PILOI, PILOI FORAI DE DIAMETRU MARE, COLOANEPilot - Elemente structurale de fundare n adncime, caracterizate printr-un raport mare - de obicei peste 15, ntre lungime i latura seciunii transversale sau diametru. Pilot forat de diametru mare, fig.1.1b, este atribuit piloilor realizai prin forarea unei guri cu diametrul de 600mm sau mai mare, introducerea unei carcase de armturi i umplerea cu beton. Coloanele, fig.1.1c, sunt elemente de fundare alctuite din tuburi de beton armat, precomprimat sau evi metalice introduse n teren prin vibrare, pe msura evacurii pmntului din interior /5/. i n cazul coloanelor raportul D/d prezint valoare mare, fiind de regul mai mare ca 10. Scopul este de a transfera ncrcrile ce le revin, masei de pmnt prin repartiia acestora n lungul lor i/sau aplicarea direct pe stratul n care se gsete vrful sau baza elementelor. n primul caz sunt definite drept elemente flotante, iar n cel de al doilea, elemente purttoare pe vrf (1.1d, f).

Fig.1.1. Elemente de fundare n adncime: a-piloii; b-piloi forai de diametru mare; c-coloana; d-pilot flotant; e-pilot purttor de vrf. Utilizare: - Cu scopul de a transfera ncrcrile verticale i orizontale ale suprastructurii, straturilor de pmnt ce constituie terenul cu care vin n contact (fig.1.2-1.7). - Pentru a prelua fore de subpresiune sau rsturnare n cazul radierelor de subsol situate sub nivelul apei sau picioarelor de rezemare a construciilor nalte (turnuri de televiziune, couri de rcire, fum, castele de ap, etc.).

- Compactarea depozitelor afnate, slab coezive i necoezive, prin efectul combinat al deplasrii pmntului din zona ocupat de pilot i al vibrrii pe durata activitii de lucru. - Pentru controlul tasrilor, atunci cnd fundaiile izolate sau radierele sunt rezemate pe pmnturi aflate n vecintatea malurilor, cornielor, taluzurilor sau pe straturi puternic compresibile - fig.1.2. - Pentru a rigidiza pmntul aflat sub fundaiile de maini n vederea controlului att a amplitudinii vibraiilor ct i al frecvenei sistemului main-fundaie - teren de fundare.

Fig.1.2. Construcie nalt fundat pe piloi, n condiii deosebite de amplasament.

Fig.1.3. Soluie de utilizare a piloilor pentru construcii de locuine.

- Ca o siguran suplimentar la rezemarea culeelor i pilelor de pod atunci cnd asigurarea unei rezemri corecte constituie o problem. - Pentru realizarea platformelor marine unde trebuie asigurat transmiterea ncrcrilor la straturile de pmnt aflate sub ap. Acestea constituie cazul unor piloi parial ncastrai supui la sarcini verticale i orizontale cu posibilitatea de flambare. - Asigurarea stabilitii masivelor de pmnt aflate n proces de alunecare, intrnd n alctuirea diferitelor soluii de consolidare (fig.1.9). - Cu rol de elemente de infrastructur n unele dintre soluiile de realizare a fronturilor de acostare (cheiuri i dane portuare maritime i fluviale), construciilor de dirijare, estacadelor - fig.1.7.

Fig.1.4. Arc de copertin pentru construcie industrial, cu deschidere de 50m, cu rezemare pe piloi.

Fig.1.5. Pil pentru pod fundat pe piloi

Fig.1.6. Traversare tubular fundat pe piloi nclinai.

Fig.1.7. Piloi metalici d=122 cm, utilizai n structuri portuare. Aceast soluie tehnic reunete mai multe elemente ce sunt solidarizate la partea superioar, de regul printr-un radier, ceea ce definete o grup de piloi.

Fig.1.8. Soluie de fundaie pe piloi - structur cu stlpi prefabricai.

Fig.1.9. Utilizarea piloilor forai de diametru mare n consolidarea alunecrilor de teren. Clasificare :

Dup natura materialului din care sunt executai, piloii pot fi: din lemn, din

metal, din beton simplu, din beton armat sau precomprimat i piloi compui. Piloii compui sunt utilizai n situaii speciale i pot fi alctuii din: lemn i beton simplu, lemn i beton armat, beton simplu i metal, etc;

Dup efectul pe care procedeul de punere n oper a pilotului l are asupra terenului din jur, piloii pot fi: de dislocuire i de ndesare. Un pilot de dislocuire se realizeaz printr-o tehnologie de dislocuire i ndeprtare a unui volum de pmnt egal cu volumul pilotului, tehnologie care nu afecteaz semnificativ starea terenului de fundare din jur (fig.1.10). Pilotul de ndesare rezult atunci cnd prin modul de punere n oper sau tehnologia de execuie a lui se realizeaz compactarea pmntului din jurul i de la baza pilotului (fig.1.10b).

Dup forma i variaia seciunii transversale, piloii pot fi: cu seciune transversal constant i cu seciune transversal variabil continu, cu evazare la baz (fig.1.11) i cu evazri multiple. Dup forma seciunii transversale piloii pot fi de seciune circular, ptrat, dreptunghiular, trapezoidal, triunghiular, poligonal cu sau fr gol central. Piloii cu variaie continu a seciunii transversale prezint forma unor trunchiuri de con (fig.1.12) sau piramid (fig.1.13).

Fig.1.10. a - Piloi de dislocuire; b - pilot de ndesare. Dup modul de execuie piloii pot fi: prefabricai i executai pe loc cu sau fr elemente prefabricate (fig.1.11a i fig.1.11b). - Piloii prefabricai se confecioneaz n atelier, din lemn, metal, beton armat sau beton precomprimat i se nfig n teren prin batere, presare, vibrare, vibropresare, nurubare cu sau fr subsplare. - Piloii executai pe loc sunt acei piloi la care corpul, n totalitate sau n cea mai mare parte se realizeaz prin turnarea betonului ntr-o gaur efectuat chiar pe locul pe care trebuie s-l ocupe.

Fig.1.11. Piloi forai cu evazare la baz: a - integral monolit; b - cu elemente prefabricate. Piloii executai pe loc pot fi realizai prin unul din urmtoarele procedee: forare, batere, vibrare i vibropresare. Forarea constnd n realizarea gurii prin folosirea de utilaje de forare, permite executarea piloilor forai care pot fi clasificai dup mrimea diametrului, modul de susinere a pereilor gurilor.

Fig.1.12. Cteva tipuri de piloi executai pe loc i adncimea pe care se extind n mod curent: a - pilot Western fr cmuial; b,c - pilot Franki cu bulb, fr i respectiv cu cmuial; d - pilot cu cmuial tubular sudat; e - pilot Western cu cmuial; f - pilot Monotub; g - pilot standard tip Raymond;h pilot Raymond conic n trepte.

Fig.1.13. Piloi din beton armat piramidali: a - forme recomandate; b - armare pilot; a1, a7 - piloi tip stlp, a1, a3 - piloi, a4 - piloi de ndesare, a5 - pilot pahar, a6 - pilot radier, soclu. - Dup mrimea diametrului acetia pot fi: cu diametru mic, cnd acesta prezint valori de pn la 600mm, i cu diametru mare n caz contrar. - Dup modul de susinere a pereilor gurilor, piloii executai pe loc prin forare pot fi: forai n uscat i netubai; forai sub noroi, forai cu tubaj recuperabil i forai cu tubaj nerecuperabil. Piloii realizai prin forare sunt, indiferent de modul de susinere al pereilor sau diametru, piloi de dislocuire.

