IContents

I

© GeoStru

Part I Loadcap 1

................................................................................................................................... 31 Date Generale

................................................................................................................................... 32 Baza de date terenuri

................................................................................................................................... 43 Date sistem fundatie

................................................................................................................................... 64 Stratigrafie teren

................................................................................................................................... 85 Sarcini

................................................................................................................................... 96 Sarcini distribuite

................................................................................................................................... 97 Sarcini limita

................................................................................................................................... 108 Modul rambleu

................................................................................................................................... 119 Tasari edometrice - Schmertmann

................................................................................................................................... 1210 Tasarile Elastice

................................................................................................................................... 1211 Tasari Burland & Burbidge

................................................................................................................................... 1212 Tasari post seismice

................................................................................................................................... 1213 Verificarea lichefierii

................................................................................................................................... 1214 Tasari diferentiale

................................................................................................................................... 1415 Diagrama tensiunilor

................................................................................................................................... 1416 Parametrii grafici

................................................................................................................................... 1417 Raport diagrame

................................................................................................................................... 1518 Grafic sarcina limita - adâncime

................................................................................................................................... 1519 Grafic sarcina limita - baza

................................................................................................................................... 1520 Bulbi tensiuni

................................................................................................................................... 1621 Gestiune legende

................................................................................................................................... 1622 Gestiune încercari

................................................................................................................................... 1623 Input Grafic

................................................................................................................................... 1724 Optiuni

................................................................................................................................... 1725 Setarea unui nou proiect

................................................................................................................................... 1926 Teorie

.......................................................................................................................................................... 19Comenzi de shortcut

.......................................................................................................................................................... 20Norme de referinta

.......................................................................................................................................................... 20Teorie

......................................................................................................................................................... 46Abordari de calcul

......................................................................................................................................................... 48Calculul capaciatii portante in regim seismic

.......................................................................................................................................................... 50Eurocode 8

.......................................................................................................................................................... 51Corectii seismice PAOLUCCI & PECKER

.......................................................................................................................................................... 51Capacitatea portanta a fundatiilor pe taluz

.......................................................................................................................................................... 53Calcul presiuni teren

.......................................................................................................................................................... 56Check limit load (SLU)

.......................................................................................................................................................... 59Bibliografia

Part II Exemplu de calcul 60

II

© GeoStru

Index 0

Loadcap 1

© GeoStru

1 Loadcap

Software de calcul pentru capacitatea portanta si tasari dupa metoda

Terzaghi, Meyerhof, Hansen, Vesic, Brinch-Hansen, Meyerhof &Hanna, Richards et al., a tasarilor elastice (Timoshenko si

Goodier), tasarilor edometrice, Schmertmann, Burland siBurbidge, lichefierii folosid metoda Seed e Idris (1971).

Ultimele implementari includ anexa nationala a EUROCOD 7: SR EN1997-1/NB/2007 (pentru Romania), oferind astfel posibilitateaverificarii terenului de fundare conform Anexei nationale (RO). Deasemenea a fost introdusa si preluarea automata a acceleratieiseismice de varf direct de pe harta seismica a Romaniei.

Capacitatea portanta in conditii seismice: SHIKHIEV & JAKOVLEV,RICHARDS, NTC 2008 Circolare applicativa.

Tasarile pot fi calculate in orice punct, atat interior cat si exterior alfundatiei.

Constructia graficelor: capacitatea portanta variaza in functie de bazafundatie, adancimea planului de fundare, de incarcari. Numarul destrate este nelimitat. Programul permite, de asemenea, vizualizareabulbului tensiunilor si a zonelor de cedare.

Normative de calcul suportate• Eurocod 7/8• British Codes BS8004• Norme tecniche costruzioni• NTC – Circolare 2 Febbraio 2009, n. 617, C.S.L.LPP• EUROCOD 7: SR EN 1997-1/NB/2007 Anexa RO

DATE INPUT• Undo / Redo pe mai multe nivele• Input numeric in forma tabelara• Input grafic• Conversie unitati de masura in mod automat

2

© GeoStru

CARACTERISTICI GENERALE• Talpa continua• Fundatie izolata• Radierul general• Fundatie circulara• Capacitate portanta dupa: Terzaghi, Meyerhof, Hansen, Brinch-Hansen, Vesic, Zienkiewicz, Metoda Eurocod• Tasari elastice; Schmertmann; Burland si Burbidge si evolutia lor intimp• Corectii seismice: SHIKHIEV & JAKOVLEV• Prezenta panzei freatice• Analize in termeni de tensiuni totale si efective• Vizualizarea bulbului tensiunilor si a zonelor de cedare 2D si 3D• Calcularea starii de tensiune indusa de sarcini externe in orice punct• Corelatii Nspt cu parametrii geotehnici dupa: Meyerhof, Sanglerat siPeck, Hansen, Thorburn, Meyerhof• Verificare la tranzlatie• Analiza planurilor ingropate• Citirea automata a sondajelor generate de programul Stratigrapher• Schimb de date cu Micropiloti si Piloti de fundatie• Calculul incarcarilor pe fundatie in mod automat• Calculul tensiunilor cu: Boussinesq, Westergaard• Constructie de grafice interactive• Functie Undo/Redo pe mai multe nivele• Analiza terasamentului cu calcularea tasarilor• Tasari diferentiale 3D

OPTIUNI DE CALCUL• Calculul capacitate portanta pentru soluri stratificate cu ajutorulmediei ponderate si verificarii prin foraj• Fundatie pe taluz• Fundatia pe suprafata de sprijin inclinata• Fundatie supusa la sarcini excentrice• Generarea tabelului capacitatii portante care variaza in functie deadancime si latime, si care poate fi exportat in Excel sau memorat• Constructie grafice sarcina admisibila-adancime• Constructie grafice sarcina admisibila-latime fundatie• Diagrama sarcina-tasare• Calcularea constantei fundatiei dupa modelul lui Terzaghi si Bowles• Panza freatica, chiar si deasupra planului de rezemare• Vizualizarea bulbului tensiunilor dupa teoria lui Boussinesq sau a luiWestergaard si interpoland starile de tensiune prin curbe ‘spline’• Vizualizarea starilor de tensiune in oricare punct al terenului defundare; Vizualizarea zonei de cedare• Setarea zonei de influenta• Calculul tasarilor in oricare punct intern sau extern al fundatiei

Loadcap 3

© GeoStru

1.1 Date Generale

Date Generale

Permite inserarea datelor corespunzatoare proiectului curent:· Descriere;· Proiectant;· Client;· Data

ZonaInserând localizarea în format: strada xxxx, localitate, judet, stat va fiindividualizata automat zona de lucru. În alternativa trebuie asignatecoordonatele în sistem WGS84 în grade zecimale. Zona va fi reafisata înrapoartele generale si folosita pentru localizarea seismica.

Pentru individualizarea zonei este necesara conexiunea la internet.

Tipul terenuluiTrebuie indicat daca este vorba despre o fundatie pentru care sefolosesc metodele clasice de aflare a sarcinii limita (Terzaghi, Hansen,Meyerhof, Vesic sau Brich-Hansen), sau de o fundatie în roca pentrucare sunt prevazute doua metode de calcul (Terzaghi si Zienkiewicz) infunctie de parametrul RQD.

Corectare parametriiPentru terenuri în principal nisipoase, Terzaghi a sugerat aplicarea uneicorectii asupra parametrilor geotehnici de calcul, si anume reducereacoeziunii la 2/3 si tangenta unghiului de rezistenta la taiere la0,67·tan(f).

ComentariuVa sugera sa folositi aceasta corectie doar pentrucalculul M1.

Actiunea seismicaÎn baza normativei seismice selectionate, va fi posibila definirea tuturormarimilor necesare si a metodelor de calcul de folosit.

1.2 Baza de date terenuri

Baza de date terenuriComanda da posibilitatea gestionarii unei baze de date cu ajutorul uneiferestre de dialog împartita în trei coloane: în colana din stânga este

4

© GeoStru

vizualizata nomenclatura, în aceea centrala parametrii geotehnici iar încea din dreapta imaginile bitmap de ascociat fiecarei litologii.

Teren nou Pentru adaugarea unei noi litologii dati click pe Terenuri în coloana dinstânga, activati meniul de alegere rapida cu butonul drept al mouse-uluisi alegeti Nou; fiecare litologie este identificata în lista prin coduldesmnat de utilizator (coloana centrala). Pentru fiecare teren noutrebuiesc atribuiti parmetrii geotehnici ceruti în baza calasificarii de solcoeziv sau necoeziv.

TexturiPentru asocierea de texturi unei litologii prezente în baza de date alegeticu un click imaginea bitmap dintre acelea vizualizate în colana dreapta sideplasati-o, mentinând apasat butonul mouse-ului, pe Textura. Daca înschimb se doreste doar atribuirea unei culori dati pe Texturi si alegeti oculoare din paleta care se deschide.

Eliminare terenPentru a elimina o litologie prezenta în baza de date pozitionati-va peaceasta, click dreapra si alegeti Elimina.

1.3 Date sistem fundatie

În definirea geometriei fundatiei este posibila asignarea unei texturistructurii din cele propuse în partea dreapta ferestrei sau se poate definiun model nou, creat de utilizator sau importat din format de tip bmp saujpg.

Talpa continuaConsidera tipologia de fundatie talpa continua.

Fundatie izolataConsidera tipologia de fundatie - fundatie izolate.

Radierul generalConsidera tipologia de fundatie radier general.

Fundatie circularaConsidera tipologia de fundatie circulara.

Lungimea fundatiei (m)Lungimea fundatiei în metri.

Latimea fundatiei (m)Latimea fundatiei în metri.(corespunde diametrului pentru fundatiicirculare).

Baza fundatiei la dreapta (m)Diemsiunea laturii drepte a fundatiei în metri (se dezactiveaza dacafundatia este în forma de radier general sau circulara).

Loadcap 5

© GeoStru

Baza fundatiei la stânga (m)Diemsiunea laturii stângi a fundatiei în metri (se dezactiveaza dacafundatia este în forma de radier general sau circulara).

Înaltime inferioara fundatie (m)Înaltimea partii inferioare în metri.

Înaltime superioara fundatie (m)Înaltimea partii superioare în metri (se dezactiveaza daca fundatia esteîn forma de radier general sau circulara).

Adâncime plan de fundareAdâncimea planului de fundare în metri.

Înaltimea încastrariiReprezinta inaltimea terenului de deasupra planului de fundare care esteconsiderata în relatie cu sarcina limita (Nq x gamma x D); optiunea este utilacand avem de-a face cu planuri de fundare situate la câtiva metri adâncime fatade planul terenului, pentru care sarcina limita ar putea avea valori foarteridicate.

Daca se selectioneaza optiunea Înaltimea de încastrare = Adâncimeaplanului de fundare programul realizeaza calculul sarcinii limita luând înconsiderare adâncimea planului de fundare din punctul precedent. În cazcontrar programul asigneaza variabilei D valoarea Înaltimii de încastrare.În prezenta fundatiilor complet sau partial încastrate, adâncimeaexcesiva a planului de fundare poate duce la valori ridicate alecapacitatii portante datorita valorii ridicate a termenului (g·D·Nq). Deaceea poate fi utila efectuarea calculului cu înaltimea de încastrare,deselectând optiunea de mai sus, inserând încastrarea efectiva afundatiei în teren

Înclinatia planului de fundareReprezinta înclinatia planului în grade, pozitiva daca este în sensul acelorde ceas.

Subzidire/Subfundatie - Extindere, ÎnaltimeIndica înaltimea si extinderea subfundatiei în metrii. Si în acest caz sepoate asigna acestei structuri una din texturile predefinite din fereastradin dreapta.

Extindere teren la stângaIntroduceti valoarea extinderii planului terenului la stânga.

Extensie teren la dreaptaIntroduceti valoarea extinderii planului terenului la dreapta.

Înclinatie taluzReprezinta inclinatia planului de fundare în grade, pozitiva daca este insensul acelor de ceas.

Distanta fundatie taluzReprezinta distanta de la fundatie la taluz în metri, la stânga si ladreapta fundatiei.

Nivel freatic

6

© GeoStru

Adâncimea nivelului freatic masurata de la nivelul terenului. Pentru nivelfreatic ce coincide cu nivelul terenului introduceti adâncimea niveluluifreatic de 1 cm.

