Ă De Doctorat: Rezumat

UNIVERSITATEA TEHNIC Ă DE CONSTRUC ŢII BUCUREŞTI FACULTATEA DE HIDROTEHNIC Ă

 Rezumat

TEZĂ DE DOCTORAT

STUDIUL COMPORT  Ă   RII FUNDAȚ   IILOR MIXTE PE RADIER PILOTAT

Doctorand:

Árpád SZERZŐ Conducător științific:

Prof. Dr. Ing. Loretta BATALI

BUCUREȘTI 2015

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�

�����ő �����

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

PREAMBUL Prezenta teză   de doctorat a fost elaborată   în perioada Octombrie 2011 – Septembrie 2015, în cadrul Universității Tehnice de Construcții din București, Facultatea de Hidrotehnică , Departamentul de Geotehnică ș ă  și Fundații sub îndrumarea Prof. Dr. Ing. Loretta Batali. Teza tratează   comportamentul fundațiilor mixte pe radier pilotat la încă rc rcă ri ri de compresiune, o problemă  mai   mai puțin studiată   în România. Fundațiile mixte nu sunt diferite ca alcă tuire tuire de fundațiile indirecte pe piloți, dar filosofia lor de calcul este diferită , contând pe transmiterea unei pă rți din  încă rc rcă ri ri prin intermediul radierului la terenul de fundare. Pe plan internațional există   multiple preocupă ri ri în acest domeniu, totuși acestea nu s-au concretizat și în documente tehnice care să  reglementeze calculul acestui tip de fundație. În România au existat câteva aplicații, neexistând, de asemenea, un normativ sau ghid tehnic dedicat. Lucrarea și-a propus realizarea unei sinteze documentare aprofundate, aplicarea principalelor metode de calcul pe studii de caz teoretice și practice, respectiv formularea unor recomandă ri ri practice de proiectare. Acestea din urmă  vor   vor putea fi utilizate pentru redactarea unor recomandă ri ri de proiectare a fundațiilor mixte. Lucrarea este împă rțită  în   în două  pă rți: prima parte (teoretică , cap. 1-3) este o sinteză   bibliografică  a conceptului și metodelor de calcul, în timp ce partea a doua (aplicativă , cap. 4-6) conține trei studii de caz, recomandă ri ri de proiectare, concluzii și contribuții personale. Autorul mulțumește conducă torului torului științific, Prof. Dr. Ing. Loretta Batali, pentru coordonarea activității științifice și Universității Tehnice de Construcții București pentru oferirea cadrului formal de ășurare a activității doctorale. Autorul apreciază   de asemenea ajutorul Prof. Dr. Inginer Horațiu desf ăș Popa pe partea de modelare a fundațiilor. Principala parte aplicativă   se bazează   pe cercetă rile rile efectuate în cadrul unui stagiu doctoral ERASMUS, efectuat în Departamentul Internațional de Proiectare al companiei Soletanche Bachy din Rueil Malmaison, Franța. Se aduc mulțumiri departamentului pentru furnizarea datelor de intrare necesarii elaboră rii rii studiului de caz și coordonatorului din partea Soletanche Bachy, Dl. Pierre Schmitt.

�

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

CUPRINS

PARTEA I. SINTEZĂ BIBLIOGRAFICĂ �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1. INTRODUCERE �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2. FUNDAȚII MIXTE PE RADIER PILOTAT ������������������������������������������������������������������������������������������������������ 2.1. Conceptul fundaţiilor mixte ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3. CALCULUL FUNDAȚIILOR MIXTE �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� � 3.1. Metode simplificate de calcul ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 3.2. Metode analitice (aproximative) de calcul ��������������������������������������������������������������������������������������������������� � 3.3. Metode numerice ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� PARTEA II. STUDII DE CAZ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4. STUDIU DE CAZ NR. 1 – STUDIU PARAMETRIC AL UNUI RADIER PILOTAT �������������������������������������� 4.1. Introducere ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4.2. Analiză radier general ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4.3. Analiză radier pilotat ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 4.4 Metode numerice ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4.5 Concluzii�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5. STUDIU DE CAZ NR. 2 – PILOT IZOLAT SOLICITAT AXIAL ������������������������������������������������������������������� 5.1. Prezentarea problemei ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5.2. Stabilirea stratificaț iei și a caracteristicilor geotehnice ale straturilor ���������������������������������������������������������� 5.3. Prezentarea și interpretarea rezultatelor încercării de probă;������������������������������������������������������������������������ 5.4. Modelarea comportării pilotului ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5.5. Concluzii������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6. STUDIU DE CAZ NR. 3 – REZERVOR CILINDRIC FUNDAT PE RADIER PILOTAT ������������������������������ 6.1. Introducere ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6.2. Localizare și condiț ii geotehnice ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 6.3. Descrierea structurii și a sistemului de fundare ales și a proiectării iniț iale ������������������������������������������������� 6.4. Rezultatele măsurătorilor și interpretarea rezultatelor ���������������������������������������������������������������������������������� 6.5. Modelarea pilotului izolat ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6.6. Modelarea fundaț iei de piloț i ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 6.7. Comparaț ii între metode – funda ț ia întreagă ������������������������������������������������������������������������������������������������ 6.8. Concluzii������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7. CONCLUZII GENERALE ȘI RECOMANDĂRI DE PROIECTARE �������������������������������������������������������������� 7.1. Concluzii generale ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7.2. Recomandări pentru proiectare ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7.3. Contribuț ii personale ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ �

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

PARTEA I. SINTEZ Ă BIBLIOGRAFIC Ă 1. INTRODUCERE

În contextul unei dezvoltă ri urbane continue, ritmul de construcție și regimul de înă lțime al construcțiilor noi este în creștere, în paralel cu epuizarea amplasamentelor cu terenuri bune de fundare. În aceste condiții adoptarea unor sisteme de fundare eficiente a că pă tat o importanță  deosebită . Una din direcțiile de dezvoltare în acest sens se referă   la conceptul fundațiilor mixte pe radier pilotat, care a fost dezvoltat (paralel în teorie și în aplicații) începând cu anii ’60 ai secolului trecut și care a cunoscut o evoluție teoretică   semnificativă  și o serie de aplicații practice de succes, în care s-au realizat sisteme de fundare cu consum de material semnificativ optimizat față   de soluțiile de fundații clasice, dar care îndeplinesc și condițiile de performanță . Din punct de vedere al conformă rii geometrice, fundațiile mixte pe radier pilotat nu constituie o categorie intrinsecă , ele fiind alcă tuite identic cu fundațiile clasice pe piloți (fundații indirecte), dar diferă  față   de acestea în special în ceea ce privește comportarea lor la acțiuni verticale. În timp ce în cazul fundațiilor clasice pe piloți se consideră  că  încă rcă rile sunt preluate exclusiv de piloți, în cazul fundațiilor mixte pe radier pilotat încă rcă rile sunt distribuite între radier și grupul de piloți. În cazurile practice aproape toate fundațiile pe piloți se comportă   ca fundații mixte, însă   atunci când ele se proiectează   ca fundații indirecte, aportul favorabil al radierului în preluarea încă rcă rilor verticale este de cele mai multe neglijat în favoarea siguranței. Schema unui radier pilotat este prezentată  în fig. 1.

Fig. 1. Exemplu de radier pilotat (Poulos, 2000)

Din cauza complexității interacțiunilor dintre elementele unei fundații mixte pe radier pilotat (radier, piloți și teren de fundare) (Poulos, 2000; Katzenbach et al., 2000), modelarea acestora este dificilă  și implică   mai multe riscuri față   de fundațiile clasice pe piloți, unde așa-numitul factor de siguranță  global este asigurat prin evaluarea prudentă  a capacității portante, respectiv a relației efort – deformație a pilotului individual. Din această  cauză , implementarea conceptului de fundație mixtă  pe radier pilotat  în normele de proiectare este încă   într-o fază   incipientă , ele existând ca atare numai în normativul german de proiectare a fundațiilor (DIN 1054:2005). �

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

Principalele obiective ale tezei sunt: � realizarea unei sinteze bibliografice amă nunțite, � realizarea unei comparații critice între diferitele metode de calcul, pe baza unor studii de caz, � comentarii asupra metodelor de calcul referitoare la: complexitatea datelor de intrare, avantajele și limită rile lor, � recomandă ri privind fezabilitatea acestor sisteme de fundare. O parte din cercetă rile desf ășurate pentru prezenta teză   de doctorat (inclusiv datele pentru principalul studiu de caz aplicativ) au fost realizate la Departamentul Internațional de Proiectare din cadrul Soletanche Bachy în cadrul unui stagiu practic Erasmus, efectuat la Paris în perioada noiembrie 2012 – martie 2013. 2. FUNDAȚII MIXTE PE RADIER PILOTAT 2.1. Conceptul fundaţiilor mixte

Comportarea radierului pilotat poate fi descrisă   de coeficientul radierului pilotat, αpr, definit prin relația (1) (Katzenbach et al., 2000). El reprezintă   cota parte din rezistența totală   a fundației datorată  piloților. n

n

∑ R pilot ,i α rp

=

i =1

 Rtot 

∑ Rpilot ,i =

i =1 n

∑ R pilot ,i + Rradier 

, unde

 R pilot,i este rezistenţa individuală  a pilotului „i”,  Rtot  este rezistenţa totală  a fundaţiei,  Rradier  este rezistenţa radierului.

���

i =1

Valoarea 0 a coeficientului radierului pilotat, αpr, corespunde fundației de suprafață , iar valoarea 1 fundației indirecte. În cazul acestora din urmă , radierul preia în jur 10-20% din încă rcă rile verticale în cele mai multe cazuri, acest efect benefic fiind neglijat în proiectare. Fig. 2 prezintă   schematic reducerea tasă rilor unei fundații pe radier pilotat, în funcție de coeficientul αpr.

