Radan Georgiana Ioana - Rezumat

Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti

METODE DE FUNDARE ŞI STABILIZARE

A PĂMÂNTURILOR CU MICROPILOŢI

REZUMATUL

TEZEI DE DOCTORAT

Doctorat : Departamentul de Geotehnica şi Fundaţii,

Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti

Conducător Stiintific: Prof.univ.dr.ing. Nicoleta RĂDULESCU

Doctorand: Ing. Georgiana Rădan (Toader)

Bucuresti

23 noiembrie 2015

ROMÂNIA

Ministerul Educaţiei, Cercetării, Tineretului şi Sportului

METODE DE FUNDARE ŞI STABILIZARE A PĂMÂNTURILOR CU MICROPILOŢI

Autor: Georgiana RADAN (TOADER) Pag. 1

CUPRINS

1. ACTUALITATEA SI ORIGINALITATEA TEMEI DE CERCETARE ................................................................ 3

2. OBIECTIVELE TEZEI ........................................................................................................................... 4

3. CUPRINSUL TEZEI............................................................................................................................. 5

3.1. NOŢIUNI GENERALE DESPRE ROCI ............................................................................................ 5

3.1.1. Noţiuni Generale de Mecanică a Rocilor ................................................................. 5

3.1.2. Rezistenta mecanică a rocilor – Criterii de cedare .................................................. 6

3.1.3.Roci Carstice - Roca de Sare ....................................................................................... 6

3.1.4. Fenomene de instabilitate ale masivelor de pământ produse de exploatarile

miniere subterane .............................................................................................................. 8

3.2. UTILIZAREA MICROPILOŢILOR PENTRU FUNDAREA, STABILIZAREA ŞI CONSOLIDAREA

MASIVELOR DE PĂMÂNT ........................................................................................................ 8

3.2.1. Definiţii. Prescripţii Tehnice. Domenii de aplicare ale micropiloţilor .................... 8

3.2.2. Clasificare şi tehnologii de lucru ale micropiloţilor ................................................. 9

3.2.3. Particularităţi ale amplasării micropiloţilor în carst ............................................. 10

3.3. COMPORTAREA ŞI CALCULUL MICROPILOTULUI IZOLAT ........................................................... 11

3.3.1. Solicitări axiale ........................................................................................................ 11

3.3.2 Solicitări laterale directe .......................................................................................... 12

3.3.3 Solicitări laterale indirecte ....................................................................................... 13

3.3.4 Concluzii ................................................................................................................... 14

3.4. COMPORTAREA ŞI CALCLUL MICROPILOŢILOR ÎN GRUP .......................................................... 15

3.4.1 Solicitări axiale ........................................................................................................ 15

3.4.2 Solicitări laterale ...................................................................................................... 15

3.4.3 Studii de caz .............................................................................................................. 16

3.4.4. Concluzii .................................................................................................................. 18

3.5. MODELE DE CALCUL ŞI EXEMPLE NUMERICE ............................................................................ 19

3.5.1 Modelarea şi calculul micropiloţilor izolaţi ............................................................. 19

3.5.2 Modelarea şi calculul micropiloţilor în grup ........................................................... 20

3.5.3. Interpretarea şi validarea rezultatelor obţinute .................................................... 21

3.5.4. Concluzii .................................................................................................................. 23

4. CONCLUZII FINALE ŞI CONTRIBUŢII PERSONALE ............................................................................ 24

5. RECOMANDARI ŞI DIRECŢII VIITOARE DE CERCETARE .................................................................... 26

BIBLIOGRAFIE ................................................................................................................................... 27

LISTA DE PUBLICAŢII .......................................................................................................................... 28



CUPRINS FIGURI

Figura 1: (a) Depozite salifere “la zi”; (b) Izvor de apă sărată (Slănic Prahova, Baia Verde) .......................... 4

Figura2: Diverse forme ale păturii salifere datorită ascensiunii spre suprafaţa terenului a zăcământului

salifer, sub acţiunea forţelor tectonice ............................................................................................................ 7

Figura 3: Harta topografică a zonei cu amplasarea perimetrului Bazei de Agrement şi a profilelor

geoelectrice aferente [7] ................................................................................................................................. 7

Figura 4: Clasificarea micropiloţilor dupa tehnologia de execuţie – injectare [8] ........................................ 10

Figura 5: Schema de calcul pentru un micropilot executat in teren carstic [8] ............................................ 11

Figura 6: Modelarea micropilotului solicitat axial; mobilizarea frecarii laterale sub incarcarea P [9] .......... 12

Figura 7: (a) Mobilizarea răspunsului terenului la acţiuni laterale asupra micropilotului; (b) Diagramele de

deplasare, rotire, moment, forţa tăietoare şi încărcare pentru pilotul solicitat lateral (domeniul liniar –

elastic, pământ omogen) ............................................................................................................................... 13

Figura 8 Distribuţia curbelor p-y pentru analiza micropilotului la solicitări laterale (împingerea pământului),

în cazul analizei „up and down” [8] ............................................................................................................... 14

Figura 9: Încercări cu forţe statice verticale pe micropiloţi (Slănic Prahova) ................................................ 16

Figura 10: Rezultate încercări pe micropiloţi Slanic Prahova ......................................................................... 17

Figura 11: Comparaţia rezultatelor - încercări axiale obtinute prin calcul cu metoda Prezzi si experimental

pentru micropilotii 178 si 97 ......................................................................................................................... 17

Figura 12: Comparaţie rezultate încercări axiale pe diametre şi lungimi similare de micropiloţi Slănic

Prahova - Muzeul Artelor Puerto-Rico .......................................................................................................... 18

Figura 13:Geometria si Modelul de calcul pentru micropilotul 68 (PLAXIS 2D) ............................................ 19

Figura 14: Rezultate obţinute: încercări axiale obţinute prin calcul PLAXIS 2D şi experimental pentru

micropiloţii 178 , 97, 71, 68 ........................................................................................................................... 20

Figura 15: Crearea modelului geometric: (a)- PLAXIS 3D; (b) MIDAS GTS-NX ............................................... 21

Figura 16: Rezultatele deplasărilor obţinute pe modelul PLAXIS 3D ............................................................. 21

Figura 17: Rezultatele deplasărilor obţinute pe modelul MIDAS GTS-NX ...................................................... 22



1. ACTUALITATEA ŞI ORIGINALITATEA TEMEI DE CERCETARE

Obiectul de studiu al Lucrării se încadrează în domeniul ştiinţific al Ingineriei Civile. O serie de

studii şi cercetări au făcut obiectul lucrărilor ştiinţifice în domeniul metodelor de fundare şi

stabilizare a pământurilor cu micropiloţi. Datorită ariei vaste de aplicabilitate a acestei tehnologii,

care a urmat o ascensiune rapidă începând cu anii 1950, când a debutat ca metodă de consolidare a

clădirilor avariate în al doilea război mondial, în Italia, de către dr.ing. Fernando Lizzi, continuând cu

aplicabilitatea metodei în domeniul transporturilor, lucrarea de faţa pune accent pe studiul

aplicabilităţii metodei în terenuri dificile de fundare având specific carstic. La nivel internaţional

metodele de consolidare şi stabilizare a pământurilor în astfel de zone cunoaşte o vastă aplicabilitate,

fapt datorat performanţei tehnologiilor de forare, armare şi injectare a elementelor de tip micropilot.

Datorită diametrului mic (maxim 300 mm), a posibilităţilor multiple de introducere a fluidului de

foraj, cu adaptare la orice tip de teren difícil de fundare, grupurile sau reţelele de micropiloţi creează

împreună cu terenul adiacent un ansamblu unitar, de tipul “bloc compozit”, asigurând atât

îmbunătăţirea terenului cât şi fundarea în condiţii optime. Un alt avantaj al metodei este faptul că

poate fi executată fără a “deranja” structura internă a terenului, în condiţii dificile, acolo unde alte

tipuri de utilaje de gabarit mare nu pot avea acces.