1.4 Stratigrafie teren

Stratigrafie terenEste vizulaizata o grila în care trebuie introdusi parametrii geotehnici aifiecarui strat si texturile asociate:

Nrnumarul de ordine al stratului. N.B.: Pentru o functionare corecta aprogramului stratele trebuie sa fie desemnate de sus în jos.

DB TerenuriVizualizeaza o baza de date de terenuri cu caracteristicile lorgeotehnice.

Hs (m)Înaltimea stratului în metri.

P. U. V.Greutate unitate volumica teren.

P. U. V. saturatGreutatea volumica a terenului saturat.

Pentru analize efectuate în termeni de tensiuni totale, chiar si înabsenta pânzei freatice, trebuie inserata greutatea volumica a terenuluisaturat.

FiUnghiul de rezistenta la forfecare al terenului; în prezenta pânzei freaticeintroduceti un parametru efectiv pentru analiza în condtii drenate, sauzero pentru conditia nedrenata.

Coeziune (C, cu)Coeziunea terenului; în prezenta pânzei freatice introduceti parametruleficace, pentru conditia drenata, si parametrul total pentru conditianedrenata.

Modulul ElasticModulul de elasticitate al terenului sau modulul lui Young; parametruleste necesar pentru calcularea cedarilor lui Schmertmann, daca nu seintroduce aceasta valoare tasarile sunt calculate cu metoda edometrica(trebuie sa fie prezenta valoarea modulului edometric). În prezentamodulului lui Young si al modulului Edometric este de preferat ultimul iartasarile calculate sunt edometrice.

Modulul EdometricModulul de deformare calculat din încercarile edometrice (conditii deexpansiune laterala împiedicata); parametrul necesar pentru calculareatasarilor cu metoda edometrica. Daca se asigneaza Modulul lui Young sinu acela Edometric tasarile vor fi calculate cu metoda lui Schmertmann.

Loadcap 7

© GeoStru

Date suplimentareActiveaza o fereastra de dialog în care se cer alte date necesare pentrucalcularea tasarilor în terenurile coezive.Cs: Coeficient de consolidare secundara, parametru calculat din ramurade consolidare secundara a unei încercari edometrice; valoarea acestuiaeste necesara pentru calcularea tasarii de natura vâscoasa, Cv:Coeficient de consolidare vericala primara; parametru necesar pentrucalcularea evolutiei tasarilor în timp cu metoda monodimensionala a luiTerzaghi.Parametrii PR si CR sunt necesari atunci când nu se face referire lamodulul edometric.Pentru calcularea tasarilor post seismice trebuie specificat indicelegolurilor, indicele de plasticitate, modulul de forfecare statica, indicele decompresiune si coeficientul experimental a.

TexturaClick dreapta pe casuta - vor fi afisate optiuni de tipul Culoare Strat -alegând aceasta optiune se asociaza stratului corespondent culoareaselctata. Pentru introducerea texturilor selectati cu ajutorul unui clickbitmap-ul dorit dintre cele propuse în fisierele Coezive, Necoezive, Roci siAltele, tinând apasat butonul drept al mouse-ului, trageti textura încasuta Texturi. Pentru texturi este propus un editor care se deschide cudubluclick / click dreapta pe una din texturile propuse: editorul de bitmapda posibilitatea de a modifica texturile existente sau de a crea altele noi,personalizate, ce pot fi salvate si folosite de câte ori este nevoie.

DescriereÎn aceasta casuta utilizatorul poate introduce un text pentru descrierealitologiei corespondente.

Nspt - LichefiereÎn prezenta terenurilor nisipoase afânate sub pânzafreatica, chiar daca au în componenta o fractiune finade argila prafoasa, trebuie verificata susceptibilitateala lichefiere cu una dintre metodele generale adoptatede ingineria geotehnica. În acest sens este aplicatametodologia propusa de CNR si sugerata de GNDT(Gruppo Nazionale di Difesa dai Terremoti).

Clay Fraction %Procentul de fractiune fina de argila prafoasa.

NsptNumarul de lovituri mediu în strat obtinut de la oîncercate SPT.

Datele inserate în tabelul descris mai sus suntvalabile si pentru calculul tasarilor cu Metoda Burlandsi Burbidge.

Comportament geotehnicIndicati daca stratul este coeziv sau necoeziv.

Înclinatie strat Indicati înclinatia stratului.

8

© GeoStru

Coeficientul lui Poissonvaloarea coeficientului lui Poisson pentru stat.

Verificare la alunecare - Colaps prin alunecareÎn conformitate cu criteriile de proiect SLU,stabilitatea trebuie sa fie verificata fata de colapsulprin alunecare, pe lânga cel de cedare general.Pentru colapsul la alunecare rezistenta este calculataca suma a unei componente datorata adeziunii si auneia datorata forfecari fundatie -teren; rezistentalaterala derivata din împingerea pasiva a terenuluipoate fi luata în considerare conform unui procentindicat de utilizator.

Adeziune teren fundatieInserati valoarea adeziunii în unitatea de masuraindicata.

Forfecare teren fondatieInserati valoarea unghiului de rezistenta la forfecareîn grade la baza fundatiei izolate.

Fractie împingere pasivaIndicati pricentul de împingere pasiva de luat în calculîn verificarea la claps prin alunecare.

Neinserând aceste date programul va lua înconsiderare automat datele geotehnice ale stratuluifundatiei.

Pentru verificarea la alunecare este necesar sainserati actiunile verticale si orizontale.

În cazul fundatiilor pe strat stâncos va fi solicitat parametrul RQD: RockQuality Designation. Acesta trebuie introdus în procente sau cuprins între0 si 1.

1.5 Sarcini

Sarcinile ce actioneaza pe fundatie seîmpart în sarcini de proiect si sarcini utile.Sarcinile de proiect sunt folosite pentrucalculare sarcinii limita. Valorile de introdussunt de proiect, deci trebuie asignate, cândse face o verificare la starea limita ultima,împreuna cu coeficientii de amplificare a actiunilor.Sarcinile utile sunt folosite pentru calculultasarilor.Pot fi asignate simultan mai multe combinatiide sarcini de proiect sau sarcini utile pentrua efectua calculele în conformitate cunormativa.

Loadcap 9

© GeoStru

Butoanele Genereaza combinatie si Asigneaza sarcini activeaza numarulsi tipul de combinatie de adoptat în baza alagerii normativei de urmat siasigneaza o valoare orientativa presiunii normale de proiect în cazul încare aceasta data nu este disponibila.Calculul automat al presiunilor în terenLoadcap - inserati componentele N, Mx, My calculeaza automatpresiunea transmisa de fundatie terenului.

Click dreapta pe tabela de sarcini si încarcari pentru a importa efortulnormal calculat cu programul online Combinatii de actiuni.

1.6 Sarcini distribuite

Sunt sarcini aditionale care pot fi asignate la stânga sau dreaptafundatiei de calculat pentru a tine cont de suprasarcinile adiacentefundatiei (ex. corpurile adiacente). Efectul lor este considerat doar ca siincrement de tensiune în subsol pentru calcularea tasarilor si interferentabulbilor.

1.7 Sarcini limita

Pentru calcularea sarcinii limita programul da posibilitatea de alegere întrediverse metode; pentru terenurile afânate sunt prevazute metodele luiTerzaghi - Hansen - Meyerhof – Vesic – Brich-Hansen; în cazulfundatiilor pe roci sunt propuse metodele lui Terzaghi si Zienkiewicz. Înambele cazuri se poate alege una sau mai multe metode de calcul.

· Metoda lui Hansen Alegerea acestei optiuni este necesara pentru calcularea sarcinii limitacu metoda lui Hansen (terenuri afânate).· Metoda lui Terzaghi Alegerea acestei optiuni este necesara pentru calcularea sarcinii limitacu metoda lui Terzaghi (terenuri afânate).· Metoda lui Meyerhof Alegerea acestei optiuni este necesara pentru calcularea sarcinii limitacu metoda lui Meyerhof (terenuri afânate).· Metoda lui Vesic Alegerea acestei optiuni este necesara pentru calcularea sarcinii limitacu metoda lui Vesic (terenuri afânate).· Metoda EC-8 Alegerea acestei optiuni permite calculul sarcinii limita în functie dedirectivele Eurocodului 7 (asupra geotehnicii) si ale Eurocodului 8 (asupraseismicitatii).· Metoda lui Terzaghi în stânca Alegerea acestei optiuni este necesara pentru calcularea sarcinii limitacu metoda lui Terzaghi pentru fundatiile pe roci.

· Metoda lui Zienkiewicz pe roci Alegerea acestei optiuni este necesara pentru calcularea sarcinii limitacu metoda lui Zienkiewicz pentru fundatii pe roci.

10

© GeoStru

Sarcina limitaSarcinile limita orizontala si verticala sunt calculate pentru fiecarecombinatie de proiect.

Prin intermediu meniului optiuni de analiza din fereastra de calcul asarcinii limita este posibila selectarea tipului de analiza de efectuat:

Conditie drenata: Alegeti aceasta optiune daca se doreste calculareasarcinii limita a fundatiei în conditii drenate(parametri efectivi).

Conditie nedrenata: Alegeti aceasta optiune daca se dorestecalcularea sarcinii limita a fundatiei în conditii nedrenate(parametritotali).

Calcul dupa media ponderata a stratificatiilor: Alegeti aceastaoptiune daca se doreste calcularea sarcinii limita a fundatiei luând înconsiderare ca si parametri geotehnici cei obtiunuti din media ponderataa parametrilor pe strat; în caz contrar vor fi luati în considerare numaiparametrii stratului de fundare.

Pentru fiecare combinatie se pot reduce parametrii caracteristici aiterenului conform coeficientilor de reducere setati si se pot efectuaCorectii seismice conform abordarilor de proiect selecate.

Pentru calcularea efectelor seismice asupra capacitatii portante suntpropuse acceleratii seismice maxime la sol aferente diferitelor zone încare este subdivizat terenul. Valoarea coeficientului seismic orizontaleste calculat automat în functie de zona seismica si de profilulstratigrafic, dar poate fi inserata si o alta valoare de catre utilizator.

LoadCap gaseste automat combinatia de calcul cea mai defavorabila sio marcheaza cu simbolul *.

Calculul Ks Setari pentru calculul constantei de subfundatie; programul propunedoua metode: Terzaghi si Bowles. Daca se alege metoda lui Terzaghitrebuie introdusa valoarea lui Ks unitar obtinut din încercari de solicitarepe placa.

Verificare la alunecare - Colaps prin alunecareVezi Caracteristici strate si Teorie.

1.8 Modul rambleu

Cu ajutorul acestui serviciu se pot calcula tasarile rambleelor cu metodaedometrica.

- Tensiunea pe rambleu: sunt încarcari ce actioneaza pe acesta(drumuri, etc)- Setare plan de excavare: Adâncimea fundatiei.

Incrementul net fata de planul de fundare va fi calculat automat deprogram.

Loadcap 11

© GeoStru

Distanta axe IV Puncte: tasarile sunt calculate în Axe, Centru, Picior siun punct stabilit de utilizator, de la care este introdusa "Distanta axe IVpuncte"

Ca si input al stratigrafiei trebuie asignat modulul edometric si gradul desupraconsolidare.

Vezi Teorie.

1.9 Tasari edometrice - Schmertmann

Tasãri edometrice - Schmertmann: calculul tasãrilor conform celordoua tipuri de abordari: edometrica si a lui Schmertmann. Prima teorieeste aleasa automat de program în monentul în care utilizatorul introducemodulul edometric al stratelor iar pentru calculare tasarilor secundare,coeficientul de consolidare secundara Cs. A doua teorie este aleasa cândlipsesc parametrii de mai sus si este prezent modulul de deformatie E. Învizualizarea plana a fundatiei se evidentiaza linia de mijloc (cu rosu)si punctul de aplicare al sarcinii (puntul rosu); facând un click simentinând butonul mouse-ului apasat se poate realiza deplasarea pezona inflentata de prezenta fundatiei si se poate afla tasarea totala.Aceasta este vizualizata pe bara albastra din cadrul ferestrei active.Evolutia tasarilor în timp: vizuzalizarea, strat cu strat, a tasarii totale sia procentului de tasare la t zile dupa aplicarea sarcinii.

