Curs 10

(1)

Structuri de sprijin în ingineria geotehnică

note de curs

-Prof. dr. ing. Anghel Stanciu

Cursul nr. 10

Pneusol, Gabioane, Tervoile, Texmour, Texol,

Polyfelt, Buses metalliques

Bibliografie:

Flener E.B., Karoumi R., Dynamic testing of a soil-steel composite railway bridge, Engineering Structures 31 (2009); 9:2803-2811. Lambert S., Nicot F. and Gotteland P., Uniaxial compressive behavior of scrapped tire and sand-filled wire netted geocell with a

geotextile envelope, Geotextiles and Geomembranes 29 (2011); 8:483-490.

Tang C. et al., Strength and mechanical behavior of short polypropylene fiber reinforced and cement stabilized clayey soil, Geotextiles and Geomembranes 25 (2007); 9:194-202.

Yoon Y.W., Cheon S.H. and Kang D.S., Bearing capacity and settlement of tire-reinforced sands, Geotextiles and Geomembranes 22 (2004); 15:439-453. http://www.google.ro/imghp?hl=ro&tab=ii http://www.besafenet.org/ http://cee.engr.ucdavis.edu/ http://www.tubosider.hu/csoszerkezet http://www.contech-cpi.com/

(2)

 Pneurile sunt produse high-tech realizate din

materiale de calitate superioara provenite din

industria chimica, textila si metalurgica. Conform

unui raport intocmit in 2006, in Uniunea Europeana

s-au acumulat 3.23 milioane de tone de anvelope.

Printr-o directiva data in acelas an, toate aceste

anvelope trebuie reciclate.

http://www.recyclingmagazin.de/

 Pneusolul a fost inventat de catre M. Nguyen

Thanh Long (inginer vietnamez)

 Pneusolul reprezinta o tehnica de reabilitare a

solurilor, rezultata din asocierea a doua elemente:

pneuri/anvelope si sol/pamant

“

pneu

” – toate elementele de pneuri uzate (partile

laterale si banda de rulare) sau pneuri intregi asezate

liniar sau in straturi

“

sol

” – toate varietatile de teren natural, artificial sau

(3)

3 Structuri de sprijin în ingineria geotehnică - note de curs

Prof. dr. ing. Anghel Stanciu; Asist. drd. ing. Oana Colţ; dr. ing. Mircea Aniculăesi; drd. ing. Florin Bejan

TIPURI DE PNEUSOL:

• Pneusol format din pneuri grele utilizate intregi

• Pneusol format din elemente ale pneului (benzile de rulare sau partile laterale) urmand

principiile de realizare a gabioanelor mari sau mici functie de dimensiunile pneurilor;

• Pneusol format din partile laterale ale pneului dispuse in straturi care urmeaza principiile de

realizare a pamanturilor consolidate

UTILIZARI:

• ranforsarea solurilor;

• realizarea zidurilor de sprijin;

• reductor al impingerii active;

• absorbant de energie;

• reducator de pante;

• rambleuri lejere;

(4)

•umpluturi uşoare (rambleuri, taluzuri, teren de fundare) ce diminuează cu până la 40 %

presiunile directe:

(5)

(6)

AVANTAJE:

• rezolva problemele de reciclare ale anvelopelor uzate;

• este usor de pus in opera;

• asigura continuitatea cu rambleele adiacente;

• permite realizarea constructiei in etape si ploturi;

• confera posibilitatea de a construi pereti curbi cu raza de curbura mica;

• se poate folosi si pentru lucrari subacvatice.