Modalităţile de forare şi injectare pot fi utilizate şi pentru operaţiile de sondare prealabilă a terenului

de fundare, în scopul descoperirii unor eventuale vestigii, în zonele protejate dar şi pentru reducerea

abaterilor structurale ale elementelor portante istorice avariate. Astfel, se elimină riscurile unor

eventuale prăbuşiri, deteriorări de ziduri sau elemente vechi de patrimoniu, uşurându-se execuţia

lucrărilor de consolidare.

Dacă facem referire la actualitatea temei de cercetare, în sensul aplicării tehnologiei cu micropiloţi ca

soluţie de fundare şi stabilizare a masivelor de pământ, atunci putem spune că domeniul a cunoscut o

rapida ascensiune în ultimii zece ani, ca procedeu optim din punct de vedere tehnico-economic în

terenuri afectate de subsidenţe carstice şi miniere.

Pornind de la acest aspect , studiul de caz prezentat în lucrare face parte din această categorie. Până la

data elaborării Tezei au fost regăsite în literatura de specialitate o serie de studii de caz pentru

micropiloţi amplasaţi în terenuri carstice, caracterízate de carst carbonic, “roca de baza” fiind

calcarul, gipsul sau anhidritul. Originalitatea lucrării consta în studiul abordat pentru micropiloţi în

carst salin, unde “roca de baza” este sarea gema, a cărei agresivitate carstică este superioară altor

tipuri de roci solubile.

Lucrarea a fost întocmită pornind de la observaţiile din teren ale autorului pe durata de execuţie a

unui obiectiv de investiţie în localitatea Slănic, judeţul Prahova.



Modificarea permanentă a morfologiei terenului precum şi studiile efectuate până la elaborarea

soluţiei de fundare şi stabilizare cu micropiloţi a clădirilor din cadrul Bazei de Agrement “Baia

Verde” au evidenţiat o serie de particularităţi care au fost tratate şi rezolvate în această lucrare.

Prezenţa autorului a fost permanentă pe durata proiectului, începând cu implicarea directă în execuţia

lucrărilor, pana la finalizarea obiectivului de investitie. Au fost culese date şi observaţii din teren,

precum şi informaţii rezultate din studiile de amplasament şi pe micropiloţi.

Sunt analizate rezultatele încercărilor obţinute în teren pe micropiloţi încastraţi în roca de sare, la

solicitări axiale de compresiune, pe amplasamentul viitoarei baze de agrement din localitatea Slănic,

judeţul Prahova şi comparate cu alte rezultate obţinute în mod similar şi raportate în literatura de

specialitate. În final sunt concepute şi validate trei modele de calcul pentru micropiloţii izolaţi şi în

grup, cu ajutorul programelor de calcul automat având la baza Metoda Elementului Finit.

2. OBIECTIVELE TEZEI

Sarea sau clorura de sodiu, cunoscută şi sub denumirea de „halit” este o rocă monominerala formată

prin sedimentare, cu multe milioane de ani in urma. Faţă de alte tipuri de roci sedimentare, depozitele

de sare prezintă o tectonică aparte caracterizata, în general, printr-o continua ascensiune spre

suprafaţa terenului, dând naştere unui relief specific. Depozitele salifere străpung straturile de argile

acoperitoare până la suprafaţa terenului unde, sub influenţa apelor meteorice se produce o fracturare

şi o sfărmare a paturilor acoperitoare, urmând formarea de lacuri şi balti specifice acestor zone.

Fig.1 : (a) Depozite salifere “la zi” b) Izvor de apă sărată

(Slănic Prahova, Baia Verde- Lacul 1) (Slănic Prahova, Baia Verde- Lacul 3)

Primul obiectiv al Tezei a fost studiul rocii de sare şi a efectelor generate de influenţa factorilor

naturali şi antropici asupra acesteia. Astfel, a fost investigata si creata baza de date specifice

domeniului studiat, rezultand o vasta sinteza bibliografica. Totodata, în cadrul primei etape de studiu



au fost analizate şi prezentate aspecte privind fenomenele de instabilitate ale masivelor de pământ

specifice zonelor cu exploatări miniere.

De asemenea, sunt prezentate principalele domenii de utilizare a micropiloţilor precum utilizarea

acestora în terenuri dificile de fundare, afectate de subsidenţe carstice şi miniere. Urmatorul obiectiv

al lucrarii a constat în prezentarea rezultatelor încercărilor în teren pe micropiloţi încastraţi în roca de

sare la solicitări statice axiale si compararea acestora cu rezultate similare prezentate în literatura de

specialitate. De asemenea, au fost identificate diferite rezultate referitoare la reţelele reticulare de

micropiloţi. Studiile de caz prezentate în literatura de specialitate pun în evidenţă faptul că studiul si

calculul reţelelor de micropiloţi este suficient de vast, dar mai ales atat de complex încât să facă

obiectul unei teme de cercetare de sine statatatoare.

În vederea atingerii scopului cercetărilor efectuate, în lucrare este prezentată o amplă sinteză a

metodelor de calcul utilizate pentru micropiloţii izolaţi şi în grup sub diferite tipuri de solicitări.

Ultimul obiectiv al Tezei a constat în crearea unor modele de calcul pentru micropiloţi şi grupuri de

micropiloţi înncastraţi în roca de sare şi validarea acestora având la baza rezultatele obţinute în teren.

3. CUPRINSUL TEZEI

3.1. Capitolul II - NOŢIUNI GENERALE DESPRE ROCI

În prima parte a lucrării se prezintă o sinteză bibliografică despre noţiuni generale de geologie

referitoare la mecanica rocilor, cu aspecte privind specificul şi influenţele activităţii miniere asupra

mediului.

3.1.1. Noţiuni generale de Mecanica rocilor

Caracteristicile geomecanice ale rocilor implică o analiză atentă a proprietăţilor mecanice si fizice ale

acestora. Pentru o analiză cât mai performantă a stabilităţii masivelor de rocă atunci când se are în

vedere fundarea directă sau indirectă pe acestea, un rol important îl are gradul de alterare/

fragmentare al rocii respective pe zona studiată.

În cazul fundării pe roci solubile, cum ar fi calcarul, gipsul sau sarea, nu se ia în calcul fundarea pe

roca alterată sau fragmentată, deoarece factorii imprevizibili care pot conduce la solubilizare, sunt

dificil de cuantificat. Prin urmare, se impune traversarea rocii alterate prin solubilizare şi/sau

recristalizare şi încastrarea în stratul bun, în roca intactă.

3.1.2. Rezistenţa mecanică a rocilor – Criterii de cedare

Depăşirea locală a capacităţii rocii de a prelua solicitările (cedarea) conduce la redistribuţia

eforturilor şi implicit la creşterea deformaţiilor.

În funcţie de tipul de cedare se definesc criteriile de cedare şi modul de cedare.



Cedarea se produce de cele mai multe ori local în masivul de rocă fără implicaţii grave asupra

structurilor. Rezistenţa mecanică a rocilor se defineşte în funcţie de caracteristicile masivului de rocă

şi de modul în care se analizează stabilitatea structurilor aflate în interacţiune cu roca.

În cazul rocilor masive, fără discontinuităţi, avem de-a face cu un comportament elastic izotrop în

domeniul eforturilor medii şi vorbim de o cedare plastică sau casantă pentru eforturi mari. În oricare

din cazuri rezistenţa mecanică a acestor roci este evaluată prin criterii de cedare.

