Sprijiniri cu palplanșe

1

Cuprins

1. Istoric..................................................................................................................21.1 Palplanșe din lemn.....................................................................................21.2 Palplanșe metalice.....................................................................................21.3 Palplanșele din beton armat.......................................................................4

2. Palplanșe sintetice..............................................................................................42.1 Fabricare....................................................................................................42.2 Depozitare, transport...................................................................................42.3 Domenii de utilizare.....................................................................................52.4 Comportament si limite de utilizare...............................................................7

2.4.1 Utilaje folosite la punerea în opera a palplanșelor din material sintetic..............72.5 Metode de punere în operă a palplanșelor sintetice.......................................7

2.5.1 Utilaje folosite la punerea în opera a palplanșelor din material sintetic..............92.6 Ghidarea palplanşelor...............................................................................10

3. Elemente de calcul și calculul palplanșelor....................................................113.1 Palplanșa încastrată în pământ și liberă la partea superioară acționată deasupra nivelului terenului cu o forță concentrată P .......................................113.2. Palplanșa încastrată în pământ și liberă la partea superioară acționată deasupra nivelului gropii de fundație de împingerea unei mase de pământ de înălțime H.......................................................................................................133.3. Palplanșa sprijinită sau ancorată..............................................................143.4. SP911 - Soft pentru calculul palplanșelor...................................................16

4. Proiecte cu palplanșe.......................................................................................18

5. Concluzii...........................................................................................................20

6. Bibliografie......................................................................................................21

2

Palplanșe sintetice

Palplanșele sunt elemente de construcție din lemn, metal, beton armat sau material sintetic, utilizate pentru crearea unor pereți de susținere, care pe lângă condițiile de rezistență și stabilitate caracteristice sprijinirilor obijnuite, trebuie să îndeplinească și condiția de impermeabilitate sau etanșeitate.

Până la apariția palplanselor sintetice - PVC (policlorură de vinil) și material compozit (rășini armate cu fibră de sticlă), majoritatea proiectelor de apărări de maluri, îndiguiri și regularizări erau executate cu beton, anrocamente, gabioane, palplanse din oțel sau lemn.

1. Istoric

1.1. Palplanșe din lemn

Primul tip de palplanșă a apărut cu circa 100 ani in urmă având ca material de bază lemnul. Palplanșele din lemn ( Fig.1) se execută din brad sau stejar, având forma unor dulapi de 5-10 cm grosime sau a unor grinzi ecarisate cu grosimi de până la 25 cm si lătimi de 20-30 cm. Palplanșele se confecționează din lemn verde, deoarece lemnul uscat în contact cu apa s-ar umfla si peretele s-ar deforma.

Fig.1 – Tipuri de palplanșe din lemn

Deoarece sunt ușor de fabricat, ușor de manipulat și relativ ieftine, sunt folosite mai ales în lucrari ușoare și temporare.

Dezavantajele palplanșelor din lemn sunt : lungimile limitate ( 6 – 8 m din care 3 – 4 m fișa); imposibilitatea practică a recuperării integrale; instalarea aproape imposibilă în pământuri tari; lemnul tratat chimic eliberează substanţe toxice în apă, iar cel netratat este atacat de microorganisme şi este afectat de expunerea la UV.

1.2. Palplanșe metalice

Odată cu apariția tehnologiei de “roluire” la începutul secolului 20, a început şi fabricarea palplanşelor metalice (oțel, aluminiu).

Primul proiect mare în care s-au folosit palplanşele metalice a fost construirea ecluzelor de la Black Rock Harbour în Statele Unite ale Americii în anul 1908 (ecluze care fac legătura între Lacul Erie şi Râul Niagara), unde s-au folosit 6600 tone de palplanşe cu îmbinări nituite.

3

Palplanșele metalice sunt utilizate în cazul săpăturilor adânci, executate mult sub nivelul hidrostatic. Pot fi folosite cu caracter definitiv/provizoriu, recuperarea lor din teren este posibilă, iar acestea pot fi refolosite. Sunt profile laminate de tip U, S ( Fig.2 ) sau Z ( Fig.3 ) și se deosebesc prin forma si modul de alcătuire al joantelor.

