Normativ NP 126/2010

NORMATIV PRIVIND FUNDAREA CONSTRUCIILOR PE PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI. Indicativ NP 126:2010

CUPRINS

1. PREVEDERI GENERALE 1.1 Obiect i domeniul de aplicare 1.2 Documente conexe i de referin 1.3 Simboluri i semnificaii

2. DATE CU PRIVIRE LA TERENUL DE FUNDARE 2.1 Categoria geotehnic de încadrare a amplasamentului 2.2 Investigarea terenului de fundare 2.3 Determinarea valorilor caracteristice i de calcul ale parametrilor geotehnici

3. ELEMENTE PENTRU ESTIMAREA DEPLASRILOR I SOLICITRILOR ASUPRA CONSTRUCIILOR DATORATE VARIAIEI UMIDITII TERENULUI DE FUNDARE

4. MSURI LA PROIECTAREA SAU LA REMEDIEREA CONSTRUCIILOR FUNDATE PE PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI

5. MSURI CONSTRUCTIVE ÎN CAZUL LUCRRILOR DE TERASAMENTE RUTIERE ÎN ZONELE CU PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI

6. MSURI PRIVIND ORGANIZAREA I EXECUIA LUCRRILOR DE FUNDAII PE PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI

ANEXA I: ORIGINEA GEOLOGIC A PMÂNTURILOR CU UMFLRI I CONTRACII MARI I COMPORTAREA LOR LA VARIAII DE UMIDITATE

ANEXA II: FACTORII CARE INFLUENEAZ VARIAIILE DE VOLUM ALE PMÂNTURILOR CU UMFLRI I CONTRACII MARI

ANEXA III: IDENTIFICAREA I CARACTERIZAREA PMÂNTURILOR CU UMFLRI I CONTRACII MARI

ANEXA IV: ESTIMAREA DISTRIBUIEI DE ECHILIBRU A UMIDITII SUB CONSTRUCII ANEXA V: CALCULUL DEFORMAIILOR TERENULUI DE FUNDARE PROVOCATE DE FENOMENE DE CONTRACIE-UMFLARE ANEXA VI:

EVALUAREA SOLICITRILOR DATORATE VARIAIEI UMIDITII TERENULUI DE FUNDARE DIN PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI ASUPRA CONSTRUCIILOR

ANEXA VII: CORELAREA MSURILOR DE PROTECIE I EXECUIE CU POSIBILITATEA DE MANIFESTARE A UMFLRII SAU A CONTRACIEI TERENULUI DE FUNDARE DIN PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI

ANEXA VIII: COMPORTAREA CONSTRUCIILOR FUNDATE PE PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI I APARIIA DEGRADRILOR

ANEXA IX: EXEMPLE DE CALCUL

ANEXA X : REFERINE LEGISLATIVE I TEHNICE

1. PREVEDERI GENERALE 1.1 Obiect i domeniul de aplicare 1.1.1 Prezentul Normativ definete cerinele privind fundarea construciilor pe pmânturi cu umflri i contracii mari. 1.1.2 Pmânturile cu umflri i contracii mari numite pe scurt în ceea ce urmeaz PUCM, pot fi întâlnite în literatura de specialitate i sub denumirea de pmânturi contractile sau pmânturi expansive. Acestea sunt pmânturi argiloase active în raport cu apa, care au proprietatea de a-i modifica sensibil volumul ca urmare a variaiei de umiditate. Producerea unor variaii însemnate de volum a terenului este condiionat de: - prezena în zona de suprafa a unor argile active, susceptibile de umflri i contracii mari; - apariia unor variaii importante de umiditate ca urmare a condiiilor climatice sau a altor cauze (surse puternice de umezire sau uscare, evapo-transpiraia vegetaiei etc.). 1.1.3. Identificarea i caracterizarea pmânturilor cu umflri i contracii mari se face conform SR EN ISO 14688-1:2004 i STAS 1913/12-88 . 1.1.4. Rspândirea acestor tipuri de pmânturi pe teritoriul României este prezentat în ANEXA I. Clasificarea i caracterizarea pmânturilor cu umflri i contracii mari dup activitate se efectuiaz conform tabelului 1.1 în funcie de procentul de argil cu diametrul mai mic de 0,002 mm (A2), de indicele de plasticitate (Ip), de indicele de acitivitate (IA = Ip / A2), de criteriul de plasticitate (Cp), de umflarea liber (UL), de limita de contracie (ws), de contracia volumic (Cv), de caldura maxim de umezire (qmax), de umiditatea corespunzatoare suciunii la 15 bari (w15) i de presiunea de umflare (pu). Tabelul 1.1.Clasificarea pmânturilor cu umflri i contracii mari Caracterizarea P.U.C.M din punctul de vedere al activitii A2 (%) Ip (%) IA Cp UL (%) ws (%) Cv (%) qu max (J/g) w15 (%) pu (kPa) Tulburat Netulburat Putin active

Ip >Cp

>16

Cu activitate medie 15-20 12-25 0,75-1,00 Ip >Cp 70-100 16-12 55-75 15-25 12-25 10-12 50-100 Active 20-30 25-35 1,00-1,25 Ip >Cp 100-140 12-10 75-100 25-35 25-37 12-18 100-200 Foarte active >30 >35 >1,25 Ip >Cp >140

>100 >35 >37 >18 >200 1.1.5. Problemele de fundare a cldirilor pe pmânturi cu umflri i contracii mari trebuie tratate difereniat, inând seama de regimul de înlime al acestora, de modul de încrcare i echipare, de condiiile de exploatare, de vecintatea unor arbori, etc. 1.1.6. Construciile care adpostesc procese tehnologice cu surse termice importante de cldur sau frig sau care pot avea pierderi mari de ap, procese chimice sau bacteriologice, i sunt fundate pe PUCM nu fac obiectul prezentului normativ. 1.1.7. În cazul construciilor fundate la adâncimi mai mari de 2,00 m, care nu fac parte din categoria celor de la pct. 1.1.6, nu se produc de regul variaii de volum ale terenului de fundare de natur s influeneze construciile respective.

1.2 Documente conexe i de referin sunt enumerate în Anexa X 1.3. Simboluri i semnificaii PUCM Pmânturi cu umflri i contracii mari A (m2) Aria seciunii transversale a sistemului de fundare A2則 (%) Procentul de argil cu diametrul mai mic de 0,002 mm An Coeficient de analogie Ar (m2) Aria relativ a amprentei L (m) Lungimea montului Cv (%) Contracie volumic Cp (%) Criteriu de plasticitate CL(%) Contracie liniar cc Coeficientul condiiilor de lucru la contracie D (%) Grad de compactare E (kPa) Modulul de deformaie liniar al pmântului e Indicele porilor e0 Indicele iniial al porilor H (m) Înlimea fundaiei h (N/cm2) Suciune he (N/cm2) Suciune de echilibru Ie Indice de expansiune Ia Indice de ariditate Im Indice mediu de umezeal (indice climatic) Iu Indice de umezeal Ic Indicele de consisten Icu Indice de contracie – umflare IA Indicele de activitate IP (%) Indicele de plasticitate IM Coeficient, funcie de raportul  =L/B IN Factor de influen, funcie de raportul  L (m) Dimensiunea cea mai mare a tlpii fundaiei având forma dreptunghiulara în plan; mu (g) Masa probei umede md (g) Masa probei uscate M (kPa) Modulul edometric Mi-j (kPa) Modulul edometric determinat pentru intervalul de presiuni 200-300 kPa n (%) Porozitate p (kPa) Presiune vertical ppl (kPa) Presiune la limita de cedare plastic pu (kPa) Presiune de umflare pz (kPa) Efort unitar datorat încrcrilor exterioare pg (kPa) Efort unitar din greutatea proprie a pmântului psupl (kPa) Presiune suplimentar provocat de influena greutii proprii neumezite din masiv pF=log h Indicele sorbional su (cm) Ridicare prin umflare (deformaia maxim posibil) Sr (%) Grad de umiditate UL (%) Umflare liber V (cm3/100g) Volum specific, volum corespunztor la 100 g material uscat Vs (cm3/100g) Volumul ocupat de 100 g schelet mineral z (m) Deplasarea tlpii fundaiei pe direcie vertical z0 (m) Grosimea stratului deformabil u (kPa) Presiunea apei din pori   tg 

Factor de compresiune  (0) Unghiul de pant la curba de contracie

V V    Modificarea relativ de volum 'ui Umflarea specific a unui strat elementar 'u Umflare relativ scon Contracii datorit reducerii umiditii în terenul de fundare ci Contracia liniar specific a stratului „i” la o presiune egal cu suma presiunii geologice q (kPa) Încrcarea uniform distribuit qu,max (J/g) Cldura maxim de umezire V Vw   Umiditatea volumic (volumul apei raportat la volumul total) (g/cm3) Densitatea pmântului sat (g/cm3) Densitatea pmântului în stare saturat d (g/cm3) Densitatea pmântului în stare uscat s (g/cm3) Densitatea scheletului

(kPa) Efort unitar normal

z (kPa) Efort unitar normal vertical med (kPa) Efortul unitar tangenial mediu pe suprafaa de alunecare w (%) Umiditatea natural a pmântului w15 (%) Umiditatea corespunztoare suciunii de 15 bari wsat (%) Umiditatea de saturaie wopt (%) Umiditatea optim de compactare we (%) Umiditatea de echilibru ws (%) Limita de contracie wL (%) Limita superioar de plasticitate wP (%) Limita inferioar de plasticitate xk Valoarea caracteristic a parametrului geotehnic xk inf Valoarea caracteristic inferioar a parametrului geotehnic X k sup Valoarea caracteristic superioar a parametrului geotehnic M Coeficientul parial pentru proprietile pmântului

2. DATE CU PRIVIRE LA TERENUL DE FUNDARE 2.1.Categoria geotehnic de încadrare a amplasamentului 2.1.1. Categoria geotehnic a unei lucrri trebuie stabilit în mod preliminar înainte de a trece la investigarea terenului de fundare, urmând a fi schimbat pe msura avansrii investigaiei. 2.1.2. Categoria geotehnic este asociat cu riscul geotehnic. Acesta este redus, în cazul categoriei geotehnice 1, moderat în cazul categoriei geotehnice 2 i mare în cazul categoriei geotehnice 3 (conform prevederilor normativului NP 074-2007). 2.1.3. Încadrarea unei lucrri într-o categorie de risc geotehnic sporit impune realizarea în condiii de exigen corespunztoare a investigrii terenului de fundare i a proiectrii infrastructurii pentru a se atinge nivelul de siguran necesar pentru rezistena, stabilitatea i exploatarea normal a construciei.

2.2. Investigarea terenului de fundare 2.2.1. Investigarea terenului de fundare trebuie s asigure cunoaterea proprietilor eseniale ale terenului de fundare cel puin în limita zonei de influen a construciei. Zona de influen a construciei este volumul din teren în care se resimte influena construciei respective sau în care pot avea loc fenomene care s influeneze acea construcie. Extinderea în plan i în adâncime a zonei de influen depinde de tipul i de dimensiunile construciei, de încrcrile transmise i de caracteristicile terenului de fundare. 2.2.2. În cazul existenei unor informaii privind probabilitatea existenei unor PUCM în amplasamentul cercetat, obinute cu ocazia recunoaterii pe teren (comportarea unor construcii învecinate, informaii de la localnici privind fisurarea puternic a terenului în perioadele de secet), la investigarea terenului de fundare se va da o atenie deosebit stabilirii factorilor ce pot conduce la variaii însemnate de volum ale terenului (ANEXA II). 2.2.3. La investigarea terenului de fundare pe lâng obinerea stratificaiei se va acorda o atenie special urmtoarelor aspecte: starea reelei de alimentare cu ap i canalizare, posibilitatea de stagnare a apelor pierdute din reea, poziiile eventualilor arbori existeni sau defriai, comportarea construciilor învecinate i adâncimea lor de fundare, nivelul apei subterane i eventualele sale variaii, monitorizarea eventualelor fisuri din construciile existente. 2.2.4. Zona afectat de fenomenul de contracie se consider volumul de teren corespunztor adâncimii pân la care se extind vizibil fisurile i crpturile, majorat cu înc 1,0 m. Zona stabil sub construciile fundate pe pmânturi cu umflri i contracii mari se consider volumul de teren pân la adâncimea unde raportul w/wp  1, sau w Lucrrile pentru investigarea terenului de fundare se vor executa fr adaos de ap, pentru a nu se modifica regimul hidric al terenului. 2.2.5. Identificarea i caracterizarea pmânturilor cu umflri i contracii mari care alctuiesc terenul de fundare se va face pe baza rezultatelor încercrilor de laborator efectuate conform STAS 1913/12-88 i ANEXA III. Pentru încadrarea unui pmânt în categoria PUCM, sunt obligatorii a fi determinai i calculai, pe baza încercrilor, urmtorii parametri geotehnici: A2μ - procentul de argil cu diametrul mai mic de 0,002 mm Ip - indicele de plasticitate (Ip=wL-wp) IA - indicele de activitate (IA=Ip/ A2μ) Cp - criteriul de plasticitate [Cp=0,73(wL-20%)] UL - umflarea liber [UL=(Vf-Vi)100/Vi] pu - presiunea de umflare Opional se pot determina i ali parametri geotehnici conform STAS 1913/12-88 i ANEXA III. 2.2.6. Investigarea terenului de fundare, completat cu determinri în laborator ale parametrilor geotehnici ai pmânturilor cu umflri i contracii mari (STAS 1913/12-88 i ANEXA III) se finalizeaz cu un studiu geotehnic. 2.2.7. Studiul geotehnic reprezint documentaia geotehnic de baz necesar pentru proiectarea obiectelor de construcii pe amplasamentul investigat i face parte din proiectul tehnic. Studiul geotehnic va cuprinde caracterizarea pmântului i indicarea datelor care s permit prognozarea tendinei de variaie a volumului cu umiditatea (contracie sau umflare) i a adâncimii zonei afectate de variaiile de volum (ANEXELE II i IV). 2.3. Determinarea valorilor caracteristice i de calcul ale parametrilor geotehnici

K d M X X   (2.1) În cazul inexistenei unor date semnificative ale valorilor XK, pentru calcule preliminare se admite evaluarea direct a valorilor Xd, inând seama de nivelul de siguran. 2.3.5. Pentru calculele la starea limit ultim, în situaiile de proiectare permanente i tranzitorii, valorile M sunt date în tabelele 4.2 i 4.4 din SR EN 1997-1:2004. Pentru situaiile de proiectare accidentale se accept M = 1. În cazurile speciale, în care se efectueaz calcule la starea limit ultim cu considerarea strii de deformare a terenului, pentru parametrii de deformaie ai straturilor de pmânt se poate accepta M = 1. 2.3.6. Pentru toate calculele la starea limit de exploatare normal se utilizeaz valoarea M = 1. 3. ELEMENTE PENTRU ESTIMAREA DEPLASRILOR I SOLICITRILOR ASUPRA CONSTRUCIILOR DATORATE VARIAIEI UMIDITII TERENULUI DE FUNDARE 3.1. Stabilirea condiiilor de fundare i a msurilor constructive la fundarea pe PUCM trebuie s se bazeze pe determinarea corect a caracteristicilor de contracie-umflare ale terenului i pe estimarea deplasrilor fundaiilor. Deplasrile estimate ale fundaiilor vor fi comparate cu deplasrile admisibile pentru fiecare tip de structur, conform prevederilor normativului NP 112-2004. 3.2. Ridicarea sau tasarea tlpii fundaiei se poate estima printr-un calcul de însumare a efectelor stratelor elementare, utilizând rezultatele încercrii edometrice duble sau multiple reprezentate în diagrama de stare (fig.III.1 din ANEXA III, ANEXA V). Metoda încercrii edometrice duble sau multiple const în încrcarea a dou sau mai multe probe, recoltate la acelasi nivel i la o mic distan una de alta; probele sunt supuse încercrii clasice de consolidare în edometru, prima în condiiile meninerii umiditii naturale din teren, celelalte la umiditi mrite pân la condiia de inundare complet. Fiecare din probele aduse la umiditi diferite va fi încrcat în edometru conform STAS 8942/1-84 înregistrându-se atât deformaiile cât i umiditile atinse dup fiecare treapt de încrcare.