(7)

ELEMENTE COMPONENTE:

1. PARAMENTUL

• din elemente de beton

(8)

ELEMENTE COMPONENTE:

2. PNEURILE

Elementele rezultate din decuparea anvelopelor

pot fi folosite dispunandu-se in diferite moduri:

• partile laterale (flancurile) asezate pe cant;

• benzile de rulare asezata pe cant;

• benzile de rulare aplatizate;

• pneuri grele intregi asezate in straturi;

• pneuri usoare asezate in straturi

(9)

ELEMENTE COMPONENTE:

3. LEGATURILE INTRE PNEURI

• legaturi metalice din otel dur cu diametrul de 16 mm

• agrafe U pentru benzile de rulare care au ecartament relativ slab necesitandu-se fixarea lor in

sol

• legaturi specifice in cazul a folosirii armaturilor metalice tip Teree Armee la peretii de pneusol

(10)

ELEMENTE COMPONENTE:

4. MATERIALUL DIN RAMBLEU

• nu se impune nici un criteriu granulometric particular;

• trebuie sa asigure o aderenta cat mai buna;

(11)

DIMENSIONAREA

1. GENERALITATI

• Incercarile efectuate pe modele bidimensionale au pus in evidenta existenta a trei tipuri de

rupturi in zidul din pamant ranforsat cu pneuri:

Ruptura prin alunecare

Ruptura datorata alunecarii

armaturilor cu lungime insuficienta

Ruptura in masiv datorata rupturii

armaturilor si propagării lor

(12)

DIMENSIONAREA

1. GENERALITATI

• Dimensionarea interna, adica determinarea rezistentei la tractiune a pneurilor din

ranforsare si a lungimii lor pentru a evita rupturile prin ruperea pneurilor sau din

cauza aderentei;

• Dimensionarea externa, adica verificarea stabilitatii la rasturanare, alunecare la

baza, sau a alunecarii generale si verificarea conditiilor de drenaj. Acestea sunt

problemele mecanicii clasice a solului si fundatiilor.

(13)

DIMENSIONAREA

2. Calculul la tractiune in pneuri

Principiul de calcul utilizat pentru determinarea eforturilor de tracţiune in pneuri constituente a unui zid din Pneusol consta in scrierea relaţiilor de echilibru generala intre benzile de pneu si parament la nivelul considerat.

Dimensionarea interna a unui zid de Pneusol Echilibrul local intre parament si patul de ranforsare se traduce in Pneusol prin formula:

T =Ka v H unde: Ka = tg( /4+ /2) in cazul unui sol necoeziv

H este spaţiul dintre doua pneuri de ranforsare.

Echilibrul zidului de susţinere la actiunea fortelor ce se exercita permite considerarea a trei tipuri de repartitie: repartitie liniara: T1=Ka  H (1+ Ka H2/L2)

repartitia lui Meyerhof T2= Ka H H /(1- Ka H2/3L2) repartitie uniforma T3= Ka H H

(14)

DIMENSIONAREA

3. Calculul lungimii de aderenta (SCHLOSSER, 1972)

Daca eforturile normale  ce se exercita asupra pneurilor sunt uniforme , aproximativ egale cu valoarea lui (H) rezultata din efectul pamantului , condiţia de aderenta devine :

Tm< 2bf H dl = 2bf H La de unde:

la>Tm/2bfH ~ Ka H /2bfn n fiind numarul de amaturi pe metru.

Tinand cont de experienta de la pamanturi armate s-a optat pentru o geometri L = 0,5H, L fiind latimea zidului iar H inaltimea.

(15)

STUDIU DE CAZ 1

Realizarea unei structuri din pamant armat

Amplasament: parcul IKRAM, Universitatea Putra Malaysia, Malaysia

Suprafata excavata: 7m latime si 5 m inaltime

Lungimea armaturilor: 5m la baza si 3 m la varf

Numar cauciucuri: 2100 bucati puse pe 25 straturi;

Numar muncitori: 5 muncitori necalificati

Numar zile de lucru: 20

(16)

STUDIU DE CAZ 1

Realizarea unei structuri din pamant armat

Etapa 2. Asezarea primului rand de

anvelope si realizarea legaturilor

din franghie de polipropilena

Etapa 3. Umplerea anvelopelor cu

materialul excavat si compactarea

(17)

STUDIU DE CAZ 1

Realizarea unei structuri din pamant armat

Etapa 4. Repetarea etapelor 2 si 3

Etapa 5. Finalizarea lucrarii

(18)

STUDIU DE CAZ 2

(19)

STUDIU DE CAZ 2

(20)

Gabioanele

(din italianul gabbione = “cusca mare“) sunt structuri celulare realizate cu

elemente paralelipipedice din plase metalice galvanizate si umplute cu pietre ce au

caracteristici mecanice si dimensiuni adecvate. Fiecare unitate este bine legata de celelalte prin

legaturi astfel incat sa se obtina o structura monolita.