Fig.2 – Secțiuni de palplanșe metalice : a) profil U; b) profil S

Dezavantajele majore ale palplanșelor metalice sunt coroziunea (Fig.4), rezistența scăzută la agresiunea factorilor de mediu (Fig.5), preț scump de procurare-transport-manipulare-instalare, necesitatea de mentenanță continuă, folosirea unor utilaje de gabarite mari pentru instalarea acestora, procesul de fabricare al palplanșelor din oțel foloseste mult mai multă căldură/energie decât cel de fabricare al celorlalte palplanșe, de aici rezultând o cantitate mai mare de CO2 în atmosferă.

Fig.4 - Efectele factorilor de mediu asupra palplanșelor din oțel

Fig.5 - Electroliza, pH-ul, apa sărată și pământul distrug un perete marin din aluminiu

Fig.3 – Palplanșe metalice cu profil Z

4

1.3. Palplanșele din beton armat

Sunt elemente prefabricate de secțiune dreptunghiulară sau pătrată, cu lățimi de cel mult 50-60 cm și grosimi de 10-50 cm. Lungimea lor este limitată la maximum 18-20 m, manipularea palplanșelor din beton armat cu lungimi mai mari de 20 m fiind extrem de dificilă. Sistemul de îmbinare poate fi asemănător celui de la palplansele de lemn sau se poate apropia de cel al palplanselor metalice.

Deși sunt rezistente și ușor de realizat au o serie de dezavantaje: manipularea destul de dificilă datorită greutății lor mari, folosirea utilajelor speciale de tip sonetă, cu greutate foarte mare a berbecului pentru introducerea lor în teren, fisurarea invariabilă a zidului datorită tasării pământului, fapt ce îl face permeabil și-i diminuaza sensibil rezistența creând crăpături care expun armătura. Folosirea palplanselor din beton ca elemente provizorii ridică costul investițiilor datorită pierderilor apărute prin recuperarea parțială a acestora din teren.

Fig.6 – Secțiuni de palplanșe din beton armat

2. Palplanșe sintetice (PVC, material compozit)

Apărute la sfârșitul anilor '70 ca o alternativă la folosirea oțelului, palplanșele sintetice (PVC sau material compozit) s-au impus în scurt timp ca o soluție de bază datorită calităților lor. Folosirea palplanșelor din material sintetic (PVC sau material compozit) elimină dezavantajele palplanșelor fabricate din lemn, metal sau beton.

În România, promovarea palplanșelor sintetice a demarat în anul 2008 când firma Spectrum Construct, reprezentantul excusiv în Europa de Est al firmei Everlast Synthetic Products (ESP), producătoare de palplanșe sintetice, a organizat la București un Simpozion Internațional cu tema: “Sisteme novatoare de îndiguiri, protecție de maluri și terasamente cu palplanșe sintetice” în care s-au prezentat aplicații ale palplanșelor sintetice în proiecte din Europa și Statele Unite ale Americii. Agrementate în România de Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare în Construcții (INCERC) palplanșele sintetice sunt avizate favorabil de către Consiliul Tehnic Permanent pentru Construcții.

2.1. Fabricare

Palplanșele din PVC sunt fabricate prin co-extrudare (două straturi din pvc, unul reciclat, „miezul” şi unul virgin la exterior, tratat cu aditivi pentru mărirea rezistenţei la intemperii, UV, decolorare. Procedeul de fabricaţie împreună cu măsurătorile și testele ce se fac în timp real şi periodic (pe loturi) asigură calitatea absolută a fiecărui produs.

Pultruderea este un proces continuu de fabricare a materialului compozit cu sectiune constantă în care un mănunchi de fibre sau plase este tras printr-o baie de rășini, cateodată urmat de un sistem de pre-formare. Acestea se trec printr-o matriță de calibrare încălzită unde rășina suferă un proces de polimerizare. Rășinile folosite sunt: poliester, poliuretan, vinilster, epoxy, etc.

