului rutier

Principalele mijloace de transport rutier sunt:

- autobasculantele; descărcare de obicei prin spate şi mai rar pe lateral

(vezi fig.50-a),

- dumperele; tractor monoax cu remorcă articulată şi bascularea prin

spate (fig.50-b),

- semiremorci tractate de autotractor monoax, cu basculare laterală

(fig.50-c),

Fig.50

- semiremorcile tractate de autotractor biax cu descărcare pe la partea

inferioară sau prin basculare laterală (fig.50-d),

92

- remorcile tractate de tractor rutier pe pneuri sau de alt vehicul rutier,

cu basculare laterală sau prin spate (fig.50-e).

Caracteristicile tehnice ale mijloacelor de transport rutiere sunt:

- autobasculantele sunt rentabile de folosit pentru distanţe de circa 1-10

km şi au capacităţi de transport de 5-400 t (aproximativ 3-250 m3

pentru γp=16KN/m3),

- dumperele şi semiremorcile cu tractor monoax sunt utilizate pentru

distanţe de 3-5 km şi au capacităţi de transport de până la 35 t (circa

22 m3) sau chiar mai mari,

- sunt utilizate în şantiere şi dumpere pitice, cu capacitate de transport

de 0,7-0,8 t (0,5 m3) pentru transport pe distanţe foarte scurte şi pentru

lucrări de volume mici (nu numai pentru lucrări de terasamente),

- semiremorcile cu tractor biax pot fi folosite pentru distanţe de ordinul

a 5-15 km şi au capacităţi de transport de până la 200 t şi chiar mai

mari (125 m3 sau mai mult),

Notă. În România s-au produs autobasculante de 5-120 t dar au

predominat cele de 5-16 t.

- remorcile tractate de tractoare pe pneuri sau alte mijloace de transport

se pot folosi, de obicei, pentru distanţe de circa 0,5-1 km şi au

capacităţi de transport de 5-35 t (3-22 m3).

Cu toate că cele mai folosite mijloace de transport rutier ale pământului

sunt autobasculantele, în ultimul timp au căpătat o utilizare tot mai largă

dumperele, semiremorcile şi remorcile. Acest lucru se datorează unor avantaje

legate de manevrabilitatea superioară (tractorul poate face unghiuri de până la

900 stânga-dreapta faţă de axul semiremorcii sau remorcii şi poate avea înclinări

transversale de până la 200), de posibilitatea de a circula pe drumuri de şantier

93

amenajate sumar (doar nivelare cu buldozerul sau autogrederul) şi de razele

mici de viraj.

Pantele drumurilor pe care se va transporta pământ cu mijloacele de mai

sus vor fi cuprinse 10-15% longitudinal şi maxim 8-10% transversal (se preferă,

evident, drumuri cu platforma orizontală pe direcţia transversală).

Pentru circulaţia în două sensuri drumurile vor avea lăţimi de 8-10 m

(acestea depind însă de gabaritul utilajelor de transport folosite).

Intrările şi ieşirile din frontul de lucru se pot amenaja pentru circulaţie pe

un singur fir (lăţime4-5 m) dacă traficul nu este foarte intens şi cu pante de până

la 20% (în anumite situaţii limitate în timp, mijloacele de transport pot fi ajutate

cu alte utilaje să urce aceste rampe scurte).

O problemă foarte importantă în alegerea mijlocului de transport raportat

la excavatorul sau încărcătorul utilizat este numărul de cupe necesar pentru

umplerea la capacitatea maximă a benei mijlocului de transport (NI):

NI= (54)

în care:

Q - capacitatea benei mijlocului de transport (m3),

q - capacitatea cupei excavatorului sau încărcătorului (m3)

Valorile recomandate, în funcţie de utilajul de săpat (încărcat) sunt:

- N = 3-6 pentru excavatoare cu cupă dreaptă sau inversă,

- N = 5-10 pentru dragline şi graifăre,

- N = 2-5 pentru încărcătoare (sau echipamente de încărcător montate

pe alte utilaje; problema nu se discută pentru încărcătoarele cu

transportor cu bandă dar timpul de încărcare ar trebui să fie oarecum

echivalent).

94

Având în vedere fenomenul de afânare şi celelalte probleme descrise la

paragraful privind proprietăţile fizice, mecanice şi tehnologice ale pământurilor,

volumul total preluat din abataj pentru umplerea unei basculate etc. va fi (Qa):

Qa= (55)

în care:

Ka - coeficient de afânare,

iar numărul real de cupe pentru umplerea benei va fi:

N = (56)

în care:

Ku - coeficient de umplere a cupei excavatorului (încărcătorului)

Vitezele admisibile pentru transportul rutier depind de categoria

drumului şi de capacitatea mijlocului de transport şi sunt prevăzute în tabelul 5

[12].

Tab. 5 Viteze medii de transport [km/h]

Categoria drumului

Q(t)

≤6,5 6,6-8,5 8,6-14,9 15-19,9 20-49,9 ≥50

T 30 29 27 26 21 16

L 26 23 22 21 17 13

E 22 21 20 18 15 12

H 18 18 18 15 14 11

Categoriile de drum de mai sus sunt definite după cum urmează:

95

- T - drumuri asfaltate, pavate, pietruite sau cu macadam în stare mediocră,

care impun schimbări de viteză pe 20% din parcursul traseului,

- L - drumuri pietruite cu piatră spartă, pietriş sau bolovani de râu, în stare

mediocră sau drumurile anterioare cu pante mari, care impun schimbări de

viteză pe 40%din parcurs,

- E - drumuri de pământ în stare mediocră sau pavate cu piatră sau bolovani

de râu şi aflate în stare proastă şi care impun schimbări de viteză pe 70%

din parcurs,

- H - alte drumuri în stare proastă şi cu pante mari, care impun viteze reduse

şi dese schimbări de viteză.

Pentru a putea executa săpăturile eficient, având în vedere că utilajul de

săpat este cel care hotărăşte producţia, este necesar să se stabilească numărul de

utilaje de transport care trebuie să lucreze pentru deservirea fiecărui utilaj de

săpat (sau încărcat).

N= (57)

în care:

Tc - durata ciclului de lucru al utilajului de transport (min.),

Tî - durata de încărcare a unui mijloc de transport de către utilajul de săpat

(încărcat) avut în vedere (min.).

Tc=tî+tp+td+tm+tg [min.] (58)

în care:

tp - timpul de mers la plin,

tg - timpul de mers la gol,

td - timpul de descărcare,

96

tm - timpul de manevre, poziţionarea la excavator şi opriri pe parcurs

(intersecţii, semafoare, etc.).

Timpul de încărcare se determină cu relaţia 59.

tî= [min] (59)

în care:

Tce - durata ciclului de lucru al excavatorului sau încărcătorului (min),

N - numărul de cupe de excavator necesar umplerii benei basculantei

(relaţia 56),

Kt - coeficient de utilizare a timpului de lucru la excavator sau încărcător .

Pentru timpul de descărcare se recomandă valorile orientative din tabelul

6 (se pot avea în vedere şi valori preluate din cărţile tehnice ale mijloacelor de

transport rutier; de exemplu basculanta Tatra de 12 t basculează în circa 0,25

min.).

Tab. 6

Capacitatea de încărcare a autobasculantei Q[t]

≤ 16 t 16-25 t >25 t

Td [min.] 0,5 0,75 1

Tab. 7

Distanţa la transport

D [Km]

<5 5-10 10-20 >20

tm 2 3 4 5

Timpul de manevră şi opriri pe traseu (la intersecţii), tm, depinde de

distanţa la care se face transportul (D; vezi tabelul 7).

97

Timpii de mers în plin tp (cu încărcătură) şi în gol (la întoarcere) se pot

calcula separat pentru distanţa D şi vitezele vp şi vg sau se poate considera

distanţa 2D şi viteza medie vm.

Folosind timpii calculaţi şi discutaţi mai sus se poate determina numărul

de mijloace de transport care sunt necesare unui excavator sau încărcător pentru

a-şi realiza productivitatea tehnică de exploatare (Nmt):

Nmt= (60)

în care:

Tc - durata ciclului mijlocului de transport (58),

tî - timpul de încărcare a mijlocului de transport (59)

Kd=0,8-0,95-coeficient de disponibilitate, care ţine seama întreruperile în

activitatea mijloacelor de transport (defecţiuni, alimentare cu carburanţi,

etc.).

Dacă numărul de mijloace de transport rezultă cu zecimale se vor rotunji

prin adaos (exemplu: 7,32 basculante se va rotunji la 8 basculante).

Pentru calcule economice referitoare la transport sunt necesare

următoarele: parcursul mediu zilnic (P), numărul de curse pe zi (Ncz) şi

productivitatea tehnică de exploatare (Pe)

P=2D Ncz [Km] (61)

în care:

D-distanţa dintre punctele de încărcare şi de descărcare

Ncz = [curse/zi] (62)

în care:

98

Oz - numărul de ore de lucru pe zi pentru activitatea comună a

excavatorului (încărcătorului) şi mijlocului de transport,

Tc - durata ciclului mijlocului de transport (min),

Kt - coeficient de utilizare a timpului de lucru al excavatorului

(încărcătorului),

Kd-coeficient de disponibilitate al mijlocului de transport.

Pe = Ncz*Q [m3/zi] (63)

Pe = Ncz*T [t/zi] (64)

în care:

Q - capacitatea mijlocului de transport (m3),

T = Q*ρ [t] - capacitatea mijlocului de transport în tone,

ρ - densitatea pământului (t/m3)

Dacă se convine asupra unui tarif orar de transport se poate determina şi

tariful pe tona de pământ transportat.

3.8 LUCRĂRI TERASIERE CU SCREPERE

Screperul are ca principal element constructiv o ladă (benă, cupă) fixată

pe un şasiu pe roţi cu pneuri. Fundul acesteia este mobil şi este dotat la partea

din faţă cu un cuţit care acoperă întreaga lăţime a utilajului.

Prin coborârea cuţitului acesta poate tăia din teren straturi de 15-30 cm.

Pământul tăiat urcă direct în ladă sau este împins de nişte palete elevatoare.

Screperul poate săpa direct doar în terenuri uşoare (categoria I şi II)

celelalte terenuri trebuind să fie scarificate în prealabil.

99

Există atât screpere tractate (de tractor pe şenile sau pe pneuri) cât şi

autoscrepere (cu unu sau două motoare; la cele cu două motoare unul este

montat pe tractorul monoax sau biax iar celălalt pe screperul propriuzis şi se

foloseşte doar în faza de tăiere a pământului).

Screperul are, pe distanţe scurte, avantajul unui singur maşinist în raport

cu sistema de maşini formată din excavator şi mijloace de transport.

Distanţele de transport (D) economice sunt legate de capacitatea lăzii

(benei), q. Câteva valori orientative sunt prezentate în tabelul 8

Tab. 8.

q (m3) <6 >6 8-15 >15

D (m)

Screper tractat ≤300 500-1000* - -

Autoscreper - - 500-2000 1000-3000

*500 m pentru cele tractate de tractor pe şenile şi 1000 m pentru cele tractate de

tractor pe pneuri.

Există mai multe variante constructiva de screpere şi autoscrepere:

- screpere tractate acţionate cu cabluri sau hidraulic (folosite în spaţii

restrânse de lucru şi pentru distanţe relativ mici de transport),

- autoscrepere cu două punţi (osii), cu tractor monoax,

- autoscreper cu trei punţi, cu tractor biax,

- autoscreper elevator.

Schematic, un autoscreper arată ca în figura 51.

100

Screperele şi autoscreperele se pot utiliza pentru executarea următoarelor

tipuri de lucrări:

- săpături (deblee) pentru canale cu transportul pământului în depozit,

- umpluturi (ramblee) cu preluarea pământului (săparea) din gropi de

împrumut,

- nivelarea unor platforme prin compensarea săpăturilor cu umpluturile,

Fig.51

- decopertarea stratului vegetal,

- decopertarea stratului care acoperă o balastieră, o carieră sau o

exploatare minieră la zi,

- săparea gropilor de fundaţii de dimensiuni mari (construcţii

industriale, civile, de navigaţie, etc.).

Metodele principale de lucru cu screperele sunt:

101

- autoscreperele cu două motoare sau cele cu elevator se încarcă (sapă)

de regulă singure,

- autoscreperele cu un motor sau screperele tractate vor săpa fie împinse

cu un buldozer (foarte rar sunt trase) fie în pereche (tandem; două

autoscrepere se cuplează cu o bară solidă de tractare de construcţie

specială; când cel din faţă sapă, cel din spate împinge iar când cel din

spate sapă, cel din faţă trage).

Pentru sporirea eficienţei săpării şi pentru umplerea totală a benei se pot

folosi procedeele de lucru următoarele:

- săparea în pantă (din deal în vale),

- săparea în trepte (iniţial la adâncimea maximă h şi apoi la 0,7 h şi

0,5h vezi fig. 52),

- săparea în şah (între fâşiile săpate se lasă o distanţă egală cu b/2, b

fiind lăţimea de săpare a utilajului ; vezi fig.53).

Fig. 52

102

Forma fâşiei din fig. 53-b are, ca şi în cazul săpării în trepte, rolul de a

uşura săparea în partea a doua a ciclului, când în benă există deja o cantitate de

pământ încărcat.

La săparea cu screperele şi autoscreperele se pot aplica următoarele

scheme tehnologice:

- în funcţie de fluxul de deplasare al utilajului: scheme eliptice (sau

circulare; fig.54-a) şi scheme în opt (fig.54-b),

- în funcţie de poziţionarea amplasamentului pentru descărcarea

pământului: scheme unilaterale (cu descărcarea pământului pe o

singură parte a gropii săpate; fig.55-a) şi scheme bilaterale (cu

descărcarea pământului pe două laturi ale săpăturii; fig.55-b):

Fig.53

103

Fig.54

Fig.55

Schema de mecanizare eliptică se poate aplica longitudinal sau

transversal (în funcţie de latura frontului de lucru pe care se orientează).

Prin deplasarea laterală schema eliptică poate genera o schemă de lucru în

spirală (fig.56).

104

Fig. 56 Descărcare bilaterală.

În sistemul din fig.56 se poate realiza un rambleu cu gropi de împrumut

pe două laturi sau inversând încărcarea (Î) cu descărcarea (D) se poate realiza un

canal cu depozitare bilaterală a pământului.

O altă schemă de mecanizare care ar putea rezolva problemele din

paragraful de mai sus ar fi cea în zigzag (fig. 57).

Fig.57 Săpare bilaterală.

Productivitatea tehnică de exploatare a screperelor (sau autoscreperelor)

se determină cu relaţia:

Pe= [m3/h] (65)

în care:

105

q - capacitatea benei (lăzii)-m3,

Ku - coeficient de umplere,

Kt - coeficient de utilizare a timpului de lucru

Ka - coeficient de afânare a pământului săpat,

Tc - durata ciclului de lucru (min.).

Tc=ts+tp+td+tg+tm (66)

ts - timpul de săpare –încărcare a benei

ts= (67)

Ls - lungimea de săpare (m)

Vs - viteza de săpare (m/min.),

Lungimea de săpare trebuie să permită umplerea benei:

Ls٠b٠u٠α٠Ka = q٠Ku٠Kp

de unde rezultă:

Ls= [m] (68)

unde:

b-lăţimea cuţitului de săpare ( şi a benei) –m

U - adâncimea de săpare (m)

α = 0,7-0,9-coeficient de neuniformitate a adâncimii de săpare,

Kp = 1,1-1,2

Kp - coeficient de pierderi (nu tot materialul săpat ajunge în benă ),

Ceilalţi timpi ai ciclului sunt:

106

tp—durata de mers cu bena plină (tp= ),

td - durata de descărcare şi împrăştiere a materialului (td= )

tg - durata de întoarcere a utilajului cu bena goală (tg= )

tm - durata unor manevre, poziţionări ale utilajului, opriri, întoarceri, etc.

Similar cu lungimea de săpare se determină şi lungimea de descărcare şi

împrăştiere a pământului (Ld):

Ld = [m] (69)

în care:

h-grosimea stratului de pământ descărcat şi împrăştiat (m),

αI - coeficient de neuniformitate a grosimii stratului de pământ împrăştiat

(similar cu α).

În [12] sunt citate următoarele valori orientative ale timpilor de lucru:

- ts=0,7 minute –autoscrepere împinse cu buldozerul (pe două punţi),

- ts=1 minut - idem pe trei punţi,

- ts=1 minut - autoscreper elevator

- ts=1,5 minute - autoscrepere în tandem

- td=0,5-1minute

- tm=0,2-0,8 minute

Norma de timp a screperelor şi autoscreperelor se exprimă în ore/100m3.

107

Trebuie precizat că norma are valori diferite în funcţie de distanţa de

transport.

3.9 LUCRĂRI TERASIERE CU BULDOZERE

Buldozerele sunt utilaje de construcţii alcătuite dintr-un tractor pe şenile

sau pe pneuri la care, în partea din faţă, este ataşată o lamă. Schema de principiu

a unui buldozer este prezentată în fig.58. De multe ori buldozerul are ataşat în

partea din spate echipamentul de scarificator.

Fig.58 - 1- tractor; 2- lamă; 3- servomotoare cu ulei;

4- cadru de fixare a lamei; 5- articulaţie.

Cu buldozerul se pot executa următoarele lucrări:

1. săparea pămâtului pe adâncimi de circa 15-30 cm;

108

2. nivelarea terenurilor prin compensarea săpăturilor cu umpluturile;

3. deplasarea pământului la distanţe (pentru buldozere pe şenile

distanţa maximă este de circa 100 m iar pentru cele pe pneuri de circa 150-160

m dar distanţele optime sunt mult mai mici);

4. executarea de umpluturi (ramblee) din gropi de împrumut laterale;

5. executarea de deblee cu depozitarea provizorie laterală a

pământului;

6. executarea de canale;

7. astuparea de tranşee în care au fost pozate diverse instalaţii sau a

gropilor de fundaţie;

8. împingerea materialeleor către buncăre (de exemplu, la

transportoarele cu bandă, în staţiile de sortare a agregatelor şi la fabricile de

betoane, etc.);

9. strângerea în grămezi a materialelor şi deservirea altor utilaje de

săpat (încărcătoare, excavatoare);

10. întreţinerea unor drumuri de şantier;

11. defrişarea terenurilor, curăţarea de deşeuri sau de zăpadă, demolări,

etc.

Din cele de mai sus rezultă că buldozerele sunt nişte maşini de construcţii

aproape indispensabile în şantiere. Pentru a-şi îndeplini multiplele funcţii,

buldozerele vor avea lame de forme diverse şi aşezate în poziţii diverse.

Poziţiile lamei pot varia după cum urmează:

- prin rotire în plan vertical longitudinal (fig.59-a);

- prin rotire în plan vertical transversal (echipament de tiltdozer; fig. 59-b);

- prin rotire în plan orizontal (echipament de angledozer; fig.59-c).

109

În funcţie de lucrarea care se execută, de puterea motorului şi de

categoria terenului, lamele pot fi scurte, medii sau lungi şi pot avea următoarele

forme:

- lamă dreaptă, folosită în poziţie perpendiculară pe direcţia de mers (normlă)

pentru săparea sau împingerea materialelor grele (fig.60-a);

Fig. 59

- lamă unghiulară; poate fi rotită în plan orizontal (echipament de angledozer)

sau în plan vertical transversal (echipament de tiltdozer) şi este reprezentată

în fig.60-b; se utilizează la săpări laterale, nivelări şi umpleri de gropi de

fundaţie sau tranşee;

- lamă curbă universală, folosită pentru împingerea la distanţă relativ mare a

volumelor importante de materiale uşoare; ea este prevăzută cu aripi laterale

(fig.60-c);

110

- lamă articulată pe verticală, în axul central al buldozerului (este numită şi

echipament de varidozer; fig.60-d), este folosită pentru astuparea gropilor şi

şanţurilor, la nivelări şi la deplasarea pămâtului;

- lamă tip cutie (sau pernă), folosită la umpluturi sau nivelări; în cazul unor

forme mai adânci ea poate lucra şi pe post de încărcător, făcând trecerea spre

acest tip de utilaj (fig.60-e).

Fig.60

Pentru operaţiile de defrişare şi curăţare a terenului, lama poate avea în

locul cuţitului de tăiere nişte dinţi de scarificare.

Buldozerele pot lucra atât pe terenuri orizontale cât şi pe terenuri în

pantă. Productivităţile vor depinde de panta terenului după cum este arătat în

tabelul 9.

111

Tab. 9 [24]

Condiţii de lucruProductivitatea

tehnică de exploatare (%)

Teren orizontal 100

Teren cu pantă i=10% (la deal)

60

Teren cu pantă i=10% (la vale)

190

Teren cu pantă i=20% (la vale)

250

Tăierea pământului se poate face în straturi de grosime constantă (fig.61-

a), în formă de pană (fig.61-b), sau în trepte (fig.61-c). Ultimele două procedee

pot scurta timpul de lucru la 0.3-0.4 din timpul procedeului a.

a

b

112

c

Fig.61

În timpul împingerii pământului o parte din acesta se pierde prin părţile

laterale ale lamei dacă se lucrează pe teren plat (fig.62).

Pentru a anula sau reduce pierderile laterale se pot folosi şi lame speciale

(de exemplu, lamă cu aripi laterale, fig.63), se poate săpa şi împinge pământul

în tranşee (fig.64), sau se poate lucra simultan cu 2 până la 4 buldozere (distanţa

d între ele va fi de circa 50 cm la lucrul în pământuri coezive şi de 10-30 cm la

lucru în pământuri necoezive; fig.65).

Fig.62

113

Fig.63 - 1- pământ săpat – transportat cu lamă normală; 2- pământ transportat cu lamă cu aripi laterale; 3- aripi laterale ale lamei.

Fig.64 - 1- lamă; 2- pământ transportat.

Fig.65 - 1- două buldozere lucrând împreună; d- distanţa între buldozere; 2- pământ ce ar fi împins de fiecare buldozer lucrâmd individual; 3- pământ

suplimentar împins de cele două buldozere lucrând împreună.

Pentru lucrul cu buldozerele se poate aplica una din următoarele scheme

de mecanizare:

1. scheme de săpare;

114

2. scheme de împingere (transport);

3. scheme de umplere a tranşeelor sau gropilor de fundaţie (după

executarea fundaţiilor).

1. Săparea pământului se poate face:

- pentru canale (deblee) relativ înguste prin schema pendulară (fig.66);

se pot realiza prin această schemă şi rampe de acces pe ramblee sau în deblee;

se poate aplica şi schema din fig.24 (săpare canal cu trei buldozere);

- pentru executaea lucrărilor în spaţii mai largi (deblee cu depunerea

pământului lateral (fig.67) sau ramblee din pământ preluat din gropi de

împrumut laterale) se poate aplica şi schema îm zig-zag (suveică).

Fig.66 - 1- sens de deplasare cu săpare, 2- sens de revenire în gol.

Fig.67 - 1- săpare şi împingere, 2- revenire în gol

115

La săparea în mai multe straturi succesive (prin mai multe treceri

suprapuse) se poat proceda ca în fig.68 (la primul strat se formează tranşee

separate prin benzi care vor limita pierderile laterale iar la al doilea strat săparea

este asemănătoare, trecerile fiind decalate lateral cu b/2; b este lăţimea fâşiei

săpate, egală cu lungimea lamei).

Fig.68 - 1, 2- straturi săpate succesiv; 3- benzi nesăpate de lăţime B; Us- adâncimea totală de săpare.

2. Deplasarea (împingerea) la o anumită distanţă a pământului dintr-un

depozit provizoriu realizat cu alt utilaj terasier se poate face cu schema în zig-

zag din fig. 67 dar şi prin deplasarea numai înainte, cu jumătate de cursă

realizată în plin şi jumătate de cursă în gol (o schemă de tip eliptic, fig.69).

Fig.69 - 1- depozit iniţial; 2- depozit sau lucrare executată; D- distanţă de împingere (50-150 m).

O schemă asemănătoare celei din fig. 69 se poate aplica şi la săparea

laterală a unor terenuri de categoria I (în straturi mai groase ) sau la săparea în

pantă (la vedere).

116

Realizarea de umpluturi sau acoperirea unor tranşee în care s-au pozat

instalaţii subterane ori a unor gropi de fundaţie (după realizarea fundaţiilor) se

poate realiza prin schemele următoare:

- umplerea prin împigere laterală cu echipament de angledozer (fig.70);

- umplerea prin săparea de fâşii transversale oblice (fig.71);

- umplerea prin metoda fâşiilor transversale perpendiculare (aplicarea unei

scheme tip zig-zag; fig. 72).

Fig.70

D- depozit provizoriu;

U- umplutură; F- fundaţie;

B- buldozer cu echipament de angledozer

117

Fig 71

1, 2, 3- fâşii oblice succesive; D- depozit provizoriu; U- umplutură;

B- buldozer cu lamă poziţionată normal; G- galerie din beton monolit.

Fig.72

1- împingere; 2- repoziţionarea utilajului (marşarier cursă în gol);

D- depozit provizoriu; U- umplutură; C- conductă sau altă instalaţie.

118

Pentru a putea exprima productivitatea tehnică de exploatare a

buldozerelor trebuie precizat mai întâi volumul de pământ (prisma de pământ)

care poate fi împins de lama unui buldozer (V):

[m3] (70)

Notaţiile sunt cele din fig. 73.

Fig.73

L- lama buldozerului; b- lungimea lamei

φ´- unghiul taluzului natural dinamic

Conform desenului:

şi

[m3] (71)

Se poate exprima productivitatea tehnică de exploatare cu relaţia:

[m3/h] (72)

în care:

V- volumul de pământ împins în faţa lamei (m3);

Kt- coeficient de utilizare a timpului de lucru;

119

Ka- coeficient de afânare (se ia în considerare doar când se sapă

pământul din starea naturală; pentru împingerea pământului din depozite

provizorii, deja afânat, se ia Ka = 1;

Kp- coeficient de pierderi (pentru pământul pierdut lateral, pe la

capetele lamei); Kp ≈ 0.9 (depinde şi de distanţa de împingere L: Kp = 1-

0.005 L);

Tc- durata ciclului de lucru al buldozerului (min).

Se poate scrie productivitatea şi prin utilizarea numărului de cicluri pe

oră:

(73)

Durata timpului de lucru (Tc) depinde de schema tehnologică aplicată. Se

exemplifică calculul Tc pentru săpare laterală şi realizarea unui depozit

unilateral (ca în fig. 69).

[min] (74)

în care:

ts- timpul de săpare;

tp- timpul de deplasare a pământului cu lama plină,

tî- timpul de împrăştiere (descărcarea treptată a lamei prin

ridicare); grosimea straturilor: 0.15-1.00 m;

tg- timpul de deplasare în gol (după descărcarea lamei);

tm- timpul de manevră, întoarcere, repoziţionare a utilajului

pentru o nouă etapă de săpare; tm = 0.15-0.5 min.

Pentru calculul timpilor, distanţele rezultă din schema tehnologică iar

vitezele din cartea tehnică a utilajului.

120

Lungimea de săpare va trebui să asigure umplerea lamei cu volumul de

pământ (V) discutat mai sus.

[m] (75)

în care:

u- adâncimea de săpare (m);

b- lungimea lamei buldozerului (m),(se poate lucra şi cu b´=b - 30

cm suprapunere fâşie )

Norma de timp a buldozerelor se exprimă în h/100m3 pământ săpat

(împins, etc) şi h/100m2 la lucrări de nivelare. Aceasta (Ntu) depinde însă de

categoria terenului în limitele orientative în tabelul 10.

Tab. 10

Categoria terenului

I II III IV

Ntu (%) 100 120-128 147-154 172-181

3.10 LUCRĂRI TERASIERE CU GREDERE

Grederul este un utilaj care are ca organ de lucru o lamă asemănătoare cu

a buldozerelor. Unele operaţii care se pot executa cu acest utilaj sunt

asemănătoare cu cele care se pot executa cu buldozerele.

Spre deosebire de buldozere, lama grederului este situată la mijlocul

lungimii utilajului şi este mult mai mobilă.

121

Grederul poate fi tractat sau poate avea propulsie proprie (în care caz este

numit autogreder).

În mod curent se utilizează autogrederele. Ele au acţionare hidraulică

(foarte rar mecanică). Pot avea suplimentar echipamente de scarificare şi lame

de buldozer poziţionate frontal, cupe de încărcător, etc.

Schema de principiu a unui autogreder este prezentată în fig. 74.

Fig.74 - 1- lamă greder; 2- lamă frontală; 3- scarificator.

Cu autogrederul se pot realiza următoarele lucrări:

- săpare şi împingere a pământului;

- nivelări şi finisări ale suprafeţelor săpate cu alte utilaje;

- taluzări;

- săpări de canale (adâncime maxim 1 m);

- lucrări de execuţie şi întreţinere a drumurilor, digurilor, rambleelor de

cale ferată (înălţime maximă 1 m);

- săparea (decopertarea) stratului vegetal (grosimi de maxim 30 cm şi

distanţe scurte de transport: 10-20 m);

- transportul pământului din depozite provizorii pe distanţe de maxim 50

m;

- deblee cu adâncimi de 1-3 m, cu realizarea de depozite laterale (distanţe

de transport de ordinul a 100-600 m).

122

Pământul săpat va avea categoriile I;II sau III sau va fi supus în prealabil

scarificării. Lama autogrederului poate executa mişcări foarte variate; ridicări,

coborâri, înclinări spre înapoi sau spre înainte, rotiri în plan orizontal (35°-40°)

sau vertical (15°- 900), poziţionări laterale pentru taluzare, etc.

Câteva din aceste poziţii ale lamei sunt prezentate în fig. 75.

Fig.75

Schemele de mecanizare cu grederele sunt în cea mai mare parte

asemănătoare cu cele aplicate la lucrul cu buldozerele sau cu grederele dar

există şi scheme specifice.

Se exemplifică mai jos (fig.76) metoda de executare a şanţurilor prin

tăierea în evantai. În cazul şanţurilor (canalelor) înguste tăierea se poate face de

pe o singură parte iar la cele mai late tăierea se poate face de pe ambele părţi ale

canalului.

Tot prin tăiere în evantai se pot realiza gropi de împrumut cu depozitarea

pământului într-un rambleu. Gropile de împrumut pot fi situate pe ambele laturi

ale rambleului realizat (fig.77).

123

Fig. 76

Fig. 77

Productivitatea tehnică de exploatare se poate determina asemănător cu

cea a buldozerelor. Vor diferi vitezele de lucru. Coeficientul de utilizare a

timpului de lucru se recomandă cu valorile K t= 0.75-0.8. Norma de timp a

autogrederului se exprimă în ore/100 m3 şi depinde de categoria terenului şi de

distanţa de împingere a pământului.

3.11 SĂPĂTURI MECANIZATE ÎN SPAŢII ÎNGUSTE

Pot fi clasificate drept săpături în spaţii înguste (sau foarte înguste)

următoarele lucrări de terasamente:

124

- săparea de şanţuri cu paramente verticale (secţiune dreptunghiulară; fig. 78-

a);

- săpare de şanţuri cu taluze (secţiune trapezoidală;fig. 78- b);

- săparea de gropi de fundaţie rectangulare (de adâncime mică; fig. 78- c-sau

de adâncime mare; fig. 78- d);

- săpare gropi cilindrice (de adâncime mică sau mare; fig. 78- e;

- săparea de şanţuri foarte înguste pentru drenuri sau cabluri (sau pozarea

acestora fără săparea unui şanţ; fig. 78- f);

- realizarea de gropi cilindrice cu formă aproximativă; pentru piloţi , fără

săparea şi extragerea pământului săpat (prin baterea şi împingerea laterală a

pământului cu o mandrină; fig. 78- g).

125

1- rolă cablu; 2- cuţit tip plug; 3- cablu pozat la cota de proiect; U- adâncime de tăiere

Fig. 78

Săparea şanţurilor cu paramente verticale (secţiune derptunghiulară ) se

poate realiza cu ajutorul excavatoarelor cu cupă inversă. Pentru această operaţie

este necesar să se folosească o cupă cu lăţimea egală cu lăţimea şanţului pe care

dorim să îl realizăm (există cupe special construite, cu lăţimi mici , dacă se sapă

şanţuri relativ înguste). De asemenea se pot folosi braţe mai lungi sau se pot

adapta prelungitoare la braţele normale ale excavatoarelor (se utilizează de

obicei excavatoare de capacitate mică, cu cupe de ordinul a 0.1÷1.0 m3.

De obicei excavatorul încalecă axul viitorului şanţ dar există şi

posibilitatea utilizării unor braţe cu mânere articulate excentric (excentrităţi de

până la 2.50 m) care se poziţionează lateral faţă de traseul săpării; fig. 79).

126

Fig. 79

Pentru săpături în spaţii înguste se pot utiliza şi maşini universale de

săpare cu un braţ telescopic. Acestea au lungimea braţului reglabilă prin

acţionarea hidraulică iar cupa poate fi rotită tot hidraulic astfel încât să se

poziţioneze cu cupa dreaptă, cu cupă innversă sau chiar cu poziţii intermediare,

spre lateral (cupa este de până la 1 m3; fig. 80). Ca toate utilajele de săpare pe

pneuri şi acest utilaj are picioare de calare hidraulică.

Fig. 80

Se pot săpa şanţuri cu săpătoarele de şanţuri. Acestea pot fi realizate în

soluţii constructive: cu rotor cu mai multe cupe (fig. 81- a) sau cu lanţ cu cupe

(sau raclete; fig. 81- b)

127

Fig. 81

Pământul săpat cu utilajele din fig. 80 este depozitat lateral de săpătură

(depozit provizoriu) cu ajutorul unui transportor cu bandă.

Săpătoarele de şanţuri pot lucra de obicei până la adâncimi de 3.5 m.

Dacă este necesar un şanţ cu cota de fund sub această adâncime utilajul va lucra

în tandem cu un buldozer. Acesta va săpa o tranşee de adâncimea necesară iar

săpătorul de şanţuri va lucra de pe fundul acestei tranşei (fig. 82).

Fig. 82

128

Pentru săparea mecanizată a şanţurilor cu taluze (secţiune trapezoidală) se

pot aplica două metode:

- pentru şanţuri largi se poate face săparea ca mai sus şi apoi se face

taluzarea cu alt utilaj (de exemplu autogrederul);

- pentru săpături înguste se poate utiliza un excavator cu cupă inversă de

formă trapezoidală sau o maşină universală de săpare dotată cu o astfel de

cupă (metoda se poate aplica până la adâncimi de ordinul a 1.50 m).

În ce priveşte săparea unor gropi de fundaţie rectangulare, pot apare

următoarele situaţii:

- gropi de fundaţie izolate sau grupate după necesităţile viitoarei construcţii,

cu adâncimi de ordinul a 0.8-2.0 m (în funcţie de adâncimea de îngheţ şi de

natura terenului de fundaţie);

- gropi de fundaţie de adâncime mare, de tipul tranşeelor pentru executarea

baretelor sau pereţilor mulaţi (aceste lucrări pot juca rolul de fundaţii de

adâncime dar pot fi destinate şi impermeabilizării unor gropi de fundaţie

largi, pentru a se putea lucra la uscat).

Pentru gropile de fundaţie de adâncime redusă se pot utiliza excavatoare

hidraulice echipate cu cupă inversă sau cu graifăr sau maşinile universale de

săpat (se poate utiliza echipamentul cu braţ telescopic şi cupă rotativă în jurul

axului braţului, prezentat mai sus).

Dacă gropile de fundaţie sunt pe un aliniament comun (de exemplu,

fundaţiile pentru stâlpii unei construcţii în cadre) se poate recurge şi la săparea

unei tranşei cu secţiune dreptunghiulară, excavarea fundaţiilor la poziţiile din

proiect şi umplerea cu pământ a spaţiului dintre ele (fig. 83).

129

Fig. 83

Dacă sunt necesare sprijiniri nu se va lucra decât cu echipament de

graifăr.