2.3.1. Parametrii geotehnici servesc atât la proiectarea geotehnic prin calcul cât i la proiectarea geotehnic bazat pe m suri prescriptive. 2.3.2. Nivelul de siguran adoptat în stabilirea valorilor caracteristice i de calcul ale parametrilor geotehnici corespund nivelului minim prevzut în standardele europene (Eurocoduri). Proiectantul construciei poate adopta, pe baza unor justificri tehnico—economice, cu acordul beneficiarului, un nivel de siguran mai ridicat pentru întreaga structur geotehnic sau pentru pri ale acesteia. 2.3.3. Valoarea caracteristic a unui parametru geotehnic se ia în considerare prin stabilirea valorii caracteristice inferioare (XKinf) i a valorii caracteristice superioare (XKsup) i utilizarea în calcul a combinaiei celei mai nefavorabile a acestor valori (Anexa A1 din normativul NP 122:2010) În cazul în care valorile determinate prin încercri indic o tendin cert de variaie în plan sau pe adâncime, se poate stabili o dependen matematic a valorilor caracteristice în funcie de dimensiunea respectiv. 2.3.4. Valorile de calcul ale parametrilor geotehnici (Xd) se stabilesc – de regul – de ctre proiectantul structurii geotehnice, prin împrirea valorilor caracteristice (XK) la coeficientul parial pentru proprietile pmântului (M):

4. MSURI LA PROIECTAREA SAU LA REMEDIEREA CONSTRUCIILOR FUNDATE PE PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI 4.1. Pmânturile argiloase cu un potenial ridicat de modificare a volumului la variaiile de umiditate (PUCM), ocup suprafee insemnate în ara noastr (v. ANEXA I).

4.2. O proiectare judicioas a construciilor fundate pe PUCM o proiectare judicioas trebuie s se bazeze pe urmtoarele dou elemente:  stabilirea regimului de umiditate i a proprietilor pmântului argilos de fundare la începerea construciei.  estimarea modificrilor care se vor produce în regimul de umiditate în cursul exploatrii construciei i a efectelor acestora asupra proprietilor argilei. 4.3. Pentru înlturarea sau atenuarea fenomenelor defavorabile datorate existenei pmânturilor cu umflri i contracii mari pot fi avute în vedere urmtoarele msuri:

a) eliminarea cauzelor care genereaz variaii de umiditate în terenul de fundare, (a surselor ce provoac umezirea (conducte sau canalizri degradate, ridicarea nivelului apelor subterane, infiltraii datorate precipitaiilor sau stagnrii apei la suprafaa terenului, irigaii, defriri) a surselor ce provoac uscarea (existena unor arbori în vecintatea construciei, coborârea nivelului apelor subterane, procese tehnologice cu temperaturi ridicate);

b) alegerea unei adâncimi de fundare sub zona ce prezint variaii de volum, prin subzidirea fundaiilor existente aflate la adâncimi insuficiente sau prin fundarea pe piloi;

c) îmbunatirea terenului de fundare pentru a diminua sau anula variaiile de volum la variaii de umiditate;

d) realizarea unei construcii capabile de a prelua solicitrile datorate deformaiilor provocate de variaiile de volum ale terenului de fundare. 4.4. Adâncimea minim de fundare se stabilete în funcie de nivelul hidrostatic, distingându-se urmtoarele cazuri: - cazul I, când nivelul hidrostatic al apei subterane este la o adâncime mai mic de 2,00 m; - cazul II, când nivelul hidrostatic al apei subterane este la o adâncime intermediar (2,00 -10,00 m); - cazul III, când nivelul hidrostatic al apei subterane este la o adâncime mai mare de 10,00 m. În cazul I, în care nivelul hidrostatic al apei subterane se menine constant la o adâncime mai mic de 2,00 m, pmântul aflat la o adâncime de peste 1,40 m nu mai poate prezenta variaii de volum, întrucât umiditatea lui se menine constant (ANEXA II). Estimarea variaiilor de volum ale pmânturilor din terenul de fundare se face cu ajutorul diagramei de stare în care sunt reprezentate curbele (în cazul încercrii edometrice multiple) sau dreptele (în cazul încercrii duble) care corespund modificrilor de stare, între situaia iniial i cea final (fig.IV.1 din ANEXA IV). 3.3. Solicitrile care apar în construcie ca urmare a umflrii terenului de fundare (datorat variaiei umiditii) se pot evalua utilizând indicaiile din ANEXA VI. 3.4. Pentru corelarea msurilor de proiectare i execuie cu posibilitatea de manifestare a umflrii sau a contraciei terenului de fundare alctuit din pmânturi cu umflri i contracii mari se vor utiliza precizrile cuprinse în ANEXA VII.

D = 1,50 m, pentru cazul I (conform condiiilor hidrogeologice, pct.4.2).

D = 2,00 m, pentru cazurile II i III. 4.6. În cazul în care sub adâncimea de fundare aleas conform recomandrilor de la pct.4.3. se afl pmânturi contractile de natur organic (cu coninut ridicat de humus), proiectantul va analiza dac se justific tehnic i economic depirea parial total a acestor straturi. De asemenea, dac se justific tehnic i economic alegerea unei adâncimi de fundare sau cât mai aproape de orizontul C al terenului bogat în calcar, practic stabil la variaii de volum, a crui poziie trebuie s se precizeze în studiul geotehnic în conformitate cu ANEXA I.

4.7. Atunci când în proiect se stabilete pentru unele pri ale construciei fundarea la adâncimi diferite, se vor prevedea rosturi de tasare, iar diferenele de adâncime între fundaiile alturate nu vor depi 0,50 m. M surile ce se adopt la proiectarea construciilor

4.8. În tabelul 4.1 sunt indicate msuri ce se pot adopta la proiectarea construciilor fundate pe pmânturi cu umflri i contracii mari. Acestea se aleg in funcie de adâncimea de fundare, de importana i destinaia construciei, de caracteristicile de umflare-contracie ale terenului de fundare i de elementele indicate la capitolul 3. Tabelul 4.1. Msuri pentru fundarea cldirilor pe terenuri cu PUCM

1. Meninerea unor condiii stabile de umiditate prin ecrane impermeabile sub trotuare (pmânt stabilizat sau geomembrane) i evitarea infiltraiilor din interior.

2. Controlul sau prevenirea variaiilor de volum prin mrirea presiunilor pe teren, prevederea unor spaii de expansiune.

3. Rigidizarea structurii prin centuri.

4. Îmbuntairea pmânturilor prin stabilizare,injecii sau înlocuire.

5. Fundarea în adâncime sub zona afectat de variaiile de volum. Msurile din prezentul normativ sunt gradate pentru urmtoarele cazuri:

a) fundarea construciilor la adâncimea minim, indicat la pct.4.5.: 1,50 m pentru cazul I i 2,00 m pentru cazurile II i III.

b) fundarea la o adâncime mai mic decât cea prevzut la pct.4.5., cu adoptarea unor msuri constructive speciale. 4.9. Alegerea msurilor constructive speciale se va face avându-se în vedere potenialul de umflare-contracie al pmântului i capacitatea portant a terenului, pe baza urmtoarelor criterii:  importana, mrimea i structura de rezisten a construciei; nivelul apei subterane în amplasamentul construciei (pct.4.4.);  grosimea i potenialul de umflare-contracie al pmânturilor care alctuiesc terenul de fundare (ANEXA III);  variaia umiditii terenului de fundare, în perioada execuiei i exploatrii construciei (ANEXA II);  gradul de asigurare admis pentru construcie (grad I sau II, conform pct.4.10.).

4.5. Pentru orice fel de construcie cu caracter definitiv, ce face obiectul prezentului normativ, adâncimea minim de fundare, D, este mai mare decât adâncimea de înghe (STAS 6054-77) i se recomand a fi:

realiza:  cu asigurare de gradul I, când prin msurile ce se iau se urmrete ca toate elementele componente ale construciei în ansamblu s poat prelua eforturile suplimentare (fore tietoare, momente încovoietoare i de torsiune) provenite din tasri – ridicri sau împingeri rezultate din contracia sau umflarea terenului, fr a periclita structura de rezisten, a impiedica exploatarea construciei i a pune în pericol viei omeneti;  cu asigurarea de gradul II, când msurile luate au drept scop limitarea degradrilor, astfel încât acestea s nu pun în pericol viei omeneti iar construcia s nu fie scoas temporar din funciune, dar s necesite cheltuieli de reparaie. 4.11. Se recomand ca proiectantul s foloseasc la obiectivele ce urmeaz a se realiza experiena local referitoare la comportarea construciilor existente fundate pe acelai tip de teren. M suri constructive în cazul fund rii la adâncimea minim de fundare 4.12. În cazul fundrii la adâncimea minim indicat la pct.4.5. i pentru construcii fr condiii speciale de exploatare, pentru prevenirea degradrilor sunt suficiente, de regul, urmtoarele msuri:

a) Secionarea cldirii i fundaiei în tronsoane de maximum 30,00 m, prin rosturi de tasare;

b) Conductele de alimentare cu ap ce intr i ies din cldiri vor fi prevzute cu racorduri elastice i etane la traversarea zidurilor sau fundaiilor. Este indicat ca în interiorul cldirilor conductele s fie montate aparent, în subsol, respectiv la primul nivel în cazul construciilor fr subsol, astfel încât s fie accesibile pentru controlul ce trebuie efectuat periodic iar eventualele reparaii s poat fi efectuate imediat ce se depisteaz orice neetaneitate.

c) Realizarea de trotuare etane în jurul cldirilor; trotuarul cu o lime minim de 1,00 m se va aeza pe un strat de pmânt stabilizat, în grosime de 20,00 cm, prevzut cu pant de 5 % spre exterior. Pentru a fi etan, trotuarul poate fi confecionat din asfalt turnat sau din dale din piatr sau beton rostuite cu mortar de ciment sau mastic bituminos. Etaneitatea în timp necesit o bun comportare a stratului de pmânt stabilizat, conform prevederilor de la pct.6.5. Pentru construciile etane pe suprafee mari, de exemplu unele cldiri agrozootehnice, trotuarul se pstreaz numai în zonele circulabile, în rest construciile se înconjoar cu un strat de pmânt stabilizat cu grosime de 20 ...30 cm i o lime de minim 1,50 m meninându-se o pant transversal de 5 % spre exterior.

d) Anexele cldirilor (scri, terase, etc.) vor fi fundate de regul la aceeai adâncime cu construciile respective, pentru a se evita degradarea lor datorit tasrilor sau umflrilor diferite de la un punct la altul. În funcie de tendinele i posibilitatile de deformare a terenului prin contracie sau umflare, se va adopta fie legarea rigid de construcii a anexelor, fie separarea lor complet i tratarea independent.

e) Evacuarea apelor superficiale i amenajarea suprafeei terenului înconjurtor cu pante de scurgere spre exterior. Evacuarea prin burlane a apelor de pe acoperi trebuie fcut la rigole impermeabile, special prevzute în acest scop, cu debuee asigurate i, preferabil, direct în reeaua de canalizare. Prin msurile de sistematizare vertical trebuie s se evite stagnarea apelor superficiale la distane mai mici de 10,00 m în jurul fiecrei construcii. 4.13. Dup intensitatea fenomenelor de asecare, diferitele specii de arbori pot fi calificate astfel: - foarte periculoase: plopul, arinul, salcâmul, salcia, ulmul; - periculoase: ararul, mesteacnul, frasinul, fagul, stejarul i tufanul; - puin periculoase: laricele, bradul, pinul. Se recomand evitarea plantrii sau meninerii de arbori ornamentali, pomi fructiferi, arbuti sau plante perene în apropierea construciilor, asigurându-se un spaiu între cldire i copaci de 3,00-5,00 m, în funcie de importana construciei, de natura arborilor i de potenialul de umflare-contracie al terenului (fig.VIII.1 - ANEXA VIII). 4.10. Din punct de vedere al gradului de asigurare împotriva degradrilor, construciile se pot

a) Realizarea unui trotuar etan din jurul construciei, cu o lime minim de 1,50 m aezat pe un strat de pmânt stabilizat (fig.4.1); Figura 4.1. Trotuar etan în jurul cldirilor cu adâncimea de fundare cuprins în zona de variaie sezonier a umiditii