COMPORTAMENT IZOTROP → CRITERII DE CEDARE [3]

Rezistenţa mecanică se exprimă prin rezistenţă la forfecare pe discontinuităţi în cazul rocilor care au

comportament anizotrop (roca masivă dar afectată de o discontinuitate majoră sau în masa de rocă

apar câteva sisteme de discontinuităţi). [3]

COMPORTAMENT ANIZOTROP → REZISTENŢA LA FORFECARE PE

DISCONTINUITĂŢI [3]

Sunt tratate si dezbatute pe scurt:

- Criteriul de cedare Mohr

- Criteriul de cedare Mohr-Coulomb

- Criteriul de cedare Coulomb-Navier

- Criteriul de cedare Griffith

- Criteriul de cedare Hoek-Brown

3.1.3 Roci carstice – Roca de sare

Rezervele de sare sunt cantonate în interiorul pământului în depozite de roci sedimentare din toate

perioadele geologice. Din cercetările efectuate s-a observat că straturile de sare depuse iniţial în

poziţie orizontală au fost deranjate de-a lungul timpului de mişcările tectonice, migrând la suprafaţă

şi căpătând diferite forme şi dimensiuni (fig.2). Acest fapt este consecinţa comportamentului plastic

al rocii de sare, fiind în interdependenţă cu intensitatea forţelor tectonice ce au acţionat asupra

zăcământului şi cu natura petrografică a straturilor străbătute în ascensiunea lor. Este recomandabil

ca metodele geofizice de prospectare a rocilor să completeze studiile geotehnice pentru terenurile



aflate în zone cu zăcăminte de sare, aceste terenuri având un specific aparte atât din punct de vedere

al carstului salin cât şi din punct de vedere al exploatărilor miniere. Prin măsurătorile geofizice pot fi

identificate anumite goluri de dizolvare sau galerii subterane abandonate, în zonele cu exploatări

miniere.

Fig.2 : Diverse forme ale păturii salifere datorită ascensiunii spre suprafaţa terenului a zăcământului

salifer, sub acţiunea forţelor tectonice[4]

In cadrul acestui capitol este prezentat studiul geofizic de amplasament de la Slanic, jud. Prahova.

Studiul a vizat zona Puţului de aeraj “Cantacuzino” şi zonele adiacente printre care şi amplasamentul

Băilor Verzi.

Fig.3 : Harta topografică a zonei cu amplasarea perimetrului Bazei de Agrement şi a profilelor

geoelectrice aferente [8]



Pentru amplasamentul în discuţie rezultatele profilelor geoelectrice au evidenţiat faptul că masivul de

sare este omogen şi compact iar la interfaţa cu păturile acoperitoare sarea a fost supusă dizolvării

formând aşa-numita « brecie ». Se remarcă direcţia unui flux acvifer dinspre Valea Tulburea spre

lacurile sărate 1 şi 2, materializat în profilul geoelectric E printr-o « crestătură » în sare. În profilul

geoelectric G orizontul salifer se prezintă mai omogen, faţă de profilul anterior, ceea ce înseamnă că

infiltraţiile de apă nu traversează sarea pe direcţie verticală, cu toate că acest profil este întocmit în

zona pârâului Tulburea.

3.1.4 Fenomene de instabilitate ale masivelor de pamant produse de exploatarile miniere

subterane

Activitatea minieră produce, datorită caracterului sau, o serie de efecte negative asupra mediului.

Dintre acestea putem enumera: modificări geomorfologice ale amplasamentelor adiacente, ocuparea

unor mari suprafeţe de teren cu materiale rezultate din exploatare, imprimarea unui profund caracter

de instabilitate terenurilor şi versanţilor din vecinătatea exploatării, poluarea factorilor de mediu

datorită substanţelor utilizate în exploatare (apa - prin deversări necontrolate ale agenţilor chimici

utilizaţi, suspensii etc; aerul datorită - pulberilor emanate în atmosferă din explozii, solul - prin

poluare chimică şi transportul materiilor toxice prin pânzele de apă subterană), destabilizarea

masivelor de pământ datorită exploziilor prin zgomote, vibraţii, radiaţii etc, dar mai ales prin

volumele mereu crescânde ale cantităţilor de steril rezultate în urma exploatării.[7]

De obicei în zonele caracterizate de prezenţa depozitelor salifere, se practică încă din cele mai vechi

timpuri mineritul. Astfel, la efectele carstice severe ale terenului se adăugă efectele nefaste ale

influenţei exploatărilor miniere. În acest capitol se face o sinteză a tipurilor de exploatare, cu

prezentarea consecinţelor negative specifice asupra mediului şi o serie de metode de reducere a

deformaţiilor terenului la suprafaţă. Nu sunt tratate aspecte referitoare la exploatarea prin dizolvare a

rocii de sare.

3.2 Capitolul III - UTILIZAREA MICROPILOŢILOR PENTRU FUNDAREA,

STABILIZAREA ŞI CONSOLIDAREA MASIVELOR DE PĂMÂNT

3.2.1 Definiţii. Prescripţii Tehnice. Domenii de aplicare ale micropiloţilor

Metodele de consolidare şi sporire a capacităţii portante cu diferite sisteme de micropiloţi au fost şi

sunt utilizate pentru consolidarea fundaţiilor structurilor portante istorice, datorită multiplelor

avantaje tehnico-economice pe care le oferă. Micropiloţii pot fi executaţi în locuri greu accesibile,

fără a afecta sau modifica structurile avariate şi terenul de fundare, datorită diametrului mic (maxim

300 mm) şi a tehnologiilor de execuţie.



Prescripţiile SR EN 14199:2006 sunt aplicabile pentru micropiloţi foraţi cu diametrul de maxim 300

mm sau/şi micropiloţi înfipţi în teren cu diametrul corpului sau al sectiunii transversale de maxim

150 mm. SREN 14199/2006 stabileşte metodele de execuţie , materialele, tipurile de micropiloţi care

trebuie executaţi în funcţie de tipul terenului de fundare dar prescripţiile sunt orientative şi depind

foarte mult de soluţiile propuse de executantul de specialitate. Metodele de baza pentru execuţia

micropiloţilor foraţi sunt date în anexa A1 din SREN 14199/2006.

GP 113-04 “Ghid privind proiectarea şi execuţia minipiloţilor foraţi” stabileşte prescripţii generale

de calcul pentru: estimarea capacităţii portante a micropilotului solicitat la forţe axiale şi laterale,

amplasaţi în pământuri coezive şi necoezive, calculul micropilotului la flambaj, calculul capacităţii

portante a grupului de micropiloţi, calculul eforturilor în micropiloţii executaţi pentru fundaţii,

determinarea eforturilor în micropiloţii înclinaţi, verificarea fundaţiilor pe micropiloţi la stări limita

prevederi generale de calcul pentru micropiloţii foraţi utilizaţi la consolidarea pantelor.

3.2.2 Clasificare şi tehnologii de lucru ale micropiloţilor

Se disting două cazuri de aplicabilitate ale micropiloţilor :

CAZUL 1: în care elementele de tip „micropilot” preiau direct încărcări axiale sau laterale şi le

transmit startului bun de fundare. Este cazul micropiloţilor dispuşi în grup sau reţea simplă.

În acest caz se alege tehnologia cu micropiloţi fie ca soluţie alternativă, fie ca sistem integral de

fundare cu transmitere la stratul bun sau ca îmbunătăţire a unor soluţii iniţiale de fundare având rolul

de consolidare a unor fundaţii existente. Putem considera si variante combinate de fundaţii pe piloţi

cu micropiloţi şi injecţii.

La preluarea solicitărilor, se mobilizeaza, în prima fază rezistenţa laterală a micropilotului pe

suprafaţa de interacţiune cu terenul de fundare şi ulterior , poate fi luată în calcul rezistenţa pe vârf , a

elementului, pe zona de încastrare în stratul bun.