Pentru o calculare corecta a tasarilor stratele terenului trebuie saaiba o grosime redusa (< 2.00 m). Daca sunt prezente terenuri cu ogrosime ridicata este preferabil ca utilizatorul sa realizeze o subdivizare aacestora în straturi mai mici, mentinând caracteristicile geotehnice alstratului de origine si schimbând numai nr. de strate si grosimea lor.

Vezi si: Caracteristici strate, Tasari Elastice, Tasari Burland si Burbidge,Pentru detalii teoretice asupra acestui argument consultati Teoriei

12

© GeoStru

1.10 Tasarile Elastice

Calculul tasarilor elastice (imediate) la marginea si la centrul fundatiei si

calculul constantei de subfundatie K (KN/m3 o Kg/cm3 ) cu metodapropusa de Bowles si metoda lui Terzaghi (daca s-a introdus Ks unitar înSetup General).

Pentru detalii teoretice asupra acestui argument consultati sectiuneaTeorie

1.11 Tasari Burland & Burbidge

Calculul tasarilor cu metoda lui Burland si Burbidge (terenuri grosiere) cudiferiti factori de corectie. Pentru fiecare strat se calculeaza valoareaNspt mediu definit în fereastra stratigrafiei; aceasta valoare poate fimodificata.

Pentru detalii teoretice asupra acestui argument consultati sectiuneaTeorie

1.12 Tasari post seismice

Se calculeaza FS la lichefiere, tensiunea efectiva, deformatia verticala,tasarea post seismica si incrementul presiunii neutrale.

Este necesara introducerea anterioara a Datelor aditionale pentrucalculul tasarilor post seismice în fereastra Stratigrafie teren.

1.13 Verificarea lichefierii

Pentru fiecare strat se vizualizeazã verificarea la lichefiere cu metodapropusã de CNR si sugeratã de GNDT. Verificarea este realizatã numai înprezenta unei acceleratii seismice si a terenurilor necoezive sub pânzafreaticã. Metoda C.N.R. - GNDT - Din Seed s Idriss

Vezi Stratigrafie teren.

Pentru detalii teoretice asupra acestui argument consultati sectiuneaTeorie

1.14 Tasari diferentiale

În aceasta fereastra se pot calcula tasarile diferentiale desemnând“Suprafetele stratigrafice” si “Suprafetele de încarcare”.

Loadcap 13

© GeoStru

Fiecarei suprafete stratigrafice i se poate asocia propria stratigrafie alecarei caracteristici sunt desemnate în meniul “Stratigrafie teren” almeniului principal.

În sectiunea “Suprafete” a meniului din partea dreapta se creaza"Suprafetele stratigrafice".Pentru fiecare dintre acestea se aigneaza o “Descriere”, pozitia în planprin intermediul coordonatelor “x”, “y” si “z”, baza “B” si lungimea “L”, o“Culoare” si stratigrafia proprie.

Pentru "Suprafetele de încarcare" se asigneaza “Discretizarea”, pozitia,baza “B”, lungimea “L”, înaltimea “H” si tipul “T”, “Culoarea” si “Sarcina”.Optiunea “T” permite specificarea utilizarii unei sarcini cilindriceasingnând caracterul “c” sau constanta “1”.

N.B.: Pentru introducerea corecta a datelor este necesara folosirea “;”ca si separator în interiorul casutei de inserare dupa standardul sugeratîn antetul tabelului.

În sectiunea "Setari" din meniul lateral este posibila asignareaparametrilor de utilizat pentru analiza si sinteza datelor.Se poate interveni asupra pasului de constructie al mesh-ului, atât de-alungul abscisei x cât si de-a lungul ordonatei y, asupra densitatii curbelorde izotasare, asupra dimensiunii textelor.

Este posibila, de asemenea, vizualizarea valorii de tasare si curbelor deizotasare. Factorul de scara al texturilor si al tasarilor permiteameliorarea vizualizarii rezultatelor.

În sectiunea "Analiza" a meniului lateral sunt generate rezultatele caresunt reproduse în grafic împreuna cu mesh-ul utilizat. Trecând cu mouse-ul peste desen este afisata valoarea tasarii terenului corespunzatoarepunctului indicat de mouse.O data terminata analiza este posibila crearea unei sectiunicorespunzatoare liniei întrerupte rosii care poate fi adaptata propriilorexigente folosind mouse-ul sau setând valorile textuale în meniu.

Optiunea "Vizualizare tabel" permite vizualizarea valorilor de tasarecorespunzatoare distantelor pentru sectiunea calculata.Sectiunea, împreuna cu tabelul, poate fi trasa cu mouse-ul în desen.

Din meniul din partea superioata este posibila vizualizarea 3D a lucrariiutilizând comanda "Rendering" . Comanda "Roteste" permite rotirea desenului în spatiu în timp cecomanda "3D Wire" permite vizualizarea marginilor proiectului, a tasarilorsi a mesh-ului în 3D.Optiunea 2D revine la vizualizarea în plan.

Importarea fisierelor externePentru efectuarea analizei tasarilor diferentiale pentru fisiere importatedin alte programe este suficient sa pregatiti un fisier precum cel dinfigura de mai jos:

14

© GeoStru

Fisierul creat trebuie salvat în format TXT sau CSV, cu valorile separatede tab. Un exemplu de fisier de importat puteti gasi în fisierul Import alprogramului în format XLS sau TXT.

Pentru a importa fisierul click dreapta pe tabelul de date.

Importã DXFFisierul dxf trebuie sa fie constutiut din dreptunghiuri desenate pe urmatoarelelayere: LAY1 pentru ariile de sarcina LAY2 arie de sarcina.

1.15 Diagrama tensiunilor

Este o diagrama în care sunt calculate tensiunile în subsol, calculate lacentrul fundatiei, în functie de adancimea z cu teoria lui Boussinesq sauWestergaard (în baza alegerii efectuate în Bulb tensiuni) .

N.B.: Diagramele vizualizate pot fi listate, copiate si lipite fie ca bitmapîntr-un document de text (de exemplu foaia de calcul), sau ca si graficeîn Excel.

1.16 Parametrii grafici

Parametrii graficiPermite gestiunea parametrilor reprezentati în diagrame.

1.17 Raport diagrame

Raport diagrame

Loadcap 15

© GeoStru

Tabel în care se calculeaza diversele valori al sarcinilor admisibile înfunctie de adâncimea planului de fundare D si de latimea B, pentru oricelungime L aleasa dintre cele propuse. Tabelul este reconstituit în bazaSetup-ului General al graficelor asignate în meniul Date Generale.

1.18 Grafic sarcina limita - adâncime

Diagrama D-Sarcina limitaDiagrama în care se calculeaza evolutia sarcinii limita cu metodele aleseîn functie de adâncimea planului de fundare D. Pentru fiecare cuplu devalori al planului de fundare D si al lungimii L este construita o diagrama,care poate fi copiata, printata sau exportata.

1.19 Grafic sarcina limita - baza

Diagrama B-Sarcina limitaDiagrama în care se afiseaza evolutia sarcinii limita calculata cu metodelealese în functie de latimea fundatiei B. Pentru fiecare cuplu de valori alplanului de fundare D si al lungimii L este construita o diagrama, carepoate fi copiata, printata sau exportata.

1.20 Bulbi tensiuni

Pana de rupereVizualizare în aria de lucru a zonelor de rupere activa, pasiva si detranzitie.

Bulbi tensiuniVizualizeaza în cadrul foii de lucru bulbii de tensiune, sau evolutia înfunctie de adâncime a raportului q/q0, unde q reprezinta presiuneaindusa de sarcina aplicata q0 pe planul de fundare. Cresterea tensiuniisub fundatie poate fi calculata cu metoda lui Boussinesq sau cu aceea alui Westergaard.

Constructie bulb tensiuniPresiune normala de proiectPresiunea normala da proiect pentre calcularea tensiunilor.

Lungime fondatieCorespunde sectiunii fundatiei pentru de care estereprezentat bulbul. De exemplu daca se introduce 50% dinbulb va fi desenat în mijloc deci valorile tensiunilor vorface referire la partea din mijloc a grinzii.

Interval constructie mesh în x si pasAmplitudinea, de-a lungul axelor absciselor, a mesh-uluinecesar la constructia bulbului tensiunilor.

16

© GeoStru

Interval constructie mesh în yAmplitudine, de-a lungul axelor ordonatelor, a mesh-uluinecesar la construirea bulbului tensiunilor.

MeshVizualizeaza pe foaia de lucru reteaua de centri triunghiulari pentruconstruirea evolutiei starii de tensiune sub nivelul fundatiei.

Harta culori tensiuniVizualizeaza bulbii tensiunilor sub forma de suprafete colorate.

1.21 Gestiune legende

Gestiune legendePermite personalizarea legendei stratelor (parametrii de inclus, pozitie).

1.22 Gestiune încercari

Gestiune încercariProgramul este interfatat cu aplicatiile Dynamic Probing, Static Probing,Stratigrapher, MP etc. produse de GeoStru Software, respectiv ,prelucrarea de încercari penetrometrice si de coloane stratigrafice;pentru a importa o stratigrafie construita cu aceste programe selectaticomanda din bara de instrumente sau din meniul Input Grafic. Pozitionati-va pe stratigrafia de sub fundatie si dati click; va fi deschisa o fereastrapentru alegerea fisierului de importat.

Sunt importate si caracteristicile geotehnice în sistemul de unitati demasura curent.

1.23 Input Grafic

Introducere stratPentru introducerea unui strat selectati comanda Introducere strat dinmeniul Input Grafic, pozitionati-va cu mouse-ul pe stratigrafa de subfundatie si dati click, astfel se va vizualiza fereastra de dialog în care se

propune cota corespondenta click-ului efectuat.

Modificare grosime stratPentru a modifica grafic grosimea unui strat selectati comanda Modificagrosime din meniul Input Grafic, pozitionati cursorul pe stratigrafie si daticlick; va fi vizualizata fereastra de dialog în care se poate introducenoua grosime a stratului. Asignare terenPentru asignarea grafica a parametrilor geotenici ai unui strat selectaticomanda Asignare tip teren din meniul Input Grafic, pozitionati-va cucursorul pe strat si, dupa ce dati click cu mouse-ul, alegeti o litologie

Loadcap 17

© GeoStru

dintre cele prezente în baza de date propusa si apoi închideti fereastrade dialog.

Terenurile prezente în aceasta lista fac parte din database terenuri.

Eliminare stratPentru stergerea grafica a unui strat selectati comanda Elimina strat dinmeniul Input Grafic, pozitionati-va cu cursorul pe stratul de eliminat sidati click cu mouse-ul.

1.24 Optiuni

OptiuniFereastra de dialog pentru setarea parametrilor corespondenti zonei delucru. Se pot personaliza culorile de fundal si culorile liniilor, pozitiatexturilor si dimensiunea lor în procente, grosimea liniilor, tolerantacursorului si pasul gridului de lucru.

1.25 Setarea unui nou proiect

Pentru a începe un nou proiect pentru calculul capacitatii portante sitasarilor cu programul LoadCap va sugeram sa folositi comanda Ghidpentru proiect nou din meniul Fisier.Astfel, programul initializeaza toate datele necesare pentru a încheiacalculul fara erori.Evident, dupa ce ati ales optiunea Ghid pentru proiect nou trebuie samodificati datele proiectului pentru a le adapta la cazul dvs. specific:datele de proiect se vor modifica în meniul Parametrii generali:

Tip terenAlegeti între teren afânat sau roci în functie de tipologia de sol pe caresta fundatia.Pentru fundatiile pe roci programul adapteaza automat fereastra de datela stratigrafie (ex. RQD)

Corectii parametriÎn special pentru terenuri nisipoase, Terzaghi sugereaza aplicarea uneicorectii parametrilor geotehnici de calcul, si anume reducerea coeziunii la2/3 si a tangentei unghiului de rezistenta la forfecare la 0,67·tan(j).

Actiunea seismicaÎn prezenta seismului programul aplica o corectie asupra capacitatiiportante conform diverselor metodologii:Paolucci,Richars et al.

