39354470 Pre Zen Tare Curs 3 Drumuri II Infrastructura

GENERALITI Terasamentele: totalitatea lucrrilor de pmnt executate n scopul realizrii infrastructurii drumurilor, inclusiv stratul de form. Pmntul material predominant proprietile sale fizico-mecanice determin forma i dimensiunile profilului transversal, sistemul de scurgere i evacuare al apelor, procesul tehnologic de execuie etc. drumul este o constructie ce se desfasoara pe zone ntinse n ceea ce priveste lungimea sa caracteristici variate ale pamntului care este supus n permanenta variatiilor de temperatura si umiditate

DRUMURI II - Infrastructura drumurilor

conf.dr.ing. Carmen RACANEL

GENERALITI Pmntul - acumulare de particule minerale solide - este produs prin dezagregare fizic sau chimic a rocilor care pot conine sau nu materii organice - este un corp complex, alctuit din fragmente solide de natur mineralogic, de forme i mrimi diferite, cuprinznd n golurile rmase ap i aer sau doar ap - este un sistem trifazic, comportarea pmntului fiind dat de interaciunea dintre faze Raporturile dintre faze (solid, lichid i gazoas) sunt influenate de aciunea factorilor externi (solicitri, temperaturi etc.).



GENERALITI Faza solida = scheletul mineral Faza lichida = apa Faza gazoasa = aer Este posibil ca una din faze sa lipseasca: - daca lipseste faza lichida, pamntul este uscat - daca toate golurile dintre granule sunt umplute cu apa, pamntul este saturat n funtie de proportia n care intra cele trei faze n compozitia pamnntului, de marimea granulelor, de modul de asociere a elementelor componente rezulta diverse tipuri de pamnturi cu diverse caracateristici fizico-mecanice.DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici fizice unde unde Densitatea pamntului: m este masa pamntului umed V volumul pamntului umed Greutate volumica: G este greutatea pamntului umed V volumul pamntului umed

m = V =G V

greutatea / masa volumic a pmntului n stare normal de umiditate, w:w =Gw n w = (1 ) S (1 + ) V 100 100

[kN/m3] [t/m3]conf.dr.ing. Carmen RACANEL

w =

Mw n w = (1 ) S (1 + ) V 100 100


Caracteristici fizice greutatea / masa volumic a pmntului n stare uscat:

d = (1 d = (1

n ) S 100n ) S 100

[kN/m3] [t/m3]

greutatea / masa volumic a pmntului complet saturat:

sat = (1

sat

n n w ) S + 100 100 n n = (1 ) S + w 100 100

[kN/m3] [t/m3]



Caracteristici fizice

dAer

w

Aer Apa SolidStare parial saturat (normal)

Solid

satApa SolidStare saturata

Stare uscat



Caracteristici fizice unde unde Porozitatea (%) : Vgol este volumul golurilor Vtot volumul total al materialului Indicele porilor: Vgol este volumul golurilor VS - volumul particulelor solide

n=

V gol Vtot

100

e=

V gol VS

n=

e 1+ e

e=

n 1 n

VS = (1 n)Vtot

Vtot = VS (1 + e)

VS =

Vtot 1+ e



Caracteristici fizice Capacitatea de ndesare proprietatea pamnturilor nisipoase de a-si micsora volumul porilor prin rearanjarea particulelor solide:

Ci =unde

emax emin emin

emax este indicele porilor unui pamnt necoeziv n starea cea mai afnata emin indicele porilor pamntului n starea cea mai ndesata

Clasificarea nisipurilor dupa capacitatea de indesare: nisipuri cu capacitate de ndesare mica: Ci < 0.4 nisipuri cu capacitate de ndesare mijlocie: Ci = 0.4 0.6 nisipuri cu capacitate de ndesare mare: Ci > 0.6DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici fizice Umiditatea (%) :

w=unde

mw 100 mS

mw este masa apei continuta n porii unei cantitati de pamnt mS masa particulelor solide

Permeabilitatea proprietatea unor pamnturi de a permite circulatia apei libere printre golurile particulelor solide sub actiunea cmpului gravitational

v k= Iunde k este coeficientul de permeabilitate (cm/s) v viteza de infiltrare a apei in pamnt (cm/s) I gradientul hidraulic (%)conf.dr.ing. Carmen RACANEL


Caracteristici fizice Identificarea pmnturilor se face baza caracteristicilor sale, n funcie de dou mari categorii de elemente semnificative: - granulozitate - plasticitate Aceast caracterizare este una subiectiv deoarece nu ia n considerare i starea pmntului. n concluzie, pentru aprecierea pmnturilor trebuie precizate: natura pmntului i starea sa fizic (umiditate, ndesare etc.).



