breviar de calcul - perna tulcea

8/11/2019 Breviar de Calcul - Perna Tulcea

1/9


2/9

2

ncrcrile transmise la terenul de fundare pe talpa fundaiilor sunt prezentate nTabelul 3. Pentru calculul pernei de balast au fost efectuate calcule de determinare apresiunii efective la nivelul inferior al pernei.

Tabelul 3. ncrcri transmise de fundaii

Nr. O.B. DenumirePresiune efectiva la talpa

fundatiei [kPa]

2 OVERFLOW CHAMBER 60

3 INLET FLOW MEASUREMENT 110

7 BLOWER STATION 120

10 OUTLET CHAMBER 60

11 SLUDGE MIXING CHAMBER 85

14 GAS FLARE 70

15 GAS HOLDER 7016 SLUDGE STORAGE TANK 85

17 SLUDGE STORAGE AREA 60

18 OFFICE BUILDING 120

19 GATEHOUSE 120

20 LIQUID GAS TANK 90

25 BIOFILTER 100

3. Predimensionarea pernelor de material granular compactat

Pentru stabilirea grosimii pernei de material granular compactat au fost efectuatecalcule de tasare dup ce, in prealabil, au fost determinate presiunile la nivelul limiteiinferioare a pernei. Dimensionarea grosimii pernelor se realizeazprin utilizarea a diferiteformule, care toate au n vedere reducerea presiunii exercitate la partea inferioar apernei, pnla o valoare acceptabila presiunii pentru terenul de sub pern, cu luarea nconsiderare a unei repartiii uniforme a presiunii (s-a considerat = 45).

Figura 1. Distribuia presiunii sub o perna compactata


3/9

3

Presiunea efectiva la nivelul bazei pernei s-a determinat innd cont i desuprasarcina dat de umplutura care se va realiza pentru atingerea cotei platformeiamenajate.

In Tabelul 4 sunt prezentate rezultatele calculelor de tasare pentru grosimea deperna considerata. Calculele de tasare sunt prezentate in anexa.

Tabelul 4. Tabel centralizator al grosimilor pernelor si tasarile estimate

Nr. O.B. DenumireCote defundare(mdMN)

Coteplatformaamenajata

(mdMN)

Coteteren

natural

(mdMN)

Grosimepern(m)

Tasareestimat

(mm)

1 - -

2 OVERFLOW CHAMBER -0,05 +3,20 +2,96 1.00 16.2

3 INLET FLOW MEASUREMENT -1,14 +7,73 +3,01 1.00

7 BLOWER STATION +4,30 +5,30 +2,40 2.00 * 90.310 OUTLET CHAMBER 0,0 +2,75 +2,70 1.00 15.3

11 SLUDGE MIXING CHAMBER +2,82 +4,82 +3,12 1.00 38.1

14 GAS FLARE +4,07 +4,82 +3,00 1.00 * 17.8

15 GAS HOLDER +3,87 +4,82 +3,00 1.50 * 72.8

16 SLUDGE STORAGE TANK +2,42 +4,82 +3,10 1.00 55.1

17 SLUDGE STORAGE AREA +4,61 +4,82 +2,80 2.00 * 199.9

18 OFFICE BUILDING +4,40 +5,50 +3,07 1.50 * 55.5

19 GATEHOUSE +2,30 +3,40 +3,10 1.00 20.620 LIQUID GAS TANK +5,52 +6,52 +3,02 2.50 * 56.0

25 BIOFILTER +5,00 +5,30 +2,70 2.50 * 126.8* - grosimi de pernrezultate constructiv ca diferenntre cota platformamenajati cota terenului actual.

Se menioneaz faptul ca grosimile pernelor vor fi definitivate n funcie derezultatele msurtorilor in situ din poligonul experimental.