2.2. Depozitare, transport

Palplanşele sunt ambalate în baloţi de aprox. 300 m2 cu distanţieri împotriva deformării şi depozitate în stive uşor de manipulat cu macara sau stivuitor. Transportul se face cu container metalic pentru lungimi până la 12 metri, într-un container de 28 tone putându-se încărca circa 1200 m2, iar pentru palplansele cu lungimi de peste 12 m exista un transport special.

5

Fig.7 - Depozitarea si transportul palplanșelor

2.3. Domenii de utilizare

Fig.8 - Îndiguiri împotriva infiltrărilor de apăFig.9 - Sisteme de îndiguire împotriva

inundaţiilor

Fig.10 - Consolidare/supraînălţare diguri Fig.11 - Fasonarea canalelor de deversare

Fig.12 - Terasamente împotriva alunecărilor de teren Fig.13 - Protecţie de mal (lacuri, bălţi, râuri)

6

Fig.14 - Stabilizare de drumuri

Fig.15 Protecţie/consolidare pile pod Fig.16 - Creare incinte uscate

Fig 17 - Bazin colectare ape pluviale Fig.18 - Regularizare albie canal deversare

Fig 19. Praguri de fund

7

Pe langă domeniile de utilizare anterior menționate, palplanșele sintetice se mai pot utiliza și la realizarea de pereţi de susţinere la fundaţii, șicane, dane portuare, cheiuri sau insule artificiale.

2.4. Comportament si limite de utilizare

Folosirea palplanşelor este influnețată de proprietăţile materialului din care sunt fabricate, raportate la condiţiile de la locul de montaj. Dintre factorii fizico-chimici de mediu care pot influenţa comportamentul materialelor (oţel, aluminiu, lemn, PVC) din care sunt fabricate palplanşele, enumerăm: umiditate, salinitate, prezenţa substanţelor petrochimice sau microorganisme. Se poate uşor constata că, exceptând PVC-ul, două din cele de mai sus (oţel, aluminiu) vor suferi în timp degradări iremediabile din cauza coroziunii, oxidării, electrolizei etc. Intervalul de temperaturi pentru care fabricantul garantează stabilitatea proprietăţilor materialului din care sunt fabricate palplanşele sintetice este între -40°C si +60°C, iar durata de utilizare de +50 ani.

2.4.1. Comportamentul palplanşelor la înfigere

Comportamentul palplanșelor sintetice la instalare este diferit de cel al palpanșelor metalice, în special datorită caracteristicilor materialelor acestora.

E oțel = 219,2 kN/mm2

E material compozit (EC) = 28,1 kN/mm2

E PVC (ESP) = 2,6 k N/mm2

Palplanșele se comportă practic ca niste grinzi în consolă. Pentru o anumită încărcare întinderea și încovoierea sunt controlate de doi parametri de bază: E, modulul de elasticitate al materialului, și I, momentul de inertie. În timp ce E este proprietatea fundamentală a materialului, I depinde de „adâncimea” si profilul secțiunii palplanșei. Ecuația cheie de proiectare pentru a limita deformarea grinzii are forma δ = M(x)/E∙I(x) și arăta că săgeata δ depinde de produsul E∙I care se numește “rigiditate”. Cu cât este mai mare rigiditatea cu atât este mai mică săgeata.

Un alt factor important ce influențează comportamentul palplanșelor sintetice la instalare este granulozitatea pământului. La un pământ cu o granulozitate mică și neuniformă, palplanșele sintetice se înfig mai ușor decât într-un pământ de granulozitate mare, pentru acest tip de pământ alegându-se profile de palplanșe cu grosimi mai mari.

Pentru situațiile în care instalarea palplanșelor se realizează în pământuri tari sau înfigerea este îngreunată de diverse obstacole, este necesară utilizarea unui sabot metalic, fig.25. Acestă piesă este confecționată din tole metalice cu grosimi de 20 mm , având în secțiune forma palplanșei și este prevăzut cu 4 țevi de ½” prin care se dirijează apa. Țevile sunt racordate la partea superioară la o alimentare ce poate furniza apă la o presiune de 5 – 10 bari iar la partea inferioară cu orificii de aproximativ 4 mm. Sabotul îmbracă palplanșa pe exterior (mai puțin renura) si preia tot efortul necesar penetrării, antrenând palplanșa până la cota dorită.