Fig.1.14. Soluii cu piloi forai de diametru mare n cazul estacadelor.

Dup direcia solicitrii n raport cu axa longitudinal, piloii pot fi: supui la solicitri axiale de compresiune sau smulgere (fig.1.14c), supui la solicitri transversale (fig.1.9) i supui la solicitri axiale i transversale (fig.1.13 a i b).

Dup modul de transmitere a ncrcrilor axiale la teren, piloii pot fi: purttori pe vrf (fig.1.15 a1) i piloi flotani (fig.1.15 a2, b).

Dup poziia radierului n raport cu suprafaa terenului natural sau amenajat : - fundaii cu radier jos (fig.1.15a), pentru care radierul este total sau parial ngropat, piloii n acest caz fiind denumii piloi adnci; - fundaii cu radier nalt, la care talpa radierului se afl deasupra nivelului terenului (fig.1.15b), piloii fiind denumii piloi nali sau cu capt liber.

Fig. 1.15. Fundaiile pe piloi: a - cu radier jos; b - cu radier nalt; a1 - cu piloi purttori pe vrf; a2 i b - cu piloi flotani.

ALCTUIREA CONSTRUCTIV I PROCEDEE DE PUNERE N OPER A PILOILOR PREFABRICAI2.1. PILOI PREFABRICAI, ALCTUIRE, CONSTRUCTIV 2.1.1.Piloi realizai din lemn. Se folosesc la realizarea unor lucrri cu caracter provizoriu Se folosete lemnul rotund sau ecarisat din esene rinoase (brad, pin) i foioase (stejar). Trunchiul lemnos trebuie s ndeplineasc urmtoarele cerine (fig. 2.1.a): - un diametru minim la partea inferioar, di i superior ds de 15cm i respectiv 25cm pentru lungimi de pn la 7-8m; - un diametru di i ds de 15cm i respectiv 30cm cnd lungimea este mai mare de 78m; - s fie rectiliniu astfel ca linia ce unete punctele de centru ale seciunilor de capt s rmn n cuprinsul elementului sau fr a depi o sgeat de 1% din lungime; - s prezinte o variaie uniform a seciunii transversale de 10mm/m. Aceste condiii sunt satisfcute de materialul lemnos din esena rinoase, n domeniul lungimilor de pn la 15-20m i pn la 8m pentru cel din esena foioase. Utilizare: - Piloi flotani n pmnturi coezive i slab coezive de consisten redus. Prezena pmnturilor necoezive - nisipuri, pietriuri, bolovniuri - poate conduce la ruperea piloilor pe durata nfigerii. Totodat capacitatea de preluare a sarcinii axiale de compresiune poate fi limitat de condiia evitrii prin rupere prin flambaj (fig.2.2). - Piloi lucrnd n totalitate n ap sau protejat prin creozotare pe zona expus alternanelor umezire-uscare (fig.2.3). - La lucrri provizorii sau definitive uoare, ce transmit ncrcri predominanta verticale, dat fiind capacitatea redus de preluare a sarcinilor de circa 200-300kN, funcie de diametru, lungime i stratificaie. - n realizarea piloilor compui lemn - beton

Fig.2.1. Piloi din lemn Piloii din lemn au avantajul unor greuti reduse, a manipulrii i punerii n oper relativ uor. Ca dezavantaje se remarc: pericolul degradrii n timp, capaciti portante reduse, ineficiena folosirii masei lemnoase n acest scop.

Fig.2.3. Piloi compui din lemn i beton, posibiliti de realizare din lemn i beton, posibiliti de realizare a mbinrilor cnd pilotul de lemn este realizat dintr-un trunchi (a) sau mai multe (b) 2.1.2. Piloii din beton armat i beton precomprimat n mod curent, cnd pilotul este realizat dintr-o singur bucat, se asigur lungimi ntre 3 i 20 m . Realizarea din tronsoane i mbinare cap la cap poate conduce la obinerea unor lungimi performante de pn la 100m. Dimensiunile seciunii transversale sunt cuprinse n intervalul 20-60cm, modulate la multiplu de 5cm i sunt recomandate pentru piloi cu seciunea ptrat, dreptunghiular i poligonal plin sau inelar. Piloii din beton armat sunt realizai din beton de clas minim C18/22,5, prin turnare n tipare metalice sau din tegofilm. Piloii precomprimai sunt realizai din beton de clas minim C25/30. La noi n ar, dimensiunile la care sunt realizai piloii din beton armat i beton precomprimat de seciune poligonal, ptrat, dreptunghiular i de seciune inelar, corespund valorilor din tabelul 2.1 i respectiv 2.2. Curent, piloii sunt realizai cu seciune transversal constant pe ntreaga lungime.

Seciunea n cm2 20x20 25x25 30x30 35x35 40x40 45x45

Tabelul 2.1. Lungimea n m armat precomprimat 46 48 515 816 917 1016 1320 1320 1520

Diametru n cm 20 25 30 35 40 45 50

Grosimea peretelui n cm 4 5 5 6 7 7 8

Tabelul 2.2 Lungimea n m 3 i 4 57 512 714 815 915 1015

Armarea piloilor are n vedere condiiile de solicitare ce apar pe durata depozitrii, manipulrii, introducerii lor n pmnt i exploatrii. Pe durata de depozitare i manipulare solicitrile sunt determinate de nsi greutatea proprie a pilotului.

Fig.2.4. Scheme statice de solicitare sub greutate proprie. Pe baza solicitrilor furnizate de aceste scheme se determin armtura longitudinal a pilotului. Curent aceasta const din 4 bare pentru piloi cu latura de pn la 35 cm i opt bare la latura mai mare. Pentru armarea n sens longitudinal se utilizeaz bare din OB 37 sau PC 52 la diametru de 1432 mm.

Fig.2.5. Piloi din beton armat: a) cu seciune plin; b) cu gol, central Armarea transversal const din strieri sau fret realizate din OB 37 sau PC 52 la diametru de 8mm i respectiv 6mm cu distana de dispunere respectiv pasul diferit n sensul longitudinal pilotului (fig.2.5 a i b). Pentru piloii nfipi n teren prin batere, zonele extreme ale acestuia, capul i vrful, sunt asigurate pentru evitarea distrugerii lor sub aciunea loviturilor repetate ale berbecului sonetei i respectiv a eventualelor obstacole ce pot fi ntlnite. Acoperirea cu beton a armturii, conform este de 5cm.

Piloii din beton precomprimat constituie o variant mai economic n raport cu cei din beton armat. Pentru o aceeai seciune consumul de metal se reduce cu circa 50%. Ei sunt realizai curent, cu seciune transversal plin, integral sau parial precomprimai, cu forme ale seciunii transversale, ptrate, triunghiulare, trapezoidale (fig.2.6) i de stea /6/. Cnd piloii au latura mai mare de 50cm este mai economic s se creeze un gol interior. Armarea longitudinal se poate realiza fie din bare de oel sau fascicole de srm, fie prin combinarea acestora, fig.2.6, seciunile 1-1, 3-3 i respectiv 2-2. Armtura longitudinal poate fi dispus axial sau cu poziii perimetral la partea superioar i strns la cea inferioar - fig.2.6 a i respectiv 2.6 b i c.