În cele mai multe cazuri, 90% la nivel internaţional şi majoritatea situaţiilor în Statele Unite,

micropiloţii sunt utilizaţi în cazul 1.

CAZUL 2: în care micropiloţii au scopul de a îmbunătăţi capacitatea terenului de fundare aşa încât

acesta să suporte încărcările transmise de structură. Este cazul micropiloţilor dispuşi reticular aşa

cum au fost aplicaţi iniţial de Fernando Lizzi.

Execuţia micropiloţilor se face în trei paşi: forarea găurii, introducerea armaturii- flexibilă sau din

profile metalice, introducerea fluidului de foraj – gravitaţional sau prin injectare.

După modalitatea de execuţie micropiloţii se clasifica astfel [9]:

Tipul A (Execuţie gravitaţională ): Mortarul este introdus gravitaţional în gaura de foraj.

Tipul B: Introducerea lichidului de foraj se face cu presiune mică, prin retragerea treptată a

tubulaturii de susţinere a găurii



Tipul C: Execuţia se face în doi paşi : în prima fază lichidul de foraj este introdus gravitaţional

asemenea execuţiei tipului A, ulterior, înainte de întărirea lichidului de foraj, la interval de

aproximativ de 15-25 min, se injectează acelaşi tip de mortar la interfaţa cu „roca de bază”, la

presiunea de minim 1MPa, fără utilizarea packer-ului. Metodologia este folosită mai mult în Franţa şi

este cunoscută sub denumirea „Injection Globale et Unitaire” (IGU).

Tipul D: Constă în injectarea repetată a lichidului de foraj cu presiune cuprinsă între 2-8MPa. Acest

sistem se aplică atunci când se constată pierderi mari ale lichidului de foraj, în scopul umplerii

golurilor adiacente şi a găurii de foraj. Metoda este cunoscută sub denumirea „Injection Repetitive et

Selective” (IRS).

Tipul A Tipul B Tipul C Tipul D

Fig.4: Clasificarea micropiloţilor dupa tehnologia de execuţie – injectare [9]

3.2.3 Particularităţi ale amplasării micropiloţilor în carst

Ca aspecte de calcul, în cazul micropiloţilor în carst se remarcă încadrarea lor în „Cazul 1” de

aplicare directă a încărcării, utilizând metoda de execuţie gravitaţională (Tipul A).

Ca schema de calcul a micropiloţilor executaţi în carst poate fi utilizată cea din figura 5 [9] – Model

folosit pentru estimarea capacităţii portante :



Fig.5: Schema de calcul pentru un micropilot executat in teren carstic [9]

3.3 Capitolul IV - COMPORTAREA ŞI CALCULUL MICROPILOTULUI IZOLAT

3.3.1 Solicitări axiale

Analiza micropiloţilor la solicitări axiale se împarte în:

- Analiza externă (geotehnica): implică mobilizarea frecării laterale, cu neglijarea rezistenţei pe

vârf şi estimarea lungimii de încastrare în stratul bun;

- Analiza internă (structurală): suma rezistentelor dezvoltate în beton sau materialul de

umplutură al găurii şi armatură.

Lucrarea prezintă analiza comportamentului geotehnic al elementului de tip micropilot.

În cazul comportării la solicitări axiale, diferenţa între micropiloţi şi piloţi este dată de diametru şi

zvelteţe. Pentru a putea interpreta comportarea piloţilor introduşi în teren este necesar a se studia

modul de transmitere al încărcărilor de la pilot la pământul adiacent aflat la baza pilotului şi în jurul

corpului pilotului. In cazul piloţilor solicitarea axială P se împarte în încărcarea transmisă prin frecare

laterală Pf şi cea preluată de vârf Pv:

În cazul micropiloţilor, datorită diametrului mic (maxim 300 mm, conf. SR EN 14199:2006) şi a

zvelteţii, comportamentul la solicitări axiale este guvernat în principal de frecarea laterală mobilizată

la interfaţa micropilot-teren. Rezistenţa pe vârf este în principal neglijabilă, iar dacă nu, aceasta poate

fi luată în considerare cu mult după mobilizarea frecării laterale.

În practica de proiectare curentă a micropiloţilor nu există o metodă clară de calcul. Determinarea

valorilor rezistenţelor laterale care se dezvolta la interfaţa micropilot-teren în cazul solicitărilor axiale

se face în baza unor formule de calcul empirice, obţinute prin incecari pe micropiloţi sau ancore.

P = Pf + Pv



În ipoteza cea mai simplă, pentru a înţelege fazele distribuţiei deformaţiilor sau încărcării în

micropilotul solicitat axial, pe durata experimentului, se porneşte de la modelul de calcul:

micropilotul, având diametrul B, lungimea L şi rigiditatea ES, care este instalat în pământ omogen.

Rezistenţa pe vârf este neglijabilă.[10]

Comportamentul este elasto-plastic, caracterizat de următorii parametrii:

- k, coeficientul zonei liniare k∙y , unde y este deplasarea relativă a micropilotului la

adâncimea z

- qs , forţa limita de frecare laterală la interacţiunea micropilot-pamant, qs = k∙y [10].

Fig. 6: Modelarea micropilotului solicitat axial; mobilizarea frecarii laterale sub incarcarea P [10]

Mobilizarea frecării laterale odată cu creşterea solicitării pe capul micropilotului face variaţia

curbelor P(z) să prezinte o parte liniara şi o parte curbă.

În cazul determinării valorilor qs un rol important îl are tehnologia de execuţie a micropilotului,

materialele utilizate, caracteristicile pământului.

3.3.2 Solicitări laterale directe

Capacitatea elementului izolat de a prelua solicitări laterale directe, precum şi momente

încovoietoare este foarte mică, datorită zvelteţii sale.

În practică insa, pentru evaluarea capacităţii laterale a micropilotului schema de calcul este identică

estimării căpacităţii piloţilor bătuţi sau a coloanelor forate [9]. Micropiloţii supuşi la solicitări laterale

fac de obicei parte din structuri de sprijin sau de stabilizare a pantelor, fiind dispuşi reticular sau în

reţea, înclinaţi faţă de verticală.

Dacă micropilotul este supus unei solicitări laterale, se deformează astfel încât să mobilizeze

reacţiunea pământului p, (fig.7), aşa încât condiţia de echilibru în fiecare punct z, să fie valabilă, faţă

de solicitările de moment şi forţa tăietoare.



(a) (b)

Fig. 7 – (a) Mobilizarea răspunsului terenului la acţiuni laterale asupra micropilotului

(b)Diagramele de deplasare, rotire, moment, forţa tăietoare şi încărcare pentru pilotul solicitat lateral (domeniul

liniar –elastic, pământ omogen)

În ipoteza terenului neomogen se aplică, în mod uzual, metoda curbelor de transfer p-y, determinate

pe fişa micropilotului la diferite adâncimi, pe baza unor relaţii semi-empirice definite în funcţie de

natura şi starea pământurilor. Programele de calcul generează automat curbele p-y, calculul fiind

similar celui pentru piloţi.

Se acceptă determinarea curbelor p-y cu programul LPILE, întrucât curbele pentru piloţi pot fi

extinse şi la calculul micropiloţilor, diferenţele în obţinerea rezultatelor fiind nesemnificative [9].

3.3.3 Solicitari laterale indirecte

În acest caz trebuie stabilită deplasarea terenului g(z). Comportamentul micropilotului sub astfel de

încărcări poate fi evaluat utilizând un program de calcul având la baza Metoda Elementului Finit.

Se notează deplasarea terenului cu g(z) şi deplasarea micropilotului cu y(z).

