Lucrarea 2

1

Pmnturi cu umflri i contracii mari (PUCM)

Pe un amplasament urmeaz a se proiecta o fundaie avnd dimensiunile n plan de 1,0 1( ,0) m ,

situat sub un stlp al unei hale industriale cu dimensiunile de (12 36) m . ncrcarea transmis pe talpa

fundaiei este: P 90 N [kN] , iar adncimea de fundare este de 1,00 m .

Terenul de fundare este alctuit dintr-o argil cu umflri i contracii mari (PUCM) cu o grosime de 7m

de la suprafaa terenului, sub care se afl un strat de nisip prfos. n exploatare este posibil umezirea

pmntului pe toat suprafaa construciei

Caracteristicile terenului sunt date n Tabelul III.1.:

Tabelul III.1. 3 [kN / m ] Lw [%] pI [%] w [%] n [%] 2A [%] A [%] P [%] N [%]

20 0,05N 55+N 45+N 30+1,25N 32+1,15N 40+N 75+0,5N 24-0,5N 1

unde: - greutatea volumic n stare natural; Lw - limita superioar de plasticitate; pI - indicele de

plasticitate; 2A - fraciunea de argil coloidal (

2

Se cere:

A) Caracterizarea potenialului de umflare pe baza graficelor de clasificare propuse de Cassagrande

i Van der Merwe i pe baza amprentei pmntului.

B) Calculul umflrii pmntului alctuit din P.U.C.M sub fundaie.

REZOLVARE:

A) Caracterizarea potenialului de umflare pe baza graficelor de clasificare propuse de

Cassagrande i Van der Merwe i a amprentei pmntului.

A.1. Caracterizarea potenialului de umflare pe baza graficul de plasticitate propus de

Cassagrande

Lw [%] 55+N

pI [%] 45+N

Figura III.2. Graficul de plasticitate propus de Cassagrande

CH argil gras

CL argil

MH praf argilos

ML praf nisipos

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Indic

ele

de

pla

stic

itat

e, I

P(%

)

Limita superioar de plasticitate, wL (%)

fr sczut mediu mare foarte mare extrem de mare

MH or OH

Potenial de umflare

CL or

ML

ML

or OL

50

3

A.2. Caracterizarea potenialului de umflare pe baza graficul propus de Van der Merwe

2A [%] 40+N

pI [%] 45+N

Figura III.3. Graficul de plasticitate propus de Van der Merwe

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ind

icel

e d

e p

last

icit

ate

[%]

Fractiunea argila coloidala [%]

Mare

Mediu

Scazut

Foarte mare

4

A.3. Caracterizarea potenialului de umflare pe baza amprentei pmntului.

2A [%] 40+N

A [%] 75+0,5N

P [%] 24-0,5N

N [%] 1

Lw [%] 55+N

pI [%] 45+N

Figura III.4. Amprenta pmntului

wL (%)A2 (%)

Xd

(%)

Ip (%) GraficulCasagrande -Chleborad

Graficul

Skemptons - Van der Merve

Indicele de

activitate =2.0

Indicele de activitate =1.0Indicele de

activitate=0.5

Foarte mare

Mare

Scazut Med.

Lini

a U

Lini

a A

Cerc de

referinta

Dis

trib

uti

a gra

nulo

met

rica

Arg

ila

Pra

fN

isip

fin

med

.m

are

Pie

tris

d (mm)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10

20

30

40

50

60

80

90

70

100

1.00

0.1

0.01

0.001

0.005

0.05

2

0.25

0.5

102030405060708090100

0.002

110

120

110 120 130 140

Amprenta

caolinit

Amprenta

montmorillonit

5

Tabelul III.3. Aria relativ a amprentei (Ar) montmorillonit sodic caolinit argil studiat

7,21 2,43

Aria relativ: r

Arie amprentpmntstudiatA

Arie cerc de referin

Arie amprent pmnt studiat =

Arie cerc de referin =

Clasificarea i caracterizarea pmnturilor cu umflri i contracii mari dup activitate se

efectueaz conform tabelului 1.1 n funcie de procentul de argil cu diametrul mai mic de 0,002

mm (A2), de indicele de plasticitate (Ip), de indicele de activitate ( A p 2I I / A ), de criteriul de

plasticitate ( p L

0,73 (wC 20%) ), de umflarea liber ( f i iL (V V ) 100 / VU ), de limita de

contracie (ws), de contracia volumic (Cv), de cldura maxim de umezire (qmax), de umiditatea

corespunztoare seciunii la 15 bari (w15) i de presiunea de umflare (pu).