4. Poligoanele experimentale

Poligonul experimental a constat n msurarea tasrilor terenului de fundare sub oplacrigidcu dimensiunile n plan de 2 x 3 m ncrcatpn la o presiune de cca. 84kPa, pentru poligoanele 1, 2 i 3, i cca. 143 kPa, pentru poligoanele 4 i 5.

Poligoanele 1, 3 i 5 s-au realizat pe pern de material granular compactat cugrosimea de 1 m, baza pernei aflndu-se la cota -1 m, iar cota superioara acesteia lanivelul terenului natural.

Poligoanele 2 i 4 s-au executat pe terenul natural, n excavaii cu adncimea de 1m.

ncrcarea terenului a fost asigurat de plci de beton de diferite grosimi i

dimensiuni (Foto 1, Foto 2). Dupaezarea primei plci de beton s-au fcut msurtorileiniiale de nivel (nivelul zero). Dup aternerea fiecrui element prefabricat s-au reluat


4/9

4

msurtori de nivel la trei reperi situai n trei coluri ale plcii de baz. Dup finalizareancrcrii s-au fcut citiri la diferite intervale de timp pnla stabilizarea tasrilor.

Prin dispunerea cat mai simetric a elementelor prefabricate s-a asigurat oncrcare centrica plcii de baz.

Msurtorile de nivel au fost efectuate cu nivela Leika Sprinter 50.

Foto 1. Lesturi aplicate

Foto 2. Reper pentru msurarea tasrii


5/9

5

4.1. Poligonul experimental 1

S-a realizat pe amplasamentul obiectului tehnologic digestor 1, pe pern dematerial granular compactat cu grosimea de 1 m. S-au efectuat msurtori de tasare timpde 70 de ore, de la finalizarea lestrii pn la momentul considerat final al testului,nregistrndu-se tasri de maxim un milimetru.

Tasrile finale au fost de 11 mm la reperul 1, 9 mm la reperul 2 i 11 mm la reperul

3. Tasarea medie este de 10 mm (Anexa 2.1).Prin aceleai calcule de tasare utilizate i n etapa de predimensionare a pernelor,

s-au efectuat calcule de tasare n condiiile poligonului experimental realizat, respectiv,fundaie cu dimensiunile de 2 x 3 m, cu o presiune uniform distribuitde 84 kPa, pe pernde material granular compactat cu grosimea de 1 m.

Calculul unei perne compactate presupune reducerea ncrcrilor la baza perneiconsidernd o disipare a presiunii ca urmare a distribuirii acesteia sub un unghi,considerat de 45. n aceste condiii dimensiunile fundaiei devin 4 x 5 m iar presiunea labaza pernei este de:

kPaBL

BLpp

pernaperna

fundatiefundatiefundatie

perna 2.2545

2384

=

=

=

La aceast presiune s-a mai adugat diferena de greutate volumic ntre cea aterenului natural (18.4 kN/mc) care a fost nlocuit cu piatrspartcompactatpentru cares-a considerat greutatea volumicde 21 kN/mc.

n ipotezele menionate anterior s-a obinut o tasare de 7.1 mm (Anexa 2.2). Prinacest calcul se consider c perna este incompresibil, n realitate aceasta avnd ooarecare deformabilitate estimatprintr-un modul de deformaie de 30000 kPa. Un calculmai detaliat implicconsiderarea fundaiei reale de 2 x 3 m, ncrcatcu o presiune de 84kPa, fundat ntr-un strat de piatr spart cu grosimea de 1 m, urmat de stratificaia

terenului natural. n aceste condiii s-a obinut o tasare de 11.9 mm, foarte apropiatderezultatele msurtorilor poligonului experimental (Anexa 2.3).

Se remarcfaptul cadncimea pnla care se resimte efectul ncrcrii terenuluide fundare (zona activ) este de 3 m msurai de la nivelul tlpii fundaiei (n cazul de fa,de la nivelul terenului natural).