Pentru gropile de fundaţie de adâcime mare (de tipul tranşeelor) se pot

utiliza excavatoare hidrulice cu cupă inversă cu braţ lung sau cu prelungitor

montat la braţ sau graifăre hidraulice adaptate săpării în aceste condiţii (braţ

telescopic poziţionat vertical, cupă în două piese de lăţimea viitoarei tranşei).

Dacă executăm fundaţii de adâncime mare nu se pot executa sprijiniri şi

în această situaţie se poate aplica următoarea metodă:

- se realizează săpătura până la adâncimea la care nu sunt necesare sprijiniri;

- se prepară şi se introduce în săpătură un noroi bentonitic, care va juca rolul

de sprijinire (bentonita este o argilă specială);

- se sapă în continuare sub noroi bentonitic; în măsura realizării săpăturii se

introduce în tranşee noroi bentonitic;

- betonarea se realizează sub noroiul bentonitic, cu pâlnia şi cu burlanul de

betonare (care va trebui să fie menţinut cu capătul inferior în betonul

proaspăt turnat pe circa 0.5-1.0 m);

- în măsura turnării betonului, noroiul betonitic se recuperează şi se

refoloseşte (este trimis într-un bazin de decantare iar apoi refolosit la altă

tranşee săpată).

130

O porţiune de tranşee (respectiv de fundaţie sau perete mulat) realizată

într-o singură „muşcătură” a cupei de graifăr se numeşte baretă (de exemplu, în

procedeul Kelly, baretele au lăţime de 80 cm şi lungime de 2.50 m). Executând

baretele cap la cap rezultă o tranşee continuă.

Săparea gropilor cilindrice de adâncime redusă (sub 6 m) se poate realiza

cu ajutorul unei foreze cu sapă de tip melc (elicoidală fig. 84). Se pot realiza

gropi cu diametrul de circa 0.25-1.20 m, destinate plantării de stâlpi, borne,

indicatoare sau chiar arbori şi, mai rar, în scopul de a realiza fundaţii.

Fig. 84

Săparea unor gropi cilindrice de adâncime mare se poate întâlni la

realizarea de piloţi, coloane sau chesoane deschise (soluţii de fundare de

adâncime).

Pentru piloţi (φ < 1 m) se folosesc diverse instalaţii de foraj, fie pentru

forare rotativă, cu sape de diverse forme, fie pentru săpare cu cupă graifăr de

forme special adaptate.

Forarea se execută de obicei cu tubaj metalic, recuberabil în momentul

betonării pilotului.

131

Se poate exemplifica cu procedeul Benoto: tubajul metalic dotat cu

muchie tăietoare (freză) este înfipt prin rotire stânga-dreapta iar materialul din

interior se sapă cu o cupă tip graifăr, cu secţiune circulară.

În alte situaţii gaura pentru execuţia pilotului se realizază prin înfigerea în

teren a unui tubaj metalic (care împinge pământul lateral). La betonare tubajul

se recuperează (procedeul Franki sau procedeul Simplex [26,28]).

Săparea şanţurilor foarte înguste, pentru pozarea unor instalaţii de apă, de

drenaj sau a unor cabluri electrice se poate realiza cu un săpător de şanţuri dotat

cu elindă, lanţ gall şi racleţi, asemănător cu cel prezentat în fig. 81- b. Diferenţa

este că tranşeea realizată în acest caz va avea lăţimi de ordinul a 15-25 cm.

Lansarea conductei sau a cablului se poate face aproape simultan cu

realizarea săpăturii. Acest lucru apare ca necesar şi pentru faptul că săpătura nu

poate fi sprijinită şi riscăm surparea pereţilor laterali ai tranşeei.

În cazul pozării unor cabluri sau drenuri fără realizarea unei tranşei

(procedeu descris în figura 78- f) se poate utiliza un tractor pe pneuri sau pe

şenile dotat cu un cuţit (plug) vibrator. Adâncimea de lucru (de pozare a

instalaţiei) este de până la 0.9-1.0 m.

3.12 LUCRĂRI DE UMPLUTURI ŞI COMPACTARE A PĂMÂNTULUI

Lucrările de umpluturi pot avea unul din următoarele scopuri :

- realizarea de depozite definitive din pământ rezultat din anumite săpături;

- realizarea unor diguri, a unor terasamente pentru drumuri sau pentru căi

ferate;

- realizarea unor baraje din materiale locale sau a unor canale navigabile (în

zone relativ restrânse);

132

- executarea unor platforme pentru obiective industriale, de agrement şi sport,

etc.

Tehnologia de executare a umpluturilor cuprinde, după caz, următoarele

etape:

- împrăştierea în straturi a pământului provenit din săpături;

- aducerea pământului împrăştiat la umiditatea optimă de compactare (dacă

este cazul; vezi şi disciplina „Geotehnică şi fundaţii ”);

- compactarea fiecărui strat de pământ aşezat în lucrare.

Împrăştierea pământului se poate realiza:

- în spaţii restrânse sau înguste;

- în spaţii largi.

În spaţii înguste, umplutura se poate realiza cu ajutorul graifărului, cu

ajutorul utilajelor cu lamă în poziţie de angledozer (buldozer, greder) sau cu

buldozerul cu lamă poziţionată normal (se aplică schemele de mecanizare

poziţionate în paragrafele anterioare: schema circulară, schema de umplere prin

împingere laterală, schema fâşiilor săpate-împinse oblic sau perpendicular pe

direcţia tranşeei, etc.).

Dacă spaţiul permite, se poate face împrăştierea cu maşini universale de

mici dimensiuni (buldo-excavatoare) iar în spaţii înguste şi pentru lucrări

complexe (de exemplu, între fundaţiile unei viitoare costrucţii) se poate realiza

şi împrăştiere manuală.

Grosimea straturilor împrăştiate va fi de ordinul a 15-100 cm dar ea

trebuie corelată cu capacitatea de compactare a utilajelor disponibile (evident,

urmează compactarea umpluturilor).

În spaţiile largi umpluturile se pot realiza în următoarele etape:

- transportul şi bascularea pământului din mijloacele de transport,;

133

- împrăştierea în straturi de 15-100 m (vezi comentariul de mai sus);

- compactarea umpluturilor (în caz de necesitate acestea pot fi în prealabil

stropite cu apă pentru a avea umiditatea optimă de compactare).

Împrăştierea din etapa a doua se poate face cu buldozerul, cu grederul sau

chiar cu încărcătorul frontal.

Tehnologia ar putea fi diferită dacă s-ar utiliza mijloace de transport care

realizează şi împrăştierea (screpere sau remorci care pot descărca pământul pe

la partea inferioară a benei- vezi paragraful referitor la mijloace de transport).

În această situaţie primele două etape se pot realiza cu acelaşi utilaj.

Se precizează faptul că grosimea straturilor împrăştiate şi supuse apoi

conpactării mai depinde şi de categoria terenului din care provine materialul

folosit la umplutură. De asemenea, diametrul maxim al „granulelor”

materialului folosit la umplutură nu trebuie să depăşască 2/3 din grosimea

stratului aşternut (bulgării sau bucăţile de rocă se vor sfărâma înainte de

compactare).

Udarea pământurilor înainte de compactare se realizează mai ales pentru

materialele coezive şi are ca scop influenţarea următoarelor proprietăţi:

- compresibilitatea;

- rezistenţa la tăiere;

- capacitatea de compactare şi greutatea specifică a pământului după

compactare,

- energia (lucrul mecanic) necesară pentru compactare (care se va reduce dacă

pământul va căpăta umiditatea optimă de compactare determinată prin

încercări de laborator; Wopt).

Pentru umiditatea reală a fiecărui strat de pământ care urmează a fi compactat se admit abateri de plus-minus 3% faţă de cea optimă (vezi tabelul 11).

134

Tab. 11

Natura pământului Argilos Nisipos

Wopt.(%) 14-18 8-12

Atât valorile prea mari ale umidităţii pământului cât şi cele prea mici vor duce la o compactare necorespunzătoare.

În spaţii restrânse se va face stropirea cu furtunul iar în spaţii largi cu cisterna ataşată la tractor sau cu autocisterna (dotate cu o ţeavă transversală perforată).

Cantitatea de apă de udare (A) se va hotărâ după analiza umidităţii

naturalea pământului (W). Udarea se va face la fiecare strat împrăştiat, înainte

de compactare cu circa 1-2 ore pentru pământurile nisipoase sau prăfoase şi cu

circa 24 ore pentru cele argiloase. Se poate utiliza relaţia următoare:

[m3 apă/m3 umplutură] (76)

în care:

η = 1.10-1.25- coeficient al pierderilorde apă prin evaporare;

ρn- densitatea în stare uscată a materialului de umplutură (kg/m3);

ρw- densitatea apei (kg/m3);

wopt- umiditatea optimă de compactare.

Norma de timp a cisternelor (auto-cisternelor) pentru stropit se exprimă în

ore/m3 de apă.

Compactarea umpluturilor este un proces tehnologic destul de complex.

Compactarea se poate realiza prin rulare (cilindrare), prin batere sau prin vibrare

(cilindrii vibranţi sau plăci vibratoare). Se compactează, în general, straturi de

grosimea prezentată la realizarea umpluturilor dar există şi utilaje pentru

compactarea unor straturi de peste 1 m (de exemplu, maiul supergreu).

135

Principalele efecte ale compactării sunt:

- mărirea densităţii pământului;

- reducerea sau eliminarea tasărilor ulterioare;

- mărirea capacităţii portante a terenului de fundaţie;

- reducerea permeabilităţii (porozităţii) şi sensibilităţii la umezire ulterioară.

O caracteristică importantă a acestui proces este gradul de compactare

(D):

[℅] (77)

în care:

γue- greutatea specifică în stare uscată realizată efectiv după

compactare(KN/m3);

γu max- greutatea specifică maximă în stare uscată, determinată prin metoda

Proctor (vezi la disciplina „Geotehnică”).

Se poate determina practic γue prin utilizarea relaţiei:

[KN/m3] (78)

în care:

γn- greutatea specifică a pământului cu umiditatea naturală (KN/m3);

w- umiditatea pământului în stare naturală (in situ;%).

Se recomandă următoarele grade de compactare [12]:

Tab. 12

Natura lucrăriiD mediu D minim

%ρue

(kg/m3)%

ρue

(kg/m3)

136

Fundaţii la clădiri de locuit

95 1650 92 1600

Fundaţiile la obiective industriale cu procese

de lucru umede98 1700 95 1650

Unde:

ρue- densitatea în stare uscată efectiv realizată prin compactare (kg/m3).

Pentru pămâturile necoezive se poate utiliza gradul de îndesare (ID-vezi

relaţia 20 din paragraful 3.1).

Împrăştierea pământului în umplutură şi compactarea sa se poate organiza

pe două suprafeţe (sectoare) de teren vecine astfel încât să se poată reduce

deplasarea neproductivă a utilajelor (vezi fig. 85).

Fig. 85

Etapele de lucru se succed în felul următor:

- se împrăştie pământ pe sectorul A şi se compactează stratul împrăştiat

anterior pe sectorul B;

- se compactează pământul împrăştiat pe sectorul A şi se aşterne un nou strat

de pământ pe sectorul B.

La compactare cele două sectoare se vor suprapune pe o lăţime de 2-3 m.

137

Lungimile sectoarelor de umpluturi pot varia între 100-1000 m dar pe

vreme nefavorabilă (ploaie, căldură puternică,…) ele se pot reduce la circa 100-

300 m.

La compactarea unuia dintre sectoarele de lucru se vor compacta fâşii de

lăţime egală cu lăţimea activă a utilajului, care se vor suprapune între ele pe 15-

25 cm (vezi fig. 14, suprapunerea „s”).

În marea majoritate a cazurilor şi obligatoriu pentru straturile mai groase,

compactarea se va realiza prin mai multe treceri ale utialjului de compactare pe

aceiaşi fâşie de teren (până la realizarea gradului de compactare prevăzut).

Numărul de treceri ale compactorului (nt) este raportul între lucrul

mecanic necesar pentru o compactare completă (conform gradului de

compactare) şi lucrul mecanic efectuat de utilaj la o singură trecere. Numărul de

treceri stabilt teoretic se verifică experimental, pe teren (sau se poate stabili

direct, pe cale experimentală, pe piste de încercare).

În cazul compactării prin cilindrare (rulare) se poate utiliza relaţia:

(79)

în care:

L- lucrul mecanic de compactare necesar (KN·m/m3);

B- lăţimea fâşiei de teren compactat de utilaj la o trecere (m);

ha- grosimea stratului de pământ afânat care trebuie compactat (m);

G- greutatea utilajului (static; KN).

Compactoarele statice au ca forţă de lucru doar greutatea proprie şi

exercită o presiune statică asupra terenului. Se poate discuta şi de o forţă de

afânare a terenului compactat. Utilajele cu acţiune dinamică (compactoarele

vibrante) pot adăuga forţe de impact (frecvenţe de vibraţie sub 60 cicluri pe

138

minut) sau vibraţii (frecvenţe de lucru de 600-4800 cicluri pe minut; depind

totuşi de caracteristicile fiecărui compactor dinamic).

În cazul compactării prin batere toate utilajele (maiuri, plăci vibrante, ...)

au o acţiune dinamică.

Utilajele folosite pentru compactarea prin rulare pot avea următoarele

caracteristici:

- role cilindrice metalice cu feţe netede (lise);

- role cilindrice cu proeminenţe (crampoane) sau diferite reliefuri;

- pneuri cu suprafaţă netedă;

- pneuri cu crampoane sau diverse reliefuri;

- mixte: pneuri şi role metalice.

Fig. 86

139

Compactoarele pot fi tăvălugi tractaţi sau utilaje autopropulsate (mai

folosite).

Compactoarele cu role cilindrice din oţel pot fi lestate cu apă (roţile sunt

cilindri goi în ineriorul cărora se poate introduce apă prin nişte orificii cu capace

etanşe).

În fig. 86 sunt prezentate schematic principalele tipuri de compactoare cu

role (roţi ) metalice cu feţe netede (lise) dar schemele sunt în linii mari aceleaşi

şi pentru utilaje cu role (roţi) cu crampoane sau reliefuri. Există şi utilaje care

combină roţile cu pneuri cu rolele metalice.

Crampoanele sau reliefurile de pe rolele compactoarelor se pot prezenta

ca în fig. 87.

Fig. 87

Compactoarele cu crampoane, pentru presiunea specifică mare asupra

pămâtului, sunt recomandate pentru compactarea primară, de adâncime, a

pământurilr coezive (de exemplu, argile plastice) sau a celor cu bulgări.

Grosimea straturilor compactate poate merge la 20-80 cm.

Crampoanele produc o uşoară afânare a stratului de suprafaţă (pe

adâncime de 4-6 cm) şi de aceea este necesar ca compactarea finală (de finisare)

să se facă cu un compactor lis (neted).

Suprafaţa de lucru a crampoanelor se recomandă de:

- 30÷40 cm2 pentru pămâturi argiloase;

140

- 40÷60 cm 2 pentru pământuri nisipoase.

Crampoanele trebuie să dea pe terenul compactat următoarele presiuni

aproximative:

- 7÷15 daN/cm2 pe terenuri argilo-prăfoase;

- 15÷40 daN/cm2 pe terenuri argilo-nisipoase;

- 30÷60 daN/cm2 pe terenuri argiloase.

Compactoarele pe pneuri folosesc ca forţă de lucru presiunea statică dar

realizează şi frământarea terenului. Compactoarele cu pneuri lise sunt folosite

mai ales la îmbrăcăminţile asfaltice iar cele cu anvelope cu profile, mai ales

pentru compactarea umpluturilor de pământ. Acţiunea compactoarelor de acest

tip este influenţată şi de presiunea de umflare a pneurilor. Se recomandă valorile

din tabelul 13

Tab. 13

Natura pământului care trebuie compactat

Presiunea în pneuri

(atm)

Nisipuri 2

Pământuri argilo-nisipoase 3-4

Argile 5-6

Putem folosi compactarea cu pneuri şi la compactarea terenurilor mai

umede.

Schematic, poziţia roţilor se poate prezenta ca în fig. 88. compactoarele

pot fi tractate sau cu propulsie proprie.

Compactoarele vibratoare au de obicei role metalice (lise sau cu

crampoane) şi pot fi tractate cu tractoare sau pot fi autopropulsate. Sunt de

asemenea, utilizate şi compactoare care au un rulou metalic vibrant iar puntea

spate este pe pneuri.

141

Fig. 88

Sub efectul vibrării se produce o rearanjare a particulelor de sol astfel

încât ele să ocupe volumul minim (se produce un fel de curgere în stare

vâscoasă).

Se pot compacta prin vibrare pământuri foarte diverse: loëss, nisip,

pietriş, nisip argilos, piatră spartă, argile şi chiar pământ stabilizat (cu diferite

adaosuri stabilizatoare: ciment, …).

Compactoarele vibrante au o acţiune foarte energică şi de aceea pot fi mai

uşoare şi cu puteri ale motoarelor mai mici decât în cazul compactoarelor

statice.

Există o gamă largă de compactoare vibrante:

- tăvălug vibrator tractat, lis, cu mase între 3-15 t (compactează straturi de

teren de 0.5-2.0 m);

- tăvălug vibrator tractat cu crampoane (aceeaşi gamă de caracteristici

tehnice);

- compactor vibrant autopropulsat pe două rulouri (unul sau ambele fiind

vibratoare),

142

- compactor vibrant autopropulsat cu un rulou metalic (lis sau cu crampoane)

şi puntea din spate cu pneuri.

Compactoarele autopropulsate pot avea un rulou director (pentru viraje)

sau pot vira dintr-o articulaţie a şasiului (ca la încărcătoarele frontale).

Compactoarele vibrante pot realiza grade înalte de compactare cu un

număr mai redus de treceri decât cele statice (de obicei 3-5 treceri).

Schemele principale de mecanizare a lucrărilor de compactare prin

cilindre (rulare) sunt:

- schema de mecanizare în zig zag (descrisă şi la alte tipuri de lucrări) se poate

aplica la realizarea unor umpluturi lungi şi înguste, unde nu se poate întoarce

utilajul (la dus se circulă înainte şi la întoarcere în marşarier);

- scheme combinate între cele de mai sus, aplicabile tot la compactarea

umpluturilor în spaţii lungi.

Compactarea prin batere se aplică de obicei la compactarea unor

umpluturi cu suprafeţe mai mici.

Se pot utiliza plăci vibrante (a) sau maiuri (b) fig. 89

excentric

motor

placa D= 60 - 1,60m

500-3000 kg

Placa vibratoareMai

Fig. 89

Fig. 89

Maiurile sunt lăsate să cadă liber de la înălţimi de 0.3-4.0 m. Ridicarea lor

se face cu ajutorul unei macarale cu capacitate de ridicare suficientă în raport cu

143

masa maiului folosit. Uneori, în locul maiurilor, pot fi folosite în acelaşi mod

plăci grele. Numărul necesar de bătăi (căderi) pe minut scade cu creşterea masei

maiului (plăcii) şi poate fi de maxim 50÷60.

La fiecare bătaie maiul sau placa grea se deplasează cu 10-150 cm pe

orizontală astfel încât la deplasare pe lăţimea amprentei sale să se fi aplicat, pe

acelaşi loc, numărul de bătăi prevăzut (3-5 pentru pământuri nisipoase şi 3-7

pentru pământuri argiloase). Numărul optim de bătăi se poate determina

experimental, in situ.

Modul de lucru cu maiul sau cu placa grea este prezentat în fig. 90.

Fig. 90 - D- direcţia de deplasare a utilajului

Există în exploatare şi maiuri mecanice care pot fi acţionate (conduse)

manual, pentru lucrul în spaţii înguste. Ca şi plăcile vibrante ele se bazează pe

forţa pertubatoare produsă de rotirea unui sistem bielă-manivelă cu un motor

(cu ardere internă sau electric; vezi fig. 91).

144

Rareori şi pentru volume reduse de umpluturi se poate face şi

compactarea cu maiul de mână.

Fig. 91

Plăcile vibratoare sunt utilizate de asemenea la compactarea în spaţii

înguste şi volume de lucrări reletiv reduse. Vibraţiile plăcilor au frecvenţe mai

mari decât cele uzuale pentru maiurile mecanice(400÷500/minut, fig. 90). Se

fac de obicei 2-3 treceri dar numărul acestora se poate hotărâ în funcţie de

natura, umiditatea terenului şi grosimea stratului de compactat (inclusiv prin

experimentare in situ).

Fig. 92 – 1-troliu, 2- tăvălug, 3- macara, 4- buldozer

145

În exploatare pot fi întâlnite, de asemenea, plăci sau maiuri vibratoare

ataşate la echipament tip macara sau excavator.

Pentru compactarea terenurilor cu pante mari sau a taluzurilor se pot

folosi tăvăluguri tractate (statice sau vibrante; fig. 86- a) de la partea superioară

a umpluturii (cu un tractor) sau de la partea inferioară a umpluturii (piciorul

taluzului) cu o macara (fig. 92).

Productivitatea compactoarelor care lucrează prin cilindrare (rulare) se

poate exprima cu relaţia următoare:

[m3/h] (80)

în care:

B- lăţimea fâşiei compactate la o trecere (m);

s = 0.15-0.25 m- suprapunerea fâşiilor vecine compactate;

h- grosimea stratului compactat (m);

n- numărul de treceri pe aceeaşi suprafaţă;

Kt- coeficient de utilizare a timpului de lucru (0.75-0.8).

Pentru realizarea unor compactări de finisare (de exemplu la taluze, etc)

din formula de mai sus dispare h:

[m2/h] (81)

(în acest caz productivitatea se va referi la suprafaţa finisată prin

compactare).

Productivitatea tehnică de exploatare a maiului (plăcii grele) ridicat cu

macaraua, în cazul formei pătrate, se poate determina cu relaţia:

[m3/h] (82)

146

în care:

f- frecvenţa de batere (lovituri/min.)

L- latura maiului (plăcii; m), conform fig. 93.

S = (L - s)2 – suprafaţa efectivă de lucru.

Fig. 93

Norma de timp a utilajelor de compactare se exprimă în ore/100m3. În

cazul procesului tehnologic de finisare a unor suprafeţe prin compactare se va

discuta de ore/100m2.

3.13 NIVELAREA ŞI TALUZAREA LUCRĂRILOR DE PĂMÂNT

De cele mai multe ori după executarea săpăturilor grosiere este necesară o

finisare a suprafeţelor rezultate:

- nivelarea suprafeţelor plane şi orizontale sau cu o anumită pantă (redusă, sub

10%);

- finizarea taluzelor (taluzare).

147

Prin nivelare se pot compensa denivelări de ±30 cm faţă de cota propusă

prin proiect. În indicatoarele de norme de deviz este prevăzută şi operaţia de

nivelare manuală, numită politură.

Nivelarea mecanizată se poate realiza prin mai multe treceri ale utilajului

folosit pe aceiaşi suprafaţă (maxim 3 treceri).

Nivelarea mecanizată se poate realiza cu următoarele utilaje:

cu buldozer (cu lama poziţionată în planul pe care se deplasează utilajul, pe

pneuri sau pe şenile); lama poate fi în poziţia normală sau ca echipament de

angledozer);

cu buldozer echipat cu lamă tip varidozer (cu articulaţie verticală centrală);

cu autogreder sau cu autogreder încărcător cu cupă de încărcător în faţă; (la

nevoie se pot utiliza şi gredere tractate).

Unele utilaje moderne pot fi dotate cu diferite dispozitive pentru reglarea

automată a poziţiei lamei: palpatoare mecanice, hidraulice, electronice sau chiar

cu laser (buldozere sau gredere).

Fig. 94

A- suprafaţa de nivelat; 1-schema circulară pe o direcţie; 2-schema

circulară pe direcţie perpendiculară.

148

La nivelare se pot aplica mai multe scheme tehnologice de mecanizare:

- scheme circulare;

- scheme în zig zag;

- scheme circulare aplicate pe două direcţii perpendiculare (implică minim

două treceri pe aceeaşi suprafaţă, pe direcţii perpendiculare ; fig. 94);

- scheme de lucru cu două utilaje (sau mai multe; fig. 95).

Fig. 95 - u1- primul utilaj de nivelare; u2- al doilea utilaj.

Productivitatea tehnică de exploatare a utilajelor de nivelare se exprimă la

fiecare tip de utilaj, aşa cum s-a discutat în capitolele anterioare. Ea se exprimă

în m2/oră.

Norma de timp a acestor utilaje se exprimă în ore /100m2.

Taluzarea mecanizată se poate realiza cu următoarele utilaje:

- cu autogrederul (vezi poziţii de lucru ale lamei la paragraful despre lucrări de

terasamente cu autogrederul);

149

- cu excavator hidrauluic cu cupă inversă (se folosesc nişte cupe speciale, de

volum sub 1 m3dar cu lăţime de 2-3 m, care seamănă cu lamele de buldozer

de tip cupă de încărcător; fig. 96);

- cu maşină universală de săpat, cu braţ telescopic şi cupă lată (ca mai sus).

Se pot finisa atât taluze sub planul de staţionare a utilajului (a) şi

deasupra acestuia (b). La nevoie braţul excavatorului poate fi dotat cu un

prelungitor.

Fig. 96

În anumite situaţii, taluzarea se poate încheia prin aplicarea unor soluţii

de protecţie:

- înierbarea sau brăzduirea;

- aplicarea de straturi de pământ stabilizat;

- aplicarea de anrocamente sau realizarea de peree de piatră (rostuite sau

nerostuite);

- realizarea de îmbrăcăminţi din dale de beton sau de beton turnat la faţa

locului (de ciment sau asfaltic).

150

3.14 LUCRĂRI DE SPRIJINIRI

Săpăturile se pot executa în spaţii largi sau în spaţii înguste (când distanţa

între paramentele – pereţii – săpăturii este de ordinul a 1-3 metri).

Pentru săpăturile în spaţii largi sprijinirea pereţilor (atunci când este

necesară) se realizează independent (se aplică fiecărui perete separat).

Pentru săpăturile în spaţii înguste sprijinirea pereţilor se face simultan şi

reciproc pentru cei doi pereţi faţă în faţă, prin intermediul unor piese numite

şpraiţuri sau prin folosirea unor cadre.

Şpraiţurile pot fi executate din lemn sau din oţel (şpraiţuri mecanice cu

filete stânga-dreapta sau şpraiţuri hidraulice).

Cadrele care ţin locul şpraiţurilor pot fi executate din lemn sau din oţel.

În funcţie de necesitatea executării unor sprijiniri săpăturile pot fi:

nesprijinite sau sprijinite. Se pot executa săpături nesprijinite dacă adâncimea h

(formula 83) satisface relaţia următoare sau dacă săpătura se face în taluz şi

panta acestuia satisface valorile din tabelul 14.

[m] (83)

în care:

c- coeziunea pământului (KN/m2);

γu- greutatea specifică a pământului (KN/m3);

η- coeficient de siguranţă (se recomandă valoarea η = 2).

151

Fig. 97

Tab. 14 [26]

Natura pământului Panta taluzului (1:m) pentru:

b≥3m b<3m

h<5m h≥5m h<3m h≥3m

Pământ de umplutură, nisip, balast

1:1,25 1:1,50 1:1,25 1:1,25

Pământ nisipos 1:0,67 1:1 1:0,67 1:1

Pământ argilos 1:0,50 1:0,50 1:0,67 1:0,75

Argilă 1:0,35 1:0,67 1:0,50 1:0,67

Löess 1:0,50 1:0,75 1:0,50 1:0,75

Şisturi compacte 1:0,10 1:0,25 1:0,10 1:025

Trebuie avută în vedere ideea că cu cât umiditatea pământului este mai

mare cu atât coeziune (c) va fi mai mică. La pămâturile saturate ea poate ajunge

la valoarea 0.

Pentru săpături nesprijinite este necesar ca umiditatea terenului să fie de

maxim 12-18% şi să nu poată creşte pe durata lucrării. În plus, săpătura nu

trebuie să rămână deschisă un timp îndelugat.

Pentru săpături ce pot sta deschise un timp mai lung panta taluzului va fi

de maxim 1:1 (sau cu valori mai mici: 1:1.25, 1:1.5, …).

Săpăturile sprijinite se execută în următoarele situaţii:

- adâncimea săpăturii depăşeşte valoarea dată mai sus (formula 83);

152

- săpătura în taluz nu este posibilă (de exemplu, realizarea unei tranşee pentru

o conductă de apă sau electrică pe strada unei localităţi);

- săpătura în taluz duce la costuri superioare săpăturii cu pereţi verticali

sprijiniţi (rezultă un volum de săpătură mai mare).

Sprijinirile săpăturilor în spaţii largi se pot realiza:

- cu pereţi de lemn ecarisat sau panouri (inclusiv metalice) rezemaţi cu

contrafişe (şpraiţuri înclinate; fig. 98);

- idem, rezemaţi cu piloţi, cu sau fără ancoraje (fig. 99);

- cu pereţi de palplanşe ancorate sau neancorate (fig.100).

Fig. 98

1- dulapi de lemn, prefabricate din beton sau elemente metalice;

2- grinzişoară (sau dulap) de legătură pe verticală (riglă); 3-contrafişă; 4-

pană; 5-ţăruş.

153

Fig. 99

1- dulapi; 2-pilot(montant); 3-moază (legătură sau tirant reglabil); 4-ţăruş

(bătut în afara zonei de posibilă alunecare)

Fig. 100

154

Fig. 101

Palplanşele pot fi de mai multe tipuri:

- din lemn (fig. 101- a);

- din beton armat (fig. 101- b);

- din oţel, în I, în U, în Z, chesonate, de canal (Larsen, Senella, Rombas, etc),

fig. 101- c.

În cazul realizării unor tranşee (şanţuri) pentru îngroparea unor instalaţii

edilitare sau a unor fundaţii este imposibilă săparea în taluz deoarece adâncimea

mare a săpăturilor ar duce la lăţimi (amprize) ocupate foarte mari (spaţiile

laterale fiind ocupate de construcţii sau reprezentând străzi care nu pot fi total

155

scoase din uz). În această situaţie se impune executarea de tranşee cu pereţi

verticali sprijiniţi (dacă se depăşeşte adâncimea h dată de formula 83).

Fig. 102

În realizarea sprijinirilor se pot aplica două soluţii constructive:

- în cazul săpării în pământuri argiloase se recurge la sprijiniri cu dulapi

orizontali (cu sau fără interspaţii, în funcţie de coeziunea pământurilor şi

starea lor de fisurare şi de adâncimea săpăturii; fig. 102);

- în cazul săpării în pământuri nisipoase sau în pământuri slab coezive se

folosesc sprijiniri cu dulapi verticali (fig. 103)

Sprijinirea cu dulapi verticali se face fără interspaţii. Dulapii se bat în

teren pe măsura avansării (oarecum asemănător cu palplanşele de lemn).

156

Fig. 103

Spraiţurile ar putea fi înlocuite cu cadre din lemn sau oţel iar dulapii

verticali şi riglele orizontale cu panouri metalice (acestea sunt materiale de

inventar, cu grad mare de refolosire).

157

Fig. 104 - cadru de sprijinire; 2-scoabe de oţel;

3- dulapi „verticali“ înfipţi oblic

În cazul unor săpături cu adâncime mai mare şi în terenuri care dau

împingeri mari se pot executa sprijiniri cu dulapi „verticali” înfipţi oblic,

metodă utilizată şi în cazul unor lucrări miniere. În această situaţie nu se vor

folosi şpraiţuri ci cadre (fig. 104).

Dulapii şi palplanşele se introduc în teren prin batere (cu soneta), prin

vibrare (vibrosoneta) sau prin înfigere hidraulică.

Pentru sprijinirea unor tranşee foarte adânci (de ordinul a 10 m sau mai

mult) şi înguste (sub 1 m ) se poate recurge la soluţia de „sprijinire” cu noroi

betonitic, descrisă într-un paragraf anterior.

Obs. Calculul sprijinirilor se face cu ajutorul cunoştinţelor de la disciplina

„Geotehnică şi fundaţii“.

3.15 EPUIZMENTE

158

De multe ori, atunci când se execută săpături pentru realizarea unor

fundaţii, pentru pozarea unor instalaţii sau pentru alte lucrări, se ajunge în

situaţia de a lucra sub nivelul apelor subterane

Unele tipuri de lucrări se pot executa sub apă (de exemplu unele betonări)

iar altele trebuie să fie realizate la uscat.

Îndepărtarea apei din groapa de lucru se numeşte epuizment.

Pentru a realiza un epuizment eficient este necesar să se cunoască natura

terenului şi să se estimeze debitul de apă care se va infiltra în zona de lucru.

Determinarea acestor caracteristici importante se face utilizând cunoştinţele

specifice hidraulicii subterane, hidrogeologiei şi geotehnicii.

În terenurile cu permeabilitate mare, cu un debit infiltrat ridicat sau în

cazul unor gropi de fundaţie ale unor construcţii importante şi extinse pe

suprafeţe mari se poate reduce epuizmentul prin realizarea pe conturul

săpăturilor a unor ecrane de etanşare. Se pot menţiona ca soluţii tehnice:

- ecrane („pereţi“) din argile tixotrope (bentonită);

- ecrane din piloţi secanţi de beton sau bentonită;

- pereţi mulaţi din beton sau bentonită.

Evacuarea apei din gropile de lucru se poate realiza prin două procedee:

- pomparea directă a apei din săpătură, din puţuri colectoare special

amenajate;

- coborârea nivelului apelor subterane astfel încât acesta să se situeze

sub cota fundului săpăturii.

Procedeul cu pomparea directă a apei are ca dezavantaj faţă de al doilea

că poate duce la antrenarea de către curentul de apă de infiltraţie a particulelor

fine din teren (sufozie). Această antrenare produce goluri în teren slăbindu-i

rezistenţa şi favorizând creşterea infiltraţiilor.

159

Procedeul de coborâre a nivelului apelor subterane necesită instalaţii mai

costisitoare dar permite executarea strict la uscat a unor lucrări mai pretenţioase

(radiere de beton sau beton armat, fundaţii şi părţi subterane ale unor

rezervoare, ecluze, etc.).

3.15.1 Epuizmentul prin pompare directă

Pentru a realiza epuizmentul direct, se vor realiza pe suprafaţa gropii de

fundaţie sau a tranşeelor pentru pozarea de instalaţii puţuri colectoare. Acestea

se poziţionează în afara amprizei fundaţiei sau a zonei de poziţionare a

conductelor, cablurilor, etc. Suprafeţele de teren din zona puţurilor colectoare

vor avea pante de 1.5-2% către acestea (figura 105).

Fig. 105

160

Fig. 106

Se va avea în vedere, în cazul folosirii unei pompe centrifuge, ca adâncimea de aspiraţie (H) să nu depăşească valorile admise pentru aceste pompe (6-7 m, iar la pompele moderne, chiar până la 9,6 m).

Puţurile colectoare se pot realiza ca în figura 106.

Pomparea directă se poate realiza şi cu ajutorul pompelor submersibile. În acest caz nu se mai pune problema adâncimii de la care se poate aspira apa (H).

În ambele cazuri este necesar ca înălţimea de refulare a apei pe care o

asigură pompa utilizată să permită îndepărtarea apei la o distanţă suficientă faţă

de groapa de lucru. Înălţimile de refulare a pompelor pot varia în limite foarte

largi (3-180 m).

Alegerea pompelor se va face aplicând cunoştinţele de la disciplina de

staţii de pompare. Ele pot fi acţionate electric sau cu motoare cu ardere internă

(motopompe).

161

Procedeul de epuizment prin pompare directă are avantajul unor instalaţii

simple dar şi dezavantajul că fundul gropii nu va fi perfect uscat, îngreunând

alte operaţii tehnologice (cofrare, armare, betonare, transportul unor materiale,

etc.). Pomparea se poate face cu câte o pompă din fiecare puţ colector sau cu o

pompă dintr-un grup de puţuri colectoare apropiate.