Existena unor grdini interioare, prevzute de obicei cu bazine de ap sau fântâni ânitoare constituie un risc important în cazul pmânturilor cu umflri i contracii mari. Defriarea i dezrdcinarea copacilor se va face într-o perioad umed (primvara sau toamna), iar golurile rezultate se vor umple cu pmânt local sau, preferabil, pmânt stabilizat bine compactat. Trebuie avut în vedere c efectele existenei vegetaiei se manifest uneori dup un timp îndelungat (6-12 ani), determinat de dezvoltarea arborilor. Existena arborilor conduce în general la tasri difereniate, cu valori maxime în imediata vecinatate a trunchiului. Uneori s-au semnalat i deplasri pe orizontal, pân la 5,00 cm. Procesele pot fi accelerate sau întârziate, funcie de perioadele mai secetoase sau mai umede. În afar de efectul de asecare, arborii pot provoca tasri sau deplasri pe orizontal datorit împingerilor provocate de creterea diametrului trunchiului sau rdcinilor. 4.14 Este necesar urmrirea comportrii i micrii construciilor (deplasri, înclinri). Proiectantul va include în documentaia tehnic i economic a proiectului de execuie urmrirea comportrii micrilor construciilor, inclusiv tipul, numrul i poziia reperelor respective. În timpul execuiei construciei, sarcina efecturii msurtorilor revine constructorului, iar dup darea în exploatare ea revine beneficiarului lucrrii. Este indicat ca întreaga aciune a urmririi micrilor construciilor s fie preluat de la început de ctre o unitate topografic de specialitate, prin grija beneficiarului, conform legislaiei aplicabil, în vigoare (STAS 2745-90, etc.). M suri constructive în cazul fund rii la o adâncime cuprins în zone de variaie sezonier a umidit ii 4.15. În cazul fundrii la o adâncime mai mic decât cea prevzut la pct.4.4, în special pe pmânturi cu umflri i contracii mari sau foarte mari, pe lâng msurile de la pct.4.10 sunt necesare unele msuri constructive speciale în vederea asigurrii rezistenei, stabilitii i exploatrii normale a tuturor construciilor fundate pe asemenea pmânturi, ca de exemplu:

b) Reducerea umflrii terenului prin mrirea presiunii efective pe talpa fundaiei pân la o valoare cel puin egal cu presiunea de umflare, stabilit conform spectrului cu traiectoriile modificrilor de stare rezultate în urma încercrilor edometrice multiple, fr a depi îns capacitatea portant a terenului, stabilit conform STAS 3300/2-85 „Terenul de fundare. Calculul terenului de fundare în cazul fundrii directe”.

c) Prevederea unor structuri de susinere sau a unor msuri constructive care s permit preluarea împingerilor sau deplasrilor neuniforme cauzate de umezirea, respectiv uscarea terenului de fundare, ca de exemplu realizarea unor centuri de beton armat, continue pe întreaga lungime a pereilor exteriori i interiori, portani sau autoportani, amplasate la fiecare nivel al construciei, inclusiv la nivelul soclului. 4.16. La cldirile numai cu parter, având o form în plan apropiat de ptrat, centura superioar poate fi înlocuit cu armarea zidriei la coluri, pe 1,50 ... 2,00 m lungime pe fiecare latur, care s depaeasc în orice caz golurile uilor i ferestrelor. Centurile se armeaz de regul simetric, având minimum 4  12 pentru oel OB 38. Pentru centuri cu limea mai mare de 32,00 cm, sunt necesare minimum 6 12. Calculul se va efectua pe baza sensului predominant al deformaiei terenului, în funcie de condiiile din momentul executrii fundaiei (anotimp ploios sau secetos). Efectele deformaiilor neuniforme vor fi considerate aciuni temporare de lung durat. 4.17. Proiectarea unor construcii puin sensibile la deformarea neuniform a terenului de fundare, în cazurile în care este necesar o asigurare de gradul I (art.4.9), se poate materializa fie prin construcii cu structura foarte rigid care s poat prelua în bune condiii eforturile suplimentare ce apar în suprastructur fie prin construcii flexibile care s se adapteze la deformaiile terenului. Structura se va proiecta astfel încât s asigure rigiditatea, respectiv flexibilitatea construciei atât în plan vertical cât i în plan orizontal. Îmbinrile elementelor de rezistena din beton armat prefabricat trebuie proiectate i realizate cu luarea în considerare a efectelor deformrii neuniforme a terenului. 4.18. Calculele se vor efectua pe baza celor mai defavorabile ipoteze privitoare la contracia sau umflarea terenului, în funcie de condiiile de umiditate identificate prin studiile geotehnice i cele care se anticipeaz pentru perioada execuiei fundaiei. Efectele deformaiilor neuniforme vor fi considerate aciuni temporare de lung durat. Se va verifica compatibilitatea dintre deformaiile (în ambele sensuri) ale terenului activ i deformaiile admisibile ale structurilor prefabricate (STAS 3300/2-85). 4.19. Pentru construcii de importan deosebit i atunci când stratul de PUCM are grosime mare, se poate recurge la fundarea pe piloi pentru a asigura transmiterea eforturilor sub zona afectat de variaiile de umiditate ale pmântului i, deci, de modificrile de volum. În acest caz, pentru fia pilotului situat în zona cu variaii de volum se vor adopta soluii care s evite exercitarea asupra pilotului a unor solicitri de smulgere ca urmare a umflrii terenului. 4.20 Pentru a se evita executarea unor volume mari de sptura i de betoane în fundaii (de exemplu la unele construcii agrozootehnice dezvoltate pe suprafee mari), este indicat înlocuirea fundaiilor continue cu fundaii izolate pe care s se reazeme construcia prin intermediul unor grinzi de fundare. Se va prevedea un spaiu între suprafaa terenului i talpa grinzii de fundaie egal cu valoarea posibil a umflrii pmântului (cca.10-15 cm) care s se umple cu nisip, împiedicându-se totodat accesul direct al apei i asigurându-se evacuarea ei.

Figura 4.2. Schema subzidirii

5. MSURI CONSTRUCTIVE ÎN CAZUL LUCRRILOR DE TERASAMENTE RUTIERE ÎN ZONELE CU PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI 5.1. La taluze degradarea are loc de obicei prin formarea unor cruste crpate, care se desprind progresiv i afecteaz zone din ce în ce mai profunde. Sunt frecvente, de asemenea, ruperi de picior sau de adâncime atunci când apa se infiltreaz prin fisuri de contracie sau când argila de la baza taluzului devine saturat ca urmare a unui drenaj ineficient. În cazul când argila absoarbe apa sau este supus efectului unor cicluri de uscare-umezire, rezistena la forfecare se reduce foarte mult. În astfel de cazuri, taluzele de echilibru pot ajunge la înclinri de 50…100. Asemenea valori se obin dac în calculele de stabilitate se conteaz pe rezistena rezidual, care în cazul argilelor active poate fi 0,3 sau chiar 0,1 din rezistena de vârf. În unele cazuri, taluzele iniial stabile se degradeaz dup câteva luni sau câiva ani, ca urmare a atingerii unei noi situaii de echilibru al presiunilor interstiiale, care prin descrcare au avut la început valori negative. Adesea, procesul se accelereaz ca urmare a efectului unor ploi puternice. 5.2. Metodele uzuale de tratare constau din: îmbuntirea condiiilor de drenaj, atât la piciorul cât i la partea superioar a taluzului; protecia suprafeei împotriva eroziunii i a ptrunderii apei prin infiltraie în fisuri (aternerea unor materiale granulare, geotextile, geomembrane, etc.) i adoptarea unor pante dulci ale taluzelor de ordinul 1/3 la 1/4.

M suri pentru remedierea degrad rilor 4.21. În cazul unor construcii ce au suferit degradri (ANEXA VIII) se poate recurge la subzidire prin excavare pe tronsoane, în ordinea indicat în fig.4.2.

% max d D

 Figura 5.1. Variatia gradului de compactare necesar în funcie de condiiile climatice i Ip 5.4. O construcie rutier se comport ca orice construcie foarte uoar, la care greutatea proprie nu compenseaz presiunea de umflare dezvoltat de pmântul argilos. Dac îmbrcmintea este impermeabil i execuia a avut loc la sfâritul verii, când datorit secetei suciunea pmântului este ridicat, are loc ulterior un proces de migraie a apei din zonele învecinate mai umede spre zona central pân la atingerea unei noi stri de echilibru. Creterea umiditii în zona central conduce la umflarea pmântului i la apariia de fisuri longitudinale caracteristice. Pentru diminuarea efectelor umflrilor i contraciilor sunt de preferat îmbrcminile flexibile care pot fi reparate mai usor. 5.5. În etapa de proiectare este necesar sa se dispun de urmtoarele date: - evaluarea profilului de umiditate a terenului; - prognoza distribuiei de echilibru a umiditii dup construirea oselei i a variaiilor de volum aferente; - volumul specific V, densitatea pmântului în stare uscat d i umiditatea optim de compactare, wopt.; - modulul edometric (Eoed) i indicele californian de capacitate portant (CBR), funcie de starea de umiditate a terenului. 5.6. Msuri recomandate pentru a micora tendina de umflare a terenului:

a) înlocuirea argilei pe o grosime de 0,60 – 0,80 m cu pmânt mai puin activ sau cu pmânt stabilizat i la repararea periodic (6-7 ani) a îmbrcminii rutiere;

b) execuia în etape, lsându-se între etape un timp suficient pentru stabilizarea condiiilor de umiditate;

c) dirijarea apelor de suprafa i drenarea platformei pentru a evita stagnarea apei i umflrile aferente. 5.3. În general, se recomand evitarea folosirii pmânturilor contractile la realizarea rambleelor. Atunci când nu se dispune de alte materiale se poate recurge la îmbuntirea pmânturilor, în special prin stabilizarea cu var. Compactarea pmânturilor contractile trebuie realizat la umiditi cât mai apropiate de umiditatea de echilibru, diminuându-se în felul acesta variaiile de volum aferente modificrilor de umiditate. Pentru orientare, în fig.5.1, se arat gradul de compactare necesar, în funcie de condiiile climatice i indicele de plasticitate al pmânturilor (Ip). Condiiile cele mai defavorabile corespund unor zone climatice cu perioade de secet mai mari de 3 luni. Trebuie menionat, îns, c aceste recomandri se refer la rambleele pe care se aeaz tlpile de fundare ale cldirilor i nu sunt aplicabile pentru drumuri cu trafic greu.

6. MSURI PRIVIND ORGANIZAREA I EXECUIA LUCRRILOR DE FUNDAII PE PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI 6.1. Înainte de începerea spturilor pentru fundaii, este absolut necesar ca suprafaa terenului s fie curat i nivelat, cu pante de scurgere spre exterior, spre a nu se permite stagnarea apelor din precipitaii i scurgerea lor în spturile pentru fundaii, aceste lucrri fiind prevzute în proiect ca lucrri de baz. 6.2. Toate lucrrile ciclului zero se vor efectua pe tronsoane, fr întreruperi i în timp cât mai scurt, pentru a se evita în timpul execuiei variaiile importante de umiditate a pmântului activ. 6.3. Ultimul strat de pmânt din sptura pentru fundaie, de cca.30 cm grosime, trebuie excavat ealonat în timp i nemijlocit înainte de turnarea betonului în fundaie, pentru a se evita efectele negative cauzate de variaiile de umiditate. În cazul în care adâncimea de fundare a construciei se afl în zone de variaie sezonier a umiditii pmântului, executantul este obligat s solicite prezena proiectantului înainte de începerea turnrii betonului în fundaii, pentru a verifica msura în care ipotezele luate în considerare la proiectare corespund cu situaia real de pe teren. 6.4. Dac se observ crpturi pe suprafaa terenului la adâncimea de fundare, se va proceda la matarea lor înainte de turnarea betonului, fie cu lapte de ciment (când crpturile sunt mici) fie cu pmânt stabilizat, i apoi la compactarea suprafeei spturii, precedat de o uoar stropire a pmântului, pentru a se realiza umiditatea optim de echilibru. Aceste operaii vor fi urmate imediat de turnarea betonului în fundaie. 6.5. Umpluturile sub pardoseli se vor executa fie din pmânturi fr potenial de contracie- umflare, dac se dispune de un astfel de material în zon, fie din pmânturi cu umflri i contracii mari stabilizate; în toate cazurile, umpluturile vor fi bine compactate, în straturi de 15 ... 20 cm grosime, fiind interzis utilizarea materialelor drenante. Soluia de realizare a umpluturilor va fi, în mod obligatoriu, stabilit în proiectul de execuie. Pentru controlul execuiei umpluturilor, se vor respecta normele în vigoare, în funcie de natura materialului din care sunt realizate umflturile. 6.6. Stabilizarea pmânturilor cu umflri i contracii mari folosite la umpluturi, pentru a deveni insensibile la variaiile de umiditate, se poate efectua fie prin metode chimice, fie prin amestecare cu nisip. 6.7. Pentru stabilizarea prin metode chimice, se recomand utilizarea prafului de var nestins, în proporie de 3 ... 6 % (din greutatea pmântului uscat), procentul stabilindu-se prin încercri, funcie de natura i umiditatea natural a pmântului activ. Stabilizarea prin amestecare cu nisip necesit un procent de 20 ... 40 % nisip mare, procent care de asemenea se stabilete prin încercri. Încercrile pentru stabilirea proporiilor de praf de var nestins sau de nisip constau din efectuarea în laborator a unor amestecuri de prob cu pmânturile ce urmeaz a fi stabilizate, crora li se determin capacitatea de variaie a volumului conform celor artate la pct. 3.2. Pe baza acestor încercri de laborator, proiectantul va stabili valorile umiditii optime de compactare, wopt, i a densitii în stare uscat, d. Operaia propriu-zis de stabilizare a pmântului contractil const în amestecul cât mai omogen al pmântului respectiv cu praful de var nestins sau cu nisipul mare, în proporiile i la umiditile rezultate din încercri i prescrise în caietul de sarcini. Punerea în oper a pmântului stabilizat se face în straturi în grosime de 15-20 cm în stare afânat, supuse apoi compactrii. Toate operaiunile pentru asigurarea calitii lucrrilor, inclusiv compactarea, trebuie realizate într-un timp cât mai scurt, pentru ca umiditatea materialului s nu se modifice cu mai mult de ± 2% fa de umiditatea prescris prin încercri.

6.8. La executarea lucrrilor de terasamente i fundaii se vor respecta urmtoarele acte normative i reglementri tehnice aplicabile, în vigoar:

norme de protecie a muncii;

norme de protecie a muncii în construcii ;

regulamentul privind protecia i igiena muncii în construcii.