Fig. 2.6. Piloi precomprimai cu seciune plin fr armtur transversal: a) de seciune ptrat sau trapezoidal cu armtur dispus axial; b), c) de seciune triunghiular i trapezoidal cu armtur strns la vrful pilotului. Armtura transversal este plasat mai des n zonele extreme ale pilotului, cap i vrf fig.2.6, n scopul evitrii distrugerii acestora pe durata baterii.

2.1.3. Piloii din metal Acetia sunt realizai prin utilizarea de eav metalic, palplane i profile din oel laminat, singulare sau ansamblate prin sudur. Astfel se pot obine diverse forme pentru seciunea transversal apiloilor fig.2.7. n general, acestea corespund unor seciuni H i I, casetate i tubulare.

Fig.2.7. Piloi metalici, forme ale seciunii transversale. Realizarea piloilor din metal prezint o serie de avantaje dar i dezavantaje i anume: Asigurarea lungimii dorite prin folosirea unui singur tronson cnd acesta este de 10-30m, sau prin mbinare cap la cap a diferitelor tronsoane dac se depete valoarea de 30m. mbinarea ntre tronsoane se poate realiza prin utilizarea unor eclise fixate prin sudur (fig.2.8 a) sau cu ajutorul uruburilor sau niturilor (fig.2.8 b) pentru piloii cu seciunea H. La piloii tubulari se poate accepta soluia cu manon la interior sau exterior fixat prin sudur (fig.2.8 c). O uoar manipulare, introducere n teren i capacitate ridicat de preluare a ncrcrilor, att prin rezistena sporit a materialului curent de ordinul a 80MN/m2, ct i prin conclucrarea cu terenul obinuit ntre 400-1200KN. O bun comportare att sub ncrcri axiale de compresiune sau traciune, ct i n raport cu cele transversale. Acest lucru este favorizat i de posibilitatea umplerii cu beton a interiorului piloilor de seciune casetat i tubular nchii la partea inferioar sau, n cazul piloilor deschii la partea inferioar introdui n special n terenurile argiloase, de formarea unui dop de pmnt ndesat, asigurndu-se astfel condiiile ca pilotul s lucreze ca un pilot cu seciune plin.

Fig.2.8. Soluii privind mbinarea cap la cap. Posibilitatea atarii unui vrf elicoidal piloilor tubulari ceea ce favorizeaz introducerea n teren prin nurubare i deci eliminarea oricrei surse de vibraii i o sporire a capacitii de prelucrare a ncrcrilor axiale de compresiune sau traciune. Reducerea n timp, ca urmare a fenomenului de coroziune, a capacitii de preluare a sarcinilor ce-i revin. Un efect sczut de ndesare a pmntului aflat n vecintate, mai ales atunci cnd piloii sunt deschii, prin dislocuirea unui volum redus de pmnt. Costul ridicat al metalului, ceea ce face ca la noi n ar s fie mai puin utilizai dei, n statele puternic industrializate folosirea lor constituie o practic obinuit pentru situaiile ce i impun, piloii fiind realizai ca elemente standardizate, livrai cu piese speciale ce au rol de vrf (fig.2.9 b). n lipsa acestora, pentru sporirea rigiditii n zona vrfului i totodat pentru creterea efectului de ndesare se pot accepta soluii de tipul celor din fig.2.9 a.

Fig.2.9. Soluii privind amenajarea vrfului piloilor metalici: a prin rigidizare i nchidere cu piese metalice sudate; b utilizarea de vrfuri ca forme impuse de seciunea transversal a pilotului. 2.1.4. Piloii nurubai Astfel de piloi sunt concepui n dou variante constructive i anume: - sub forma unor piloi lungi, alctuii dintr-un corp tip pilot din beton armat sau tub metalic, cruia i se ataeaz la partea inferioar un vrf sub form de sabot metalic prevzut cu aripioare elicoidale fig.2.10 i 2.11 - sub forma unor piloi scuri sau elicoidali realizai din beton armat prin turnare n forme speciale, avnd filetul elicoidal extins pe majoritatea lungimii acestora (fig.2.12). Sabotul elicoidal prezint 1,25 spire la un diametru de 3-3,5 ori diametrul corpului, de regul 0,40-1,2 m. Acest tip de piloi se folosete n terenurile de consisten redus, nurubarea realizndu-se mecanic sau manual pentru piloi lungi i respectiv scuri. Piloii scuri de tip elicoidal, fig.2.12 a, pot fi utilizai pentru fundarea construciilor de locuine cu unul sau dou niveluri, la susinerea jgheaburilor pentru irigaii, fig.2.12 b, la cldiri provizorii dup care pot fi recuperai, la realizarea unor sisteme de ancorare pe stlpii liniilor electrice, la consolidarea alunecrilor de mic adncime.

Piloii nurubai prezint urmtoarele avantaje: - Introducerea rapid n teren n absena vibraiilor ceea ce permite utilizarea lor n cazul amplasamentelor aflate n vecintatea construciilor existente.

Fig.2.10. Piloi nurubai din beton armat: a - corp inelar; b - vrf elicoidal pentru corpul inelar; c - vrfuri elicoidale pentru corpuri cu seciune plin.

Fig.2.11. Piloi nurubai cu corp din tub metalic: a - cu vrf metalic din tabl groas; b - cu vrf metalic din tabl subire umplut cu past de ciment.

- O bun comportare sub solicitri axiale de compresiune i smulgere n raport cu alte categorii de piloi dar la aceleai caracteristici geometrice - lungime i seciune transversal. Acest fapt se datoreaz prezenei prii filetate care antreneaz n conlucrarea pilot-teren un volum mai mare de pmnt.

Fig.2.12. Piloi elicoidali din beton armat: a - form i seciuni; b - exemple de utilizare. 2.2. PROCEDEE DE PUNERE N OPER A PILOILOR PREFABRICAI 2.2.1. nfigerea piloilor prin batere 2.2.1.1 Executarea nfigerii prin batere Baterea const n aplicarea unor lovituri repetate pe capul pilotului de ctre o pies numit berbec. Aceasta se realizeaz, n mod obinuit, cu ajutorul unor instalaii mecanice numite sonete.. Sonetele sunt prevzute cu berbeci realizai din font ce au masa nte 1 i 10 t, aceasta fiind limitat, de sarcina maxim a troliului cu tambur dublu ce realizeaz ridicarea berbecului. Ele asigur baterea piloilor att cu axa vertical ct i nclinat. Principalul dezavantaj al sonetelor echipate cu berbeci cu cdere liber este redusa frecven a loviturilor (5 10 lovituri/minut) i a lungimii de ghidare necesar n faza iniial de nfigere a pilotului, pentru asigurarea unei nlimi suficiente de cdere pentru berbec.