Dacă deplasarea micropilotului y(z) > g(z), pământul este reţinut, în caz contrar mişcarea terenului

imprima micropilotului o presiune laterală suplimentară.

Deplasarea micropilotului depinde de deformaţia terenului, rigiditatea micropilot-teren, condiţiile la

limită pe lungimea micropilotului (la cap şi la bază).

Se presupune că la adâncimea z, deplasarea micropilotului este: y = y(z) – g(z).

În cazul micropiloţilor utilizaţi pentru stabilizarea pantelor, aceştia se execută foraţi înclinaţi sau

înfipţi în teren, pentru asigurarea unei mai bune capacităţi de preluare a solicitărilor laterale.

Pentru calculul capacităţii laterale a micropiloţilor utilizaţi la stabilizarea pantelor, se recomandă

analiza „up and down” [8]. Capacitatea laterală a micropilotului este determinată analizând separat

porţiunea micropilotului de deasupra suprafeţei de alunecare a pantei („up”) şi separat porţiunea

micropilotului de sub suprafaţa de alunecare („down”) (fig. 8).



Fig.8 – Distribuţia curbelor p-y pentru analiza micropilotului la solicitări laterale (împingerea pământului), în

cazul analizei „up and down” [9]

3.3.4 Concluzii

În acest capitol a fost analizat comportamentul micropilotului izolat la solicitări axiale şi laterale.

În cazul micropilotului solicitat axial studiile au demonstrat faptul că rezistenţa elementului pe vârf

este neglijabilă, şi se poate conta doar pe frecarea laterală a acestuia la interfaţa cu terenul.

În cazul micropilotului supus la solicitări laterale directe, comportamentul şi analiza acestuia sunt

similare calculului pentru piloţi. Pentru micropiloţii supuşi la solicitări laterale indirecte (din

împingerea terenului), se face o analiză „up and down”. Capacitatea laterală a micropilotului este

determinată analizând separat porţiunea micropilotului de deasupra suprafeţei de alunecare a pantei

(„up”) şi separat porţiunea micropilotului de sub suprafaţa de alunecare („down”).

Deoarece capacitatea de preluare a solicitărilor laterale este scăzută, în cazul micropiloţilor se

recomanda execuţia acestora înclinat sau reticular.

Trebuie acordata o importanţă deosebită incastrării micropilotului în stratul bun de fundare, deoarece

studiile au arătat că datorită diametrului mic, acesta suferă în timp o „slăbire” la interfaţa cu zona de

încastrare. Un alt aspect important dat de zvelteţea acestui element, este riscul de flambaj în terenuri

de fundare foarte slabe.



3.4 Capitolul V - COMPORTAREA ŞI CALCLUL MICROPILOŢILOR ÎN GRUP

3.4.1 Solicitări axiale

Fie că sunt dispuşi în grup sau în reţea, micropiloţii formează împreună cu terenul adiacent un „bloc

compozit”, ceea ce înseamnă că estimarea capacităţii de grup sau de reţea nu este neapărat o

însumare a capacităţilor fiecărui micropilot ce face parte din ansamblul respectiv.

Estimarea capacitatii de grup a micropiloţilor este similară estimării capacităţii de grup a piloţilor.

Efectul de grup este evaluat prin „eficacitatea de grup”:

η = Qg / nQs

unde:

n: numărul piloţilor din grup

Qg: capacitatea grupului

Qs: capacitatea pilotului izolat

Efectul de grup este pozitiv dacă η > 1 şi negativ dacă η < 1.

Piloţii se influenţează reciproc, cu atât mai mult cu cât distanţa dintre ei este mai mică, provocând

suprapunerea zonelor active, sporind astfel tasarea grupului şi micşorarea capacităţii portante de

ansamblu a grupului.

În pământuri coezive eficacitatea grupului de micropiloţi depinde de distanţa dintre micropiloţi şi

tipul de contact al grupului cu terenul.

La distanţe mai mici între micropiloţi trebuie evaluat potenţialul de cedare al grupului de micropiloţi,

prin formarea unui bloc de cedare împreună cu terenul.

3.4.2 Solicitări laterale

În cazul micropiloţilor supuşi la solicitări laterale este recomandabil ca pe porţiunea superioară din

lungimea acestuia, de aproximativ 20 diametre să fie prevăzută carcasa metalică [9]. De asemenea se

recomandă ca pe toată lungimea micropilotului să nu lipsească armatura interioară, deşi aceasta nu

are o influenţă semnificativă în cazul răspunsului elementului la solicitări laterale. Răspunsul

micropiloţilor solicitaţi lateral se manifestă doar la partea superioară , pe aproximativ 20 diametre, iar

efectul solicitării devine neglijabil odată cu adâncimea.

Eficacitatea de grup la solicitari laterale este definită similar celei la solicitări axiale :

Ce = Încărcarea limită a grupului / (nr. Micropiloţi din grup x încărcarea limită a unui pilot izolat).

Cercetările efectuate în cadrul proiectului FOREVER [10] au evidenţiat următoarele :

- Datorită efectului de umbra rezistenţa globală a grupului este mai mică decât suma

rezistenţelor fiecărui micropilot din grup. Acest efect negativ devine neglijabil la distanţe de 6-

7 diametre intre micropilotii grupului;



- Dacă micropiloţii sunt dispuşi în rând perpendicular pe direcţia încărcării, rezistenţa grupului

scade. Acest efect devine neglijabil la distanţe mai mari de trei diametre;

Metodele de calcul pentru piloţi având la baza curbele de transfer t-z şi p-y rămân valabile şi în cazul

studiului comportării grupurilor de micropiloţi. În general, analiza micropiloţilor solicitaţi lateral se

face având la baza metoda curbelor p-y, asemenea cazului piloţilor. Deşi metoda nu a fost foarte bine

dezvoltată pentru micropiloţi, prin intermediul programului de calcul L-PILE s-au obţinut rezultate

satisfăcătoare.

Eficacitatea de grup este subunitara in cazul grupurilor de micropiloţi la solicitari laterale.

3.4.3 Studii de caz

Cadden şi Gomez (2012) prezintă o sinteză a proiectelor semnificative de execuţie a micropiloţilor

(cazul 1 de preluare a incarcarilor) [17].

Majoritatea studiilor şi cercetarilor au fost efectuate pentru micropiloţi executaţi în zone de carst

carbonic.

Pentru lucrarea de la Slănic Prahova au fost executaţi 314 micropiloţi de diametru 200 mm ,

incastraţi în stratul de sare minim trei diametre, pentru fundaţiile obiectelor de investiţie “Clădirea

Principală” şi “Teatru de vară” din cadrul obiectivului.

Fig.9: Încercări cu forţe statice verticale pe micropiloţi (Slănic Prahova)

S-au efectuat încercări cu forţe statice verticale pentru un număr de cinci micropiloţi, prin aplicarea a

şase trepte de încărcare, iar rezultele deplasărilor maxime obţinute au fost situate în intervalul 1.24

mm…1.42 mm pentru patru micropiloţi, iar pentru un micropilot s-au înregistrat valori de 2.35 mm.



Fig. 10: Rezultate încercări pe micropiloţi Slanic Prahova

Rezultatele obtinute au fost comparate cu alte rezultate simlare din literatura de specialitate si s-au

efectuat verificari prin intermediul unui algoritm de calcul Excell – obtinut ca produs al cercetarilor

in domeniu (Prezzi 2008).