Date sistem fundatie

18

© GeoStru

Inserati datele geometrice ale fundatiei de analizat conform celorindicate în fereastra de input.Sunt cerute adâncimea de fundare D si înaltimea de încastrare: daca seintroduc ambele apare optiunea "Înaltime încastrare = Adâncime defundare", programul considera adâncimea D în calculul primului termen alcapacitatii portante (g·D·Nq). În caz contrar programul asigneazavariabilei D valoarea Înaltimii de încastrare. În prezenta fundatiilorcomplet sau partial îngropate, adâncimea de fundare excesiva poateduce la valori ridicate ale capacitatii portante datorita valorii ridicare atermenului (g·D·Nq), prin urmare poate fi utila executarea calculului cuînaltimea de încastrare, deselectând optiunea de mai sus si inserândîncastrarea efectiva a fundatiei în teren.

Stratigrafie terenDatele geotehnice folosite de program pentru calculul capacitatiiportante si tasarilor trebuie inserate în fereastra care apare la selectareaacestei comenzi.

Note parametri geotehniciDaca se foloseste teoria la stari limita parametriigeotehnici sunt luati în considerare ca si caracteristici.Încercari penetrometriceDaca sunt disponibile rezultatele încercarilorpenetrometrice dinamice în termeni de Nspt ai stratului, sepoate calcula o estimare a susceptibilitatii la lichefiere astratului în prezenta actiunii seismice, apa subterana siteren necoeziv. Acest calcul este efectuat cu Metoda luiSeed si Idriss si cu conditia ca grosimeas stratului sa fiemai mare de 1 metru.

SarciniInserarea sarcinilor este necesara doar la sfârsitul calcululi tasarilor.Inserarea unei sarcini pentru calcularea capacitatii portante limita aterenului serveste doar pentru a determina nivelul de siguranta ca raportQlim/Qd între sarcina limita si încarcarea de proiect.Programul permite calcularea diverselor conditii de sarcina, atât pentrucapacitate portanta cât si pentru tasari, ce pot fi definite în fereastraActiuni - Rezistente.

Pentru fiecare conditie definita trebuie ales Tipul: acesta va fi de Proiectla sfârsitul calculului nivelului de siguranta al capacitatii portante limita aterenului; va fi de Serviciu pentru calcularea tasarilor.Fiecare conditie de încarcare trebuie inserata sub forma de Presiunenormala de proiect, sau efort normal N, momente Mx si My si fortetaietoare Hx si Hy. De exemplu, în cazul unei fundatii izolate este maiimediata disposnibilitatea acestor solicitari, mai degraba decât presiuneanormala de proiect. În orice caz, încarcarea inserata se refera la planulde fundare si prin urmare trebuie sa includa si greutatea proprie afundatiei.De asemenea, fiecare conditie de încarcare trebuie asignata amplificatade eventuali factori asupra încarcarilor.Pentru a defini nivelele de siguranta acceptabile de catre utilizator sauimpuse de normele aplicate, este necesara inserarea CoeficientilorReductivi Capacitate portanta verticala si orizontala (ex. egala cu 3 dacase aplica DM'96). În aceeasi privinta (Seism + Ceof. Partiali parametrigeotehnici teren + Rezistente) sunt definiti si coeficientii partiali pentru

Loadcap 19

© GeoStru

proprietatile geotehnice ale terenurilor (c', cu, tanj, g): acesti coeficientireprezinta coeficientii partiali Mi introdusi de de NTC 2008 sau deEurocoduri, care reduc parametrii geotehnici definiti în Stratigrafie.Aceasta tipologie de coeficienti este considerata doar pentru conditiilede încarcare de tip Proiect, si nu pentru cele de Serviciu.Si corectia seismica a capacitatii portante se refera doar la conditiile deîncarcare ce privesc capacitatea portanta, deci de tip Proiect. Valorilecoeficientilor reductivi seismici se regasesc în raportul generat deprogram în format RTF (Meniu Exporta, comanda Exporta în format RTF).Butoanele Genereaza combinatie si Asigneaza sarcini activeaza numarulsi tipul de combinatie de adoptat în baza alegerii normativului si asigneaao valoare orientativa presiunii normale de proiect, în cazul în careaceasta valoare nu este disponibila.

Sarcini distribuiteSunt sarcinile suplimentare care pot fi asignate la dreapta sau stângafundatiei de calculat petru a tine cont de prezenta suprasarciniloradiacente fundatiei (ex. cladiri adiacente). Efectul lor este consideratdoar ca increment de tensiune în subsol pentru calcularea tasarilor siinterferenta bulbilor.

Metode de calculMetodele analitice pentru calcularea capacitatii portante a terenului suntcele clasice prezente în literatura geotehnica:Terzaghi, Vesic, Meyerhof,Hansen si Brinch-Hansen, pentru terenuri; Terzaghi e Zienkiewicz, pentruroci.

CalculProgramul prezinta comenzi de calcul pentru capacitatea portanta sipentru tasari.

Sarcina limita: calculul sarcinii limita ofera rezultate prentru fiecareconditie de sarcina de tip Proiect inserata în fereastra Sarcini. Comandaadauga în aceeasi fereastra de sarcini o tabela de rezultate. Utilizatorulare, deci, posibilitatea de a efectua modificari atât asupra sarcinilor siîncarcarilor cât si asupra coeficientilor fara a mai fi nevoit sa iasa dincomanda si sa intre din nou în fereastra Actiuni - Rezistente a meniuluiDate Generale. Pentru fiecare sarcina este restituit factorul de sigurantaca raport Qlim/Qass între sarcina limita si sarcina asignata (tensiune saupresiune de proiect) si conditia Verificat / Neverificat daca factorul desiguranta calculat este mai mare sau nu fata de nivelul de sigurantaimpus de utilizator în fereastra sarcinilor.

Pentru fiecare autor este calculata constanta de sunfundatie (ks) cumetoda propusa de Bowles:ks = qlim/DH cu DH = 2,5 cm deplasare considerata admisibila.

1.26 Teorie

1.26.1 Comenzi de shortcut

Bara inidicata în figura de mai jos poate fi folosita pentru o serie defunctionalitati:

20

© GeoStru

1) Cu literede de shortcut din meniu, urmate de Enter pentru acces rapidla comenziEx: N+Enter pentru a crea un nou file.

2) Se poate adresa o întrebare programului urmata de ?+Enter. În acestcaz se vor efectua cautari avansate în help.Ex: Seism+?+Enter pentru informatii despre analiza seismica.

3) Activarea unui program în mod rapidEx: Slope+Enter pentru a deschide programul Slope.

4) Access rapid la contact GeoStru.Ex: Contact+?+Enter pentru a accesa lista de contacte.

5) Acces rapid la functionalitati web:Ex: www.geostru.com+Enter sau geostru@geostru.com. Scrieti geostru ps + Enter pentru acces rapid la calculul parametrilorseismici.

6)

1.26.2 Norme de referinta

Eurocod 7Proiectare geotehnica – Partea 1: Reguli generale.

Eurocod 8Indicatii procedurale pentru rezistenta seismica a structurilor - Partea 5:Fundatii, structuri si aspecte geotehnice.

STAS 3300-1/2-85

P100-2013

1.26.3 Teorie

Sarcina limita a unei fundatii de suprafata poate fi definita in functie de valoareamaxima de incarcare pentru care in niciun punct al subsolului nu se ajunge laconditia de rupere (metoda lui Frolich), sau in functie de valoarea sarcinii, maimare decat precedenta, pentru care fenomenul de ruptura daca este extins laun volum mare al solului (metoda lui Prandtl si urmatorii).

Loadcap 21

© GeoStru

Prandtl a studiat problema de ruptura a unui semispatiu elastic datorataefectului unei sarcini aplicate pe suprafeta sa cu referire la otel, caracterizandrezistenta la forfecare cu o ecuatie de tipul:

tgc (1-1)

valida si pentru terenuri.

Ipotezele si conditiile introduse de Prandtl sunt:

· Material fara greutate si deci g=0

· Comportament rigid-plastic

· Rezistenta la forfecare estimabila cu t=c + s ´ tgj

· Sarcina uniforma, verticala aplicata pe o fasie de lungimea infinita si de latime2b (stare de deformatie plana)

· Tensiuni tangentiale nule la contactul dintre fasia de sarcina si suprafata limitaa semispatiului.

La forfecare se verifica si plasticizarea materialului dintre suprafetele limita alesemispatiului si suprafetele GFBCD.

In triunghiul AEB forfecarea se realizeaza in functie de doua familii de segmenterectilinii si inclinate la 45°+j/2 fata de orizontala.

In zonele ABF si EBC forfecarea se produce de-a lungul a doua familii de linii, unaconstituita din segmente rectilinii care trec prin punctele A si E si o alta dearcuri din familia de spirale logaritmice.

Polii acestora sunt punctele A si E. In triunghiurile AFG si ECD ruptura serealizeaza pe segmente inclinate la ±(45°+ j/2) in raport cu verticala.

Identificand astfel volumul terenului adus la ruptura de sarcina limita, acestapoate fi calculat scriind conditia de echilibru dintre fortele agente pe orice volumde teren delimitat pe baza uneia dintre suprafetele de alunecare.

Se ajunge deci la o ecuatie q =B ´ c, unde coeficientul B depinde numai deunghiul de frecare j al terenului.

22

© GeoStru

1)2/45(2

cot

tgetg

gB

Pentru j =0 coeficientul B este egal cu 5.14, deci q=5.14 ´ c.

In celalalt caz particular de teren necoeziv (c=0, ga0) rezulta q= 0, dupa teorialui Prandtl, nu ar fi posibil deci sa se aplice nicio sarcina pe suprafata limita aunui teren necoeziv.

De la aceasta teorie, chiar daca nu se aplica practic, au luat nastere cercetarilesi metodele de calcul urmatoare.

De fapt  Caquot s-a pus in aceleasi conditii ca si Prandtl exceptie facand faptulca fasia de sarcina nu mai este aplicata pe suprafata semispatiului, dar la oadancime h, cu h L 2b; terenul dintre suprafata si adancimea h are urmatoarelecaracteristici: ga0, j=0, c=0

si este deci un mediu care are greutate dar nu are rezistenta.

Rezolvand ecuatiile echilibrului se ajunge la expresia:

cBAq 1

care, in mod sigur este un pas inainte fata de Prandtl, dar care inca nuoglindeste realitatea.

Metoda lui Terzaghi (1955)

Terzaghi , urmand studiul lui Caquot, a adus anumite modificari pentru a tinecont de caracteristicile efective ale cuplului lucrare de fundatie - teren.

Sub actiunea sarcinii transmisa de fundatie terenul care se gaseste in contactcu fundatia are tendinta de al aluneca lateral, dar este impiedicat de catrerezistentele tangentiale care se dezvolta intre fundatie si teren. Aceasta aducecu sine o modificare a starii de tensiune in terenul de sub fundatie; pentru a tineseama de aceasta Terzaghi asigneaza laturilor AB si EB ale marginii lui Prandtl oinclinatie y  fata de orizontala, alegand valoarea lui y in functie decaracteristicile mecanice ale terenului la contactul teren- fundatie.

Ipoteza g2 =0 pentru terenul de sub fundatie este depasita admitand casuprafetele de ruptura raman nealterate, expresia sarcinii limita este deci:

bCcBhAq

in care C este un coeficient care rezulta in functie de unghiul de frecare j alterenului de sub suprafata de fundare si de unghiul j definit anterior;

b este semi-latimea fasiei.

Mai mult, bazandu-se pe date experimentale, Terzaghi trece de la problemaplana la problema spatiala introducand factori de forma.

Loadcap 23

© GeoStru

O contributie ulterioara afost adusa de Terzaghi asupra comportamentuluiefectiv al terenului.

In metoda lui Prandtl se presupune un comportament rigid-plastic al terenului,Terzaghi in schimb admite acest comportament in terenurile foarte compacte.

In aceste terenuri, curba sarcini-tasari prezinta o prima un parcurs rectiliniu,urmat de un parcurs scurt curbiliniu (comportament elastico-plastic); rupturaeste instantanee si valoarea sarcinii limita este clar identificata (rupturagenerala).