Fig.2.14. Berbec cu cdere liber: a cu ridicare manual; b cu ridicare mecanic. Sonetele echipate cu berbeci acionai cu abur, aer comprimat sau de tip diesel se impun a fi folosite mai ales n cazul lucrrilor cu numr mare de piloi, reducndu-se astfel durata de punere n oper a acestora. Folosirea lor n condiii eficiente pentru nfigere impune ca raportul dintre greutatea maiului i a pilotului s fie ntre 0,5 i 1. Fazele principale de operare cu soneta sunt: - ridicarea pilotului de la sol i aducerea lui n poziia vertical pe punctul de nfigere, materializat pe teren printr-un ru; - alinierea pilotului la glisiera lumnrii i asigurarea lui de aceasta, coborrea i nfigerea sub greutate proprie; - coborrea capionului i a berbecului; - efectuarea baterii prin punerea n lucru a berbecului. 2.2.2. nfigerea piloilor prin vibrare Tehnica vibrrii s-a impus, n special n ultimii ani, ca procedeu de nfigere n teren a diferitelor elemente cum sunt palplaneele, piloii, coloanele etc. Utilajul de lucru, soneta, este dotat n acest caz, cu un echipament numit vibronfigtor. Fora perturbatoare lucreaz alturi de greutatea pilotului suplimentnd fora gravitaional. Ptrunderea pilotului este nsoit i de: - acionarea n contratimp a greutilor excentricilor; - transformarea pmntului din imediata vecintate a pilotului ntr-un fluid vscos. nfigerea piloilor prin vibrare d rezultate bune n cazul depozitelor necoezive i slab

coezive. Nu se recomand n cazul argilelor plastice sau n pmnturile cu componente granulare mari - bolovani, blocuri, fragmente de roc. Utilizarea vibrrii, acolo unde pmnturile o permit, prezint urmtoarele avantaje: - prezena unor vibraii reduse n raport cu nfigerea prin batere indiferent de tipul berbecului folosit; - poluare sonor redus; -realizarea unor viteze mari de penetrare a pilotului, de peste 50 mm/s. 2.2.3. Procedee auxiliare pentru nfigerea piloilor Atunci cnd, n anumite condiii de teren, procedeele de baz - batere, vibrare, presare, nu asigur coborrea la cot a pilotului sau o vitez dorit de avansare a pilotului, ele pot fi completate cu unele procedee auxiliare, cum sunt: subsplarea i electroosmoza. Cele dou procedee au drept scop reducerea rezistenei opus de pmnt la avansarea pilotului, subsplarea fiind aplicabil n cazul pmnturilor slab coezive i necoezive, iar electroosmoza n cazul celor coezive. Subsplarea, const n dislocarea i antrenarea particulelor de pmnt din zona vrfului pilotului de ctre un jet de ap sub presiune. n acest scop pilotul, fie c prezint n componen orificii verticale sau evi speciale numite lnci prin care apa este dirijat la presiunea ce produce desfacerea i antrenarea pmntului. evile prezint diametrul de 40-45 mm i se termin cu un vrf ngust prin care apa iese la presiuni de 7-20 bari /5/.. Ulterior lncile sunt coborte i meninute sub cota vrfului pilotului cu 0,25 m, astfel ca prin dislocarea i antrenarea pmntului s se reduc rezistena la naintare. ntruct nfigerea prin subsplare este nsoit de o puternic afnare a pmntului, trebuie oprit cu 1-2 m deasupra cotei finale la care urmeaz a fi cobort pilotul, aducerea la cot fiind realizat prin batere sau vibrare. Electroosmoza definete fenomenul de tranzitare a unei membrane poroase, de ctre un lichid, n prezena unei diferene de potenial. Acest fenomen se produce i n pmnt atunci cnd se introduc doi conductori ce se leag la bornele unei surse de curent continuu. Apa se va deplasa de la anod la catod avnd ca rezultat o cretere a umiditii pmntului din jurul acestuia. Dac rolul celor doi conductori l joac doi piloi de beton armat echipai cu electrozi, sau din metal utilizat direct ca electrozi, atunci pilotul-catod va beneficia de o reducere a frecrii ca urmare a creterii umiditii i va fi uor nfipt n pmnt pn la cota dorit. Dac se inverseaz polaritatea, apa va fi reorientat spre cellalt pilot, favoriznd baterea lui i totodat o mai bun aderen a pmntului la suprafaa pilotului nfipt anterior.

2.2.4. Fenomene ce au loc la nfigerea piloilor

nfigerea piloilor prefabricai n teren produc o dislocuire i mpingere lateral a pmntului din zona pe care acetia o ocup. n acelai timp, baterea i vibrarea constituie surse de solicitare dinamic a terenului pe durata nfigerii piloilor. Prin urmare nfigerea are ca rezultat o modificare a condiiilor de stare ale pmnturilor, ce se resimte pe o anumit zon din teren aflat n vecintatea piloilor, fig.2.19. Aceste modificri sunt caracterizate prin procese distincte de: distrugere a structurii, reorientare a particulelor, ndesare, deplasare a apei, deplasri ale terenului, schimbarea strii de tensiuni, a rezistenei pmntului, manifestarea lor fiind diferit n cuprinsul zonei de influen a pilotului. Se consider c volumul de pmnt n care se resimt efectele nfigerii pilotului se poate mpri n patru zone, fig.2.19. - zona 1 este reprezentat de un nveli subire de pmnt, de 2-10 mm, care este antrenat de pilot n direcia lui de deplasare, prezentnd o structur distrus i o stare foarte ndesat; - zona 2 prezint o grosime de (0,7-3)d, avnd n alctuire pmnt cu structur complet distrus, aflat ntr-o stare de ndesare puternic la limita cu zona 1, condiii de stare ce sunt mai puin pregnanate la limita cu zona urmtoare 3. ndesarea pmntului, creterea eforturilor dup direcia orizontal, determin modificri ale presiunii apei din pori i n consecin deplasarea ei spre zonele exterioare. La nivelul suprafeei terenului limita zonei este marcat printr-un punct de ridicare maxim;

Fig.2.19. Limitele zonelor de influen la baterea piloilor - zona 3, apreciat la grosimi de (5-6)d, se caracterizeaz printr-o structur practic nederanjat a pmntului, o uoar afnare sub aspectul eforturilor de ntindere i alunecare, o cretere a umiditii. La nivelul suprafeei terenului, zona 3 se extinde dup punctul de ridicare maxim a acesteia, suprafaa prezentnd o form convex; - zona 4 cu grosime de (8-12)d se caracterizeaz prin pstrarea aproape neschimbat a structurii, strii i proprietilor iniiale ale pmntului. Sub vrful pilotului se formeaz un bulb sferic de pmnt ndesat de mrime (2-4)d,

favoriznd comportarea pilotului la ncrcarea lui cu sarcini axiale de compresiune. Extinderea zonelor, intensitatea proceselor menionate sunt funcie de natura terenului, condiiile iniiale de stare, metoda de nfigere i cota la care se situeaz vrful pilotului. Pmnturile necoezive, vor manifesta rspunsuri mult diferite n raport cu pmnturile coezive argiloase att pe durata baterii, ct i ulterior la ncrcarea pilotului cu sarcinile ce-i revin. Dup observaiile i msurtorile unor autori, n cazul piloilor nfipi n nisipuri de ndesare medie sunt evideniate modificri numai pn la o distan de 6r fa de axa pilotului. nfigerea pilotului afecteaz practic terenul nvecinat numai prin formarea zonelor 1 i 2, constnd n antrenarea n jos a nisipului i comprimarea lui n lateral. Urmare a acestora apar deplasri orizontale, reducerea i creterea local a porozitii i respectiv a unghiului de frecare interioar.

