STABILIZAREA TALUZURILOR ȘI VERSANȚILOR CU PLASE DE OȚEL ȘI CU ANCORAJE
Stabilizarea taluzurilor şi versanţilor realizată din plase de oţel în combinaţie cu ancoraje sunt folosite la scară largă pentru stabilizarea versantilor din sol sau rocă. Ele constituie soluţii economice şi o bună alternativă la măsurile ce au la bază ziduri rigide din beton sau structuri masive de suport. Pe lângă plasele convenţionale din sârmă, pe piaţă sunt disponibile şi plase realizate din oţel de înaltă rezistenţă.
Acestea din urmă pot absorbi forţe substanţial mai mari ce sunt transferate ulterior ancorajelor. Pentru dimensionarea sistemelor flexibile pentru stabilizarea taluzurilor şi versanţilor au fost dezvoltate concepte speciale pentru utilizarea lor pe pante abrupte în soluri mai mult sau mai puţin omogene sau cu rocă fracturată. Stabilizările implementate în sol şi rocă, urmate sau nu de o revegetare, confirmă faptul că aceste măsuri sunt adecvate în practică.
INTRODUCERE
Folosirea plaselor din oţel şi a reţelelor din cabluri pentru stabilizarea taluzurilor şi versanţilor în mod flexibil şi-a demonstrat aplicabilitatea în numeroasele aplicaţii şi des sunt alternative la construcţiile masive din beton. Structura deschisă a plaselor, mai mult, permite realizarea unei revegetări complete.
În majoritatea cazurilor, plasele din sârmă folosite la stabilizarea taluzurilor şi versanţilor au rezistenţa de rupere la tracţiunea firului de sârmă de aprox. 500 N/mm2. Așadar, dacă se doreşte o distanţă economică între ancoraje, adesea această simplă plasă nu are capacitatea de a absorbi forţele şi a le transmită către ancore.
Dezvoltarea unei plase realizată din sârmă din oţel de înaltă rezistenţă cu rezistenţa de rupere la tracţiune a firului de sârmă de cel puţin 1,770 N/mm2 oferă noi posibilităţi de a stabiliza mai eficient şi economic pantele. Modele de dimnesionare adaptate, luând în considerare statica solului şi a rocii, servesc la dimensionarea acestor stabilizări.
PLASE DIN OŢEL DE ÎNALTĂ REZISTENŢĂ PENTRU STABILIZAREA ACTIVĂ A TALUZURILOR
Plasele din sârmă de oţel de înaltă rezistenţă au fost dezvoltate pentru stabilizarea taluzurilor şi versanţilor şi sunt disponibile pe piaţă sub denumirea TECCO®. Standard, este realizată din sârmă de oţel cu diametrul de 3 mm şi are o acoperire aluminiu-zinc împotriva coroziunii. Forma de diamant a ochiului are dimensiunea de 83 mm · 143 mm şi este realizat printr-o simplă răsucire. Plasa standard din sârmă de oţel TECCO® oferă o rezistenţă de rupere la tracţiune de 150 kN/m. Valoarea aceasta reprezintă rezistenţa minimă la rupere garantată. Structura tridimensională oferă o transmitere optimă a forţelor de la sol către plasă pe de o parte şi o fixare avantajoasă pentru realizarea revegetării pe de altă parte. În comparaţie cu plasele din sârmă de oţel tradiţionale disponibile pe piaţă cu dimensiunea ochiului şi diametrul sârmei comparabile, această plasă de sârmă din oţel de înaltă rezistenţă cu proprietăţile ei specifice are capacitatea de a absorbi şi transmite forţe de aproximativ trei ori mai mari. Sistemul de placă de ancorare cu forma de diamant ce se potriveşte plasei TECCO® are rolul de a fixa plasa în ancorele pentru sol sau rocă. În acest mod, sistemul permite o pretensionare considerabilă a plasei.
Conceptul de dimensionare s-a dezvoltat special pentru dimensionarea sistemelor flexibile pentru stabilizare taluzurilor la instabilitate superficială (Fig. 1).
Figura 1. Stabilizare activă a taluzurilor din sol sau rocă cu plase din oţel de înaltă rezistenţă în combinatie cu ancorajul pentru sol sau rocă
CONCEPTUL DE DIMENSIONARE AL SISTEMELOR FLEXIBILE PENTRU STABILIZAREA TALUZURILOR ȘI VERSANȚILOR ÎN SOL SAU ROCĂ FOARTE ALTERATĂ
Dimensionarea a fost creată pentru dimensionarea sistemelor flexibile pentru stabilizarea taluzurilor şi versanţilor ce sunt alcătuite din plasa de oţel ce acoperă taluzul în combinaţie cu ancorajul pentru taluzuri din sol şi taluzuri din rocă deteriorată, fragmentată. Ea include investigări ale instabilităţilor locale între tijele de ancoraj şi deasemenea investigaţii ale instabilitaţilor de suprafaţă paralele cu panta. În felul acesta, acceleraţiile datorate cutremurului şi presiunea de curgere în cazul saturării complete pot fi luate în considerare.
Investigarea instabilităţilor locale (Fig. 2) se referă la corpurile predispuse la alunecare locală între tijele individuale. Sistemul pentru stabilizarea de suprafaţă urmează să fie dimensionat astfel încât toate corpurile predispuse la alunecare să fie reţinute, forţele maxime ce se dezvoltă să fie absorbite şi transmise prin intermediul tijelor spre subsolul stabil.