Intr-un tren foarte afanat in schimb, relatia sarcini-tasari prezinta unparcurs curbiliniu accentuat incepand de la sarcinile cele mai usoare cu un efectde ruptura progresiva a terenului (ruptura locala); in concluzie aflarea sarciniilimita nu este atat de clara si evidenta ca si in cazul terenurilor compacte.

Pentru terenurile foarte afanate, Terzaghi propune sa se ia in consideraresarcina limita, valoarea care se calculeaza cu formula precedenta introducandtotusi valorile reduse ale caracteristicilor mecanice ale terenului si anume:

tg32tg rid

c32crid

Explicând coeficientii formului precedente, formula lui Terzaghi poate fiscrisa:

sNB5.0NDsNcq qccult

unde:

245cos2

aN

2

2

q

tan275.0ea

cot1NN qc

1cos

k

2

tanN

2

p

Formula lui Meyerhof (1963)

Meyerhof a propus o formula pentru calcularea sarcinii limita similara celei a luiTerzaghi; diferentele constau in introducerea unor coeficienti de forma ulteriori.

Acesta a introsus un coeficient sq care multiplica factorul Nq, factorii de

adancime di si inclinatie ii pentru cazul in care sarcina transmisa fundatiei este

inclinata pe verticala.

24

© GeoStru

Valorile coeficientilor N au fost obtinuti de la Meyerhof ipotezand diferite arcuride proba BF (v. mecanismul Prandtl) , in timp ce taierea de-a lungul planelor AFavea valori aproximate.

Factorii de forma aflati de catre Meyerhof sunt prezentati mai jos impreuna cuformula.

dsNBdsNDdsNcq qqqcccult 5.0 verticalãSarcinã

diNBdiNDdiNcq qqqcccult 5.0 inclinatã Sarcinã

245tan 2tan

eN q

cot1 qc NN

4.1tan1NN q

factor de forma:

L

Bk2.01s pc

pentru

>10

L

Bk1.01ss pq

pentru

= 0

factor de adâncime:

B

Dk2.01d pc

B

Dk1.01dd pq

pentru

>10

1ddq

pentru

= 0

inclinatie:

Loadcap 25

© GeoStru

2

c90

1ii

2

1i

pentru

>0

0i

pentru

=0

unde :

245tank 2

p

q = Inclinatia rezultantei pe verticala.

Formula lui Hansen (1970)

Este o exensie ulterioara a teoriei lui Meyerhof; extensiile constau inintroducerea lui bi care tin cont de o eventuala inclinatie pe orizontala a

suprafetei de fundare si un factor gi pentru terenul inclinat.

Formula lui Hansen este valabila pentru orice raport D/B, deci atat pentrufundatii superficiale cat si pentru cele de adancime, dar acelasi autor a introduscoeficientii pentru o interpretare mai buna a comportamentului real al fundatiei,fara de care ar fi crescut prea mult sarcina limita cu adancimea.

Pentru valori D/B <1

B

D4.01dc

B

Dsin1tan21d 2

q

Pentru valori D/B>1:

B

Dtan4.01d 1

c

B

Dtansin1tan21d 12

q

In cazul  j = 0

26

© GeoStru

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

D/B 0 1 1.1 2 5 10 20 100

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

d'c 0 0.40 0.33 0.44 0.55 0.59 0.61 0.62

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------.

In factorii urmatori expresiile cu (') sunt valabile cand j=0.Factor de forma:

L

B2.0s'

c

L

B

N

N1s

c

qc

1sc

pentru fundatiicontinue

tanL

B1sq

L

B4.01s

Factor de adâncime:

k4.0d'c

k4.01dc

ksin1tan21dq

1d

pentru orice

B

Dk

daca 1

B

D

B

Dtank 1

daca 1

B

D

Factori de inclinatie a sarcinii:

af

'c

cA

H15.05.0i

1N

i1ii

q

qqc

Loadcap 27

© GeoStru

5

afq

cotcAV

H5.01i

5

af cotcAV

H7.01i

0

5

af cotcAV

H4507.01i

0

Factori de inclinatie a terenului (fundatie pe versant):

147g'

c

1471gc

5q tan5.01gg

Factori de inclinatie a planului de fundare (baza inclinata)

147b'

c

1471bc

tan2expbq

tan7.2expbq

Formula lui Vesic (1975)

Formula lui Vesic este analoaga formulei lui Hansen, cu Nq si Nc ca pentruformula lui Meyerhof si Ng ca mai jos:

tan1N2N q

Factorii de forma si de adancime care apar in formulele de calcul a capacitatiiportante sunt la fel cu cei propusi de Hansen; cateva diferente se inregistreazain factorii de inclinatie a sarcinii, a terenului (fundatie sau versant) si a planuluide fundare (baza inclinata).

Formula Brich-Hansen (EC 7 - EC 8)

28

© GeoStru

Atat timp cat o fundatie poate rezista, sarcina de proiect cu masuri desiguranta in ceea ce priveste ruptura generala, pentru toate combinatiile desarcina face referire la SLU (starea limita ultima), trebuie sa fie satisfacutaurmatoarea inegalitate:

dd RV

Unde Vd este sarcina de proiect la SLU, normala la baza fundatiei, cuprinzand sigreutatea fundatiei; in timp ce Rd este sarcina limita a proiectului fundatiei inrelatie cu sarcinile normale, tinand cont si de efectul sarcinilor inclinate sauexcentrice.In calcularea analitica a sarcinii limita a proiectului Rd trebuiesc luate inconsiderare situatiile pe termen scurt si lung in terenurile cu granulatie mica.

Sarcina limita in conditii nedrenate se calculeaza ca:

qisc2A

Rccu'

unde

''' LBA

zona fundatieieficace aproiectului,vazuta, incazul sarciniiexcentrice, casi zona redusape centrulcareia esteaplicata larezultantasarcinii.

cu coeziunenedrenata.

q presiunelitostatica totalape planul defundare

sc

factor de forma

'

'

cL

B2.01s

pentru fundatiirectangulare

2.1sc

pentru fundatiipatrate saucirculare.

u'

c cAH115.0i

factor corectorpentru inclinatiasarcinii datorataunei sarcini H.

Loadcap 29

© GeoStru

Pentru conditiile drenate sarcina limita de proiect este calculata dupacum urmeaza:

isNB5.0isNqisNcA

R ''qqq

'ccc

'

'

Unde:

245taneN

'2'tan

q

'qc cot1NN

'q tan1N2N

Factorii de forma

'

'

'

q senL

B1s

pentru forma rectangulara

'q sen1s pentru forma patrata sau circulara

'

'

L

B3.01s pentru forma rectangulara

7.0s

pentru forma patrata sau circulara

1N1Nss qqqc

pentru formarectangulara, patratasau circulara.

 Factori inclinatie rezultata datorata unei sarcini orizontale H paralela cu L’

'''q cotcAVH1ii

1N1Nii qqqc

30

© GeoStru

Factori inclinatie rezultata datorata unei sarcini orizontale H paralela cuB’

3'''q cotcAVH7.01i

3''' cotcAVH1i

1N1Nii qqqc

In afara de factorii corectivi de mai sus sunt considerati aceia complementariadancimii planului de fundare si inclinatiei planului de fundare si a niveluluiterenului. (Hansen).

Meyerhof e Hanna (1978)

All the theoretical analysis dealt with so far is based on theassumption that the subsoil is isotropic and homogeneous to aconsiderable depth. In nature, soil is generally non-homogeneouswith mixtures of sand, silt and clay in different proportions. In theanalysis, an average profile of such soils is normally considered.However, if soils are found in distinct layers of differentcompositions and strength characteristics, the assumption ofhomogeneity to such soils is not strictly valid if the failure surfacecuts across boundaries of such layers.

The present analysis is limited to a system of two distinct soillayers. For a footing located in the upper layer at a depth D,below the ground level, the failure surfaces at ultimate load mayeither lie completely in the upper layer or may cross the boundaryof the two layers. Further, we may come across the upper layerstrong and the lower layer weak or vice versa . In either case, ageneral analysis for (c = 0) will be presented and will show thesame analysis holds true if the soil layers are any one of thecategories belonging to sand or clay.

The bearing capacity of a layered system was first analyzed byButton (1953) who considered only saturated clay (j = 0). Lateron Brown and Meyerhof (1969) showed that the analysis ofButton leads to unsafe results. Vesic (1975) analyzed the testresults of Brown and Meyerhof and others and gave his ownsolution to the problem.

Vesic considered both the types of soil in each layer, that is clayand (c = 0) soils. However, confirmations of the validity of theanalysis of Vesic and others are not available. Meyerhof (1974)analyzed the two layer system consisting of dense sand on softclay and loose sand on stiff clay and supported his analysis withsome model tests. Again Meyerhof and Hanna (1978) advanced the earlier analysisof Meyerhof (1974) to encompass (c = 0) soil and supported theiranalysis with model tests. The present section deals briefly with

Loadcap 31

© GeoStru

the analyses of Meyerhof (1974) and Meyerhof and Hanna(1978).

Case 1: A Stronger Layer Overlying a Weaker Deposit

Figure 12.16(a) shows a strip footing of width B resting at adepth D, below ground surface in a strong soil layer (Layer 1).The depth to the boundary of the weak layer (Layer 2) below thebase of the footing is H. If this depth H is insufficient to form afull failure plastic zone in Layer 1 under the ultimate loadconditions, a part of this ultimate load will be transferred to theboundary level mn. This load will induce a failure condition in theweaker layer (Layer 2). However, if the depth H is relatively largethen the failure surface will be completely located in Layer 1 asshown in Fig. 12.16b. The ultimate bearing capacities of strip footings on the surfacesof homogeneous thick beds of Layer 1 and Layer 2 may beexpressed as

If q1 is much greater that q2 and if the depth H is insufficient to

form a full failure plastic condition in Layer 1, then the failure ofthe footing may be considered due to pushing of soil within theboundary ad and be through the top layer into the weak layer.The resisting force for punching may be assumed to develop onthe faces ad and be passing through the edges of the footing.The forces that act on these surfaces are (per unit length offooting),

32

© GeoStru

Loadcap 33

© GeoStru

34

© GeoStru

Loadcap 35

© GeoStru

Richards et. al.Richards, Helm si Budhu (1993) au dezvoltat o procedura care permite, inconditii seismice, calcularea atat a sarcinii limita cat si a tasarilor induse,si deci calcularea ambelor stari limita (ultima si de deformatie).Calcularea sarcinii limita vine ca urmare a unei simple extensii a problemeisarcinii limita in cazul prezentei fortelor de inertie in terenul de fundaredatorate seismului, in timp ce calcularea tasarilor se obtine prinabordarea lui Newmark (cfr. Apendice H din "Aspecte geotehnice aleproiectarii in zona seismica" - Asociatia Geotehnica Italiana). Autori auextins formula clasica trinomica a sarcinii limita:

BNcNqNq cqL

5.0

Unde factorii de capacitate portanta sunt calculati cu urmatoareleformule:

cot1 qc NN

AE

pE

qK

KN

AE

AE

pE

K

KN

tan1

Examinand cu o abordare de echilibru limita, un mecanism de tip Coulombsi luand in comsiderare fortele de inertie ce actioneaza pe volumul deteren la ruptura. In camp static, mecanismul clasic al lui Prandtl poate fiaproximat dupa cum se vede in figura de mai jos, eliminand zona detranzitie (evantaiul lui Prandtl) redusa doar la linia AC, care esteconsiderata ca un zid ideal in echilibru sub actiunea impingerii active si aimpingerii pasive primite de la penele I si III:

Schema de calcul a sarcinii limita (qL)

Autorii au obtinut expresiile unghiurilor rA si rP ce definesc zonele de

impingere activa si pasiva, precum si a coeficientilor de impingere activa

36

© GeoStru

si pasiva KA si KP in functie de unghiul de frecare intern f al terenului side unghiul de frecare d teren - zid ideal:

cottantan1

tancottan1cottantantan 1

A

cottantan1

tancottan1cottantantan 1

P

2

2

cos

sinsin1cos

cos

AK

2

2

cos

sinsin1cos

cos

PK

Trebuie oricum observat ca folosirea formulelor precedente luand f=0.5d ,

duce la valori ale coeficientilor de sarcina limita foarte apropiati celorbazati pe analiza de tip Prandtl. Richards et. al. au extins deci aplicareamecanismului lui Coulomb la cazul seismic, tinand cont de fortele deinertie ce actioneaza pe volumul de teren la rupere. Aceste forte de

masa, datorate acceleratiilor kh g si kv g , ce actioneaza in directie

orizontala si verticala, sunt la randul lor egale cu kh g si kv g. Au fost

obtinute astfel extensiile expresiilor lui ra si rp, precum si KA si KP,

respectiv indicate ca rAE si rPE si ca KAE si KPE pentru denotarea

conditiilor seismice.