Metode de punere in operă a palplanşelor sintetice

În principiu, punerea în operă a palplanșelor sintetice nu diferă de cele similare de metal si nu necesită utilaje scumpe, complicate sau greu de găsit. Se parcurg aceleași etape principale: trasarea, montarea ghidajului, baterea propriu-zisă, verificarea/ remedierea.

Trasarea se execută la locul de montaj pentru a materializa traseul ce trebuie urmat de peretele de palplanse și a depista eventualele obstacole ce trebuie îndepărtate. Această operațiune se execută prin baterea de țăruși în pământ conform cu proiectul de execuție, în așa fel încât să urmaze cât mai fidel cotele de proiectare. Țărușii se bat, de preferință, la exteriorul peretelui la

8

intervale de 10-20 m și de câte ori se schimbă direcția peretelui. Aceștia se fixează vertical și se bat la o adâncime care nu permite mișcarea lor la momentul întinderii sforii sau la lovituri accidentale, după care se întinde o sfoară între țăruși.

Ca şi palplanşele metalice, palplanşele sintetice se pot pune în operă prin aceleaşi metode (batere, vibrare, lansare, presiune) cu menţiunea că manipularea se face mult mai uşor. Se pot bate individual, în perechi sau în panouri funcţie de tehnica aleasă. Factorii care intervin în alegerea tehnicii şi utilajelor de punere în operă :

- natura pământului traversat (vibrare în pământuri necoezive şi batere în pământuri coezive);

- caracteristicile palplanşelor utilizate;- natura şi importanţa lucrării;- protecţia mediului înconjurător;- condiţiile de acces pe şantier;- detalii de execuţie;- disponibilităţile de materiale, utilaje şi forţă de muncă;

Procedeul de batere este tehnica de introducere a elementelor în pământ cu ajutorul unui dispozitiv care induce șocuri mecanice în axul de înfigere. Un astfel de dispozitiv este ciocanul pneumatic Collins 300lb Model CPH0306 de 120kg (Fig.20). Pentru utilizarea acestuia este necesară o sursă de aer comprimat de minim 5,50 atm si 7,00 m3/s. După poziționarea palplanșelor în interiorul ghidajului ciocanul se așează cu fanta de ghidare pe partea superioară a palplanșei de bătut, apoi se deschide ventilul de refulare pentru a începe bătaia. Așezarea ciocanului pe capul palplanșei se face cu ajutorul unui utilaj ușor, gen buldoexcavator sau manual cu ajutorul unui palan. Dupa ce palplanșa a intrat aproximativ 30-40 cm se oprește bătaia prin închiderea ventilului și se verifică menținerea verticalității și alinierii. Se continua baterea până când aceasta intra jumătate din lungimea fișei, apoi se trece la următoarea. După ce toate palplanșele au fost bătute până la jumătate se reia baterea lor până la cota finală. Este posibil ca datorită unor obstacole ascunse, să nu se poată introduce o palplanșa la cota dorită. În aceste condiții dacă palplanșa a intrat mai mult de jumătate, se poate considera că aceasta împreună cu vecinele pot prelua sarcina necesară, iar dacă a intrat mai putin se scoate palplanșa (această operațiune se realizează cu ajutorul unei pensete, fig.26, pentru a se proteja profilul palplanșei), se îndepărtează obstacolul și se rebate.

Metoda de punere în operă a palplanselor sintetice prin vibrare constă în învingerea frecării laterale dintre palplanșă și pământ, prin intermediul mișcării oscilatorie a masei utilajului de instalare (vibră). Această metodă este folosită în special în pământuri necoezive. Echipamentele de vibrare celel mai utilizate au între 0.7 și 10 tone și lucrează la frecvențe de 1400 – 1700 hertzi. Ele sunt acționate electric sau prin presiune de ulei.