Fig.11: Comparaţia rezultatelor - încercări axiale obtinute prin calcul cu metoda Prezzi si experimental pentru

micropilotii 178 si 97

Pentru domeniul elastic de comportare, micropiloţii foraţi în sare respecta limitele deplasărilor

comparativ cu alte studii de caz similare din literatura de specialitate. De asemenea în domeniul liniar

de comportare, rezultatele deplasărilor nu depind foarte mult de tipul de execuţie al micropilotului, în

schimb caracteristicile mecanice ale stratului de baza, au o semnificaţie importanta. Rezultatele



obţinute au avut ca termen de comparaţie micropiloţi de diametre apropiate, încadraţi în cazul 1 de

preluare a încărcărilor şi tipurile A, respectiv B de execuţie, amplasaţi în terenuri carstice, în general

cu roci carbonice (calcar) sau/şi argile moi, care au făcut obiectul a numeroase cercetări.

Fig. 12: Comparaţie rezultate încercări axiale pe diametre şi lungimi similare de micropiloţi Slănic Prahova-

Muzeul Artelor Puerto-Rico

O comparaţie grafică a rezultatelor obţinute pe micropiloţii de la Slănic Praova şi un caz simlar de

micropiloţi foraţi cu postinjectare în Puerto-Rico [18], este expus în figura 12. Se poate observa că

faţă de micropilotul executat cu postinjectare la Puerto-Rico, doar micropilotul 178 are rezultate

similare. Ceilalţi micropiloţi încastraţi în sare, executaţi în cazul A, manifesta un comportament

superior celui executat cu postinjectare, în cazul B. Sarea prezintă caracteristici deosebite ca teren

bun de fundare în condiţiile în care sunt îndepartate sursele de infiltraţie de pe amplasament.

3.4.4 Concluzii

Pentru domeniul elastic de comportament micropiloţii foraţi în sare respecta limitele deplasărilor,

comparativ cu alte studii de caz similare din literatura de specialitate, expuse în lucrare.

De asemenea în domeniul liniar de comportare, rezultatele deplasărilor nu depind foarte mult de tipul

de execuţie al micropilotului, în schimb caracteristicile mecanice ale terenului au o semnificaţie

importanta în aceste condiţii, ceea ce reiese din rezultatele încercărilor pentru micropilotul 178.

Pentru Baza de Agrement de la Slănic Prahova, încărcarea axială de calcul pentru fundaţia unui stâlp

central (pe cinci micropiloţi) a fost estimată la aproximativ 800 kN. Unui micropilot îi revenea o

încărcare de calcul de aproximativ 160 kN. Micropiloţii au fost încercaţi la 210 kN, adică 1.30 din

încărcarea de calcul, având deplasări foarte mici, în general sub 1.5 mm, excepţie făcând micropilotul

178 care se presupune că a traversat un strat de pământ moale până la sare, afectat de un izvor



subteran. Încastrarea în roca foarte dură de sare conferă micropilotului proprietăţi de comportament

foarte bune la solicitări axiale, comparabile cu proprietăţile obţinute prin postinjectare.

3.5. Capitolul VI - MODELE DE CALCUL ŞI EXEMPLE NUMERICE

În ultima parte a lucrării s-a încercat crearea şi validarea unor modele de calcul, cu soft-uri de calcul

având la baza Metoda Elementului Finit: PLAXIS 2D pentru modelarea numerică a micropilotului

izolat, PLAXIS 3D şi MIDAS GTS-NX pentru modelarea şi studiul comportamentului fundaţiilor pe

micropiloţi.

3.5.1 Modelarea si calculul micropiloţilor izolaţi

Pentru elementul individual solicitat axial, modelarea şi analiza s-au făcut prin intermediul soft-ului

Plaxis 2D. Analiza micropilotului este bidimensională şi se face în starea plana de deformaţii. Pentru

teren s-a utilizat modelul de calcul Mohr-Coulomb. Comportamentul este elasto-plastic şi necesită

introducerea a cinci parametri de bază ai terenului : modulul lui Young (E), coeficientul lui Poisson

(v), coeziunea (c), unghiul de frecare şi dilatanţa (ф, ψ).

Interfaţa micropilotului cu terenul adiacent este modelată automat in program, astfel încât să ţină cont

de lunecarea relativă între micropilot şi teren, prin aproximarea cât mai exactă a mobilizării treptate a

forţelor de frecare laterala. Factorul de reducere a rezistenţei la interfaţa dintre teren şi pilot este

Rinter=1.

Fig. 13 :Geometria si Modelul de calcul pentru micropilotul 68 (PLAXIS 2D)



Rezultatele obţinute din programul de calcul PLAXIS 2D sunt apropiate de rezultatele obţinute în

teren doar în cazul micropilotului 178. Pentru ceilalţi trei micropiloţi diferenţele sunt mai mari, în

cazul deplasărilor din forţe axiale.

Fig.14: Rezultate obţinute : încercări axiale obţinute prin calcul PLAXIS 2D şi experimental pentru

micropiloţii 178 , 97, 71, 68

Prezentarea grafică a rezultatelor obţinute este redată în figura 14. Se poate afirma faptul că prin

intermediul soft-ului PLAXIS 2D s-au obţinut rezultate similare celor obţinute prin intermediul

spreadsheet-ului ALPAXL 1.0, care respectă intervalul valoric al rezultatelor din teren pentru cazul

cel mai defavorabil, al micropilotului 178. Pentru restul valorilor obţinute în teren, rezultatele

programului sunt acoperitoare, dacă ţinem cont de caracterul imprevizibil al terenurilor carstice.

3.5.2 Modelarea şi calculul micropiloţilor în grup

Simularea numerică de calcul pentru grupurile şi fundaţiile pe micropiloţi a avut la baza analiza

tridimensională cu programele PLAXIS 3D şi MIDAS GTS-NX.

Pentru analiza cu programul PLAXIS 3D a grupurilor de micropiloţi încastraţi în sare au fost create

două modele de calcul: pentru grupul de patru micropiloţi, ai fundaţiei marginale şi pentru grupul de

cinci micropiloţi ai fundaţiilor centrale.

Modelul de calcul în programul MIDAS GTS-NX a fost conceput pentru analiza şirului de fundaţii

pe micropiloţi, având la baza profilul litologic I-I în zona Clădirii Principale.



(a) (b)

Fig.15: Crearea modelului geometric : (a)- PLAXIS 3D ; (b) MIDAS GTS-NX

3.5.3 Interpretarea şi validarea rezultatelor obţinute

După calibrarea modelelor de calcul, rezultatele obţinute au fost următoarele:

Pentru modelul PLAXIS 3D s-au obţinut valori ale deplasărilor de 1.27 mm pentru grupul de 5

micropiloţi şi de 1.37 mm pentru grupul de 4 micropiloţi. Pentru micropiloţii din grup au rezultat

deplasări cu 0.02 mm mai puţin faţă de deplasarea totală a grupului.

Fig.16: Rezultatele deplasărilor obţinute pe modelul PLAXIS 3D

Pentru modelul MIDAS GTS-NX s-au obţinut valori maxime ale deplasărilor pe micropiloţi de 1.77

mm.



Fig.17: Rezultatele deplasărilor obţinute pe modelul MIDAS GTS-NX

Rezultatele obţinute cu modelul de calcul PLAXIS 2D, pot fi validate dacă ţinem cont de

amplasarea micropiloţilor în carst salin şi de rezultatele obţinute pentru micropilotul 178, dar şi de

comparaţia cu rezultatele obţinute prin intermediul soft-ului ALPAXL (Prezzi,2008) - creat pentru

micropiloţi solicitaţi axial şi validat prin încercări experimentale.

În cazul modelului de calcul şi al rezultatelor obţinute cu programul PLAXIS 3D, a fost

necesară verificarea şi recalibrarea modelului, ca urmare a primului set de rezultate obţinute care nu

puteau fi validate. Rezultatele obţinute în varianta finală sunt apropiate de cele din teren iar modelul

de calcul poate fi validat. Astfel, după recalibrarea modelului de calcul au fost obţinute cele mai bune

rezultate cu programul PLAXIS 3D.