Caracteristici fizice Granulozitatea

repartiia, n procente din greutatea total, a materialului uscat, a diferitelor fraciuni granulare Fraciunea granular este grupa de fragmente solide cuprins ntre dou limite. Pmnturile se denumesc n funcie de dimensiunea (fraciunea) principal, dar se amintesc i celelalte caracteristici (de exemplu PNA = praf nisipos argilos).



Caracteristici fizice Clasificarea pmnturilor, dup mrimea particulelor constituente: blocuri.................. peste 200 mm bolovni ............. 70 200 mm pietri ................... 2 70 mm 20 70 mm mare ..................... mic ...................... 2 20 mm nisip ..................... 0.05 2 mm mare ..................... 0.5 2 mm mijlociu ............... 0.25 0.5 mm fin ........................ 0.05 0.25 mm praf ...................... 0.005 0.05 mm argil .................... sub 0.005 mm



Caracteristici fizice Pentru determinarea granulozitii pmntului, n laborator se face analiza granulometric, prin cernere pe ciururi i site cu ochiuri ptrate sau prin sedimentare. Astfel rezult curba granulometric (reprezentare grafic a compoziiei granulometrice). Reprezentarea grafic a compoziiei granumoletrice a pmnturilor se face i prin diagrama ternar. Aceast reprezentare este avantajoas pentru compararea pmnturilor.



Caracteristici fizice



Caracteristici fizice25

0

100

a gi l Ar

Ni s ip

45

100 0

0 25 Praf 100

Diagrama ternar: Nisip:25%, Praf: 25%, Argil: 45%



Categorii de pamanturi dupa cum predomina fractiunea argila sau fractiunea nisip argila grasa: minim 60% fractiune argila, restul praf si foarte putin nisip argila: 30% ... 60% fractiune argila, restul praf si foarte putin nisip argila nisipoasa: 30% ... 50% fractiune argila, restul nisip si foarte putin praf lut: 20% ... 30% fractiune argila, restul nisip si foarte putin praf nisip argilos: 10% ... 20% fractiune argila, restul nisip si foarte putin praf nisip fin: sub 10% fractiune argilaDRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici fizice Pe baza curbei granulometrice se poate aprecia ct de uniform sau neuniform este un pmnt, cu ajutorul coeficientului sau gradului de neuniformitate, Un:treceri, % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

d 60 Un = d10d60 este diametrul particulelor de pmnt corespunztor procentului de 60 %; d10 - diametrul particulelor de pmnt corecpunztor procentului de 10 %.

0.001

0.005 d10

0.02

0.1

0.2 d60

0.5

1

2

d, mm



Caracteristici fizice Clasificarea pmnturilor, din punct de vedere al gradului de neuniformitate: - pmnturi foarte uniforme .......... - uniforme .......................................... - neuniforme ...................................... Un < 5 5 < Un < 15 Un > 15

Cu ct un pmnt este mai uniform cu att curba sa granulometric este mai apropiat de vertical. Un pmnt bun pentru lucrrile de terasamente trebuie s aib Un 7.



Caracteristici fizice Plasticitatea proprietatea pmntului de a se comporta, ntr-un anumit domeniu de umiditi, ca un corp plastic Pentru umiditi reduse pmnturile au proprietile unui corp tare. Pe msur ce umiditatea crete, ele devin plastice, adic sufer deformaii permanente sub sarcini constante fr modificarea volumului, apoi curgtoare, adic se deformeaz sub propria lor greutate, tinznd s capete o suprafa superioar apropiat de un plan orizontal. Umiditile care definesc domeniul n care pmntul se comport ca un corp plastic se numesc limite de plasticitate.