cottantan1

tancottan1tan1tan

21

AE

cottantan1

tancottan1tan1tan

21

PE

2

2

cos

sinsin1coscos

cos

AEK

2

2

cos

sinsin1coscos

cos

PEK

Loadcap 37

© GeoStru

Valorile lui Nq si Ng sunt determinabile folosind formulele precedente,

implicand expresiile unghiurilor rAE si rPE si a coeficientilor KAE si KPE

relative cazului seismic. In aceste expresii apare unghiul q definit ca:

v

h

k

k

1tan

In tabela de mai jos sunt factorii de capacitate portanta calculatipentru urmatoarele valori ale parametrilor:

f = 30°d = 15°

Si pentru diverse valori ale coeficientilor de impingere seismica:

kh/(1-kv) Nq Ng

Nc

0 16.51037 23.75643 26.86476

0.087 13.11944 15.88906 20.9915

0.176 9.851541 9.465466 15.33132

0.268 7.297657 5.357472 10.90786

0.364 5.122904 2.604404 7.141079

0.466 3.216145 0.879102 3.838476

0.577 1.066982 1.103E-

03

0.116015

9

Tabelul factorilor de capacitate portanta pentru f=30°

SARCINA LIMITA A FUNDATIILOR IN ROCA

Pentru aflarea capacitatii portante admisibila a rocilor trebuie sa se ia inconsiderare anumiti parametri semnificativi printre care caracteristicilegeotehnice, tipul de roca si calitatea acesteia masutrata cu RQD. Incapacitatea portanta a rocilor se folosesc in mod normal factori de sigurantaridicati si care au legatura cu coeficientul RQD: de exemplu, pentru o roca cuRQD egal cu maxim 0.75 factorul de siguranta variaza intre 6 si 10. Pentrudeterminarea capacitatii portante a unei roci se pot folosi formulele lui Terzaghi,utilizand ungiul de frecare si coeziunea rocii, sau cele propuse Stagg siZienkiewicz (1968) in care coeficientii formulei capacitatii portante sunt:

245tanN 6

q

38

© GeoStru

245tan5N 4

c

1NN q

Cu acesti coeficienti se folosesc factorii de forma din formula lui Terzaghi.

Capacitatea portanta ultima calculata si fuziunea coeficientului RQD dupaexpersia:

2ult

' RQDqq

In cazul in care carotajul din roca nu furnizeaza bucati intacte (RQDtinde spre 0), roca este tratata ca un teren estimand parametrii c si f.

VERIFICAREA LA ALUNECARE

In conformitate cu criteriile proiectului la SLU, stabilitatea unuei fundatiiizolate trebuie sa fie verificata in functie de colapsul prin alunecare pelanga cel de ruptura generala. In comparatie cu colapsul prin alunecarerezistenta se calculeaza ca suma a unei componente datorata aderenteisi una datorata forfecarii fundatie-teren; rezistenta laterala care derivadin impingerea pasiva a terenului poate fi luata in considerare in functiede un procent stabilit de catre utilizator.Rezistenta de calcul pentru forfecare si adeziune se calculeaza conformexpersiei:

FRd = Nsd tand+ca A’

In care Nsd reprezinta valoarea de calcul a fortei verticale, d si unghiul derezistenta la taiere la baza fundatiei izolate, ca reprezinta aderenta

fundatie-teren si A’ este suprafata fundatiei eficace, inteleasa, in cazulsarcinilor excentrice, ca si suprafata redusa la centrul careia esteaplicata rezultanta.

TASARE ELASTICA

Tasarile unei fundatii rectangulare de dimensiunea BXL situata pe suprafata unuisemispatiu elastic se pot calcula in baza unei ecuatii bazata pe teoriaelasticitatii (Timoshenko si Goodier (1951)):

F21s

2'

0 II1

21I

E

1BqH

(1-2)

Loadcap 39

© GeoStru

unde:q0 = Intensitatea presiunii de contact.B' = Minima dimensiune a ariei care reactioneaza. E si m = Parametrii elastici ai terenului.Ii = Coeficientii de influenta dependenti de : L'/B', grosimeastratului H, coeficientul lui Poisson m, adâncimea planului de fundare D.

Coeficientii I1 si I2 se pot calcula utilizand ecuatiile date de Steinbrenner(1934) (V. Bowles), in functie de raportul L'/B' ed H/B, utilizand B'=B/2 eL'=L/2 pentru coeficientii relativi la centru si B'=B si L'=L pentrucoeficientii realtivi la margine.Coeficientul de influenta IF deriva din ecuatiile lui Fox (1948), care indicatasarea, se reduce cu adancimea in functie de coeficientul  lui Poisson side raportul L/B.Pentru simplificarea ecuatiei (1) se introduce coeficientul IS:

21S I1

21II

Tasarea stratului de grosimea H:

FSS

2'

0 IIE

1BqH

Pentrui a aproxima mai bine tasarile se subdivide baza de rezemare astfel incatpunctul sa se gaseasca in corespondenta cu un unghi extern comun mai multordreptunghiuri. In pratica se multiplica cu un factor egal cu 4 pentru calculultasarilor la centru si cu un factor egal cu 1 pentru tasarile la margine.

In calcularea tasarilor se considera o adancime a bulbului tensiunilor egala cu5B, daca substratul de roca se gaseste la o adancime mare.

In acest sens se considera substrat de roca stratul care are valoarea lui E egalacu de 10 ori mai mult grosimea stratului de deasupra.

Modulul elastic pentru terenuri stratificate se calculaaza ca medie ponderata amodulelor elastice ale stratelor supuse tasarii imediate.

TASAREA EDOMETRICA

Calculul tasarilor cu metoda edometrica da posibilitatea calcularii tasarii deconsolidare de tip monodimensional, produsa de tensiuni induse de o sarcinaaplicata in conditii de expansiune laterala impiedicata. Deci, estimarea efectuatacu aceasta metoda este considerata mai mult empirica decat teoretica.

Asadar usurinta folosirii si facilitatea controlarii influentei variilor diversilor parametri care intervin in calcul, fac din aceasta o metoda larg folosita.

Metoda edometrica  a calcularii tasarilor trece prin doua faze:

a. calcularea tensiunilor verticale induse la diferite adancimi cu aplicarea teorieielasticitatii ;

40

© GeoStru

b. calcularea parametrilor de copresibilitate prin incercarea edometrica

In ceea ce priveste rezultatele incercarii edometrice, tasarea este calculata ca:

'0v

v'0v

0 logRRHH

daca avem de-a face cu un teren supraconsolidat (OCR>1), sau dacacresterea tensunii datorata aplicarii sarcinii nu creste presiunea de

preconsolidare s’p ( vv

'0 <s’p).

Daca insa terenul nu este normalconsolidat (s’vo=s’p) deformarile apar lacompresiune iar tasarea se calculeaza ca:

'0v

v'0v

0 logCRHH

unde:

RR Rapoart de recompresiune;CR Raport de compresiune;H0 grosimea initala a stratului;s’v0 tensiunea verticala efectiva inainte de aplicarea sarcinii.

Dsv cresterea tensiunii verticale la aplicarea sarcinii.

In alternativa la parametrii RR si CR se face referire la modululedometric M; in acest de caz trebuie sa se alega potrivit valoarea

modulului de utilizat, tinand cont de intervalul de tensiune ( vv

'0 )

semnificativ pentru problema.

Aplicarea corecta a acestei metode cere:· subdivizarea stratelor compresibilie intr-o serie de strate de grosime mica (<

2.00 m); · estimarea modulului edometric pentru fiecare strat; · calculul tasarilor ca suma a contribitiei fiecarui strat mic in care a fost divizat

blocul compresibil.

Multi folosesc expresiile de mai sus pentru calcularea tasarii de consolidare atatpentru argile cat si pentru nisipuri de granulatie de la fina la medie, deoarecemodulul de elasticitate folosit este extras direct din incercarile de consolidare.Totusi, pentru terenuri cu granulatie mai mare dimensiunile incercariloredometrice sunt putin semnificative fata de comportamentul global al stratuluiiar pentru nisipuri este de preferat incercarea de penetrometie statica saudinamica.

TASAREA SECUNDARA

Tasarea secundara este calculata cu:

Loadcap 41

© GeoStru

100cS

T

TlogCHH

in careHc reprezinta inaltimea stratului in faza de consolidare;Ca  este coeficientul de consolidare secundara ca inclinatiei in parteasecundara a curbei tasare- logaritm timp;T timpul pentru care se calculeaaza tasarea secundara;T100 timpul necesar epuizarii procesului de consolidare primara.

METODA LUI SCHMERTMANN

O metoda alternativa pentru calculul tasarilor este cea propusa deSchmertmann (1970) care se coreleaza variatia bulbului tensiunilor cudeformatia. Schmertmann a propus deci considerarea unei diagrame adeformarilor de forma triunghiulara in care adancimea la care exista deformatiisemnificative este 4B, in cazul fundatiilor continue, si egala cu 2B pentrufundatii patrate sau circulare.

Conform aceastei abordari tasarea se exprima prin intermediul expresiei:

E

zIqCCw z

21

in care:Dq reprezinta sarcina neta aplicata fundatiei;Iz este un factor de deformare a carui valoare este nula la adancimea2B, pentru fundatia circulara sau patrata, si la adâncimea 4B, pentrufundatiile continue.Valoarea maxima a lui Iz se verifica la o adâncime agala cu:B/2 pentru fundatiile patrate sau circulareB pentru fundatiile continue

5.0

'vi

maxzq

1.05.0I

unde s’vi reprezinta tensiunea verticala efectiva la adancimea B/2 pentru

fundatii patrate sau circulare, si la adancimea B pentru fundatii continue.

Ei reprezinta modulul de deformatie al terenului corespunzator stratului  i

considerat in calcul;

Dzi reprezinta grosimea stratului i;

C1 e C2 sunt doi coeficienti de corectie.

Modulul E este considerat egal cu 2.5 qc pentru fundatii circulare si patrate si

cu 3.5 qc pentru fundatii continue. In cazurile intermediare se interpoleaza in

functie de valoarea lui L/B.

42

© GeoStru

Termenul qc care intervine in determinarea lui E reprezinta rezistenta la varf

data de incercarea CPT.

Expresiile celor doi coeficienti C1 si C2 sunt

5.0q

5.01C'0v

1

care tine cont de adancimeaplanului de fundare.

1.0

tlog2.01C2

care tine cont dedeformatiile diferite intimp prin efectsecundar.

In expresie  t reprezinta timpul exprimat in ani dupa terminareaconstructiei, in corespondenta cu care se calculeaza tasarile.

METODA LUI BURLAND SI BURBIDGE

Atunci cand se dispune de datele obtinute pentru incercarile depenetrometrie dinamica pentru calculul tasarilor este posibila apelarea la metodalui Burland si Burbidge (1985), in care este corelat un indice de compresibilitateIc rezultatuli N al incercarii de penetrometrie dinamica. Formula tasarii propusade cei doi este:

C7.0'

0v'

C7.0'

0vtHS IBq3IBfffS

in care:

q' = presiunea eficace bruta;

s'vo = tensiunea verticala eficace la cota fundatiei;

B = latimea fundatiei;

Ic = indice de compresibilitate;

fs, fH, ft = factorii corectivi care tin cont de forma, de grosimea stratuluicompresibil si de timp, pentru componenta vascoasa.