În cazul modelarii şirului de fundaţii pe micropiloţi cu programul MIDAS GTS-NX,

rezultatele se prezintă acceptabile comparativ cu cele obţinute prin încercări experimentale, pentru

micropiloţii fundaţiilor centrale. Valorile maxime ale deplasărilor, atât pentru teren cât şi pentru

micropiloţi se ating în zonele de capăt, zonele fundaţiilor marginale. Aceste maxime sunt date în

special de lungimea micropilotului până la încastrarea în stratul de sare gema şi apar în special pe

capătul din stânga unde adâncimea până la sare este mai mare comparativ cu zona din dreapta şirului

de fundaţii analizate. Rezultatele se încadrează într-un interval rezonabil al valorilor, comparabil cu

cele obţinute în teren prin încercări. Deplasarea terenului are valori de ordinul a 2 cm. Modelul de

calcul creat cu ajutorul programului MIDAS GTS-NX poate fi, de asemenea validat, având în vedere

rezultatele obţinute.



3.5.4. Concluzii

Au fost create trei modele de calcul pentru care s-a încercat validarea pe baza rezultatelor obţinute în

teren pe micropiloţi de diametru 200 mm încastraţi în roca de sare, solicitaţi axial.

Analiza pentru un micropilot s-a făcut pe modelul creat cu programul PLAXIS 2D, iar rezultatele

obţinute au fost satisfăcătoare, dacă ţinem cont de rezultatele obţinute în teren pentru micropilotul

178, care se presupune că a traversat un strat de argila moale până la sare, aşa încât deplasarea ultimă

din încercări a avut valoarea de 2.35 mm iar media deplasărilor verticale pentru aceleaşi valori ale

solicitărilor axiale de 210 kN este de aproximativ 2.00 mm. În cazul celorlalţi trei micropiloţi valorile

obţinute din modelele de calcul sunt acoperitoare. Rezultatele obţinute în modelul bidimensional sunt

comparabile cu cele obţinute prin analiza cu spreadsheet-ul ALPAXL 1.0 . Ca urmare, modelul de

calcul poate fi validat dacă luăm în considerare efectul imprevizibil al terenurilor carstice, faţă de alte

terenuri dificile de fundare.

Referitor la rezultatele obţinute în modelul tridimensional PLAXIS 3D, pentru grupurile de câte patru

şi respectiv cinci micropiloţi, ai fundaţiilor marginale şi respectiv centrale, rezultatele obţinute ca

urmare a încărcărilor axiale evaluate din structura şi reduse la talpa fundaţiilor, s-au obţinut valori ale

deplasarilor pe micropiloţii grupurilor de fundaţie apropiate de cele din teren de 1.25 mm si respectiv

1.35 mm. Deoarece rezultatele din teren pentru micropilotul grupului central au fost de 1.24 mm la

axiala maxima de test, observam ca din modelul de calcul PLAXIS 3D revizuit, s-au obtinut cele mai

bune rezultate. Prin urmare modelul de calcul creat cu ajutorul programului PLAXIS 3 D poate fi

validat.

Rezultatele obţinute în modelul de calcul creat in MIDAS GTS-NX sunt acceptabile iar modelul de

calcul poate fi validat. S-au obţinut deplasări având valori maxime de ordinul a 4.6 mm pentru

micropiloţii făcând parte din grupul fundaţiilor marginale şi de aproximativ 2 mm pentru micropiloţii

făcând parte din grupul fundaţiilor centrale. Deplasările terenului au valori mai mari la capetele

şirului de fundaţii, ceea ce înseamnă că la acurateţea modelarii terenului de fundare ar mai putea fi

aduse unele îmbunătăţiri. Rezultatele obţinute pe modelele de calcul se consideră acceptabile.



4. CONCLUZII FINALE ŞI CONTRIBUŢII PERSONALE

Actualitatea temei de cercetare rezidă din faptul că utilizarea micropiloţilor ca sisteme de fundare, de

îmbunătăţire şi stabilizare a masivelor de pământ cu potenţial de instabilitate a cunoscut o rapidă

ascensiune în ultimii zece ani, ca procedeu optim din punct de vedere tehnico-economic în terenuri

afectate de subsidenţe carstice şi miniere.

Originalitatea lucrării constă în studiul comportarii si definirea modelelor de calcul pentru micropiloţi

în carst salin, unde “roca de baza” este sarea gema, în cazul căreia agresivitatea carstică este

superioară altor tipuri de roci solubile.

În acest sens, din bibliografia studiată, din care peste 15 referinţe sunt datate după 2010, reiese că

problematica utilizării micropiloţilor în carsturi saline nu a fost abordată sau studiile efectuate nu au

fost publicate.

Ideea abordării acestei tematici complexe pentru elaborarea tezei de doctorat a fost motivată de

participarea directă şi permanentă a autorului în cadrul tuturor etapelor (investigaţii pe amplasament,

stabilirea sistemului de fundare şi de stabilizare a masivului instabil, execuţia micropiloţilor şi

încercările efectuate pe micropiloţi etc.) pentru realizarea Bazei de Agrement de la Slănic Prahova,

judeţul Prahova.

Primul obiectiv a fost studiul rocii de sare şi a efectelor generate de influenţa factorilor naturali şi

antropici asupra acesteia. Astfel, a fost investigată şi creată baza de date specifice domeniului studiat,

rezultând o vastă sinteza bibliografică.

În vederea atingerii scopului cercetărilor efectuate, în lucrare este prezentată o amplă sinteză a

metodelor de calcul utilizate pentru micropiloţii izolaţi şi în grup sub diferite tipuri de solicitări.

În continuare sunt prezentate caracteristicile micropiloţilor executaţi pe amplasament: tehnologie,

număr total, fisa, diametrul.

Pentru lucrarea de la Slănic Prahova au fost executaţi 314 micropiloţi de diametru 200 mm, incastraţi

în stratul de sare.Rezultatele încărcărilor de compresiune pe un număr de cinci micropiloţi de probă

sunt redate şi interpretate. De asemenea, au fost expuse studii de caz similare prezentate în literatura

de specialitate studiată.

Având la baza încercările obţinute în teren, au fost create şi validate modelele de calcul pentru

micropiloţii încastraţi în sare, dupa cum urmează:

- micropiloţi izolaţi;

- grupurile de patru şi respectiv cinci micropiloţi

- ansamblul de fundaţii pe grupurile de micropiloţi.



In acest scop, au fost folosite urmatoarele programe de calcul automat:

- PLAXIS 2D pentru micropiloţii izolaţi; rezultatele obţinute în modelul bidimensional sunt

comparabile cu cele obţinute prin analiza cu spreadsheet-ul ALPAXL.

- PLAXIS 3D, pentru grupurile de câte patru micropiloţi ai fundaţiilor marginale respectiv cinci

micropiloţi ai fundaţiilor centrale; rezultatele obţinute sunt comparabile cu tasarile masurate pe

amplasament.

- MIDAS GTS-NX, pentru ansamblul de fundaţii; rezultatele obţinute sunt comparabile cu cele

obţinute experimental, pentru micropiloţii fundaţiilor centrale.

Având în vedere particularităţile amplasamentului, proprietăţile şi comportarea atipică a carstului

salin, complexitatea fenomenelor de interacţiune dintre teren şi fundaţiile pe micropiloţi se poate

concluziona că modelele de calcul pot fi validate.