S-a efectuat pe amplasamentul staie de ngroare nmol, n excavaie cuadncimea de 1 m, pe terenul natural. S-au efectuat msurtori de tasare timp de 70 de

ore, de la finalizarea lestrii pnla momentul considerat final al testului, nregistrndu-setasri de maxim un milimetru. Tasrile finale au fost de 46 mm la reperul 1, 43 mm lareperul 2 i 11 mm la reperul 18. Tasarea medie este de 36 mm (Anexa 2.4).

Calculele de tasare efectuate pentru acest poligon, respectiv, fundaie cudimensiunile n plan de 2 x 3 m, ncrcat la o presiune medie de 84 kPa i o presiunenetde 66 kPa, n condiiile stratificaiei terenului de fundare consideratconform forajuluide calcul FC1, au condus la o tasare estimat de doar 10 mm (Anexa 2.5). Avnd nvedere aceast diferen ntre tasarea msurat i cea estimat, rezult c modulii dedeformaie estimai pentru straturile care alctuiesc terenul de fundare au fostsupraestimai, n realitate materialul fiind mai compresibil.

Pentru obinerea prin calcul a unei tasri comparabile cu cea msurat s-auconsiderat moduli de deformaie mai mici (3000 kPa pentru stratul de praf argilos - argilaprfoasplastic consistentla vrtoasi 5000 kPa pentru stratul de nisip - nisip prfos,


6/9

6

afnat) i s-a considerat c presiunea net este egal cu presiunea medie avnd nvedere posibila destindere a terenului de fundare n urma realizrii excavaiei de 1 m(Anexa 2.6).

Valoare de 3000 kPa pentru modulul de deformaie al stratului de praf argilos argil prfoas plastic consistent a fost adoptat pe baza modulilor de deformaieedometrici obinui pe treptele 50-100 kPa: F4-2.00 m / M50-100= 3215 kPa i F5-2.00 m /M50-100= 2538 kPa.


S-a efectuat pe amplasamentul parcrii corpului administrativ, pe pernde materialgranular compactat cu grosimea de 1 m. S-au efectuat msurtori de tasare timp de 48 deore, de la finalizarea lestrii pnla momentul considerat final al testului, nregistrndu-setasri de maxim un milimetru. Tasrile finale au fost de 11 mm la reperul 1, 9 mm lareperul 2 i 5 mm la reperul 3. Tasarea medie este de 8 mm (Anexa 2.7).

n momentul executrii excavaiei s-au observat umeziri locale are terenului, iar peperioada executrii pernei de material granular compactat s-au observat vluriri ale pernei

sub cilindrul compactor.Simularea prin calcul a tasrilor msurate este identic cu cea pentru poligonul

experimental 1 (Anexa 2.3), dat fiind schematizarea terenului de fundare prin forajul decalcul FC1 care acoperatt zona poligonului 1 ct i cea a poligonului 3.

Se remarc faptul c s-au nregistrat tasri difereniate semnificative, posibildatorare problemelor ntmpinate n momentul executrii pernei. Tasarea relativcalculatntre punctele 2 i 3 este 0.0148 n timp ce STAS 3300/2-85 admite valori maxime de0.006 pentru construcii n structura crora nu apar eforturi suplimentare datorittasrilorneuniforme.


S-a efectuat pe amplasamentul bazinului c-tech (n zona forajului F1), n excavaiecu adncimea de 1 m, pe terenul natural. S-au efectuat msurtori de tasare pn lafinalizarea lestrii, la scurt timp nregistrndu-se prbuirea (rsturnarea) lestului.

Foto 3. Poligonul experimental 4 dupprbuire


7/9

7

Prbuirea structurii se poate explica doar prin depirea capacitii portante aterenului de fundare. Conform forajului de calcul FC2 pentru stratul de argil prfoas,plastic consistent-vrtoas, ntlnit la nivelul excavaiei (-1 m) s-a estimat =12, c = 25kPa. Cu aceste valori, i pentru o fundaie de 2 x 3 m se obine o capacitate portant, pcr=310 kPa, mult mai mare dect presiunea aplicat, de 143 kPa. Rezult c i acetiparametrii au fost supraestimai, n Figura 2 fiind prezentat corelaia ntre unghi defrecare i coeziune pentru care se obine valoarea capacitii portante de 143 kPa.