Punerea în operă a palplanselor sintetice prin metoda lansării constă în introducerea în sol a unui jet de apă sub presiune la baza palplansei in paralel cu vibrarea sau baterea, pe tot timpul înfigerii, cu ajutorul unui tub metalic rigid de diametru mic, numit lance. Scopul acestei operații este de a decompacta și afâna solul pentru a permite trecerea palplansei. Ultima metodă, constă în exercitarea unei presiuni asupra profilului palplansei, astfel încât forța de frecare dintre palplanse și pământ să fie mai mică decât această presiune. Se poate realiza cu ajutorul unor utilaje speciale în cazul unor proiecte complexe ce necesită lungimi mari ale palplanselor, sau cu o cupă de excavator, fig.21, în cazul unor lungimi mai mici ale palplanșelor și in pământuri afânate.

Fig. 20 - Ciocan Pneumatic Collins

9

2.4.2. Utilaje folosite la punerea în operă a palplanșelor din material sintetic

Utilajele cele mai des folosite sunt: ciocanul pneumatic, soneta, vibroînfigătorul acţionat electric sau hidraulic, excavator cu placă vibratoare, excavator - cupă. Folosirea utilajelor grele de batere se va face cu mare atenţie pentru a preîntâmpina deformările excesive ce pot duce la ruperea profilului.

Fig. 21 - Excavator cu o cupă Fig.22- Excavator cu placă vibratoare

Fig.23 – Ciocan pneumatic Fig.24 – Vibroinfigător

10

Fig.25 – Sabot din oțel grosime de 20 mm, lungime batere 19.8 m, foto-centru; Sabot din OL 52 grosime 20 mm, lungime batere 6 m, foto-stânga.

Fig.26 – Pensetă

2.5. Ghidarea palplanşelor

Este absolut necesar, pentru obţinerea unor rezultate bune la batere, ca palplanşele să fie ghidate în timpul înfingerii. Un ghidaj corect executat permite obţinerea unui aliniament corect al rândului, limitează riscurile devierilor longitudinale şi transversale şi permite palplanşelor să traverseze şi să împingă foarte uşor obstacolele pe care le întâlneşte în pământ. Renura ultimei palplanşe bătute constituie pentru palplanşa sau perechea de bătut un prim ghidaj. Acest ghidaj, nu este satisfăcător chiar dacă palplanşa precedentă este perfect verticală, acesta trebuie să fie completat cu două nivele orizontale de moaze. Aceste piese ajutatoare au rolul de a mentine palplanșele aliniate în timpul instalarii acestora. Moazele pot fi confecționate din profile metalice sau din lemn (Fig.27). Forma și mărimea lor se adaptează la condițiile din teren și vor permite preasamblare a 3 - 6 m de perete. Ghidajul trebuie să fie suficient de solid și suficient de fix încât să nu se deplaseze în timpul baterii.

Dacă palplanşele nu sunt foarte lungi (maximum 6 m) nu este necesar să dispunem de două planuri orizontale de moaze, ci numai de unul, întrucât, împreună cu autoghidajul satisfac condiţiile de ghidare. Pentru baterea palplanşelor lungi este necesar montarea cel puţin a două rânduri de ghidaje. Primul rând este dispus la nivelul solului, iar al doilea este fixat pe o capră.

Recomandări

Înainte de instalarea palplanşelor este recomandat ca fiecare palplanşă să aibă materializată, din metru în metru, lungimea sa prin linii şi cifre astfel încât, la sfârşitul baterii să putem citi corect

Fig.27 - Exemplu de ghidaj din metal (stanga) si lemn (dreapta)

11

cota atinsă şi numărul ei conform planului de batere. Este indicat ca echipa de batere să completeze un jurnal de batere în care să se consemneze toate caracteristicile palplanşei şi fazele de lucru.