Prin raport cu cele prezentate în lucrare şi cu concluziile obţinute, printre contribuţiile personale se

pot enumera următoarele:

- prima abordare ştiinţifică, respectiv fundamentată din punct de vedere al Ingineriei geotehnice,

a problematicii amplasamentelor cu carsturi saline care se găsesc în diferite zone din ţara

noastră;

- utilizarea, pentru prima oară în România, a micropiloţilor ca elemente de fundare de adâncime

pe astfel de amplasamente;

- evidenţierea avantajelor tehnico-economice a soluţiilor de fundare, stabilizarea masivelor de

pământ, lucrări de susţinere sau imbunatatireca pământurilor dificile cu micropiloţi;

- creşterea de încredere în rezultatele obţinute pe baza unor modele de calcul implementate în

programe de calcul dedicate problemelor de Inginerie geotehnică;

- utilizarea rezultatelor obţinute prin calcul (cu condiţia determinării corecte a parametrilor

geotehnici prin încercări in situ şi în laborator) la dimensionarea şi proiectarea micropiloţilor

pentru diferite lucrări geotehnice.

În lipsa unor norme de proiectare dedicate micropiloţilor, concluziile cercetării pot fi folosite pentru

proiectarea unor lucrări similare.



5. RECOMANDĂRI ŞI DIRECŢII VIITOARE DE CERCETARE

Pentru micropiloţii dispuşi în grup sau în reţea simplă (Cazul 1), cercetările sunt avansate în sensul în

care modelele şi metodele de calcul utilizate confirmă măsurătorile efectuate pe modele în laborator

sau in-situ. Ca urmare, ar fi oportună redactarea unei norme tehnice.

În cazul reţelelor reticulare de micropiloţi (Cazul 2) rezultatele cercetărilor nu sunt foarte clare la

momentul actual, fapt pentru care acestea ar trebui extinse, deoarece îşi găsesc o largă aplicabilitate

atât în domeniul consolidării structurilor portante istorice, precum şi în domeniul transporturilor la

construcţii şi consolidări de drumuri.

În lipsa unor prescripţii clare la acest moment verificarea prin calcul se poate face cu ajutorul soft-

urilor de calcul, având la baza Metoda Elementului Finit, pentru ansamblul fundaţiilor pe micropiloţi,

dispuşi în grup sau în reţea, în interacţiune cu terenul de fundare, însă la baza acestui calcul trebuie

avute în vedere rezultatele obţinute în teren.

În cazul execuţiei fundaţiilor în terenuri carstice este recomandabilă completarea studiilor geotehnice

cu măsurători electrometrice de mare detaliu, astfel încât, pe lângă informaţiile referitoare la

parametrii caracteristici ai terenului de fundare să poată fi descoperite din timp prezenta eventualelor

goluri de dizolvare. Din acest punct de vedere trebuie investigată şi calitatea “rocii de bază” .

Dacă la nivel internaţional tehnologia micropiloţilor este aplicată cu succes, în special în domeniile

menţionate mai sus, se recomanda extinderea ariei de aplicabilitate a acesteia şi în ţara noastră.

Studiul de Caz “Slănic Prahova – Baia Verde” dezbatut în lucrare, confirma faptul că tehnologia în

discuţie reprezintă soluţia optimă, din punct de vedere tehnico-economic pentru fundarea şi

stabilizarea terenurilor în zone carstice.

„Sarea este de aproximativ 130 de ori mai solubila decât gipsul (Frumkin,2000)” – astfel pornind de

la cazurile de micropiloţi studiaţi în tipuri mai puţin agresive de carst, putem spune că tehnologia în

discuţie îşi dovedeşte aplicabilitatea şi în terenuri afectate de carst salin.



BIBLIOGRAFIE

[1] ***Sarea,Timpul si Omul – www.cimec.ro, 2006

[2] C. Atudorei, E. Bocanete, P. Miclea „Cercetarea, Exploatarea si valorificarea Sarii”, 1971

[3] D. Stematiu „Mecanica Rocilor pentru Constructori”, 2008

[4] K.Mueler ,”Salt Tectonics” , presentation 2012

[5] M. Maftei, Institutului National de Cercetare-Dezvoltare in domeniul Geologiei, Geofizicii, Geochimiei si

Teledetectiei - “Sistem integrat de tehnologii de colectare a datelor in scopul estimarii gradului de degradare

a solului datorita fenomenelor de instabilitate a terenului , Proiect LANDSOIL , www.igr.ro,2009

[6] I.Onica, E.Cozma, T. Goldan, „Degradarea terenului la suprafata datorita exploatarilor miniere”, Buletinul

AGIR, 2006

[7] D. Fodor „Influenta Industriei Miniere asupra Mediului”, 2006

[8] R.Maftei, E.Rusu, O. Avram „Masuratori electrometrice de mare detaliu pe versantul estic al paraului

Slanic – Platforma Put Cantacuzino , Valea Tulburea, Valea Baile Verzi” – I.G.R. , 2007

[9] FHWA NHI Course No.132078 – “Micropile design and construction” , 2005

[10] FOREVER Repport –english version ,2003

[11] T. Schein, RAPORT DE EXPERTIZĂ GEOTEHNICĂ Nr.275 ,2008

[12] SREN 1499:2006

[13] R. Frank “ FOREVER-The French National Project for Micropiles”-presentation ,2006

[14] R.P. Traylor, A.W. Cadden, A.Bruce ,“High Capacity Micropiles in Karst” , 2002

[15] H.Seo & M. Prezzi “Use of Micropiles for Foundations of Transportation Structures Final Report” , 2008

[16] Raport privind efectuarea de incercari cu forte statice verticale la compresiune axiala pe micropiloti forati

la obiectivul Reabilitare Infrastructura de turism in statiunea Slanic Prahova – Baia Verde” nr.174/05.03.2009,

Allinclusive,2009

[17] A.Cadden, J.Gomez “Micropiles :Update 2012” , 2012

[18] R. Wolosick, E. Bonar, P. J. Nufer, “MICROPILE FOUNDATION REPAIR AND UNDERPINNING,

ARTS AND SCIENCE MUSEUM, UNIVERSITY OF PUERTO RICO, MAYAGUEZ” , 2007

[19] Rodrigo Salgado, Monica Prezzi si Hoyoung Seo , “Advanced Modeling Tools for the Analysis of

Axially Loaded Piles “ , 2006

[20] NP 123/2008 –Normativ de proiectare a fundatiilor pe piloti

[21] S. Arad, V. Arad, I. Onica, A. Oprina F. Chipesiu “STABILITY STUDY FOR A LARGE CAVERN IN

SALT ROCK FROM SLANIC PRAHOVA”, 2010

[22] GP 113-004 GHID PRIVIND EXECUŢIA MINIPILOŢILOR FORAŢI (REVIZUIREA ŞI

COMPLETAREA ÎNDRUMĂTORULUI TEHNIC C 245-93

[23] G. Radan – „Micropiles axialy loaded in karst terrain” (YRC, 2014)

[24] Mohamed Elkasabgy, M. H. El Naggar FINITE ELEMENT ANALYSIS OF THE AXIAL CAPACITY

OF MICROPILES (2007)

[25] Plaxis 2d Tutorial Manual (2015)

http://www.cimec.ro/

http://www.igr.ro,2009/



[26] T.P.T. Dao “Validadation of Plaxis embedded piles lateral loading” , 2011

[27] www.midasuser.com

[28] G. Radan “Aplicabilitatea reglementarilor tehnice pe plan naţional în domeniul geotehnicii şi fundaţiilor”

Transylvannia Nostra , 2015

LISTA DE PUBLICAŢII

„Micropiles axialy loaded in karst terrain” (Mathematical Modelling in Civil Engineering-

YRC, 2014)

“Aplicabilitatea reglementarilor tehnice pe plan naţional în domeniul geotehnicii şi

fundaţiilor” –(Transylvannia Nostra , 2015)

Exigentele economico-financiare ale reabilitarii monumentelor istorice – Note de curs

(Fundatia Transylvania Nostra , 2014)

Documents

Radan Georgiana Ioana - Rezumat