ANEXA I ORIGINEA GEOLOGIC A PMÂNTURILOR CU UMFLRI I CONTRACII MARI I COMPORTAREA LOR LA VARIAII DE UMIDITATE I.1 Originea geologic a pmânturilor cu umflri i contracii mari I.1.1 Pmânturile argiloase care manifest un potenial de contracie-umflare important la variaii de umiditate fac parte din categoria pmânturilor cu umflri i contracii mari (PUCM). I.1.2 Dup originea geologic, pmânturile cu umflri i contracii mari se pot încadra în urmtoarele tipuri: - formaiuni de zon temperat (de la sfâritul teriarului i începutul cuaternarului), constituite din depozite glaciare, lacustre i marine vechi, de natur marnoas-calcaroas, decalcifiate prin splare i îmbogite în coloizi. Din aceast categorie fac parte majoritatea pmânturilor cu umflri i contracii mari din ara noastr. - formaiuni de clim cald, bogate în materii organice provenite din evoluia biodinamic a solului de origine glaciar sau aluvionar, care au suferit în timp o important evoluie pedologic, devenind argile fisurate cu porozitate i plasticitate foarte mare, prezentând o structur secundar manifestat prin reele de fisuri care separ masa lor în buci poliedrice cu fee lustruite. Din aceast categorie fac parte depunerile argiloase i organice din lunca i delta Dunrii, depunerile de pe cursurile unor râuri i unele depuneri lacustre. - pmânturi provenite din marne argiloase la care, prin solificare, calcarul a fost splat i depus în adâncime (la 2,00 ... 2,50 m i mai mult), rezultând patru orizonturi caracteristice: - orizontul A: bogat în substane organice (humus), de culoare neagr, purttor al rdcinilor de plante; - orizontul B: cu potenial de umflare–contracie mare, de culoare cafenie-rocat, bogat în particule coloidale (minerale argiloase); - orizontul C: lipsit de potenial de umflare–contracie, bogat în carbonat de calciu, mai albicios, sub form de concreiuni calcaroase; - orizontul D: roca mam (marn argiloas); orizont nealterat. I.2 Comportarea pmânturilor cu umflri i contracii mari la variaii de umiditate I.2.1 Creterea sau scderea grosimii înveliului de ap adsorbit este însoit întotdeauna de o extensie sau contracie a structurii pmânturilor, prin modificarea distanei dintre particule, fapt ce determin variaii importante de volum la variaii de umiditate. Exemplu. Fie un montmorillonit sodic având o limit de curgere de 710 %, limit de frmântare 54%. Pentru un grad de saturaie egal cu 1,0, indicele porilor e,va fi: - la limita de curgere / 7,1 / L s L w s w e w     



(I.1) - la limita de frmântare 0,54 / p s w e   

(I.2) ceea ce înseamn o cretere a indicelui porilor corespunztor limitei de curgere de 13 ori, i o modificare important a volumului pmântului.

Fig.I.1 Macro i micro-reeaua de fisurare a pmânturilor argiloase active I.2.2 Comportarea pmânturilor cu umflri i contracii mari la variaii sezoniere de umiditate, se manifest astfel: - variaiile de volum în cicluri succesive, de contracie-umflare provoac discontinuiti în masa pmânturilor în zona superficial, pân la adâncimi de cca. 2,00÷2,50 m, sub form de fisuri i crpturi; - în perioadele secetoase, crpturile de contracie, de obicei sub forma unei reele poligonale (fig.I.1.), strbat orizonturile A i B, pân la suprafaa orizontului C, provocând fisurarea construciilor la care nu s-au luat msuri corespunztoare; fenomenul este mai pronunat la terenurile puternic însorite, mai ales acolo unde au stagnat apele atmosferice (ochiuri de ap, bli de mic adâncime); - în perioadele ploioase crpturile încep s se închid; închiderea crpturilor pornete atât de jos, datorit umezirii prin apa infiltrat în stratele inferioare, cât i de sus, datorit umflrii stratelor superioare prin umezire uniform; crpturile pot rmâne parial deschise de la un ciclu sezonier la altul. Întrucât variaiile de volum nu se produc în mod uniform în plan în lungul perimetrului construciei i în adâncime, ci au o intensitate mai pronunat pe laturile însorite, mai ales acolo unde au stagnat apele din precipitaii atmosferice, construciile sunt supuse unor aciuni suplimentare cauzate de presiunile de umflare i/sau cedrile de reazem (tasri din contracii) ce determin în unele cazuri fisurarea construciilor i pot induce stri limit de exploatare normal sau chiar stri limit ultime. Pentru un anumit pmânt, producerea unor umflri i contracii mari este condiionat de starea de umiditate i îndesare a pmântului i de solicitrile la care este supus. Urmrirea variaiilor de umiditate i a variaiilor de volum rezultate se face cu ajutorul diagramei de stare, care are în abcis umiditatea exprimat în procente iar în ordonat volumul specific V exprimat în cm3/100 g. Pe aceast abac se reprezint curba de umflare – contracie (fig. I.2). ws grafic=14,7% ws calculat=

d f i L m V V w % 5,

100 

 f f i v V V V C

Contracie axiala= % 9,

100 

f f i h h h Contracie transversala= % 6,

100 

f f i d d d

Figura I.2. Limita de contracie i contracia volumic Într-o prim aproximaie probabilitatea producerii unor importante variaii de volum ale pmântului poate fi apreciat cu ajutorul inegalitii: 3,0





   e e e V V V V V L L 

(I.1) unde: V, e reprezint volumul specific, respectiv indicele porilor corespunztoare strii naturale, exprimat prin punctul N din figura I.2, VL, eL reprezint volumul specific, respectiv indicele porilor corespunztoare limitei superioare de plasticitate (wL), exprimat de punctul M din figura I.2. Echivalentul grafic al inegalitii este condiia ca punctul M, determinat plecând de la volumele specifice V i VL s fie situat deasupra dreptei =0,3. Cu cât un pmânt este mai îndesat i mai uscat, cu atât umflrile poteniale sunt mai mari (fig. I.3). Figura I.3. Influena strii de umiditate i îndesare asupra umflrii libere Presiunile necesare a fi aplicate pentru a împiedica umflrile sunt, de asemenea, cu atât mai mari cu cât pmântul este mai îndesat i mai uscat (fig. I.4).

Figura I.4. Influena strii de umiditate i îndesare asupra presiunii de umflare Încercrile în edometru permit s se traseze spectrul schimbrilor de stare sub aciunea modificrilor de presiune sau de umiditate (fig. I.5). Un drum de schimbare a strii paralel cu axa w indic presiunea care anihileaz tendina de umflare (Ex: p=200 kPa din fig. I.5). Figura I.5. Drumurile schimbrilor de stare pentru pmântul încrcat Pe diagrama de stare poate fi urmrit, de asemenea, drumul schimbrilor de stare atât pentru cazul când pmântul este încrcat cât i pentru cazul când lipsete încrcarea (fig. I.6). Este de observat c prin umflarea liber nu se ajunge, în general, la saturaie ci la grade de umiditate Sr=0,8-0,9. Proiecia drumului modificrii strii pe axa w arat modificarea de umiditate iar proiecia pe axa V indic modificarea de volum specific corespunztoare.

10 % 15 % 30 % 20 % 25 % V (cm3 /100g)

1% 0.3 0.4 0.5 0.6 2% 4% 3.5 6% 8% 10 % 11.7 9.16 0.6 6.9 7.7

2.7 1.8 0.7 0.8 0.9 2.0 5.7 2.4 2.0 Sr =1.00 6.5 w % Figura I.6. Drumul schimbrilor de stare pentru umflarea liber (lipsete încrcarea) Prin umezire, pmântul tinde s-i realizeze starea de echilibru corespunztoare presiunii aplicate. Prognozarea modificrilor de volum poate fi fcut inând seama de poziia punctului corespunztor strii iniiale i de faptul c prin umezire se tinde spre curba de echilibru corespunztoare presiunii aplicate în zona unei stri de umiditate ridicat (Sr=0,9-1,0). Din punct de vedere al variaiei umiditii pmântului în perioada execuiei i exploatrii construciilor, pmânturile cu umflri i contracii mari se pot afl în urmtoarele trei situaii, în funcie de anotimpul în care se execut fundaia construciei:

a) cu umiditate natural (w) iniial mic (fundaia se execut în anotimp secetos). În aceast situaie, terenul de fundare va suferi cu preponderen fenomene de umflare, ca urmare a sporului de umiditate posibil în perioada execuiei sau exploatrii construciei, fenomene care vor induce asupra fundaiilor aciuni de jos în sus i eventual lateral, provocând deplasri i/sau presiuni cu valori maxime egale cu presiunea de umflare a pmântului (determinat conform STAS 1913/12:88).

b) cu umiditate natural (w) iniial mare (fundaia se execut în anotimp ploios). În aceast situaie, terenul de fundare va suferi cu preponderen fenomene de contracie, ca urmare a micorrii posibile a umiditii în perioada execuiei sau exploatrii construciei;

c) cu umiditate natural (w) iniial medie, situaie în care terenul poate suferi în perioada execuiei structurii sau exploatrii construciei, atât fenomene de umflare cât i fenomene de contracie. 1.3 Rspândirea pmânturilor cu umflri i contracii mari în România Pmânturile cu umflri i contracii mari se întâlnesc în majoritatea zonelor geografice ale rii (fig.I.7):  în zonele subcarpatice i piemontane: din Oltenia (Turnu Severin, Motru, Strehaia, Filiai, Târgu Jiu, Podari, Craiova, Robnesti, Bal etc.); din Muntenia (Slatina, Piteti, Voila, Mija, Domneti – Chiajna, Beciu, Sceni, Ederile, Rzvadul de jos, Ploieti, Valea Clugreasc, Vintileanca, Buzu, Burgeti, Râmnicu Srat etc.); din Banat (Jebel, Berzovia, Verne, Buzia, Birda, Breslovat, Pischia, etc.) i izolat din Moldova .  în Podiul Transilvaniei, în special în zona nordic (Cluj-Feleac, Rzboieni, Salva-Vieu, Baia Mare, Baia-Sprie, imleul Silvaniei, Srmasu, Taga, Meciu, Beclean, Dej, Jibou, Zalu, Brad, Zerind, Bistria, Sângeorz-bi, Aghire, Turda, Aiud, Hunedoara, Simeria, Ortie, Deva, Haeg, Apold, Sibiu, Ocna Mure, Gale-Tilica, Cisndie, Victoria, Sfântu- Gheorghe etc.)

 în zonele colinare dinspre Câmpia de Vest (Oradea, Alejd, Tinca, Bocsig, Lunca Teuzului, Manerau, Mediaul Aurit etc.)  în zonele de lunc i terase ale unor râuri, mai ales în Podiul Moldovenesc (Iai, Trueti, Sveni, Icani, Piciorul Lupului, Vaslui, Bârlad, Crasna-Hui, Buheti, Roman, Târgu Bujor, Roieti, Lucneti, Moineti, etc.);  în unele zone din lunca i Delta Dunrii. Fig. I.7 Rspândirea pmânturilor cu umflri i contracii mari pe teritoriul României [11]

ANEXA II FACTORII CARE INFLUENEAZ VARIAIILE DE VOLUM ALE PMÂNTURILOR CU UMFLRI I CONTRACII MARI Variaiile de volum ale pmânturilor, însoind variaiile umiditii, se difereniaz în funcie de intensitatea fenomenelor de interfa care au loc în grosimea complexului de adsorbie i determin potenialul de umflare-contracie, condiionat de:

dimensiunile i forma particulelor;

compoziia mineralogic;

condiiile de mediu (concentraia electrolitic, Ph, salinitatea);

natura cationilor adsorbii. Dimensiunile i forma particulelor sunt determinat de compoziia mineralogic i de intensitatea proceselor de alterare chimic; cu cât mineralele constituente sunt mai puin dure, cu atât rezult particule cu dimensiuni mai mici. Compoziia mineralogic determin în principal valoarea potenialului electrodinamic i respectiv electrocinetic, prin existena sau nu a unor sarcini electrice necompensate în reeaua cristalin, generate de tipul de structur specific mineralelor componente ale particulelor. La argil, rolul preponderent revine raportului în care se gsesc în masa argilei cele trei minerale principale, montmorillonit–illit–caolinit, cu un potenial electrodinamic descresctor de la montmorillonit la caolinit, influenat i de natura ionilor atrai în complexul de adsorbie. Condiiile de mediu determin iniierea i desfurarea fenomenelor de interfa. Reflectarea cantitativ a condiiilor de mediu asupra fenomenelor de interfa se face cu ajutorul indicelui de aciditate (Ph) i a saliniii. Natura cationilor din soluie determin prin valena lor grosimea stratului dublu electric i, respectiv, grosimea înveliului de ap adsorbit. Astfel, cu cât valena ionilor este mai mare, cu atât numrul cationilor ce satureaz câmpul electrostatic este mai mic i, deci, grosimea complexului de adsorbie este mai mic, i invers. Rezult c în funcie de tipul ionilor din complexul de adsorbie, presiunea stratului argilos la aceeai cantitate de substan solid variaz, fiind mai mare pentru argilele cu complex sodic fa de cele cu complex calcic sau de aluminiu. Factorii care confer unui pmânt un potenial de umflare-contracie de o anumit valoare, care se poate manifesta în funcie de existena sau absena variaiilor de umiditate, sunt urmtorii:

a) factorul climatic, care condiioneaz variaiile de temperatur i umiditate în teren;

b) condiiile hidrogeologice;

c) vegetaia;

d) variaia umiditii terenului în perioada de execuie i în timpul exploatrii construciilor;

e) presiunea transmis de construcie;

f) grosimea stratului;

g) suprafaa umezit;

h) proprietile fizice i chimice ale lichidului care produce umezirea pmântului.

a) Factorul climatic. Nivelul precipitaiilor (cca. 500-700 mm/an) i variaiile de temperatur în teren, în intervalul var-iarn sau chiar în cuprinsul aceleai zile (fig.II.1) provoac, prin regimul lor alternant i prin variaiile pe vertical, micri termoosmotice ale apei adsorbite în teren, însoite de fenomene de umflare-contracie. Astfel, msurtori efectuate asupra unor terenuri înierbate au indicat c între lunile aprilie i septembrie au avut loc deplasri pe vertical ale suprafeei de ordinul a 2,00-3,00 cm. Ca urmare a fenomenelor de umflare-contracie, pmânturile fisureaz i crap favorizând i mai mult evaporarea i deci intensificarea procesului. În condiiile climatice din ara noastr, zona de fisuri i crpturi (zona de influen), se extinde pân la 2,00-2,50 m, cu deschiderea medie a crpturilor de cca.5,00-10,00 cm.