3.15.2 Epuizmentul prin coborârea nivelului apei subterane

Pentru a realiza, în zona gropii de lucru, o coborâre a nivelului apei

subterane este necesară executarea pe o parte a gropii (dacă e o tranşee) sau pe

conturul ei a unor puţuri din care urmează să se pompeze apă.

Fenomenele sunt identice cu cele studiate la disciplina „Prize de apă“ sau

la „Hidraulică subterană“, atunci când se făcea referire la captarea apei

subterane pentru alimentări cu apă. Se produce o coborâre a nivelului apei, S

(diferenţa între nivelul hidrostatic şi cel hidrodinamic).

Trebuie menţionat că această coborâre a nivelului apei subterane se poate

realiza doar pe durata funcţionării pompelor care extrag apă din puţurile

amintite mai sus. Deoarece există riscul inundării gropii este necesar să existe o

electropompă de lucru, o electropompă de rezervă şi o motopompă (pompă cu

motor cu ardere internă; mai ales pentru lucrările foarte importante, pentru

situaţia întreruperii alimentării cu curent electric). În locul motopompei se poate

ţine ca rezervă un grup electrogen (generator electric acţionat cu motor cu

ardere internă).

Puţurile se vor executa pe exteriorul conturului gropii de lucru după

următoarea tehnologie (fig. 107):

- forare tubată cu tub metalic cu diametru de circa 400-450mm;

- introducerea tubului filtrant, cu diametru de circa 200mm (1);

162

Fig. 107

1- sprijiniri; 2- puţuri filtrante; NHS- nivelul hidrostatic al apei

subterane; NHD- nivelul hidrodinamic al apei subterane (în timpul

pompării)

- între tubajul forajului şi tubul filtrant se introduce material granular cu rol

de filtru (nisip, pietriş, 2) şi apoi tubajul forajului se recuperează;

- în tubul filtrant se introduce conducta de aspiraţie cu sorb sau pompa

submersibilă (3), în funcţie de soluţia aleasă şi de adâncimea la care se află apa

subterană;

- se montează o conductă colectoare care uneşte puţurile (4); ea poate fi

conductă de aspiraţie, în cazul pompelor cevtrifuge sau conductă de refulare, în

cazul pompelor submersibile).

Un puţ executat după această tehnologie este prezentat în figura 108.

163

Fig. 108

O variantă mai modernă a tehnologiei de coborâre a nivelului apei

subterane este utilizarea unei instalaţii de filtre aciculare. Filtrele aciculare se

înfig în teren (mai ales în terenuri permeabile, nisipuri, pietrişuri, ...) cu ajutorul

unui jet de apă sub presiune eliberat prin capul filtrului. După înfigere, orificiul

din capătul filtrului acicular se închide cu o supapă. Filtrele vor avea aceeaşi

poziţionare ca şi în cazul soluţiei cu puţuri filtrante.

Instalaţia cu filtre aciculare poate realiza, în mod curent, coborâri ale

nivelului apelor subterane de ordinul a 3-5 m. Utilajul de pompare (acţionat

electric sau moto) are în alcătuire, pe lângă pompa de apă şi o pompă de

vacuum şi un rezervor tampon pentru separarea aerului de apă.

Fiecare filtru acicular este legat de conducta colectoare de aspiraţie printr-

un furtun transparent, pentru a se putea verifica în permanenţă starea de

funcţionare.

Un detaliu de filtru acicular este prezentat în figura 109 (a – faza de

înfigere; b – faza de funcţionare).

164

Fig. 109

1- supapă (bilă de cauciuc); 2- înveliş de plasă de sârmă (sită); 3-

perforaţii; 4- tubul filtrant; 5- tub interior pentru introducerea apei (la

înfigere) sau pentru aspirarea apei (în timpul lucrului).

Amorsarea instalaţiei de filtre aciculare se face cu ajutorul pompei de

vacuum. Apoi se porneşte pompa de apă, de cele mai multe ori fiind vorba de o

pompă centrifugă (se vor asigura pompe de rezervă : dacă pompele de serviciu

sunt acţionate electric, se vor asigura, ca rezervă, motopompe sau tot pompe

acţionate electric dar cu grup electrogen). Necesitatea unor pompe de rezervă

este legată de faptul că întreruperea pompării chiar şi pentru o oră ar putea duce

la inundarea gropii de lucru.

3.16 SĂPĂTURI SUB APĂ

Aceste lucrări sunt necesare în următoarele situaţii : executarea unor

construcţii pe amplasamente acoperite permanent de apă (cum ar fi construcţiile

de acostare din porturi, digurile de apărare ale porturilor, unele construcţii

pentru regularizări de râuri, pile de poduri, etc.), executarea unor construcţii

165

pornind de la o suprafaţă de apă (un canal navigabil sau un bazin portuar

pornind de la un fluviu, reprofilarea unui canal navigabil sau destinat

transportului de apă, dragajul de întreţinere al unor bazine portuare, etc.),

executarea unor construcţii în săpături sub nivelul apelor subterane dacă debitul

infiltrat este foarte mare (unele fundaţii speciale, de tipul chesoanelor deschise,

etc) sau atunci când această tehnologie are un randament mai mare sau un preţ

mai mic.

Pentru executarea săpăturilor sub apă se pot folosi trei grupe mari de

tehnologii :

1 – cu utilaje lucrând de pe uscat : excavatoare cu cupă inversă, dragline

sau graifăre,

2 – cu utilajele de la punctul 1 lucrând de pe nave tehnice (gabare,

pontoane, etc.),

3 – cu utilaje plutitoare :

- dragă absorbant refulantă, în terenuri necoezive (nisipuri) sau

uşoare,

- dragă cu cupe, în pămănturi (dragare directă) sau în roci care au

fost mai întâi derocate (sfărâmate); derocarea se poate face cu un

derocator (sau deroşeză – fig. 112; utilaj asemănător cu un picon

dar instalat la bordul unei nave şi având dimensiuni mai mari) sau

prin puşcare cu explozivi (găurile fiind realizate cu foreze

plutitoare sau postate la bordul unor nave tehnice).

Drăgile lucrează prin papionaj (baleierea suprafeţei de dragat prin

poziţionarea succesivă a utilajului cu ajutorul a patru ancore, două la prova şi

două la pupa), strângând sau eliberând cablurile ancorelor cu ajutorul unor

trolii (de exemlu, se strâng cablurile de la prova şi se eliberează cele de la pupa

166

pentru deplasarea înainte sau se strâng cablurile de la babord şi se eliberează

cele de la tribord pentru deplasarea spre dreapta, etc.).

Draga absorbat refulantă (fig. 111) este dotată cu un dispozitiv de săpare-

agitare de tip melc, care ridică materialul în suspensie. Apoi, suspensia este

absorbită şi trimisă pe conducte cu ajutorul unei pompe, fiind refulată la locul

de depozitare a pământului (apa este drenată şi evacuată). Pe porţiunea din

traseul ei pe care conducta pentru transportul suspensiei este deasupra apei

aceasta este poziţionată pe flotori metalici.

Fig. 110

Draga cu cupe (fig. 110) are ca organ de lucru o elindă (braţ) pe care se

deplasează un număr de cupe fixate pe un lanţ Gall (asemănător lanţului de la

biciclete). Elinda se poate înclina la diferite unghiuri pentru a ajunge la

adâncimea de lucru (adâncime limitată de unghiul de lucru maxim şi de

lungimea elindei). Pe partea inferioară a acesteia coboară cupele goale iar pe

partea superioară urcă cupele pline. La capătul superior al elindei, materialul din

cupe este răsturnat într-un buncăr, din care este descărcat gravitaţional în nava

de transport (şlep, şalandă hidroclap, etc).

Materialul săpat cu excavatoarele poziţionate pe nave se transportă tot cu

navele tehnice amintite mai sus.

167

Materialul săpat cu excavatoarele poziţionate pe uscat se poate transporta

cu mijloacele de transport amintite la capitolul referitor la transportul

pământului (basculante, dumpere, remorci, benzi rulante, etc.) sau cu nave

tehnice.

Fig. 111 Dragă absorbant refulantă

1-conductă de aspiraţie; 2-capul de lucru (săpare); 3-pompă pentru

suspensia de pământ în apă; 4-nava de bază

Productivitatea tehnică de exploatare a utilajelor amintite în acest

paragraf se determină cu cunoştinţele din capitolele anterioare. Pentru draga

absorbant refulantă se vor avea în vedere debitul pompei utilizate şi concentraţia

în material solid a suspensiei transportate pe conductă (ca ordin de mărime este

de circa 10 %).

Norma de timp a acestor utilaje se exprimă în ore / 100 m3 săpaţi.

168

Fig. 112 Derocator (deroşeză)

3.17 TEHNOLOGIA EXECUTĂRII LUCRĂRILOR DE PĂMÂNT PRIN HIDROMECANIZARE

Hidromecanizarea este o metodă complexă de execuţie mecanizată a lucrărilor de pământ, în flux continuu, bazată pe acţiunea apei sub presiune, cu ajutorul căreia se face săparea, transportul şi depunerea pământului săpat.

În timpul acestor operaţii se produce modificarea caracteristicilor fizico-mecanice şi fracţionarea materialului depus. Săparea se realizează prin îndreptarea unui jet de apă asupra frontului de lucru, care învinge coeziunea terenului, separă particulele solide de pământ, iar acestea fiind mobilizate şi amestecate cu apa sunt transportate sub formă de hidromasă prin jgheaburi şi şanţuri gravitaţional sau cel mai frecvent prin conducte sub presiune.

Depunerea se produce datorită micşorării vitezei curentului de hidromasă într-o incintă amenajată, care conduce la sedimentarea particulelor solide, separându-le de apa care se evacuează.

În anumite condiţii hidromecanizarea este mai avantajoasă decât utilizarea maşinilor terasiere la lucrările de construcţii hidrotehnice, care necesită un număr mare de utilaje pentru săpat şi transportat, iar în cazul executării rambleelor şi maşini pentru compactat şi în consecinţă mari cheltuieli pentru întreţinere şi exploatare.

169

Executarea lucrărilor de săpare şi transport prin hidromecanizare este economică deoarece sunt folosite utilaje simple ca: pompe de apă, pompe de nămol, conducte de transport, hidromonitoare etc.,iar procesul de lucru se desfăşoară într-un flux continuu în timpul unui schimb.

Pentru folosirea hidromecanizării în condiţii avantajoase este necesar să fie îndeplinite următoarele condiţii:

existenţa unei surse de apă cu debit corespunzător situată în apropierea lucrării, având în vedere că pentru săparea şi deplasarea unui metru cub de pământ este necesar un volum de apă de 10÷15m3;

existenţa în apropierea şantierului a unei surse de energie electrică în măsură să asigure consumurile relativ mari cerute de funcţionarea pompelor. Astfel pentru deplasarea unui metru cub de pământ este necesar un consum de energie electrică de 2÷5kWh;

executarea lucrărilor de terasamente prin hidromecanizare trebuie să se realizeze în pământuri care să permită în condiţii economice atât săparea hidraulică cât şi hidrotransportul. Aceasta corespunde pământurilor aluvionare, cu precădere a celor mai puţin coezive, având particule cu dimensiunea maximă de 100mm;

pentru asigurarea recuperării cheltuielilor de organizare a şantierului volumul lucrărilor de terasamente trebuie să fie suficient de mare.

Principalele dezavantaje ale acestei metode sunt:

consum mare de apă şi de energie electrică, dificultăţile care apar la realizarea lucrărilor în timpul iernii.

Aceste dezavantaje limitează aplicarea hidromecanizării.

Se folosesc în principal două metode de excavare prin hidromecanizare:

cu hidromonitoare în cazul în care frontul de lucru se află la uscat, cu drăgi absorbant-refulante în cazul în care pământul ce trebuie excavat

se găseşte sub nivelul apei.

3.17.1 Tehnologia executării lucrărilor de pământ cu hidromonitoarele

Instalaţia cu hidromonitoare este folosită în construcţii hidrotehnice pentru executarea următoarelor lucrări:

excavaţii pe versanţi în ampriza barajelor, excavarea pământului din chesoane, decopertarea şi exploatarea carierelor de nisip şi a balastierelor, umpluturi dirijate în ramblee, platforme sau la diguri şi baraje de

pământ,etc.

170

În principiu o instalaţie de hidromonitoare este alcătuită conform figurii 113.

Fig.113. Schema instalaţiei cu hidromonitoare

1-sorbul pompei de apă, 2-conducta de aducţiune a apei, 3-staţia de pompare a apei, 4-conducta de refulare a apei sub presiune, 5-hidromonitorul, 6-sorbul de nămol, 7-conducta de aspiraţie a nămolului, 8-staţia de pompare a nămolului, 9-conducta de refulare a nămolului în incintă,10-sistemul de drenare a incintei de depunere.

Procesul tehnologic executat cu această instalaţie decurge astfel: apa este aspirată prin sorbul (1) şi conducta (2) şi este refulată la staţia de pompare (3) sub presiune prin conducta (4) la hidromonitorul (5), prin intermediul căruia viteza şi presiunea apei cresc, iar apa sub forma unui jet compact este proiectată spre baza frontului de lucru. Prin spălare se produce săparea pământului, amestecarea particulelor de pământ cu apa şi scurgerea acestei hidromase în şanţul cu nămol, de unde prin sorbul (6) nămolul aspirat de staţia de pompare a nămolului (8), este refulat prin conducta (9) spre incinta de depozitare. Aici se produce sedimentarea particulelor solide, iar prin sistemul de drenaj al incintei surplusul de apă este evacuat.

Condiţia esenţială pentru transportul sub presiune prin conducte o constituie formarea hidromasei (a nămolului) în care particulele solide în suspensie nu trebuie să depăşească 10%.

3.17.1.1 Staţia de pompare a apei

Staţia de pompare a apei are rolul de a asigura debitul şi presiunea necesare funcţionării hidromonitoarelor. Este formată din una sau mai multe pompe centrifuge, mono sau multietajate, acţionate de motoare electrice. Pentru procesul de hidromecanizare se folosesc pompe purtând indicativul G.N.D.S., 12 NDS, 22 NDS etc., având debite de 200÷3500m3/h.

171

Pentru o instalaţie dată la care se cunoaşte tipul de teren ce urmează a fi săpat şi volumul total de terasamente, debitul staţiei de pompare se determină cu relaţia:

(84)

Vp-volumul total al terasamentelor ce urmează a fi excavate (m3),

qa-consumul specific de apă (m3apă/1m3pământ),

nz-numărul de zile în care se efectuează lucrarea,

ns-numărul de schimburi pe zi,

nh-numărul de ore dintr-un schimb,

kt-coeficient de utilizare a timpului.

Conductele de aducţiune şi refulare a apei sunt alcătuite din tronsoane de 4÷6m, din oţel şi se îmbină la capete cu flaşe şi garnituri de etanşare. Diametrul lor este cuprins între 110÷225mm.

3.17.1.2 Hidromonitorul

Hidromonitorul este un dispozitiv care are rolul de a mări viteza curentului de apă şi de a-l dirija sub forma unui jet compact către frontul de lucru.

Din punct de vedere constructiv se deosebesc două tipuri de hidromonitoare: cu bulon central şi cu rulmenţi.

Schema constructivă a unui hidromonitor cu rulmenţi este prezentată în figura 114.

Fig.114.

1-articulaţie plană, 2-articulaţie sferică, 3-tubul tronconic, 4-duză, 5-braţul de dirijare şi echilibrare, 6-suportul hidromonitorului, 7-cotul inferior.

172

Hidromonitorul se racordează la conducta de apă prin cotul inferior (7). Articulaţia plană permite rotirea cu 360° a tubului hidromonitorului, iar articulaţia sferică permite modificarea unghiului de înclinare α sub planul orizontal şi deasupra planului orizontal.

Tubul tronconic (3) este prevăzut în interior cu trei nervuri de ghidare dispuse longitudinal la 120°, în scopul prevenirii pulverizării şi turbionării jetului de apă.

Pentru săparea terenurilor cu compactităţi variabile şi compoziţii granulometrice diferite sunt necesare viteze diferite ale curentului de apă. Astfel cu cât granulometria este mai mare cu atât viteza curentului de apă şi presiunea trebuie să fie mai mari (tabelul 15):

Tabelul 15 Parametrii jetului de apă pentru săparea pământului şi transportul gravitaţional al hidromasei

Natura terenului

Presiunea jetului de apă la ieşirea din duză

(mH2O)

Viteza apei la atingerea solului

(m/s)

Consum specific de apă

(m3apă/m3pământ)

Declivitatea necesară pentru transport

Nisip 20-50 10-12 4-10 0,02-0,07

Loess 40-80 12-20 3-7 0,015-0,025

Nisip argilos

30-80 12-26 4-8 0,02-0,05

Argilă nisipoasă

50-120 18-28 5-11 0,015-0,02

Argilă 80-200 25-35 7-15 0,015-0,02

Se face precizarea că presiunea şi cantitatea de apă necesară pentru săparea unui m3 de pământ variază foarte mult în funcţie de distanţa de la gura duzei până la locul unde jetul de apă întâlneşte frontul de lucru.

3.17.1.3 Staţia de pompare a nămolului

Staţia de pompare a nămolului are rolul de a asigura evacuarea şi transportul nămolului rezultat prin săparea pământului în frontul de lucru.

Pompele de nămol sunt pompe centrifuge acţionate de motoare speciale.

Instalaţiile de pompare a nămolului pot fi fixe sau mobile. Cele fixe se deplasează pe măsură ce frontul de lucru avansează. În cazul în care distanţa de

173

transport a nămolului este mare se folosesc mai multe staţii de punere sub presiune situate de-a lungul conductei de refulare.

Debitul staţiei de pompare a nămolului se determină cu relaţia:

(85)

Vp-volumul total de transportat (m3),

qa-debitul specific de apă (m3 apă/m3 pământ),

p-porozitatea terenului,

nz-numărul de zile în care se execută lucrarea,

ns-numărul de schimburi pe zi,

nh-numărul de ore dintr-un schimb,

kt-coeficient de utilizare a timpului.

Pentru transportul pământului săpat cu ajutorul curentului de apă este necesar ca aceasta să aibă o anumită viteză şi un anumit debit (tabelul 16).

Tabelul 16 Cantitatea de apă necesară pentru transportul pământului săpat

Natura terenuluiConsumul de apă pentru 1m3

de pământ transportat (m3)

Nisip fin 3

Nisip grăunţos 6

Balast cu pietriş până la 25mm 8-10

Pietriş de 25-50mm 7-12

Teren vegetal 0,8-2

Argile 0,8-2

Conductele pentru transportul nămolului sunt realizate din tronsoane de 6m lungime şi cu diametrul interior cuprins între 200÷1000mm. Îmbinarea lor se face prin flanşe şi garnituri.

3.17.1.4 Metode de săpare cu hidromonitoarele

Săparea pământului cu hidromonitorul poate fi realizată prin două metode principale: metoda de săpare de jos în sus şi metoda de săpare de sus în jos.

174

În cazul metodei de săpare de jos în sus (fig.115) jetul de apă este dirijat la baza abatajului unde prin săpare dislocă o cantitate de pământ provocând o cavitate care lărgindu-se în timp determină prăbuşirea abatajului sub greutatea proprie.

Fig.115. Săparea cu hidromonitorul de jos în sus

Prin prăbuşire pământul suferă o fărâmiţare şi o afânare ceea ce uşurează formarea hidromasei (nămolului).

Această metodă de săpare asigură o productivitate ridicată, însă are şi unele dezavantaje, şi anume:

direcţia jetului hidromonitorului este opusă direcţiei de scurgere a nămolului,

panta tălpii abatajului rezultă prea mare, deoarece pe măsura avansării frontului de lucru înălţimea sa scade,

hidromonitorul trebuie montat la o anumită distanţă de siguranţă faţă de abataj pentru a nu fi acoperit în momentul prăbuşirii acestuia.Distanţa minimă la care se montează hidromonitorul faţă de abataj se

stabileşte în funcţie de înăţimea abatajului şi de modul în care se prăbuşeşte terenul respectiv (fig.116).

Fig. 116 Scheme de prăbuşire a terenurilor

Astfel la loess, care îşi menţine taluzul vertical, prăbuşirea se face brusc, prin răsturnarea întregului masiv dislocat (fig. 116 a).

175

La argile prăbuşirea se face prin alunecarea după o suprafaţă cilindrică (fig. 116 b), iar la terenurile nisipoase se face prin alunecarea masivului în jos pe o suprafaţă apropiată de taluzul natural (fig. 116 c).

Ţinând seama de aceste particularităţi, distanţa minimă se exprimă sub forma:

(m) (86)

h-înălţimea abatajului (m),

k-coeficient care ţine seama de natura terenului:

k=1,20 pentru loess,

k=1,00 pentru argilă,

k=0,60÷0,80 pentru nisip şi pietriş.

Când abatajul s-a depărtat de hidromonitor la distanţa maximă la care jetul de apă este eficace, hidromonitorul se demontează, se prelungeşte conducta şi se montează din nou la distanţa minimă de abataj.

Această shemă de lucru poartă denumirea de “prin avans”.

Metoda de săpare de sus în jos se aplică prin schema de lucru numită “prin retragere”. În acest caz hidromonitorul este amplasat la creasta abatajului iar jetul se dirijează în jos (fig.117).

Procesul de lucru decurge în felul următor: după ce hidromonitorul se retrage din poziţia iniţială (1), în noua poziţie (2), croieşte (realizează) în partea centrală a zonei ce urmează să o sape, un şanţ (3) pentru scurgerea nămolului. Apoi coborând hidromonitorul se sapă prima porţiune pe toată înălţimea tranşei, nămolul scurgându-se pe şanţul săpat anterior.

Fig.117 Săparea cu hidromonitorul de sus în jos

176

Urmează ridicarea treptată a hidromonitorului tăind abatajul (4) la baza sa şi spălând pământul prăbuşit.

Această metodă are o productivitate mai mică, dar prezintă următoarele avantaje:

hidromonitorul este amplasat pe un loc uscat, la adăpost de pericolul prăbuşirii abatajului,

dirijarea jetului are acelaşi sens cu scurgerea nămolului, ceea ce reduce panta fundului abatajului.Hidromasa rezultată în urma săpării cu hidromonitorul curge prin şanţuri

spre puţuri sau bazine de colectare, de unde este dirijată prin scurgere liberă sau prin conducte sub presiune spre locul de depozitare.

Organizarea unor fronturi largi de săpături prin hidromecanizare presupune instalarea şi exploatarea mai multor hidromonitoare, dintre care unele în lucru şi altele în fază de apropiere de frontul de lucru şi montarea într-o nouă poziţie (fig. 118). Hidromonitoarele se aşează în front la intervale de 20m.

Numărul necesar de hidromonitoare pentru o astfel de exploatare se determină cu relaţia:

(87)

Qah - debitul de apă al hidromonitorului (m3/h)

La acest număr care reprezintă hidromonitoarele ce pot lucra simultan este necesar să se adauge un număr de hidromonitoare de rezervă care să permită lucrul neîntrerupt în timpul schimbării poziţiei hidromonitoarelor în lucru prin prelungirea conductelor.

177

Fig.118 Organizarea fronturilor largi de săpături cu hidromonitoarele

1-hidromonitoare, 2-canale pentru nămol, 3-conductă pentru alimentare cu apă, 4-staţie de pompare a apei, 5-sursa de apă, 6-pompe de nămol.

178

CAPITOLUL 4

LUCRĂRI DE BETON ŞI BETON ARMAT

4.1 COFRAJE. GENERALITĂŢI ŞI CLASIFICĂRI

Cofrajele reprezintă construcţii din lemn, metal sau alte materiale, în care

se toarnă betonul în aşa fel încât după priză şi întărire să se obţină formele şi

dimensiunile din proiect ale elementului de construcţie.

Eşafodajele sunt susţinerile cofrajelor şi au rolul de a transmite terenului

sau părţii inferioare a construcţiei încărcările care apar în timpul execuţiei şi

greutatea betonului şi a armăturii.

La lucrările cu deschideri mari, cum sunt bolţile, arcele, aceste susţineri

se numesc cintre.

Cofrajele îndeplinesc un rol important în realizarea lucrărilor de beton şi

beton armat, atât din punct de vedere al delimitării formei elementului care

trebuie executat cât şi din punct de vedere tehnico-economic, prin influenţa pe

care o au asupra costului construcţiei, asupra necesarului de forţă de muncă,

asupra consumului de materiale, asupra duratei de execuţiei. Costul cofrajelor

reprezintă în medie 20-40% din costul construcţiei de beton armat, dar sunt şi

cazuri când reprezintă chiar peste 70% (de exemplu în cazul podurilor în arce cu

curbură mare, executate monolit). Cofrajele trebuie să îndeplinească

următoarele condiţii:

a) să aibă forma şi dimensiunile interioare corespunzătoare dimensiunilor

exterioare prevăzute în proiect pentru elementul de beton respectiv;

179

b) să reziste la încărcările care le revin din greutatea proprie, din greutatea şi

împingerea betonului proaspăt, din greutatea utilajelor şi a oamenilor în

timpul lucrului, din presiunea vîntului, etc.;

c) să nu se deformeze peste limitele admise datorită încărcărilor şi variaţiilor de

temperatură, umiditate sau la turnarea şi compactarea betonului;

d) să fie suficient de etanşe pentru a nu permite pierderea de apă sau lapte de

ciment din masa betonului;

e) să nu atace betonul şi nici să nu fie atacate de către acesta, să nu adere

puternic la masa betonului;

f) să fie astfel alcătuite încât să permită o decofrare uşoară, fără degradări ale

panourilor de cofraj şi ale betonului;

g) să poată fi folosite de cât mai multe ori, corespunzător tipului de cofraj;

h) să permită realizarea feţei aparente a betonului de calitatea şi aspectul dorit.

După modul de funcţionare şi reutilizare cofrajele se clasifă în:

A. cofraje fixe – utilizate pentru turnarea betoanelor monolite;

B. cofraje demontabile – realizate din panouri şi elemente ajutătoare de

inventar, asamblate şi demontate cu ocazia fiecărei turnări;

C. cofraje mobile, la care cofrajul întreg sau părţi din el se deplasează şi iau

poziţii succesive, necesare turnării betonului; din această categorie fac parte:

a) cofraje glisante;

b) cofraje căţărătoare;

c) cofraje suspendate;

d) cofraje rulante;

D. cofraje speciale – care pot fi de diferite categorii:

a) cofraje pierdute – care după turnarea betonului rămân înglobate în elementul de

construcţie;

b) cofraje de cauciuc – folosite pentru cofrarea conductelor, a plăcilor curbe

subţiri, etc.;

c) tipare pentru elemente prefabricate, executate din diferite materiale.

180

4.1.1. Cofraje fixe

Datorită consumului mare de materiale pe care îl reclamă, cofrajele fixe

se folosesc din ce în ce mai puţin, numai în cazurile în care folosirea altor tipuri

mai avantajoase nu este posibilă (de exemplu în cazul construcţiilor mai

complicate sau unicat). În aceste cazuri se va căuta să se recupereze, la

decofrare, în cât mai mare măsură, materialele utilizate.

La alcătuirea cofrajelor fixe se foloseşte, în general, scândura drept perete

de cofraj, riglele şi grinzile ecarisate, respectiv lemnul rotund (bile), iar ca

materiale auxiliare: cuie de diferite dimensiuni, scoabe, sârme cu diametrul de

2-3 mm şi tiranţi metalici cu bulon. Un panou de cofraj fix este prezentat în

figura 119.

Fig. 119 Panou de cofraj fix

181

Cofrajele fixe se pot utiliza pentru turnarea unor fundaţii, pereţi, stâlpi,

grinzi, planşee şi în special pentru realizarea unor elemente de construcţii de

formă complicate.

4.1.2. Cofraje demontabile

Utilizarea cofrajelor de inventar demontaile reprezintă o cale de execuţie

industrializată a structurilor de beton.

Cofrajele demontabile sunt alcătuite din panouri a căror refolosire

depinde de calităţile materialelor întrebuinţate.

Dimensiunile panourilor se stabilesc ţinând seama de următoarele

considerente:

- să rezulte cât mai puţine rosturi;

- să se folosească un număr minim de panouri;

- să rezulte panouri uşor manevrabile (maxim 30-70 kg pentru

manevrare manuală, iar pentru manevrarea mecanizată greutatea

panoului să fie cât mai apropiată de capacitatea de ridicare a

utilajului).

182

Fig. 120 Panou de cofraj demontabil din placaj

În afară de panouri, cofrajele demontabile mai au în alcătuire dispozitive

de prindere şi aliniere, moaze, grinzi, popi de susţinere, elemente de legătură,

etc. toate constituind elemente de inventar cu grad mare de refolosire.

Cele mai utilizate cofraje demontabile sunt:

- cofraje din panouri de cherestea (inclusiv cu feţe de tablă);

- cofraje din panouri de placaj (şi TEGO) – fig. 120;

- cofraje din panouri de plăci fibro-lemnoase (PFL);

- cofraje din panouri metalice (de diferite tipuri).

Cofrajele din panouri de cherestea trebuie refolosite de cel puţin 15 ori,

cele din placaj şi PFL de 30-50 ori, iar cele metalice, de 200-300 ori.

Cofrajele metalice asigură o faţă văzută a betonului foarte îngrijită ceea

ce în multe cazuri elimină realizarea tencuielilor. De asemenea ele reduc în

mare măsură consumul de cherestea.

183

Toate cofrajele demontabile necesită o manevrare atentă, reparaţii când

este necesar şi înainte de cofrare se ung cu emulsie parafinoasă pentru a asigura

o decofrare uşoară şi a preveni distrugerea cofrajului.

4.1.3. Cofraje mobile

a) Cofraje glisante

Cofrajele glisante se asamblează o singură dată, la începerea construcţiei

şi apoi se deplasează continuu până la formarea întregii construcţii. Cu ajutorul

lor se pot realiza elementele verticale ale construcţiei.

Cofrajele glisante au alcătuirea din figura 121.

Fig. 121 Alcătuirea cofrajelor glisante

184

Panourile de cofraj (1) au cel mai adesea înălţimea de 1.1-1.2 m.

Presiunea betonului exercitată asupra panourilor de cofraj este preluată de

jugurile metalice (2) care se aşează la intervale de 1.5-2.5 m şi servesc şi pentru

antrenarea panourilor în mişcarea lor pe verticală. De fiecare jug este legată în

mod solidar câte o verină hidraulică (3) ce se poate căţăra pe tijele de oţel (4)

care sunt încastrate în masa betonului.

La o bună organizare a lucrărilor se poate realiza un ritm mediu de

betonare în 24 de ore de 2.5-3 m.

b) Cofraje căţărătoare

Sunt utilizate la cofrarea barajelor de beton, a pereţilor ecluzelor, a

zidurilor de sprijin, etc.

Suprafaţa cofrată este o fâşie a cărei lăţime se stabileşte în raport cu

timpul cât trebuie să stea betonul în cofraj şi cu viteza de turnare a betonului.

Fig. 122 Cofraj căţărător

185

Cofrajul este alcătuit din panouri demontabile de construcţie specială,

aşezate pe 1-3 rânduri având fiecare o înălţime de 0.6-2 m.

Rândul de panouri în care se toarnă betonul se reazemă pe rândul imediat

inferior sau pe distanţieri special fixaţi în masa betonului (fig. 122). După ce

betonul a obţinut rezistenţa care permite decofrarea sa, panourile de cofraj de la

partea inferioară sunt demontate şi trecute direct la partea superioară cu ajutorul

macaralelor uzuale pentru o nouă poziţie de turnare.

c) Cofraje suspendate

Fig. 123 Cofraj suspendat

186

Cofrajele mobile suspendate (fig. 123) sunt alcătuite în întregime din

metal, având următoarele elemente componente:

- cofrajul propriu-zis (1) – alcătuit din doi pereţi din tablă de 2 mm

grosime între care se toarnă betonul;

- podina de lucru (2) de care se găseşte agăţat cofrajul;

- turnul central (3) (bob), de care cu ajutorul unor scripeţi (4) este prinsă

podina de lucru şi care mai serveşte şi pentru transportul pe verticală al

materialelor necesare betonării.

Acest tip de cofraje se utilizează la betonarea coşurilor industriale, a

rezervoarelor, a castelelor de echilibru, trunuri de răcire, etc.

Operaţiile de betonare se desfăşoară astfel:

- se montează panourile exterioare prinse unul de altul şi suspendate de

cadrul platformei;

- se montează panourile interioare şi armătura şi se începe betonarea;

- pe măsură ce se betonează se ridică cofrajul cu ajutorul scripeţilor (sau

verinelor).

d) Cofraje rulante

La aceste cofraje deplasarea se face pe orizontală, folosind în acest scop

trenuri de rulare. Procedeul se foloseşte la betonarea elementelor de construcţii

de dimensiuni constante pe lungimi mari sau pe mai multe travei (de exemplu

galerii hidrotehnice, tuneluri rutiere şi de cale ferată, pânze subţiri pentru hale

industriale, etc.).

Cofrajul rulant se compune din (fig. 124):

- eşafodajele de susţinere care se realizează din lemn sau din metal şi

formează un sistem spaţial rigid, care rulează pe şine prin intermediul unor roţi

sau boghiuri;

187

- cofrajul propriu-zis, care de asemenea se poate realiza din lemn sau din

metal şi care se deplasează pe verticală, sprijinindu-se pe eşafodajul de

susţinere.

Prin coborârea cofrajului după întărirea betonului, întregul

ansamblun poate trece pe sub diferite elemente, deplasându-se într-o nouă

poziţie de turnare.

Cofrajele rulante sunt eficiente dacă se pot refolosi de cel puţin 20 de ori.

Fig. 124 Cofraj rulant

4.1.4. Cofraje speciale

a) Cofraje pierdute

Cofrajele pierdute îndeplinesc funcţia de tipar pentru turnarea betonului şi

rămân apoi înglobate în masa betonului, conlucrând uneori şi la asigurarea

capacităţii portante a structurii sau la asigurarea izolării termice.

Cofrajele pierdute pot fi constituite din:

188

a1) Cofraje din tuburi de beton – permit realizarea unor elemente de beton armat

în condiţii avantajoase (coloane).

a2) Cofraje din dulapi de beton armat precomprimaţi. Aceste cofraje se folosesc

la realizarea planşeelor. Faţa superioară a dulapilor, care apoi se va suprabetona,

se lasă rugoasă. Astfel de dulapi se folosesc şi pentru sprijinirea a excavaţiei

galeriilor hidrotehnice şi uneori se înglobează apoi în căptuşeala definitivă de

beton armat. Se pot realiza şi galeriile de alimentare la ecluze.

b) Cofraje din cauciuc sau folie de polietilenă

Acest tip de cofraje a cunoscut în ultimul timp o dezvoltare apreciabilă.

Se foloseşte pentru cofrarea interioară a canalelor, galeriilor, etc., de

formă circulară, cu diametre până la 1 m. Se pot folosi şi pentru cofrarea la sol a

pânzelor curbe subţiri. Sunt realizate din cauciuc pânzat de 5-6 mm grosime şi

în timpul folosirii se umflă cu aer comprimat la o presiune ce depinde de forma

şi dimensiunile elementului de construcţie ce trebuie turnat.

Sunt economice dacă se pot refolosi de 100-200 de ori. Varianta din

polietilenă se poate utiliza întinzând folia pe o reţea de sârme sau plasă de sârmă

(cofrarea fâşiilor precomprimate cu goluri pentru planşee).

c) Cofraje din polistiren, care pot îndeplini ulterior rolul de izolaţie

termică şi fonică.