Figura 2. Perechi de valori c pentru care rezultpcr= 144 kPa, pentru o fundaie cu dimensiunile 2 x 3 m,fundatla adncimea de 1 m (condiiile poligonului experimental 4)

Tasarea estimat prin calcul a rezultat de 40 mm, mult mai mic dect tasrilemsurate pe perioada lestrii, fapt care din nou indicvalori supraestimate ale modululuide deformaie pentru straturile care alctuiesc terenul de fundare (Anexa 2.9).

Pe baza modulilor de deformaie edometric ntre treptele de 50 i 100 kPa (F1-2.00 m / M50-100= 1613 kPa, F2-3.00 m / M50-100= 1412 kPa, F3-3.00 m / M50-100= 1835kPa) se estimeaz pentru stratul de argil prfoas plastic consistent un modul dedeformaie de 2000 kPa. n aceste condiii tasarea poligonului experimental 4 este de 99

mm (Anexa 2.10).


S-a efectuat n vecintatea poligonului experimental 4, pe pern de materialgranular compactat cu grosimea de 1 m. Dup167 ore de la nceperea lestrii tasrile nuerau ncintegral stabilizate, diferena fade citirile fcute cu 24 de ore nainte fiind de 1mm. Tasrile dup167 de ore au fost de 49 mm la reperul 1, 43 mm la reperul 2 i 47 mmla reperul 3. Tasarea medie este de 46 mm.

Tasarea estimat prin calcul, considernd E = 2000 kPa pentru stratul de argilprfoas, a rezultat de 57 mm valoare destul de apropiatde rezultatele experimentale.


8/9

8

4.6. Concluzii privind poligoanele experimentale

n urma efecturii celor 5 poligoane experimentale i a comparrii msurtorilordirecte de tasare cu cele obinute pe cale teoretic, se desprind urmtoarele concluzii:

Tasrile msurate au rezultat mai mari dect cele estimate iniial prin calcul,rezultnd cmodulii de deformaie ai straturilor care alctuiesc terenul de fundare,au fost supraestimai;

Chiar n condiiile unor ncrcri centrice s-au nregistrat tasri difereniate, uneorisemnificative;

Efectul pernei a reieit semnificativ n cazul poligoanelor 1 i 3 unde au rezultattasri de 810 mm, n timp ce, pe teren natural a rezultat o tasare de 36 mm;

Referitor la poligonului 5, n comparaie cu poligonul 4, prezena pernei reducesemnificativ tasrile i nu se mai ating depiri de capacitate portantdar, cu toateacestea, se obin tasri importante sub sarcina de 140 kPa, principalul motiv fiindacela c se mrete zona activ (adncimea pn la care se resimte efectulncrcrii terenului de fundare).

Calculele de tasare ale obiectelor tehnologice din staia de epurare care au fostpropuse a se executa pe pern de material granular compactat, se vor reluaconsiderndu-se presiunea net egal cu presiunea medie (datorit descrcriiterenului n urma excavrii). Calculul de tasare se va efectua de sub nivelul tlpiifundaiei (nu de sub nivelul cotei inferioare a pernei, aa cum s-a fcut n etapa depredimensionare), inclusiv pe grosimea pernei pentru care se va considera unmodul de deformaie de 30000 kPa.

5. Dimensionarea pernelor de material granular (piatrspart)

compactatn Tabelul 5 sunt prezentate valori ale tasrilor obiectelor tehnologice din staia de

epurare, n centrul i colurile acestora. Se menioneaz faptul c din punct de vedereteoretic, aceste tasri difereniate se obin atunci cnd rigiditatea construciei este egalcurigiditatea pmntului. Pentru construcii cu rigiditate mare, aceste diferene sunt mici ichiar nule n cazul structurilor foarte rigide.

n tabel sunt prezentate i valori ale coeficientului de pat (ks) obinui prin calculinvers n funcie de presiunea pe talpa fundaiei i tasarea n centrul construciei (smax)obinutprin metoda nsumrii pe straturi elementare de calcul.