Fig. II.1. Variaia temperaturii în teren

b) Condiiile hidrogeologice se pot încadra, în funcie de zona de variaie a umiditii în pmânt pe care o determin, în urmtoarele trei cazuri posibile, dup adâncimea apei subterane (fig.II.2):

cazul I: nivelul hidrostatic subteran se afl la o adâncime mai mare de 10 m. Diagrama de variaie a umiditii în funcie de adâncime, determinat prin msurtori, are alura din fig.II.2.a i se caracterizeaz printr-o zon de variaie sezonier a umiditii, cu aluri diferite pentru var i iarn, în grosime de 0-2,00 m i printr-o valoare practic constant sub adâncimea de 2,00 m. Zona cu posibile variaii de volum, dependente de condiiile climatice, este în acest caz situat între 0,00 i 2,00 m i, prin urmare, adâncimile de fundare adoptate trebuie s fie mai mari de 2,00 m, pentru a se evita efectele variaiilor de volum asupra construciilor.

cazul II: nivelul apei subterane este situat la cote mai mici de 2,00 m (fig.II.2.b). Diagrama de variaie a umiditii prezint, de regul, dou orizonturi distincte, pentru perioada de var i, respectiv, cea de iarn. Msurtorile efectuate au aratt c umiditatea pmântului rmâne practic constant peste adâncimea de cca. 1,40 m iar zona supus variaiilor de umiditate, respectiv de volum, are grosimea de cca.0-1,40 m. Adoptarea în acest caz a unor adâncimi de fundare mai mari de 1,40 m elimin efectele variaiilor de volum asupra construciilor.

cazul III: nivelul hidrostatic se gsete la o adâncime intermediar, între 2,00 i 10,00 m (fig.II.2.c). Diagrama variaiei umiditii în funcie de adâncime este o combinaie între diagramele precedente. Astfel, se deosebesc dou orizonturi ce corespund adâncimilor maxime de variaie ce se ating vara (C) i, respectiv, iarna (D). În suprafa, pân la adâncimea de cca.2,00 m variaiile de umiditate sunt dictate de condiiile climatice, dup care urmeaz o zon cu umiditi practic constante (AE). Fundarea în zona (AE) sau sub nivelul (C) (când zona AE lipsete) elimin efectele variaiilor de volum asupra construciilor. Punctele caracteristice ale diagramei (A,B,C,D,E) se determin prin observaii sezoniere de teren.

Figura II.2. Variaia umiditii terenului cu adâncimea apei subterane i condiii climatice

c) Vegetaia, prin efectele de adsorbie a apei din teren prin intermediul rdcinilor precum i prin fenomenele de evapo-transpiraie, determin o micorare a umiditii pmânturilor din vecintatea construciilor. Tierea arborilor conduce, dimpotriv, la o cretere a umiditii. Deteriorrile construciilor pot fi datorate atât contraciei cât i umflrii pmântului sub influena vegetaiei (fig.II.3). În raport de suciunea indus prin rdcini i de intensitatea fenomenelor de asecare, speciile de arbori pot fi considerate:

foarte periculoase (plopul, arinul, salcâmul, salcia, ulmul);

periculoase (ararul, mesteacnul, frasinul, fagul, stejarul, tufanul);

puin periculoase (laricele, bradul, pinul). Se consider c prezena arborilor la o distan mai mare de o dat i jumtate înlimea arborilor maturi nu ar mai constitui un pericol pentru construcie. Apariia unor degradri presupune tierea imediat a arborilor, dar remedierile trebuie fcute inându-se seama de posibilitatea apariiei unor umflri datorit creterii treptate a umiditii prin tierea arborilor. Observaii efectuate asupra unei cldiri amplasat pe un teren defriat au indicat umflri ale terenului de cca.8 mm pe an cu tendina de cretere în timp. Atunci când, din diferite motive, este necesar s se taie arbori din vecintatea unor construcii amplasate pe pmânturi cu umflri i contracii mari, este indicat ca operaiunea s se fac într-o perioad umed (primvara sau toamna) iar umplerea gropilor s se fac imediat cu pmânt local bine compactat sau stabilizat prin amestecare cu nisip. Fig. II.3. Efectele vegetaiei i insolaiei asupra construciilor

h) Proprietile lichidului infiltrat i procesele tehnologice din construciile respective În cazul construciilor industriale, unele reziduuri chimice pot provoca umflarea terenului care nu prezint creteri importante de volum la sporirea umiditii. Procesele tehnologice cu surse puternice de cldur sau de frig pot conduce la variaii importante de umiditate i de volum ale terenului de fundare argilos.

d) Variaia umiditii terenului în perioada de execuie i în timpul exploatrii construciei este influenat în principal de factorul climatic i, respectiv, de procesele tehnologice. Astfel, în funcie de sezonul de execuie al construciei pot avea loc umflri, dac execuia s-a fcut într-o perioad secetoas sau contracii, dac execuia construciei a avut loc într-o perioad umed. Dup realizarea construciei, ca urmare a acoperirii suprafeei terenului i, deci, a împiedicrii efectului de evapo-transpiraie a terenului, are loc o cretere a umiditii, care determin umflri în special în zona central a construciei.

e) Presiunea transmis de fundaie. Presiunea de umflare este independent de suprasarcin, de umiditatea iniial, de gradul de umiditate i de grosimea stratului i crete odat cu creterea densitii iniiale a pmântului în stare uscat. La o presiune transmis de fundaie egal cu presiunea de umflare, deformaia de umflare nu are loc.

f) Grosimea stratului. Cu cât stratul este mai gros, cu atât exist posibilitatea s aibe loc o umflare mai mare rezultat prin însumarea umflrilor ce au loc în diferite puncte.

g) Suprafaa umezit. Cu cât suprafaa umezit sub construcie are dimensiuni mai reduse, cu atât crete neuniformitatea deformaiilor care vor avea loc sub aceasta, mrindu-se astfel riscul de apariie a unor degradri în construcia respectiv.

ANEXA III IDENTIFICAREA I CARACTERIZAREA PMÂNTURILOR CU UMFLRI I CONTRACII MARI III.1. Indici pentru identificarea i caracterizarea pmânturilor cu umflri i contracii mari Identificarea i caracterizarea pmânturilor cu umflri i contracii mari se face pe baza unor indici prin care se exprim în termeni cantitativi comportamentul specific al acestor pmânturi. Indicii se stabilesc, în principal, pe baza curbei de contracie a pmânturilor, expresie grafic a variaiei volumului în funcie de umiditate.

1. Curba de contracie (pe probe netulburate) Metodologia determinrii curbei de contracie este prezentat în STAS 1913/12-88. Curba de contracie se reprezint luând în abcis umiditatea pmântului (w %), iar în ordonat volumul corespunztor la 100 g de pmânt uscat, (V100), exprimat în cm3, (fig. III.1). Cunoscând masa probei (mu-mc) la diferite umiditi, masa uscat a probei (md-mc) precum i volumul probei (Ve), determinat prin metodologia indicat în STAS 1913/1-82, se pot calcula într-un anumit stadiu al încercrii umiditatea (w) i densitatea pmântului în stare uscat ( d) cu urmtoarele relaii:

 c d d u m m m m w ; e c d d V m m 

(III.1) unde: mu este masa probei umede i tara (mc) md este masa probei uscate i tara (mc) mc este masa sticlei de ceas (tara) Figura III.1. Curba de contracie – umiditate

Întrucât între densitatea pmântului în stare uscat d

i volumul V corespunztor exist relaia V m d / 

rezult c volumul V100 este dat de expresia: d d g m V

  (III.2) în care, înlocuind d cu expresia sa, se obine: e c d V m m V



(III.3) unde masa se exprim în grame iar volumul în cm3. Analizând alura curbei de contracie (fig. III.1) se observ c ea const, practic din dou segmente de dreapt racordate între ele printr-o curb. Intersecia celor dou drepte determin un punct (B) ale crui coordonate sunt volumul final (Vf) al probei de pmânt supus încercrii i umiditatea ws.

2. Limita de contracie (ws) Umiditatea pmântului sub care nu mai au loc variaii importante de volum la variaii de umiditate se noteaz ws i se definete ca fiind limita de contracie. Întrucât determinarea curbei de contracie se face pe probe netulburate saturate sau pe probe remaniate aduse la limita de curgere, rezult c umiditatea iniial (wi %), de la care se declaneaz procesul de contracie, este egal cu umiditatea de saturaie wsat=wsr, respectiv cu limita de curgere wL. În prima faz a procesului de contracie, proba rmâne saturat iar variaiile Vw se produc pe seama umiditii pierdute prin evaporare. Deci V= Vw i, inând seama de relaia ce definete umiditatea, rezult:

%



 d w w d w m V m m w

 w d w m w V

   w d w m w V

(III.4) Întrucât V= Vw:

   w d m w V

(III.5) unde: md este masa uscat a probei. În cazul în care masa uscat a probei md=100 g, variaiile de volum rezult: w w m w V w d  

 

  

(III.6) Variaiile de volum Vw100 fiind egale cu variaiile de umiditate ( w), curba de contracie se suprapune cu dreapta BC înclinat cu 450 fa de orizontal (fig. III.1). Aceasta zon liniar de reducere a volumului este cauzat, în principal, de presiunile capilare ale meniscurilor care tind s deformeze structura, pân a-i asigura configuraia de saturare. Prin reducerea umiditii i consolidarea structurii pmântului prin deformare, influena presiunii capilare scade i încep s predomine fenomenele de adsorbie ce determin i alura curbei de contracie. Fenomenele de contracie sunt cauzate, în diferite proporii, în diferite stadii de desfurare ale procesului, atât de presiunea capilar cât i de forele electromoleculare. inând seama de definiia limitei de contracie, ws, i de semnificaia ei grafic (fig. III.1) rezult: w w w i s 



i, înlocuind pe w cu expresia dat de relaia III.5, se obine:

d w i s m V w w





 w d f i i s m V V w w

(III.7 unde: Vi este volumul iniial al probei în cm3, Vf este volumul final al probei în cm3, md este masa probei uscate în grame, wi este umiditatea iniial, egal cu wsat, în cazul probelor netulburate i respectiv cu wL, în cazul probelor remaniate aduse la limita de curgere În tabelul III.1 sunt date valori orientative ale limitei de contracie. Tabel III.1. Valori orientative ale limitei de contracie (ws) Natura pmântului Caracteristica geotehnic Nisip prfos, praf nisipos Praf Argil Limita de contracie (ws %) 12 - 20 14 - 25 8 - 35

3. Indicele de contracie – umflare (Icu) Pe baza limitei de contracie se poate defini indicele de contracie – umflare (Icu), pentru intervalul de umiditi wsat – ws: Ls sat sat s sat sat cu V V V V w w w w I



 (III.8) în care: wsat, Vsat sunt umiditatea de saturaie, respectiv volumul corespunztor umiditii de saturaie; w, V sunt umiditatea, respectiv volumul corespunztor umiditii în stare natural; ws, VLs sunt limita de contracie, respectiv volumul corespunztor umiditii egal cu limita de contracie. În funcie de valoarea umiditii pmântului ( sat s w w w   ) i de valorile indicelui de contracie – umflare Icu, pmânturile contractile pot prezenta urmtoarele stri (conform tabel III.2). Tabel III.2. Valori orientative privind corelarea între indicele de contracie – umflare (Icu) i starea pmântului Umiditate Indice de contracie- umflare ws Icu Fenomene de contracie

Fenomene de contracie i umflare 0 Fenomene de umflare

4. Indicele de activitate (IA) inând seama de dependena între fenomenele de contracie – umflare i prezena fraciunii argil în masa pmântului, se definete indicele de activitate al pmânturilor (IA) în raport cu apa, prin relaia: 

A I I p A  (III.9) în care: Ip este indicele de plasticitate, determinat conform STAS 1913/4-86; A2μ este procentul de particule cu dimensiuni mai mici de 0,002 mm (2 m). Clasificarea pmânturilor argiloase în funcie de indicele de activitate este dat în tabelul III.3: Tabel III.3. Clasificarea pmânturilor argiloase în funcie de indicele de activitate Caracterizarea pmântului IA Puin activ

Cu activitate medie 0,75 兟1,00 Activ 1.00 兟1,25 Foarte activ > 1,25

5. Cldura maxim de umezire (qu,max) Caldura maxim de umezire, qu max, exprimat în J/g, reprezint cantitatea de cldur degajat de umezirea pân la saturaie a 1 g de pmânt uscat la 105±20C. Cldura maxim de umezire se determin conform STAS 1913/9-86. Clasificarea pmânturilor argiloase în funcie de cldura maxim de umezire este dat în tabelul III.4. Tabel III.4. Clasificarea pmânturilor argiloase în funcie de cldura maxim de umezire Caracterizarea pmântului qu max (J/g) Puin activ

Cu activitate medie 12兟25 Activ 25 兟37 Foarte activ > 37

6. Umiditatea corespunztoare suciunii de 15 bari (w15) Umiditatea corespunztoare suciunii de bari 15 (w15) se determin conform STAS 9180-73. Gama de variaie a suciunii în funcie de umiditi necesit stabilirea unei relaii suciune – umiditate, astfel: - în domeniul suciunilor mici ( - în domeniul suciunilor mijlocii (1÷15 bari, 3 pF  4,2); - în domeniul suciunilor mari (15÷150 bari, 4,2  pF  5,2); - în domeniul suciunilor foarte mari (> 30 bari, pF > 4,5) Clasificarea pmânturilor argiloase în funcie de umiditatea corespunztoare suciunii de 15 bari este dat în tabelul tab. III.5. Tabel III.5. Clasificarea pmânturilor argiloase în funcie de umiditatea corespunztoare suciunii de 15 bari Caracterizarea pmântului w15 (%) Puin activ

Cu activitate medie 10 兟12 Activ 12 兟18 Foarte activ > 18

7. Criteriul de plasticitate (Cp) Criteriul de plasticitate în funcie de limita superioar de plasticitate wL determinat conform STAS 1913/4-86 se determin cu relatia: 0,73 ( 20 %) p L C w 

(III.10) Criteriul de plasticitate caracterizeaz contractilitatea unui pmânt atunci când p p C I  .

