Elaborarea studiului geotehnic cu geostru conform Eurocod 7

Studiul geotehnic reprezintă documentația geotehnică de bază utilizată în practica de proiectare geotehnică din țara noastră, iar in SR EN 1997-2 poartă numele de „Raport privind investigarea terenului”.

Un studiu geotehnic trebuie să cuprindă două capitole principale:

a) prezentarea informațiilor geotehnice

b) evaluarea informațiilor geotehice

Conform NP 074, studiile geotehnice corelate cu etapele de proiectare se clasifică după cum urmează:

• Studiu geotehnic preliminar (SG-P) pentru studiul de prefezabilitate al lucrării
• Studiu geotehnic (SG) pentru studiul de fezabilitate al lucrării sau pentru proiectul tehnic (P.Th.), parte a D.T.A.C.
• Studiu geotehnic pentru proiect în faza unică (SG-U)
• Studiu geotehnic de detaliu (SG-D) pentru proiectarea la faza de detalii deexecuție (D.E.)

Indiferent de faza de proiectare căreia i se adresează, este obligatoriu ca studiul geotehnic să fie verificat de către un verificator de proiecte atestat în domeniul A_f.

Etapele elaborării studiului geotehnic

1. Analizarea cererii clientului;
2. Planificarea si efectuarea investigării terenului: Definirea volumului investigării terenului care va cuprinde, în funcție de categoria geotehnică:

– foraje și/sau sondaje deschise cu prelevare de eșantioane ^*

– sondaje deschise pentru întocmirea de relevee și descrierea fundațiilor clădirilor vecine, aflate la limita de proprietate

– încercări în laborator pe probe de pământ ^**

– încercări în laborator pe probe de rocă ^**

– încercări pe teren

– măsurători ale nivelului hidrostatic

– analize chimice privind efectul apei subterane și a pământurilor asupra materialelor de construcție.

3. Elaborarea studiului geotehnic, care va cuprinde:

– date generale.;

– prezentarea informațiilor geotehnice;

– evaluarea informațiilor geotehnice;

– încadrarea diferitelor lucrări în categoriile geotehnice;

– recomandări privind sistemul de fundare.

^* În conformitate cu SR EN ISO 22475-1, esantionul se defineste drept „o cantitate definită de rocă, pământ sau apă subterană prelevată de la o adâncime stabilită”.

^** Probele de pământ sau rocă se pregătesc din esantioanele prelevate pe teren, în vederea efectuării unei încercări în laborator, în conformitate cu cerințele specificate pentru încercarea respectivă.

Elemente ale proiectării geotehnice definite în SR EN 1997-1 și aplicate în normativele din țara noastră

Se recunosc, conform SR EN 1990:2002, două tipuri de stări limită:

• stări limită ultime (SLU)
• stări limită de exploatare (SLE)

Stările limită ultime sunt cele care au în vedere siguranța oamenilor si a construcțiilor si sunt asociate cu prăbusirea sau alte forme similare de cedare structurală.

Stările limtă de exploatare sunt cele care au în vedere exploatarea normală si confortul oamenilor, corespunzând stadiilor dincolo de care încetează a mai fi îndeplinite cerințele puse de exploatarea construcției în ansamblu sau a unei părți din construcție.

Mai departe sunt prezentate trei exemple in care starile limita sunt induse de comportarea terenului de fundare.

A. SLU a unei structuri in cadre fundată pe radier este atinsaă prin cedarea terenului de fundare.

B. SLU a aceleiași structuri, având însă fundații izolate sub stâlpi, se produce pe seama unor tasari diferențiale excesive, produse, de pildț, prin prezența unei pungi de pământ foarte compresibil sub unul din stâlpi, neidentificată la investigarea terenului de fundare.

C. SLE a halei cu o deschidere este atinsă în situația în care tasarea diferențialș mare împiedică funcționarea podurilor rulante cu care este echipată hala. Întrucât hala reprezintă un sistem static determinat, tasarea diferențială nu este de natură să inducă o SLU în structură, precum la exemplul precedent.