(21)

Utilizarea gabioanelor la stabilizarea taluzurilor si versantilor

(22)

(23)

Utilizarea gabioanelor la realizarea podetelor metalice

(24)

ELEMENTE COMPONENTE:

1. Carcasa metalica

• realizata din plasa de sarma dublu torsionata si

galvanizata

• In functie de dimensiuni exista mai multe tipuri:

 Gabioane simple

 Gabioane cu diafragma

 Gabioane Jumbo;

 Gabioane sac;

(25)

ELEMENTE COMPONENTE:

2. Materialul de umplutura

- se pot utiliza pietre de rau sau materiale concasate cu dimensiuni impuse;

- pietrele trebuie sa nu fie gelive, solubile si sa aibe o duritate buna.

(26)

CARACTERISTICI STRUCTURALE:

 Structura armata – capabila sa preia eforturi importante;

 Structura supla – deformabilitatea structurii nu afecteaza

rezistenta;

 Structura drenanta – capabila sa capteze si sa evacueze

apa din infiltratii care este unul din factorii de instabilitate

a pamantului.

CARACTERISTICI FUNCTIONALE:

 Durata de viata – se poate considera interventia ca

definitiva;

 Usurinta de punere in opera – nu necesita personal

calificat sau echipamente speciale;

 Posibilitatea de a modifica structura in functie de

necesitati;

 Posibilitatea de intretinere – care de multe ori nici nu este

necesara.

TIPURI DE ZIDURI DIN GABIOANE:

(27)

CRITERII DE CALCUL:

(28)

EFORTURILE DIN MASIV:

1. IMPINGEREA PAMANTULUI

Terenuri necoezive: S

_a

=

1 2

·γ

t

·H

2

_·K

a

Terenuri coezive: S

_a

=

1 2

·γ

t

·H

2

_·K

a

-2·c·H K

a

2. SUPRASARCINA

S

_a

=

1

2 ·γ

t

·H

2

_·K

a

· 1+

2·

p

_γ

0 t

H

(29)

VERIFICAREA STRUCTURII:

1. VERIFICAREA LA ALUNECARE

η

_S

=

F

s

F

_i

F

_s

=fN+cB+S

_p

cosδ+S

_r

N=W

_m

+W

_s

+W

_f

+S

_u

sinδ-S

_p

sinδ

_p

+p

₀

t

F

_i

=S

_a

cosδ

(30)

VERIFICAREA STRUCTURII:

2. VERIFICAREA LA RASTURNARE

η

_r

=

M

s

M

_i

η

_i

=

S

P

S

(31)

VERIFICAREA STRUCTURII:

4. VERIFICAREA REZISTENTEI ZIDULUI

σ

_max

=

N

B-2e

σ

_max

=

1 B

· 1+

6e

B

(32)

(33)

SISTEMUL TERRAMESH:

Etapa 1. Pozitionarea elementului prefabricat

(34)

SISTEMUL TERRAMESH:

Etapa 3. Asamblarea diafragmelor si legaturilor pentru formarea celulelor

(35)

SISTEMUL TERRAMESH:

(36)

 Procedeul "TERVOILE" este un concept de reţinere a terenului inventat de inginerul Curt

Valerian, să răspundă într-un mod economic, rapid şi sigur nevoilor proiectantilor şi

contractorilor.

 Ideea a pornit de la necesitatea optimizarii utilizarii materialelor industriale disponibile (tabla

metalica sau de aluminiu ondulată, grilaje metalice) prin mobilizarea rezistentei lor la intindere.

Avantaje :

• Suporta realizarea unui structuri de sustinere cu inclinari

foarte mici;

• Sunt foarte usor de manipulat si transportat;

• Punerea in opera este rapida si nu necesita o echipa

specializata.