8. Contracia liniara (CL) Contracia liniar, CL, se calculeaz cu relaia: ) 1( A l CL



(III.11) în care: l este lungimea epruvetei uscate, A este lungimea iniial a epruvetei. Determinarea în laborator a contraciei liniare CL, conform STAS 1913/4-86, const în stabilirea lungimii unei paste de pmânt aflat la limita superioar de plasticitate, uscat lent la temperatura mediului ambiant i apoi în etuv la temperatura de 105±20C.

9. Contracia volumic (Cv) Contracia volumic este definit ca raportul procentual dintre variaia de volum a unui pmânt saturat datorat uscrii unui pmânt saturat i volumul final: f f i v V V V C

) (

 (III.12) unde: Vi este volumul iniial în stare saturat Vf este volumul final Contracia volumic permite caracterizarea pmânturilor ca teren de fundare, astfel: - terenuri bune

Cv - terenuri mijlocii

5 % - terenuri necorespunztoare

10 % - terenuri inutilizabile

Cv > 15%

10. Umflarea liber (UL) Umflarea liber, UL, care se determin conform STAS 1913/12-88. Metoda const în determinarea volumului sedimentului rezultat prin depunerea în ap distilat a unei probe de pmânt uscat i mojarat, cu volum iniial de 10 cm3 într-un cilindru de 100 cm3 i reprezint raportul procentual între diferena volumelor final i iniial i volumul iniial:

i i f L V V V U

) (

 (III.13) Pmânturile cu umflare liber mai mic de 70 % nu au caracteristici expansive, pmânturile cu umflri libere mai mari de 70 % au potenial expansiv moderat. Umflrile libere mai mari de 100 % sunt asociate argilelor care produc umflri considerabile, în special sub încrcri uoare.

Tabelul III.6. Clasificarea pmânturilor cu umflri i contracii mari funcie de umflarea liber Caracterizarea P.U.C.M din punctul de vedere al activitii UL (%) Putin active

Cu activitate medie 70-100 Active 100-140 Foarte active >140

11. Presiunea de umflare (pu) Presiunea de umflare, pu, este definit conform STAS 1913/12-88 ca presiunea dezvoltat de ctre un pmânt aflat într-o incint etan i având o umiditate iniial în apropiere de limita de contracie, în urma inundrii cu ap (fig. III.2). Figura III.2. Determinarea presiunii de umflare Metoda const în estimarea variaiilor de volum cauzate de variaiile de umiditate, inând seama de starea de umiditate i îndesare a pmântului i de starea de eforturi din teren, pe baza datelor obinute din încercarea în edometru dubl sau multipl, conform STAS 8942/1-89. Încercarea dubl în edometru const în încercarea în paralel a dou epruvete, recoltate de la acelai nivel sau la o mic distan una de alta; prima epruvet se încearc în condiiile meninerii umiditii iniiale, iar cea de-a doua în condiiile inundrii complete. Epruveta care urmeaz a fi inundat se supune la o presiune de aproximativ 10 kPa, înregistrându-se citirea comparatorului, care reprezint citirea iniial. Epruveta este apoi inundat, înregistrându-se evoluia umflrii în timp. Cea de-a doua epruvet care este încercat la umiditatea iniial trebuie împiedicat s primeasc sau s piard ap. Încrcarea iniial este de 10 kPa. Ambele epruvete se supun încercrii de compresibilitate, conform STAS 8942/1-89.

Figura III.3. Încercarea dubl de determinare a presiunii de umflare

12. Alte modaliti de estimare a potenialului de umflare-contracie În ceea ce privete aprecierea potenialului de umflare-contracie al pmântului, în tabelul III.7 i III. 8 sunt prezentate valori orientative ale domeniului de variaie utilizate în practica internaional. Tabel III.7. Aprecierea potenialului de umflare-contracie al pmântului pe baza limitelor wL, wp, ws,în corelare cu A2μ Fraciunea A2μ (%) IP (%) ws (%) wL (%) Potenial de umflare

Redus 13 - 23 15-28 10 -16 39 - 50 Mediu 20 - 31 25 - 41 7 - 12 51 - 63 Mare > 28 > 35 >11 > 63 Foarte mare Tabel III.8. Aprecierea potenialului de umflare - contracie al pmântului pe baza indicilor fizici Date obinute în laborator i in situ Gradul de umflare A2μ (%) wL (%) NSPT (nr. lovituri/30 cm) Umflarea probabil (%) Presiunea de umflare (kPa) Poteialul de umflare

Redus 30 - 60 30 - 40 10 - 20 1 - 5 150 - 250 Mediu 60 - 95 40 - 60 20 - 30 3 - 10 250 – 1.000 Mare > 95 > 60 > 30 > 10 > 1.000 Foarte mare

Se reprezint curbele de compresiune - porozitate corespunztoare celor dou epruvete pentru a ine seama de variaiile indicelui iniial al porilor, variaii care implic diferenele în curbele de compresiune - porozitate, curba probei neinundate se translateaz pe vertical, pân când cele dou curbe se ating conform fig. III.3.

III.2. Activitatea pmânturilor în raport cu apa

1. Diagrama de identificare Pentru identificarea i caracterizarea prin mijloace grafice a pmânturilor cu umflri i contracii mari se poate reurge la reunirea într-o singur diagram, numit diagrama de identificare, a abacei de plasticitate a lui Casagrande, a curbei de granulozitate i a diagramei lui Skempton. Prin reprezentarea pmântului pe fiecare din aceste trei diagrame i unirea punctelor caracteristice (P1÷P4) rezult o figur geometric numit amprenta p mântului (profesor Andrei Silvan) (fig. III.2). Cu cât amprenta este mai mare, cu atât se consider c pmântul este mai activ, fr îns a se preciza limita de variaie pentru arie. Se definete drept aria relativ a amprentei Ar date de relaia din: referinta de cercului aria amprentei aria Ar  (III.14) unde cercul de referin este definit în fig. III.2 Construcia amprentei unui pmânt pe un formular de felul celui din fig. III.4 se face în urmtorul mod (conform STAS 1913/12-88 i reglementrii tehnice pentru sistematizarea, stocarea i reutilizarea informaiilor privind parametrii geotehnici, aplicabile, în vigoare ): - în cadranul I, care constituie abaca de plasticitate a lui Casagrande, se reprezint punctul P1 de coordonate wL i Ip; - în cadranul III se reprezint curba granulometric a pmântului, pe care se stabilete punctul P90, corespunztor procentului de 90 % pe axa xd i punctul P3, corespunztor diametrului de 0,002 mm; - în cadranul II se reprezint punctul P2 ce indic direct indicele de activitate al pmântului, având abscisa egal cu procentajul particulelor cu diametrul mai mic de 0,002 mm i ordonata egal cu indicele de plasticitate; - în cadranul IV se reprezint punctul P4 de abcisa wL i ordonata corespunztoare diametrului de 0,002 mm; - prin unirea punctelor P1, P2, P90, P3 i P4 se obine figura geometric numit amprenta pmântului.

Figura III.4. Amprenta pmânturilor contractile

2. Diagrama de stare Urmrirea starii pmânturilor este facilitat dac se recurge la o abac (fig. III.5), care are în abcis umiditatea (w %), iar în ordonat volumul specific V (cm3/100 g), volumul corespunztor la 100 g de material uscat. În acest caz, între densitatea aparent uscat, d, i volumul specific, V, exist relaia: d V

/

 (III.15) Pe ordonat pot fi marcate valorile d corespunztoare. Liniile de egal densitate uscat d sunt paralele cu axa absciselor. Volumul specific corespunztor numai scheletului solid este: s s V

/

 (III.16) Vs este reprezentat în fig. III.5 de ptratul haurat.

0.1 

0.2 

d

1.0 

2.0 

3.0 

4.0 

5.0 

6.0 

.



.



.



0.



)

( 1.0 kPa M    )

( 2.0 kPa M      Figura III.5. Diagrama de stare Folosindu-se aceast reprezentare, expresiile principalilor indici simpli devin: - porozitatea:

) / 1(

 V V n s (%) (III.17) - indicele porilor:

) / (

 s V V e (III.18) - umiditatea de saturaie: ) ( s w sat V V w

 (%) (III.19) - umiditatea pentru un anumit grad de umiditate, Sr: ) ( s w r sat r V V S w S w





(%) (III.20) - umiditatea volumica (volumul apei raportat la volumul total) : V W V V w w



 

(%) (III.21) sau W V w





(cm3/100 g) (III.22) - masa volumic: )

1(

W V 



(III.23) sau )

1(

W V 

 (cm3/100 g) (III.24) Din relaiile de mai sus se observ c în diagrama (w, V), figura III.5, curbele de egali indici Sr, , sunt fascicole de drepte ce trec prin punctele A, O i, respectiv, D.

Pentru w=wsat volumul rezultat prin schimbarea strii are expresia: ) 1( ) ( ) 1( '  

   

    sat s w V V V V V V V (III.25) unde: este modificarea relativ de volum. Curbele de egal reprezint un fascicol de drepte ce trec prin punctul B. Pentru încercrile în edometru, unde variaiile relative de volum corespund unor deformaii relative, expresia modulului de deformaie poate fi dedus pe baza valorilor , inând seama de relaia:     / p M

(III.26) sau pentru p=100 kPa    /

M

(III.27) Abaca prezentat anterior permite urmrirea schimbrilor de stare de umiditate i îndesare în timpul diferitelor solicitri mecanice, termice, hidrice, etc. i poate servi ca baz pentru reprezentarea modificrilor diferitilor indici geotehnici în funcie de schimbrile de stare. Folosirea abacei este de asemenea util pentru verificarea corespondenei între diferii indici fizici determinai în laborator (fig. III.6).

Modificarea strii pmântului în timpul proceselor de umflare contracie este indicat de deplasarea punctului M pe curba de contracie care se confund cu dreapta Sr=1 atunci când pmântul este saturat.

s 

d ) / (

cm g

.0   V V

 Sr Figura III.6. Abaca pentru corespondenta indicilor simpli Exemplu de utilizare a abacei din fig. III.6. Se consider un pmânt cu urmtoarele caracteristici:

/

,2 cm g s 

/

,1 cm g 

w = 18% Acest pmânt este reprezentat în abaca din figura III.6 prin punctul M, pentru care rezult:

/ 5,1 cm g s 

, g cm V

/

,

5,1

 

,0  rS , % 3,

  , e=0,813 Prin modificarea umiditii pân la w=33%, se obine punctul N pe abac, cruia îi corespund:

/ 3,1 cm g s 

, g cm V

/

,

3,1

 

,0  rS ,

/

,1 cm g 

Rezult o modificare de volum: g cm V

/

,

  , e=1,062, % 5,

  (g / cm 3 )

3. Similitudinea dintre p mânturi Pentru prognozarea comportrii pmânturilor argiloase capabile de umflri i contracii mari se poate recurge la asemnarea dintre pmântul considerat cu alte pmânturi argiloase care au fost deja studiate. Asemnarea din punct de vedere al naturii pmânturilor se poate aprecia luând în considerare formele i dimensiunile amprentelor. O apreciere cantitativ simpl a acestei asemnri este exprimat de aria relativ a amprentei Ar, definit ca: referinta de cercului aria amprentei aria Ar 

(III.28) Cu cât amprenta este mai mare, cu atât valoarea lui Ar este mai însemnat. Pentru a evalua asemanarea dintre dou pmânturi având ariile relative Ai i Aj se poate recurge la coeficientul de analogie, definit de relaia: j i j i n A A A A A

 

(III.29) Atunci când

n A se poate admite c cele dou pmânturi sunt asemntoare din punct de vedere al naturii lor. Pentru a avea o comportare asemntoare, trebuie ca i starea de umiditate (w, %) i cea de îndesare V (cm3/100g) s fie apropiate.

ANEXA IV ESTIMAREA DISTRIBUIEI DE ECHILIBRU A UMIDITII SUB CONSTRUCII Fenomenele de evapo-transpiraie, condensarea i precipitaiile atmosferice fac ca atunci când suprafeele de teren nu sunt acoperite s apar în pmânt o migrare a apei dintr-o zon în alta, care determin instalarea unei stri reale de echilibru a umiditii pe o anumit perioad de timp. Atunci când suprafeele de teren sunt acoperite de construcii (drumuri, aeroporturi, construcii civile, industriale, etc.) datorit eliminrii factorilor mentionai mai înainte, în pmântul de sub construciile respective se creaz o stare de echilibru a umiditii determinat de proprietile hidrice ale pmânturilor, de starea de tensiune indus în teren, de nivelul apelor subterane i de ecartul de umiditate corespunztor perioadei de execuie i exploatare. La evaluarea distribuiei de echilibru a umiditii se disting dou situaii:

starea de echilibru a umiditii este condiionat de nivelul apei subterane aflat la o adâncime

starea de echilibru a umiditii este determinat în principal de condiiile climatice ale regiunii considerate. A) Cazul apei subterane la mic adâncime ( Estimarea distribuiei de echilibru a umiditii se face cu urmtoarea relaie între presiunea apei din pori, suciune i presiunea din teren: / w u p h   

(IV.1) unde presiunea apei din pori (u) i suciunea (h) se exprim în (cm) coloan de ap echivalent. Din relaia (IV.1) se determin expresia suciunii: / u w s h p u    

(IV.2) în care:  – factorul de compresiune, definit ca tangenta unghiului  pe care-l face tangenta la curba de contracie cu orizontala (fig.IV.1.a); p – tensiunea vertical în punctul considerat, calculat ca sum a tensiunii determinate de aciunea exterioar (z) i de sarcina geologic (g) (fig.IV.1.a); u – presiunea apei din porii pmântului situat deasupra nivelului apei subterane, care corespunde distanei echivalente, în cm, de la punctul considerat la nivelul apei subterane (fig.IV.1.a).