3. Elemente de calcul și calculul palplanșelor

Calculul unui perete de palplanșe trebuie să stabilească două elemente principale :

- adâncimea de batere în pământ a palplanșei t, denumita și fișa palplanșei, care să asigure stabilitatea peretelui și totodată să prevină fenomenul de antrenare hidrodinamică;

- secțiunea palplanșei, necesară pentru preluarea solicitărilor de încovoiere la care este supus peretele.

Schema statică de calcul a palplanșelor este impusa de modul de realizare al acestora, în practică fiind intâlnite următoarele situatii:

3.1 Palplanșa încastrată în pământ și liberă la partea superioară acționată deasupra nivelului terenului cu o forță concentrată P;3.2 Palplanșa încastrată în pământ și liberă la partea superioară acționată deasupra nivelului gropii de fundație de împingerea unei mase de pământ de înalțime H;3.3 Palplanșa sprijinită sau ancorată.

3.1. Palplanșa încastrată în pământ și liberă la partea superioară acționată deasupra nivelului terenului cu o forță concentrată P. Forța concentrată poate fi, de exemplu, rezultanta presiunii exercitate de o coloană de apă (fig.27,a).

Fig.27- Palplanșa liberă acțioantă de o forță concentrată

Sub acțiunea forței P palplanșa se înconvoaie și se roteste. Dacă se neglijează deformațiile prin încovoiere, palplanșa poate fi privită ca o palplanșă rigidă care se rotește în jurul unui punct O (fig.27,b).

Pe fața anterioară (din stânga) deasupra punctului O, palplanșa apasă asupra pământului, acesta este comprimat, se creează condițiile pentru dezvoltarea rezistenței pasive, în timp ce sub punctul O palplanșa se depărtează de pământ, acesta se destinde, dezvoltându-se împingerea activa. Pe fața posterioară ( din dreapta) situația este inversă.

Dacă se neglijează frecarea dintre perete și pământ, diagramele de presiuni (fig.27, c) au, după Rankine, pantele γKP și γKa, unde :

KP = tg2 ( 45° + ϕ/2 ); Ka = tg2 ( 45° - ϕ/2 );

12

Făcându-se, pe înălțimea fișei, diferența în fiecare punct dintre rezistența pasivă și împingerea activă de pe cele două fețe ale palplanșei se obține diagrama rezultantă (fig.28, a). În realitate, trecerea de la partea stangă la cea dreaptă a diagramei de presiuni rezultate nu se poate face printr-un salt ca și în fig.28, a, ci gradat, după o curbă care trece prin O (fig.28, b) și care poate fi suficient de bine aproximată cu o dreaptă (fig.28, c).

Palplanșa are stabilitatea asigurată dacă cuplul (momentul de încastrare) dat de rezultantele E’

P și E’’P ale rezistențelor pasive ce se dezvoltă pe cele două părți ale diagramei echilibrează

momentul de răsturnare dat de forța P.

Pentru aflarea fișei t care să asigure stabilitatea se pot folosi două metode:

a) O metodă pleacă de la diagrama finală din fig.28, c; având ca necunoscute: t, d și e, pentru aflarea cărora stau la dispoziție doar două ecuații de echilibru: ecuația de proiecție pe orizontală și cea de momente.

Fig.28 – Diagrame de calcul pentru palplanșa liberă acțioantă de o forță concentrată

Pentru rezolvare se efectuează mai multe încercări :

- se alege o fișă t oarecare ;- se scriu cele două ecuații de echilibru : ∑H = 0 ; Mc = 0; relația ∑H = 0 reprezintă ecuația de proiecție a forțelor pe orizontală, iar Mc = 0 condiția ca momentul față de punctul C al tuturor forțelor să fie zero;- se rezolvă sistemul format din cele două ecuații și se află necunoscutele d și e ; - se repetă calculul pentru o nouă valoare a fișei t până când între rezistența pasivă efectiv mobilizată e și cea maximă f, de care este capabil pământul la adâncimea t , se obține relația : e ≤ f/FS , unde FS este un coeficient de siguranță (de obicei se ia 1,5 ÷ 2) .