Indicele de compresibilitate Ic este legat de valoarea medie Nav a lui Nspt ininteriorul unei adancimi semnificative z:

4.1AV

CN

076.1I

Loadcap 43

© GeoStru

In ceea ce priveste valorile Nspt de utilizat in calcul de valoarii mediei NAV -

este de precizat ca vaolorile trebuie sa fie corectate, pentru nisipuri cucomponenta prafoasa sub panza freatica Nspt>15, dupa indicatia lui Terzaghi siPeck (1948)

15Nspt5.015NC

unde Nc este valoarea corectata de folosit in calcule.Pentru depozite de pietris sau nisipoase-pietroase valoare corectataeste egala cu :

Nspt25.1NC

Expresiile factorilor de corectie fs, fH si ft sunt:

2

S25.0BL

BL25.1f

iiH

z

H2

z

Hf

3

tlogRR1f 3t

Cut = timpul in ani > 3;R3 = costanta egala cu 0.3 pentru sarcini statistice si 0.7 pentru sarcinidinamice;R = 0.2 in cazul sarcinilor statice si 0.8 pentru cele dinamice.

VERIFICAREA LA LICHEFIERE

Metoda lui Seed si Idriss (1982) este cea mai cunoscuta si utilizatadintre metodele simplificate si solicita cunoasterea doar a câtorvaparametrii geotehnici: granulometria, numarul de lovituri in incercareaSPT, densitatea relativa, greutatea volumica. Pentru a determinavaloarea coeficientului reductiv rd este utlizata formula empirica propusade Iwasaki et al. (1978):

z015.01rd

in timp ce pentru factorul de corectie MSF consultati tabelul 1 unde esteafisata valoarea acestui factor obtinut de diversi cercetatori, printrecare Seed H.B. si Idriss I.M. (1982).

Tabelul 1 - Magnitudine Scaling Factor

44

© GeoStru

Magnitudine Seed H. B. & Idriss I.M. (1982)

5.56.06.57.07.58.08.5

1.431.321.191.081.000.940.89

Rezistenta la lichefiere CRR este calculata in functie de magnitudine, denumarul de lovituri, presiune verticala efectiva, densitate relativa.Se obtine un grafic (Fig. 1) selectionând cazurile de terenuri in care aexistat lichefiere si in care nu a existat lichefiere in timpul cutremurelor. Se calculeaza initial numarul de lovituri corect la cota dorita pentru atine cont de presiunea litostatica cu ajutorul urmatoarei expresii:

mN60.1 NCN

unde:

Nm este numarul de lovituri in incercarea penetrometrica standard SPT;CN este un coeficient corectiv ce se calculeaza cu ajutorul urmatoareiexpresii:

5.0

0vN

'

PaC

unde:

s'vo este presiunea verticala efectiva; Pa presiunea atmosferica exprimata in aceleasi unitati ca si s'vo; n un exponent ce depinde de densitatea relativa a terenului (Fig. 2).

Loadcap 45

© GeoStru

Figura 1 – Corelatia dintre CSR si N1.60.

Figura 2 – Coeficient corectiv CN

S-a demonstrat ca pentru un cutremur cu magnitudine de 7,5 CRR este:

90

NCRR 60.1

Se aplica deci:

CSR

CRRFS

46

© GeoStru

daca FS > 1,3 depozitul nu este lichefiabil.

Autorii au precizat ca aceasta procedura este valida pentru nisipuri cuD50 > 0.25 mm; pentru nisipuri argiloase si argile sugereaza sa secorecteze ulterior valoarea lui N1,60:

5.7NN 60.1CS60.1

1.26.3.1 Abordari de calcul

SITUATII DE CALCUL

SR EN 1997-1/2006 recomanda urmatoarele cazuri de proiectare pentrufundatiile de suprafata:

CAZUL 1

- Combinatia 1: (A1+M1+R1)

- Combinatia 2: (A2+M2+R1)

CAZUL 2

- Combinatia 1: (A1+M1+R2)

CAZUL 3

- Combinatia 1: (A1/A2*+M2+R3)

* coeficientii A1 pentru actiunile de tip structural, A2 pentru cele de tip geotehnic

Conform SR EN 1997-1/NB-2008 abordarile de clacul recomandate sunt Abordarea 1

si Abordarea 3

Coeficienti partiali pentru verificarea starilor limita pentru structuri (STR) si geotehnice

(GEO) conform ANEXEI A a SR EN 1997-1 sunt:

1. Coeficienti partiali pentru actiuni (γF) sau efecte ale actiunilor (γE)

Loadcap 47

© GeoStru

Tabelul 1: Coeficienti partiali pentru actiuni (γF) sau efecte ale actiunilor (γE)

- γG pentru actiuni permanente favorabile sau nefavorabile

- γQ pentru actiuni variabile favorabile sau nefavorabile

2. Coeficienti partiali pentru parametrii pamantului (γM)

Tabelul 2: Coeficienti partiali pentru parametrii pamantului (γM)

- γφ`

pentru tangenta unghiului de frecare interna

- γc`

pentru coeziune efectiva (drenata)

- γcu

pentru coeziune drenata

- γqu

pentru rezistenta la compresiune cu deformare laterala libera

- γγ

pentru greutate volumica

3. Coeficienti partiali de rezistenta (γR)

48

© GeoStru

Tabelul 3: Coeficienti partiali de rezistenta (γR) pentru lucrari de sustinere

- γR;v

pentru rezistenta la capacitate portanta

- γR;h

pentru rezistenta la alunecare

- γR;e

pentru rezistenta pamantului

© GeoStru

1.26.3.2 Calculul capaciatii portante in regim seismic

Calculul capacitatii portante in regim seismic

Presiunea critica in regim seismic se calculeaza conform GP014-1997, cu relatia:

pcr – presiunea critica in regim static calculata conform NP112-2014

ζ – coeficient de reducere, calculate cu relatia:

η – factor de mobilizare ai rezistentei la forfecare in momentul seismului si in

stare initiala.

Loadcap 49

© GeoStru

Figura 1: Cercurile lui Mohr pentru pamant necoeziv

Factorii de mobilizare ai rezistentei la forfecare se determina functie de natura

terenului cu relatiile:

a. In terenuri necoezive:

b. In terenuri coezive:

Starea initiala de tensiuni in terenulliber se calculeaza la adnacimea B/4 de la

talpa fundatiei cu relatiile:

Pentru starea initiala de tensiuni (σ1,σ3) se aplica solicitaea seismica

comsiderata prin deviatorul fig 1.:

In care:

50

© GeoStru

Valoarea efortului tangential indus in teren de actiunea seismica se calculeaza

cu realtia (Seed, 1979):

In care:

ε=1 pentru fundatii isolate si ε = 0.85 pentru radiere

rd =1-0.015z – coeficient de adancime

amax - acceleratia maxima la suprafata terenului

© GeoStru

1.26.4 Eurocode 8

Pentru aplicarea Eurocode 8 (proiectare geotehnica) coeficientulseismic orizontal este definit:

hv

IgR

h

KK

g

SaK

5.0

unde:

agR: acceleratie de vârf/maxima pe teren rigid care iese în afloriment,gI: factor de importanta,S: soil factor, depinde de tipul de sol (de la A la E).

IgRg aa

este “design ground acceleration on type A ground”.

Loadcap 51

© GeoStru

Vezi si: Corectii seismice; Calcul factori de capacitateaportanta în conditii seismice

1.26.5 Corectii seismice PAOLUCCI & PECKER

Efectul actiunii seismice asupra încarcarii limita a unei fundatii se poatecalcula introducând, pentru cei trei termeni ai capacitatii portante,factorii partiali z de corectie determinati astfel:

q

hc

hq

zz

kz

tg

kz

3201

1

350

,

,

unde:

g

aSk

g

h

este coeficientul seismic orizontal calculat în functie de acceleratiamaxima la sol ag / g si de categoria solului.

Vezi si: Calculul coeficientilor capacitatii portante Nq,Nc, Ng în conditii seismice

Atentie: Daca alegeti sa calculati factorii decapacitate portanta dupa metoda Richards et al. nu suntefectuate corectiile seismice cu zq, zc, zg calculate cu

teoriile Paolucci si NTC

1.26.6 Capacitatea portanta a fundatiilor pe taluz

O problema particulara care poate aparea ocazional este aceea afundatiilor situate deasupra taluzurilor sau în imediata vecinatate (Figura4.11). În figura se arata cum absenta terenului în partea înclinata afundatiei are tendinta de a reduce stabilitatea.

52

© GeoStru

Rezolvarea problemei vine cu calcularea coeficientilor redusi N'c si N'q sipresupunând ca linia de înclinatie a acestuia reprezinta o directieprincipala. Coeficientul N'c redus este calculat luând în considerare ca suprafata deruptura ade = L0 , aceea din cazul fundatiei în plan orizontal, iar adE =L1 din Figura 4.11a, obtinând:

0

1c

'c

L

LNN

Coeficientul N’q este redus prin raportul dintre arii D(ce) = A0, pentrufundatii în plan, iar Efg din Figura 4.lla (sau, în alternativa, Efgh = A1 dinFigura 4.1lb), obtinând:

0

1q

'q

A

ANN

În cazul taluzului cu A1

³A0 :

q

'q NN

Ar trebui apoi verificata stabilitatea globala a taluzului sub efectul sarciniitransmis de fundatie utilizând un program de stabilitate a taluzurilor(Slope al GeoStru).Capacitatea portanta este deci calculata folosind formulele uzuale sicoeficientii de reducere:

idsNBisNcisNDq cccqqq

2

1lim ''

Coeficientul Ng, care depinde de greutatea terenului, nu este corectatpentru a tine cont de taluz. Când b = 0 coeficientii N'c si N'q coincid cuaceia relativi în cazul fundatiilor în plan pentru orice valoare a lui findependent de raporturile D/B (adâncimea de fundare/latime) si b/B(distanta de la taluz/latime). Când D/B>0, fiind efectul adâncimii deja

Loadcap 53

© GeoStru

cuprins fie în Nc sau în Nq, nu ar mai trebui folositi coeficientii dereducere.

1.26.7 Calcul presiuni teren

Exista situatii în care nu este posibila mentinerea rezultantei presiunilor asupraterenului în interiorul treimii mijlocii a bazei fundatiei.Aceasta situatie se manifesta când una sau mai multe combinatii de sarcinidepasesc substantial capacitatea fundatiei de a se opune la momentul derasturnare (conditii de sarcina tranzitorii sau temporare datorate vântului sauseismului). Desi fundatiile nu sunt de obicei proiectate pentru astfel de conditii de sarcina,stabilitatea lor la rasturnare ar trebui verificata în prezenta acestor sarcinitemporare.

Inginerul geotehnic ar trebui sa poata furniza, la solicitarea clientului, un calculseparat al presiunii admisibile pe teren q'0 valida pentru conditiile de sarcinatemporare, alta decât cea de utilizata pentru conditiile de exercitiu.

Pentru o excentricitate

6

Le

fata de una dintre axe, se obtine din figura de mai jos o ecuatie pentru adetermina presiunea maxima pe teren si lungimea L' efectiva a fundatiei, undeeste evident ca aria de baza nu este reactiva pentru o lungime egala cu L - L'.

54

© GeoStru

Aria triunghiului presiunilor trebuie sa fie egala cu sarcina verticala P iarrezultanta trebuie sa fie aplicata la L'/3 din segmentul cel mai solicitat si sadevina baricentrul triunghiului. Acest punct se gaseste la o distanta

P

Me

de la centrul fundatiei astfel încât

3/'2/ LeL

si

'2

BLq

P

Înlocuind L' în expresia lui P si rezolvând q se obtine

aqeLB

Pq '

2/3

2

Cu p, q'a si excentricitatea fixate, se rezolva pentru B si L prin încercaripâna la satisfacerea egalitatii.

Loadcap 55

© GeoStru

Când este prezent momentul fie fata de axa x sau de axa y, pozitiarezultantei este redata în figura de mai jos:

iar daca ambele excentricitati sunt:

6

Lex

6

Bey

doar o parte a fundatiei rezulta reactiva.Presiunea pe teren, pentru fundatii cu excentricitate fata de ambele axe,poate fi calculata, când nu exista nicio ridicare a fundatiei fata de teren,dupa cum urmeaza:

x

x

y

y

I

yM

I

xM

A

Pq

sau

B

e

L

e

BL

Pq

yx66

1

Reamintim ca

56

© GeoStru

12

3LBI x

12

3BLI y

My este momentul fata de axa y;Mx este momentul fata de axa x;

P

Me

y

x

P

Me x

y

Directiile pozitive sunt cele ilustrate.