(37)

TIPURI DE STRUCTURI

(38)

TIPURI DE STRUCTURI

(39)

TIPURI DE STRUCTURI

(40)

TIPURI DE STRUCTURI

3. TERVOILE DIN TABLA

(41)

Eforturile unitare

ce actioneaza pe planul de referinta sunt:



Efortul unitar vertical:



_z





 

z



Efortul unitar orizaontal normal:



x



K

a



z



Efortul unitar orizontal parallel:



y



K

0



z

Calculul se face analog ca la structurile din pamant armat considerand o zona activa si una

pasiva.

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

57

Înălţime : 5-7 metri

Lungime : 240 metri

Suprafaţă : cca.1500 mp

Umpluturi :cca. 15000mc

Durata de execuţie : 3 luni

(58)

Textomur consta din dispunerea de geogrile sau geotextile la o distant ape vericala de

500mm intre care se aseaza si se compacteaza umplutura de material coeziv sau granular.

Fatada se realizeaza cu elemente prefabricate metalice captusite cu geotextil. Fatada poate fi

acoperita cu pamant si plante pentru a reda taluzul in circuitul natural.

(59)

Etapa 1.

Dispunerea geotextilului sau geogridului

Etapa 2.

Dispunerea fatadei de otel si pozitionarea sa

Etapa 3.

(60)

Etapa 4.

Introducerea de bare de metal in spatiul

format pentru a nu se deplasa in timpul

asternerii umpluturii

Etapa 5.

Asternerea materialului de umplutura in

starturi si compactarea lui

Etapa 6.

Dupa realizarea unei inaltimi de 500mm

asezarea urmatorului strat.

(61)

Specificatii

Elementel de fatada textomur au 5m lungime si un diametru de 8-10mm. Inaltimea unui start

este de aprox. 500mm iar lunginea armaturilor se stabileste in functie de proiect. Unghiul de

inclinare poate fi de 55° pana la verticala.

Avantaje

•Pot fi utilizate ca metrial de umplutura materialul local.

•Flexibilitate - Pot fi realizate curbe, colturi, terase, lungimi variabile.

•Durabilitate – Au o durata de viata de aprox 120ani.

•Se construiesc usor fara sa necesite o fundatie.

•Constructia se realizeaza fara a necesita sprijiniri.

Utilizari

1.Structuri de sprijin

2.Realizarea taluzelor pentru caile ferate.

3.Bariere fonice

4.Sprijinirea alunecarilor de teren

5.Extinderea suprafetelor construibile.

(62)

(63)

63

Înălţime : 9 metri

Lungime : peste 300 metri

Suprafaţă : cca.2300 mp

Umpluturi :cca. 23000mc

Durata de execuţie : 8 saptamani

Sistem folosit : Textomur

(64)

Texsolul este un material suplu si rezistent rezultat prin ranforsarea unui material granular cu

fire continui. Poate fi utilizat la realizarea zidurilor de sprijin cu pante mari, sau la stabilizarea

pantelor

Firele din polyester sau poliamida sunt foarte fine (0,068 – 0,383mm diametru) se amesteca

usor in golurile din structura scheletului granular.

(65)

Pamanturile

armate

se

pot

obtine

fie

prin

introducerea in masa pamantului a unor armaturi continue (folii,

grile, benzi sau bare) dispuse in anumite scheme fie prin

amestecarea aleatoare a fibrelor cu pamantul.

Conceptul de armare a pamantului cu fibre naturale a

aparut inca din antichitate. In 1985 Leflaive a stabilit o metoda de

ranforsare a pamantului prin utilizarea unor filamente polimerice

continue. In ultima perioada pamanturile armate cu fibre

distribuite aleator a atras atentia multor ingineri geotehnicieni si

implicit o crestere a numarului de lucrari realizate folosind

tehnologii tip “Texsol “.

In comparatie cu armarea sistematica a pamanturilor

armarea aleatoare are unele avantaje. Modul de realizare al

pamanturilor armate cu fibre distribuite aleator imita stabilizarea

pamanturilor prin amestecare. Fibrele sunt usor de adaugat si

amestecat cu pamantul la fel ca in cazul cimentului, varului sau a

altor aditivi. Distributia aleatoare a fibrelor ofera o oarecare

izotropie si limiteaza aparitia planurilor potentiale de rupere ce

se pot dezvolta paralel cu orientarea fibrelor.