Caracteristici fizice Limita inferioar de plasticitate sau limita de frmntare, wP, este umiditatea care corespunde trecerii pmntului din stare solid n stare plastic. Limita superioar de plasticitate sau limita de curgere, wL, este umiditatea care corespunde trecerii pmntului din stare plastic n stare curgtoare. Caracterizarea unui pmnt din punct de vedere al plasticitii se face prin indicele de plasticitate, IP, care reprezint intervalul de umiditate n care pmntul se afl n stare plastic:

I P = wL w PwP IP wL

w, %



Caracteristici fizice Pmnturile se clasific din punct de vedere al plasticitii, dup cum urmeaz: neplastice, IP = 0 %; cu plasticitate redus, IP 10 %; cu plasticitate mijlocie, IP = 11 % ... 20 %; cu plasticitate mare, IP = 21 % ... 35 %; cu plasticitate foarte mare, IP > 35 %. Pentru lucrrile de terasamente se recomand pmnturi cu IP 15% i wL 60%.



Fraciunea granular Nr . crt . Pmnturi coezive Indice de plasticitate Ip Argil (< 0.005 mm) Praf (0.005 ... 0.05 mm) Coninut procentual 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Argil gras Argil Argil prfoas Argil nisipoas Argil prfoas nisipoas Praf argilos Praf nisipos argilos Praf Praf nisipos Nisip argilos Nisip prfos >35 25..60 15..35 15..35 15..25 10..25 5..20 5..15 0..10 5..20 0..10 > 60 35..60 30..50 30..60 30..35 15..30 15..30 0..15 0..15 15..30 0..15 Variabil Mai puin dect argil Mai mult dect argil Mai puin dect argil Mai mult dect argil Mai mult dect nisip Mai mult dect nisip Mai mult dect argil Mai mult dect nisip Mai puin dect nisip Mai puin dect nisip < 30 Mai puin dect praf > 30 > 30 < 30 > 30 < 30 > 30 Mai mult dect praf Mai mult dect praf Nisip (0.05 ... 2 mm)

Caracteristici fizice Clasificarea pamanturilor coezive



Caracteristici fizice Starea de consisten a pmnturilor

Starea fizic a pmnturilor coezive depinde de coninutul lor n ap = stare de consisten indicele de consisten, Ic [%] :

Ic =unde: wL este limita de curgere, %; w umiditatea natural, %; Ip indicele de plasticitate, %.

wL w IP



Caracteristici fizice Conform STAS 1243, clasificarea pmnturilor dup indicele de consisten: curgtoare, Ic = 0 %; plastic curgtoare, Ic = 0.1 % ... 0.25 %; plastic moale, Ic = 0.26 % ... 0.50 %; plastic consistent, Ic = 0.51 % ... 0.75 %; plastic vrtoas, Ic = 0.76 ... 0.99 %; tare, Ic = 1 % (aceasta se ntmpl pentru w = wL). Pentru lucrrile de terasamente se recomand pmnturi cu Ic > 0.50 %.DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Compresibilitatea pmnturilor proprietatea pmnturilor de a se deforma sub aciunea unor solicitri de compresiune, devenind mai ndesate Un pmnt, chiar dac este saturat, nu este caracterizat numai prin umiditate. La o umiditate dat, exist o infinitate de stri posibile n funcie de volumul de aer coninut n pmnt, fiecare stare fiind definit de densitatea n stare uscat (d). Se consider c un pmnt nesaturat poate fi compactat dac se poate elimina aerul (umiditatea rmne constant, dar crete d). Dac exist posibilitatea de a se elimina i apa, procesul se numete consolidare (crete d i se micoreaz umiditatea).



Caracteristici mecanice Compresibilitatea pmnturilor Consolidarea: proces de desfurare n timp, sub ncrcare constant, a deformaiilor pmntului proces caracteristic argilelor care au o permeabilitate foarte sczut La nisipuri nu se pune problema consolidrii deoarece, datorit permeabilitii lor mari, apa este expulzat din pori, practic odat cu aplicarea ncrcrii, dnd posibilitatea particulelor s ocupe poziia corespunztoare noii stri de ndesare. n problemele de construcii intereseaz n general deformarea pe vertical, numit tasare.