Figura 2. Instabilităţi locale între tijele individuale
Din desenul de mai sus se poate observa că fiecărei tije îi corespunde un câmp cu lăţimea a şi lungime 2 b ce trebuie asigurat împotriva instabilităţii locale. Pornind de la acest câmp, corpurile predispuse să se desprindă vor avea o lungime maximă 2 b.
Secţiunea panei maxime predispusă la desprindere este substanţial influenţată de prezentul concept de protecţie. Plasa este pretensionată asupra suprafeţei cu o forţă V prin intermediul piuliţei şi a plăcii de ancoraj ce apasă asupra solului. Suprafaţa este imediat stabilizată în jurul tijei. Modelul pentru dimensionare ia in considerare acest fapt (Fig. 3). Se presupune că în jurul tijei de ancoraj datorită plăcii de ancoraj şi a plasei se va forma un trunchi de con iar între 2 trunchiuri de con se formează un corp de formă trapezoidală ce trebuie investigată.
Pentru simplificare se poate aproxima forma trapezoidală ca fiind un dreptunghi cu latura ared şi cu adâncimea t.
Figura 3. Mecanismul de alunecare a două corpuri şi secţiunea maximă a grosimii t a corpului predispus la desprindere luând în considerare presiunea laterală exerciată de conul de presiune
Relația de mai jos (1) rezultă din consideraţiile de echilibru conform mecanismului de alunecare a două corpuri după Mohr-Coulomb aplicând un factor de siguranţă γmod. Forţa maximă P urmează a fi determinată variind înclinarea suprafeţei de alunecare – unghiul β şi grosimea stratului t luând în considerare seismul (εv, εh) precum şi presiunea de curgere rezulată în urma saturării complete cu apă (FSI, FSII).
Următoarele două verificări de siguranţă trebuie îndeplinite pentru a investiga instabilitatea locală între tijele individuale:
• Testul rezistenţei plasei la forţa tăietoare în zona plăcii de ancorare prin aplicarea forţei P;
• Testul rezistenţei plasei la transmiterea forţei Z în direcţie paralelă cu panta spre tija superioară.
Investigaţiile instabilităţii superficiale paralele cu panta (Fig. 4) se referă la stratul de suprafaţă ce tinde să se desprindă de solul stabil (ca şi combinaţie a numeroaselor instabilităţi între tijele de ancorare).
Tija de ancoraj are scopul de a stabiliza stratul superficial instabil ca şi întreg. Astfel un corp de formă cubică de lăţime a, lungime b şi grosime t este fixat prin intermediul tijei cu o anumită siguranţă. Din consideraţiile de echilibru pentru corpul de formă cubică ilustrat şi ţinând cont de condiţiia de rupere Mohr-Coulomb, în funcţie de parametrii geometrici şi geotehnici precum şi luarea în considerare a forţei V şi a factorului de corecţie pentru nesiguranţa modelului γmod, se poate formula ecuaţia generală pentru stabilirea forţei tăietoare S.
Accceleraţiile verticale şi orizontale datorate seismului (εv, εh) precum şi presiunea rezulată în urma saturării complete cu apă a terenului (FS) ce acţionează în plan paralel cu panta pot fi:
Figura 4. Investigarea corpurilor de formă cubică predispuse la alunecare in plan paralel cu panta
Următoarele trei verificări de siguranţă trebuie îndeplinite în contextul investigării instabilităţii superficiale în plan paralel cu panta:
• Verificarea stratului superficial la alunecare în plan paralel cu panta;
• Verificarea plasei la perforare;
• Verificarea tijei de ancorare la eforturi combinate.
SOLUȚIA GEOSTRU
Având in vedere aceasta problemă a stabilizării versanților și taluzurilor, GeoStru a dezvoltat o aplicație pe platforma Geoapp pentru dimensionarea sistemelor de consolidare superficială constituite din plase flexibile combinate cu ancoraje rigide pentru terenuri și roci alterate.
Aplicatia efectuează două verificări de stabilitate:
Alunecarea planului paralel versantului (globală), unde se verifică:
- rezistența ancorei la alunecare;
- rezistența plasei la străpungere;
- rezistența ancorei la efortul combinat de alunecare și străpungere.
Delaminări superficiale în ordinul ancorajelor (locală), unde se verifică:
- rezistența la tăiere a plasei de-a lungul plăcii cu forță maximă P;
- rezistența plasei la transmiterea forței X către ancora superioară.
BIBLIOGRAFIE
Rüegger, Flum D. [2001] „Slope stabilization with high-performance steel wire meshes in combination with nails and anchors” Simpozion Internaţional, Ramforsarea Pământului, IS Kyushu, Fukuoka, Japonia.
Rorem E., Flum D [2003] “TECCO® high-tensile wire mesh & revegetation, system for slope stabilization” Asociatia Internaţională de Control a Eroziunii Solului, a 35–a conferinţă anuală IECA, Philiadephia, SUA.
Flum D., Rüegger. [2003] “The dimensioning of flexible surface stabilization systems made from high-tensile wire mesh in combination with nailing and anchoring in soil and rock.” Conferinţa Internaţională – Ingineria Versanţilor, Hong Kong.