(66)

In 2006 un grup de cercetatori de la Universitatea Nanjing din China au realizat un

studiu privind imbunatatirea pamantului cu fire de polipropilena si ciment. Rezultatele acestui

studiu au scos in evidenta avantajele utilizarii fibrelor sintetice pentru imbunatatirea

pamanturilor

In figura a (Curba effort-deformatie pentru un pamant armat cu fibre de PP) se

observa cresterea rezistentei pamantului armat fata de pamantul natural, dar un aport mai mare

de fibre nu conduce la o sporire semnificativa a rezistentei acestuia. In acelas timp se constata un

comportament mai ductil si rezistente postrupere mai mari la pamantul armat cu fibre de PP .

Figura b – Curba efort-deformatie pentru un pamant imbunatatit cu ciment

Figura c – Curba efort-deformatie pentru un pamant imbunatatit cu ciment si fibre de

poliprpopilena.

(67)

Imagini ale pamantului armat cu fibre de polipropilena (25%).

(a) pamant armat cu fibre de PP (marire 1500x);

(b) pamant nearmat (marire 1500x);

(c) suprafata fibrei in structura pamantului armat (marire 2000x);

(d) distributia fibrelor in pamant;

(68)

Efectul de “punte” realizat de armarea cu fibre dispuse aleator impiedica

dezvoltarea fisurilor

(69)

8% - ciment + 0% - fibre

8% - ciment + 0.05% - fibre

(70)

(71)

Dimensionare



Analiza stabilitatii pantelor - rupere circulara sau nu.



Analiza rezistentei: rasturnare, alunecare,

tensiuni pe talpa.

1. Rasturnare :

i s r

M





excentricitatea :

6 AB

e 

2. Alunecarea :

2 1

F

AB

c

F

tg

R

_T



N



t



t

3. Rezitenta pe talpa sub actiunea R , AB fiind

considerate o fundatie rigida.

(72)

(73)

(74)

Polyfelt-ul este un material geosintetic composit cu ajutorul căruia se pot realiza structuri de

sprijin din pământ armat.

Parametri decisivi pentru realizarea unui masiv de pământ cu polyfelt sunt:

Pamatul: - greutatea volumică, unghiul de frecare interna, coeziunea.

Geosinteticul - frecarea pamat – armatura, tensiunea din armatura,

transmitivitatea daca este folosit un material coeziv ca umplutură;

Interacţiunea pământ – armatura, frecarea, capacitatea de drenare.

Calculul este asemănător ca pentru orice masiv de pământ armat.

Etapele de execuţie a unui masiv de pământ armat cu polyfelt sunt similare celor de la

realizarea oricărei lucrări de susţinere de acest tip. Deosebirea apare din utilizarea unor corniere ce

permit poziţionarea pe verticală a straturilor

Etapa 1.

Dispunerea cornierului şi a primului strat de

armătură

(75)

Etapa 2.

Aşternerea stratului de pământ

Etapa 3.

Comopactarea

Etapa 4.

Întoarcerea primului strat de armătură peste

pământ, profilarea

Etapa 5.

Reluarea celor trei etape până la asigurarea

înălţimii dorite

(76)

Drumul din apropierea localitatii Rodlau se

degradase datorita infiltratiilor de apa.

Pentru refacerea s-a optat pentru realizarea

unei structuri de pamant armat de 30 m

inaltime (64°) construit cu sistemul TenCate

Polyfelt.

Dupa constructia structurii de pamant

armat, in 2005, in 2006 s-a trecut la

executarea

drumului

si

introducerea

vegetatiei.

(77)

Conceptul de “soil nailing”: Spre deosebire de sistemul clasic de

ancorare care introduce tensiuni în teren, acest sistem este “pasiv”, tensiunile

se dezvoltă doar dacă terenul se deformează. Soil nailing se folosește în mod

normal pentru stabilizarea taluzurilor și a versanților.

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)