Caracteristici mecanice Compresibilitatea pmnturilor se studiaz n laborator cu ajutorul edometrului prin urmrirea tasrilor i evoluia acestora n timp sub efectul unor ncrcri axiale aplicate n trepte, n condiiile deformrilor laterale mpiedicatemicrocomparator

ncercarea de laborator cu edometrul se face pe probe cilindrice de pmnt cu diametrul 7-10 cm i nlimea 2-4 cm, aplicndu-se ncrcarea pe faa superioar a probei i msurndu-se tasarea (deformaia pe vartical a probei) la microcomparator. Sub ncrcarea aplicat se observ modul de consolidare al probelor de pmnt: la nceput tasarea se produce repede cu timpul tasarea este din ce n ce mai mic pn se opretepietre poroase

dispozitiv de incarcare placa rigida

proba de pamant cilindrica



Caracteristici mecanice Compresibilitatea pmnturilor Se pot realiza dou tipuri de ncercri: ncercarea de compresiune tasare: se stabilite relaia tensiune tasare i se determin modulul de deformaie edometric (modul de compresibilitate), M, pentru intervalul de presiuni 2 ... 3 daN/cm2:

p 100 M= = p =3 p = 2

[daN/cm2]

sau se exprim prin curba de compresiune porozitate, stabilindu-se coeficientul de compresibilitate, av (raport ntre variaia indicelui porilor i variaia corespunztoare a tensiunii de compresiune) pentru acelai interval al presiunilor 2 ... 3 daN/cm2: e e2 e1 [cm2/daN] a = =v

p

p 2 p1



Caracteristici mecanice Compresibilitatea pmnturilorp1 2 p2 3 presiunea, p

p1 p2 descrcare ncrcare

tasarea ,%

Curba de compresiune - tasare



Caracteristici mecanice Compresibilitatea pmnturilorporozitatea, e

e1 e2 ncrcare descrcare

p1

p2

presiunea, p



Caracteristici mecanice Compresibilitatea pmnturilor Curba compresiune tasare se execut pentru construciile la care este necesar stabilirea tasrilor probabile. Deformabilitatea pmntului se mai poate exprima i prin modulul de tasare (p [cm/m]), care este valoarea deformaiei specifice corespunztoare unui spor de compresiune dat. Pentru o ncrcare de 2daN/cm2 pmnturile se mpart din punct de vedere al compresibilitii: pmnturi foarte compresibile, p > 10cm/m pmnturi compresibile, p = 10 ... 1 cm/m pmnturi puin compresibile, p = 1 ... 0,1 cm/m pmnturi necompresibile, p < 0,1 cm/mDRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Compresibilitatea pmnturilor ncercarea de compresiune consolidare: const n stabilirea relaiei tensiune tasare timp i se execut pe pmnturi argiloase saturate, pentru acele construcii la care intereseaz precizarea duratei de stabilizare a tasrilor Pentru studiul consolidrii cu ajutorul edometrului se procedeaz astfel: pentru aceeai treapt de ncrcare se nregistreaz deformaiile la diferite intervale de timp [(H)t1; [(H)t2; ...; [(H)tfinal]. Gradul de consolidare corespunztor timpul t se determin astfel:

U=

(H ) t 100 (H ) final

Se deseneaz curba de consolidare ca variaie n timp a gradului de consolidare.DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Compresibilitatea pmnturilor24 48 timp, ore

-la nisipuri timpul de consolidare este foarte mic, deoarece evacuarea apei din pori este rapida - in prafuri si argile, din cauza permeabilitatii lor reduse, timpul de consolidare este mult mai mare, tasarile producndu-se n timp ndelungat.nisip praf (pmnt) Argil prafoasa argil

0.6

1.0

grad de consolidare, U

Curba de consolidare a pmnturilor prin tasareconf.dr.ing. Carmen RACANEL


Caracteristici mecanice Parametri de calcul n practic, relaia dintre ncrcri i deformaiile corespunztoare ale pmntului se aprecieaz pe baza unor parametrii care stau la baza dimensionrii elementelor de construcie (de exemplu, suprastructura drumurilor). a) Indicele de capacitate portant, ICP sau CBR (Californian Bearing Ratio) reprezint rezistena pe care o opune un pmnt la ptrunderea unui dorn standardizat se calculeaz ca raport ntre presiunea, p necesar ptrunderii unui dorn cu diametrul de 50 mm pe o anumit adncime n materialul care se studiaz i presiunea, p0 necesar ptrunderii dornului n aceleai condiii, ntr-un material etalon (piatr spart, p0 = 70 daN/cm2):