Fig. 2 Tasările fundaţiei în funcţie de coeficientul radierului pilotat, αrp (Katzenbach et al., 2000)

Fig. 3 Diagrama efort-deformație pentru radiere pilotate (Katzenbach et al., 2000)

�

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

Fig. 3 prezintă   diagramele reprezentative de efort – deformație pentru un radier pilotat proiectat conform celor trei abordă ri menționate anterior. Pentru comparație, a fost inclusă  și diagrama aferentă  radierului f ă ră  piloți, care duce la o tasare mai mare decât cea admisibilă  pentru încă rcarea de calcul: � Curba 0: Fundație pe radier, � Curba 1: Fundație clasică  pe piloți – abordare convenţională , � Curba 2: Radier pilotat – “Creep piling”, � Curba 3: Radier pilotat – abordare bazată  pe reducerea tasă rilor. Curba 1 corespunde abordă rii convenționale și reprezintă   cazul unei fundații clasice pe piloți. Comportamentul fundației este de tip „bloc”, fundația se tasează   uniform și practic întreaga încă rcare este preluată  de piloți. Curba 2 se referă  la o situație intermediară , în care datorită   unei distanțe mai mari între piloți se poate observa o plastifiere a acestora, urmată  de plastifierea separată  a radierului. Curba 3 este cazul unui radier pilotat proiectat ca o fundație mixtă , cu piloții având rol de reductori de tasare. Piloții î și epuizează   capacitatea verticală   la o încă rcare cu o valoare inferioară   celei de calcul, iar fundația intră   în domeniul neliniar, rigiditatea ei fiind asigurată   de radier. Încă rcarea de calcul se află   în intervalul dintre „curgerea” (epuizarea capacității) piloților și cea a radierului, cu o asigurare suficientă  față  de capacitatea geotehnică  ultimă . 3. CALCULUL FUNDA ȚIILOR MIXTE

Combinând clasifică rile lui Poulos (2000), Katzenbach et al. (2000) și Guo (2013), metodele de calcul se clasifică  în urmă toarele categorii: � Metode simplificate și empirice, inclusiv cele bazate pe radier echivalent sau pilot echivalent, � Metode analitice, � Metode numerice. 3.1. Metode simplificate de calcul

În continuare se prezintă  câteva metode simplificate mai cunoscute.  Metode empirice bazate pe raportul dintre tasarea grupului de pilo ț i și cea a pilotului

Aceste metode sunt utile pentru estimarea rapidă   a tasă rilor grupului de piloți pe baza tasă rii pilotului individual. Aceste metode oferă   posibilitatea estimă rii tasă rii unui grup de piloți solidarizat printr-un radier (nu se face distincția între fundație clasică   pe piloți și fundație mixtă ) folosind doar tasarea pilotului individual și geometria fundației.  Metoda coeficien ț ilor de interac ț iune

Metoda dezvoltată   de Poulos și Davis (1980) analizează   tasarea grupului de piloți cu ajutorul așanumitor “factori de influență ”. Abordarea constă   în exprimarea tasă rii fiecă rui pilot ca fiind suma dintre tasarea proprie și tasarea suplimentară  cauzată  de ceilalți piloți din grup. Factorul de interacțiune se definește pentru doi piloți identici, discretizați liniar în n elemente cilindrice, în condițiile în care pă mântul se comportă   în domeniul elastic, f ăr  ă   deplasă ri relative sau plastifieri la interfața pilot – pă mânt ca fiind: α  f 

=

tasarea suplim entara a pilotului cauzata de pilotul vecin tasarea pilotului sub incarcare unitara �

���

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

Fig. 4 Diagrama coeficientului de interacțiune αf  pentru L/d = 10 (Poulos și Davis), 1980)

Studiul este extins pentru grupuri de “n” piloți identici, pentru care tasarea pilotului cu numă rul “k” este exprimată  cu ajutorul relației (3): n

 ρ k

= ρ1 ⋅ ∑ ( Pj ⋅ α kj ) +ρ 1 ⋅ Pk

�

���

 

 j =1  j ≠ k 

unde: � � � �

ρk – tasarea pilotului “k”, ρ1 – tasarea pilotului individual sub încă rcare unitară , P j – încă rcarea pe pilot, αkj – coeficient de interacțiune între piloții “k” și “j”.

 Metoda Poulos-Davis-Randolph (PDR) (Poulos, 2000; Poulos, 2001)

Metoda permite estimarea curbei de efort-deformație pentru radierul pilotat cu o relație triliniară   conf. fig. 5. Cele 3 segmente corespund urmă toarelor stadii de comportare: � Stadiu 1: atât radierul cât și piloții sunt în lucru, � Stadiu 2: piloții și-au epuizat capacitatea portantă , sporul de  încă rcare este preluat de radier, � Stadiu 3: radierul și-a epuizat capacitatea portantă , tasă rile cresc nedefinit, cedare. Fig. 5 Metoda PDR: diagrama efort–deformație simplificată

Curba poate fi descrisă  cu relația (4):  P / K pr  s =   P1 / K pr + (V − P1 ) / K r

pentru P = 0...P1 pentru P = P1 ...Pu

unde: � s [mm] – tasarea radierului pilotat, � P [kN] – încă rcarea verticală   (variabilă ), � P1  [kN] – încă rcarea la care piloții î și epuizează  capacitatea, � Pu [kN] – încă rcarea ultimă ,

���

Metode introduce termenul X, având ca semnificație cota parte a încă rcă rilor preluate de că tre radier. �

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

 Metoda Burland (Poulos, 2001)

Pentru situațiile în care piloţii sunt proiectaţi în scopul reducerii tasă rilor, Burland (1995) a dezvoltat o metodă   de predimensionare prin care se calculează   tasarea radierului f ăr  ă   piloți, se stabilește o tasare maximă   acceptabilă , se estimează  încă rcarea aferentă   acestei tasă ri folosind interpolarea liniară   (se presupune că   această  încă rcare se preia de că tre radier), iar diferența de încă rcă ri este preluată   de un grup de piloți, dimensionați la capacitatea lor ultimă . 3.2. Metode analitice (aproximative) de calcul

Metodele analitice (aproximative) se bazează  în general pe rezolvarea ecuației lui Mindlin (1936), prin care se determină   deformația unui punct oarecare într-un semispațiu elastic. Ele modelează   radierul ca un element tip placă  (în întregime, sau în fâșii), iar piloții sunt modelați ca elemente unidirecționale de tip resort. În mod alternativ, piloții pot fi modelați ca un șir de resoarte, cu definirea legă turii corespunză toare între acestea. Unele metode analitice s-au integrat în programe de calcul, dezvoltate în anii 1990' și la începutul anilor 2000', ex. programul GARP. Aceste metode au o utilitate limitată   în practica actuală , din cauza unor restricții care sunt impuse. De exemplu, unele metode analitice pot modela doar radiere perfect rigide, sau pot modela comportarea fundațiilor strict în domeniul elastic. Dintre metodele disponibile se menționează   metodele tip “Strip–on–springs ” (fâşii pe resoarte), în la care se modelează  o fâ șie a radierului și piloții sub fâșia respectivă   ca resoarte cu rigiditate echivalentă  (ex. Brown și Wiesner, 1975), respectiv cele de tip “Plate–on–springs ” (plă ci pe mediu elastic), în cazul că rora se modelează   întregul radier ca o placă   de beton armat cu comportare în domeniul liniarelastic (ex. Poulos, 2004). 3.3. Metode numerice

Metodele numerice se bazează   pe rezolvarea numerică   a ecuațiilor diferențiale care guvernează  deformațiile unui masiv. Aceste metode s-au dezvoltat începând cu anii 1970' și au fost categorizate de că tre Poulos (2000) în Metoda Elementului de Frontieră , Metoda Diferențelor Finite, Metoda Elementului Finit (în mai multe subgrupe) și metode hibride. Odată   cu evoluția metodelor, ele au reușit să   modeleze fenomene din ce în ce mai sofisticate, de exemplu calcul în domeniu plastic, introducerea eforturilor maxime în piloți, diferențierea legii constitutive a pă mântului și interacțiunile pilot-pilot și pilot-radier.  Metoda elementelor de frontier ă (Poulos, 2000)

În această   abordare, atât piloţii, cât şi radierul sunt discretizaţi cu ajutorul elementelor de frontieră . Un exemplu de analiză   este cea dezvoltată   de Butterfield and Banerjee (1971), prin care se studiază  comportarea unui grup de piloţi solidarizaţi de un radier perfect rigid. Terenul a fost modelat ca un semispaţiu elastic. Concluzia analizei este că   în domeniul elastic de comportare şi cu o dispunere obişnuită  a piloţilor radierul preia doar o mică  parte din încă rcă ri.  Metode combinate elemente de frontier ă - elemente finite

Un exemplu de metodă   este cea propusă   de Hain şi Lee (1978), în care radierul este discretizat în elemente finite tip placă  subţire, în timp ce piloţii sunt modelaţi cu ajutorul elementelor de frontieră . În �

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

scopul reducerii volumului de calcul s-au folosit diverse aproximă ri (prin includerea unor factori de interacţiune). Totuşi, soluţiile obţinute prin această   metodă   au fost folosite de autori ca soluţii de referință .  Metoda elementului finit simplificat ă

Aceste metode permit modelarea radierelor pilotate ca o problemă  de stare spaţială  de deformaţii sau o problemă   axial simetrică   (analiză   2D). Ele permit considerarea comportă rii neliniare a radierului. Hooper (1973) a efectuat un asemenea calcul pentru o clă dire turn din Londra (într-una din primele lucră ri științifice care abordează   explicit problema fundațiilor mixte) și a concluzionat că   analiza axial simetrică   conduce la rezultate apropiate de mă sură tori. Dezavantajul acestei abordă ri este că   nu se pot obţine momente de torsiune în radier şi că  pot fi analizate doar fundaţii cu geometrie regulată .  Metoda diferen ț elor finite