Clasificarea pmnturilor cu umflri i contracii mari

Caracterizarea

PUCM din punct

de vedere al

activitii

A2 Ip IA Cp UL ws

Cv

qu max w15 pu

Tulburat Netulburat

Puin active < 15 < 12 < 0.75 IP>CP 16 < 55 < 15 < 12 < 10 < 50

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 < 10 > 100 > 35 > 37 > 18 > 200

6

B) Umflarea terenului de fundare se poate calcula cu relaia:

n

u ui i ii 1

S h m

ui umflarea relativ a stratului i stabilit prin ncercarea

edometric cu dou curbe;

ih grosimea stratului elementar i;

im coeficientul condiiilor de lucru.

1) Calculul umflrii relative ui [%]:

'i 0

ui0

h h [%] 100

h

'i

h nlimea probei edometrice inundat i supus la o presiune

totp corespunztoare mijlocului stratului elementar;

0h nlimea probei edometrice neinundat i supus aceleiai

presiuni totp corespunztoare mijlocului stratului elementar;

Observaie: Valoarea umflrii relative obinut n urma ncercrii ecometrice duble este dat n Tabelul

III.2 i grafic n Fig. III.1

1.1) Calculul presiunii totale totp :

tot z pz sp

z sarcina geologic calculat de la talpa fundaiei la mijlocul

stratului elementar;

pz tensiunea vertical la mijlocul stratului elementar considerat,

indus de presiunea transmis de fundaie;

s - presiunea suplimentar provocat de influena prii neumezite

din masiv, vecin cu zona umezit.

1.1.1. Calculul tensiunii verticale la mijlocul stratului elementar considerat, indus de presiunea

transmis de fundaie pz

:

pz 0 net

p

0 coeficientul distribuiei tensiunilor verticale, n centrul fundaiei,

pentru presiuni uniform distribuite n centrul fundaiei, n funcie de

rapoartele L/B i z/B (coeficient dat n NP 112-04, Tabel A.12, pg. 88);

netp efortul unitar net mediu pe talpa fundaiei

1.1.2. Calculul presiunii transmise de fundaie netp :

net ef f

p p D

efp presiunea efectiv pe talpa fundaiei: ef f fp P / (L B ) , fL

respectiv fB reprezint lungimea i limea tlpii fundaiei.

greutatea volumic a pmntului n stare natural de deasupra

cotei de fundare;

fD adncimea de fundare.

7

1.1.3. Calculul presiunii suplimentare provocat de influena prii neumezite din masiv, vecin cu zona

umezit s :

s n f

m (z D )

nm coeficient (dat n NP 126-2010, Tabel IX.1, pag. 60) funcie de

dimensiunile suprafeei umezite L/B (de regul dimensiunile

construciei);

greutatea volumic a pmntului n stare natural;

z nlimea de la talpa fundaiei la mijlocul stratului considerat i;

fD adncimea de fundare.

Tabelul III.3.Valorile coeficientului nm de calcul a presiunii suplimentare

f

z D

B

Raportul laturilor suprafeei umezite L/B

1 2 3 4 5

0,5 0 0 0 0 0

1 0,58 0,50 0,43 0,36 0,29

2 0,81 0,70 0,61 0,50 0,40

3 0,94 0,82 0,71 0,59 0,47

4 1,02 0,89 0,77 0,64 0,53

5 1,07 0,94 0,82 0,69 0,57

2) Calculul coeficientul condiiilor de lucru im

im

i

m 0,80 - pentru 2tot

p 0,50 daN / cm

i

m 0,60 - pentru 2tot

p 3,00 daN / cm

toti

0

pm 0,84 0,08

p - pentru 2

tot(0,5 p 3) daN / cm

20

p 1,00 daN / cm

8

P

Strat

elementar

totp

z pzs

ih

iz

fD

uH

Limita

inferioara a

zonei active de

umflare

fB

Obs: Limita inferioar a zonei active de umflare se consider astfel:

1. la infiltrarea apei n terenul constituit din PUCM, pn la adncimea la care presiunea total este

egal cu presiunea de umflare a pmntului (pu), determinat n laborator;

2. la ecranarea suprafeei terenului se consider adncimea stabilit pe cale experimental pentru

fiecare zon climatic iar n lipsa acestora se poate considera adncimea de 5,00 m;

3. n cazul prezenei apei subterane, limita inferioar a zonei active se ia cu 3,00 m mai sus de la

nivelul iniial al apei subterane dar nu mai jos dect adncimea stabilit n primul caz;

4. n cazul variaiilor de umiditate ca urmare a factorilor climatici, n lipsa unor determinri

experimentale, se consider adncimea de 3,00 m.