Figura IV.1. Determinarea umiditii de echiliru sub construcii Factorul de compresiune ( ) poate fi estimat i în funcie de valoarea indicelui de plasticitate al pmântului (tabelul IV.1). Tabelul IV.1 Valori orientative ale factorului de compresiune

Ip %

0,15 0,27 0,40 0,55 0,70 0,80 Admiând o distribuie iniial a umiditii în teren (fig.IV.1.d), distribuia final se obine prin aproximaii succesive, astfel:

cu valoarea iniial a umiditii din punctul considerat (de exemplu w2) se determin punctul corespunztor (2) din curba de contracie (fig.IV.1.b);

se duce tangenta la curb în punctul determinat anterior (2) i se calculeaz factorul 2 = tg 2;

se calculeaz presiunea apei din pori (u2) ca distana, în cm, a punctului considerat fa de nivelul apei subterane (u2 = H – z2);

se calculeaz apoi suciunea (h2) cu relaia (IV.2), respectiv indicele sorbional (pF2 = log h2);

cu indicele sorbional obinut se intr în curba de reinere a apei la diferite suciuni (fig.IV.1.c) i se determin în prima aproximaie umiditatea de echilibru (w2’);

procedându-se în mod analog pentru toate punctele avute în vedere se obine distribuia de echilibru a umiditii în prim aproximaie (fig.IV.1.e).

Figura IV.2. Schema de calcul a distribuiei umiditii de echilibru Considerându-se apoi distribuia obtinut w’ ca fiind distribuia iniial se obine, prin metodologia indicat, o nou diagram de distribuie i aa mai departe, pân când diferena între dou diagrame succesive devine neglijabil. Pe baza diferenelor de umiditate între distribuia iniial i cea final se pot estima eventualele umflri ale terenului i efectele lor asupra construciilor. Pentru a se evita acest proces iterativ se va utiliza urmtoarea metodologie de estimare a umiditii de echilibru, (fig.IV.2) bazat pe relaia IV.2. inând seama c suciunea de echilibru (he) pentru o adâncime z; (fig.IV.1) trebuie s satisfac simultan ecuaia IV.2, ecuaia unei drepte în sistemul de coordonate h;0;  (fig.IV.2.c) care trece prin punctele A( = 0;h = -u) i B( = 1;h = -u+p), i curba de reinere a apei la diferite suciuni, se recurge la utilizarea simultan a curbelor transformate de contracie i suciune cu cele în coordonate normale (fig.IV.2).

Paii de parcurs sunt: determinarea în laborator a curbelor de contracie i suciune V= f1(w) i, respectiv h = f2(w) i reprezentarea grafic a acestora (fig.IV.2.a i b); considerarea unui ir de valori w = w1, w2, w3 .....wn i determinarea pe cale grafic a valorilor i = tgi, (i – msurat grafic ca înclinare a tangentei la curba de contracie în punctul i) i respectiv a suciunii hi din graficul h = f2 (w), (fig.IV.2.a i b); trasarea curbei de contracie transformat V = f1(w) prin perechile de puncte (i; Vi), fig.IV.2.c, respectiv a curbei de reinere a apei la diferite suciuni transformate, h = f’2(w), prin perechile de puncte de coordonate (i; hi), fig.IV.2.d; trasarea dreptei de ecuaie IV.2 din punctul Ai (Oi – ui) cu panta (pi), determinat ca în figura IV.1.a, sau prin unirea cu punctul Bi ( = 1;hi = -ui +pi); obinerea la intersecia dreptei AiBi cu curba de reinere a apei la diferite suciuni transformate a punctului Ci(i; hechilibru) a crui ordonat reprezint suciunea de echilibru din punctul de cot zi (fig.IV.1.a); obinerea umiditii de echilibru (wech) pentru punctul de la cota zi, ca abscis a punctului de intersecie a orizontalei dus din Ci cu curba de reinere a apei la diferite suciuni reale (fig.IV.1.b). B) Cazul când nu exist ap subteran la mic adâncime În acest caz, distribuia de echilibru a umiditii este determinat de condiiile climatice, de proprietile hidrice ale pmânturilor aflate sub îmbrcmintea impermeabil i, respectiv, de bilanul dintre precipitaii i evapo-transpiraie (cantitatea de ap care se pierde pe unitatea de suprafa a terenului ca urmare a evaporaiei i transpiraiei plantelor). Estimarea distribuiei de echilibru se bazeaz pe corelaiile stabilite de Thornthwaite, pentru trei tipuri de pmânturi, între indicele sorbional i indicele climatic sau indicele de umezeal mediu (Im). Figura IV.3. Corelaia suciune – indice climatic Cunoscându-se zona amplasamentului i natura terenului, cu ajutorul hrii din fig. IV.4 se poate stabili indicele de umezeal mediu al amplasamentului în funcie de care se determin din fig. IV.3 indicele sorbional (pF).

Im = Iu – 0,6 x Ia (IV.3) în care:

u s p n I n n





este indicele de umezeal (IV.4) (%)

a d n p I n n





este indicele de ariditate (IV.5) unde: s – excedentul de precipitaii fa de necesarul de umiditate (n) pentru vegetaie (în mm coloan de ap/an); p – este cantitatea de precipitaii (în mm coloan de ap/an); d – deficitul de umiditate (în mm de ap/an). În raport de indicele mediu de umezeal – Thornthwaite, climatul se clasific conform tabelului IV.2: Tabelul IV.2 Tipurile de climat în raport cu indicele mediu de umezeal Im - Thornthwaite Climat

- 60 ... - 40 arid Uscat - 40 ... - 20 semiarid - 20 ... 0 moderat uscat  0 0 ... 20 moderat umed Umed 20 ... 100 umed > 100 supraumed În raport de potenialul de umiditate, tipurile de climat pe teritoriul României se împart în cinci zone (tabelul IV.3). Tabelul IV.3 Tipurile de climat i potenialul de umiditate Climat Im pF pentru pmânturi nisipoase prfoase argiloase Uscat

2,30 3,60 5,00 semiumed - 20 – 0,0 2,00 3,30 4,10 moderat-umed 0,0 – 20 1,90 2,50 3,30 umed 20 – 40 1,85 - 3,00 40 – 60 1,80 - 2,70 supraumed 60 - 100 - - - Având indicele sorbional pF, din fig.IV.2 sau din tabelul IV.3, pentru zona amplasamentului, se intr în curba de reinere a apei la diferite suciuni (ce se determin conform metodologiilor din STAS 9180-73) i se determin umiditatea de echilibru considerat constant cu adâncimea. Indicele climatic sau indicele mediu de umezeal TMI (Thornthwaite Moisture Index), Im, este dat de relaia:

a. zona inferioar, în care este predominant efectul apei subterane (H b. zona superioar (H=6,00) în care distribuia de echilibru a umiditii este condiionat de factorii mentionai în cazul (B) i de modalitile de disipare a apelor pluviale din zona amplasamentului construciei. Figura IV.4. Rspândirea zonelor climatice în România [11]

C. Cazul apei subterane la o adâncime mai mare de 6,00 m În cazul în care în zona amplasamentului apa subteran se gsete la o adâncime mai mare de 6,00 m, atunci zona de aeraie (de deasupra apei subterane) se subdivide în dou subzone:

ANEXA V CALCULUL DEFORMAIILOR TERENULUI DE FUNDARE PROVOCATE DE FENOMENE DE CONTRACIE-UMFLARE Sarcinile exterioare transmise de construcii la nivelul tlpii fundaiilor considerate ca aciuni pe suprafaa semispaiului sau semiplanului induc în punctele acestora o stare de tensiune însoit, ca urmare a deformabilitii pmântului, de o stare de deformaie. Starea de deformaie din masivul de pmânt se exteriorizeaz în planul suprafeei de încrcare prin deplas ri pe vertical ale punctelor acesteia, numite tas ri (s). În cazul fundrii unor construcii pe pmânturi cu umflri i contracii mari, calculul terenului de fundare trebuie s ia în considerare i influena variaiilor de umiditate în aceste pmânturi, care se concretizeaz prin:

umfl ri (su), cauzate de umezirea terenului de fundare prin infiltraia apelor meteorice, a apelor rezultate din procesele de producie sau prin ridicarea general sau local a nivelului apelor subterane.

umfl ri (s'u) determinate de creterea umidit ii pmântului sub construcie, într-o zon limitat în adâncime, ca urmare a modificrii condiiilor naturale de evapo-transpiraie a terenului natural, prin ecranarea acestuia cu construcii sau schimbarea regimului higrotermic, etc.

contracii (scon) prin reducerea umidit ii în terenul de fundare datorit evaporrii apei, a secrii din cauza vegetaiei sau a unor procese tehnologice calde. Estimarea acestor deformaii se poate face având la baz, de regul, procedurile prevzute în STAS 1913/12-88 privind estimarea potenialului de umflare-contracie. V.1 Determinarea umflrii (su) cauzat de umezirea terenului din infiltraia apelor (fig.V.1) se face cu relaiile: gz  gz z  

 2.0 iz  1z 

iz  s  Figura V.1. Metoda însumrii pe strate elementare

n u i ui s h   



(V.1) respectiv

i e n

i u e

) ( h s 

    (V.2) în care: hi – grosimea stratului elementar de PUCM având indicele porilor iniial e0, pentru care variaia estimat a porozitii prin umflare este e; ui – umflarea specific determinat pe baza curbei de compresiune-porozitate; n – numrul de straturi elementare în care se împarte zona activ (de influen) de umflare;  – un coeficient de corecie empiric:  = 1/3 – când terenul este fisurat i se poate aprecia c modificrile de volum sunt egale pe cele trei direcii;  = 1 – când terenul nu prezint fisuri i variaiile de volum pe direcie orizontal sunt împiedecate; e0 – indicele porilor iniial; ei – variaia de porozitate prin umflare pentru un strat elementar „i”. V.2 Determinarea umflrii (s’u) datorat creterii umiditii pmântului sub construcie pe baza teoriei umiditii de echilibru. În cazul când variaiile de volum (v) se produc ca urmare a ecranrii suprafeei i deci a perturbrii echilibrului higrotermic, variaiile de volum i, respectiv, umflrile (s’u) se estimeaz pe baza creterilor de umiditate wi = wfi – woi, cu relaia:

' ' n u ui i s h  

 (V.3) unde:

'

i ui k w k w    

(V.4) în care:

ui – deformaia (umflarea) specific pentru un strat elementar;

hi – grosimea stratului elementar „i”;

wi = wfi – w0i – variaia de umiditate la nivelul stratului elementar „i” ca diferen dintre umiditatea corespunztoare perioadei de umiditate maxim i umiditatea corespunztoare perioadei de secet. k = s/w = 2,0 V.3. Mrimea tasrii terenului prin contracii (scon), ca rezultat al reducerii umiditii, se determin cu relaia:

n con ci i c s h m  

 (V.5) unde:

ci – contracia liniar specific pentru stratul elementar „i”;

hi – grosimea stratului elementar;

mc – coeficientul de corecie care se ia egal cu 1,30; n – numrul de straturi elementare în care a fost împrit zona activ de contracie, a crei limit inferioar se stabilete experimental sau, în lipsa datelor experimentale, se ia egal cu 5,0 m.

ANEXA VI EVALUAREA SOLICITARILOR DATORATE VARIAIEI UMIDITII TERENULUI DE FUNDARE DIN PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI ASUPRA CONSTRUCIILOR Cunoscând deformaia maxim posibil su, din umflarea terenului de fundare, se poate face o evaluare a solicitrilor care apar în construcie. Pentru cazul curent al unei fundaii continue, dac fundaia este perfect flexibil, umflarea terenului de fundare se produce sub forma de mont ale crui dimensiuni în plan sunt necunoscute (fig.VI.1.a). Întrucât fundaia are o anumita rigiditate, ea va avea tendina s aplatizeze montul (fig.VI.1.b). Atunci când su este mare, aplatizarea montului conduce la cedarea plastic a pmântului din aceast zon i, în acest caz, momentul încovoietor maxim la care este supus ansamblul fundaie-perete poate fi evaluat cu ajutorul ecuaiei:      

 pl p B q L q M

max (VI.1) unde: L i B - reprezint lungimea i, respectiv, limea fundaiei (fig.VI.2); q – este încrcarea uniform distribuit pe unitatea de lungime a fundaiei; ppl – presiunea de cedare plastic. Figura VI.1. Deformarea fundaiei i diagramele de presiune rezultate din umflarea terenului A – fundaie flexibil; b – fundaie rigid

Figura VI.2 Dac îns umflarea su este mai redus, montul este deformat elastic fr a atinge stadiul plastic. În acest caz, în zona montului apare o concentrare de presiuni, care poate fi calculat pe baza teoriei elasticitii, admiând c forma montului este de aa natura încât se produce o cretere uniform de presiune pe întreaga sa suprafa. Aceast cretere este dat de ecuaia: N u I B s E p

 2 (VI.2) unde: E – reprezint modulul de elasticitate al terenului de fundare, iar IN – este factorul de influen ale crui valori sunt reprezentate în fig.VI.3 în funcie de raportul .  Figura VI.3. Variaia factorului de influenta IN în funcie de raportul  Momentul corespunztor acestei presiuni are expresia: M u I B s E M



(VI.3) Termenul IM reprezentat în fig.VI.4 funcie de raportul / L pentru diversele valori  = L/B.

B L / 

  Figura VI.4. Valorile IM pentru diverse valori  = L/B Pentru determinarea sporului de presiune, p, i a momentului M, pe baza ecuaiilor de mai sus este necesar s se cunoasc dimensiunile în plan ale montului. Dac nu se dispune de suficiente elemente pentru a se face o estimare realist a acestor dimensiuni, este indicat s se utilizeze în calcule valorile maxime IM din fig.VI.4.