Metoda presupune aproximarea ecuațiilor diferențiale care guvernează   deformațiile masivului cu ecuații diferențiale (ecuații polinomiale). Hewitt şi Gue (1994) au dezvoltat o asemenea metodă  pentru a modela un radier pilotat amplasat în calcar carstic în Malaezia. S-a folosit analiză   bidimensională  în stare plană   de deformaţii, zonele care conțineau piloți fiind modelate ca blocuri de pă mânt cu proprietăți echivalente. Analiza, deşi aproximativă , a permis urmă rirea efectelor cavităţilor în calcar asupra tasă rilor fundaţiei.  Metoda elementului finit tridimensional

Aceste metode sunt considerate cele mai avansate pentru modelarea cât mai realistă   a radierelor pilotate (ca de altfel a problemelor geotehnice în general). Ele pot modela practic orice lege constitutivă  a pă mântului și a elementelor fundației, respectiv toate tipurile de interacțiune. Majoritatea programelor avansate de calcul au implementat astfel de metode. Totuși ele au și câteva limită ri, dintre care cele mai importante fiind volumul foarte mare de calcul pentru probleme complexe și sensibilitatea rezultatelor la parametri avansați ai pă mântului și detalii specifice de modelare numerică  (ex. elemente de interfață , dimensiunea modelului, finețea discretiză rii). PARTEA II. STUDII DE CAZ Introducere

În partea a doua a tezei de doctorat sunt abordate trei studii de caz pentru care au fost aplicate metodele de calcul cele mai adecvate în scopul analizei aspectelor principale ale comportăr  ii fundațiilor mixte pe radiere pilotate. Dintre cele trei studii de caz primul este teoretic, în timp ce ultimele două  se bazează  pe lucră ri real executate în cadrul că rora s-a efectuat un program de încercă ri de probă  sau monitorizare. 4. STUDIU DE CAZ NR. 1 – STUDIU PARAMETRIC AL UNUI RADIER PILOTAT 4.1. Introducere

În primul studiu de caz se prezintă   calculele efectuate pe o serie de fundații teoretice, pentru care s-au modificat numă rul de piloți, caracteristicile terenului de fundare și încă rcă rile, cu scopul evidențierii comportamentului radierelor pilotate în condiții variabile și a identifică rii principalilor factori de

�

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

influență . Dimensiuni radierului sunt de 20 m x 20 m (în plan) și grosimea de 1 m, iar piloții cu diametrul de 1 m și lungimea de 20 m s-au dispus în trei variante, conf. fig. 6.

(a) Varianta a:16 piloți

(b) Varianta b:25 piloți Fig. 6 Geometria modelelor

(c) Varianta c:21 piloți

Distanțele interax dintre piloți sunt de 6.0 m (var. a), 4.5 m (var. b) și 6.0 m în exterior, resp. 3.0 m în zona centrală   (var. c). Toate calculele s-au efectuat pentru 3 stratificații: nisip fin, stratificație caracteristică   București și loess inundat cu modul de deformație liniar crescă tor cu adâncimea. Încă rcă rile se aplică   la nivelul bazei radierului și în scopul simplifică rii calculelor s-au definit ca  încă rcă ri uniform distribuite cu valoarea de 350 kPa (stratificațiile A și B), respectiv 150 kPa (stratificația C). 4.2. Analiză radier general

Radierul, respectiv radierul pilotat în cele trei variante de dispunere a piloților au fost calculate cu urmă toarele metode, pentru toate cele trei stratificații: Tabel 1 Centralizare metode de calcul utilizate Metode Metode simplificate - Metoda semispaț iului elastic (Bowles, 1986) Radier - NP 112:2004 simplu - Metoda Poulos - Davis – Randolph Radier - Metoda Burland pilotat

Metode analitice

- Analiză pe mediu elastic - Analiză pe grup de piloț i

Metode numerice

- MEF 2D (Plaxis2D) - MEF 3D (Plaxis2D) - MEF 3D (Plaxis2D)

Dintre rezultate, se va prezenta diagrama radierului pentru cele trei stratificații, conf. metodei semispațiului elastic (Bowles, 1986) și a metodei însumă rii straturilor elementare (NP112:2004) (fig. 7). În metoda dezvoltată  de Bowles adâncimea zonei active se alege, în timp ce în NP112:2004 aceasta rezultă   presiunea suplimentară   adusă   de fundație. Pentru valori de 4B ale zonei active (unde B este latura mică  a fundației în plan), rezultatele sunt asemă nă toare între cele două  metode.

Fig. 7 Tasare radier, metoda semispațiului elastic (Bowles, 1986). Comparație cu NP112-2004 ��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

4.3. Analiză radier pilotat

Se vor menționa câteva dintre rezultate calculelor, împreună   cu o descriere a metodei de calcul folosite.  Metoda Poulos – Davis – Randolph (PDR, Poulos, 2001 ) este o metodă   simplificată   de calcul dedicată  radierelor pilotate, bazată  pe reprezentarea curbei hiperbolice de încă rcare – tasare cu o curbă   triliniară 

(fig. 5). Metoda este utilă   pentru predimensionarea radierelor pilotate, deoarece poate estima câțiva indicatori esențiali ai comportă rii radierului pilotat: cota parte a încă rcă rilor preluate de radier, forța limită  de proporționalitate (notată  P1  în fig. 5), tasarea estimată   la încă rcă ri de calcul, coeficientul global de siguranță  la verificarea de capacitate ultimă . Fig. 8 prezintă   curbele obținute folosind metoda Poulos-Davis-Randolph pentru stratificație uniformă  (nisip fin, notat "teren A" în figură ).

Fig. 8 Metoda Poulos-Davis-Randolph: diagrame stratificație uniformă (nisip fin)

Conform fig. 8, încă rcarea de calcul se situează   în jurul încă rcă rii limită   de proporționalitate (cea corespunză toare epuiză rii capacității piloților). Se observă  de asemenea că   cedarea geotehnică   apare la valori foarte mari ale tasă rii, prin urmare criteriul de verificare va fi cel de stare limită  de deformații. 4.4 Metode numerice

În acest subcapitol se prezintă   câteva dintre rezultate obținute folosind Plaxis 3D, deoarece prin diagramele de tasare s-au evidențiat comportamentul de fundație indirectă , respectiv de fundație mixtă .

(a) Varianta a:16 piloți

(b) Varianta b:25 piloți Fig. 9 Diagrame tasări ��

(c) Varianta c:21 piloți

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

În fig. 9 au fost prezentate diagramele tasă rilor pentru aceeași stratificație, în cele trei variante de dispunere a piloților. Pentru varianta a, cu distanța interax de 6d (unde d este diametrul pilotului), s-a identificat tasarea independentă  a piloților, deci comportament tip fundație mixtă . În cazul variantei b, cu distanță   de 4.5d, comportamentul a fost de asemenea tip fundație mixtă , dar cu o anumită  interacțiune între piloți, în cazul variantei c, s-a observat comportament de fundație mixtă   în zona marginală , iar în centru (unde piloții sunt amplasați la 3d) un comportament tip fundație indirectă . 4.5 Concluzii

Dintre concluziile studiului se amintesc câteva. În ceea ce privește modelarea numerică   radierului, s-a observat o dispersie foarte mare a rezultatelor, ceea ce face necesară   o alegere foarte atentă   a metodei de calcul a radierelor generale, dar și a parametrilor de modelare. Metodele simplificate folosite pentru modelarea radierului pilotat au oferit un volum foarte mare de rezultate, dat fiind numă rul de cazuri analizate. Printre rezultate, se amintesc curbele de efortdeformație obținute cu metoda PDR prin care se poate identifica efectul varierii numă rului de piloți și a naturii terenului de fundare. În cazurile analizate, coeficientul de radier pilotat s-a situat în intervalul 0.3..0.4, ceea ce arată  faptul că  s-a materializat comportamentul de fundație mixtă . Modelarea numerică   3D a evidențiat foarte clar dependența interacțiunii pilot-pilot de distanța dintre piloți. 5. STUDIU DE CAZ NR. 2 – PILOT IZOLAT SOLICITAT AXIAL 5.1. Prezentarea problemei

În acest capitol se prezintă   un studiu de caz bazat pe o încercare statică   pe un pilot izolat dintr-o lucrare recentă   de infrastructură   din România. Scopul acestui studiu de caz este prezentarea, pe un caz relativ simplu (stratificație, geometrie), a calculului pilotului individual în condițiile unui studiu geotehnic bazat pe încercă ri de laborator. Pilotul va fi modelat cu ajutorul a mai multor metode, iar datele de intrare care nu au fost determinate în studiul geotehnic vor fi corelate pe baza literaturii de specialitate și a judecății inginerești. Se urmă rește compararea rezultatelor calculelor efectuate cu diferite metode de calcul între ele, respectiv cu rezultatele încercă rii in-situ. Se vor formula concluzii referitoare la consecințele utiliză rii unor corelații, practică   des folosită   în ingineria geotehnică , respectiv se va comenta asupra modului de calibrare a unui model de calcul bazat pe o încercare de probă  și modelarea ulterioară   a pilotului individual. Pilotul analizat are diametrul de 1.08 m și fi șa activă  de 21.95 m și a fost executat cu tehnologia CFA. Pilotul face parte din lucrarea propriu-zisă  și în exploatare are funcțiunea de pilot de fundare pentru un viaduct și a fost supus unei încercă ri de probă  la sarcina de 3600 kN. În cadrul acestui studiu de caz comportarea pilotului se va analiza prin urmă toarele metode: metoda prescriptivă   din NP123:2010, calcul conf. legilor Frank & Zhao (Frank și Zhao, 1984), metoda analitică  Fleming (1992) și modelare numerică  în Plaxis 2D, folosind două  legi constitutive. 5.2. Stabilirea stratificației și a caracteristicilor geotehnice ale straturilor

Terenul de fundare este alcă tuit din 3 straturi, cu indici geotehnici practic identici în cele două  foraje din zona pilotului de probă : ��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

0.00 m .. -0.50 m: strat vegetal, -0.50 m .. -4.00 m : praf nisipos argilos plastic consistent la vârtos, cu fragmente de rocă , -4.00 m .. -25.00 m: argilă  nisipoasă  cenușie plastic vârtoasă . Valori caracteristice ale indicilor geotehnici conf. studiului geotehnic (tabelul 2): � � �

Tabel 2 Parametri geotehnici conform studiului geotehnic

Parametru 3 γ nat (kN/m ) E (kPa) ɸ (°) c (kPa) Ic (-)

Praf nisipos argilos 17.8 – 18.5 11800 14 25 0.76

Argilă nisipoasă 17.5 – 18.0 21450 17 45 0.70 – 0.98

5.3. Prezentarea și interpretarea rezultatelor încercării de probă;

Pilotul de probă   are diametrul de 1.08 m, a fost executat cu tehnologia CFA (cu șnec continuu) de la cota -0.30 m față   de nivelul terenului și are lungimea structurală   de 21.95 m. Încercarea de probă   s-a efectuat până   la încă rcarea maximă   de 3600 kN, aferentă   sarcinii maxime în exploatare. Această   încă rcare reprezintă   capacitatea portantă   preliminară   calculată  pe baza studiului geotehnic și în general se situează  în domeniul cvasiliniar din curba de efort – deformație.