b) O altă metodă înlocuiește diagrama finală din fig.28, c, prin diagrama simplificată din fig.29, a, în care rezistența pasivă pe fața posterioară a palplanșei s-a înlocuit cu o forță concentrată necunoscută. Sunt două necunoscute: t0 si EP, care pot fi aflate cu ajutorul ecuațiilor de echilibru. Practic, interesează doar mărimea lui t0 care se obține din condiția ca momentul față de punctul D să fie nul :

MD = 0;

P(h + t0) – γ1/2 (KP – Ka) t02 ∙ t0/3 = 0

Din ecuația de mai sus rezultă ecuația de gradul trei în t0 :t0

3 – (6∙P∙t0) /[γ (KP – Ka)] - (6∙P∙h) /[γ (KP – Ka)] = 0.

13

Soluția ecuației (adâncimea t0), se obține prin încercări astfel încât t = (1.20÷1.25) t0. Fișa t astfel determinată trebuie verificată din punct de vedere al siguranței față de antrenarea hidrodinamică.

Pentru aflarea momentului încovoietor maxim, se pornește de la diagrama de presiuni cu care s-a aflat fișa (fig.28 sau fig.29) și se determină adâncimea z0 de anulare a forței tăietoare, căreia îi corespunde Mmax. Fie de pildă diagrama din fig.29, b :

P – ½ z02γ(KP – Ka) = 0;

z0 = [2P/γ (KP – Ka)]2;

Mmax = P(h + z0) –( γ /6) ∙(KP – Ka) z03.

Fig. 29 - Diagrama de calcul pentru palplanșa liberă acțioantă de o foță concentrată

Fig.30 – Palplanșa liberă acțioanată de împingerea pământului

3.2. Palplanșa încastrată în pământ și liberă la partea superioară acționată deasupra nivelului gropii de fundație de împingerea unei mase de pământ de înalțime H (fig.30).

Modul de abordare a problemei este identic celui de la cazul anterior examinat. Făcându-se aceeași ipoteză cu privire la rotirea palplanșei în pământ se obțin diagramele succesive ale presiunilor pământului pe cele două fețe (fig.31 și fig.32).

14

Fig.31 – Deformarea palplanșei libere (rotirea în jurul puncutlui O)

Fig.32 – Diagrame de calcul pentru palplanșa liberă acționată de împingerea pământului

Se observă că s-a revenit practic la cazul examinat anterior cu deosebirea că în locul forței P acționează forța Ea , rezultanta împingerii active a pământului deasupra punctului de rotire. Cele două metode pentru aflarea fișei sunt prezentate în fig.32, c, și fig.33, a.

3.3. Palplanșa sprijinită sau ancorată

Când palplanșa liberă nu poate prelua solicitările care apar, se recurge la palplanșa sprijinită sau ancorată la partea superioară (fig.34 b). Calculul peretelui de palplanșe ancorat poate fi abordat în două moduri, în funcție de ipoteza care se face cu privire la legatura de la partea inferioară.

Fig.33 – Diagrama de calcul pentru palplanșa liberă actionată de împingerea pământului

15

a) Un prim mod de calcul consta în a admite că baza peretelui este liberă să se rotească, peretele neschimbându-și curbura în cuprinsul fișei iar stabilitatea fiind asigurată de ancoraj și de rezistenta pasiva a pământului din fața palplanșei. Acesta este cazul palplanșei rezemată în pământ (fig.34). Problema este static determinată având doua necunoscute (fișa t și forta în ancoraj RA) și două ecuații (de proiecție pe orizontală si de moment). În calcul, rezistența pasivă Pp se introduce afectată de un coeficient de siguranță FS, care se ia de obicei 2.

Acest mod de calcul este indicat în cazul palplanșelor ancorate în pământuri argiloase sau în nisipuri afânate.

b) Cel de-al doilea mod de calcul admite ca fișa palplanșei este suficientă pentru ca rotirea bazei peretelui să fie împiedicată (fig.35). Peretele iși schimbă curbura în cuprinsul fișei, dezvoltându-se rezistența pasivă a pământului atât de o parte, cât și pe cealaltă.