CBR = ICP = 100DRUMURI II - Infrastructura drumurilor

p p0

%conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Parametri de calculp p0 presiunea, p

h material standard

material analizat

adncimea h, mm

Curba C.B.R.conf.dr.ing. Carmen RACANEL


Caracteristici mecanice Parametri de calcul Valori C.B.R. determinate n laborator pe diverse materiale sunt dup cum urmeaz: - macadam ................................. - piatr spart nesorat .............. - pietri ....................................... - nisip argilos .............................. - argil nisipoas ........................ -argil plastic ........................... 90 150% 80 120 % 40 80 % 25 40 % 5 15 % 15%

Pentru a fi bun de utilizat n lucrri de terasamente, un pmnt trebuie s aib C.B.R.min = 20 ... 40 %.



Caracteristici mecanice Parametri de calcul b) Modulul de reacie sau coeficientul patului, K este raportul ntre presiunea p exercitat pe suprafaa pmntului prin intermediul unei plci rigide cu diametrul D = 75 cm i tasarea corespunztoare t:

K=

p t

[daN/cm3]

Schema de determinare a modulului de reactieDRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Parametri de calcul b) Modulul de reacie sau coeficientul patului, K Se determin fie direct pe teren (cu placa de ncrcare), fie indirect, prin relaii de legtur cu ali parametri ce caracterizeaz deformabilitatea pmnturilor. pentru placa cu D = 75 cm: p = 0.7 daN/cm2. Se mentine aceasta presiune pna cnd deformatia nceteaza sa mai creasca sau creste cu mai putin de 5/100 mm/min:0.7(daN / cm 2 ) k= t (cm)

(daN/cm3)

pentru placa cu D = 75 cm: se aplica presiunea p uniform distribuita pna cnd se atinge tasarea admisibila sub placa de 1.27 cm:

k=

p 1.27

(daN/cm3)conf.dr.ing. Carmen RACANEL


Caracteristici mecanice Parametri de calcul b) Modulul de reacie sau coeficientul patului, K Valoarea lui K depinde de: - calitile elastice ale pmntului - de dimensiunile i de forma suprafeei de ncrcare - de structura i starea de compactare a pmntului.

k=

CBR +3 5



Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed este raportul ntre presiunea p transmis pe teren de placa de ncrcare i tasarea relativ l a suprafeei ncrcate, multiplicat cu un coeficient a care variaz n funcie de forma n plan, rigiditatea plcii de ncrcare i natura pmntului cercetat:

Ed =

p

=

p l D

[daN/cm2]

unde:

D este diametrul plcii de ncrcare, [cm] l tasarea real, [cm]



Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Edp1 p2 p (presiunea)

1

2

(tasarea relativ)



Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed Modulul de deformaie se determin pe teren sau n laborator. ncercarea pe teren consta n aplicarea unor ncarcari verticale n trepte, pe o placa rigida (din metal sau beton armat) asezata pe suprafata de ncercat i masurarea tasarilor dupa fiecare treapta. Fiecare treapta se mentine pna la stabilizarea tasarii (Ds < 0.05 mm n 5 minute). ncercarea se opreste dupa obtinerea unei deformatii relative efective s > s relativ de calcul: s

s' =

d

unde

s este tasarea medie d diametrul placii de ncarcareconf.dr.ing. Carmen RACANEL


Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed Se construieste diagrama presiune deformatie relativa efectiva:

Ed =

p s'

n mediu semiinfinit, omogen si izotrop

Ed =

ps'

n mediu stratificat sau complex rutier = 1.20 pentru un mediu alcatuit din doua straturi = 1.57 pentru un mediu alcatuit din mai multe straturiDRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed s sunt valorile deformatiei relative de calcul:Tipul de sistem rutier S.R.Nerigide cu mbracaminti permanente S.R.Nerigide cu mbracaminti semipermanente sau grosimea totala mai mica dect diametrul cercului echivalent de contact al suprafetei pneurilor autovehiculului de calcul Deformatia relativa de calcul 0.010