Fig. 10 Curba de efort – deformație rezultată din încercarea de probă

5.4. Modelarea comportării pilotului

În acest subcapitol pilotul individual s-a modelat utilizând câteva dintre metodele prezentate la cap. 3, aplicabile dimensionă rii și calculului și dimensionă rii piloților individuali. Calculul capacit ăț ii portante a pilotului

Capacitatea portantă  a pilotului s-a calculat conf. metodei prescriptive din NP123-2010 și a ghidului de proiectare francez Fascicule N°62 (1993). Se menționează  că  în cel de-al doilea caz calculul se bazează  pe încercă ri in situ (presiometru sau penetrare statică   cu conul), în lipsa acestora s-au folosit corelații cu parametrii din studiul geotehnic. Capacitatea portantă  a rezultat 3500 kN conf. NP123-2010 și 4845 kN conf. Fascicule N°62, ceea ce arată   un calcul mai conservativ folosind normativul român de proiectare a fundațiilor de piloți.

��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

Calcul conform legilor Frank & Zhao:

Legile lui Frank & Zhao (Frank și Zhao, 1984) descriu transferul de forță   prin baza pilotului, respectiv suprafața laterală   prin simplificarea curbelor q-s (rezistența pe bază ) și τ-s (frecare laterală ) într-o formă  triliniară .  Metoda Fleming (1992):

Metoda Fleming se bazează   pe legi hiperbolice pentru descrierea comportamentului pilotului (legi separate pentru cele două  mecanisme de transfer), spre deosebire de legile triliniare Frank & Zhao.  Metode numerice – Plaxis 2D:

Ultima metodă   folosită   pentru analiza pilotul individual este metoda elementului finit (MEF). Pentru analiza comportamentului pilotului individual s-a considerat modelul axisimetric deoarece geometriași  încă rcă rile prezintă   o simetrie radială  față   de centrul pilotului. Legea constitutivă   pentru pă mânt este Mohr-Coulomb, cu interfață   elasto-plastică . Pentru modulul de deformație liniară  s-au folosit alte valori decât cele indicate în studiul geotehnic, pe baza compoziției granulometrice și a rezistențelor la forfecare în condiții condiții drenate: 25 MPa pentru stratul de praf nisipos și 40 MPa pentru stratul de argilă   nisipoasă . Curbele de efort-deformație rezultate în urma modelă rii sunt prezentate în fig. 11. Conform figurii, rezultatele modelă rii numerice sunt semnificativ diferite față  de cele obținute în teren,  în special în domeniul de comportare cvasiliniar. Pentru a analiza efectul utiliză rii unei legi constitutive avansate, s-a realizat un calcul paralel folosind legea constitutivă   tip  Hardening Soil , cu parametri avansați estimați pe baza literaturii (Truty, 2008). Diagramele comparative de efortdeformație sunt prezentate în fig. 12. Înc ărcare (KN) 0.00

0

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

5.00 10.00 15.00    )   m 20.00   m    (   e   r 25.00   a   s   a    T 30.00

Plaxis 2D Mohr-Coulomb

35.00

Plaxis 2D Hardening soils

40.00

Încercare de probă

45.00 50.00

Fig. 11 Curbe de efort-deformație obținute prin diferite metode

Fig. 12 Comparație Plaxis 2D Mohr – Coulomb cu Hardening Soil 

5.5. Concluzii

Studiul de caz nr. 2 a reprezentat un exercițiu de calcul util pentru simularea unor etape importante din proiectarea unei fundații tip radier pilotat, și anume modelarea comportă rii pilotului individual. Rezultatele obținute prin metode empirice și analitice au fost apropiate de mă sură torile în teren, ceea ce arată  c ă   utilizarea unor metode de complexitate redusă , împreună   cu o judecată   inginerească , poate

��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

conduce la rezultate acceptabile. S-au observat diferențele mai mari dintre tasarea pilotului mă surată  în timpul încercă rii de probă , respectiv determinată  numeric. Dată   fiind supraestimarea semnificativă   a tasă rii în modelul numeric folosind legea Mohr-Coulomb (10.83 mm față  de 2.83 mm), s-a rulat un model folosind o lege constitutivă   avansată  de tip Hardening Soil, prin estimarea sau corelarea parametrilor avansați, prin care care tasă rile pilotului s-au redus semnificativ (aprox. 33%) în zona încă rcă rii de calcul de 3600 kN, ceea ce a evidențiat utilitatea folosirii unor legi constitutive avansate pentru probleme de fundare. 6. STUDIU DE CAZ NR. 3 – REZERVOR CILINDRIC FUNDAT PE RADIER PILOTAT 6.1. Introducere

În acest capitol se prezintă   un studiu de caz asupra fundației unui rezervor de gaz, alcă tuită   dintr-un grup de 169 piloți solidarizați la capete cu un radier cu grosime variabilă , supuse unei încercă ri de probă   instrumentate la o încă rcare a că rei valoare depășește cea de exploatare normală . Încercarea de probă   s-a efectuat prin umplerea rezervorului cu apă , iar radierul a fost echipat cu două   inclinometre orizontale pe direcții ortogonale pentru mă surarea tasă rilor pe cele două  direcții. Acest studiu de caz a fost analizat în cadrul stagiului Erasmus efectuat în perioada noiembrie 2013 – martie 2014 în cadrul biroului de proiectare internațional (Bureau d’Etudes) al companiei Soletanche Bachy, Rueil Malmaison, Franța, sub îndrumarea directorului departamentului, Pierre Schmitt. Studiul de caz î și propune analiza detaliată   a unui proiect real de complexitate ridicată , unde sistemul de fundare este de tip radier pilotat și unde s-a realizat un program de încercă ri instrumentate și pe baza acestora să  se parcurgă  întreg procesul unei proiectă ri avansate a unui radier pilotat. 6.2. Localizare și condiții geotehnice

Amplasamentul rezervorului de gaz este în nordul Franței, pe malul unui canal artificial din apropierea canalului La Manche. Proiectul a constat în construirea unui rezervor cilindric pentru înmagazinarea de butan, având diametrul de 56.2 m. Conform practicii curente franceze, studiul geotehnic s-a bazat pe încercă ri în teren (CPT și încercă ri) presiometrice. În cazul încercă rile presiometrice, sonda a pă truns până   la o adâncime mai mare, prin urmare s-au considerat rezultatele acestor încercă ri pentru modelare. Încercarea presiometrică  furnizează  urmă torii doi parametri principali: � EM: modulul presiometric, cu semnificație de modul de deformație, � pl: presiunea limită   – valoarea la care curba presiune – volum devine asimptotică , respectiv valoarea presiunii la care volumul este dublul volumului inițial (Mayne, 1997).

��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

Cu ajutorul acestor două  mă rimi, se pot corela indicii geotehnici clasici, sau, în practica franceză , se pot determina direct valori ale capacităților portante. În fig. 13 sunt prezentate rezultatele obținute din  încercă rile presiometrice realizate pe amplasamentul studiat. ����� ������������ � � ����� �

��

��

��

��

��

��

��

��

��

� ��

�

������ �����

���� �

�������� ���

   �    �     �    ���    �    �    �    �    ���     �    �     �    �    �    � ��    �    �     �    ���     �    �    �    � ��    �    �     �     ���    �

�������� ��� �������� ���

�����

�����

�����

�� ����� ��

��

(a) Modulul presiometric (b) Presiunea limită Fig. 13 Rezultate încercări presiometrice

Pe baza naturii straturilor stabilită  din forajele cu prelevare de probă , și ale diagramelor din fig. 13, s-a stabilit urmă toarea stratificație caracteristică  amplasamentului (Tabel 3): Tabel 3 Parametrii geotehnici de calcul pentru amplasamentul studiat Strat E  ν γγ   γ  ν γs at  [-]

[MPa]

[-]

[kN/m ]

[kN/m  ]

φ' [ ˚ ]

A. Mâl B. Nisip fin îndesat C. Praf argilos mâlos D. Pietriș E. Argilă marnoasă

1.90 61.60 15.40 121.00 82.30

0.35 0.25 0.3 0.15 0.4

15 20 16 20.5 19

17 21 18 21.5 20

22 29 12 30 20

 3

 3

c’ [kPa]

21.4 10 21 0 98

6.3. Descrierea structurii și a sistemului de fundare ales și a proiectării inițiale

Pe acest amplasament s-a proiectat un rezervor de butan cu diametrul exterior de 56.2 m, fundat pe un grup de piloți dispuși radial, solidarizați la capete de un radier flexibil cu grosime variabilă . Rezervorul este circular, cu o structură  de rezistență  alcă tuită  dintr-un perete perimetral circular cu grosimea de 60 cm din beton armat. Sistemul de fundație este alcă tuit dintr-un radier cu o grosime de 90 cm în partea interioară , respectiv 160 cm în partea exterioară , pentru a prelua eforturile de stră pungere din peretele perimetral. Sub radier s-a prevă zut un grup de 169 piloți, cu diametrul d = 1.02 m și adâncimea bazei piloților la -34.0 m, față  de cota ±0.00 a construcției, reprezentată  prin cota superioară  a radierului. Tehnologia de execuție a piloților este Starsol® (2009), brevetată  de Soletanche Bachy, o tehnologie asemă nă toare cu CFA (piloți cu șnec continuu). Geometria fundației este prezentată  în fig. 14.

��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

(a) Secțiune verticală prin fundație (b) Secțiune verticală fundație (b) Plan de poziționare piloți și radier Fig. 14 Geometrie fundație

Pentru verificarea corectitudinii proiectă rii s-a elaborat un program de monitorizare și înaintea predă rii finale s-a realizat o încă rcare de probă   prin aplicarea unei încă rcă ri totale de Ptest = 520 551 kN  (care depășește cu cca. 65% încă rcarea PSLS = 313 915 kN aferentă  stă rii limită  de serviciu). 6.4. Rezultatele măsurătorilor și interpretarea rezultatelor

Programul de monitorizare a constat în dispunerea a două   înclinometre orizontale în corpul radierului și mă surarea tasă rii acestuia în diferite momente ale aplică rii încă rcă rii. În acest studiu se analizează  doar mă sură torile de la încă rcarea maximă , aplicateă  la 12 luni după   finalizarea execuției radierului și cu o lună  după   aplicarea încă rcă rii maxime, ceea ce a permis consolidarea primară   a terenului de fundare. Rezultatele mă sură torilor înclinometrice sunt prezentate în fig. 15. ������ță ��ță �� ������� �����ț��� ���

���

���

�

��

��

��

 

�  ����

���� ��

    � ����    �    � ��     �    �    � ����    �    � ��    �    �    �����

���� ��

Tas ări direc ți a nord-sud  Tas ări direc ți a est-vest 

��

����� �� ����ț�  ���� �� ���� ��

���� ��

��

���� ��

���� ��

�

�

�

�

�

�

�

�

�   �

�

�

�

�

�

Fig. 15 Tasări măsurate

Conform figurii 15, tasarea maximă   este de aproximativ 38.5 mm pe ambele direcții, iar tasarea la marginea radierului se încadrează  în intervalul 11.5 .. 15.5 mm. Diferența dintre tasarea la extremitatea nordică   (11.5 mm) și celelalte margini (14.0 .. 15.5 mm) se poate explica printr-o ușoară  neomogenitate a terenului, relevată  și în studiul geotehnic. Ca observație, în proiectarea originală   s-a folosit metoda radierului echivalent, estimându-se o tasare maximă   de 31 mm pentru încercarea de probă . 6.5. Modelarea pilotului izolat

În acest subcapitol s-a modelat pilotul izolat folosind mai multe metode, de complexitate diferită . Acestea vor avea scopul de a determina capacitatea portantă  și ultimă , tasarea la încă rcarea medie pe pilot la încercarea de probă , frecarea laterală  de-a lungul fișei pilotului și rezistența pe vârf.

��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

Metodele sunt aceleași față  de Studiul de Caz nr. 2 (cap. 5.4), tasă rile calculate ale pilotului sunt prezentate în fig. 16.

(a). Curbele complete (b). Zona de tasări 0-10 mm Fig. 16 Curbe de efort – deformație pilot individual

În urma compară rii celor 3 curbe se observă   o potrivire relativ bună   între toate metodele în intervalul (0 .. 4000)kN, care conține întregul spectru de încă rcă ri la care piloții vor fi supuși în exploatare. Peste acest prag, comportamentul plastic predomină și se înregistrează  diferențe mari între metode. În ceea ce privește tasarea corespunză toare încă rcă rii de 3099 kN (aferentă  încă rcă rii maxime presupuse în proiect în timpul încercă rii fundației), se observă  faptul că   modelarea folosind Plaxis 2D supraestimează   tasarea (9.1 mm față   de 5.8 mm), ceea ce poate fi cauzat, printre altele, de erori de corelare a parametrilor sau de modelul constitutiv ales. 6.6. Modelarea fundației de piloți

Modelarea fundației s-a realizat cu ajutorul a cinci metode, cu un accent pe modelă rile numerice, unde s-au folosit trei programe de calcul și două   legi constitutive pentru pă mânt. În continuare metodele se vor descrie pe scurt, iar rezultatele vor fi prezentate sub formă  de diagrame la cap. 6.7.  Metoda factorilor de interac ț iune (Poulos și Davis, 1980)

Metoda dezvoltată   de Poulos și Davis (1980) analizează   tasarea grupului de piloți cu ajutorul așanumitor “factori de influență ”. Abordarea constă   în exprimarea tasă rii fiecă rui pilot ca fiind suma dintre tasarea proprie și tasarea suplimentară  cauzată  de ceilalți piloți din grup. În fig. 17 sunt prezentate valorile factorului de interacțiune pentru pilotul central.

��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

Zonă de influență

Fig. 17 Factori de influență față de pilotul central

Se observă   valori mari ale coeficientului de interacțiune (0.15 .. 0.40), chiar și la piloți amplasați la distanțe de (5-10)d de pilotul central, ceea ce conduce la tasă ri mari ale piloților din zonele centrale. Calcul cu programul Piglet

Programul de calcul Piglet a fost publicat de Prof. M.F. Randolph în anul 1980 pe baza cercetă rilor doctorale ale lui Randolph (1980) și a fost dezvoltat în decursul 25 ani. Programul modelează   grupuri de piloți pe baza unor metode aproximative pentru analiza ră spunsului pilotului izolat supus la  încă rcă ri axiale, laterale sau de torsiune (Randolph și Wroth, 1978). Particularitățile principale ale programului sunt urmă toarele: � Materialul este considerat liniar elastic, � Rigiditatea terenului crește liniar cu adâncimea (așa-numitul teren Gibson), � Coeficientul lui Poisson este constant pe adâncimea pilotului, � Radierul poate fi rigid sau elastic. Pentru acest studiu, s-a ales un radier perfect elastic, cu definiția încă rcă rilor la capă tul superior al fiecă rui pilot. Modulul de deformație propus de program este de tip "Gibson" (liniar crescă tor). Legea de variație a fost concepută   astfel încât valoarea la nivelul radierului să   fie egală   cu cea din tabelul 3, iar media de-a lungul pilotului să  de asemenea cu media ponderată  a modulelor pentru a modulelor din același tabel.  Metoda Poulos – Davis – Randolph (PDR) a fost discutată   la Studiul de Caz nr. 1. (pct. 3.1) Ca un comentariu, mă rimea X, care reprezintă  cota partea a încă rcă rilor, a rezultat de cca. 8.8%, ceea ce arată  că  fundația are un comportament de fundație indirectă .  Metoda Burland (Poulos, 2001) a fost de asemenea menționată   la pct. 3.1. Pentru acest calcul a rezultat faptul că   pilotajul propus corespunde cerinței de capacitate ultimă   a piloților, cu un factor de siguranță   de cca. 3.5. Se menționează   totuși c ă  metoda a fost concepută  pentru situații în care radierul poate asigura capacitatea portantă  necesară , condiție neîmplinită  în cazul prezentului studiu.

Pentru modelare numerică  s-a folosit MEF 2D (Plaxis 2D) și 3D (Plaxis 3D și Midas GTS)

��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

Plaxis 2D

Modelarea în acest program a fost posibilă   datorită   simetriei radiale ale fundației. Din cauză  că  programul nu are încorporat în mod explicit modelarea piloților, aceștia s-au definit ca pereți cu rigiditate echivalentă , cu valori diferite pentru fiecare rând de piloți. Ca și excepție, pilotul central s-a modelat ca un cilindru de beton armat. Elementul de interfață   s-a ales de tip elasto-plastic (Mohr-Coulomb), criteriul de cedare fiind limitarea eforturilor tangențiale dintre pilot și pă mânt la valoarea admisibilă   a frecă rii laterale, determinate anterior. Această  valoare a folst calculată  separat pentru fiecare rând de piloți, conf. relației (5): ci =

(c)i ⋅ Ppilot  

���

Pi

unde: � � �

ci – coeziunea elementului de interfață  de pe rândul “i”, i=A .. H, Ppilot – perimetrul pilotului individual, Pi – perimetrul inelului “i” (cercului care unește centrele piloților de pe inelul respectiv.

 Modelare numerică folosind Plaxis 3D

În cazul calculelor cu Plaxis 3D s-a modelat întreaga fundație folosind elemente finite tridimensionale. Pentru dimensiunea în plan a modelului s-a ales mă rimea 100 m x 100 m (octogon cu diametrul de 100 m), iar adâncimea modelului este de asemenea 100 m, pentru a putea identifica adâncimea la care efectul fundației nu se resimte. Piloții s-au definit ca atare, folosind funcția embedded pile  (pilot forat) a programului, cu diametrul (1.02 m), lungimea (34 m) și caracteristicile betonului. Rezistența pe vârf și frecă rile laterale limită  sau introdus ca valori limită .

Fig. 18 Geometrie 3D

În cazul programului Plaxis 3D s-a realizat o nouă   modelare cu modelul constitutiv hardening soil. Parametrii geotehnici avansați au fost și aici estimați pe baza literaturii.  Modelare numerică folosind Midas GTS NX 3D

În mod asemă nă tor cu Plaxis 3D, Midas GTS folosește Metoda Elementului Finit, în variantă  bidimensională   (stare plană   de deformații) sau tridimensională . Pentru acest studiu de caz, s-a realizat o modelare completă   a fundației, folosind Metoda Elementului Finit tridimensională . Principalele diferențe față  de Plaxis 3D sunt modul de definire a piloților (elemente cu discretizare unidirecțională ) ��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

și

modul de declarare a interfeței pilot-teren (definită   prin capacitatea ultimă   a pilotului și rigiditățile pilotului pe direcție verticală și orizontală ). 6.7. Comparații între metode – funda ția întreagă

Metodele de calcul utilizate pentru modelarea fundației sunt foarte diverse în ceea ce privește parametrii de intrare și modul de analiză . Pentru a putea formula unele concluzii referitoare la modelarea fundațiilor s-au suprapus pe aceeași diagramă  tasă rile mă surate la nivelul radierului, în planul median, obținute prin toate metodele, cu mă sură torile în teren (fig. 19).