4.2 CALCULUL COFRAJELOR

Încărcări care acţionează asupra cofrajelor

La calculul cofrajelor sau al eşafodajelor de susţinere trebuie să se ţină

seama de următoarele încărcări:

a. Încărcări permanente

189

- greutatea proprie a cofrajului şi a elementelor de legătură, calculate pe baza

greutăţii specifice a materialelor folosite; γ = 750 daN/m3 pentru cherestea; γ

= 850 daN/m3 pentru placaje; γ = 7800 daN/m3 pentru oţel;

- greutatea betonului proaspăt; se va considera greutatea specifică a betonului

proaspăt 2400 daN/m3 în cazul îndesării manuale sau a vibrării uşoare şi

2450 daN/m3 în cazul vibrării energice;

- greutatea oţelului folosit ca armătură se va adăuga după caz la greutatea

betonului.

b. Încărcări utile

- provenite din greutatea oamenilor şi a căilor de circulaţie de pe cofraj; se

consideră 250 daN/m2 pe proiecţia orizontală a cofrajului;

- provenite din greutatea utilajelor care transportă betonul; se va considera o

încărcare concentrată de 130 daN în cazul transportului cu roaba şi 250 daN

în cazul transportului cu tomberonul; dacă se folosesc alte mijloace de

transport se va considera încărcarea corespunzătoare mijlocului respectiv de

transport.

c. Împingerea betonului proaspăt asupra cofrajelor

Această încărcare depinde de modul de compactare, de viteza de turnare,

de viteza de priză a betonului, de temperatura mediului ambiant. În general

formulele de calcul nu pot ţine seama de toate aceste elemente.

Presiunea laterală a betonului proaspăt pe peretele cofrajului a fost

determinată experimental în funcţie de viteza de turnare a betonului. Astfel,

pentru cazul betonului vibrat, diagrama presiunii laterale a betonului proaspăt

este dată în figura de mai jos (fig. 125).

1) În zona de influenţă a vibrării (0 < h < h1) respectiv (0 < t < tc), unde

betonul proaspăt se comportă ca un lichid greu cu greutatea specifică

corespunzătoare γb, presiunea laterală se determină cu relaţia:

190

(88)

unde:

(89)

în care:

p = presiunea betonului turnat, în daN/m2;

t = timpul trecut de la începerea turnării, în ore;

tc = timpul de priză al cimentului, în ore (începutul);

γb = greutatea specifică a betonului proaspăt, în daN/m3;

v = viteza de turnare a betonului în cofraj, în m/oră, calculată cu relaţia:

, (90)

Fig. 125 Împingerea betonului proaspăt asupra cofrajelor

în care:

191

V = volumul de beton turnat, în m3;

T = timpul necesar turnării volumului de beton V, în ore;

S = suprafaţa secţiunii orizontale a elementului în care s-a turnat volumul

de beton V.

2) În zona de împingere redusă a betonului turnat (h1 < h < h2) de la

începerea prizei cimentului (tc) până la sfârşitul prizei şi obţinerii unei rezistenţe

minime de 2 daN/cm2 (tc ≤ t ≤ Ti) presiunea laterală a betonului se determină cu

relaţia:

(91)

iar (92)

în care:

h2 = adâncimea de la care betonul se suportă singur;

Ti = timpul de întărire a betonului (sfârşitul prizei cimentului), în ore (se

dă în tabele; tabelul nr. 15);

α = unghiul de înclinare al cofrajului faţă de orizontală;

β = coeficient exprimând influenţa temperaturii exterioare (se dă în

tabele);

λ = coeficient exprimând influenţa dozajului de ciment (se dă în tabele).

Tab. 17

Tempetatura (0C) Timpul de priză (ore)

Cimenturi cu întărire normală *

Cimenturi cu întărire rapidă **

5 12-14 8-9,8

10 9,2-11 6,7-8,3

192

15 7-8,4 5,3-6,5

20 5,7-7 4,5-5,3

* - I 32,5 ; I 42,5 ; I 52,5; II A-S 42,5; II B-S 42,5; H II A-S 42,5; H II B-S 42,5;

SR II A-S 42,5; SR II B-S 42,5, etc.

** - I 32,5 R; I 42,5 R; I 52,5 R

În fig. 125 pmax reprezintă valoarea presiunii maxime care se obţine

pentru t = tmax şi h = hmax = v x tmax. Valoarea lui pmax se poate calcula în funcţie

de viteza de turnare a betonului, cu o relaţie de forma:

(daN/m2) (93)

Această relaţie reprezentată grafic ne dă diaframa împingerii maxime a

betonului în funcţie de viteza de turnare (fig. 126).

Fig. 126 Diagrama împingerii maxime a betonului în funcţie de

viteza de turnare

3) În zona întărită a betonului turnat, cofrajul se calculează cu

împingerea pmax din cauza deformaţiilor înregistrate pe parcursul turnării.

d. Încărcarea orizontală dinamică provocată de şocul descărcării

betonului

193

Această încărcare se consideră:

- 200 daN/m2 – pentru o capacitate a mijlocului de transport folosit până

la 0.2 m3 şi turnare cu jgheaburi sau pâlnii;

- 400 daN/m2 – pentru capacităţi de 0.2-0.7 m3,

- 600 daN/m2 – pentru capacităţi mai mari.

e) Încărcarea dată de presiunea vântului

Se determină conform normelor de încărcări dinamice şi se ţine seama

numai la cofraje mai înalte de 6 m.(STAS 10101-20/90).

4.3 TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE PRELUCRARE ŞI MONTARE A

ARMĂTURILOR PENTRU BETON ARMAT

Armătura reprezintă totalitatea barelor şi sârmelor de oţel din interiorul

elementelor de construcţii din beton, având rolul de a prelua forţele de întindere

şi eventual şi o parte din cele de compresiune. Există şi betoane la care armarea

se poate realiza dispers, folosindu-se fibre din oţel, sticlă sau carbon.

Folosirea armăturii poate fi considerabil industrializată, conducând astfel

la reducerea substanţială a consumului de manoperă şi a costului de execuţie a

armăturii.

Această industrializare se bazează pe utilizarea plaselor (confecţionate

prin sudarea prin puncte) şi carcaselor sudate, executate pe linii tehnologice de

mare productivitate dotate cu maşini moderne, automatizate, de sudat plase şi

carcase, maşini de sudat cap la cap barele de oţel-beton, maşini de îndreptat

bare, îndreptat carcase, fasonat carcase şi tăiat bare, etc.

194

Se pune tot mai mult baza pe utilizarea armăturii din oţel de calitate

superioară, care trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

- să aibă limita de curgere garantată deoarece ruperea casantă ar fi periculoasă;

- să aibă geometria suprafeţei realizată direct din laminare astfel încât să

asigure o bună aderenţă a betonului, fără apariţia concentrărilor de eforturi;

- să asigure condiţii bune pentru înnădirea prin sudare (oţel sudabil);

- să aibă plasticitate suficientă pentru prelucrarea prin îndoire;

- să aibă rezistenţă la oboseală bună;

- să prezinte omogenitate a caracteristicilor fizico-mecanice.

4.3.1. Clasificarea armăturilor

După forma şi comportarea în timpul procesului de execuţie, armătura

poate fi clasificată în trei grupe:

- armătură flexibilă;

- armătură rigidă;

- fibre pentru armarea dispersă.

4.3.1.1. Armătura flexibilă

Armătura flexibilă are o rigiditate redusă pînă la înglobarea ei în beton. În

timpul execuţiei greutatea armăturii este suportată de cofraje sau dew partea

inferioară a construcţiei, iar poziţia ei trebuie fixată prin anumite procedee, în

timpul turnării şi vibrării betonului. Armătura flexibilă se realizează sub formă

de bare separate legate cu sârmă sau sub formă de plase şi carcase plane sudate.

a. Tipuri de armături flexibile folosite pentru betonul armat

195

Oţelurile beton fabricate în ţara noastră pot fi clasificate după

caracteristicile lor mecanice, după natura suprafeţei barelor şi după modul de

fabricaţie.

După caracteristicile mecanice avem următoarele oţeluri:

- oţeluri beton obişnuite: OB 37;

- oţeluri beton superioare: PC 52; PC 60; PC 90; sîrmă trasă netedă

pentru beton (STNB) şi sîrmă trasă profilată pentru beton (STPB),

sârmă pentru beton precomprimat SBPI (lisă) şi SBPA

(amprentată).

După felul suprafeţei barelor şi a modului de fabricaţie oţelurile pentru

beton armat se clasifică în:

1. oţel-beton rotund şi lis fabricat prin:

- laminare la cald. OB 37;

- laminare la cald şi tragere la rece: STNB, SBPI.

2. oţel-beton cu profil periodic fabricat prin:

- laminare la cald: PC 52; PC 60; PC 90;

- laminare la cald, tragere la rece şi amprentare: STPB , SBPA.

3. toroane pentru beton precomprimat (TBP),

4. plase sudate din sârme de 3-10 mm, cu ochiuri pătrate cu latura de

15,20 sau 25 cm (mai ales din PC 52).

Armăturile pînă la diametrul de 12 mm se livrează în colaci iar cele cu

diametrul mai mare, sub formă de bare cu lumgimi de 9-18 m.

4.3.1.2. Armătura rigidă

196

Armătura rigidă este capabilă să suporte greutatea proprie, greutatea

cofrajelor, a betonului proaspăt şi a încărcărilor care intervin pe parcursul

execuţiei. Ea face trecerea către construcţiile cu structură de rezistenţă din otel.

Armătura rigidă se poate realiza în două moduri:

- din profile metalice laminate- sudate sau nituite;

- din carcase spaţiale sudate, realizate din bare rotunde şi din

profile laminate.

4.3.2 Executarea lucrărilor de pregătire şi asamblare a armăturii flexibile

pentru elementele de beton armat

În mod obişnuit lucrările de armături se execută centralizat, în ateliere ce

deservesc unul sau mai multe şantiere, dar sunt şi situaţii cînd execuţia se face

la faţa locului.

Executarea lucrărilor de armături cuprinde trei etape:

- fasonarea armăturilor;

- asamblarea armăturilor,

- montarea plaselor şi carcaselor în cofraj.

4.3.2.1. Fasonarea armăturii flexibile

Fasonarea armăturii cuprinde:

- îndreptarea armăturii;

- trasarea şi tăierea barelor la lungimea necesară;

197

- îndoirea barelor (dacă este cazul);

- înnădirea barelor (dacă este cazul).

a) Îndreptarea armăturii flexibile

Înainte de îndreptare armătura se curăţă de rugina groasă care se

desprinde şi are influenţă dăunătoare, împiedicînd aderenţa dintre beton şi

armătură. Ea se îndepărtează prin frecarea barelor cu perii de sârmă.

Îndreptarea armăturii subţiri (d < 12 mm) livrată în colaci se face în

mod avantajos cu maşini specializate. Pentru şantierele cu volum de lucrări

relativ mic, se face cu trolii. La întindere alungirea maximă nu trebuie să

depăşească 2 mm/m.

Schematic, construcţia unei maşini universale pentru îndreptarea şi

tăierea armăturilor este prezentată în fig. 127.

Îndreptarea armăturilor livrate sub formă de bare (d > 12 mm) se

face de obicei manual, la banc, folosind plăci cu dornuri şi chei speciale.

Fig. 127 Schema maşinii universale pentru îndreptarea

şi tăierea armăturilor

198

b) Trasarea şi tăierea barelor la lungimea necesară

Tăierea oţelului beton se face cu foarfecele de mână, ştanţe normale sau

cu ştanţe mecanice. Tăierea se face după ce s-a trasat lungimea necesară a barei.

La măsurare se ţine seama de lungimea ciocurilor şi a îndoiturilor. De

asemenea se ia în considerare alungirea barei produsă din cauza îndoiturilor.

Astfel lungimea de fasonare a barei va fi:

(94)

unde: Lp = lungimea barei dată în proiect;

ΣΔLI = suma alungirilor barei datorită îndoiturilor.

Aceste alungiri se consideră pentru o îndoire la:

(95)

(96)

(97)

Foarfecele de mână se folosesc pentru bare cu diametrul pînă la 12 mm.

Ştanţa manuală se foloseşte pentru tăierea barelor cu diametrul până la 25 mm

în România şi 40 mm în rest ţărilor, inclusiv în S.U.A. Se mai foloseşte ştanţa

manuală hidraulică care poate tăia oţel-beton cu diametrul pînă la 40 mm.

Pentru tăierea mecanizată a barelor se utilizează ştanţe electrice cu care se

pot tăia bare cu diametrul până la 40 mm.

c) Îndoirea barelor de oţel-beton

Îndoirea barelor se poate face manual sau mecanizat.

199

Îndoirea manuală se poate face cu ajutorul cheilor de îndoit şi al plăcilor

fixe cu dornuri.

Îndoirea mecanizată a armăturii se face cu ajutorul a unui banc a cărui

piesă principală o constituie un disc cu 9 orificii; în două dintre acestea se

introduc dornuri, unul axial şi altul de îndoire. Discului I se poate imprima cu

ajutorul unui motor o mişcare de rotaţie în ambele sensuri, putând fi oprit în

poziţia necesară.

Maşina poate îndoi simultan pachete de bare subţiri. În acest caz barele se

aşează una peste alta şi se prind cu cleme.

Se pot îndoi bare cu diametrul pînă la 40 mm sau pachete de bare:10Φ

10mm, 5Φ 20 mm, 2Φ 28-32mm.

Fig. 128 Banc mecanic pentru îndoirea armăturilor

d) Înnădirea barelor de oţel-beton

În multe cazuri barele de oţel-beton au lungimi inferioare celor din

proiect, fiind astfel necesară înnădirea lor.

Înnădirea armăturilor flexibile se poate face prin:

200

- suprapunere şi legare cu sârmă arsă;

- sudare;

- manşoane filetate interior (mai rar).

Înnădirea prin suprapunere şi legare cu sîrmă arsă

Se realizează prin alăturarea şi petrecerea celor două bare şi legarea lor pe

porţiunea comună cu sîrmă moale de 1mm grosime.

Eforturile din armătură sunt transmise betonului prin aderenţă apoi din

beton sunt trecute prin aderenţă asupra barei a doua.

Lungimea de suprapunere a barei rezultă din condiţia:

(98)

unde:

Aa - aria armăturii;

σc - limita de curgere;

u - perimetrul barei;

ls - lungimea de suprapunere;

τa - efort tangenţial de aderenţă;

n, n` - numărul de bare din stânga-dreapta îmbinării (pot fi bare diferite)

Pentru bare de acelaşi diametru rezultă:

(99)

Lungimea de suprapunere a barelor din zona întinsă a elementelor de

beton armat trebuie să fie minim 25 cm şi cel puţin egală cu valorile din tabelul

16.

201

Lungimile de suprapunere depind de clasa betonului deoarece

transmiterea eforturilor se face prin beton.

Într-o secţiune se înnădeşte cel mult 25% din aria totală a armăturii

longitudinale de rezistenţă întinse (etrieri îndesiţi la de ≤ 10 cm)

Tab. 18 Lungimi de suprapunere (exprimate în diametre ale barei, d)

Beton de clasă sub

C 20/25

Beton de clasă peste

C 20/25

OB 37 (cu ciocuri) 40 d 35 d

PC 52 35 d 30 d

PC 60, PC 90 - 35 d

Lungimea maximă de suprapunere pentru barele înnădite în zona

comprimată va fi de:

- 30·d pentru clasa betonului < C 20/25;

- 20·d pentru clasa betonului > C 20/25.

Nu se recomandă înnădirea prin suprapunere a barelor cu diametrul mai

mare de 25 mm.

Înnădirea barelor din oţel-beton prin sudură electrică

Barele din oţel-beton se pot înnădi prin sudură prin următoarele procedee:

- sudare electrică prin puncte (la plase);

- sudare electrică cap la cap prin topire intermediară;

- sudare manuală cu arc electric prin suprapunere sau cu eclise;

- sudare cap la cap: - în cochilie;

- în baie de zgură;

202

- în semimanşon recuperabil.

Sudarea electrică prin puncte se utilizează la confecţionarea plaselor şi

carcaselor plane.

Sudarea cap la cap prin topire intermediară se aplică la bare cu diametrul

mai mare de 14 mm şi respectând condiţia:

mm2dd 21 (100)

La sudarea prin suprapunere sau cu eclise trebuie ca lungimea cusăturii

de sudură LSmin ≥ 40 mm şi grosimea cordonului amin = 0.24·d şi amin > 3 mm.

Lungimea de suprapunere a barelor sudate va fi: ls + 20 mm.

Pentru toate barele cu d ≥ 25 mm se execută sudare cap la cap în cochilie,

în baie de zgură.

Înnădirea prin manşoane filetate interior se utilizează la tiranţi a căror

lungime este necesar să fie reglabilă dar şi la bare inglobate în beton (de

exemplu, la ecluza Uelzen din Germania).

4.3.2.2.Asamblarea armăturilor

Asamblarea armăturilor se poate face prin două metode:

- prin legarea cu sârmă în atelier sub formă de carcase sau direct pe

cofraj sub formă de bare izolate;

- prin sudură în atelier sau în fabrici centralizate sub formă de plase şi

carcase sudate.

Ultima metodă asigură productivitate ridicată şi calitate bună a lucrărilor.

Asamblarea armăturilor direct pe cofraj sub formă de bare izolate se

foloseşte când nu se dispune de utilaje de ridicat iar carcasele gata confecţionate

ar cântării peste 100 de kg.

203

Pentru ca barele montate să-şi menţină poziţia şi forma precum şi distanţa

necesară faţă de cofraj, se folosesc bare de repartiţie şi diferite dispozitive,

distanţieri, etc. confecţionaţi din metal iar în ultimul timp din material plastic

sau mortar.

Utilizarea plaselor şi carcaselor sudate prezintă o serie de avantaje:

- se pot utiliza eficient oţelurile superioare;

- asigură o mai bună conlucrare a armăturii cu betonul;

- economii de material ce ajung până la 40%;

- eliminarea ciocurilor şi a sârmei de legat;

- creşterea productivităţii muncii;

- se poate introduce mecanizarea şi automatizarea operaţiilor;

- se uşurează controlul calităţii produselor.

La unele construcţii industriale grele, la clădiri înalte şi la unele

construcţii hidrotehnice se folosesc scheletele portante din armătură rigidă, care

au şi rolul de element de susţinere a cofrajului în timpul turnării şi întăririi

betonului. Se folosesc carcase spaţiale sudate şi pentru executarea piloţilor

turnaţi la faţa locului.

Aceste schelete portante se realizează din profile laminate sudate sau

nituite. Se realizează astfel importante economii de material lemnos şi se

industrializează lucrările de construcţii.

4.4 TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE PREPARARE A BETONULUI

Se au în vedere următoarele normative : SREN 206-1 / 2002, SR 13510 /

2006 şi CP 012 / 2007

204

Betoanele utilizate la executarea lucrărilor de construcţii sunt materiale

de construcţii alcătuite în general dintr-un amestec de agregate, ciment, apă, o

serie de alte materiale de adaos şi aditivi ( acceleratori de priză, plastifianţi,etc.)

Betoanele sunt de o mare diversitate, în funcţie de mai mulţi factori:

- după tipul construcţiei: betoane pentru baraje de greutate, stăvilare,

galerii, conducte,canale, structuri de rezistenţă, etc.;

- după zona de construcţie: betoane pentru zona exterioară (de parament),

betoane pentru zona interioară (de interior), betoane pentru fundaţii, căptuşeli,

etc.;

- după natura şi mărimea solicitărilor: pentru solicitări statice, dinamice,

termice, infiltraţii, îngheţ-dezgheţ, etc.

Pentru a corespunde diverselor situaţii ce apar în exploatare este necesar

ca betoanele să îndeplinească următoarele condiţii:

- să aibă rezistenţă mecanică corespunzătoare efortului la care sunt

supuse;

- să fie impermeabile;

- să aibă durabilitate mare, rezistenţă la îngheţ-dezgheţ, rezistenţă la

acţiunea apelor de infiltraţie sau agresive, rezistenţă la acţiunea de uzură

(coroziune, cavitaţie);

- să asigure caracterul de monolit, adică să nu prezinte fisuri şi goluri în

corpul construcţiei;

- să-şi păstreze constante în timp proprietăţile fizico-mecanice.

Aceste condiţii se pot asigura prin utilizarea unor materiale de bună

calitate şi prin folosirea unor tehnologii adecvate de pregătire a agregatelor,

preparare, transport, turnare a betonului şi tratarea acestuia după turnare.

205

4.4.1 Tehnologia lucrărilor de pregătire a materialalor pentru prepararea

betoanelor

Materialele utilizate pentru prepararea betoanelor sunt:

a) Apa (SREN 1008/2003)- care trebuie să fie de calitate

corespunzătoare, fără suspensii mâloase, fără săruri minerale concentrate, fără

acizi sau baze dizolvate în ea. În ordinea calităţii, este bună pentru prepararea

betonului: apa potabilă, apa de pâraie şi izvoare naturale, apa din râuri şi lacuri.

Se admite şi apă tehnologică recuperată.

b) Cimentul (SR 388/95, SR 1500/96, SR 3011/96) - este un amestec de

silicaţi de calciu, aluminiu şi fier, obţinut prin clincherizarea materiei prime

(14500C) şi apoi prin măcinarea extrem de fină, împreună cu diverse adaosuri, a

clincherului. Cimentul este foarte higroscopic (inclusiv faţă de vaporii de apă

din atmosferă) şi deci trebuie păstrat în spaţii închise, ferit de umezeală şi

trebuie folosit în termen de 6 luni de la fabricaţie.

Condiţiile ce se impun betoanelor pot fi satisfăcute prin alegerea

corespunzătoare a compoziţiei chimice şi mineralogice a cimentului folosit la

prepararea lor.

Astfel, pentru betoane se folosesc următoarele tipuri de cimenturi:

- pentru betoanele masive se utilizează cimentul Portland, cu căldura de

hidratare redusă (cu adaosuri; H I 32,5,…, H II A-S 32,5, H III A 32,5, H III BS

32,5);

- pentru betoane supuse la îngheţ-dezgheţ se folosesc cimenturi Portland

unitare, fără adaosuri (I 32,5, I 42,5; I 52,5, I 32,5R, …);

- pentru betoane hidrotehnice la zi se folosesc cimenturi unitare şi cu

adaos de zgură (II AS 32,5;…);

206

- pentru betoanele din subteran se foloseşte ciment compozit (clasa V),

ciment cu adaos de zgură de furnal, etc.;

- pentru betoanele care necesită o priză rapidă se folosesc cimenturile

unitare I 32,5R; I 42,5R; I 52,5R,

- pentru betoanele care lucrează în mediu marin sau în mediu agresiv

chimic se folosesc cimenturi unitare sau cimenturi rezistente la sulfaţi (SR I

32,5, SR II A-S 32,5,…).

În general, cimenturile trebuie să îndeplinească multe condiţii de calitate

care se controlează în mod riguros. Acest control necesită aparatură specială şi

se efectuează în laboratoarele de şantier de către personal calificat.

c) Agregatele (SREN 132427/2003)

Prin agregate se înţelege totalitatea materialelor de natură minerală,

provenite din depozite aluvionare sau din sfărâmarea rocilor, cum sunt nisipul,

pietrişul, balastul, piatra spartă, etc. Ele se extrag din balastiere şi cariere.

Agregatele se împart în două grupe mari:

- nisipurile, având diametrul particulelor cuprins între 0 mm şi 8 mm;

- agregatele grosiere, (pietrişul, piatra spartă), cu diametrul particulelor

cuprins între 8 - 63 mm şi bolovanii sau piatra spartă mare, până la

125 mm.

Nisipurile se împart la rândul lor în următoarele sorturi: 0-1 mm; 1-2 mm,

2-4 mm şi 4-8 mm.

Conţinutul în părţi levigabile (argilă, humus, sulfaţi, etc.) nu trebuie să

depăşească 0.5%-2% din masa nisipului, iar partea mai fină de 0,125 mm să nu

depăşească 2-7% din masa nisipului.

Agregatele grosiere se sortează în mod uzual în următoarele fracţiuni: 8-

16 mm (se numeşte mărgăritar); 16-31,5 mm; 31,5-63 mm şi 63-125 mm

207

(există şi ciururi cu dimensiuni intermediare ale ochiurilor, ochiurile având

formă pătrată).

Proporţiile în care trebuie să se găsească nisipul şi agregatele grosiere în

masa betonului diferă în funcţie de rezistenţa la care trebuie să ajungă betoanele

după întărire.

Aceste proporţii se redau pentru fiecare clasă de beton prin curbele

granulometrice din normativele amintite, în funcţie de granula maximă de

agregat avută în vedere.

Dimensiunea granulei maxime a agregatului se stabileşte în funcţie de

dimensiunile caracteristice ale elementelor de construcţie, respectându-se

condiţiile de la betonul armat

Φmax≤ 1/4 D

Φmax≤ d - 5mm (101)

Φmax≤ 1,3 c

unde: D - dimensiunea cea mai mică a elementului structural;

d - distanţa între barele de armătură;

c - stratul de acoperire cu beton a armăturii.

În figura 129 se redau aceste curbe granulometrice pentru un agregat 0-

31,5 mm.

Trebuie de asemenea respectat şi raportul apă/ciment care pentru

betoanele uzuale este cuprins între 0,5-0,65.

Pentru betoane se recomandă folosirea agregatelor cu următorele

dimensiuni maxime ale granulelor:

- la betoane masive, 63-125 mm;

- la betoane hidrotehnice uzuale 63-80 mm;

208

- la betoanele folosite în subteran sau la zi, puse în operă cu ajutorul

pompelor de beton, 20-31,5 mm;

- la betoane de înaltă rezistenţă, 12-16 mm (sau chiar betoane de nisip);

- la şpriţ-beton, 16 mm;

- la torcret, 8 mm;

- la tencuieli, 2-8 mm;

- la scliviseli, ciment fără agregate sau cu nisip sub 1 mm.

Fig. 129 Curbele granulometrice pentru agregate 0-31,5 mm

1 – zonă defavorabilă; 2 – zonă utilizabilă; 3 – zonă favorabilă; 4 – zonă

favorabilă pentru compoziţie granulometrică discontinuă; 5 – zonă defavorabilă

d) Aditivii

209

Aditivii sunt produse care adăugate la prepararea betoanelor şi mortarelor

au ca efect îmbunătăţirea unor caracteristici ale acestora în stare proaspătă şi în

stare întărită.

Aditivii pot fi utilizaţi sub formă de soluţie şi atunci cantitatea de apă

corespunzătoare proporţiei optime se adaugă în apa de amestecare sau pot fi

utilizaţi sub formă de pulbere, în care caz aditivul se amestecă în prealabil cu

cantitatea de ciment.

Aditivii, în funcţie de efectul principal, pot fi clasificaţi astfel:

- reducători sau super reducători de apă;

- antrenori de aer - măresc durabilitatea betonului, influenţând gradul de

impermeabilitate;

- întârzietori de priză;

- acceleratori de priză şi întărire sau antigel, pentru betonare pe timp

friguros;

- impermeabilizatori;

- plastifianţi, superplastifianţi şi hiperplastifianţi.

4.4.1.1 Tehnologia executării lucrărilor de concasare a agregatelor

Agregatele extrase din cariere şi balastiere, de cele mai multe ori nu

îndeplinesc condiţiile impuse în execuţia lucrărilor de construcţii, fiind deci

necesară o prelucrare prealabilă a lor.

Prelucrarea constă dintr-o sortare şi spălare a agregatelor naturale,

respectiv din concasarea, sortarea şi spălarea agregatelor obţinute pe cale

artificială din roci dure.

210

Concasarea reprezintă operaţiile de sfărâmare şi măcinare a agregatelor

extrase din cariere şi balastiere, până la gradul de mărunţire cerut de prepararea

betoanelor, a şpriţ-betonului sau a torcretului.

Această operaţie se execută cu ajutorul concasoarelor. O caracteristică

importantă a concasoarelor este gradul de sfărâmare a pietrei care reprezintă

raportul dintre diametrul maxim al pietrei introdu-se în concasor (Dmax) şi

diametrul maxim al pietrei concasate (dmax). Gradul de sfărâmare se poate

calcula cu relaţia:

(102)

Concasoarele se împart în funcţie de principiul de funcţionare în

următoarele grupe principale:

- concasoare cu fălci;

Fig. 130 Principiul de funcţionare al concasorului cu fălci

211

- concasoare cu conuri (sau giratorii);

- concasoare cu valţuri;

- concasoare (mori) cu ciocane;

- concasoare sau mori cu bile.

Concasoarele cu fălci realizează sfărâmarea materialului prin

strivire între o falcă fixă şi una mobilă. Se deosebesc concasoare cu oscilaţie

simplă (fig.130) la care materialul este sfărâmat prin apropierea şi îndepărtarea

periodică a două fălci şi concasoare cu oscilaţie compusă- numite şi concasoare

granulatoare la care falca mobilă pe lângă mişcarea de apropiere execută şi o

mişcare de translaţie de sus în jos ajutând astfel la înaintarea şi sfărâmarea

materialului.

Pentru concasoarele cu fălci ks = 6. Au dezavantajul că materialul

concasat nu este omogen din punct de vedere al granulaţiei. De aceea aceste

concasoare se utilizează în instalaţiile de concasare drept concasoare primare.

Fig. 131 Principiul de funcţionare al concasorului cu conuri

Concasoarele cu conuri (rotative sau giratorii)- sfărâmă materialul prin

rotirea excentrică a unui trunchi de con mobil în onteriorul unui trunchi de con

212

fix (fig.131). Au avantajul unui lucru continuu şi al uniformităţii materialului

concasat. În staţiile de concasare se utilizează de obicei la a doua concasare.

În concasoarele cu valţuri (fig. 132) materialul este concasat între două

valţuri orizontale de diametru 50-60 cm, care se rotesc în sens contrar. Unul din

valţuri se roteşte în lagăre fixe iar celălalt în lagăre glisante, legate cu arcuri de

amortizare, care feresc concasorul de distrugere în cazul când pătrund materiale

prea dure între valţuri. Concasoarele cu valţuri se utilizează la concasarea

mijlocie şi măruntă.

Fig. 132 Principiul de funcţionare al concasorului cu valţuri

Fig. 133 Principiul de funcţionare al concasorului cu ciocane

Concasoarele (morile) cu ciocane (fig. 133) sparg materialul prin

impactul produs de o serie de ciocane aflate în mişcare de rotaţie.

213

Concasoarele (morile) cu bile (fig.134) se folosesc pentru sfărâmarea

materialelor cu rezistenţă mecanică redusă. Sfărâmarea se realizează prin

ciocnirea materialului cu bile metalice. Au dezavantajul că rezultă într-un

procent mare particule cu dimensiuni mai mici de 0.1 mm. Utilaje asemănătoare

se folosesc şi la măcinarea cimentului.

Fig. 134 Principiul concasorului cu bile

4.4.1.2 Tehnologia lucrărilor de sortare şi spălare a agregatelor

a) Sortarea agregatelor

Pentru separarea diferitelor fracţiuni din materialul rezultat în urma

concasării pietrei şi a balastului extras din balastiere, se utilizează de obicei

metoda de separare mecanică, cu ajutorul ciururilor. Acestea pot fi cu o sită sau

mai multe, cu dimensiuni ale ochiurilor conforme normativului pentru agregate,

amintit mai sus.

Coeficientul de calitate al cernerii se determină cu relaţia:

214

(103)

unde: g = greutatea materialului care se cerne;

g1 = greutatea materialului care a trecut prin sită;

g2 = greutatea materialului care a rămas pe sită.

Din punct de vedere constructiv, ciururile pot fi cilindrice, având ε = 0.6,

ciururi cu inerţie cu ε = 0.8-0.98 şi ciururi cu excentric având ε = 0.8-0.98.

Ciururile cilindrice sunt folosite pentru sortarea materialelor cu

dimensiuni mijlocii (16-63 mm). Datorită construcţiei lor simple sunt folosite în

mod curent. Ciururile cilindrice constau dintr-o manta cilindrică (1) din tablă

perforată, orificiile fiind amplasate pe zone. În interior există un agitator (2).

Ciurul este pus în mişcare printr-un mecanism de rotaţie. La rotirea tobei

materialul din interior este antrenat în sus pe pereţii cilindrului şi la o anumită

înălţime începe să alunece în jos deplasându-se concomitent spre ieşire datorită

înclinării tobei cu 3°-7°. Pentru ca sortarea să fie eficientă, turaţia tobei se

recomandă să fie în domeniul:

(104)

R = raza tobei ciurului în m.

Materialul sortat care trece prin orificiile ciurului este colectat pe

fracţiuni.

215

Fig. 135 Schema ciurului cilindric rotativ

Ciururile vibratoare sunt folosite pentru sortarea materialelor cu

dimensiuni cuprinse între 0-125 mm.

Fig. 136 Schema ciurului plan inerţial

216

După modul de acţionare, ciururile vibratoare pot fi cu impulsuri, cu

inerţie, cu excentric şi electrovibratoare.

Ciurul plan inerţial este format din sitele (1) montate pe batiul (2) care

este antrenat de arborele (3) pe care se găsesc discurile cu greutăţi excentrice (4)

şi volantul (5). Sistemul se sprijină pe arcurile (6) şi este antrenat de motorul

(7).

Ciururile cu excentric sunt folosite pentru sortarea materialelor mici şi

mijlocii. Sunt alcătuite din batiul sitei (1), arcurile de sprijin (2), volantul (3),

arborele cotit (4) şi lagărele fixate pe batiul sitei (5).

Fig. 137 Schema ciurului cu excentric

1-sita, 2-arcuri de sprijin, 3- volant, 4-arbore cotit, 5-batiul sitei

Ciururile plane vibratoare au o serie de avantaje faţă de ciururile rotative,

şi anume:

- execuţie mai simplă şi înlocuirea sitelor mai uşoară;

- necesită putere a motorului mai mică;

- sunt mai uşoare şi ocupă un spaţiu mai redus;

- întreaga suprafaţă a sitei este folosită simultan;

- cernerea este mai bună datorită vibrării.

217

La şantierele situate în apropierea balastierelor sau carierelor se pot folosi

eficient instalaţiile mobile de concasare-sortare, alcătuite dintr-un cadru

remorcă pe patru roţi, un motor Diesel, un concasor cu fălci, ciur cilindric

rotativ cu trei compartimente şi transportor cu bandă pentru alimentarea

concasorului. Poate avea o productivitate de câţiva m3/oră.

b) Spălarea agregatelor

Spălarea agregatelor este o operaţie care se impune atunci când acestea

sunt obţinute direct din balastiere sau ca produse rezultate prin concasare şi sunt

amestecate cu alte materiale (argile, pământ, etc.).

În cazul când conţinutul de impurităţi nu este prea mare, agregatele se

spală cu apă, chiar în timpul sortării lor. În acest caz apa este distribuită în mod

uniform sub presiune pe suprafaţa ciurului, cu ajutorul unor duze montate pe

conducta de aducţiune a apei.

În cazurile când volumul de impurităţi este mare şi acestea sunt greu

separabile, atunci spălarea se efectuează în maşini speciale de spălat. Acestea

pot fi de mai multe tipuri: cu tobă cilindrică rotativă, cu jgheab metalic şi melc,

cu tobă cilindrică cu palete. Materialele care se spală se deplasează contra

curentului de apă, fiind antrenate fie de toba în mişcare de rotaţie, fie de melc

sau axul cu palete. Datorită frecării dintre particule, între particule şi apa de

spălare sau între particule şi organele de antrenare a lor (axe cu palete,...), se

produce desprinderea impurităţilor de pe material.

218

Fig. 138 Schema calitativă a unei staţii de concasare-sortare cu o singură treaptă

Materialul spălat este colectat cu ajutorul unor jgheaburi, iar apa cu

impurităţi este evacuată din maşina de spălat.

Consumul de apă necesar pentru spălarea agregatelor depinde de gradul

de impuritate al acestora şi variază în limitele 1.5-3 m3 de apă pentru 1 m3 de

apă care se spală.

În cadrul fabricilor de betoane se folosesc instalaţii complexe pentru

spălarea agregatelor, cu productivităţi ridicate.

Schemele calitative ale procesului tehnologic de îmbunătăţire a calităţii

agregatelor sunt prezentate mai jos.