PILOI EXECUTAI PE LOCExecuia piloilor la faa locului presupune, n general, urmtoarele faze principale: - Realizarea printr-un procedeu de lucru a gurii ce urmeaz s fie ocupat de corpul pilotului. Procedeele cunoscute sunt: baterea, vibrarea sau vibropresarea i forarea. Procedeul de lucru este direct subordonat condiiilor de teren i caracteristicile geometrice ale pilotului. - Plasarea n gaura format a unei carcase de armtur, cu extindere parial sau total pe adncimea acesteia funcie de condiiile de solicitare ale pilotului; - Betonarea corpului prin folosirea unor tehnologii corespunztoare, aflate n corelaie cu condiiile de teren i procedeul de realizare a gurii. 3.1. Piloi executai pe loc prin batere Piloii executai pe loc prin batere sunt piloi de ndesare la care gaura se realizeaz printr-o deplasare forat a pmntului din spaiul acesteia, fr a fi evacuat la exterior. Formarea gurii este posibil, funcie de condiiile de teren, cu sau fr folosirea de elemente tubulare pentru susinerea pereilor acesteia. Sub acest aspect, piloii executai pe loc prin batere pot fi: netubai, cu tubaj recuperabil i cu tubaj nerecuperabil. 3.1.1. Piloi executai pe loc prin batere, netubai Realizarea acestora este posibil acolo unde pmnturile n care se formeaz gaura prezint coeziuni suficient de mari, ceea ce permite meninerea geometriei acesteia pn la finalizarea betonrii corpului. Formarea gurii se poate executa cu procedeul Compresol sau prin tanare cu ajutorul unui mai tronconic prevzut cu vrf conic - fig.3.1. Procedeul Compresol const n aplicarea de lovituri succesive pe locul ocupat de pilot, de ctre maiuri din font de greutate 15-25 kN ce sunt ridicate i lsate s cad liber de la nlimi de 15-18 m. Gaura format, prin presarea lateral i n jos a pmntului, este apoi umplut cu beton ce se compacteaz cu maiul cu plat. Un astfel de procedeu permite realizarea unor piloi cu lungime, de obicei, de cel mult 5-6m. Un astfel de procedeu se utilizeaz i la fundarea pe pmnturi loessoide, caz n care gaura este umplut cu pmnt compactat, elementele obinute fiind denumite piloi sau coloane de pmnt. Procedeul de formare a gurii prin tanare const n utilizarea unui mai tronconic cu greutatea de 35-40kN, care este lsat s cad liber de la nlime de 6-7m, culisnd n lungul unei lumnri ataat utilajului de ridicare.

Fig.3.1. Principalele faze de execuie ale piloilor netubai. a - cu procedeul Compresol; b - cu mai de form tronconic. Dup tanarea gurii la forma maiului, se toarn pe o nlime de 0,6-1,2m, beton vrtos sau pietri, ce este apoi btut cu acelai mai pentru formarea unui bulb. Dup formarea bulbului se toarn n gaur porii succesive de beton vrtos, compactat prin lovituri aplicate cu maiul, pn la umplerea complet a acesteia. Piloii astfel realizai, prezint lungimi reduse, form conic i sunt denumii piconi. Efectul de ndesare, existena bulbului, fac ca piconii s prezinte o foarte bun comportare sub solicitri axiale de compresiune. 3.1.2. Piloi executai pe loc prin batere cu tubaj recuperabil La aceast categorie de piloi formarea gurii rezult prin baterea n teren a unui tub metalic cu capt nchis sau prevzut cu dop de beton, sabot metalic sau vrf prefabricat din beton armat. Realizarea corpului pilotului, prin compactarea unor porii de beton sau turnare integral, este nsoit respectiv urmat de recuperarea tubajului metalic. Tehnologia de realizare a acestora presupune n general urmtoarele faze principale: I - aducerea pe locaia dorit a utilajului de batere, i poziionarea pe vertical a tubulaturii metalice, echipat corespunztor funcie de tipul pilotului; II - formarea gurii pe adncimea dorit, prin aplicarea de lovituri succesive; III - pregtirea tubulaturii pentru formarea corpului pilotului; IV - introducerea n interiorul tubulaturii a carcasei de armtur; V - formarea corpului pilotului prin compactare sau turnare de beton cu recuperarea tubulaturii metalice.

Fig.3.2. Executarea piloilor Franki: 1 - tub metalic; 2 - dop din beton uscat; 3 - berbec; 4 - cabluri pentru extragerea tubului; 5 - carcas metalic; 6 - bulb; 7 - beton de siguran, deasupra bazei tubului; 8 - beton compact n corpul pilotului; 9 - zona din carcasa de armtur pentru solidarizarea pilotului cu radierul 3.1.3. Piloii executai pe loc prin batere, cu tubaj nerecuperabil Aceast categorie reunete tipurile de piloi la care formarea gurii este rezultatul introducerii prin batere, pe locaie dorit, a unei tubulaturi ce rmne n componena corpului pilotului. Tubulatura, avnd n primul rnd rol n formarea gurii i meninerea geometriei ei, poate fi: sub forma unui tipar metalic din tabl subire cu nervuri de rigidizare - cazul piloilor Raymond, fig.3.6. a, realizat din eav metalic, fig.3.6 b sau sub forma unor inele prefabricate din beton simplu, fig.3.6 c. Folosirea evii metalice sau a inelelor prefabricate din beton simplu impune prezena unui vrf prefabricat.

Fig.3.6. Piloi executai pe loc prin batere, cu tubaj nerecuperabil: a - piloi tip Raymond; b - piloi cu tubaj din eav; c - piloi cu tubaj din tronsoane de beton prefabricate.

3.2. Piloi executai pe loc prin vibrare i vibropresareUtilizarea echipamentelor vibratorii pentru nfingerea tubulaturii n scopul formrii gurii i recuperarea i pe durata realizrii corpului pilotului, prezint unele avantaje i anume: - viteze sporite de execuie n raport cu alte tehnologii de realizare a piloilor n situ; - acoperirea unor grosimi, relativ mari, de pn la 30m, ale pachetului de pmnturi nefavorabile de fundare, pentru o execuie a piloilor la diametre curent, de pn la 50cm; - asigurarea unei stri de ndesare asupra pmntului din jurul pilotului i a pilotului i a betonului se formeaz corpul acestuia.

3.3. Piloi executai pe loc prin forare, coloaneTehnologia de execuie prin forare permite realizarea curent a unor piloi cu diametrul mai mare de 600mm, cunoscui (STAS 2561/4-85) sub denumirea de piloi forai de diametru mare. Etapele principale n execuia lor constau n realizarea prin forare a gurii, introducerea carcasei de armtur i umplerea cu beton. Prin raport cu efectul pe care modul de execuie l are asupra terenului nconjurtor, piloii forai sunt piloi de dislocuire.

Unele particulariti privind susinerea pereilor gurilor definesc piloii executai n urcat sau netubai, forai sub noroi, forai cu tubaj recuperabil i forai cu tubaj nerecuperabil. Dup variaia seciunii transversale, piloii forai pot fi: cu seciune transversal constant, cu seciune transversal variabil, cu evazare la baz i cu evazri multiple. Prin raport cu modul de transmitere a ncrcrilor axiale la teren, piloii forai pot fi: purttori pe vrf i flotani. 3.3.1. Piloi forai n uscat, netubai Acest procedeu se accept n situaiile n care amplasamentele sunt constituite din pmnturi cu coeziune suficient de mare iar apa subteran nu se gsete la adncimea de forare. n aceste condiii, pe durata forrii i pn la betonarea pilotului, pereii gurii pot s-i pstreze stabilitatea. Execuia unui pilot forat n uscat, exemplificat pe schema tehnologic din fig.3.12, prezint urmtoarele faze: - Forarea gurii, durata i depinznd de natura terenului, dimensiunile acesteia i performanele utilajului, fig.3.12 a. - Lrgirea bazei gurii de foraj pentru piloii cu baza lrgit, fig.3.12. a. Dispozitivele utilizate n acest sens asigur dimensiuni ale bazei pilotului de 2-3 ori mai mari dect cele ale seciunii curente. Dup finalizarea forrii se procedeaz la curirea gurii.