Fig. 19 Diagrame de tasări – toate metodele

Din punct de vedere al diferenței dintre tasarea maximă  obținută   cu diferite metode și valorile mă surate în teren, se identifică  trei categorii: 1. Diferențe relativ mici (∆ <20%): Piglet, MEF 3D (Plaxis 3D, Midas GTS NX) cu  Hardening Soil, 2. Diferențe semnificative (20%<∆<100%): PDR, MEF (Plaxis 2D și 3D) cu Mohr – Coulomb, 3. Diferențe foarte mari (∆>100%): Metoda factorilor de interacțiune (Poulos). Se vor enumera câteva concluzii și comentarii referitoare la calculele pe fundația întreagă . Acestea se vor referi îndeosebi la metodele numerice. Prin modelarea cu ajutorul programului Plaxis 3D, folosind legea constitutivă  Hardening Soil, s-a obținut o tasare apropiată  în centrul fundației față  de valoarea mă surată  (41.3 mm calculat, față  de 38.5 mm mă surat), ceea ce confirmă   faptul că   o asemenea lege constitutivă   poate conduce la rezultate realiste pentru fundații de dimensiuni mari. În Plaxis 3D nu s-a înregistrat fenomenul de frecare negativă   (fig. 20a), ceea ce este contrar așteptă rilor, fiindcă   primul strat are proprietăți geomecanice foarte slabe și se află   într-o stare ��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

subconsolidată . O posibilă   explicație este modul de definire a interfeței pilot-pă mânt (limitată  la definirea frecă rii laterale unitare maxime pe fiecare strat). Tasă rile obținute folosind programul Midas GTS NX arată   o bună   potrivire cu mă sură torile  înclinometrice în centrul fundației (cca. 20% diferență ), în timp ce la marginea fundației diferența este de aprox. de 3 ori (34.1 mm calculat față  de 11.5 mm mă surat). Rezultatele confirmă   eficiența programului Midas GTS NX în a modela în mod realist diferitele interacțiuni într-o problemă   complexă  de interacţiune teren - structură . Spre deosebire de Plaxis 3D, în Midas s-au regă sit valori ale frecă rii laterale apropiate de 0 și chiar negative (în primul strat), ceea ce arată  că   programul poate evidenția automat frecarea negativă   a straturilor moi/subconsolidate (fig. 20b).

(a). Plaxis 3D

(b). Midas GTS NX Fig. 20 Frecări laterale Plaxis 3D și Midas GTS NX

În cazul metodei factorilor de interacțiune, tasarea în centrul fundației (136.2 mm) este de cca. 3.5 ori mai mare decât tasarea mă surată  în teren. Diferența foarte mare se explică  prin faptul că   în diagramele propuse de Poulos și Davis (1980) piloții au o interacțiune semnificativă  chiar și la distanțe interax mai mari de 10-15 diametre. 6.8. Concluzii

Studiul de caz nr. 3 este bazat pe un proiect real – un rezervor cilindric de gaz butan din Franţa – supus unei încercă ri la scară   reală , prin umplerea lui progresivă  cu apă , până  la o sarcină  mai mare decât cea din exploatare. Prima parte a studiului a fost dedicată   interpretă rii studiului geotehnic avut la dispoziţie, ceea ce a presupus prelucrarea unui volum mare de informații și, în multe cazuri, corelarea informațiilor disponibile cu parametrii geotehnici clasici, utilizaţi în special în modelă rile numerice. Studiul geotehnic, bazat pe încercă ri presiometrice și de penetrare statică   cu conul (CPT), conform practicii franceze, a identificat o stratificație relativ uniformă   având cinci straturi caracteristice, caracterizată   printr-o alternanță   a straturilor cu proprietăți slabe (mâl, resp. argilă  pră foasă ) cu unele având proprietăți de deformabilitate semnificativ mai bune, care oferă   un bun prilej de a compara

��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

rezultatele obținute pe o problemă  complexă  cu aceeași metodă , în programe de calcul diferite (Metoda Elementului Finit). S-a realizat un program de mă surare a tasă rilor cu ajutorul a două   înclinometre orizontale montate în radier, cu scopul verifică rii calculelor, dar și a preconsolidă rii terenului de fundare în timpul unei  încercă ri care constă   în umplerea rezervorului cu apă , condiția impusă   fiind de limitare a tasă rilor maxime la 50 mm în orice grupare de acțiuni. Tasarea maximă  m ă surată   în centrul fundației la o lună  după   aplicarea ultimei trepte de încă rcare a fost de 38.5 mm, față   de valoarea de 31.0 mm estimată  în proiect. Se menționează  faptul că  nu s-au efectuat încercă ri de probă  pe piloți individuali. În cadrul acestui Studiu de Caz s-a modelat atât pilotul individual, cât și fundația întreagă , cu toate metodele disponibile autorului, cu un accent asupra celor ce utilizează   Metoda Elementului Finite integrată  în programe de calcul specializate (Plaxis 2D și 3D, Midas GTS NX 3D). În ultima etapă   s-a modelat fundația întreagă   folosind o serie de metode, de la metode simplificate până   la metode numerice, care au oferit rezultate cu o dispersie foarte mare a valorilor. În fig. 19 s-a comparat diagrama tasă rilor la baza radierului, cea pentru care există  mă sură tori și s-au comentat rezultatele oferite de fiecare metodă   analizată . Anumite aspecte esențiale, ca de ex. cele legate de alegerea elementului de interfață   se vor discuta la capitolul de concluzii generale (cap. 7). Studiul a evidențiat complexitatea modelă rii unei fundații mixte pe radier pilotat și principalele aspecte care influențează   rezultatele. De asemenea, s-au oferit recomandă ri cu privire la alegerea metodelor potrivite pentru diferite faze ale proiectă rii. 7. CONCLUZII GENERALE ȘI RECOMANDĂRI DE PROIECTARE

În prezentul capitol sunt prezentate concluziile generale ale prezentei Teze de Doctorat şi, pe baza acestora se formulează  recomandă ri de proiectare. 7.1. Concluzii generale

Fundațiile mixte pe radier pilotat reprezintă   o soluție de fundare alcă tuită   dintr-un radier general, un grup de piloți și teren de fundare (între piloți, sub baza piloților și în exteriorul piloților, în zona de influență   semnificativă  a fundației), la care sarcinile verticale sunt preluate parțial de că tre piloți, restul  încă rcă rilor fiind preluate de că tre radier prin presiune de contact. În caracterizarea comportă rii fundațiilor mixte se utilizează  coeficientul de radier pilotat, αpr, definit ca raportul dintre încă rcă rile preluate de piloți și încă rcarea totală , unde valoarea 0 corespunde unei fundații de suprafață , iar valoarea 1 fundației indirecte pe piloți. Una din concluziile importante ale sintezei bibliografice este că   atunci când o fundație mixtă   este proiectată   eficient, coeficientul nu are valoare constantă , ci scade odată  cu aplicarea încă rcă rilor și epuizarea capacității piloților. În cazul unei fundații indirecte se utilizează   o proiectare bazată   pe capacitatea portantă   a grupului de piloți, prin urmare piloții lucrează   la un încă rcă ri semnificativ mici decât capacitatea lor ultimă . În cazul acestor fundații, aportul radierului de a prelua încă rcă ri (care este neglijat în timpul proiectă rii) este în jur de 10-20% și este constant pe întreaga plajă  a încă rcă rilor posibile în exploatare. În cazul unei fundații mixte, proiectarea este bazată   pe reducerea tasă rilor la un nivel acceptabil, iar piloții î și epuizează  întreaga lor capacitate la încă rcă ri mai mici decât sarcina maximă  de serviciu. ��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

Fundațiile mixte sunt recomandate în situațiile în care radierul general poate asigura capacitatea portantă   necesară , însă  tasă rile absolute și / sau diferențiate depășesc valorile admisibile. Conform studiilor de caz documentate de Katzenbach et al. (2000), comportamentul cel mai eficient al unei fundații mixte se obține utilizând o dispunere mai rară   a piloților, în general de (5..6)d și lungimi variabile a piloților, crescă toare din marginea radierului înspre centru, față   de soluțiile clasice de fundații pe piloți unde piloții au în general aceeași lungime și sunt dispuși la distanțe de (2.5..3.5)d. Odată   cu creșterea distanței între piloți, interacțiunea pilot-pilot se diminuează , la distanțe mai mari decât (6..7)d ea devine nesemnificativă , prin urmare, tasarea piloților se produce independent și după  un anumit nivel al încă rcă rilor atrage după   sine și tasarea radierului, care rezultă   în creșterea presiunii de contact și, inerent, a fracțiunii din încă rcă ri preluate de radier. În Studiul de Caz nr. 1 s-a realizat un calcul parametric pe o serie de fundații cu geometrie simplă , principalul scop fiind identificarea comportamentului de fundație mixtă   în configurații și condiții de teren diferite. Studiul este unul teoretic, condițiile de teren, geometria fundației și încă rcă rile au fost concepute pentru a pune în evidență   fenomenele complexe de interacțiune teren - structură , eficiența piloților în a reduce tasă rile și principalele date de intrare care influențează   rezultatele. În acest scop s-a utilizat o serie de metode pentru calculul radierului f ă ră   piloți, respectiv a radierului pilotat cu diferite geometrii și condiții de teren Modelarea numerică   cu programul de element finit Plaxis 3D a pus în evidență   comportamentul fundației pe piloți, respectiv de fundație mixtă  în funcție de distanța între piloți. În ceea ce privește influența parametrilor, se subliniază   importanța alegerii modulului de deformație al terenului, De asemenea, este importantă   alegerea fineții discretiză rii și a mă rimii modelului, o discretizare prea grosieră , sau un model prea puțin extins în plan sau adâncime pot altera rezultatele. În Studiul de Caz nr. 2  s-a analizat comportamentul unui pilot individual pe baza unei încercă ri statice de probă   la un pilot dintr-o lucrare de infrastructură . Scopul studiului a fost de a parcurge etapele referitoare la calculul pilotului individual din cadrul unui proces de proiectare avansată  a unei fundații mixte, utilizând diferite metode. De asemenea, s-a urmă rit aplicarea corelațiilor dintre parametrii geotehnici obținuți în laborator, respectiv din investigații in situ, care au fost ulterior utilizate pentru Studiul de Caz nr. 3. Astfel, s-a calculat capacitatea portantă   a pilotului folosind două   metode simplificate, respectiv s-a determinat curba de efort - deformaţie a pilotului folosind trei metode: ecuațiile Frank & Zhao, metoda analitică   Fleming și modelare numerică   în element finit folosind Plaxis 2D (cu legile constitutive Mohr-Coulomb și Hardening Soil). În urma compară rii rezultatelor s-a concluzionat că   toate metodele folosite au oferit rezultate realiste, însă   multiplele corelă ri implică   un grad mai mare de incertitudine a rezultatelor. Studiul de caz nr. 3   reprezintă   partea principală  a pă rții aplicative din cadrul prezentei teze. El se bazează   pe un proiect real – un rezervor cilindric de gaz butan din nordul Franței, fundat pe un radier pilotat – supus unei încercă ri la scară   reală , cu monitorizarea tasă rilor radierului printr-un sistem de două  înclinometre orizontale dispuse pe direcții ortogonale în radier.