Tabelul 5. Tasarea teoreticn centrul i colurile obiectelor tehnologice din staia de epurare

Nr. O.B. DenumireDimensiuni

in plan

(m)

Presiunepe talpafundatiei

p (kPa)

Grosimepern

(m)

Tasare ncentrul

construciei

smax(mm)

Tasare lacolturile

construciei

sc(mm)

ks= p/smax

(kN/m3)

2 OVERFLOW CHAMBER 7.45 x 4 66 1.00 27.8 13.8 2372

3 INLET FLOW MEASUREMENT 2.6 x 2.6 209.1 1.00 48.4 28.7 4320

7 BLOWER STATION 26.8 x 7.9 92.9 2.00 * 146.9 58.7 632.2

10 OUTLET CHAMBER 7.65 x 3.4 60 1.00 23.1 10.5 2598

11 SLUDGE MIXING CHAMBER 4.9 x 4.9 120.7 1.00 67.5 34.5 1787


9/9

9

14 GAS FLARE 2.4 x 2 108.2 1.00 * 23.3 18.8 4652

15 GAS HOLDER 11.5 x 11.5 108.2 1.50 * 124.6 61.0 868.8

16 SLUDGE STORAGE TANK 7.9 x 7.9 121.1 1.00 96.2 44.3 1259

17 SLUDGE STORAGE AREA 60.6 x 28.6 102.4 2.00 * 260.9 96.4 392.6

18 OFFICE BUILDING 18 x 11.2 96.4 1.50 * 129.8 51.2 742.7

19 GATEHOUSE 6.3 x 3.6 69.3 1.00 44.5 19.5 155620 LIQUID GAS TANK 7 x 1.6 163.5 2.50 * 39.1 29.1 4178

25 BIOFILTER 15 x 8.6 154.6 2.50 * 224.6 99.7 688.3

* - grosimi de pernrezultate constructiv ca diferenntre cota platformamenajati cota terenului actual.

Din punct de vedere al unui calcul structural, fundarea pe un pmnt bun, cucompresibilitate foarte mic, nu aduce eforturi suplimentare n structur, indiferent derigiditatea acesteia (Figura 3.a i Figura 4.a). n cazul fundrii pe un pmnt foartecompresibil, o construcie rigidnu va nregistra tasri difereniate (Figura 3.b), n timp ceuna elastic, fie va prelua deformaii foarte mari, fie va ceda (Figura 4.a).

Prin calculele de tasare efectuate conform STAS 3300/1-85 au fost simulatcondiiile reliefate n Figura 4.b.

Figura 3. Fundarea unui radier rigid pe teren cu compresibilitate redus(a) i cu compresibilitate mare (b)

(Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare direct NP 112-04)

Figura 4. Fundarea unui radier elastic pe teren cu compresibilitate redus(a) i cu compresibilitate mare (b)(Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare direct NP 112-04)

5.1. Concluzii privind fundarea pe pernde piatrspartcompactat

Avnd n vedere valorile extrem de mari ale tasrilor estimate pentru obiectele 17Sludge storage area i 25 Biofiler i riscul de a aprea tasri difereniate semnificative,pentru aceste obiecte se va proceda la fundarea pe coloane de piatrspartcompactat.

Pentru toate celelalte obiecte pentru care s-a studiat posibilitatea fundrii pe perndepietrspartcompactatse va aplica aceastmetodde mbuntire a terenului conformprezentului proiect.

NTOCMIT: VERIFICAT:

Ing. Ernest OLINIC Prof. Univ. Dr .Ing. Sanda MANEA

breviar de calcul - perna tulcea

Documents