Fig.3.11. Realizarea gurii prin forare, cu echipamente: Salzgitter - a iCalweld - b, a1 - forare; a2 - evacuarea pmntului. 1 - sapa; 2 - tij; 3 - cablu; 4 - troliu; 5 - excavator; 6 - mas rotativ. - Introducerea carcasei de armtur i suspendarea ei la nivelul suprafeei terenului astfel ca s nu rezeme pe fundul spturii i s asigure condiiile de legtur a pilotului cu radierul, fig.3.12 b. - Formarea corpului pilotului prin betonare, operaie ce trebuie parcurs cu atenie pentru a se evita segregarea betonului, antrenarea pmntului din pereii gurii. n acest sens, se recomand utilizara sistemului plnie cu burlane de dirijare a betonului, fig.3.12 c, folosirea pompei de beton cu coborrea furtunului pe fundul gurii.

Fig. 3.12. Fazele principale ale execuiei piloilor forai n uscat, cu baz lrgit. 3.3.2. Piloi executai prin forare sub noroi Forarea n prezena unor pmnturi slab coezive i necoezive aflate n prezena apei impune asigurarea stabilit pereilor gurii pn la betonarea spaiului interior. Una din posibiliti o constituie forarea gurii n prezena unei suspensii de ap cu bentonit (argil cu un coninut de montmorillonit de peste 60%), denumit noroi de foraj. Etapele ce intervin n execuia unui pilot forat sub noroi sunt urmtoarele: - forarea gurii pe adncimea prevzut; - curirea bazei forajului prin recircularea noroiului pn ce densitatea acestuia rmne constant, apropiat de cea la care a fost preparat; - introducerea carcasei de armtur; - betonarea gurii prin sistemul contractor.

Fig.3.14. Instalaii de forare n prezena noroiului bentonitic: a - cu circulaie direct; b - cu circulaie invers. 1 - sap; 2 - tij; 3 - noroi; 4 - masa rotativ; 5 cap de injectare-aspirare; 6 - pomp; 7 - bazin; 8 - sit; 9 - tub metalic; 10 - bazin cu evacuare gravitaional i de decantare a materialului dislocat. 3.3.3. Piloi executai prin forare cu tubaj recuperabil Procedeul de forare n prezena unei tubulari ce asigur stabilitatea pereilor, cu recuperarea ei pe durata betonrii, prezint o larg rspndire n realizarea piloilor de diametru mare. Acest procedeu de forare poate fi utilizat n orice condiii de teren, sapa adoptdu-se funcie de natura stratului strbtut. Instalaiile realizeaz foraje, cu diametru ce variaz ntre 0,8-2,0m, de adncime pn la 80m, la un unghi de nclinare fa de vertical de pn la 12. Tubajul introdus n pmnt pe durata sprii, fig.3.15 a, i recuperat n timpul betonrii, fig.3.15 d, este alctuit din tronsoane metalice cu posibilitatea de mbinare, primul tronson dispunnd de o coroan dinat cu rol de cuit. Realizarea unui pilot cu instalaia Benoto const n parcurgerea urmtoarelor faze: - sparea pmntului pe poziia ocupat de pilot; - lrgirea bazei i curirea forajului nainte de nceperea betonrii - intervalul de timp ntre terminarea gurii i nceperea betonrii nu trebuie s depeasc 36 ore; - coborrea carcasei de armtur; - betonarea gurii i recuperarea coloanei metalice. Sparea se realizeaz concomitent cu nfingerea tubajului urmrindu-se ca baza tubului s se afle n permanen sub cea a gurii spate.

Fig.3.15. Schema de principiu privind forarea cu utilajul Benoto: a - nfingerea tubului; b,c - sparea pmntului pe msura avansrii tubului; d - recuperarea tubajului o dat cu betonarea; e - lrgitor tip Benoto 3.3.4. Piloi executai pe loc prin forare cu tubaj nerecuperabil Coloane Pilotul forat cu tubaj nerecuperabil este definit pilotul la care sparea se face n uscat sau sub ap, iar susinerea pereilor este asigurat cu ajutorul unui tub care nu se recupereaz. Coloana este definit ca fiind un element prefabricat tubular cu diametru de peste 1,0m. Dup, coloanele sunt caracterizate prin urmtoarele particulariti: - utilizarea unor tuburi de beton armat sau precomprimat cu perei subiri - numite coloane, realizate n tronsoane independente, de dimensiuni convenabile pentru transport i manipulare i prevzute cu flane pentru mbinarea lor pe msura introducerii n pmnt; - folosirea metodei vibrrii pentru introducerea coloanelor n terenuri nestncoase i a unor metode de evacuare a pmnturilor din interior, impuse de natura pmnturilor strbtute; - utilizarea tehnicii de forare pentru ncastrarea coloanelor n straturile stncoase sau semistncoase; - posibilitatea efecturii tuturor lucrrilor de la suprafa;

- un grad ridicat de mobilizare a proprietilor mecanice ale pmnturilor ce alctuiesc terenul de fundare i ale materialelor din care este realizat coloana.

Fig.3.16. Tronson de coloan cu amenajarea capetelor pentru mbinarea prin flane

Determinarea ncrcrilor critice pe baza unor valori de calcul, pentru rezistena pe suprafaa lateral i pe vrf O astfel de cale este admis n fazele preliminare de proiectare pentru toate tipurile de construcii i n faza proiect de execuie pentru construcii de clas de importan redus i cnd numrul necesar de piloi este mic (< 100). Cele dou componente ale ncrcrii critice, P1 i Pv sunt determinate dup cum urmeaz: P1 = U fi Li i Pv = pv A Rezistena de calcul pe suprafaa lateral a pilotului n dreptul stratului "i" (fi) acceptate pentru piloi prefabricai i executai pe loc este dat n tabelul 4.11. Rezistena de calcul pe vrf este dat n tabelul 4.12 i 4.13 pentru piloi prefabricai i respectiv piloi forai de diametru mare lucrnd ca elemente flotante cu baza pmnturi coezive. Calculul capacitii portante se face n acest caz pe baza urmtoarelor relaii: pentru pilot flotant prefabricat: R = k(m1P1 + m2Pv) pentru pilot flotant de diametru mare: R = k(m3P1 + m4Pv) (4.30b) (4.30a)

Capacitatea portant a unui pilot solicitat la smulgere Capacitatea portant a piloilor solicitai la smulgere este determinat numai de rezistena pe suprafaa lateral i este dat de relaia: Rsm = k.m.Pcr sm (4.32) n care k - coeficient de omogenitate, m - coeficient al condiiilor de lucru i Pcr sm - fora critic la smulgere. Valoarea Pcr sm poate fi stabilit dup cum urmeaz: - prin ncercri statice pe piloi de prob solicitai la smulgere, caz n care k = 0,4 i m = 1; - pe baza valorilor ntabelate ale rezistenei pe suprafaa lateral (tabelul 4.11), caz n care k = 0,7 i m = 0,6. n condiiile aliniatului 2 relaia de calcul pentru un pilot de seciune constant este: Pcr sm = U fi.li (4.33) Capacitatea portant la ncrcri orizontale a unui pilot vertical Capacitatea portant a piloilor verticali solicitai la fore orizontale este determinat cu relaia: Pcr = k.m.Pcr or (4.34) Fora critic orizontal, Pcr or poate fi stabilit dup cum urmeaz /25/: - cu valoare furnizat de ncercrile pe piloi de prob cu valoarea furnizat de relaiile:Pcr or = Pcr or = 2M cap l0 M cap l0

pentru pilot ncastrat n radier

(4.35 a) (4.35

pentru pilot considerat articulat n radier

b) n care: Mcap - momentul ncovoietor capabil al seciunii pilotului l0 - lungimea convenional de ncastrare, luat conform tabelului 4.16.