În cazul acestui studiu au fost disponibile informații extinse despre condițiile geotehnice, geometrie,  încă rcă ri, precum și rezultatele mă sură torilor pe teren. Prin urmare, a fost posibilă   modelarea realistă  a ��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

fundației, folosind diverse metode cu grade diferite de complexitate, mergând de la metode simplificate până   la metode numerice (MEF în două   programe de calcul, Plaxis şi Midas 2D și 3D, folosind două   legi constitutive diferite). Din pă cate nu au fost disponibile rezultate ale unor încercă rii de probă   pe piloți individuali, în lipsa că rora nu a putut fi parcursă   etapa de calibrare a modelului de calcul. Se atrage atenția asupra importanței cruciale pe care o au legea constitutivă   pentru pă mânt, modul de definire a elementului de interfață  și alegerea realistă   a parametrilor geotehnici, în mod special a modulilor de deformație, în calculele numerice. În ceea ce privește legea constitutivă , studiul a ară tat faptul că   este recomandată   modelarea fundației folosind legi constitutive avansate, ca de exemplu de tip  Hardening Soil. Soluția optimă   este alegerea elementului de interfață   pe baza unei calibră ri prealabile pe încercă ri instrumentate pe piloți sau a unei modelă ri în centrifugă  la scară  redusă . 7.2. Recomandări pentru proiectare

Prezentul capitol conține o serie de recomandă ri pentru proiectarea fundațiilor mixte pe radier pilotat,  începând de la alegerea soluției și până   la proiectarea detaliată  și evoluția comportă rii în timp. Aceste recomandă ri au fost dezvoltate pe baza rezultatelor obţinute în capitolele anterioare. În proiectarea unei fundații mixte ar trebui parcurse urmă toarele etape: I. Analiza soluțiilor clasice de fundare I.1. Stabilirea valorilor acceptabile în starea limită  de exploatare, I.2. Predimensionarea soluției de radier general, I.3. Predimensionarea soluției de fundare indirectă  cu piloți, I.4. Analiza globală  a soluțiilor, comparație cu valorile limită , analiză  economică , II. Proiectarea fundației mixte II.1. Predimensionare iterativă  a fundației mixte, II.2. Analiză  simplificată  radier pilotat II.3. Calibrarea modelului pe baza unui model fizic, II.4. Proiectare detaliată , II.5. Construcție și monitorizare în timp. În continuare se vor detalia aceste etape. I.

Analiza soluțiilor clasice de fundare

Pentru a putea analiza eficiența acestei soluții este necesară   predimensionarea prealabilă   a soluțiilor clasice de radier general și fundație pe piloți și evaluarea lor, în ceea ce privește comparația cu stă rile limită , efectul asupra vecină tăților și din punct de vedere economic (posibilități tehnologice de execuție, cost total, timp de execuție). I.1. Stabilirea valorilor acceptabile în starea limită  de exploatare Din punct de vedere al proiectă rii fundației, primul pas este stabilirea valorilor acceptabile aferente în special stă rii limită   de serviciu. În general, acestea se referă   la tasarea maximă   admisibilă  și tasă rile diferențiate (rotiri) admisibile între diferite zone ale fundației.

��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

I.2. Predimensionarea soluției de radier general Este recomandat ca predimensionarea radierului să   se efectueze cu o metodă   (sau combinații de metode) care să țină  cont de interacțiunea dintre structură , radier și teren de fundare. De asemenea, este esențială   estimarea realistă   a parametrilor terenului care guvernează   relaţia efort - deformaţie a radierului. În primul rând se menționează   legea constitutivă   a terenului, a că rei alegere influențează  semnificativ eforturile și deformațiile. Principalele întrebă ri care pot fi puse în această  etapă  sunt urmă toarele: � Capacitatea portantă  a terenului de fundare este suficientă  pentru o fundare directă ? � Tasă rile și înclină rile maxime se încadrează  în limitele acceptabile? � Eforturile din radier se încadrează   în limitele admisibile? Grosimea și armarea care rezultă  sunt raționale? De cele mai multe ori, dacă   niciunul din aceste criterii nu este acceptat, este recomandată   o fundație indirectă   sau o soluţie de îmbună tățire a terenului de fundare. Dacă  însă   capacitatea portantă   este suficientă   (sau aproape de valoarea necesară ), dar eforturile și deformațiile sunt excesive, se recomandă  analiza aprofundată  a soluției de fundare mixtă . I.3. Predimensionarea soluției de fundație indirectă  Pentru predimensionarea soluției de fundație indirectă  se poate folosi o varietate de metode, de la metode simplificate (de ex. cele bazate pe radiere echivalente), până  la metode analitice integrate în programe de calcul care țin cont de interacțiune teren-structură și interacțiune pilot-pilot. În urma calculului se urmă resc urmă toarele rezultate: configurație grup de piloți, capacitate ultimă  pilot individual și grup de piloți, curbă   de efort - deformaţie pentru pilotul individual și grupul de piloți, în special la compresiune și eforturi în radier. I.4. Analiza tehnico-economică  a soluțiilor În această   etapă   trebuie realizată   o analiză   tehnico-economică   a soluțiilor clasice de fundație directă , respectiv indirectă . Din punct de vedere tehnic, se analizează   satisfacerea stă rilor limită   ultime și de serviciu ale fundației, împreună   cu efectele asupra interacțiunii cu structura de rezistență , dar și a efectului asupra construcțiilor vecine. În cadrul analizei economice, se evaluează   costul total al sistemului de fundare și timpul de execuție. În urma acestor analize se stabilește dacă  se optează  pentru o soluție clasică  de fundare sau se analizează  posibilitatea proiectă rii unei fundații mixte. II.

Proiectarea fundației mixte II.1. Predimensionare iterativă  a fundației mixte

Această   etapă  con ține principalele calcule și interpretă ri inginerești specifice fundațiilor mixte. Se vor propune diferite configurații de piloți pentru a fi analizate drept componente ale fundației mixte. Se vor avea în vedere câteva principii, de exemplu asigurarea unei distanțe de aprox. (4.5 .. 6)d, la care radierele pilotate au comportamentul cel mai eficient. Pentru predimensionarea piloților se poate folosi metoda Burland, prin care diferența dintre tasarea radierului f ăr  ă   piloți și cea admisibilă  (sa) se preia printr-un grup de piloți, utilizând 90% din capacitatea lor ultimă . Recomandă ri pentru variația lungimii, diametrului și a dispunerii: Este recomandat ca piloții să  fie amplasați strategic, în funcție de nivelul de încă rcare din fiecare zonă . ��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