Calculul peretelui de palplanșe, în acest caz se poate face cu metoda aproximativă cunoscută sub denumirea de metoda grinzii înlocuitoare (fig.36) : se inlocuiește fișa reală t printr-o fișă redusă t0 la capătul căreia se concentrează rezisteța pasivă EP a pământului din spatele peretelui.

Se admite cunoscută poziția punctului de inflexiune al fibrei deformate a peretelui. În tabelul 1.1 se dau valorile adâncimii y a punctului de inflexiune în funcție de unghiul de frecare interioară ϕ și de înalțimea liberă h.

Fig.34 – Diagrama pentru calculul palplanșei ancorate rezemată în pământ

Fig.35 – Palplanșa ancorată încastrată în pământ

16

Fig.36 – Diagrama pentru calculul palpalnșei ancorate, încastrată în pământ, cu metoda grinzii înlocuitoare

Se consideră punctul de inflexiune al peretelui drept articulație. Peretele se împarte în două grinzi, BC si CD, articulate în punctul C.

ϕ 20 30 40

y 0.25 h 0.08 h -0.007 h Tabel 1.1

Din condițiile de echilibru ale grinzii superioare se află reacțiunea în ancoraj RA și reacțiunea RC în punctul C.

Trecând la grinda inferioară, din exprimarea condiției de moment nul în punctul D se obține mărimea fișei reduse t0. Fișa reală se ia t = (1.20 ÷ 1.5)t0.

3.4. SP911 - Soft pentru calculul palplanșelor

Unul dintre softurile specializate pentru calculul de palplanșe este SPS911, fig37. La baza calculelor acestui program stau teoriile Rankine, Coulomb si Terzaghi, iar datele de intrate ale acestuia sunt valorile determinate în studiile geotehnice (grosimea straturilor, unghiul de frecare internă ø, coeziunea C, nivelul hidrostatic).

17

Fig.37- Soft pentru calculul palplanșelor - SP911

18

4. Proiecte cu palplanșe

19

20

5. Concluzii

Din cele prezentate până acum putem trage concluzia că utilizarea palplanşelor sintetice nu necesită condiţii speciale de proiectare, manipulare, punere în operă, mentenanţă :

• Instalarea palplanșelor sintetice se face cu utilaje cu gabarit mic, și nu implică deranjarea pământului din zona în care sunt bătute;

• Palplanșele sintetice sunt ușor de manevrat (datorita densității lor de ~6 ori mai mică decât cea a oțelului ) și transportat, un singur transport asigurând între 600m2 si 1200m2 de palplanșe;

• Costul final al lucrărilor ajunge să fie cu până la 25% mai ieftin decât dacă s-ar fi optat pentru palplanșele metalice;

• Palplanșele din PVC nu sunt afectate de factorii de mediu, ca umiditatea, salinitatea, temperatură, agenții poluanți, precum materialele tradiționale alternative;

• Datorită greutăţii specifice mici cât şi a utilajelor de instalare uşoare, ele pot fi montate în locuri greu accesibile, mlaștini, zone băltite, nisipuri afânate, etc;

• Îmbinările fiind aproape etanşe se asigură un dig realmente impermeabil înca de la instalare;

• Sunt potrivite oricărui tip de lucrare hidrotehnică;

• PVC-ul si materialul compozit oferă rezistență, protecție, duritate și nu în ultimul rând, aspect

estetic;

• Sunt realizate din material reciclat, PVC-ul brut fiind folosit ca straturi exterioare, îmbunătățit cu aditivi pentru rezistența la UV și la impact;

• Pot fi folosite atât ca soluții temporare cât și ca soluții permanente, durata de exploatare fiind de peste 50 de ani;

• Atât PVC-ul cat si materialul compozit nu dezalcalizează și nu emană chimicale dăunătoare în

apă;

• Se pot realiza breşe pentru inundări controlate;

• Folosirea unei forţe de muncă reduse şi accesibilitate sporită la locul de montaj;

• Sunt 100% reciclabile;

• Nu poluează mediul înconjurător cu subtanțe chimice nocive.

21