Tabelul 4.16 Denumirea pmntului l0 4d Nisipuri afnate i pmnturi coezive Ic 0,5 Nisipuri de ndesare medie i pmnturi coezive cu 3d 0,5 Ic 0,75 Nisipuri i pietriuri ndesate, pmnturi coezive avnd 2d 0,75 Ic 1 1,5d Pmnturi coezive i tari avnd Ic > 1 Relaiile sunt aplicabile n cazul radierelor joase, dac fia pilotului depete valoarea 5l0.

COMPORTAREA PILOILOR N GRUP, FUNDAII PE PILOIn majoritarea situaiilor soluia de fundare cu piloi are n componen un anumit numr de piloi, ce formeaz o grup care trebuie s asigure satisfacerea criteriilor impuse prin calculul la stri limit. Sunt rare situaiile n care piloii apar ca elemente izolate n alctuirea soluiei de fundare. Acestea ar corespunde cazurilor n care elementele prezint capaciti portante mari piloi forai de diametru mare, coloane prin raport cu ncrcrile ce le revin. La alctuirea grupei de piloi este necesar s se cunoasc: capacitatea portant a grupei de piloi, numrul necesar de piloi, modul de dispunere n plan a acestora, orientarea piloilor n scopul utilizrii eficiente a capacitii lor portante prin raport cu diferitele ncrcri, solicitrile ce revin sub ncrcri i realizarea constructiv a radierului. 6.1. Comportarea piloilor n grup sub ncrcri verticale, capacitatea portant a grupei prin raport cu cea a pilotului izolat Comportarea piloilor n grup este puin diferit prin raport cu a piloilor privii ca elemente izolate, diferen determinat de natura pmnturilor, tipul pilotului i modul de transfer a ncrcrilor, la terenul n prezena cruia acetia lucreaz. Pentru piloi purttori pe vrf, la care ncrcarea vertical este transferat aproape n totalitate unui strat rezistent de deformabilitate redus, fig.6.1a, comportarea piloilor n grup este similar celor izolai. Dat fiind mobilizarea frecrii laterale la valori nesemnificative piloii nu se influeneaz reciproc.

Fig.6.1. Fundaie pe piloi: a purttori pe vrf; b - flotani n cazul piloilor flotani, pentru care transferul la teren a ncrcrii verticale are loc n principal prin frecare lateral, realizarea grupei i poate aduce ntr-o stare de interaciune reciproc. Acest lucru face ca eforturile verticale pe planul vrfurilor pilotilor i prin urmare tasrile ce au loc, sub o aceeai ncrcare vertical pe pilot, P, s fie diferite prin raport cu cele ale pilotului considerat izolat, fig.6.2. Factorul principal ce determin modificrile de comportare ale piloilor, n acest caz l constituie distana la care se dispun piloii, existnd o valoare a acesteia care odat depit face ca influenele s fie practic neglijabile.

Fig.6.2. Eforturi verticale i tasri pentru pilot flotant izolat i n grup sub ncrcri verticale Grupa de piloi ncrcat cu fore preponderente verticale. Cnd grupa de piloi este solicitat de aciuni preponderente verticale (H< 0,1V), numrul necesar de piloi se estimeaz din condiia de preluare a componentei verticale V i a momentului M, cu relaia: n unde: =1 pentru o ncrcare centric a grupei de piloi; =1,15-1,30 n situaia ncrcrii excentrice, funcia de mrimea excentricitii n raport cu axele principale ale seciunilor piloilor ce alctuiesc grupa, n planul suprafeei inferioare a radierului; Rg - capacitatea portant a pilotului ncrcat cu fore axiale de compresiune, lucrnd n grup, dac se accept aprioric o repartizare a piloilor la distane cuprinse ntre limitele minim i maxim admis, n caz contrar se accept Rg=R, capacitatea portant a pilotului izolat. Suplimentar, se poate lua n discuie i condiia de preluare a componentei orizontale pus sub forma m n Rcr> H sauV Rg

+1 sau 2 piloi

(6.16)

n>

H m R cr

(6.17)

n care: m=0,9 i Rcr capacitatea portant a pilotului vertical la fore orizontale. Repartizarea piloilor n formarea grupei urmrete ca ncrcarea total s fie distribuit, pe ct posibil, n mod egal fiecrui dintre ei. n cazul unor excentriciti reduse a ncrcrii centrice, se prefer o dispunere simetric a piloilor astfel ca axele de simetrie ale radierului s coincid cu axele principale ale seciunii piloilor n planul prii inferioare a radierului.

Fig.6.13. ncrcarea grupei cu fore predominant vertical

Fig.6.14. Fixarea poziiei irurilor de piloi, ncrcrii excentrice dup o singur direcie: a - excentricitate constant; b - variabil

n cazul unor excentriciti semnificative, o dispunere simetric devine dezavantajoas privind utilizarea capacitii portante a piloilor. n ideea ncrcrii piloilor ct mai egal i n consecin a utilizrii raionale a capacitii lor portante, cu spaierea lor ntre limitele minime i maxime admise, se poate utiliza construcia grafic din fig.6.14 a. Construcia urmrete repartizarea volumului presiunilor ce s-ar dezvolta la contactul radier-teren n mod egal irurilor de piloi. Dup determinarea presiunilor n ipoteza distribuiei plane se procedeaz la: fixarea punctului E; trasarea semicercului de diametru AE; rabaterea punctului B pe semicerc (B1) prin fixarea piciorului compasului n punctul E; alegerea unei drepte paralele cu AE i delimitarea segmentului A1B2; mprirea lui A1B2 n segmente de aceeai mrime funcie de numrul irurilor de piloi dup direcia tratat (A1C1=C1D1= ... = F1B2= A1B2/k); fixarea pe semicerc a punctelor de tip C2, D2, ... la intersecia acestuia cu direcia normal pe A1B2, dus din punctele C1, D1, F1, ...; rabaterea punctelor C2, D2, ... pe dreapta AE - punctele marcate cu 1, 2, 3, ...., pstrnd piciorul compasului n E; - delimitarea n diagrama presiunilor de contact a unor zone n care rezultanta acestora are o aceeai mrime cu extindere limitat de punctele A-1, 1-2, 2-3, .... Piloii ce formeaz irul aferent unei zone urmeaz a ocupa poziii n dreptul centrului de greutate a acesteia.