ANEXA VII CORELAREA MSURILOR DE PROTECIE I EXECUIE CU POSIBILITATEA DE MANIFESTARE A UMFLRII SAU A CONTRACIEI TERENULUI DE FUNDARE DIN PMÂNTURI CU UMFLRI I CONTRACII MARI VII.1. În cazul executrii terasamentelor i fundaiilor într-un anotimp ploios (primvara sau toamna), când terenul de fundare atinge o umiditate maxim, exist posibilitatea de producere în viitor cu preponderen a fenomenelor de contracie a pmântului i de tasare a fundaiilor. În ipoteza realizrii corecte a msurilor care s împiedice accesul apei din instalaii i a celor din precipitaii la terenul de fundare, msurile constructive necesare de adoptat în proiect trebuie s aibe în vedere în principal numai preluarea în bune condiii a unor eventuale tasri inegale. VII.2. În cazul executrii terasamentelor i fundaiilor într-un anotimp secetos, msurile constructive vor avea în vedere în special preluarea unor deplasri prin ridicare de jos în sus i a unor împingeri - laterale asupra fundaiilor, datorate presiunii de umflare a pmântului argilos. VII.3. Este necesar ca proiectantul s calculeze fundaiile i structura în ambele ipoteze privind perioada umed sau uscat în care se execut terasamentele i fundaiile, dimensionând separat elementele de rezisten din fundaii i structur. Pe aceast baz s se recomande perioada optim de execuie pentru soluia adoptat în proiect i, separat, eventualele msuri suplimentare sau modificri ale proiectului, dac nu este posibil respectarea de ctre executant a perioadei optime a terasamentelor i fundaiilor. VII.4. Trebuie avute în vedere ambele posibiliti referitoare la perioada umed sau uscat de execuie a terasamentelor si fundaiilor. De aceea, mai ales în cazul în care nivelul de fundare al construciei se afla în zona de variaie sezoniera a umiditii pmântului, este necesar ca executantul s solicite prezena proiectantului înainte de începerea turnrii betonului în fundaii, pentru a verifica în ce msur ipotezele luate în considerare în proiectul de execuie corespund cu situaia real de pe teren.

ANEXA VIII COMPORTAREA CONSTRUCIILOR FUNDATE PE PMÂNTURI CU UMFLRI SI CONTRACII MARI SI APARITIA DEGRADARILOR VIII.1. Comportarea construciilor fundate pe pmânturi cu umflri i contracii mari depinde de intensitatea fenomenelor de umflare-contracie care sunt condiionate de:  structura, forma i mrimea construciei;  adâncimea de fundare i modul de realizare a fundaiilor;  anotimpul în care s-au executat fundaiile;  posibilitile de infiltrare a apelor atmosferice i de expunere la soare a terenului de fundare i din imediata vecintate a construciei;  existena unor arbori în vecintatea construciilor (fig.VIII.1);  condiiile de exploatare a construciei. Figura VIII.1. Degradri cauzate de existenta arborilor în vecintatea construciei VIII.2. La construciile la care nu s-au luat msuri corespunztoare, apar degradri de felul celor ce vor fi descrise în continuare:  la cldirile din zidrie de crmid cu fundaii directe de beton, fisurile în fundaii i ziduri apar de regul în primul sau al doilea an dup execuie i evolueaz continuu, dar cu o tendin de atenuare.  Cldirile cu schelet de lemn i paiant fisureaz mai puin, dar se deformeaz foarte mult. Tocurile uilor i ferestrelor se strâmb, podeaua i tavanul se încovoie;  la toate felurile de construcii, colturile puternic însorite dinspre sud-vest se taseaz cel mai mult din cauza construciei, provocând apariia fisurilor i crpturilor în “V” ( deschise mai mult la partea superioar). Dac execuia construciei s-a efectuat într-o perioad secetoas, în perioada umed care urmeaz pmântul se umfl, provocând apariia fisurilor i crpturilor în “A” (deschise mai mult la partea inferioar).

i se separ de restul construciei, întrucât sufer în cea mai mare msur efectul contraciilor i umflrilor periodice ale pmântului (tasri i ridicri neuniforme). VIII.4. Fisurile i crpturile construciilor apar i se dezvolt la colurile i în zonele cu rezisten mai redus ale pereilor de zidrie, de exemplu în seciunile cu goluri pentru ui i ferestre sau la casa scrii, ajungând pân la 3…5 cm deschidere sau chiar mai mult, separând astfel elementele de construcie i fragmentând cldirea respectiv (figura VIII.2). Figura VIII.2. Degradri posibile ale construciilor fundate pe pmânturi cu umflri i contracii mari

VIII.3. Elementele anexe ale construciilor de zidrie, care fac corp comun cu construcia propriu- zis (scri, terase, trotuare etc.) i sunt fundate la adâncime mai mic, se fisureaz sau crap de la început

ANEXA IX EXEMPLE DE CALCUL Exemplul 1: S se identifice i s se clasifice stratul de pmânt care are urmtoarele caracteristici geotehnice: compoziie granulometric: argil 86 %, praf 14 %, limita superioar de plasticitate 89 %, limita inferioar de plasticitate 21 %, limita de contracie 9 %, umflarea liber 150 %, contracie volumic în stare natural 42 %, cldura maxim de umezire 38 J/g, umiditatea corespunztoare suciunii de 15 bari 20,5 %, presiunea de umflare 0,90 MPa, umiditatea natural 22 %, greutatea volumic a scheletului 27 KN/m3 i porozitatea 40 %. Rezolvare Având curba de compoziie granulometric se poate determina procentul de fraciuni cu diametrul mai mic de 0,002 mm:

A2μ = 42 % Indicele de plasticitate se determin cu relaia:

Ip = wL - wP (IX.1) Înlocuind în relaia (IX.1) rezult:

Ip = 89 – 21 = 68 % Cunoscând A2μ i Ip se poate determina indicele de activitate folosind relaia: 

A I I p A  (IX.2) Rezult:

1, 62

A I

 În funcie de cldura maxim de umezire qu max, indicele de activitate i umiditate corespunztoare seciunii de 15 bari, w15 pmânturile se clasific conform tabelului 1.1 i Anexei III. inând cont de valorile obinute prin calcul sau determinate în laborator, rezult c stratul de pmânt studiat este o argil cu o activitate foarte mare, deci un pmânt cu umflri i contracii foarte mari. Pentru identificarea i clasificarea pmânturilor se utilizeaz reprezentri grafice prin amprent. Se constat ca pentru pmântul analizat rezult o amprent cu o arie mare, specific pmânturilor foarte active conform fig. III.2 (Anexa III). Un alt indice funcie de care se poate clasifica pmântul cu umflri i contracii mari este indicele de contracie - umflare, care se calculeaz cu relaia: sat cu sat s w w I w w



(IX.3) Cunoscând porozitatea, n (%), se poate determina indicele porilor cu relaia: n n e

 1 (IX.4) Rezult:

,0

,0

4,0 

 e Umiditatea de saturaie se determin cu relaia: w sa t s e w  

 (IX.5) Rezult: 0, 67 10 0, 25 25%

sat w



 Cu ajutorul valorilor determinate se poate calcula indicele de contracie – umflare:

,0



 cu I

Valoarea obinut pentru indicele de contracie – umflare indic faptul ca în pmântul studiat sunt posibile atât fenomene de contracie cât i de umflare. Exemplul 2: S se determine umflarea relativ a unui strat de pmânt cu umflri i contracii mari datorit variaiei regimului higro-termic. Profilul umiditilor corespunztoare perioadei de umiditate maxim i perioada de secet maxim determinate pe cale experimental sunt prezentate în fig. IX.1. Indicele porilor pentru acest strat este de 0,84. Figura IX.1. Profilul umiditilor corespunztoare perioadei de umiditate maxim i perioadei de secet maxim Rezolvare Se împarte stratul de argil expansiv supus la variaii de umiditate în straturi de 0,50 m. Pentru determinarea umflrii relative a terenului se vor lua în considerare variaiile de umiditate de la mijlocul

Umflarea probabil se determin cu relaia: m h U

 

1 (IX.6) unde:

e W k  

  (IX.7) Deoarece Ptot Umflarea probabil va avea urmtoarea valoare: cm U U 4,

)

,0

,0

,0

,0

,0

,0 (

.0

,0

     



 Exemplul 3: S se calculeze umflarea terenului de sub o fundaie având dimensiunile în plan de (1,0 x 1,0) m2, situat sub un stâlp al unei hale industriale cu dimensiunile de 12x36 m. Presiunea pe talpa fundaiei este de 2 daN/cm2, iar adâncimea de fundare este de 1,00 m (fig. IX.2). Terenul de fundare este o argil contractil în grosime de 15 m de la suprafa, sub care se afl un strat de nisip prfos. Presiunea de umflare determinat în laborator este de 3,5 daN/cm2. În exploatare este posibil umezirea pmântului pe toat suprafaa construciei. Figura IX.2. Presiunea pe talpa fundaiei fiecrui strat. Din fig. IX.1 se poate considera ca au loc variaii de umiditate numai pân la adâncimea de -3,00 m; de la aceast adâncime umiditile devin constante în ambele sezoane. Argila contractil va prezenta variaii de volum în zona cuprins între +0,00 i -3,00 m.

Rezolvare Terenul de fundare se împarte în 11 straturi elementare având grosimea de 1,00 m. Se determin mrimea presiunii la mijlocul fiecrui strat. l g z tot p p p p sup    (IX.8.) unde: pz este efortul unitar datorat încrcrii exterioare pg este efortul unitar din greutatea proprie a pmântului psupl este presiunea suplimentar provocat de influena greutii proprii neumezite din masiv, vecin cu zona umezit ) ( sup h z m p n l 

  (IX.9) unde: mn este un coeficient care se gsete în tabelul IX.1. Umflarea probabil a terenului sub fundaie se determin cu relaia: m h su

 

1 (IX.10) Pentru determinarea umflrii s-au încercat 6 probe în edometru. Probele s-au inundat la o presiune de 0,07 daN/cm2 (greutatea pistonului aparatului); 0,5; 1,20; 2,0; 3,0; 4,0 daN/cm2. Tabelul IX.1 B D Z  Coeficientul mn pentru un raport al lungimii i limii suprafeei umezite L/B 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 0,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 0,58 0,50 0,43 0,36 0,29 2,00 0,81 0,70 0,61 0,50 0,40 3,00 0,94 0,82 0,71 0,59 0,47 4,00 1,02 0,89 0,77 0,64 0,53 5,00 1,07 0,94 0,82 0,69 0,57 Tabelul IX.2 Adân cimea medie a stratului (m) B h z  mn pz daN/cm2 gz daN/cm2 psupl daN/cm2 ptot daN/cm2 su 0,50 0,12 0,00 1,40 0,10 - 1,50 0,72 1,50 0,21 0,00 0,36 0,30 - 0,66 0,82 2,50 0,29 0,00 0,14 0,50 - 0,64 0,80 3,50 0,37 0,00 0,07 0,70 - 0,77 0,79 4,50 0,46 0,00 0,05 0,90 - 0,95 0,78 5,50 0,54 0,04 0,03 1,10 0,05 1,18 0,79 6,50 0,63 0,13 0,01 1,30 0,20 1,51 0,72 7,50 0,71 0,21 - 1,50 0,36 1,89 0,69 8,50 0,79 0,29 - 1,70 0,55 2,25 0,66 9,50 0,88 0,38 - 1,90 0,80 2,70 0,62 10,50 0,96 0,46 - 2,10 1,05 3,15 0,59 Umflarea relativ a fost urmtoarea: p (daN/cm2) 0,70 0,80 0,95 1,18 1,50 1,89 2,25 2,70 3,15  (%) 3,2 3,0 2,4 2,0 1,8 1,7 1,3 1,0 0,7

cm m h su 4,

)

,0

,0

,0 0,1

,0 3,1

,0 7,1

,0

,1

,0 0,2

,0 4,2

,0 0,3 8,0 2,3

,0 0,3

,0 8,1

























  Rezult c umflarea terenului de sub fundaie va fi:

ANEXA X REFERINE LEGISTATIVE I TEHNICE 1.Legislaie 2.Lista Standardelor Nr. crt. Standarde Denumirea 1. SR EN 1997-1: 2004 Eurocod 7: Proiectare geotehnica. Partea 1: Reguli generale. 2. SR EN 1997-1: 2004/AC:2009 Eurocod 7: Proiectare geotehnica. Partea 1: Reguli generale. 3. SR EN l997-1:2004/NB:2007 Eurocod 7: Proiectare geotehnica. Partea 1: Reguli generale. Anexa naional . 4. SR EN ISO 14688-1:2004 Cercetri i încercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmânturilor. Partea 1: Identificare i descriere. 5. SR EN ISO 14688- 1:2004/AC:2006 Cercetri i încercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmânturilor. Partea 1: Identificare i descriere. 6. SR EN 14688-2:2005 Cercetri i încercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmânturilor. Partea 2: Principii pentru o clasificare. 7. SR EN 14688-2:2005/C 91:2007 Cercetri i încercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmânturilor. Partea 2: Principii pentru o clasificare.  STAS 3950-81 Geotehnica. Terminologie. Simboluri i uniti de msur. 9. STAS 6054-77 Teren de fundare. Adâncimi maxime de înghe. Zonarea teritoriului Republicii Socialiste România. 10. STAS 1913/12-88 Teren de fundare. Determinarea caracteristicilor fizice i mecanice ale pmânturilor cu umflri i contracii mari 11. STAS 3300/2-85 Teren de fundare. Calculul terenului de fundare în cazul fundrii directe 12. STAS 2745 -90 Teren de fundare. Urmrirea tasrii construciilor prin metode topografice. 13. STAS 8942/1-89 Teren de fundare. Determinarea compresibilitii pmânturilor prin încercarea în edometru. 14. STAS 9180-73 Teren de fundare. Determinarea capacitaii de reinere a apei de ctre pmânturi, la diferite suciuni 15. STAS 1913/9-86 Teren de fundare. Determinarea cldurii maxime de umezire a 1U &UW $FWHQRUPDWLYH 3XEOLFDia  Legea nr.10/l995 privind calitatea în construcii, cu modificrile ulterioare. Publicat în Monitorul Oficial al României, Partea I numrul 12 din 24 ianuarie 1995.  Ordinul ministrului transporturilor, construciilor i turismului nr.275/2005 pentru aprobarea reglementrii tehnice "Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare direct", indicativ NP 112-04. Publicat în Monitorul Oficial al României, Partea I, numrul 451 din 27 mai 2005.  Ordinul ministrului dezvoltrii lucrrilor publice i locuinelor nr.128/2007 pentru aprobarea reglementrii tehnice "Normativ privind documentaiile geotehnice pentru construcii", indicativ NP 074-2007. Publicat în Monitorul Oficial al României, Partea I, numrul 381 din 06 iunie 2007.  Ordinul ministrului dezvoltrii regionale i turismului nr.2690/2010 pentru aprobarea reglementrii tehnice "Normativ privind determinarea valorilor caracteristice i de calcul ale parametrilor geotehnici, indicativ NP 122: 2010. Publicat în Monitorul Oficial al României, Partea I, numrul 158 din 04 martie 2011.