În general diametrul piloților este constant, pentru a oferi o rigiditate relativ uniformă   a fundației. Pentru proiectele documentate în această  tez ă   s-au folosit piloți forați cu diametre între 0.75 .. 1.5 m și lungimi între 20 .. 45 m. Acest interval se poate considera ca unul de referință , în timp ce lungimea necesară   a piloților depinde foarte mult de nivelul încă rcă rilor și natura terenului, fiind necesare și lungimi de peste 100 m pentru cazuri extreme. II.2. Analiză  simplificată  radier pilotat În această  etapă  se va realiza o analiză  aproximativă  a radierului pilotat, pentru a determina dacă  stă rile limită   nu sunt atinse și pentru a estima capacitatea radierului de preluare a încă rcă rilor. Pentru această  analiză   se recomandă   utilizarea metodei Poulos-Davis-Randolph (sau a altor metode bazate pe același principiu). Metoda permite estimarea, printr-un volum rezonabil de calcul, a curbei de efort - deformaţie a terenului de fundare prin simplificarea ei într-o curbă   triliniară . De asemenea, cu ajutorul acestei metode se poate estima încă rcarea limită   de proporționalitate, corespunză toare epuiză rii capacității ultime a piloților și cota parte a încă rcă rilor preluate de piloți în zona de comportare liniară . O altă   recomandare este bazată   pe studiile de caz ale fundațiilor zgârie-norilor construite în Frankfurt. Coeficientul de radier pilotat, αpr (cota parte a încă rcă rilor preluate de piloți) a fost în jur de 0.7 la  încă rcă ri mici (începutul construcției), iar odată   cu aplicarea încă rcă rilor, valoarea lui a scă zut la aprox. 0.50-0.55, în condițiile în care majoritatea piloților sau toți și-au epuizat capacitatea portantă . II.3. Calibrarea modelului pe baza încercă rilor în teren În această   etapă   se calibrează   modelul de calcul pe baza unuor încercă ri de probă . Această   etapă   este recomandată   pentru proiectarea orică rei fundații de adâncime, însă  este omisă  de multe ori în practică , din cauza costului, dar mai ales a timpului necesar. Cel mai practic mod de a realiza calibrarea este prin efectuarea unei încercă ri prealabile instrumentate asupra unui pilot izolat sau unui grup de piloți (mai rar, din cauza costurilor foarte mari). Alternativ, calibrarea se poate efectua și prin experimente la scară  redusă  în centrifugă . Este recomandat ca aceste încercă ri să  fie efectuate până   la cedarea pilotului. În urma încercă rii se pot determina cu mare precizie, capacitatea ultimă   a pilotului, curba efort - deformaţie, evoluţia în timp a rezistenței pe suprafața laterală și pe baza pilotului. II.4. Proiectare detaliată  În această   etapă   se proiectează  și se detaliază   complet sistemul de fundare, care trebuie să   satisfacă  toate stă rile limită , efectul asupra construcțiilor și utilităților vecine, dar și a condițiilor de compatibilitate a deformațiilor cu elementele structurii de rezistență . În ceea ce privește metoda de calcul folosită , este dificil să   se ofere recomandă ri clare, deoarece proiectarea fundațiilor depinde foarte mult de practicile locale, legislațiile naționale și experiența și modul de lucru individual al fiecă rui proiectant. Cu titlu de sugestie, este de preferat ca metoda folosită  să  țină   cont de toate interacțiunile relevante  între elementele structurii, a fundației și a terenului de fundare. De asemenea, ea trebuie să  estimeze în mod realist deformațiile fundației și ale terenului în anumite zone de interes din vecină tate (ex. ��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ �������

�����ő �����

monumente, utilități publice). Pentru proiectele complexe se recomandă  Metoda Elementului Finit 3D, calibrată  în prealabil pe baza unui model fizic (încercare de probă ). II.5. Construcție și monitorizare în timp. Urmă rirea comportă rii fundației în timpul construcției și exploată rii construcției este o etapă   foarte importantă  la lucră ri de complexitate mare. Dintre metodele prin care se poate monitoriza un radier pilotat se menționează   înclinometrele orizontale dispuse în radier și celulele de presiune dispuse sub radier. Cu ajutorul acestor mă sură tori se poate verifica dacă   în proiect s-a estimat corect comportamentul real al fundației. În cazul în care primele mă sură tori prevestesc o depășire ulterioară  a st ă rilor limită , se pot efectua lucră ri de intervenție, care, deși costisitoare, pot preveni apariția unor degradă ri ulterioare severe. Mult mai important, rezultatele pot fi folosite pentru optimizarea proiectelor viitoare în terenuri asemă nă toare. 7.3. Contribuții personale

Principalele contribuții personale incluse în teza de doctorat sunt urmă toarele: �

Sintez ă bibliografic ă:Autorul tehnice și științifice actuale,

a realizat o sinteză   bibliografică   a unui numă r mare de publicații constând în articole teoretice despre investigații geotehnice și metode de calcul, studii de caz, normative de proiectare, manuale de utilizare a programelor de calcul, etc.

�

Studiu teoretic asupra metodelor specifice de calcul: Metodele de calcul prezentate în detaliu  în sinteza bibliografică   (simplificate, analitice sau numerice) au fost aplicate pe un studiu de caz teoretic, simplificat, pentru a pune în evidenţă  limită rile şi domeniul de aplicare al acestora.

�

Studiu de caz asupra calculului pilotului individual In studiul de caz 2 a fost abordată  problema calculului pilotului individual, respectiv a estimă rii curbei efort – deformaţie a acestuia, utilizând metode analitice şi numerice. Acest studiu de caz a fost bazat pe mă suratori reale.

�

Studiu de caz complex asupra unui rezervor de gaz instrumentat şi încercat de prob ă pe teren

Pentru abordarea acestui studiu de caz a fost necesară   aplicarea mai multor metode (simplificate şi analitice), printre care şi metoda elementului finit în mai multe variante: 2D şi 3D, două   programe de calcul (Plaxis şi Midas GTS NX), două   legi constitutive pentru teren (Mohr – Coulomb şi  Hardening Soil). Prin compararea rezultatelor au fost identificate avantajele și limită rile acestor programe și s-au formulat recomandă ri pentru utilizarea lor. �

Formularea de recomand ări practice pentru

proiectarea fundaţiilor mixte pe radier pilotat, care pot constitui un document util pentru proiectanţi, dar şi o bază   de plecare pentru elaborarea unui ghid de proiectare naţional al acestor fundaţii.

În timpul elaboră rii tezei de doctorat am elaborat şi publicat un numă r de 8 articole științifice. 1.

Szerző, Á., Optimization of foundation solutions for wind turbines, Mathematical Modelling in Civil Engineering,

Scientific Journal of the Technical University of Civil Engineering, Bucharest, No. 4, 2012

��

������� �������Ă��� �����Ț����� ����� �� ������ ������� 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

�����ő �����

Szerző, Á.,  Numerical modelling of piled raft foundations, Mathematical Modelling in Civil Engineering, Scientific

Journal of the Technical University of Civil Engineering, Bucharest, Special Issue, 2013 Szerző, Á., Case study on an instrumented piled raft foundation for a gas silo, Mathematical Modelling in Civil Engineering, Scientific Journal of the Technical University of Civil Engineering, Bucharest, Special Issue, 2014 Szerző, Á.,  Deep excavation in difficult conditions – design of retaining structure, challenges and solutions, XV Danube-European Conference on Geotechnical Engineering, Conference Proceedings, Viena, 2014 Szerző, Á.,  Deep excavation in difficult conditions – design of retaining structure, challenges and solutions, Proceesings of the Second International Conference for Phd Students in Civil Engineering, Cluj-Napoca, 2014 Szerző, Á., Skin friction of soil displacement threaded piles. What instrumented load test and what design norms say?, Proceesings of the 24th European Young Geotechnical Engineers Conference (EYGEC), Durham, UK, 2015 Hulpuș, T., Szerző, Á., A., Sata, L.,  Metode de realizare a excava ț iilor adânci în zone urbane folosind sprijiniri definitive, Revista Construc ț iilor, Martie 2015 Szerző, Á., Măgureanu, A., Sata, L., Manea, S., Sisteme de sprijinire cu ancoraje temporare cu bare rigide monitorizate, Revista Construcț iilor, Mai 2015

Bibliografie selectivă: 1.

ASTM D5778-12, Standard Test Method for Electronic Friction Cone and Piezocone Penetration Testing of Soils,

2012 2.

Brinkgrave, R. B. J. (ed.),  Beyond 2000 in Computational Geotechnics. 10 Years of Plaxis International, Proceedings

of the Internatinal Symposium Beyond 2000 in Computation Geomechanics, Amsterdam, 1999 3. Borel, S., Comportement et dimensionnement des fondations mixtes,  Thése pour Obtenir le Grade de Docteur de L’École Nationale des Ponts et Chaussées, Paris, 2001 4. Bowles, J. E., Foundation Analysis and Design, McGraw – Hill Book Company, 1986 5. Brown, P.T., Wiesner, T.J, The behaviour of uniformly loaded piled strip for footings , Soils and Foundations, 15, 1975 , 13-21 6. Burland, J. B., Shaft friction of piles in clay – A simple fundamental approach, Ground Engineering 6 (3), 1973, 3042 7. Burland, J. B., Piles as settlement reducers, Keynote Address, 18 th Italian Congress on Soil Mechanics, Pavia, Italy, 1995 8. Butterfield, R., Banerjee, P. K.,  An elastic analysis of compressible piles and pile groups, Geotechnique, 21, 1, 1971, 43-60 9. DIN 1054:2005-01,  Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau  (Verificarea siguran ţei lucrărilor de terasamente şi fundaţii), 2005 10. EN 1997-1: Eurocode 7: Geotechnical Design – Part 1: General Rules, 2004 11. Fascicule N°62  – Titre V,  Régles Techniques de Conception et de Calcul des Fondations des Ouvrages de Génie Civil, Ministére de L’Équipment, du Logement et des Transports, N° 93-3 T.O., 1993 12. Fleming, W. G. K.,  A new method for single pile settlement prediction and analysis, Géotechnique 42, No. 3, 1992, 411-425 13. Frank, R., Zhao, S. R.  Estimation par les paramétres pressiométriques de l’enforcement sous charge axiale de pieux  forés dans des sols fins, Bulletin de Liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées, Paris, No. 119, 1984, 17-24 14. Guo, W.D., Theory and Practice of Pile Foundations, CRC Press, Taylor & Francis Group, London, 2013 15. Hain, S. J., Lee, I. K., The analysis of flexible raft-pile systems, Géotechnique, 28, 1, 1978, 65-83 16. Hanisch, J., Katzenbach, R., König, G.,  Designer’s Guide to EN 1997: Geotechnical Design – General Rules, Thomas Telford, London, 2001 17. Hewitt, P. B., Gue, S. S., Piled raft foundation in a weathered sedimentary formation, Kuala Lumpur, Malaysia, Proc. Geotropika, Malacca, Malaysia, 1994, 1-11 18. Hongladaromp, T., Chen, N.-J., Lee, S-L,  Load distribution in rectangular footings on piles, Geotech. Eng, vol. 4, no. 2, 1973, 77-90 19. Hooper, J.A., Observations on the Behaviour of a Piled – Raft Foundations on London Clay , Proc. of the Institution of Civil Engineers, 55(2), 1973, 855-877 20. Katzenbach, R., Arslan, U., Moormann, C., Piled Raft Foundation Projects in Germany, J.A. Hemsley (ed.), Design Applications of Raft Foundations, Thomas Telford, London, 2000, 323-392

��