219

Fig. 139 Schema calitativă a unei staţii de concasare-sortare cu două trepte

Fig. 140 Schema calitativă a unei staţii de concasare-sortare cu trei trepte

220

Fig. 141 Schema calitativă a unei staţii de concasare, sortare şi spălare

Clasorul hidraulic execută atât separarea nisipului de apa murdară cât şi o

sortare a nisipului prin sedimentare.

4.4.2 Tehnologia lucrărilor de preparare a betonului

Executarea lucrărilor de construcţii necesită importante cantităţi de beton,

ceea ce justifică prepararea mecanizată a acestuia. Proprietăţile fizico-mecanice

ale betoanelor depind de cantitatea şi calitatea liantului întrebuinţat, de raportul

apă/ciment, de agregate, de aditivi, de adaosuri şi de de o serie de alţi factori,

printre care foarte important este amestecul corespunzător al componentelor.

Această operaţie se face pe cale mecanică cu ajutorul malaxoarelor

(betonierelor).

Aceste maşini se pot clasifica după următoarele criterii:

a) după modul de funcţionare, se disting:

221

- maşini cu funcţionare ciclică (periodică), la care încărcarea materialelor

în organul de lucru (tobă) se face în şarje separate, numai după ce s-a efectuat

descărcarea amestecului preparat anterior. Sistemul prezintă avantajul că se

asigură dozarea corectă a componentelor pentru fiecare încărcătură şi un

amestec destul de omogen, într-un interval de timp precis stabilit.

- maşini cu funcţionare continuă, la care fazele de încărcare, amestecare

şi descărcare se desfăşoară în mod continuu. Sistemul are dezavantajul că nu se

poate asigura un dozaj foarte exact al componentelor şi nu se poate realiza o

omogenitate constantă a amestecului dar, datorită faptului că betoniera este

condusă de un calculator de proces, este controlată automat umiditatea

agregatelor si se reglează astfel cantitatea de apă de amestecare. Într-o astfel de

instalaţie se prepară o singură clasă de beton pentru un interval mai lung de

timp, atunci când lucrarea executată solicită acest lucru.

b) după felul în care se realizează amestecul, se deosebesc:

- maşini cu amestecare prin cădere liberă a componentelor;

- maşini cu amestecare forţată.

Maşinile folosite pentru prepararea amestecurilor poartă denumirea de

malaxoare. Dacă sunt utilizate în special la prepararea betoanelor sunt

cunoscute în practică sub denumirea de betoniere.

4.4.2.1 Tehnologia executării lucrărilor de preparare a betoanelor cu

malaxoare cu acţiune periodică şi amestecare prin cădere liberă

Malaxoarele cu acţiune periodică care execută amestecarea prin cădere

liberă (fig. 142) sunt alcătuite dintr-o tobă rotativă (1), prevăzută pe pereţii

interiori cu mai multe palete. În timpul rotirii tobei, materialele (3) din interior

222

sunt ridicate de palete până la o anumită înălţime, de unde alunecând de pe

palete, cad din nou peste materialele aflate la partea inferioară ce vor fi

antrenate şi ele de alte palete, realizându-se astfel amestecul.

Fig. 142 Schema de funcţionare a malaxorului cu amestecare prin cădere liberă

1-tobă, 2-palete, 3-amestec, 4-role de antrenare

Aceste utilaje au o construcţie relativ simplă, dar nu pot asigura

prepararea corespunzătoare a betoanelor vârtoase, fiind folosite în special pentru

prepararea betoanelor plastice.

Principalele tipuri de malaxoare care lucrează pe acest principiu sunt

următoarele:

1. Malaxorul cu ax înclinat şi tobă basculantă

223

Fig. 143 Schema constructivă a unui malaxor cu toba basculantă

Acest malaxor este alcătuit dintr-o tobă (1) de 50-180 l care se sprijină pe

osia (axul) (2) fixată pe traversa (3), cadrul (4), sprijinit pe roţile (5), maneta

(6), pinionul (7) şi coroana dinţată (8) montată pe tobă.

Procesul de lucru decurge astfel: după încărcarea tobei cu materialele

componente conform reţetei pentru marca de beton, toba, al cărui ax este

înclinat cu circa 20° faţă de planul orizontal, este pusă în mişcare de rotaţie cu

ajutorul unui motor electric. În timpul rotirii, paletele din interior antrenează

componentele realizând astfel amestecul prin cădere liberă.

După prepararea betonului, cu ajutorul manetei (6) se înclină toba cu

orificiul de încărcare în jos şi se descarcă betonul.

Aceste malaxoare se utilizează în general pentru lucrări cu volume reduse

de betoane.

2. Malaxorul reversibil nebasculant

224

Fig. 144 Schema constructivă a unui malaxor reversibil nebasculant

Se compune din trenul de rulare (1) pe pneuri, şasiul metalic (2), toba

dublu tronconică (3) cu capacitatea cea mai întâlnită de 250 l şi 500 l,

nebasculantă, schipul de încărcare (4) şi calea de rulare (5).

Acest tip de malaxor are avantajul că are încorporată din construcţie

instalaţia de încărcare cu agregate şi ciment (schipul).

Schipul este acţionat de un motor electric. În poziţia inferioară se încarcă

iar în poziţia superioară se descarcă automat prin basculare sau prin golire de

fund. În timpul amestecării toba se roteşte şi paletele elicoidale din interior ajută

la omogenizarea amestecului prin cădere liberă.

Descărcarea betonului se face prin inversarea sensului de rotaţie al tobei.

Productivitatea malaxorului este de circa 5-10 m3/h.

3. Malaxorul dublu-tronconic basculant

225

Fig. 145 Schema constructivă a unui malaxor dublu-tronconic basculant

Acest tip de malaxor este utilizat la fabricile de beton cu productivitate

mare, pentru prepararea betoanelor cu agregate mari.

Este format din toba (1) care sprijină pe traversa (2) prin intermediul unor

role de susţinere şi cadrul metalic (3). Rotirea se realizează cu un motor electric

prin intermediul coroanei dinţate (4) fixată pe tobă. Bascularea se execută cu

ajutorul cilindrului hidraulic de forţă (5) Procesul de amestecare este favorizat

de prezenţa în interiorul tobei a 12 palete de formă specială asigurând o

amestecare mai bună faţă de celelalte malaxoare cu cădere liberă.

Capacitatea tobei dublu-tronconice poate fi cuprinsă între 500 şi 3200 l,

iar productivitatea de exploatare între 8.5 m3/h şi 55 m3/h.

În general, productivităţile betonierelor depind de tipul de beton preparat

şi deci de timpul de malaxare.

226

4.4.2.2 Tehnologia executării lucrărilor de preparare a betoanelor cu

malaxoare cu acţiune periodică şi amestecare forţată

Malaxoarele cu acţiune periodică şi amestecare forţată sunt alcătuite în

principiu dintr-o cuvă (1) în interiorul căreia se rotesc unul sau doi arbori

verticali (2) sau orizontali (3), prevăzuţi cu palete (4).

Fig. 146 Scheme de principiu ale malaxării forţate

În timpul rotirii arborilor, paletele antrenează particulele de material din

cuvă, realizând astfel omogenizarea amestecului.

Acest tip de malaxoare sunt folosite pentru prepararea betoanelor

vârtoase, a mortarelor şi a amestecurilor astfaltice. Pe şantier, cantităţi reduse de

mortare se prepară, după acelaşi principiu, cu palete mixer fixate intr-o

bormaşină, amestecul realizându-se intr-un recipient de volum potrivit (găleată,

butoi,...).

227

După modul de deplasare a paletelor de amestecare malaxoarele cu ax

vertical se împart în:

- malaxoare în echicurent;

- malaxoare în contracurent;

- malaxoare planetare;

- turbomalaxoare;

- malaxoare turboplanetare.

1) Malaxoarele în echicurent

Fig. 147 Schema malaxorului în echicurent

Aceste malaxoare sunt caracterizate prin faptul că atât arborele cu palete

(1) cât şi cuva (2) de amestecare se rotesc în acelaşi sens, cu viteze diferite,

arborele cu 40 rot/min iar cuva cu 20 rot/min.

Materialele introdu-se în cuvă sunt amestecate prin coborârea axului cu

palete în cuvă. După terminarea procesului de amestecare, se ridică arborele cu

palete şi prin bascularea cuvei se descarcă betonul. Capacitatea cuvei este, de

obicei, de 250 l.

2) Malaxoarele în contracurent

228

Fig. 148 Schema malaxorului în contracurent

Malaxoarele în contracurent se caracterizează prin faptul că cuva de

amestecare (1) se roteşte într-un sens, iar arborii verticali cu palete (2) se rotesc

în sens contrar. La acest tip de malaxor, încărcarea materialelor se face pe la

partea superioară, iar descărcarea prin partea centrală inferioară.

3) Malaxoarele planetare

229

Fig. 149 Schema malaxorului planetar

Sunt alcătuite din cuva fixă (1), suportul rigid (2) montat pe un arbore

vertical şi axele cu palete (3) care se rotesc împreună cu suportul în jurul

arborelui şi în acelaşi timp în jurul axei proprii. Materialele încărcate pe la

partea superioară a cuvei sunt amestecate energic de palete, fiind descărcate

după omogenizare pe la partea inferioară a cuvei. Capacitatea cuvei este

cuprinsă între 250-500 l, iar productivitatea între 6,6 m3/h şi 10 m3/h.

4) Turbomalaxoarele

Sunt utilizate în special pentru prepararea betoanelor vârtoase de bună

calitate.

Turbomalaxoarele sunt alcătuite din cuva fixă (1), cilindrul de tablă (2)

care elimină zona centrală în care malaxarea ar fi minimă, rotorul (3) pe care

sunt fixate elastic paletele de amestecare (4) şi paletele (5) şi (6) pentru răzuirea

cuvei. Dispunerea paletelor de amestecare la diferite distanţe de axa rotorului,

precum şi asigurarea unor unghiuri de înclinare atât în plan orizontal cât şi

230

vertical, realizează o amestecare foarte intensă a materialelor care se încarcă pe

la partea superioară a cuvei. Betonul preparat se descarcă pe la partea inferioară

prin deschiderea unui sector circular.

Fig. 150 Schema constructivă a turbomalaxorului

Având calităţi deosebite turbomalaxoarele au o largă răspândire. În mod

curent se folosesc două tipuri, cu capacitatea cuvei de 250 l şi productivitatea de

6.6 m3/h şi cu capacitatea de 500 l şi productivitatea de 13.2 m3/h.

Productivitatea malaxoarelor cu acţiune ciclică (periodică) se determină

cu relaţia:

[m3/h] (105)

unde: V = volumul cuvei malaxorului, în litri (dm3);

Kb = coeficientul de obţinere a betonului; reprezintă raportul dintre

volumul unei şarje de beton şi volumul cuvei;

231

Kb = 0.65-0.70;

Kt - coeficient de utilizare a timpului de lucru;

Kt ≈ 0.85;

Tc = durata unui ciclu (s); se stabileşte cu relaţia:

[s] (106)

unde: tî = timpul de încărcare;

ta = timpul de amestecare (depinde de betonul preparat; de obicei

90-120 secunde);

td = timpul de descărcare;

tr = timpul de revenire a cuvei în poziţia de lucru.

4.4.2.3 Tehnologia executării lucrărilor de preparare a betonului cu

malaxoare cu acţiune continuă

Malaxoarele cu acţiune continuă sunt utilaje pentru prepararea betonului

cu o productivitate mare dar cu o precizie mai scăzută în dozarea componentelor

şi reglarea timpului de amestecare. Cele două principii de amestecare, prin

cădere liberă şi prin amestecare forţată, sunt folosite şi la aceste utilaje.

1. Malaxorul cu acţiune continuă şi amestecare prin cădere liberă

Este alcătuit din toba (1) prevăzută pe partea interioară cu palete de

amestecare (7), buncărul de alimentare (2), rolele de susţinere şi ghidare (3) şi

(4), motorul electric (5) şi reductorul de turaţie (6).

Operaţiile de încărcare, amestecare şi descărcare se execută neîntrerupt.

Dimensiunile tobei (lungimea 4 m şi diametrul 1.6 m) asigură omogenizarea

amestecului în timpul traversării tobei de către componente, de la încărcare până

232

la descărcare. Un alt model este prezentat la paragraful referitor la fabrici de

beton.

Fig. 151 Schema constructivă a malaxorului cu acţiune continuă şi amestecare

prin cădere liberă

2. Malaxoarele cu acţiune continuă şi amestecare forţată sunt alcătuite

dintr-o cuvă şi doi arbori orizontali cu palete care se rotesc în sensuri contrare.

Datorită modului de dispunere a paletelor pe arbori, în timpul mişcării de rotaţie

acestea realizează amestecarea componentelor în timpi relativ scurţi.

Acest tip de malaxoare sunt folosite pentru prepararea betoanelor plastice

sau vârtoase care conţin agregate cu dimensiunea maximă de 63 mm.

4.4.2.4 Tehnologia preparării betonului în fabrici de betoane

233

Prepararea betoanelor în fabrici centralizate asigură controlul permanent

şi riguros al calităţii betoanelor şi reducurea preţului de cost al acestora.

Pentru volume mici de betoane se utilizează de obicei staţii mobile de

preparare a betonului care sunt montate la diferite puncte de lucru.

Pentru volume mari de betoane, situaţie caracteristică şantierelor de

construcţii hidrotehnice, se folosesc instalaţii fixe, care alcătuiesc fabrici de

betoane, dotate cu maşini şi utilaje pentru încărcarea şi cântărirea materialelor

componente, prepararea betonului şi descărcarea în mijloacele de transport.

Fabricile de beton pot livra beton proaspăt (sub formă de pastă) sau beton

în amestec uscat.

Există şi fabrici de beton care deservesc mai multe şantiere sau fabrici ale

unor producători independenţi, care au drept activitate livrarea de beton ca

marfă.

Fig. 152 Schema de organizare a unei fabrici de beton într-o singură treaptă

234

În funcţie de schema de organizare a utilajelor, se deosebesc fabrici într-o

singură treaptă şi fabrici în două trepte. Aceste tipuri de fabrici sunt dotate cu

malaxoare cu acţiune periodică.

1. Fabricile de betoane într-o singură treaptă sunt de tip staţionar. În fig.

152 este redată schema de organizare a unei fabrici de beton într-o singură

treaptă.

Pentru prepararea betoanelor cu agregate mari utilizate la construcţiile de

baraje, fundaţii, etc. se folosesc fabrici de beton într-o singură treaptă

automatizate, dotate cu 2-4 malaxoare dublu troconice basculante, de mare

capacitate.

Fig. 153 Schema de organizare a utilajelor şi procesului tehnologic de preparare

a betonului într-o fabrică de beton de mare productivitate, într-o singură treaptă

235

Buncărele pentru agregate şi ciment sunt în general metalice. Dozarea

elementelor componente se poate face în volum sau în greutate. La dozarea

volumetrică se impune efectuarea periodică a unui control al dozei prin

cântărire, deoarece se pot schimba între timp unele caracteristici cum sunt

umiditatea, gradul de afânare, etc.

Pentru betoane peste clasa C12/15 se face numai dozare gravimetrică

(prin cântărire) pentru a se asigura caracteristicile superioare ce se impun

acestor betoane.

Schema tehnologică a fabricii de beton într-o singură treaptă este în

întregime automatizată.

2. Fabricile de beton în două trepte au avantajul unei înălţimi

constructive mai reduse. Ele se pot întâlni şi în variante semimobile sau mobile.

Fig. 154 Schema de organizare a unei fabrici de beton în două trepte

236

La prepararea betoanelor după schema tehnologică în două trepte, se

realizează în prima etapă amestecul materialelor componente uscate şi în etapa a

doua amestecarea lor cu apa şi aditivii în interiorul unui turbomalaxor sau într-

un malaxor dublu tronconic basculant de mare capacitate. Fabricile de beton în

două trepte sunt semimobile sau mobile şi au productivităţi mai reduse decât

cele într-o singură treaptă. Ele au gabarite reduse şi se pot deplasa uşor de la un

şantier la altul.

3. Fabrici de beton cu malaxoare cu acţiune continuă

În ultimul timp au fost create linii tehnologice de preparare a betonului cu

malaxoare cu acţiune continuă, care au condus la mărirea producţiei.

Procesul tehnologic de preparare continuă a betonului se poate realiza în

două variante:

în prima variantă - componentele solide sunt dozate separat şi aduse în mod

continuu de către un transportor cu bandă în malaxor unde se amestecă cu

apa şi aditivii şi formează betonul, care este descărcat în mijlocul de

transport prin intermediul buncărelor tampon;

în varianta a doua – cimentul, aditivii şi apa sunt dozate separat; apoi acestea

sunt amestecate cu agregatele într-un malaxor gravitaţional cu palete.

Betonul astfel preparat este descărcat într-un mijloc de transport sau într-o

pompă de beton.

Utilizarea fabricilor de beton în flux continuu este eficientă şi se

recomandă pentru situaţiile când se prepară o singură clasă de beton pe o

perioadă mai îndelungată.

Amplasarea fabricii de beton se face în funcţie de dispunerea obiectivelor

ce deţin ponderea în privinţa consumului de beton şi distanţele de transport.

237

Fig. 155 Schema procesului tehnologic de preparare continuă a

betonului - Varianta I

Fig. 156 Schema procesului tehnologic de preparare continuă

a betonului - Varianta II

238

În principiu, alegerea soluţiei optime privind tipul de fabrică de beton se

face pe baza următoarelor criterii:

- necesarul de beton desfăşurat pe perioada de funcţionare a fabricii;

- productivitatea orară şi zilnică a fabricii;

- regimul de lucru (nr. schimburi/zi şi nr. ore/schimb);

- modul în care se execută transportul betonului preparat de fabrică,

până la locul de punere în operă;

- clasele de beton care trebuie fabricate (clasele ridicate cer malaxoare

cu funcţionare ciclică),

- ar putea fi exploatate şi fabrici mixte (cu betoniere cu funcţionare

ciclică şi cu funcţionare continuă)

4.5 TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE TRANSPORT AL BETONULUI

Operaţia de transport a betonului de la staţia de malaxare la locul de

punere în operă va trebui să îndeplinească următoarele condiţii:

a) în timpul operaţiilor de transport sau manipulare să fie evitată

segregarea betonului, fenomen care este favorizat de şocuri şi vibraţii. În cazul

în care, cu toate măsurile luate, se constată că betonul s-a segregat, se impune

reamestecarea acestuia.

b) să se păstreze compoziţia iniţială a betonului prin evitarea scurgerii

laptelui de ciment datorită neetanşeităţii mijloacelor de transport şi prin

evaporarea apei de amestecare.

239

c) în vederea evitării începerii prizei betonului, înaite de punerea sa în

operă, este necesar ca durata operaţiilor de încărcare, transport şi descărcare să

se înscrie în limitele stabilite de normative în funcţie de temperatura

amestecului de beton şi de tipul de ciment folosit.

Durata maximă de transport a betonului cu autoagitatoarele este dată în

tabelul 19.

Tab. 19

Temperatura betonului

proaspăt (0C)

Durata maximă de transport (minute)

Ciment clasa 32,5 Ciment clasa ≥ 42,5

10 – 30 50 35

Sub 10 70 50

În cazul transportului cu autobasculanta durata maximă de transport se

reduce cu 15 minute faţă de datele din tabel.

d) să permită realizarea unui grad cât mai înalt de mecanizare.

Avantajele economice ale preparării betonului în fabrici centralizate pot fi

puse în valoare numai în cazul în care se utilizează mijloace de transport

corespunzătoare.

Transportul betonului pe orizontală

Transportul betonului la distanţe mai mari de 500 m se poate efectua în

două moduri:

- cu automalaxoarele;

- cu autoagitatoarele.

În cazul distanţelor de transport mai mici de 10 km se recomandă pentru

transportul betonului proaspăt să se folosească autoagitatoarele. Acestea sunt

autovehicule speciale, formate din maşina de bază şi o tobă rotitoare cu viteza

240

de rotaţie de 4-5 rot/min, prevăzută în interior cu două palete elicoidale având

rolul de a malaxa betonul gata preparat, în timpul transportului, pentru a se evita

segregarea.

Situaţiile întîlnite pe şantierele de construcţii, când betonul proaspăt este

transportat chiar pe distanţe mici cu ajutorul autobasculantelor sunt

contraindicate (acest transport ar putea fi utilizat doar pentru betoane vârtoase)

deoarece nu sunt asigurate condiţiile de evitare a segregării şi de păstrare intactă

a compoziţiei betonului.

Pentru transportul betonului pe distanţe mai mari de 10 km se utilizează

automalaxoarele (ele pot lucra şi ca autoagitatoare). Aceste mijloace de

transport, spre deosebire de autoagitatoare care transportă betonul gata preparat,

realizează prepararea betonului chiar în timpul transportului. Automalaxorul

este alcătuit din următoarele părţi principale:

Fig. 157 Automalaxorul

241

Automalaxoarele preiau în general de la fabrica de beton amestecul uscat

dozat corespunzător pentru clasa de beton iar în timpul transportului se adaugă

cantitatea de apă şi aditivii necesari amestecului (componente preluate dozate

tot de la fabrica de betoane, în rezervorul 6), lucru care se face cu circa 15

minute înaite de a ajunge la punctul de descărcare. Acest procedeu permite

mărirea distanţei de transport şi prepararea unor betoane de bună calitate.

Transportul betonului pe distanţe mai mici de 500 m, în interiorul

şantierului, se poate realiza cu diferite utilaje, ca de exemplu:

- transportul cu vagoneţi de 0,5 m3 cu bena basculantă. Se foloseşte

raţional pe distanţe cuprinse între 100 m şi 300 m. Pentru transportul betonului

în galeriile hidrotehnice se folosesc vagonete amenajate cu buncăre, având

capacitatea de până la 3 m3 şi fiind tractate mecanic. În ultimii ani s-au produs şi

se utilizează pentru transportul betonului în galeriile hidrotehnice, vagoanele

automalaxoare cu capacitatea de 5 m3 şi 9 m3. Sunt tractate mecanic, cu

locomotive de mină, iar malaxarea şi descărcarea se realizează datorită

motorului propriu care funcţionează cu aer comprimat.

- transportul betonului cu dumpere pitice cu capacitatea de 750 l este

economic pe distanţe de 100-700 m şi se face cu viteza medie de 8-12 km/oră.

- transportul betonului prin pompare constituie un procedeu de mare

productivitate (20-45 m3/h), aplicat pentru volume mari de beton care trebuie

turnate fără întreruperi. Prin acest procedeu se poate transporta betonul pe

conductă până la 300 m distanţă sau la 40 m înălţime, presiunea necesară fiind

cuprinsă între 1,5 şi 4 daN/cm2. Pomparea înlocuieşte utilizarea macaralelor,

deci transportul pe verticală.

Sunt utilizate mai multe tipuri de pompe: cu 1 sau 2 pistoane, cu şnec, cu

furtun flexibil şi role precum şi transportul pneumatic.

242

Schema pompei de beton cu piston

Fig. 158 Pompe de beton

- Transportul pneumatic al betonului este o metodă modernă de transport

aplicată mai ales pe orizontală, pe distanţe mai mari, care prezintă avantaje

privind productivitatea şi calitatea betonului transportat.

243

Fig. 159 Schema instalaţiei pentru transportul pneumatic al betonului

Transportul betonului pe verticală şi parţial pe orizontală se realizează şi

cu ajutorul macaralelor cu rază mare de acţiune, care ridică la înălţimi diferite şi

transportă şi orizontal pe distanţe reduse betonul în bene cu capacitate de 200-

7000 l. Benele se încarcă la sol, din mijloacele de transport şi trebuie să asigure

o descărcare fracţionată a betonului pentru a evita şocurile asupra cofrajului şi

armăturii montate în el (uneori benele sunt prevăzute cu tronsoane de furtun

prin care descărcarea betonului se face asemănător cu turnarea cu pompa).

Pentru betonarea barajelor din beton, când există condiţii avantajoase, se

utilizează cu eficienţă mare şi macaralele funicular.

Transportul betonului prin burlane (hoboţi) şi jgheaburi (pe verticală, în

jos) se foloseşte atunci când înălţimea de turnare depăşeşte 1,5 m. Acest

procedeu se impune pentru a se evita segregarea betonului prin cădere liberă.

4.6 TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE PUNERE ÎN OPERĂ A

BETONULUI

244

Prin punerea în operă a betonului se înţelege ansamblul de operaţiuni prin

care betonul se introduce (se toarnă) în cofraje şi se compactează. Atât modul de

turnare cât şi procedeul de compactare depind de tipul elementului de

construcţie, de caracteristicile betonului proaspăt şi de mijloacele de care se

dispune pentru compactare.

4.6.1 Pregătirea turnării betonului

Înainte de a se începe turnarea betonului se va verifica după caz:

a) terenul de fundaţie, dimensiunile în plan şi cotele de nivel ale

săpăturilor (dacă se toarnă fundaţii);

b) cofrajele, elementele de susţinere, armăturile şi piesele înglobate;

c) nu se admite trunarea elementelor de fundaţie din beton-armat

direct pe terenul de fundaţie ci prin intermediul unui strat de beton de

egalizare de minim 5 cm grosime;

d) se verifică corespondenţa cotelor cofrajelor, atât în plan cât şi ca

nivel, cu cele din proiect;

e) orizontalitatea şi planeitatea cofrajelor plăcilor şi grizilor;

f) verticalitatea cofrajelor stâlpilor sau diafragmelor şi corespondenţa

poziţiei acestora în raport cu elementele nivelelor inferioare;

g) existenţa măsurilor pentru menţinerea formei cofrajelor şi pentru

asigurarea etanşeităţii lor;

h) măsurile pentru fixarea cofrajelor de elementele de susţinere;

i) rezistenţa şi stabilitatea elemnetelor de susţinere, existenţa şi

corecta montare a contravântuirulor pe cele două direcţii, corecta rezemare şi

245

fixare a susţinerilor, existenţa dispozitivelor de decofrare, a tălpilor pentru

repartizarea presiunilor pe teren (dacă este cazul);

j) dispoziţia corectă a armăturilor conform proiectului, existenţa

distanţierilor, etc.;

k) instalarea conform proiectului a pieselor care vor rămâne înglobate

în beton sau care servesc pentru crearea de goluri pentru trecerea

instalaţiilor, ventilaţiilor, etc.

Înainte de a se începe betonarea, cofrajul şi armăturile se vor curăţa de

eventualele corpuri străine, mortar rămas de la turnarea precedentă, etc.

În cazul în care se constată nepotriviri faţă de proiect se vor adopta

măsurile care se impun.

În urma efectuării verificărilor şi măsurilor menţionate anterior, cele

constatate se consemnează într-un proces verbal de lucrări ascunse.

Suprafaţa betonului turnat anterior şi întărit, care va veni în contact cu

betonul proaspăt, va fi curăţată cu deosebită grijă prin ciocănire de pojghiţa

superficială de ciment şi beton slab compactat, îndepărtându-se apoi materialul

rezultat prin spălare cu jet de apă sau aer comprimat.

Cofrajele din lemn, betonul vechi şi zidăriile vor fi bine udate cu apă de

mai multe ori, cu 2-3 ore înainte şi imediat înainte de turnarea betonului iar apa

eventual rămasă în denivelări va fi îndepărtată (de exemplu, prin suflare cu aer).

Dacă se constată crăpături între scândurile de cofraj, care nu s-au închis la

udarea acestuia, acestea vor fi închise.

Înainte de turnarea betonului trebuie verificată funcţionarea corectă a

utilajelor pentru transportul şi compactarea betonului.

Se interzice începerea betonării înainte de efectuarea verificărilor şi

măsurilor indicate anterior.

246

4.6.2 Reguli generale de betonare

1. Lucrările de betonare a unei construcţii trebuie să fie conduse

nemijlocit de către conducătorul tehnic (autorizat) al lucrării, care va consemna

mersul lucrărilor în condica de betoane.

2. În tot timpul turnării se va supraveghea menţinerea poziţiei iniţiale a

susţinerilor cofrajelor şi armăturilor şi se vor lua măsuri operative de remediere

a oricăror deficienţe constatate. Atât deficienţele cât şi măsurile adoptate se vor

consemna în condica de betonare.

3. Betonul trebuie să fie pus în lucrare în maximum 15 minute de la

aducerea lui la locul de turnare. Punerea în lucrare se va face fără întreruperi, iar

dacă acestea nu pot fi evitate, se vor crea rosturi de lucru (suprafeţe de

întrerupere realizate controlat, după reguli stabilite şi care – înainte de

reînceperea betonării – vor fi tratate special).

4. La locul de punere în lucrare descărcarea betonului se va face în bene,

pompe de beton sau jgheaburi pentru a se evita alte manipulări.

5. Dacă betonul adus la locul de punere în lucrare prezintă segregări

(separarea pastei de ciment şi a nisipului fin la suprefaţă şi a agregatelor

grosiere la fund) se va proceda la descărcarea şi reamestecarea lui pe platforme

special amenajate, fără a se adăuga însă apă.

6. Înălţimea de cădere liberă a betonului în timpul turnării nu trebuie să

fie mai mare de 1,5m.

7. Turnarea betonului de la înălţime mai mare de 1,5 m se va face prin

tuburi alcătuite din tronsoane de formă tronconică sau prin jgeaburi.

8. Betonul trebuie să fie răspândit uniform în lungul elementului de

construcţie care se realizează.

247

9. Se vor lua măsuri pentru a se evita deformarea sau deplasarea

armăturilor faţă de poziţia prevăzută, îndeosebi pentru armăturile dispuse la

partea superioară a grinzilor şi plăcilor în consolă; dacă totuşi se vor produce

asemenea defecte, ele vor fi corectate în timpul turnării.

10. Se va urmării cu atenţie înglobarea completă în beton a armăturilor,

respectându-se grosimea stratului de acoperire, în conformitate cu prevederile

proiectului.

11. Nu este permisă ciocănirea sau scuturarea armăturii în timpul

betonării şi nici aşezarea pe armături a vibratorului (lângă armături se va aduna

lapte de ciment şi aderenţa beton – armătură va scădea).

12. În nodurile cu armături dese se va urmării cu toată atenţia umplerea

completă a secţiunii, prin îndesarea laterală a betonului cu şipci sau vergele de

oţel, concomitent cu vibrarea lui; în cazul că aceste măsuri nu sunt eficiente, se

vor crea posibilităţi de acces lateral al betonului prin spaţii care să permită şi

pătrunderea vibratorului (ferestre laterale de betonare).

13. Circulaţia muncitorilor şi utilajului de transport în timpul betonării se

va face pe punţi speciale care să nu rezeme pe armături, fiind interzisă circulaţia

directă pe armături sau pe cofraje.

14. După betonare, instalarea podinelor pentru circulaţia muncitorilor şi a

mijloacelor de transport pe planşeele betonate, precum şi depozitarea pe ele a

schelelor, cofrajelor şi armăturilor pentru etajele superioare este permisă numai

după 24-36 ore în funcţie de temperatură şi tipul de ciment utilizat.

15. Timpul maxim între betonările a două straturi suprapuse, fără a

periclita caracterul monolit se admite, în general, mai mic decât durata de

începere a prizei, depinzând de natura cimentului şi de temperatură.

16. Rosturile accidentale de lucru se produc atunci când un strat de beton

proaspăt urmează să fie turnat peste un strat de beton a cărui vârstă de la

248

intrarea apei în contact cu cimentul depăşeşte o anumită limită peste care nu se

mai realizează o legătură suficientă între straturi şi nu mai este permisă nici

tulburarea betonului prin vibrare.

4.6.3 Betonarea diferitelor elemente şi părţi ale construcţiilor

1. La betonarea stâlpilor, diafragmelor, pereţilor de recipienţi şi

radierelor, faţă de condiţiile menţionate anterior, se vor mai respecta

următoarele reguli:

a) înălţimea de cădere liberă a betonului până la faţa superioară a cofrajului,

a ferestrei de betonare sau a feţei superioare a elementului care se toarnă

nu va depăşi 1m;

b) betonarea se va face fără întrerupere, chiar şi atunci când turnarea se face

prin ferestre laterale;

c) turnarea radierelor se va face în straturi orizontale de 30-50cm înălţime;

acoperirea cu un strat nou trebuie să se facă înainte de începerea prizei

cimentului din betonul stratului inferior.

2. Betonarea grinzilor şi plăcilor se va face cu respectarea următoarelor

reguli suplimentare:

a) turnarea grinzilor şi a plăcilor va începe după 1-2 ore de la terminarea

turnării stâlpilor şi a pereţilor pe care reazemă, pentru a se încheia

procesul de tasare a betonului proaspăt introdus în aceştia şi în acelaşi

timp pentru a se asigura o bună legătură între betonul nou şi cel vechi;

b) grinzile şi plăcile care vin în legătură se vor turna pe cât posibil în acelaşi

timp (de exemplu la planşee pe grinzi);

c) turnarea grinzilor se va face în straturi orizontale;

249

d) la turnarea plăcilor se vor folosi repere dispuse pe cofraj la distanţe de

maximum 2,0 m pentru a se asigura respectarea grosimii prevăzute în

proiect.

3. Betonarea elementelor masive

Se consideră elemente massive elementele la care nici una dintre

dimensiuni nu este mai mică decât 80cm ( SR 13510/2006).

În cazul elementelor masive este necesară evitarea apariţiei unor solicitări

interioare importante datorate contracţiei şi degajării de căldură în timpul prizei

şi întăririi betonului. În acest scop se recomandă adoptarea următoarelor măsuri:

a) utilizarea de agregate cu diametrul maxim cât mai mare;

b) folosirea unei compoziţii de beton cu lucrabilitate (în stare proaspătă)

corespunzătoare;

c) folosirea cu precădere a cimenturilor cu procent ridicat de adaosuri şi cu

termicitate scăzută;

d) utilizarea aditivilor plastifianţi, superplastifianţi, etc.;

e) asigurarea unei temperaturi scăzute a amestecului de beton proaspăt;

f) utilizarea adaosului de cenuşă de termocentrală la prepararea betonului.

Construcţiile masive se fragmentează în blocuri (ploturi) de betonare, ale

căror dimensiuni se determină ţinând seama de distanţa maximă dintre

rosturile de deformaţie-tasare şi de necesitatea asigurării turnării continue

a betonului într-un bloc pentru a se asigura caracterul de monolit

(dimensiuni de ordinul a 15x15 m).

g) betonarea elementelor masive se va face în straturi orizontale de 20-50cm

grosime, astfel încât suprapunerea straturilor să se facă înainte de

începerea prizei cimentului din stratul inferior. În cazurile necesare se vor

folosi aditivi întârzietori de priză.

h) în cazul în care s-a produs o întrerupere a betonării mai mare, depăşindu-

se timpul de începere a prizei, reluarea turnării este permisă numai după

250

ce rezistenţa la compresiune a betonului turnat a ajuns la cel puţin 12

daN/cm2 (structura în formare să poată prelua încărcările).

i) la reluarea turnării betonului la o vârstă la care rezistenţa la compresiune

a depăşit 12 daN/cm2, rosturile de lucru se tratează. Acest tratament

constă în spălarea cu apă sub presiune pentru îndepărtarea laptelui de

ciment şi realizarea unei suprafeţe rugoase pe care betonul din noul strat

să adere cât mai bine, apoi se toarnă un strat de mortar de 2-3cm,

mortarul având 500-600 kg ciment/m3.

j) în cazul turnării unui beton proaspăt peste un beton întărit, suprafaţa

acestuia se şpiţuieşte cu ciocanul de abataj sau se buciardează manual,

după care se spală cu apă sub presiune şi se suflă cu aer comprimat.

4.6.4 Tehnologia lucrărilor de compactare a betonului

Operaţia de compactare a betonului are drept scop umplerea completă a

cofrajelor în care este turnat, fără goluri de aer. Operaţia de compactare este

indispensabilă pentru obţinerea rezistenţei mecanice corespunzătoare, pentru o

mai bună aderenţă a betonului cu armătura, pentru creşterea rezistenţei la îngheţ-

dezgheţ, la acţiunea apelor agresive şi o mai bună impermeabilitate a betonului.