0.020

S.R.Nerigide cu mbracaminti provizorii S.R.Rigide

0.030 0.001



Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, EdTipul mbracamintii mbracaminti bituminoase n doua straturi Straturi de uzura asfaltice pe binder, executate la cald cu bitumuri de petrol cu penetratie de 80..120 (1/10 mm) si mai scazute Permanente Straturi de uzura asfaltice pe binder, executate la cald cu nisipuri bituminoase, cu bitumuri de petrol cu penetratia peste 120 (1/10 mm) sau cu bitumuri taiate, precum si pavaje cu pavele normale, abnorme sau din calupuri Covoare bituminoase executate la rece, mortare asfaltice, macadamuri asfaltice Semipermanente Covoare bituminoase executate din mixturi bituminoase Macadam protejat cu tratamente superficiale precum si pavaje de bitum sau din piatra bruta Macadam simplu Impietruiri din balast sau pietris 0.045 Deformatia relativa de calcul

0.035

0.038

0.040

0.050 0.050 0.060

Provizorii



Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed ncercarea n laborator este asemanatoare celei pe teren cu deosebirea ca ncarcarea n trepte se aplica prin intermediul unei stampe de anumite dimensiuni, pe probe netulburate sau tulburate.

1a forma metalica 2 stampa de ncarcare 3 comparatoare 4 placute metalice si prghii 5 presa prghie



Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed ncercarea n laborator - Se compacteazala acelasi grad de compactare (98%), trei probe cilindrice din pamnt pregatit conform STAS 2914/4-89 - Se aplica stampa pe suprafata libera, nivelata, a probei din forma cilindrica a aparatului - Se fixeaza microcomparatoarele pentru masurarea deplasarilor pe verticala a stampei - Se ncarca stampa cu presa-prghie prin adaugarea treptata de greutati pe platanul prghiei tinnd seama ca raportul dintre acestea si ncarcarea transmisa este de 1/10 - Se mentine fiecare treapta de ncarcare pna cnd deplasarea verticala a stampei practic nceteaza (comparatoarele nregistreaza maximum 0.03 mm n 5 minute) - Se nregistreaza deplasarile pe verticala, s1, s2 ntr-un tabel:DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed ncercarea n laborator



Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed ncercarea n laborator - Dupa stabilizarea deformatiei sub ncarcarea anterioara se incarca platanul prghiei cu treapta urmatoare astfel nct sa se asigure sporul de presiune de: - 25 ... 50 kPa pentru pamnturi argiloase n stare de consistenta tare, plastic vrtoasa sau plastic consistenta si nisipuri ndesate sau cu ndesare mijlocie - 5 ... 10 kPa pentru pamnturi argiloase n stare de consistenta plastic moale sau plastic curgatoare si nisipuri afnate La ncercarea pamnturilor necoezive pe suprafata probei se pun greutati inelare care sa asigure o presiune suplimentara n jurul stampei de 5 kPa.DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed ncercarea n laborator - Sporurile de presiune se aleg astfel nct sa se atinga deformatia relativa s de 0.03 dupa 3 4 trepte de ncarcare. - La atingerea deformatiei relative s = 0.03 ncarcarea se opreste. ncercarea continua pe suprafata interioara a probei. - Dupa efectuarea ncercarilor se determina umiditatea reala a pamntului ncercat lund cte o proba de pamnt din dreptul stampei, de la adncimea de 4 cm fata de ultima suprafata ncercata. - Se calculeaza deformatiile efective s corespunzatoare fiecarei trepte de ncarcare. - Cu datele obtinute se construieste diagrama presiune-deformatii relative efective si se calculeaza modulele de deformatie liniara corespunzatoare umiditatii cerute si gradului de compactare de 98%.DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed ncercarea n laborator



Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed Modulul de deformaie Ed prin ncercri directe pe teren se determin pentru: - stabilirea sau precizarea valorilor de calcul ale Ed pe terenul de fundaie - verificarea prin ncercri directe n timpul execuiei, a Ed pentru terenul de fundaie - verificarea capacitii portante a unei structuri rutiere - verificarea n timpul execuiei a lui Ed echivalent la nivelul unui strat rutier sau pentru ntregul complex rutier