1.26.8 Check limit load (SLU)

The vertical bearing capacity of the foundation soil is verified according to thetheory of limit states using the following inequality:

or based on the factor of safety as:

where:

σ-extreme design contact stress at the footing bottom

Rd-design bearing capacity of foundation soil

γRV

-coefficient of vertical bearing capacity of foundation

SFv-safety factor for vertical bearing capacity

Extreme design contact stress at the footing bottom is assumed the form:

where:

V-extreme design vertical force

Aef

-effective area of foundation

Effective Area

Loadcap 57

© GeoStru

When solving the problem of eccentrically loaded foundations the program offerstwo options to deal with an effective dimension of the foundation area:

· a rectangular shape of effective area is assumed· circular shape of effective area is assumed

Rectangular shape

A simplified solution is used in such cases. In case of axial eccentricity(bending moment acts in one plane only) the analysis assumes a uniformdistribution of contact stress σ applied only over a portion of the foundation l

1,

which is less by twice the eccentricity e compared to the total length l.

Determination of effective area in case of axial eccentricity

An effective area (b*l1) is assumed to compute the contact stress, so that we

have:

In case of a general eccentric load (foundation is loaded by the vertical force Vand by bending moments M

1 and M

2 the load is replaced by a single force with

given eccentricities:

58

© GeoStru

The size of effective area follows from the condition that the force V must acteccentrically:

Circular shapeA circular foundation subjected to a vertical load applied with an eccentricitye=Md/Nd can be regarded as an equivalent fictitious foundation with a centrally

applied load (Figure), as suggested by Meyerhof (1953) and Vesic (1973). In thiscase,the area of the fictitious foundation, A', can be calculated as:

22 21

22arccos

2'

D

e

D

e

D

eDA

The aspect ratio of the equivalent rectangular area can also be approximated asthe ratio of the line lengths b to l, as shown in Figure that is,

eD

eD

l

b

L

B

2

2

'

'

Loadcap 59

© GeoStru

Método de cálculo de las dimensiones equivalentes de una cimentaciónsometida a carga no baricéntrica

1.26.9 Bibliografia

AGI (1984)<< Raccomandazioni sui pali di fondazione >>. Berardi G. (1972)<< Ingegneria delle Fondazioni >>, Enciclopedia dell'Ingegneria, vol. VII.ISEDI. Cestelli Guidi C. (1980)Geotecnica e Tecnica delle fondazioni, vol. I, Hoepli, Milano. Colombo P. (1971)<< Osservazioni sul comportamento di pali a grande diametro >> RIG,vol. V n.3, pp. 163-172. Lambe T. W. (1968)<< The behaviour of foundations during costruction>>, JSMFD, ASCE, vol94, SM 1, pp. 93-130. Lancellotta R. (1994)Geotecnica, 2a ed., Zanichelli, Bologna. Poulos H. G. , Davis E. H. (1980)Pile di Foundation Analysis and design, J. Wiley & Sons , New York. Terzaghi K., Peck R. B. (1967)Soil Mechanics Engineering Practice, J. Wiley & Sons , New York.

60

© GeoStru

Viggiani C. (1983)Fondazioni, Ed. CUEM, Napoli. Bowles (1991)Fondazioni Progetto e Analisi Joseph E. Bowles, Ed. McGraw-Hill. Micropali ad elevata capacità portante<< Rivista Italiana di Geotecnica >>. La Tecnica Professionale (AGOSTO 1998)<< Rivista edita dal collegio Ingegneri Ferroviari Italiani >>. Pasquale De SimoneFondazioni. Liguore Editore.

2 Exemplu de calcul

Comparatie rezultate Loadcap vs. rezultate Exemplul 1 de

calcul

(Ghid privind proiectarea geotehnica)

In prezentul document se compara rezultatele obtinute in cazul verificarii la capacitate portanta a

unei fundatii izolate, directa , solicitata la forte axiale centrice amplasata pe un start de nisip uscat,

exemplu 1 pag 45 din Ghidul de proiectare geotehnica si rezultatele obtinute tot pe acelasi

exemplu dar rezolvat cu ajutorul programului Loadcap

Fundatie izolata, directa, solicitata la forte axiale centrice, pe un strat de nisip uscat.

Date de proiectare:

L=2.60m, B=2.20m, D=0.5m

Exemplu de calcul 61

© GeoStru

Valori caracteristice ale incarcarilor axiale centrice: VGk=800kN, VQk= 450kN

Valori caracteristice ale parametrilor geotehnici ai terenului de fundare:

φ`k=35? , c`k=0kPa , γk=18kN/m3 , Ek=15MPa

Valoarea caracteristica pentru greutatea volumica a betonului armat γck=25kN/m3

Verificarea la capacitate portanta

Abordarile de calcul conform SR EN 1997-1 sunt prezentate in Tabelul 1

Tabelul 1

Abordarea de calcul 1

Ab1G1: A1+M1+R1

A1: γG=1.35, γQ=1.5 (anexa B, NP 112)

M1: γφ`= 1.00 ; γγ=1.00 (anexa B, NP 112)

R1: γRv= 1.00 (anexa B, NP 112)

Relatia generala de verificare : Vd<Rd

62

© GeoStru

LOADCAP

Metoda de calcul Hansen:

Nc, Nq, Nγ – factori adimensionali pentru capacitate portanta

sc, sq, sγ – factori adimensionali pentru forma fundatiei

bc, bq, bγ – factori adimensionali pentru inclinarea bazei fundatiei

ic, iq, iγ – factori adimensionali pentru inclinarea incarcarii

Metoda lui Terzaghi

Nc, Nq, Nγ – factori adimensionali pentru capacitate portanta

Exemplu de calcul 63

© GeoStru

Metoda lui Meyorf

Nc, Nq, Nγ – factori adimensionali pentru capacitate portanta

sc, sq, sγ – factori adimensionali pentru forma fundatiei

ic, iq, iγ – factori adimensionali pentru inclinarea incarcarii

Metoda lui Vesic

Formula lui Vesic este analoaga formulei lui Hansen, cu Nq si Nc ca pentru formula luiMeyerhof si Nγ ca mai jos:

Nγ=2· (Nq+1) · tan(φ`)

64

© GeoStru

Factorii de forma si de adancime care apar in formulele de calcul a capacitatii portante sunt la felcu cei propusi de Hansen; cateva diferente se inregistreaza in factorii de inclinatie a sarcinii, aterenului (fundatie sau versant) si a planului de fundare (baza inclinata).

Metoda Brinch - Hansen

Factorii de forma

Factori de inclinatie rezultata datorata unei sarcini orizontale H

iq = iγ = 1- H / (V + A’ c’ cotφ’)

ic = (iq Nq -1) / ( Nq – 1)

Factori de inclinatie rezultata datorata unei sarcini orizontale H paralela cu B’

Unde

Exemplu de calcul 65

© GeoStru

Daca H formeaza un unghi θ cu directia lui L’, exponentul “m” este calculat cu expresia de maijos:

Ghid de proiectare geotehnica/ Proiectarea geotehnica a fundatiilor de suprafata

66

© GeoStru

Rezultatele obtinute sunt prezentate in Tabelul 2

Nq Nc Nγ sq sc sγb

q

b

c

b

γ

i

q

i

c

i

γ

Vd

(kN)

Rd

(kN)

Ghid de

proiectare

geotehnica

33.3 46.1 20.4 1.49 1.5 0.75 1 1 1 1 1 1 1852 4267

Loadcap

Hansen 33.3 46.12 15.27 1.59 1.61 0.66 1 1 1 1 1 1 1852 3874

Terzaghi41.4

457.75 42.43 1.3 0.8 1852 5978

Meyerhof 33.3 46.12 10.18 1.31 1.62 1.31 1 1 1 1852 3762

Vesic 33.3 46.12 21.63 1.59 1.61 0.66 1 1 1 1 1 1 1852 4350

Brinsen-

Hansen

(EC7-EC8)

33.3 46.12 20.37 1.49 1.5 0.75 1 1 1 1 1 1 1852 4267

Exemplu de calcul 67

© GeoStru

Tab. 2

Pentru Ab1G1 rezultatele obtinute in programul Loadcap sunt egale cu cele obtinute in Ghidul deproiectare geotehnica.

Ab1G2: A2+M2+R1

A2: γG=1, γQ=1.3 (anexa B, NP 112)

M2: γφ`= 1.25 ; γγ=1.0 (anexa B, NP 112)

R1: γRv= 1.00 (anexa B, NP 112)

Relatia generala de verificare : Vd<Rd

Rezultatele sunt prezentate in tabelul 3

Tabelul 3

Nq Nc Nγ sq sc sγb

q

b

c

b

γ

i

q

i

c

i

γ

Vd

(kN)

Rd

(kN)

Ghid de

proiectare

geotehnica

16.9 28.4 8.3 1.41 1.44 0.75 1 1 1 1 1 1 1457 1934

Loadcap

Hansen 16.92 28.42 6.23 1.47 1.5 0.66 1 1 1 1 1 1 1457 1751

Terzaghi 20.58 34.96 17.92 1.3 0.8 1457 2683

Meyerhof 16.92 28.42 4.16 1.25 1.49 1.25 1 1 1 1457 1672

Vesic 16.92 28.42 9.35 1.47 1.5 0.66 1 1 1 1 1 1 1457 1984

Brinsen-

Hansen

(EC7-EC8)

16.92 28.42 8.31 1.41 1.44 0.75 1 1 1 1 1 1 1457 1934

68

© GeoStru

Pentru Ab1G2 rezultatele obtinute in programul Loadcap sunt egale cu cele obtinute in Ghidul deproiectare geotehnica.

Abordarea de calcul 3

Ab3: A1+M2+R3

A1: γG=1.35, γQ=1.5 (anexa B, NP 112)

M2: γφ`= 1.25 ; γγ=1.0 (anexa B, NP 112)

R3: γRv= 1.00 (anexa B, NP 112)

Relatia generala de verificare : Vd<Rd

Rezultatele sunt prezentate in tabelul 4

Tabelul 4

Nq Nc Nγ sq sc sγb

q

b

c

b

γ

i

q

i

c

i

γ

Vd

(kN)

Rd

(kN)

Ghid de

proiectare

geotehnica

16.9 28.4 8.3 1.41 1.44 0.75 1 1 1 1 1 1 1852 1934

Loadcap

Hansen 16.92 28.42 6.23 1.47 1.5 0.66 1 1 1 1 1 1 1852 1751

Terzaghi 20.58 34.96 17.92 1.3 0.8 1852 2683

Meyerhof 16.92 28.42 4.16 1.25 1.49 1.25 1 1 1 1852 1672

Vesic 16.92 28.42 9.35 1.47 1.5 0.66 1 1 1 1 1 1 1852 1984

Brinsen-

Hansen

(EC7-EC8)

16.92 28.42 8.31 1.41 1.44 0.75 1 1 1 1 1 1 1852 1934

Exemplu de calcul 69

© GeoStru

Pentru Ab3 rezultatele obtinute in programul Loadcap sunt egale cu cele obtinute in Ghidul deproiectare geotehnica.

Verificarea la SLE

Coeficienti partiali

A: γG=1.00, γQ=1.00 (CR0, pct 7.4.1.1)

M2: γφ`= 1.00 ; γγ=1.00 (SR EN 1997-1/NB, pct 2.4.8)

Pnormala=231 kPa

Loadcap

Tabelul 5

Nr.

strat

z

(m)

Tensiune

eficace

sgz

(kPa)

Tensiune de

increment

sz

(kPa)

Tasare de

consolidare wc

(cm)

Tasare totala wt

(cm)

1 0.65 11.7 207.46 0.41 0.41

2 1.2 21.6 157.07 0.83 0.83

3 2 36.0 100.73 0.53 0.53

4 2.8 50.4 65.37 0.34 0.34

5 3.6 64.8 44.28 0.23 0.23

6 4.4 79.2 79.2 0.16 0.16

7 5.2 93.6 23.04 0.12 0.12

8 6.0 108 17.57 0.09 0.09

Total: 2.76 cm

Ghid de proiectare geotehnica

Tabelul 6

70

© GeoStru

Se poate observa in tabelul 5 si 6 ca rezultatele obtinute in programul Loadcap si Ghidul de

proiectare geotehnica sunt aceleasi.