Compactarea betonului se execută prin: vibrare, vacuumare, presare,

vibro-vacuumare, vibro-presare, centrifugare, torcretare. Temporar, în cazuri

deosebite, se foloseşte şi compactarea manuală.

Prin vibrarea betonului, se reduc forţele interioare de coeziune şi betonul

se transformă dintr-un corp plastic, într-un fluid greu, care curgând umple

complet cofrajul şi faţa sa se orizontalizează iar aerul este expulzat în exterior.

Compactarea prin vibrare se aplică betoanelor semiplastice şi vârtoase.

Betoanele fluide supuse vibrării se pot segrega. Unele betoane nu se

compactează (turnare sub apă, pereţi mulaţi, etc).

251

1.Compactarea prin vibrare se poate realiza în două moduri:

a)-prin transmiterea directă a vibraţiilor de la vibrator la beton, cu ajutorul

vibratoarelor de interior (numite şi pervibratoare).

b)-prin transmiterea indirectă a vibraţiilor, cu vibratoare exterioare

acţionând asupra cofrajului sau asupra feţei superioare a betonului (rigle sau

plăci vibratoare).

Vibrarea interioară se execută cu pervibratoare care se introduc în masa

betonului.

Fig. 160 – Schema vibratorului de interior

1-motor electric, 2-talpă, 3-reductor de turaţie, 4-racord flexibil,

5-butelia (capul) pervibratorului, 6-excentric

La vibrare se vor avea în vedere următoarele probleme:

-introducerea pe verticală a vibratorului;

-legarea straturilor de beton prin pătrunderea pe maxim 10 cm a

vibratorului în stratul turnat şi compactat anterior;

-durata de vibrare va fi de 15-60 secunde şi depinde de consistenţa

betonului (până la orizontalizarea suprafeţei şi ieşirea laptelui de ciment la

suprafaţă, concomitent cu încetarea ieşirii aerului din beton);

252

-se recomandă ca "butelia" vibratorului să fie mai mare decât grosimea

stratului de beton compactat;

-mişcarea vibratorului în beton va fi lentă, mai ales la retragerea spre

suprafaţă (pentru a nu lăsa goluri);

-distanţa între două poziţii vecine de introducere a vibratorului sau între

poziţia vibratorului şi cofraj este prezentată în figura 161 [29].

Fig. 161

Compactarea prin vibrarea de suprafaţă se utilizează la prefabricate sau

chiar la betoane turnate monolit cu suprafaţă mare şi grosime de maxim 35 cm

(de exemplu: pereţi sau planşee prefabricate, etc.).

Se utilizează rigle sau plăci vibratoare iar consistenţa betonului va fi

vârtoasă sau plastică.

253

Tehnica de aplicare a vibrării de suprafaţă cu placa vibratoare este

prezentată în figura 162 [29].

Fig. 162

Utilizarea vibratoarelor de cofraj se pretează în cazul turnării unor

elemente de beton de grosime redusă dar cu armături dese (se asemenea, se

poate utiliza şi în fabricile sau poligoanele de prefabricate, tiparele (metalice)

fiind plasate pe mese vibratoare).

Vibratorul se va fixa solid pe cofraj. De exemplu, în acest mod se pot

compacta betoanele turnate în grinzi, stâlpi, piloţi (prefabricaţi), pereţi, etc.

2.Compactarea prin vacuumare

Se aplică în scopul extragerii aerului şi a apei în axces din masa betonului

proaspăt (circa 15-30 % din apa de amestecare). Este necesar ca vacuumarea să

înceapă după turnare (dar nu mai târziu de 15 minute) şi se va termina în jurul

timpului de începere a prizei (dar nu mai mult de 2 ore).

254

Vacuumarea constă în aplicarea pe suprafaţa superioară a betonului turnat

a unei plăci de vacuumare, care, împreună cu pompa de vacuumare şi anexele

instalaţiei realizează o depresiune la suprafaţa elementului de beton proaspăt

turnat.

Procedeul este util pentru betoane cu raport A/c mai mare de 0,45.

Vacuumarea se poate aplica, în general, pentru elemente de beton cu

grosime maximă de circa 25 cm. Timpul de vacuumare depinde de grosime

ca în tabelul 20.

Tab. 20 Timpi de vacuumare

Grosimea elementului de

beton supus vacuumării (cm)

Timp de vacuumare

recomandat (minute)

1-10 1-10

11-15 14-19

16-20 24-30

20-25 42-50

Se pot vacuuma şi elemente de beton mai groase (50 cm) dar efectul

procedeului scade rapid în adâncime.

Rezistenţele mecanice ale betonului vacuumat pot creşte cu până la 50 %

şi în plus creşte semnificativ şi durabilitatea betonului întărit.

255

Fig. 163 Schema instalaţiei de vacuumare [29]

3.Vibrovacuumarea

Aplicarea simultană a vibrării şi vacuumării are rolul de a mări coeziunea

amestecului de beton proaspăt. Se obţin betoane foarte compacte, cu rezistenţe

echivalente unor dozaje superioare de ciment (sunt citate rezistenţe ale betonului

cu 250 kg ciment /m3 echivalente celor cu dozaje cu peste 100 kg ciment/m3 mai

mare).

Procedeul nu are mare rentabilitate pentru dozaje de ciment de peste 300

kg ciment/m3.

4.Torcretarea

Este un procedeu care asigură simultan punerea în operă şi compactarea

betonului (de exemplu: turnarea unor căptuşeli de galerii, a unor măşti pentru

fixarea unor versanţi stâncoşi, a unor straturi de etanşare, la repararea unor

defecte ale straturilor din beton, la monolitizarea unor prefabricate, etc.).

Pentru elementele mai groase (căptuşeli,etc.) se poate folosi şpriţbeton, cu

o proporţie ciment- agregate (maxim 10-12 mm)-apă de 1:3:1 sau 1:3:2.

Cimentul şi agregatele se pompează (cu aer comprimat) ca amestec uscat şi se

înlâlnesc în duza de pulverizare cu apa.

Şpriţbetonul se poate aplica pe un element de construcţie existent sau pe

suprafaţă stâncoasă (eventual acoperită cu plasă metalică), în straturi de 5-20

cm, de la o distanţă de 60-120 cm.

Pentru elemente subţiri (2-4 cm), reparaţii, monolitizări, etc., se realizează

amestecuri ciment-nisip-apă de 1:2:1 sau 1:3:1. Nisipul va avea granula maximă

(4-8 mm) legată de dimensiunile stratului de torcret care se va realiza.

256

Fig. 164 Schema instalaţiei de torcretare

Unele elemente de beton pot fi realizate prin torcretare şi în cofraje. De

asemenea, torcretarea se poate realiza şi în mai multe straturi. Pentru a nu

absorbi apa din betonul pulverizat, betonul vechi (suprafaţa de lucru) va fi udat

periodic în cele 24 de ore înaintea începerii lucrului.

5.Presarea

Este un procedeu care se pretează în cazul realizării unor prefabricate

din beton vârtos.

Procedeul poate înlătura unele neajunsuri ale compactării prin vibrare

legate de neuniformitatea compactării între straturile profunde şi cele

superficiale.

Presarea se poate realiza cu ajutorul unei piese grele postate pe suprafaţa

betonului proaspăt turnat sau cu ajutorul unei prese (mecanice, hidraulice,

pneumatice). Presiunea aplicată va fi de 50-200 daN/cm2 (5-20 N/mm2). Totuşi,

cele mai bune rezultate se obţin prin combinarea presării cu vibrarea

(vibropresare), ca în figura 165.

257

Fig. 165 Schema instalaţiei de vibropresare

1-vibrator; 2-tipar; 3-beton

Un exemplu clasic de prefabricate realizate prin vibropresare sunt

pavelele (înlocuitoare ale calupurilor de piatră) utilizate pentru pavaje pietonale,

pentru pavaje stradale sau chiar pentru platforme portuare.

6.Laminarea

Este un alt procedeu de punere în operă şi compactare a betoanelor

vârtoase în industria de prefabricate. Se aplică betoanelor cu rapoarte A/C foarte

reduse (0,25-0,32).

Presiunea aplicată (de minim 5 N/mm2) este combinată cu rularea unui

valţ şi, de preferinţă, şi cu vibrarea (se poate vorbi de o vibrolaminare).

Se pot turna elemente prefabricate cu secţiune complexă.

258

Fig. 166 Procesul de laminare a betonului

4.6.5 Turnarea betonului sub apă

Turnarea betonului sub apă se face în spaţii unde apa este stătătoare sau a

fost adusă în această stare în ajutorul cofrajelor. Betonul nu trebuie să cadă liber

prin apă şi se va turna continuu.

Tehnologii disponibile [29]:

a) cu tubul (fix sau mobil) sau cu cutia cu fund mobil;

b) turnarea colgroutului prin tehnologii speciale.

Fig. 167 Betonare cu tubul fix

259

Betonarea cu tubul se poate face cu tubul mobil, în straturi succesive cu

grosimi de 40 – 50 cm, sau cu tubul fix (în cazul unor suprafeţe mai reduse a

elementului de beton care se va turna). În această a doua situaţie capătul tubului

va fi menţinut în permanenţă în masa betonului proaspăt turnat, la o adâncime h t

de circa 40 – 50 cm. La finalul betonării se va turna o cantitate suplimentară de

beton, pentru a înlătura stratul superior care a fost în contact cu apa.

Betonarea cu cutia cu fund mobil (fig. 168) se face prin coborârea cu

macaraua a unei cutii închise şi prin eliberarea şarjei de beton direct deasupra

suprafeţei de turnare prin acţionarea de la suprafaţa apei, prin intermediul unui

cablu, a fundului mobil. Pentru betoanele turnate sb apă este necesară mărirea

dozajului de ciment pentru a compensa eventualele pierderi prin spălarea lui de

către apă.

Colgroutul este un mortar coloidal vâscos realizat prin amestecarea apei

cu cimentul într-un malaxor special şi apoi amestecarea forţată a acestei

suspensii cu nisipul. Mortarul obţinut este fluid, aderent, slab permeabil şi nu se

combină cu apa din mediul înconjurător, putând fi pus în operă sub apă.

Fig. 168

Dintre procedeele pe bază de colgrout cel mai utilizat este procedeul

colcret. Acesta constă în injectarea cu mortar a unei mase de agregat cu

260

dimensiuni mai mari de 40mm. Colgroutul dislocuieşte apa şi umple golurile

dintre agregate, rezultând un beton cu o contracţie scăzută şi cu rezistenţă

ridicată (fig. 169).

O altă metodă constă în folosirea unor cofraje realizate din tesături de

fibre sintetice, denumite containere de colcret (realizate din geotextil). Aceste

cofraje în formă de sul sau de saltea, aşezate sub apă şi injectate cu colgrout iau

forma patului pe care sunt aşezate şi pot fi folosite ca apărări de maluri, praguri

de fund sau pentru consolidarea unor construcţii existente. Tesătura de fibre

sintetice constituie un bun cofraj, pentru că permite ieşirea apei, dar reţine

complet mortarul injectat.

Procedeul colcret se foloseşte şi la executarea de piloţi sub apă, prin

înfigerea unor tuburi metalice, care apoi sunt umplute cu colgrout pe masura

extragerii din teren.

Fig. 169

261

Acest procedeu mai poate fi utilizat şi la turnarea de construcţii masive

sub apă. Pentru lucrări mai puţin importante se pot utiliza şi saci de iută umpluţi

cu beton.

4.6.6 Tehnologia lucrărilor de tratare a betonului după turnare

Lucrările de tratare ulterioară a betonului au drept scop împiedicarea

uscării rapide a acestuia deoarece pierderea de apă în perioada primă de întărire

favorizează apariţia de fisuri. De asemenea, se poate recurge la evacuarea

căldurii în exces din masa betoanelor masive.

Intensitatea uscării depinde de climă, anotimp şi forma construcţiei.

Pentru evitarea acestui fenomen, dacă nu se cunoaşte cimentul folosit, minim 7

zile de la turnare betonul trebuie menţinut umed.

În cazul utilizării cimenturilor Cem I (unitare), tratarea se face pe o

perioadă de 1 – 10 zile de la turnare iar în cazul utilizării cimenturilor Cem II –

Cem V, pe 3 – 12 zile. Betoanele care vor fi supuse , în exploatare, la uzură se

vor trata 4 – 15 zile iar cele turnate în corpul unor rezervoare, 14 – 28 zile

(conform NE 012 – 99).

Pentru aceasta betonul se stropeşte cu apă şi/sau se acoperă cu materiale

de protecţie menţinute umede prin stropire : prelate, rumeguş, straturi de nisip

(doar pe rosturile de turnare sau feţele orizontale).

La elementele cu suprafaţă liberă mare, se pot aplica, pentru menţinerea

apei de la preparare în beton, pelicule de protecţie, ca de exemplu emulsie de

parafină, diferite răşini, bitum, etc. (doar pe feţele definitive ale elementelor

turnate).

262

Udarea începe după 2-12 ore de la turnare în funcţie de tipul de ciment

utilizat şi temperatura mediului, dar numai după ce betonul este sufficient de

întărit pentru ca prin această operaţie să nu fie antrenată pasta de ciment.

Stropirea se va repeta la interval de 2-6 ore, în aşa fel încât suprafaţa

betonului să se menţină umedă. Stropirea se va face prin pulverizarea apei. În

cazul în care temperatura aerului este mai mică decât +5C nu se va proceda la

stropirea cu apă. Pe timp ploios, suprafeţele de beton proaspăt turnat vor fi

acoperite cu prelate sau folii de polietilenă, atât timp cât prin căderea

precipitaţiilor există pericolul antrenării pastei de ciment.

Betonul care ar urma să se afle în contact cu ape curgătoare va fi protejat

după turnare de acţiunea acestora, prin devierea provizorie a apei timp de cel

puţin 7 zile sau prin sisteme etanşe de protecţie (palplanşe, batardouri).

Procesul de răcire a betonului, de la temperatura maximă atinsă la

hidratare la cea a mediului, poate să se facă pe cale naturală sau artificială cu

ajutorul apei reci circulată prin serpentine, montate în beton odată cu punerea sa

în operă.

O astfel de răcire forţată prezintă avantajul că asigură un bun control

împotriva fisurării şi dirijează întreg ciclul termic al betonului.

La barajele masive din beton, răcirea artificială este aproape

indispensabilă sub aspectul asigurării calităţii betoanelor turnate.

La barajele arcuite adoptarea răcirii artficiale este legată direct de

condiţiile de injectare a rosturilor dintre ploturi, injectare care se face atunci

când temperatura betonului scade cu 1-3C sub temperatura medie multianuală.

Instalaţia de răcire artificială se realizează prin aşezarea pe rosturile de

lucru dintre lamele a unor serpentine din teavă metalică, prin care, după câteva

zile de la turnare, este trimisă apa rece printr-un sistem de distribuţie adecvat.

263

4.6.7 Decofrarea betoanelor

Decofrarea betoanelor turnate se poate face numai după ce rezistenţa

betonului a ajuns la cel puţin 25 daN/cm2 (2,5 N/mm2). Pentru construcţiile

executate în timpul verii (la temperaturi de minim +15C) această condiţie se

realizează de obicei la 3-5 zile de la turnare, dacă betonul a avut un dozaj de

250-350 kg ciment/m3 beton. Scurtarea timpului de decofrare se poate face prin

utilizarea aditivilor acceleratori de priză şi întărire sau prin tratamente termice.

Controlul rezistenţei betonului se face prin încercări pe epruvete (cuburi

sau cilindri) confecţionate din betonul preluat din lucrare şi păstrate în condiţiile

lucrării sau nedistructiv cu ajutorul unor aparate numite sclerometre sau

betonoscoape.

Desfăşurarea operaţiei de decofrare va fi supraveghetă de conducătorul

tehnic al lucrării. În cazul în care se constată defecte de turnare care pot afecta

stabilitatea construcţiei decofrate, se va opri decofrarea până la aplicarea

măsurilor de remediere sau consolidare.

Decofrarea se face în etape, respectând următoarele reguli:

a) în prima etapă se decofrează stâlpii, apoi se trece la plăci şi grinzi (când

au 70% din rezistenţă pentru deschideri sub 6m şi 85% din rezistenţă

pentru deschideri peste 6m);

b) susţinerile cofrajelor se desfac începând din zona centrală a deschiderii

elementului şi continuă simetric către reazeme;

c) decofrarea se va face astfel încât să se evite preluarea bruscă a

încărcărilor de către elementele care se decofrează;

d) în cazul elementelor cu deschideri mai mari de 3 m se vor lăsa, după

decofrare, popi de siguranţă care se vor îndepărta ulterior (la atingerea a

95% din rezistenţa la compresiune la 28 de zile pentru deschideri sub 6m,

264

112% Rc28 - pentru deschideri între 6-12m şi 115% Rc

28 - pentru

deschideri mai mari de 12m);

e) nu este permisă îndepărtarea popilor de siguranţă ai unui planşeu aflat

imediat sub altul care se cofrează sau se betonează;

f) după decofrarea oricărei părţi de construcţie se va proceda, de către

conducătorul tehnic al lucrării, delegatul beneficiarului şi eventual de

către proiectant la o examinare amănunţită a tuturor elementelor de

rezistenţă ale structurii, încheindu-se un proces verbal în care se vor

consemna calitatea lucrărilor şi eventualele defecte constatate şi

aprecierea importanţei lor. Este interzisă efectuarea de operaţii de orice

fel înainte de această examinare.

În cazul în care se constată defecte importante (goluri, zone segregate sau

necompactate), remedierea acestora se va face numai pe baza detaliilor

acceptate de proiectant şi sub supravegherea conducătorului tehnic al lucrării şi

delegatului beneficiarului (dirigintelui/inspectorului de şantier).

După executarea acestor remedieri se va întocmi un proces verbal în care

se va menţiona procedeul de remediere adoptat.

La lucrările la care se prevede aplicarea unor finisaje, defectele

superficiale se vor remedia odată cu executarea finisajului respectiv.

4.7 TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR DE BETON EXECUTATE ÎN ZONA

LITORALULUI MĂRII NEGRE

La executarea construcţiilor sau a elementelor de construcţii din beton, în

zona litoralului Mării Negre, terbuie adoptate măsuri speciale de protecţie

anticorozivă şi de întreţinere deoarece aceste construcţii sunt supuse acţiuii

agresivităţii naturale.

265

Această acţiune se datorează:

1. agresivităţii apei marine,

2. agresivităţii atmosferice,

3. agresivităţii solului marin.

Aceste agresivităţi sunt în principal de natură chimică şi se datoresc

conţinutului de săruri agresive (sulfaţi, cloruri, săruri de magneziu) din apa de

mare, din atmosfera litoralului (caracterizat prin umiditate de peste 75%, variaţii

mari de temperatură, conţinut de aerosoli marini) şi din solul marin.

Agresivitatea apei de mare este şi de natură biologică, datorită

microorganismelor pe care le conţine.

În funcţie de concentraţia de săruri, se consideră următoarele trei zone de

agresivitate: a apei, atmosferei şi solului marin.

Tab.21

Nr.

crt.Natura agresivităţii

Zona de salinitate

Sulina-

Sf. Gheorghe

Sf. Gheorghe-Cap Midia

Cap Midia-Vama Veche

1Agresivitatea apei marine

2-3% 3,1-10% 10,1-18%

2Agresivitatea atmosferei

0-3% 3,1-5% 5,1-15%

3 Agresivitatea solului 3-4,5% 4,6-15% 15,1-27%

Se consideră că în zona salinităţii reduse (până la 3%) apa de mare nu

prezintă agresivitate pentru construcţiile din beton.

Agresivitatea atmosferică acţionează asupra construcţiilor din beton şi

beton armat pe o distanţă la circa 5 km faţă de ţărm.

266

Regimurile de expunere la agresivitate a construcţiilor situate în zona

litoralului sunt următoarele:

Tab. 22

Nr.crt

Natura agresivită-

ţii

Regimul de expunere

N-normal M-moderat S-sever

1Agresivi-

tatea apei de mare

Beton aflat per-manent sub apă

Betonul de deasupra zonei de variaţie a nivelului apei de mare pe o înălţime a elementului de circa 2m respectiv între cotele+3÷+5 de la nivelul mării

Betonul din zona variaţiei nivelului apei de mare considerată ca fiind până la circa 3 m deasupra nivelului mării

2Agresivi-

tatea atmosferică

Elementele interioare din construcţii închise şi încălzite pe timp de iarnă, neexpuse la intemperii, cu excepţia unor perioade scurte în timpul execuţiei. Elementele care nu sunt expuse unor variaţii sensibile de umiditate în timpul exploatării

Construcţii expuse indirect agresivităţii marine (deschise). Construcţii expuse la îngheţ-dezgheţ fără posibilităţi de stropire. Construcţii închise care nu se încălzesc pe timp de iarnă.

Construcţii situate la nivelul mării, expuse direct intemperiilor şi salinităţii prin stropire şi alternanţă frec-

ventă a umidităţii

şi uscăciunii, precum şi posibilităţi de îngheţ în stare saturată. Condens puternic generat de pracesul tehnologic

267

3 Agresivi-

tatea solului

Părţile construcţiilor din beton din zona în care au loc infiltrări ale apei de mare, se consideră că sunt solicitate ca şi betonul de sub apă

În cazul elementelor având părţi expuse concomitent în două sau trei din

regimurile din tabelul de mai sus, se va considera întregul element în condiţiile

cele mai severe.

Gradul de agresivitate se apreciază în funcţie de natura agresivităţii, de

regimul de expunere şi de zona de salinitate, în conformitate cu tabelul de mai

jos:

Tab. 23

Nr.

crtNatura agresivităţii

Regim de expu-

nereBeton

Zona de salinitate

Sulina-

Sf. Gheorghe

Sf. Gheorghe-Cap Midia

Cap Midia-Vama Veche

1Agresivi-

tatea apei de mare

N - Sl Sl

MSimplu - Sl Sl

Armat - Sl I

S - Sl I

2Agresivi-

tatea atmosferică

N - - -

M - Sl Sl

S - Sl I

I - agresivitate intensă,

Sl - agresivitate slabă

268

4.7.1 Condiţii tehnice privind compoziţia betoanelor

La stbilirea compoziţiei betoanelor supuse agresivităţii se va ţine seama

de condiţiile din tabelul următor:

Tab. 24

Natura agresivităţii

Grad de agre-

sivitate

Regim de expu-nere

Tip de beton

Clasă de beton

A/C maxim

Dozaj minim de ciment

(kg/m3)

Agresivitatea apei de mare

SlSimplu

C12/150,6 300

Armat 325

I

Simplu C16/20 0,55 350

Armat C20/25 0,50 390

Piloţi prefa-

bricaţiC25/30 0,45 500

Agresivitate atmosferică

SlMode-rat Beton

armatC12/15 0,6

300

Sever 325

IMode-rat Beton

armatC12/15 0,6 325

Sever C20/25 0,5 365

Dozajul minim de ciment indicat este valabil pentru agregate 0÷31 mm .

Acest dozaj se reduce cu:

- circa 10% în cazul utilizări agregatelor 0÷63 mm,

- circa 25 kg/m3 în cazul folosirii plastifianţilor (sau conform

indicaţiilor producătorului),

- circa 25kg/m3 în cazul introducerii a 100 kg/m3 cenuşă de

termocentrală ca adaos la prepararea betonului.

269

Dozajul minim se va mări cu circa 10% în cazul folosirii agregatelor

0÷16mm.

Se interzice utilizarea aditivului întârzietor Replast la execuţia betoanelor

hidrotehnice marine supuse fenomenului de îngheţ-dezgheţ. Se recomandă

aditivi superplastifianţi.

Se interzice folosirea clorurii de calciu pentru accelerarea întăririi

betonului.

La prepararea betonelor se vor utiliza în principal cimenturi rezistente la

acţiunea chimică a apei de mare şi anume:

- H I ; H II AS ; SR II-AS pentru betoane situate permanent în apa de

mare;

- SR I sau SR II-AS pentru elemente de beton armat cu dimensiunea

minimă a secţiunii sub 50 cm şi care au părţi expuse în zona de nivel

variabil al apei de mare;

- pentru elementele de construcţii de infrastructură amplasate în zona de

agresivitate slabă a apei de mare se pot utiliza şi cimenturile II AS şi II

BS;

- pentru elementele de structură din beton armat expuse în atmosfera

marină nu sunt necesare cimenturi speciale însă este interzisă

utilizarea cimenturilor II BS, III A sau V A;

Elementele din beton armat şi beton precomprimat situate în zona

litoralului se vor proiecta şi executa astfel încât stratul de acoperire cu beton a

armăturilor să aibă valori majorate faţă de elementele care lucrează în mediul

obişnuit. Valorile minime ale acestor acoperiri sunt precizate în funcţie de

regimul de expunere, gradul de agresivitate, natura agresivităţii şi tipul de beton

în STAS 10107- 0,1,3,4/1990, în STAS 10102/75 şi în normativul NE 012/99.

270

La proiectarea elementelor de beton armat cu o expunere severă în

atmosfera marină, deschiderea de calcul a fisurilor se va considera de maxim

0,1 mm dacă acestea nu sunt protejate anticoroziv.

Pentru elementele din celelalte regimuri de expunere se admite o

deschidere de calcul a fisurilor de 0,2 mm.

La alcătuirea elementelor şi structurilor se va urmării adoptarea unor

forme rotunjite, fără muchii vii, suprafeţe şi goluri care să nu favorizeze

stagnarea umezelii saline, rezultată fie din spargerea valurilor, fie din aerosoli

sau condens.

Evitarea pericolului de condensare a aerosolilor marini în spaţiile închise

se face printr-o ventilaţie naturală corespunzătoare.

Se va da atenţie deosebită scurgerii apelor de pe acoperişuri în aşa fel

încât aceasta să nu se concentreze numai în anumite zone unde se pot forma

depuneri de săruri.

Se va urmări, prin lucrări de izoaţie şi prin mărirea compactităţii

betoanelor, să se evite ascensiunea capilară a apei saline în special în fundaţii.

Se va da o atenţie specială alcătuirii şi executării izolaţiilor la terase la

acoperişuri, în general a tuturor elementelor care pot conduce apa.

Deoarece se cunoaşte fenomenul de accelerare a procesului de coroziune

a armăturilor la elementele de beton armat sub stare de efort (în special la

întindere), atunci când ele se găsesc în contact direct cu atmosfera marină şi în

special în regimul sever de expunere, se va acorda o atenţie deosebită protecţiei

acestora.

Întrucât s-a constatat că zona de condens maxim a umezelii saline se

întinde până la o înălţime de circa 5 m de la sol, este necesar ca pe această

înălţime să se asigure construcţiilor o protecţie care să formeze o barieră mai

puternică împotriva umezelii.

271

La executarea lucrărilor din beton şi beton armat se vor lua măsuri pentru

obţinerea gradelor de impermeabilitate prescrise precum şi pentru obţinerea

unor betoane fără segregări sau rosturi de lucru care constituie ulterior căi de

acces pentru agenţii agresivi în masa betonului şi către armătură.

În cazul în care la decofrare se constată eventuale defecte, acestea se vor

corecta în maxim 3 zile de la decofrare, înlăturându-se betonul defectuos turnat

şi asigurându-se protecţia armăturii prin umplerea golurilor cu mortar de ciment

–nisip în proporţie de 1:3 sau prin aplicarea altor soluţii hotărâte de proiectantul

lucrării (de exemplu, injecţii).

La recepţia elementelor din beton armat este necesară confirmarea

respectării grosimii stratului de acoperire prescris, prin sondări de preferinţă

nedistructive (cu pahometre).

Controlul aderenţei tencuielilor se va face prin ciocănire sau frecare cu

piatră de polizor. În cazul în care tencuiala sună a gol sau se desprinde, se va

îndepărta tencuiala în zona respectivă şi se va reface cu mortar de ciment.

Sistemele de protecţie anticorozivă rezistente în atmosfera marină se

bazează în principal pe utilizarea unor pelicule sintetice ce se aplică în straturi

succesive pe suprafaţa betonului.

Printre lacurile cel mai utilizate se numără: Perclorvinil, Romflexil, lac

Aracetol, etc.

În vederea aplicării sistemelor anticorozive, suprafeţele elementelor care

nu se tencuiesc, se acoperă cu mortare speciale cu următoarea compoziţie:

- ciment –1 parte în greutate,

- nisip silicios 0-1 mm, 1,5 părţi în greutate

- aracet 0,5 părţi în greutate

- apă 0,3÷0,5 părţi în greutate

Mortarul se aplică în grosime de circa 4 mm, cu bidineaua cu păr scurt,

272

acoperindu-se complet suprafaţa.

Pentru protecţia anticorozivă a armăturilor din oţel din elementele de

beton armat, se folosesc aditivi inhibitori de coroziune la prepararea betonului

sau se protejează armăturile (doar cele de tip PC) prin acoperire cu vopsele

speciale pe bază de polimeri.

Utilizarea acestor inhibatori permite reducerea stratului de acoperire cu

beton a armăturii cu circa 20 mm (dacă acest lucru nu este în contradicţie cu

situaţiile din normativele amintite).

Soluţiile de inhibatori au la bază azotatul de sodiu şi fosfatul trisodic.

Aceste soluţii se adaugă la prepararea betonului odată cu apa de amestecare, în

proporţie de 1% substanţă uscată (din fiecare component) faţă de ciment.

Elementele de construcţii protejate anticoroziv trebuie verificate periodic.

Cu ocazia acestor verificări se urmăreşte modul în care se prezintă protecţiile

anticorozive.

În zonele unde se constată degradări ale protecţiei, acestea se vor

îndepărta, se vor face constatări asupra stării betonului şi se vor lua măsuri de

remediere a acestuia şi a protecţiei anticorozive.

Construcţiile şi elementele metalice înglobate se protejază anticoroziv

prin vopsire (un strat de grund şi un strat de vopsea).

4.8 TEHNOLOGIA EXECUTĂRII LUCRĂRILOR DE BETON PE TIMP

FRIGUROS

4.8.1 Reguli generale

Se consideră timp friguros, perioada când temperatura aerului scade sub

+50C. În condiţiile ţării noastre, în general, perioada 15 noiembrie-15 martie

273

impune măsuri speciale pentru betonare. În cazul şantierelor situate la altitudine

mai mare de 500 m acest interval este de regulă mai mare.

Atât priza cât şi fenomenul de întărire a betonului sunt puternic

influenţate de coborârea temperaturii. La temperatura de +50C durata până la

începerea prizei poate fi de 2÷5 ori mai mare decât la temperatura de +200C.

Întărirea betonului la 00C (însă fără a îngheţa) este foarte lentă şi conduce la 28

de zile la o rezistenţă aproximativ egală cu cea obţinută după 8-10 zile la

temperatura de +200C.

Dacă betonul a îngheţat în perioada de priză, după dezgheţ continuă

fenomenul de hidratare a cimentului, însă rezistenţele finale scad foarte mult.

Dacă îngheţul se produce imediat după terminarea prizei, când betonul nu

are suficientă rezistenţă la îngheţ, atunci după dezgheţ betonul se dezagregă (se

sfărâmă) şi nu îşi mai atinge proprietăţile proiectate.

Dacă îngheţul s-a produs în perioada în care betonul are rezistenţă

suficientă pentru a rezista îngheţului (5 N/mm2), atunci în perioada îngheţului se

încetineşet fenomenul de hidratare a cimentului, iar după dezgheţ, când

cimentul îşi reia reacţia normală cu apa, fenomenul de hidratare continuă

(rezistenţele finale ale betonului scad într-o anumită măsură dar fără a-i pune în

pericol proprietăţile proiectate).

În principiu se recomandă ca betonarea să se execute la temperaturi ale

mediului exterior de peste 00C.

Lucrările de betonare nu vor incepe dacă temperatura exterioară este mai

scăzută de –50C (când se poate lucra cu condiţia protejării betonului turnat şi cu

celelalte măsuri necesare) şi se vor întrerupe dacă temperatura coboară sub –

100C pentru a se evita degradarea betonului.

Măsurile specifice care se adoptă în perioada de timp friguros se vor

stabili ţinând seama de următoarele:

274

- regimul termoclimatic real existent pe şantier în timpul preparării,

transportului, turnării şi protejării betunului.

- dimensiunile (masivitatea sau subţirimea) elementelor care se

betonează.

- gadul de expunere a lucrării - ca suprafaţă şi durată - la acţiunea

timpului friguros în cursul întăriri betonului.

La executarea pe timp friguros a betoanelor de orice fel este necesar să se

exercite un control permanent şi riguros din partea coducătorului tehnic al

lucrării, a delegatului C.T.C. şi al beneficiarului, şi orcând va fi nevoie din

partea proiectantului. În procesele verbale de lucrări ascunse se vor menţiona

măsurile adoptate pentru protecţia lucrărilor şi constatările privind efectele

acestora.

În cazul lucrărilor executate monolit se vor adopta următoarele măsuri:

- cofrajele trebuie să fie curăţate cu deosebită grijă de zăpadă şi gheaţă.

Se recomandă ca chiar înainte de turnare să se procedeze la curăţarea

finală prin intermediul unui jet de aer cald sau abur.

- în ceea ce priveşte susţinerile cofrajelor, se va acorda o atenţie

deosebită rezemărilor, luându-se măsuri corespunzătoare, în funcţie de

comportarea la îngheţ a terenului, şi anume:

a-pentru pământurile stabile la îngheţ, rezemarea popilor se va face

pe tălpi aşezate pe pământul curăţat în prealabil de zăpadă, gheaţă

şi stratul vegetal, şi nivelat

b-pentru pămâturile nestabile, precum şi în cazul umpluturilor,

popii se vor aşeza pe grinzi cu suprafaţă mare de rezemare, pe

fundaţii existente, etc.

Depozitarea armăturilor se va face de preferinţă în spaţii acoperite. În

lipsa unor astfel de spaţii, armătuirle vor fi protejate astfel ca să se evite

căderea zăpezii sau a formării gheţii pe suprafaţa barelor.

275

Barele acoperite cu gheaţă vor fi curăţate înainte de tăiere şi fasonare,

prin ciocănire cu un ciocan de lemn.

Dezgheţarea cu ajutorul flăcării este interzisă.

Fasonarea armăturilor se va face numai la temperaturi pozitive, folosindu-

se după caz spaţii încălzite.

Se vor utiliza cimenturi rezistente la îngheţ - dezgheţ.

Se recomandă utilizarea la prepararea betonului a aditivilor plastifianţi,

acceleratori sau antigel, în funcţie de particularităţile lucrării.

La stabilirea copoziţiei betonului se va urmări adoptarea unei cantităţi cât

mai reduse de apă de amestecare.

Reţeta de beton afişată la locul de preparare a betonului trebuie să indice

şi următoarele:

a-temperatura apei la introducerea în amestec în funcţie de

temperatura agregatelor în ziua preparării betonului,

b-temperatura betonului la descărcarea din betonieră, care trebuie

să fie cuprinsă între +150C÷+300C; pentru lucrările marine

temperatura va fi cuprinsă între +10÷+150C.

La transportul betonului se vor lua măsuri pentru limitatea la minim a

piederilor de căldură ale betonului prin:

- evitarea distanţelor mari de transport, a staţionărilor pe traseu şi a

transbordării betonului .

- în cazul benelor şi basculantelor acestea vor fi acoperite cu prelate.

Înaintea încărcării unei noi cantităţi de beton se va verifica dacă în

mijlocul de transport utlizat nu există gheaţă sau beton îngheţat ; acestea vor fi

îndepărtate cu grijă în cazul că există, folosind un jet de apă caldă.

Este obligatorie compactarea tuturor betoanelor prin vibrare mecanică.

Tratarea betonului după turnare trebuie să asigure acestuia în continuare o

temperatură de minim +50C pe toată perioada de întărire necesară până la

276

atingerea rezistenţei de minim 5 N/mm2, moment de la care acţiunea frigului

asupra betonului nu mai poate periclita calitatea acestuia.