CHESOANE DESCHISE8.1. Chesoane deschise i cu aer comprimat

Chesoanele constituie o alternativ pentru fundarea construciilor atunci cnd: - amplasamentele ofer condiii defavorabile privind portana i deformabilitatea straturilor din zona de suprafa, prezint apa subteran cu nivel la cote ridicate sau sunt acoperite de ape de suprafa; - intervin solicitri verticale excentrice i orizontale mari ce impun ncastrarea construciei n teren prin asigurarea unor adncimi de fundare mari. Fundarea construciilor cu ajutorul chesoanelor reprezint o soluie de fundare direct n adncime, transferul la teren al ncrcturilor fcndu-se prin intermediul straturilor pe care acestea reazem. Chesoanele sunt concepute sub forma unor elemente cu gol ce permit excavarea pmntului n scopul atingerii cotei la care se situeaz stratul portant. Ele apar sub forma unor cutii special amenajate la care lipsesc prile inferioar i superioar.

Fig. 8.1. Chesoanele deschise (a) i cu aer comprimat (b) Alctuirea constructiv a chesoanelor trebuie s asigure: - condiii optime i de siguran privind tehnologia de ndeprtare a pmntului diferitele situaii de amplasament; - coborrea la cota dorit sub efectul greutii proprii, n cuplaj cu eventuale msuri privind diminuarea forelor de rezisten sau a creterii celor de naintare; - evitarea unor deteriorri, posibil s apar n timpul coborrii ca urmare a prezenei n teren a unor componente grosiere (blocuri, bolovani etc.); Sub raportul alctuirii constructive de ansamblu, chesoanele sunt definite ca fiind deschise i cu aer comprimat sau pneumatice (fig.8.1.). Chesoanele deschise se utilizeaz cu rol de fundaii de adncime att n terenuri uscate ct i aflate n prezena apei, atingndu-se adncimi de coborre performante - spre exemplificare 51m sub nivelul apei la podul Cokland din San Francisco. Excavarea la interiorul chesonului se realizeaz n uscat sau n prezena apei, manual sau mecanizat. Atunci cnd chesoanele deschise sunt introduse n terenuri cu ap freatic sparea n uscat impune coborrea nivelului apei, condiie ce nu poate fi asigurat n multe dintre situaiile practice. Sparea sub ap poate fi executat cu ajutorul graiferelor, prin hidromecanizare sau sistem air-lift, mai ales cnd chesonul strbate straturi moi slab legate - mluri, nisipuri, balast afnat cu particole de dimensiuni mici, nisipuri argiloase etc.

Fig.8.2. Chesoane deschise de seciune circular i diametru redus (puuri) folosite ca soluie de fundare a - dispunere n plan; b - seciune vertical, 1 - stlp, 2 - cuzinet, 3 - cheson, 4 - umplutur de beton, 5 - grind pentru perei, 6 - beton de egalizare, 7 - pardoseal Chesoanele sunt admise att ca soluie de fundare, fig.8.2, dar pot fi utilizate i drept construcii independente, adecvat echipate pentru a rspunde anumitor funcionaliti, cum ar fi: staii de pompare, captri de ap din surse subterane sau de suprafa. De asemenea chesoanele sunt acceptate ca sisteme constructive n soluiile de stabilizare a alunecrilor de teren, de alctuire a cheiurilor portuare (fig.8.4) etc. 8.2. Chesoane deschise. Alctuire constructiv, clasificare Dimensiunile i forma n plan trebuie s: - rspund formei construciei sau elementului de construcie pentru care se svrete ca fundaie; - asigure criteriile cerute prin proiectare i dac este cazul gabaritelor spaiilor tehnologice prevzute; - asigure o repartiie simetric a greutii prin raport cu axa vertical a chesonului ce permite o mai corect coborre la cot.

Fig.8.5. Chesoane deschise masive: a - necompartimentate; b - compartimentate

Elementele componente principale ale unui cheson deschis sunt: pereii laterali, cuitul i pereii interiori. Dup direcia vertical pereii superiori pot prezenta seciuni similare celor din fig.8.9. remarcndu-se trei variante privind faa exterioar a peretelui i anume: vertical (fig.8.9.a), cu retrageri (fig.8.9.b) i nclinat sau n fruct (fig.8.9.b). Grosimea pereilor exteriori se stabilete prin calcul, recomandndu-se valori de 0,6-0,1m dar nu mai mic de 0,4 m. Treptele de retragere sunt acceptate la valori de 515 cm, prima retragere situndu-se la nlimea de 0,3-5,0 m deasupra bazei chesonului.

Fig.8.9. Profilul pereilor laterali dup direcia vertical Cuitul chesonului reprezint amenajarea prii interioare a pereilor acestuia conceput pentru a:

- se evita deteriorarea lor n procesul de coborre urmare a prezenei n teren a unor uniti izolate tari, reprezentate de resturi de beton, resturi de roc, bolovani blocuri, orizonturi subiri gresificate etc.; - asigura o suprafa redus de rezemare a chesonului cu straturile de pmnt ce sunt strbtute pe durata coborrii i prin urmare rezistenei minime la naintare; - realizarea, decuparea i refularea pmntului n interiorul chesonului atunci cnd, prin excavare sunt asigurate condiii ca forele ce determin naintarea s depeasc pe cele care se opun; - asigur, dac este cazul, o reducere a forelor de rezisten, prin ncorporarea tubulaturii de splare prin care este dirijat apa sub presiune ce antreneaz materialele nelegate i diminueaz rezistena lateral ce se manifest ntre pereii chesonului i terenul nconjurtor. Elementele cuitului, fig.8.10, - buza (b, b1), nlimea (hc), unghiul de nclinare a teiturii cu verticala ( ) sunt fixate de natura i condiiile de stare ale pmnturilor strbtute de cheson pn la stratul de rezemare. n acest sens se recomand: pentru buza cuitului, b = 15 20cm n cazul terenurilor tari i b = 20 40cm pentru terenurile moi; pentru nclinarea teiturii, = 30o n cazul terenurilor tari, = 45o cnd terenurile se afl n stare plastic consistent-vrtoas i = 60o atunci cnd pmnturile strbtute prezint a stare plastic moale; o nlime a cuitului dup direcie vertical hc = 0,60cm pentru toate categoriile de terenuri, att la perei interiori, ct i laterali.

Fig.8.11. Soluii privind alctuirea cuitului chesonului 8.3. Execuia i coborrea chesoanelor n teren Lansarea chesonului const din urmtoarele etape principale:

execuia propriu-zis a chesonului similar oricrui element de beton armat, activitile fiind desfurate n condiii de uscat; aducerea i fixarea pe poziie n cadrul amplasamentului dat; coborrea chesonului la cot.

Fig. 8.14. Faze privind execuia i coborrea chesonului. a - confecionarea i scoaterea traverselor; b - coborrea la cot.

Fig. 8.17. Sparea n cheson Condiia de coborre Condiia de naintare a chesonului este exprimat sub forma:Fa 115 , Fr

(8.15)

unde:

Fa fora ce asigur naintarea; Fr reprezint rezistena la naintare. Forele Fa i Fr sunt estimate pentru o aceeai valoare Uc a lungimii de calcul a perimetrului chesonului. Asigurarea condiiei (8.15) impune valoarea definitiv a grosimii forelor, eventual sarcina de testare i msurile necesare diminurii rezistenei la naintare,