Situații de proiectare

 SR EN 1997-1 impune luarea în considerare în proiectarea geotehnică a asa numitelor situații de proiectare, care trebuie astfel alese încât să acopere toate condițiile care pot apărea pe parcursul execuției si exploatării construcțiilor.

Trebuie avute în vedere situațiile de proiectare pe termen scurt si pe termen lung.

Un criteriu principal pentru luarea în considerare a factorului timp în definirea situației de proiectare îl reprezintă permeabilitatea pământului.

La situațiile de proiectare pe termen scurt, condițiile nedrenate vor fi hotărâtoare în cazul pământurilor argiloase, de consistență redusă sau medie, deoarece disiparea în timp a presiunii apei din pori este însoțită de o creștere a rezistenței la forfecare a pământului.

• Proiectarea geotehnică prin calcul

Factorii care intervin în proiectarea geotehnică prin calcul sunt:

– acțiunile, care pot fi încărcări impuse sau deplasări impuse;

– proprietățile pământurilor si rocilor care alcătuiesc terenul de fundare, precum și proprietățile materialelor de construcție;

– valorile limită ale deformațiilor, deschiderii fisurilor, vibrațiilor etc;

– modelele de calcul asociate cu stările limită ultime si de exploatare, în măsură să anticipeze efectul acțiunilor asupra rezistenței si deformației terenului, corespunzând cu diferitele situații de proiectare.

Proiectarea geotehnică prin calcul reprezintă metoda de proiectare curent utilizată.

Totusi, SR EN 1997-1 atrage atenția proiectantului asupra faptului că recunoașterea condițiilor de teren depinde de volumul și de calitatea investigării terenului de fundare. Controlul calității execuției lucrărilor și recunoașterea condițiilor de teren, sunt mai importante pentru satifacerea cerințelor fundamentale decât precizia în modelele de calcul și în coeficienții parțiali.

 

• SLU

SR EN 1997-1 deosebeste cinci tipuri diferite de stări limită ultime pentru care se folosesc denumirile prescurtate date în SR EN 1990:

– pierderea echilibrului structurii sau terenului considerat ca un corp rigid, încare rezistențele materialelor structurii si ale terenului nu aduc o contribuție importantă la asigurarea rezistenței (EQU)

(În figura următoare, se prezintă un zid de sprijin de greutate fundat pe stâncă. Răsturnarea zidului sub efectul împingerii pământului este o stare limită ultimă de tip EQU.)

– cedarea internă sau deformația excesivă a structurii sau elementelor de structură, cum sunt de exemplu tălpile de fundații, piloții sau pereții de subsol, în care rezistența materialelor contribuie semnificativ la asigurarea rezistenței (STR);

– cedarea sau deformația excesivă a terenului, în care rezistența pământurior sau a rocilor contribuie în mod semnificativ la asigurarea rezistenței (GEO);

– pierderea echilibrului structurii sau a terenului provocată de subpresiunea apei (presiunea arhimedică) sau de alte acțiuni verticale (UPL);

– cedarea hidraulică a terenului, eroziunea internă și eroziunea regresivă, sub efectul gradienților hidraulici (HYD).                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

Coeficienții parțiali pentru stările limită STR si GEO

Utilizarea unor coeficienți de siguranță diferențiați reprezintă una dintre caracteristicile principale ale metodei semi-probabilistice la stări limită, care stă la baza sistemului de Eurocoduri pentru structuri.

Pentru stările limită STR și GEO sunt utilizate trei grupe de coeficienți parțiali:

– pentru acțiuni (γ_F) și efectele acțiunilor (γ_E)

– pentru parametrii pământului (γ_M)

– pentru rezisten>e (γ_R)

Pentru fiecare din cele trei grupe, se definesc coeficienți parțiali:

• la γ_F si γ_E în funcție de natura acțiunilor (permanente sau variabile)
• la γ_M în funcție de parametrul geotehnic
• la γ_R în funcție de structura geotehnică la care se aplică (fundație de suprafață, pilot, ancoraj în teren, terasament, taluz).