În acest scop suprafeţele libere ale betonului vor fi protejate imediat după

turnare prin acoperire cu prelate, folii de polietilenă, saltele termoizolante, etc.,

astfel încât între ele şi beton să rămână un strat de aer staţionar de 3-4 cm

grosime.

În cazurile în care se prevede prin proiect, temperatura betonului trebuie

controlată pe perioada de întărire, până la decofrare. Temperatura betonului se

va măsura în zonele cele mai expuse răcirii, în care scop se vor practica la

betonare găuri cilindrice pentru introducerea termometrelor.

Decofrarea se poate efectua numai după verificarea rezistenţelor pe probe

de beton păstrate în aceleaşi condiţii ca şi elementul de construcţie realizat şi

după examinarea atentă a calităţii betonului pe feţele laterale ale pieselor

turnate, efectuându-se în acest scop unele decofrări parţiale de probă.

4.8.2 Prepararea betonului pe timp friguros

Deoarece temperatura betonului după turnare nu trebuie să scadă sub

+50C, betonul preparat trebuie adus la temperatura rezultată din calculele

termice (minim 50C plus pierderile de temperatură la transport, turnare şi

compactare).

Pentru acceasta apa şi agregatele utilizate se vor încălzi. Betonul poate

pierde 15% din diferenţa de temperatură beton-mediu pe oră. Încălzirea

agregatelor se face prin una din următoarele metode:

- încălzire cu ajutorul cuptoarelor prevăzute cu ţevi prin care circulă

gaze rezultate din ardere (fig. 170).

277

Fig. 170 [29]

- încălzirea agregatelor în depozite, folosind aburul. Aceasă metodă se

realizează prin acoperirea depozitului cu o manta termoizolantă de

protecţie şi introducerea în masa agregatelor a unor lănci de încălzire.

Lăncile se introduc la intervale de 0,5-1,5 m. Sub mantia de protecţie

rămâne eventual o zonă de agregate îngheţate care se îndepărtează în

momentul întrebuinţării (fig. 171).

Fig. 171 [29]

- acelaşi lucru se poate realiza şi prin introducerea unor registre de ţevi

în agregatele depozitate, ţevi prin care să se circule agentul termic (fig.

172).

278

Fig. 172 [29]

- încălzirea agregatelor în silozuri. În acest scop silozurile se prevăd cu

izolaţie termică şi conducte prin care circulă agentul de încălzire

(fig.173).

Fig. 173

- încălzirea agregatelor în cuptoare rotative, lungi de 3÷8 m, cu

diametrul de 0,7-1,0 m, prin care circulă aer cald (200-2600C) care

acţionează direct asupra agregatelor care trec prin tambur (circa

2,5÷3,5 minute ; fig.174).

279

Fig. 174 [29]

Agregatele nu pot fi folosite în stare îngheţată chiar dacă se utilizează apă

caldă.

Pentru încălzirea apei (la maxim 800C dar maxim 600C la contactul cu

cimentul) se pot folosi următoarele procedee:

- cuptoare în care sunt montate serpentine prin care circulă apa care

trebuie încălzită.

- serpentine prin care trece abur montate în rezervorul de apă.

- Introducerea directă a aburului în rezervorul de apă .

Toba betonierei va fi încălzită cu abur sau apă caldă iar durata de

malaxare va creşte cu circa 50 %.

4.8.3 Protejarea betonului contra îngheţului în perioada de priză şi întărire

Pentru ca betonul să se poată întări suficient în vederea obţinerii

rezistenţelor minime la care îngheţul nu mai este periculos, este necesar ca în

perioada de priză şi în prima perioadă de întărire să se asigure condiţii termice

corespunzătoare.

În acest scop se poate folosi una din următoarele metode:

- metoda conservării căldurii (metoda termos),

280

- metoda încălzirii betonului (cu cofrje încălzite, cu aer cald, cu abur

sau cu electricitate),

- metoda turnării betonului în spaţii încălzite.

Metoda conservării căldurii constă în păstrarea căldurii obţinute prin

încălzirea materialelor componente la prepararea betonului şi a căldurii care ia

naştere la hidratarea cimentului. Aceasta se realizează prin acoperirea betonului

cu materiale termoizolante ca: saltele termoizolante, rogojini, stufit, carton,

asfaltat, zgură, rumeguş, etc.

Metoda încălzirii betonului constă în asigurarea întăririi betunului la

temperaturi corespunzătoare după turnare, prin tratarea termică a acestuia cu

abur, aer cald sau cu electricitate. Încălzireea cu abur a elementelor monolite de

beton armat se face cu ajutorul cofrajelor cu pereţi dubli. Se mai poate încălzi

betonul cu abur prin ţevi înglobate în masa betonului. Încălzirea cu aer cald este

asemănătoare cu încălzirea cu abur şi se folosesc aceleaş procedee de încălzire .

Deoarece acest procedeu este un procedeu uscat, este necesar să se ia măsuri ca

în perioada de încălzire să se asigure menţinerea umidităţii betonului. Încălzirea

cu curent electric se face cu ajutorul electrozilor metalici aplicaţi pe faţa

interioară a cofrajului sau introduşi în masa betonului . În acest caz compoziţia

betonului trebuie astfel aleasă încât conductibilitatea electrică să fie cât mai

mare. Electrozii trebuie astfel distribuiţi astfel încât să asigure încălzirea

uniformă a betonului.

Metoda turnării betonului în spaţii încălzite se aplică în genereal la

executarea elementelor cu durată mare de întărire sau atunci când spaţiile

închise există deja. La unele construcţii desfăşurate în lungime (ziduri de

sprijin, canalizări) construcţia de acoperire poate fi mobilă, deplasându-se în

lungul lucrării. Incinta închisă se poate realiza în condiţii economice utilizând o

membrană de ţesătură de nylon sau din polietilenă, susţinută din interior de

suprapresiunea aerului.

281

Notă: Dacă betonul s-a întărit la temperaturi mai scăzute decofrarea se va

face la atingerea rezistenţelor cerute (mai târziu).

4.9 MONTAREA ELEMENTELOR PREFABRICATE PE TIMP

FRIGUROS

Motarea acestor elemente se face respectând următoarele reguli:

- înainte de ridicare şi manevrare pentru montaj elementele prefabricate

vor fi curăţate de gheaţă, zăpadă şi impurităţi în zonele de îmbinare

prin: răzuire, ciocănire uşoară, periere cu perii de sârmă, etc.

- în funcţie de posibilităţi se preferă ca îndepărtarea gheţii şi zăpezii să

se facă prin jet de aer cald, care pe lângă efectul de topire a zăpezii are

şi pe cel de uscare a zonei de monolitizare.

Nu se permite folosirea apei calde sau a aburilor decât dacă betonul de

monolitizare se toarnă imediat, deoarece există pericolul formării unui nou strat

de gheaţă.

Se interzice de asemenea folosirea lămpilor cu benzină şi a oricărui alt

mijloc de încălzire cu flacără deschisă, care afumă betonul şi armăturile,

compromiţând aderenţa armăturilor în betonul de monolitizare şi buna legătură

a acestuia cu betonul vechi.

Betonul de monolitizare se va prepara şi se va aduce la punctul de turnare

numai în stare încălzită, astfel că în momentul turnării să aibă temperatura de

cel puţin +100C.

După ce s-a realizat curăţarea perfectă a zonei de monolitizare, se va

proceda la încălzirea lentă a prefabricatelor în zonele de îmbinare, prin suflarea

de aer cald sau, dacă betonul se poate turna imediat, cu abur sau apă caldă.

282

În toate cazurile încălzirea prefabricatelor se va face cel puţin până la

temperatura betonului de monolitizare. După turnarea betonului de

monolitizare, aceasta se va izola împotriva frigului prin acoperirea imediată sau

se vor lua alte măsuri dintre cele prezentate anterior.

4.10 BETONAREA PE TIMP CĂDUROS

Temperatura prea ridicată a betonului în perioada de priză şi întărire are,

ca şi temperatura prea scăzută, efecte negative : accelerarea nedorită a timpului

de priză, fisurarea sporită a betonului, etc.

Din aceste motive, la turnarea betonului pe timp călduros se vor avea în

vedere următoarele reguli:

- temperatura maximă a betonului proaspăt nu va depăşi 300C,

- prepararea betonului se face cu apă rece, agregate răcite şi întârzietori

de priză şi de întărire,

- tipurile de ciment folosite vor fi cele cu adaosuri: II-V(se va ţine cont de

specificul lucrării),

- transportul betonului se face cu mijloace de transport termoizolate,

- protecţia betonului după turnare cu rogojini, prelate etc.

283

CAPITOLUL 5

TEHNOLOGIA LUCRĂRILOR PENTRU REALIZAREA

CONSTRUCŢIILOR DE ALIMENTĂRI CU APĂ ŞI CANALIZĂRI

5.1 C A P T A R E A A P E I

5.1.1 Studiul hidrogeologic al surselor subterane

Forajele de studiu se vor amplasa, in formă de retea, in zona viitoarei

captări subterane. Ele vor permite recoltarea urmatoarelor date:

- adâncime, nivel apă, grosime strat,

- permeabilitatea – porozitatea stratului de rocă,

- viteza de curgere si debitul apei ca si variatia acestora pe zona

studiată.

Amplasarea captărilor de apa freatică sau de mica adâncime se va face amonte de centrul populat pentru a se evita poluarea sursei. Captările de mare adâncime se pot efectua si pe teritoriul localitătilor cu luarea unor masuri locale de protectie sanitară.

Forajele de captare se vor amplasa de preferintă in linie - front de captare

(mai ales la captarea apelor freatice). Frontul se va aseza perpendicular pe

directia de curgere a apei in stratul subteran.

Forajele (găuri circulare verticale) se pot prin executa metoda percutantă

sau prin metoda rotativă. La fiecare din aceste metode extragerea materialului

săpat (detritus) se poate face uscat (cu “ linguri” speciale) sau hidraulic (cu

ajutorul unui curent de apă sau de noroi de foraj zis si noroi de sapă).

Pentru consolidarea forajelor acestea pot fi tubate cu “burlane” metalice

(filetate cap la cap sau telescopice).

In alcatuirea unei instalatii de foraj intră:

284

- turla sau trepiedul

- utilajul de ridicat si de percutie sau rotire a coloanei de prăjini

de foraj

- garnitură (set) de prăjini de foraj

- garnitură (set) de burlane metalice pentru tubarea forajelor

- set de scule pentru săpat (sape, dalti, burghie, carotiere, linguri,

juguri, chei, etc.)

Actionarea utilajelor de forat poate fi manuală sau mecanică (randament de 4 – 6 ori mai mare).

La metoda percutantă (fig. 175) roca este săpată (spartă) prin ridicarea si

eliberarea coloanei de prajini metalice prevăzută la partea inferioară cu dălti,

sapă, etc.

Fig. 175

285

In cazul metodei rotative săparea se realizeaza prin rotirea coloanei de

prăjini dotată la partea inferioara cu sapă, burghiu, etc…

Pentru începerea unui foraj se sapă mai întâi o groapă de până la 2 m

adâncime (şaht). Apoi se montează turla instalatiei si o podină (platformă)

deasupra şahtului, în care există o gaură circulară cu diametrul primului burlan

(cel exterior în cazul burlanelor telescopice). Se face cu un burghiu o gaură în

teren (pe câtiva metri) şi se lansează primul burlan de tubare a forajului. In

continuare, se sapă în interiorul burlanului, acesta fiind introdus în teren pe

masură ce avanseaza forajul. Burlanele pot fi recuperate la terminarea

prospecţiunii dar pot câteodată să rămână în teren formând peretii viitorului puţ

de exploatare.

Schiţa instalaţiei pentru forare rotativă este prezentată în fig. 176.

Fig. 176

286

Forarea rotativă este însotită de extragerea detritusului prin metoda

hidraulică directă: noroiul de foraj (sau apa) este pompat prin coloana de prăjini

de foraj si se ridică la suprafată prin spatiul dintre peretii forajului si prajini; la

suprafată, noroiul este decantat si recirculat.

Este folosită si metoda hidraulică indirectă la care noroiul de foraj se

introduce, gravitational, printre peretii forajului si prăjini iar amestecul noroi

plus detritus este absorbit (prin pompare) prin coloana de prăjini de foraj. Şi în

acest caz noroiul este decantat la suprafata terenului într-un bazin si apoi este

recirculat.

“Noroiul” de foraj ar putea fi apa curată sau o suspensie de argilă sau

bentonită, cu greutatea specifica = 10 – 12 KN/m3. De cele mai multe ori

este preferată apa.

a b

Fig. 177 Tubarea forajelor

287

In figura 177-a este prezentat tubajul clasic (cu toate tuburile introduse

de la nivelul terenului) iar în figura 177-b este prezentat tubajul telescopic al

unui foraj executat prin metoda rotativă hidraulică (acesta duce la un consum

mai mic de burlane de otel).

Tronsoanele de burlan de otel vor veni în contact cu terenul pe maxim 30-

40 m pentru a nu se bloca si a putea fi recuperate (extrase din teren). La

adâncimi de peste 50-60 m se renuntă uneori la această recuperare.

5.1.2 Procedee de captare a apelor subterane

Constructiile de captare a apei din straturile acvifere se clasifica în :

constructii de captare verticale (prin puţuri sapate sau forate ) si captari

orizontale (prin drenuri sau galerii).

Alegerea tipului de constructie de captare se face în functie de debitul

care trebuie captat, de grosimea, permeabilitatea si adancimea stratului acvifer .

Solutia aleasa trebuie sa fie economica si sigura în exploatare.

Captarile verticale se adopta în urmatoarele cazuri : strat freatic de

grosime mare, strat acvifer situat la adancimi de peste 7-8 m (freatic sau sub

presiune) sau în cazul captarii simultane din mai multe straturi acvifere

suprapuse.

Captările orizontale se executa în situatia straturilor freatice de grosime

mica (2-3m) si situate la adancimi sub 7-8 m .

5.1.2.1.Captări verticale cu puţuri

Principalele elemente componente ale unei captări verticale sunt :

puţurile, conductele de legatura între puţuri si camera (bazinul) colectoare.

Clasificarea puţurilor se poate face :

o dupa scop : puţuri pentru alimentari centralizate si puţuri pentru

alimentari locale.

288

o dupa sectiunea orizontala : cu diametru mare (pana la ordinul metri-

lor ) si cu diametru mic (de ordinul centrimetrilor sau zecilor de cm).

o dupa materialul de constructie : din beton , beton armat, zidarie de

caramida sau piatra, metal, material plastic, azbociment (construcţii

mai vechi), etc.

o dupa adancime : de mica adancime si de mare adancime (pana la sute

de metri ).

o dupa procedeul de constructie : puţuri sapate, forate sau înfipte.

Puţurile sapate au, de obicei, forma rotunda. Pentru alimentarile centralizate

cu apa ele au de obicei diametre peste 1,50 m iar pentru alimentarea unor

gospodarii individuale, diametre de 0,8 – 1,50 m (aici se încadreaza si cele

exploatate ca fantani). Un exemplu este prezentat în figura 178.

Fig. 178

Saparea puţurilor mari se face mecanizat iar a celor pentru alimetari locale

se poate face si manual .

289

Puţurile forate au diametre de 0,1- 1,50 m. Peretii sunt alcatuiti din coloane

tubulare de otel, întroduse la executia forajului. Executia este similara cu a

forajelor descrise la cercetarile hidrologice.

În figura 179 este prezentat un exemplu de puţ forat într-un strat acvifer sub

presiune.

Puţurile înfipte sunt alcatuite din tubulatura metalica si se introduc în

teren prin batere cu soneta sau prin vibrare. La capatul inferior sunt prevazute

cu un sabot ascutit (conic) care usureaza înfigerea. Diametrele acestor puţuri

sunt de 2,5-6 cm . Ele se folosesc la captarea unor debite foarte mici din

straturile freatice situate la 3-4 m sub nivelul terenului. Pot fi dotate si cu pompe

manuale (exemplu, în figura 180).

Fig. 179

290

Fig. 180

Realizarea captărilor cu puţuri necesita în primul rând algerea uneia din

cele trei scheme generale de amenajare (fig. 181).

Prima schema (a) constă în utilizarea unei conducte în sifon care aduce

apa din puţuri într-un puţ (bazin) colector. Din acesta apa este preluata prin

pompare. În puţul colector este posibila tratarea apei cu dezinfectanti (de

exemplu clor). Exista avantajul unei conducte de aspiratie mai scurte (puţ

colector – statie de pompare). Conducta în sifon risca sa se dezamorseze daca

estansarile de la îmbinari nu sunt perfecte (amorsarea sifonului se face cu o

pompa de vacuum).

Schema a doua (b) este organizata pentru pomparea cu o singura pompa,

cu conducte de aspiratie multiple (pentru fiecare puţ). Ea pastrează

dezavantajele primei scheme dar este mai ieftina (lipsind puţul colector).

În schema a treia (c) fiecare puţ are o pompa proprie. Refularile tuturor

pompelor se unesc într-o conducta unica de refulare. Aceasta schema prezinta o

291

mai mare siguranta în exploatare decat primele doua dar echipamentul

hidromecanic este mai imprastiat şi mai numeros (mai scump).

a

b

292

c

1- conducta în sifon

2- conducta de aspiratie

3- puţ colector

4- pompa de vacuum (vid)

5- conducta refulare

6- pompa de apa (centrifuga)

7- pompa de apa submersibila

8- sorb

9- motor electric

10- sp – statie de pompare

11- si – strat impermeabil

12- p 1,2,3 – puţuri de captare

Fig. 181 (a, b, c)

5.1.2.2 Constructia puţurilor

a) Constructia puţurilor sapate.

Pentru alimentari cu apa importante puţurile sapate pot avea diametre de

pana la 3 m si se construiesc de obicei sub forma de chesoane deschise din

beton armat. Grosimea peretelui de beton al puţului va fi ():

[m] (107)

în care : D- diametrul interior al chesonului (puţului) în metri.

293

Aceasta grosime este necesara pentru ca chesonul de beton sa aiba o

greutate suficienta si sa învinga frecarea laterala cu pamantul pentru a avansa în

teren în perioada de execuţie. Tehnologia de lucru are urmatoarele etape :

- pe amplasamentul viitorului puţ se sapa o groapa cu diametrul ceva mai

mare decat al chesonului de beton (pana la circa 50 cm deasupra nivelului

apei subterane).

- pe fundul gropii se monteaza cutitul inelar de otel al chesonului sau se

betoneaza cutitul inelar din beton armat.

- se cofreaza, se armează si se betoneaza peretele chesonului pe o înaltime

de 2,5-3m .

- se trece la sapare în interiorul chesonului si pe masura ce avanseaza

sapatura chesonul patrunde în teren sub greutatea proprie,

- se betoneaza un nou inel de cheson si apoi se continua saparea în

interior ; se verifica în permanenta patrunderea pe verticala a chesonului ;

pereti vor fi armati si vor avea centuri de armatura mai solida la fiecare

tronson de 2,5- 3m ; în partea de perete al chesonului care va fi în stratul

freatic se prevad barbacane (goluri pentru pătrunderea apei),

- se repeta operatiile pana cand chesonul viitorului puţ va ajunge la cota

prevazuta în proiect; la aceasta cota este bine sa se toarne pe fundul

puţului o placa de beton de 50 cm pentru a preveni tasarile în timpul

exploatarii.

Daca apare necesitatea stoparii patrunderii nisipului fin în cheson prin

barbacane se poate recurge la lansarea, simultan cu chesonul, a unei cămăşi

metalice cu diametrul ceva mai mare iar între camasa si peretele de beton al

chesonului se introduce pietris cu rolul de filtru sau geotextil (ulterior camasa

metalica se recupereaza). Un puţ săpat dupa aceasta tehnologie este prezentat în

figura 182. Săparea se face manual său cu graiferul.

294

Fig. 182

b)Constructia puţurilor forate

Puţurile forate au în general diametre de 0,1- 1,50 m si sunt constituite

din coloane tubulare de otel (atat peretele puţului cat si portiunea perforata din

zona startului acvifer, numita coloana filtranta).

Forajele se executa prin metoda uscata sau prin metoda hidraulica,

descrise la paragraful priviind forajele de cercetare hidrogeologica. Puţurile

forate reprezinta forma cea mai raspandita de realizare a captărilor verticale .

La transversarea straturilor de apa agresiva (ph<6,5) puţurile se tubeaza

cu doua burlane metalice coaxiale iar între acestea se toarna o pastă de ciment

rezistent la acizi .

Coloana filtranta va avea o lungime corespunzatoare grosimii stratului

acvifer captat (daca se capteaza simultan mai multe straturi acvifere, se va

monta cate o coloana filtranta în dreptul fiecarui strat).

295

Coloana filtranta poate fi din otel, fonta, azbociment (la construcţii vechi,

aflate în exploatare), plastic, etc. Orificiile vor reprezenta circa 25-40% din

suprafata coloanei si vor avea forma dreptiunghiulara cu colturile rotunjite

(circa 2-3 mm pe 25- 40 mm). Amenajarea în zona coloanei flitrante se face ca

în figura 183.

Fig. 183

Tubulatura metalica si coloana filtranta se vor proteja anticoroziv.

În cadrul captărilor de debite mari, la care un singur puţ nu este suficient,

se amenajeaza fronturi de captare (aliniamente de puţuri pe directie

perpendiculara pe directia de curgere a apei în stratul acvifer). Puţurile vor fi

legate în grupuri de cate patru sau cinci prin conducte comune de sifonare (sau

aspiratie).

În acest fel se vor puţea inchide, pentru reparatii, numai anumite sectoare,

fara a scoate total din functiune captarea.

296

S-a constatat ca conductele de sifonare este bine sa aiba panta catre puţul

colector şi să functioneze, în exploatare, la un grad de umplere de 80 % (deci

lucreaza în regim de curgre cu faţă liberă).

O conditie esentiala pentru functionarea conductelor de sifonare si de

aspiratie este perfecta lor etanseitate (în caz contrar se produce dezamorsarea).

Proba de etanseitate se va face la 5-7 atmosfere si la presiuni negative

(vacuum).

Materialele recomandate pentru conductele de sifonare sunt fonta de

presiune si betonul armat precomprimat (conductele din otel pot rugini).

Conductele de aer catre pompa de vacuum se vor dimensiona pentru

viteze de 10-12m/s.

Puţul colector va avea un diametru de 3-6 m si se va comporta ca un

rezervor tampon. El va fi astfel dimensionat încat sa asigure un timp de trecere a

apei de 3-15 minute (timp mai scurt pentru captările mari). La nivelul minim,

apa din puţul colector va acoperi cu 1-1,5 m sorbul conductei de aspiratie

pentru a se evita dezamorsarea pompei de apa. Se va asigura si o adancime de

minim 1 m sub sorbul pompei pentru decantarea nisipului fin din apa

(depunerile se vor curata periodic cu pompe de namol).

5.1.2.3 Captări orizontale cu drenuri si galerii

O captare orizontala se compune din elementele de captare si dirijare a

apei (drenurile sau galeriile) si camera colectoare.

Drenurile si galeriile sunt constructii aproximativ orizontale (au pantă

către camera colectoare) care realizeaza captarea apei si transportul ei pana la

un recipient central (camera colectoare). Ele pot avea o pozitie interceptoare

(formand un front de captare aproximativ perpendicular pe directia curentului

subteran) sau o pozitie radiala (avand ca centru camera colectoare).

297

Drenurile au dimensiuni mai reduse si sunt nevizitabile iar galeriile sunt

constructii mai mari, vizitabile.

Captările orizontale interceptoare se folosesc în straturi freatice cu

grosime de maxim 2-3 m, aflate la adîncimi de pana la 7-8 m. Captările radiale

se amplaseaza în straturi acvifere bogate (cu grosimi de pana la 30-40 m),

putând fi organizate si în mai multe planuri orizontale.

Schema unei captări orizontale cu drenuri interceptoare este redata în

fig.184.

a

b

Fig. 184

298

În cazul captării unor debite de pana la 400 l/s se folosesc drenuri, iar

peste 400 l/s se folosesc galerii înterceptoare (aici existand si avantajul ca se

poate circula prin galerii si se pot executa lucrari de întretinere).

În figura 185 este prezentata schematic o captare orizontala radiala:

a

b

Fig 185

299

Drenurile se realizeaza din tuburi metalice perforate si se introduc prin

forare orizontala din interiorul camerei de colectare (în prima etapa se executa

camera de colectare, dupa tehnologia descrisa la captări verticale sapate). La

intrarea în camera colectoare drenurile sunt prevazute cu vane. În camera se vor

monta si sorburile pompelor pentru prelevarea debitelor de apa.

5.1.2.4 Construcţia captărilor cu drenuri şi galerii

a) Constructia captărilor orizontale interceptoare

Drenurile interceptoare se ralizeaza din tuburi de diametre relativ reduse

(0,3–1 m), prevazute cu orificii pentru patrunderea apei. Ele se amplaseaza la

baza unui strat freatic (drenuri perfecte), într-o transee care apoi se umple cu

material filtrant (pietris, nisip). Drenurile ar putea fi îmbrăcate în material

geotextil, cu rol de filtru.

Fig. 186

300

Fig.187

Executarea lucrarii se face începand de la camera colectoare spre

extremitati. Transeea (şanţul) se realizeaza cu pereti verticali sprijiniti cu

palplanse (2) daca saparea este manuala (figura 186) sau cu taluze laterale daca

saparea este mecanizata (cu draglina sau cu excavator cu cupa inversa), asa cum

se arata în figura 187.

Straturile filtrante (3) se executa cu granulatie descrescatoare de la dren

spre exterior. Ele ar putea fi înlocuite cu geotextil (vezi NP 075 – 2002). Patul

din dale de beton (4) va asigura respectarea pantei longitudinale a drenului. Un

detaliu de tub drenant este prezentat în fig. 180. El se executa din beton, bazalt

artificial sau material plastic (geodren).

Fig 188

301

Palplanşele (2) care au servit drept sprijinire a sapaturii (la saparea

manuala) se extrag si se recupereaza pe masura ce se executa umplutura

deasupra drenului.

Stratul de protectie din argila (1) va impiedica infiltrarea directa a apelor

de suprafata prin umplutura de deasupra drenului.

Constructia unei captări orizontale interceptoare cu galerie ar puţea avea

detaliile constructive din fig. 189.

Fig. 189

1-3 - notatiile din fig. 178, 4 – barbacane 5 – galerie din beton de monolit

Caminele de vizitare care se executa în lungul drenurilor (fig.191) se

amplseaza la circa 50 m între ele iar în lungul galeriilor vizitabile la 150 – 200

m (fig. 190).

Camera colectoare se executa sub forma de puţ sapat, fara barbacane, si

se doteaza cu dispozitive de închidere pentru fiecare dren si cu mijloace de

masurare a debitelor.

302

Fig. 190 Fig. 191

b) Constructia captărilor cu drenuri radiale

În prima faza se executa puţul central, de obicei prin tehnologia

chesoanelor deschise. Saparea se poate face manual, cu graifarul sau prin

hidromecanizare (pomparea din cheson a unui amestec de apa si detritus rezultat

din faramitarea materialului de sapat). Daca se coboara mult sub nivelul apelor

freatice se poate lucra si cu chesoane cu aer comprimat. La încheierea executarii

chesonului acesta se închide la partea inferioara cu o placa turnata din beton. În

peretii chesonului se montează, în timpul executiei sale, manşoane metalice în

care urmeaza sa se racordeze drenurile radiale (în timpul executiei sunt astupate

cu dopuri de lemn).

Drenurile radiale se executa din interiorul chesonului, cu ajutorul unor

prese hidraulice, dupa una din urmatoarele metode:

1) Metoda Ranney consta în presarea orizontala în teren a unor tuburi

metalice (din otel) perforate, prevazute la capat cu un sabot conic pentru a usura

patrunderea în teren. Peretii tuburilor vor avea grosimea de circa 8 mm pentru a

rezista fortei mari care este necesara înfigerii în teren.

303

2) Metoda Fehlmann consta în presarea în teren a unor tuburi neperforate

care, dupa introducerea filtrului metalic perforat, se extrag si se refolosesc

(diametrul tuburilor: 200-250 mm).

3) Metoda Preussag se aseamana în oarecare masura cu metoda

anterioara, cu deosebirea ca diametrul tuburilor introduse în teren este de 400

mm iar spatiul dintre acestea si filtrul (tubul) perforat introdus în interiorul lor

se umple cu pietris, care va îndeplini rolul de filtru. Eventual, tubul perforat ar

putea fi învelit în geotextil cu rol de filtru).

În toate metodele, tubul presat în teren are la capat o piesa conica, pentru

usurarea înfigerii, numita sabot. Acesta are orificii prin care apa din stratul

freatic curge, prin tubulatura de foraj, catre puţul colector (de unde este

evacuata prin pompare). Apa scursa antreneaza si particulele fine din stratul

acvifer (pe circa 50-100 cm în jurul tubului se realizeaza astfel un filtru natural)

ajutand la înaintarea în teren a tubulaturii de foraj.

Fig. 192

Dupa executarea tuturor drenurilor radiale se face a ultima curatare de

deznisipare a acestora prin deschiderea pe rand a vanelor de la intrarea în puţul

304

colector. Apoi se înlatura materialul decantat în puţul colector, se monteaza

sorburile, conductele de aspiraţie şi pompele si se trece la exploatarea captării.

Din experienta executarii de captări cu drenuri radiale rezulta ca este mai

avantajos sa se execute un numar mai mare de drenuri scurte (circa 25-30 m)

decat puţine drenuri lungi.

Drenurile se pot dispune pe unul sau mai multe etaje. Tehnologia de

forare a drenurilor radiale este prezentata în figura 192.

5.1.2.5 Captarea izvoarelor

Izvoarele pot fi de mai multe tipuri : descendente (din care apa se scurge

gravitaţional şi concentrat, datorită înclinării straturilor de apă subterană),

ascendente (din care apa se ridică pe verticală, datorită presiunii din straturile de

apă subterană) sau distribuite (izvoare descendente cu ieşire distribuită liniar).

Fig. 193

305

Captarea unui izvor descendent concentrat se face prin camere de captare

(figura 193), iar a unuia cu iesire distribuita, prin camere de captare dotate cu

drenuri amplasate pe aliniamentul de izvorâre a apei.

Izvoarele ascendente se capteaza printr-o camera de captare asemanatoare

cu un puţ sapat în cheson. În acest caz radierul de beton de la baza chesonului se

va înlocui cu un strat filtrant din pietris sau din materiale geosintetice

(geotextile şi georeţele).

Pe versant, în amonte de captarea izvorului, se construiesc santuri de garda

care colecteaza apa scursa în urma precipitatiilor si o îndeparteaza lateral de

izvor.Puţurile sapate pentru captarea izvoarelor ascendente vor fi înaltate cu

minim 50 cm desupra nivelului maxim de inundatie al apelor raului în terasa

caruia s-a realizat lucrarea pentru ca în caz de viitură pe râul respectiv să nu fie

inundate, colmatate cu depuneri sau contaminate.

5.2 ADUCŢIUNEA APEI

5.2.1 Generalităţi asupra aducţiunilor

De la captarea (priza) de apa si pana la consumatorul deservit este necesar

un sistem de instalatii pentru transportul apei . In acest sistem intra : aductiunile,

retelele de distributie si statiile de pompare . Daca consumatorul este o uzina de

producere a hidroenergiei ( uzina hidroelectrica ) atunci sistemul de transport al

apei de la captare la UHE poate consta doar din aductiune (dotata, bineinteles,

cu echipament hidromecanic) .

Conform standardului român SR 6819 - 1997 [12] aductiunile pot fi :

- cu nivel liber (apeducte inchise sau deschise ; apeduct este numită

o construcţie pentru transportul apei) ;

306

- sub presiune (conducte cu functionare gravitationala sau prin

pompare) .

Aductiunile de apa potabila se realizeaza in canale înschise sau conducte

etanse iar cele de apa industriala se pot executa si sub forma de canale deschise

(daca se poate asigura o functionare sigura si economica si pe timp friguros) .

Aductiunile pot fi realizate si sub forma de combinatii intre portiuni de

conducta si de canal deschis . Ele au si constructii accesorii : camine pentru

vane de linie, ventile de dezaerisire, vane de golire, traversari de rauri sau de cai

de comunicatie, masive de ancoraj, instalatii pentru prevenirea socului hidraulic

(lovitura de berbec) .

Pentru transportul unor debite mari, mai ales in hidroenergetica ,

aductiunile pot fi realizate si sub forma de tunele hidrotehnice (galerii) .

Alegerea tipului de aductiune si a materialelor folosite se face in functie

de : relief, gradul de stabilitate si agresivitatea terenului, calitatea apei

transportate, presiunea apei si posibilitatea de executare mecanizata a lucrarilor.

Pentru aductiunile de apa potabila este foarte important sa se asigure

prevenirea infestarii apei transportate cu diversi poluanti.

5.2.2 Aductiuni cu nivel liber

Aceste aductiuni se pot realiza ca lucrari deschise (descoperite, fig .194)

sau inchise (acoperite, fig . 195) .

307

Fig . 194

Aductiunele cu nivel liber deschise constau in transee sapate in teren si

care au o panta longitudinala care asigura scurgerea gravitationala . Ele pot fi

protejate cu imbracaminti de piatra, beton de ciment sau beton asfaltic. Se

utilizeaza pentru debite mari de apa nepotabila. Se va incerca sa se compenseze

volumele de sapatura (deblee) cu cele de umplutura (ramblee).

Aductiunile cu nivel liber acoperite se folosesc la transportul apei

potabile sau pentru a preveni problemele date de zapada sau gheata .

Fig . 195

Sectiunile tip 2, 3 şi 6 din fig . 195 se adopta pentru aductiuni de apa

bruta iar acoperirea sectiunii se face cu capace prefabricate din beton (pentru a

se putea curata mai des).

Aductiunile cu nivel liber se pot construi din beton simplu, beton armat,

zidarie de caramida, bazalt artificial, mase plastice (inclusive armate), etc.

308

Betonul se poate utiliza sub forma de dale prefabricate sau turnate la fata

locului la aductiuni deschise si sub forma de tuburi sau beton turnat monolit la

aductiuni acoperite.

Betonul armat se poate utiliza sub forma de tuburi circulare obtinute prin

centrifugare sau vibropresare sau sub forma de beton turnat monolit .

Dimensiunile orientative ale tuburilor circulare sunt date in tabelul 25.

Tabelul 25

Material Beton simplu

Beton armat

centrifugat

Beton armat

vibropresat

Bazalt artificial

Mase plastice

Diametru

nominal

(Dn - mm )

500-600 600-1400 până la 2000

până la 600

150-2400

Lungime (m)

1,00-2,50 2,50-3,50 5,00 1,00 max. 6,00

Toate tuburile circulare se imbina cu mufe la care etansarea se face cu

frânghie gudronată si mastic bituminos (sau azbociment). La tuburile

vibropresate (si vacuumate in acelasi timp), la tuburile din basalt artificial sau

din mase plastice etansarea mufelor se face cu inele din cauciuc . Detaliu de

etansare se prezinta in figura 196.

309

Fig. 196 - 1-mastic bituminos, 2- frânghie gudronată

Zidaria de piatra sau de caramida sunt soluţii folosite mai rar, din cauza

consumului ridicat de manopera (nu se preteaza la executia mecanizata).

5.2.3 Aductiuni sub presiune

De cate ori relieful pe traseul viitoarei aductiuni este accidentat, se

adopta solutia de aductiune sub presiune. In aductiunile sub presiune apa ocupa

intreaga sectiune si da o presiune aproape uniforma pe pereti.

Aductiunile sub presiune se adopta intotdeauna cu sectiune circulara ( din

motive de rezistenta si economicitate ) si se mai numesc si conducte sau galerii

de aductiune (cele cu diametru mare şi executate direct în teren).

Diametrul interior al tuburilor se numeste diametru nominal si se noteaza

Dn.

O aductiune sub presiune are in componenta sa urmatoarele :

a) tuburi sau tevi (cele din beton armat se pot turna si pe santier,

monolit) ;

b) piese de legatura (coturi, teuri, ramificatii, reductii, etc.) ;

c) armaturi (vane, ventile de dezaerisire, ventile de siguranta,

clapete de retinere, etc.) ;

d) aparate de masura si control (apometre, manometre, etc.)

e) constructii accesorii (camere de rupere a presiunii, camine

pentru armaturi sau aparate de masura si control, subtraversari de

drumuri si cai ferate, traversari de rauri, tunele, masive de ancoraj).

a) Tuburi si tevi pentru conductele de aductiune

310

Pentru executia tuburilor si tevilor se folosesc urmatoarele materiale :

fonta, otel, azbociment (prezent în instalaţii mai vechi), beton armat, material

plastic, lemn, aluminiu, sticla, bazalt artificial, etc.

La alegerea materialului se vor avea in vedere :

- conditiile tehnice : presiunea apei, stabilitatea terenului,

agresivitatea chimica a pamantului si a apei, sensibilitatea la

inmuiere a pamintului, nivelul apei subterane, calitatea apei

transportate si riscurile produse de intreruperea functionarii

aductiunii pentru consumator ;

- conditiile economice : pretul conductelor si izolatiilor necesare,

costul manoperei de montaj, posibilitatile de mecanizare a

executiei, costurile de exploatare .

Tuburile din fonta de presiune se executa prin turnare sau prin

centrifugare (cu 25% mai usoare). Lungimea tuburilor centrifugate este mai

mare si necesita mai putine imbinari (rezulta un cost, evident mai scazut decat

in cazul tuburilor turnate).

Fonta are o buna rezistenta la coroziune si rezista in mod obisnuit 60-100

ani (in literatura sunt amintite apeducte din fonta cu vechime de 250 de ani în

Germania si cu vechime de 335 de ani în Franta ) .

Totusi consmul mare de metal a dus la cautarea de solutii pentru

inlocuirea tuburilor din fonta cu beton armat, mase plastice sau azbociment

(prezent în instalaţii mai vechi).

Imbinarea tuburilor de fonta se face cu mufe sau cu flanse (fig. 197).

In zonele cu conducta ingropata in pamant se folosesc tuburile cu mufe

iar in zonele cu conducta la zi se prefera cele cu flanse .

311

Fig. 197 - 1-şuruburi, 2-garnitură de cauciuc

Tuburile de fonta cu mufa au Dn de 50-1000 mm si se imbina (se

stemuiesc) cu franghie gudronata si plumb (turnat, snur sau "vata" de plumb).

Plumbul se bate cu un ştemăr. Ele rezista la presiuni de regim de pana la 10 at

iar la producator se verifica la 15 at.

Datorita consumului mare de plumb s-a incercat si s-a reusit inlocuirea lui

cu mortar de ciment (eventual protejat la exterior cu mastic de bitum, în

pamanturile agresive). Uneori se utilizeaza in loc de fraghie gudronata inele de

cauciuc.

Exista si tuburi care au mufa filetata. Tuburile sunt protejate anticoroziv

cu lac bituminos.

Tevile din otel se utilizeaza in doua variante : tevi sudate si tevi laminate.

Tevile sudate pot avea sudura pe generatoare sau elicoidala . Diametrele

nominale pot merge pana la 1000 mm iar presiunea de serviciu se poate ridica la

20-25 at. Tevile laminate fabricate in Ramania au diametre de pana la 400 mm

si rezista la presiuni de 60 at. Tevile de otel sunt de pana la 3 ori mai lungi ca

cele de fonta si prin urmare necesita mai putine imbinari (asamblare mai rapida,

cost mai redus si chiar pierderi de apa mai mici).

312

Tevile de otel trebuie atent protejate anticoroziv si de aceea se folosesc

doar cand nu pot fi inlocuite cu tevi nemetalice . Durata obisnuita de functionare

este de 25-30 ani .

Imbinarea se realizeaza in mai multe solutii tehnice : prin sudare, cu

mufe, cu flanşe sau cu manşoane filetate.

Asamblarea prin sudura duce la deteriorarea stratului anticoroziv interior,

acesta fiind greu de refacut . Etapele tehnologice sunt :

- verificarea sudabilitatii materialului ;

- asamblarea prin sudare pe tronsoane de 40-500 m (dupa situatia locala).

Se recomanda sudarea electrica.

- probe de rezistenta si etanseitate a sudurilor pe tronsoane ;

- izolarea anticoroziva a zonelor sudurilor ;

- lansarea conductei in sant (deformarea conductei va fi in limita

admisibila a sagetii) ;

- sudarea tronsoanelor intre ele si efectuarea probelor de rezistenta

si etanseitate pe ansamblu ;

- conducta se ingroapa in teren pe timp racoros pentru a nu apare,

prin racirea ulterioara, eforturi mari de intindere. Dupa aceea, se

va face controlul cu aparate cu radiatii sau cu ultrasunete.

Izolarea anticoroziva exterioara se face prin vopsire cu citom (bitum

dizolvat in benzina) si aplicarea a trei straturi de bitum protejate, fiecare, la

exterior cu : panza de iuta, canepa sau bumbac, pasla din fibre de sticla, banda

din bitum - cauciuc sau masa plastica.

Izolatia interioara se face prin cauciucare sau cu lac bituminos . Exista si

solutiile aplicarii prin presare sau centrifugare a unui strat de 3-6 mm pasta de

ciment sau de silicatizare a suprafetei interioare .

313

Tot in scop anticoroziv se pot folosi oteluri aliate cu cupru , nichel , crom

sau tevile pot fi zincate sau nichelate ( procedee mai costisitoare ) .

Utilizarea azbocimentului este interzisă în prezent datorită riscului de

cancer pulmonar pe care îl implică pulberea de azbest. Totuşi, deoarece există

încă în exploatare conducte din acest material, am hotărât să prezentăm şi

tuburile realizate din acest material. În cazul intervenţiei pe conducte aflate în

exploatare este necesară purtarea măştii antipraf (atunci când prin tăiere se

poate produce praf fin).

Tuburile din azbociment se realizau dintr-un amestec de 75-80 % ciment

Portland si 20-25 % fibre de azbest la care se adauga apa necesara hidratarii si

hidrolizei cimentului . Pasta de azbociment se presa cu ajutorul unor valţuri pe

niste cilindri cu diametrul exterior egal cu diametrul nominal (interior) al

tubului care se executa (50-1500 mm). Presiunea de lucru a tuburilor este de 5,

8 sau 10 atmosfere iar lungimea pe bucata era de 3 m sau 5 m ( la diametrele

mai mari ) .

Avantajele tuburilor de azbociment fata de cele din fonta sau otel sunt :

- au greutate de 40-50 % din cea a tuburilor de fonta de acelasi diametru ;

- au rugozitate mai redusa si la aceeasi panta piezometrica permit trecerea

unui debit sporit cu 25-30 % ;

- se comporta bine la suprapresiuni de scurta durata (soc hidraulic) ;

- conductivitate termica foarte redusa (de 100-150 ori mai mica decat la

fonta);

- rezistenta foarte mare la coroziune electrochimica (nu conduce curentul)

- nu necesita material fieros decat in imbinarile speciale (Gibault) ;

- imbinarile cu inele de cauciuc se executa usor si asigura elasticitate

buna conductei ;

314

- costul final pe metru de conducta este mai mic .

Azbocimentul are si dezavantaje care trebuie amintite :

- azbestul pulbere este dăunător sănătăţii ;

- rezistenta redusa la sarcini dinamice repetate ;

- tuburile nu se pot folosi la conducte în sifon sau de aspiratie (presiune

sub cea atmosferica) decat cu imbinari tip Gibault (metalice) ;

- rezistenta redusa la coroziunea acida sau sulfatica ;

- nu se pot monta pe timp friguros .

Nu se foloseau tuburi de azbociment nici in urmatoarele situatii :

- terenuri in umplutura ;

- terenuri alunecatoare sau cu panta peste 25 % ;

- in interiorul statiilor de pompare, de filtrare, in camere de vane, in

camine ;

- in statiile de cale ferata si in depouri ;

- la traversarile pe sub calea ferata sau pe sub tramvai (se pot utiliza doar

daca sunt introduse in tuburi sau canale de protectie).

Fig . 198 - 1 - inel de cauciuc (garnitura); 2 - prag inalt; 3 - prag mic ( jos );

4 - dop - mortar de ciment; 5 – tub; 6 - manşon azbociment; 7 - zona strunjită

315

Imbinarile se realizeaza : cu manson de azbociment (mufa) si inele de

cauciuc (fig. 198) sau cu manson si flanse metalice plus inele de cauciuc (cuplaj

Gibault ; fig. 199) .

Dupa verificarea rezistentei si etanseitatii pe o lungime de 300-500 m de conducta mufata cu mansoane de azbociment , la capetele cu prag mic ale mansoanelor se executa dopuri din mortar de ciment (dozaj: 1ciment /3nisip).

La tuburi cu diametrul pestru 300 mm se aplica cuplaje Gibault ( si la diametre mai mici , in locurile unde aductiunea este vizitabila ) .

Imbinarile descrise mai sus permit deplasari ( rotiri ) ale unui tub 4-60 fata

de cel vecin ( se pot realiza curbe pe aductiune ) .

Fig . 199 - 1 - inel de cauciuc (garnitura), 2 - manson metallic,

3 - flanşa metalica, 4 – tub

Tuburi din beton armat se utilizează, in general, la aductiuni cu diametre

de 600-1000 mm.

Tuburile pot fi realizate în fabrici specializate, in poligoane de

prefabricate sau turnate direct pe santier .

Tuburile executate în firmele de prefabricate se executa in România prin

trei tehnologii :

316

- prin centrifugare si precomprimare (PREMO) ;

- prin centrifugare (Bucov) ;

- prin vibrovacuumare .

Tuburile PREMO au o armatura pretensionata longitudinala iar dupa

intarirea betonului (centrifugat) se intinde o armatura pentru precomprimare

transversala prin infasurarea pe betonul intarit (numita freta). Freta se acopera

apoi cu torcret. Tuburi PREMO se executa cu diametrele de 400, 600, 800 si

1000 mm, cu lungimi de 5 m si pentru presiuni de lucru de 2,5-10 at. (la

comanda se fac si pentru presiuni mai mari). Ele se imbina prin mufe si inele de

cauciuc. Imbinarea permite rotiri de 2030' pentru a se realiza curbele de pe

conducta.

Avantajele tuburilor din beton tip PREMO se sintetizeaza in urmatoarele

aspecte :

- calitate buna si controlabila a materialului (verificarea uzinala se face

tub cu tub) ;

- imbinare usoara si elasticitate a imbinarilor ;

- rezistenta buna la agresivitatea apelor si solurilor naturale obisnuite

- investitii si cheltuieli de exploatare reduse .

Totusi exista si o serie de dezavantaje ale utilizarii tuburilor din beton tip

PREMO:

- riscul fisurarii prin lovire ;

- repararea dificila a avariilor (mansonare cu otel) ;

- riscul de plutire a conductelor goale nelestate (ingropate) cu pamant

atunci cand in sant patrunde apa ;

- necesitatea utilizarii unor piese metalice speciale pentru montarea

armaturilor (vane, supape de dezaerisire, etc.).

317

Nu se admite folosirea acestor tuburi la aductiuni supraterane in conditii

de temperatura sub 00C sau la presiuni peste 20 at. Tuburile de beton tip

PREMO se vor monta la temperaturi de peste 00C pentru a nu apare tensiuni

datorita dilatarii termice .

Daca pamantul sau apa subterana sunt agresive pentru beton , tuburile se

pot proteja anticoroziv la exterior cu lacuri sau emulsii bituminoase sau cu

solutii de materiale plastice . La interior se pot aplica , prin centrifugare ,

straturi de materiale plastice . Se poate executa protectia exteroiara suplimentară

si prin ’’îmbrăcarea’’ tuburilor într-un strat de 20-30 cm argila compactata in

jurul tubului.

Tuburi din beton armat centrifugat (Bucov) se executa pentru diametre de

600-1400 mm si presiuni de lucru de 0,5-1,0 at. Lungimea pe bucata poate fi de

2,5-3,5 m . Mufarea se face cu franghie gudronata si mortar de ciment sau

mastic bituminos (ca la tuburile din fonta). Se pot executa, la nevoie, si tuburi

cu presiune de lucru mai mare (4 at) si mufare cu inele de cauciuc.

Tuburile de beton vibrovacuumate se executa pentru diametre de 2200

mm, cu lungimea pe bucata de 5 m, pentru presiuni de lucru de 0,5-2,0 at. Ele se

imbina prin mufare cu inele de cauciuc ca si tuburile PREMO.

Aductiunile din beton armat turnat monolit se executa mai rar pentru ca

prezinta dezavantaje in raport cu cele executate din tuburi prefabricate .

Pentru presiuni de lucru de 6-10 at. se poate folosi o camasuiala interioara

din otel (1,5-3 mm ) care joaca si rolul de cofraj interior "pierdut". Presiunea

interna este preluata, in acest caz, de tubulatura metalica iar incarcarile

exterioare de mantaua de beton armat .

Depistarea si repararea defectelor este greoaie si asemenea lucrări se

executa foarte rar în ultimul timp.

318

Tevi din materiale plastice se utilizeaza pe scara larga datorita avantajelor

pe care le prezinta :

- greutate specifica si rezistenta hidraulica reduse ;

- rezistenta mecanica si rezistenta la coroziune ridicate ;

- conductivitate termica redusa ;

- elasticitate mare si imbinare usoara ;

- economie de metal .

Se realizeaza din polietilena, polipropilenă, poliesteri armaţi cu fibră de

sticlă si policlorură de vinil (PVC). La 00 C materialul este casant iar la 650 C

se inmoaie si permite o prelucrare usoara .

In tara noastra se fabrica trei sortimente de conducte din polietilena

si policlorură de vinil (PVC):

- tevi tip U (usor), pentru presiuni de pana la 2,5 at. si diametre pana la

160 mm;- tevi tip M ( mediu ), pentru presiuni de pana la 6 at. si diametre pana

la 110 mm ( culoare maro - roscat );

- tevi tip G ( greu ), pentru presiuni de pana la 10 at. si diametre pana la

90 mm (culoare cenusie).

Pe scara mondiala se executa tuburi din polietilena şi polipropilenă cu

diametrul nominal de pana la 450 mm diametru. Presiunile de lucru sunt

considerate la temperatura de 200C.

Imbinarea tuburilor de mai sus şi a celor din polipropilenă se face prin

mufare la cald sau cu mansoane (mufe duble) si lipire cu adeziv (clei PCD13).

Se poate face si imbinarea prin sudura . Se interzice montajul la temperaturi sub

-50 C .

319

Tuburile din poliesteri armaţi cu fibre de sticlă (PAFS) au în compoziţia

lor şi nisip fin şi filer de calcar. Principalele caracteristici ale acestor tuburi,

fabricate şi în România, sunt :

- Dn - între 150-2400 mm,

- presiuni de lucru între 4 şi 25 at.,

- lăţimea minimă a tranşeei pentru îngropare : 500-3600 mm

- se pot executa instalaţii îngropate sau supraterane,

- coeficientul de rugozitate n = 0,008,

- îmbinarea se poate face cu manşoane şi inele de cauciuc sau cu flanşe

(de oţel sau din materialul conductei),

- devierea unghiulară în îmbinări poate fi de 0,5-3 0 (mai mică la tuburile

cu diametre mari).

Racordarea cu conductele de otel se face prin mufe (mansoane) filetate

interior (uzinate) sau cu flanse (pentru imbinari la vedere, in camine, etc.).

Conductele montate aerian si supuse la variatii mari de temperatura vor fi

prevazute cu compensatori de dilatare (unele materiale au dilatatie termica de

circa 7 ori mai mare decat otelul). Conductele ingropate la minimum 1,30 m nu

au nevoie de compensatori de dilatatie.

In retelele de apa potabila , inainte de darea in exploatare , aductiunea se

splala 5 zile, cu golire la fiecare 24 ore . Se verifica continutul de plumb in apa (

provenit din compusii solubili ai materialului ) pentru a ne asigura ca este sub

0,1 mg /l .

Singurul dezavantaj al materialelor plastice este ca sunt uneori deteriorate

de rozatoare. Tubulatura din material plastic se preteaza si la transportul apelor

minerale .

Tuburi din alte materiale

320

La inceputul secolului XX se mai aflau in exploatare aductiuni din lemn.

Conductele se realizau din doage cu cep si buza si erau solidarizate cu cercuri

sau cu o banda infasurata spiral . Lemnul rezista prost la alternanta umed - uscat

si manopera este foarte ridicata si de aceea s-a renuntat la acest material.

Conductele din aluminiu au o utilizare din ce in ce mai larga pentru ca

prezinta, fata de cele din otel, urmatoarele avantaje :

- greutate specifica mult mai mica si montaj mai usor ;

- rezistenta hidraulica ( datorata rugozitatii ) este cu 25-30 % mai mica ;

- rezistenta mare la coroziune ;

- elasticitate mai mare si mentinerea proprietatilor fizico- mecanice si la temperaturi scazute .

Odata cu dezvoltarea industriei de aluminiu aceste conducte vor avea o

utilizare tot mai mare (mai ales în agricultură, la sistemele de irigaţii).

Conductele din sticla au aplicabilitate la trasportul lichidelor agresive, in

industria chimica, alimentara sau pentru apele minerale .

Se fabrica tuburi de sticla cu lungimi de 1,50-3,00 m, pentru presiuni de

lucru de pana la 7 at. si cu diametre de pana la 122 mm . Imbinarea se face cu

piese metalice si inele de cauciuc iar îmbinările se protejeaza anticoroziv cu

bitum (mai ales daca conducta se ingroapa in pamant).

Bazaltul artificial este folosit mai ales pentru rezistenta sa ridicata la

coroziune. Conductele din bazalt artificiar sunt folosite la presiuni de lucru de

5-6 at. Imbinarea se poate face cu flanse metalice sau cu mufe.

5.2.4 Constructii accesorii pe aductiuni

a) Camere de rupere a presiunii

321

Fig. 200

Sunt constructii din beton executate pe traseul unor aductiuni in

scopul reducerii presiunii si inscrierii in limitele presiunilor de lucru admise ale

tuburilor folosite.

O camera de rupere de presiune are trei compartimente (fig. 200).

Notaţiile reprezintă :

322

-compartimentul de primire a apei (8)

-compartimentul de preluare a apei (2) despartit de primul printr-un

deversor (4)

-compartimentul de preaplin (3) cu conducta de evacuare (5).

De asemenea, pe conducta de preluare a apei este intercalata o vana de control

(5) plasata intr-un camin (6).

b) Camine pentru armaturi si aparate

Aceste constructii sunt subterane si se executa din beton sau beton armat

monolit sau din tuburi, inclusiv din mase plastice (mai rar chiar si din zidarie).

Sectiunea in plan poate fi circulara sau dreptunghiulara. Sunt dotate cu scari

metalice sub forma de trepte separate) pentru acces iar la partea superioara se

inchid cu capace metalice. Unele camine pot fi prevazute si cu aerisiri.

Daca in zona caminului exista apa subterana acesta se va prevedea la

exterior cu izolatie hidrofuga elastica (din bitum, etc.).

Fundul va avea o mica panta catre conducta de evacuare a apelor care se

pot colecta accidental sau prin neetanseitatile armaturilor sau aparatelor.

Dimensiunile capacelor sunt in functie de marimea aparatelor sau armaturilor

care se vor monta in interior. (diametrul minim: 600 mm).

Exista si camine pentru descarcarea conductelor de aductiune (in

intregime sau pe tronsoane). Un asemenea camin este prezentat in figura 201.

Ele se amplaseaza in punctele cele mai joase ale aductiunii.

323

Fig. 201 - 1-scară, 2-vană de golire, 3-capac de vizitare , 4-conductă de

aducţiune, 5-conductă de evacuare, 6-hidroizolaţie, 7-protecţia hidroizolaţiei,

8-beton de egalizare

c)Traversarea cursurilor de apa

Cand o aductiune intersecteaza un curs de apa se poate realiza traversarea

printr-una din urmatoarele solutii:

-ingroparea conductei (conductelor) sub fundul albiei;

-suspendarea conductei de un pod existent;

-realizarea unui pod apeduct.

Ingroparea conductei sub fundul albiei se face doar pentru traversarea

raurilor cu debite reduse. Adancimea de ingropare va fi mai mare decat afuierea

probabila a albiei raului. Este bine ca traversarea ingropata sa se faca in două

fire de conducta paralele, ambele controlate de vane (pentru a putea izola si

revizui cate o conducta).

324

Conductele ingropate se protejeaza cu palplanse si anrocamente (figura

202) sau numai cu anrocamente.

Fig. 202 - 1-palplanşe, 2-conducte, 3-cămine, 4-anrocamente

Traversarea cursurilor de apa prin suspendarea aductiunii de

suprastructura unui pod existent este solutia cea mai economica. Se poate aplica

aceasta solutie pentru conducte de diametre mici sau mijlocii. Conductele cu

diametre mici se pot agata de consolele care asigura trotuarul pe pod iar cele cu

diametre mai mari se agaţă de grinzile transversale ale podului (după caz, se

verifică dacă grinzile pot prelua încărcarea suplimentară).

Conductele suspendate de poduri vor avea o izolatie termica corespunzatoare

pentru a preveni inghetarea apei iarna si incalzirea pe timp de vara.

325

Traversarile cu pod apeduct se aplica pentru conducte cu diametre mari sau

la intersectia cu rauri care nu sunt traversate de poduri de sosea sau cale ferata.

Podul apeduct sustine doar conducta si nu are alte utilizari (eventual treceri

pentru pietoni). Se pot realiza poduri apeduct cu pile sau in solutia podurilor

suspendate (ca in figura 203).

Fig. 203 - 1 – masiv de ancoraj, 2 – pile, 3 – cabluri de susţinere,

4 – conductă, HA-gabarit de aer (pentru navigaţie,etc.)

d) Traversarea cailor de comunicatie (sosele sau cai ferate)

Probleme speciale apar la trecerea aductiunii pe sub caile ferate sau pe

sub sosele. In cazul spargerii conductei de aductiune apa ar putea inmuia

terasamentul si scoate din functiune calea de comunicatie. Traversarile pot fi

nevizitabile sau vizitabile.

Traversarile nevizitabile se realizeaza in tuburi de protectie din otel sau

beton armat (2), cu diametru de l,5 ori mai mare decat diametrul exterior al

conductei de aductiune (1 ; figura 204).

326

Fig. 204

Tubul de protectie va avea panta catre unul din camine pentru a dirija

pierderile de apa din aductiune.

Rezemarea conductei de aductiune in interiorul tubului de protectie se va

face cu piese cilindrice din lemn (bucati de “bile” de răşinoase, 3).

Traversarile vizitabile (figura 205) se realizeaza prin amplasarea

conductei 1(conductelor) de aductiune in interiorul unei galerii de protectie din

beton (5). In aceasta galerie se pot amplasa si canalizari, retele electrice,

telefonice (7), etc.

Galeriile vor avea panta longitudinala pentru a permite evacuarea

pierderilor accidentale de apa din aductiune.

327

Alegerea intre traversari nevizitabile si vizitabile se face in functie de

importanta aductiunii, marimea diametrului si frecventa posibilelor avarii.

La drumurile de interes local, conducta care subtraverseaza drumul poate

fi inglobata intr-un bloc de beton armat (va fi betonata in interiorul lui).

Fig. 205 ; 2-hidroizolaţie, 3-protecţie hidroizolaţie, 4-beton egalizare, 6-

capacdin beton armat, 8-carosabil sau cale ferată

e) Traversari in tunel

Conductele de aductiune pot fi amplasata in tunele atunci cand intalnesc

denivelari mari de teren sau cand ar trebui sa fie ingropate in teren la adancimi

mai mari de 8 – 10 m.

Daca aductiunea este destinata transportului unui debit foarte mare (de

exemplu pentru producerea de hidroenergie), ea insasi poate fi realizata sub

forma de tunel (galerie hidrotehnica).

Tunelele in care se amplaseaza aductiuni se vor realiza la sectiuni care

sa permita vizitarea si interventiile de exploatare si reparatii (de aceea trebuie sa

aiba camine de acces la capete).

328

Solutia trecerii in tunel se adopta doar cand aductiunea nu poate fi

executata pe un traseu cu adancimi de ingropare normale sau acest traseu ar

duce la preturi mai ridicate decat cele pentru executia tunelului.

f) Ancorarea conductelor de aductiune

Masivele de ancoraj (executate din beton) se amplaseaza la coturi,

ramificatii sau pe terenuri cu pante mari pentru a se evita deplasarile

conductelor si chiar dezansamblarea lor, datorita fortei centrifuge, presiunii

interne sau greutatii conductelor si a apei.

Masivele de ancoraj transmit rezultanta fortelor preluate de la conducta

(F) catre terenul de fundatie sub forma de incarcari normale, forte de frecare sau

impingeri (la care terenul reactioneaza cu rezistenta pasiva). Se admit

urmatoarele valori de calcul:

-coeficientul de frecare beton-teren : 0,3 – 0,5;

-coeficientul de siguranta (la alunecare sau la presiunea pe terenul de

fundatie ca si pentru rezistenta pasiva) va fi > 1,1.

Fig. 206

329

In figura 206 sunt prezentate masive de ancoraj pentru curbe pe verticala

(1;2), pentru curba in plan (3), pentru ramificatie (4) si pentru capat de

conducta (5).

Intre masivele de ancoraj si terenul de fundatie nu se admit straturi de

umnplutura.

In cazul conductelor de otel sudate masivele de ancoraj nu sunt neaparat

necesare. Se va verifica daca sudurile sau chiar peretii conductei vor putea

suporta eforturile suplimentare care apar ca urmare a existentei fortelor cu

rezultanta F (amintite mai sus).

In situatia din figura 207, conducta se fixeaza cu bride de otel (1)

incastrate in beton. In celelalte cazuri, sub reazemul conductei (2) pe masivul de

ancoraj din beton (4) se aseaza un strat de carton asfaltat intre doua straturi de

bitum (3 ; fig. 208).

Fig. 207 Fig. 208

330

BIBLIOGRAFIE

1. C.Nicolau, A.Găzdaru – Mecanizarea şi tehnologia lucrărilor de

construcţii, EDP Buc. 1981

2. C.Nicolau, V.Bob – Tehnologia executării mecanizate a lucrărilor de

îmbunătăţiri funciare,I.Ag. Buc. 1975

3. C.Nicolau, A.Găzdaru – Executarea construcţiilor hidrotehnice pentru

lucrările de îmbunătăţiri funciare, E.Ceres Buc. 1980

4. M.Dima, A.Dima – Tehnologia lucrărilor de construcţii hidrotehnice,

I.P.Iaşi 1983

5. A.Trelea, R.Popa, N.Giuşcă – Tehnologia construcţiilor, E.Dacia Cluj

Napoca 1997

6. R.Suman, M.Ghibu, N.Gheorghiu – Tehnologii moderne în construcţii,

E.Tehn. Buc. 1988

7. F.Mitrea, E.Moldovan – Exploatarea şi repararea maşinilor de construcţii,

I.Cţii Buc. 1981

8. C.Mihăescu şa – Dicţionar de construcţii şi materiale de construcţii Eng-

Rom

9. A.Trelea – Tehnologia lucrărilor de construcţii, EDP Buc. 1977

10.S.Mihăescu şa – Maşini de construcţii, E.Tehn.Buc.1986

11.S.Mihăescu – Maşini de construcţii pentru prelucrarea agregatelor, EDP

1983

12.I.Bărdescu – Tehnologia de execuţie mecanizată a lucrărilor de

construcţii, EDP Buc.1985

13.S.Mihăescu, G.Vlasiu – Maşini de construcţii şi procedee delucru, EDP

1973

14.M.Rusu – Montarea în construcţii, E.Tehn. Buc. 1983

15.E.Săbăreanu – Tehnologia lucrărilor de construcţii, IP Timişoara

331

16.N.Ileana – Tehnologia lucrărilor de construcţii hidrotehnice, I Cţii Buc.

1973

17.E. Preluschek– Tehnologia lucrărilor de construcţii, IP Timişoara 1997

18.A.Simionescu – Tehnologii pentru betonarea lucrărilor speciale în

subteran şi la suprafaţă, E.Tehn. Buc. 1997

19.A.Dima, M.Dima – Tehnologia lucrărilor de construcţii hidrotehnice,

E.Junimea Iaşi 1984

20.N.Ionescu – Maşini terasiere, IP Timişoara 1991

21.M.Negulescu – Tehnologia lucrărilor edilitare, I Cţii Buc. 1981

22.A.Trelea – Tehnologia construcţiilor, E.Dacia 1997

23.R.Suman – Tehnologii moderne în construcţii, E.Tehn. Buc. 1998

24.N.Bogdan – Executarea lucrărilor de pământ, E.CDCAS 1975

25.D.Pleşoianu şa – Maşini, utilaje şi instalaţii pentru construcţii şi

terasamente EDP Buc. 1978

26.N.Maior, M.Păunescu – Geotehnică şi fundaţii, EDP Buc. 1973

27.M.J.Tomlinson – Proiectarea şi executarea fundaţiilor, E.Tehn. Buc. 1974

28.Gh. Hâncu – Contribuţii la folosirea piloţilor Franki în lucrări de irigaţii

din zonele de loess din RSR – teză de doctorat, IP Iaşi 1970

29.I. Deutsch – Curs de tehnologia lucrărilor de construcţii, I.P.Timişoara,

1973

30.NE 012 – 1999

332

CUPRINS

CAPITOLUL I. Mecanizarea şi industrializarea construcţiilor 5

CAPITOLUL II. Productivitatea maşinilor de construcţii 112.1 Productivitatea teoretică 112.2 PRoductivitatea tehnică de exploatare 142.3 Norma de timp a utilajului 15

CAPITOLUL III. Lucrări de terasamente 173.1 Proprietăţile fizico - mecanice şi caracteristicile tehnologice ale pământurilor 173.1.1 Proprietăţi fizice şi influenţa lor asupra rezistenţei la săpare 173.1.2 Proprietăţile mecanice şi influenţa asupra rezistenţei la săpare 223.1.3 Compoziţia granulometrică şi clasificarea pămâturilor 243.1.4 Caracteristici tehnologice pentru lucrările de pământ 253.2 Calculul volumelor de terasamente 283.3 Lucrări pregătitoare pentru lucrările de terasamente 373.3.1 Lucrări topografice 383.3.2 Lucrări de defrişare 393.3.3 Curăţarea terenului 433.3.4 Scarificarea terenurilor 443.3.5 Decopertarea stratului vegetal sau a pământului degradat 473.3.6 Demolarea unor construcţii vechi, existente pe amplasamentul viitoarei construcţii şi transportul materialului rezultat 543.3.7 Lucrări complementare lucrărilor de terasamente 583.4 Săpături în spaţii largi cu excavatoare cu o singură cupă 603.4.1 Lucrul cu excavatoare cu cupă dreaptă 663.4.2 Lucrul cu excavatoare cu cupă inversă 693.4.3 Lucrul cu excavatoarele cu echipament de draglină 733.4.4 Lucrul cu excavatoare cu echipament de graifăr 743.5 Săparea şi încărcarea pământului cu grederul elevator 783.6 Săparea şi încărcarea pământului cu încărcătoarele 823.7 Transportul pământului 883.8 Lucrări terasiere cu screpere 983.9 Lucrări terasiere cu buldozere 1073.10 Lucrări terasiere cu gredere 1203.11 Săpături mecanizate în spaţii înguste 1233.12 Lucrări de umpluturi şi compactare a pământului 1313.13 Nivelarea şi taluzarea lucrărilor de pământ 1463.14 Lucrări de sprijiniri 1503.15 Epuizmente 157

333

3.15.1 Epuizmentul prin pompare directă 1583.15.2 Epuizmentul prin coborârea nivelului apei subterane 1603.16 Săpături sub apă 1643.17 Tehnologia executării lucrărilor de pământ prin hidromecanizare 1673.17.1 Tehnologia executării lucrărilor de pământ cu hidromonitoarele 1693.17.1.1 Staţia de pompare a apei 1703.17.1.2 Hidromonitorul 1703.17.1.3 Staţia de pompare a nămolului 1723.17.1.4 Metode de săpare cu hidromonitoarele 173

CAPITOLUL 4. Lucrări de beton şi beton armat 1774.1 Cofraje. Generalităţi şi clasificări 1774.1.1. Cofraje fixe 1794.1.2. Cofraje demontabile 1804.1.3. Cofraje mobile 1814.1.4. Cofraje speciale 1864.2 Calculul cofrajelor 1874.3 Tehnologia lucrărilor de prelucrare şi montare a armăturilor pentru beton armat 1924.3.1. Clasificarea armăturilor 1934.3.2 Executarea lucrărilor de pregătire şi asamblare a armăturii flexibile pentru elementele de beton armat 1954.4 Tehnologia lucrărilor de preparare a betonului 2024.4.1 Tehnologia lucrărilor de pregătire a materialalor pentru prepararea betoanelor 2034.4.1.1 Tehnologia executării lucrărilor de concasare a agregatelor 2084.4.1.2 Tehnologia lucrărilor de sortare şi spălare a agregatelor 212

4.4.2 Tehnologia lucrărilor de preparare a betonului 2194.4.2.1 Tehnologia executării lucrărilor de preparare a betoanelor cu malaxoare cu acţiune periodică şi amestecare prin cădere liberă 2204.4.2.2 Tehnologia executării lucrărilor de preparare a betoanelor cu malaxoare cu acţiune periodică şi amestecare forţată 2244.4.2.3 Tehnologia executării lucrărilor de preparare a betonului cu malaxoare cu acţiune continuă 2294.4.2.4 Tehnologia preparării betonului în fabrici de betoane 2304.5 Tehnologia lucrărilor de transport al betonului 2364.6 Tehnologia lucrărilor de punere în operă a betonului 2414.6.1 Pregătirea turnării betonului 2424.6.2 Reguli generale de betonare 2444.6.3 Betonarea diferitelor elemente şi părţi ale construcţiilor 2464.6.4 Tehnologia lucrărilor de compactare a betonului 248

334

4.6.5 Turnarea betonului sub apă 2564.6.6 Tehnologia lucrărilor de tratare a betonului după turnare 2594.6.7 Decofrarea betoanelor 261

4.7 Tehnologia lucrărilor de beton executate în zona litoralului Mării Negre 2624.7.1 Condiţii tehnice privind compoziţia betoanelor 2654.8 Tehnologia executării lucrărilor de beton pe timp friguros 2704.8.1 Reguli generale 2704.8.2 Prepararea betonului pe timp friguros 2744.8.3 Protejarea betonului contra îngheţului în perioada depriză şi întărire 2774.9 Montarea elementelor prefabricate pe timp friguros 2794.10 Betonarea pe timp căduros 280

CAPITOLUL 5. Tehnologia lucrărilor pentru realizarea construcţiilor de alimentări cu apă şi canalizări 2815.1 C a p t a r e a a p e i 2815.1.1 Studiul hidrogeologic al surselor subterane 2815.1.3 Procedee de captare a apelor subterane 2855.1.2.1.Captări verticale cu puţuri 2855.1.2.2 Constructia puţurilor 2905.1.2.3 Captări orizontale cu drenuri si galerii 2945.1.2.4 Construcţia captărilor cu drenuri şi galerii 2975.1.2.5 Captarea izvoarelor 3025.2 Aducţiunea apei 3035.2.1 Generalităţi asupra aducţiunilor 3035.2.2 Aductiuni cu nivel liber 3045.2.3 Aductiuni sub presiune 3075.2.4 Constructii accesorii pe aductiuni 318

BIBLIOGRAFIE 328

335

Finala Tehnologia Lucrărilor de Construcţii Şi Maşini de Construcţii Dec 2011

Documents

Transcript of Finala Tehnologia Lucrărilor de Construcţii Şi Maşini de Construcţii Dec 2011