Caracteristici mecanice Parametri de calcul c) Modulul de deformaie, Ed Modulul de deformaie prin ncercri de laborator se determin pentru: - precizarea valorilor de calcul ale Ed cnd se cunosc valorile de calcul ale umiditii i gradul de compactare - compararea deformabilitii diferitelor tipuri de pmnturi i materiale stabilirea variaiei Ed n funcie de grad de compactare, umiditate, temperatur, vitez de ncrcare

E d 14 CBRDRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Parametri de calcul d) Modulul de elasticitate, E este limita raportului dintre variaia presiunii aplicate pe placa de diametru D i deformaia elastic corespunztoare, l:

E = lim

p D l

[daN/cm2]

Deformaia elastic se determin pe baza curbei de revenire a diagramei compresiune-tasare, la cicluri de ncrcare-descrcare.



Caracteristici mecanice Parametri de calcul d) Modulul de elasticitate, ETasarea remananent l l1 s1 p p1 p, daN/cm2 (presiunea)

s, cm (tasarea)



Caracteristici mecanice Parametri de calcul e) Coeficientul de compresibilitate ME rezulta din incercarea cu placa LUKAS (VSS) in doua cicluri de incarcare stabileste caracteristica de portanta: la nivelul partii superioare a terasamentului la nivelul inferior al stratului de forma (cand terasamentele sunt prevazute cu strat de forma) este indicat pentru determinarea gradului de compactare al terasamentelor din pamanturi necoezive, materiale stancoase sau din deseuri industriale pentru care nu pot fi determinate in laborator caracteristicile de compactare



e) Coeficientul de compresibilitate ME principiul incercarii: se masoara tasarea terasamentului sub o placa circulara rigida supusa unei presiuni verticale ce creste treptat placa LUKAS circulara: diametrul = 30 cm grosimea = 25 mm

Se incarca in doua cicluri: - ciclul I: > se aplica o presiune de 0.2 bari si se fac citirile la microcomparatoare; media citirilor reprezinta zero relativ al tasarii verticale a placii > se ridica presiunea la 0.5 bari si se fac citirile pentru tasari > se continua cu trepte de incarcare de 0.5 bari pana la presiunea maxima de 4.5 bari - se descarca placa pana la presiunea de 0 bari si se fac citiri ale tasarilor dupa stabilizare punctul de plecare pentru al doilea ciclu de incarcareDRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

e) Coeficientul de compresibilitate ME - ciclul II: > se deruleaza la fel ca primul - incercarea e considerata terminata dupa cea de-a doua descarcare pana la 0.02 bari si citirea se face dupa stabilizarea microcomparatoarelor Pe baza rezultatelor masuratorilor se traseaza diagrama de incarcare (primul ciclu) descarcare si incarcare (al doilea ciclu): Se calculeaza coeficientul de compresibilitate:

M E = 30

p s

Unde: 30 este diametrul placii de incarcare p diferenta de presiune intre doua trepte de incarcare: 1 bar (intre 0.5 bari si 1.5 bari) s diferenta intre tasarile corespunzatoare treptelor respective de incarcare, pentru primul ciclu de incarcare (s1) si al doilea ciclu de incarcare (s2)DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

e) Coeficientul de compresibilitate ME Se calculeaza raportul m dintre coeficientii de compresibilitate corespunzatori celui de-al doilea ciclu de incarcare (ME2) si primului ciclu de incarcare (ME1):

m=

M E2 M E1



e) Coeficientul de compresibilitate ME Interpretarea rezultatelor: ME1 caracterizeaza portanta atinsa prin compactare ME1 trebuie sa fie mai mare sau egal cu criteriul impus; altfel se determina :

m=

M E2 M E1

cand ME2 > ME1 pamantul nu a atins inca gradul de compactare maxim: compactarea trebuie continuata cand ME2 ME1 pamantul a atins gradul de compactare maxim, o compactare suplimentare nu va mai aduce nimic; rezulta ca avem: pamant de prosta calitate pamant pus in opera in conditii nefavorabile portanta straturilor de dedesubt (in special cea a terenului de fundare) insuficienta.DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Rezistena la tiere condiioneaz stabilitatea pmnturilor sub aciunea diferitelor tipuri de solicitri. Cnd aceasta se depete, se produce ruperea, formndu-se o suprafa de rupere este necesar pentru studiul stabilitii taluzurilor, a mpingerii pmntului asupra lucrrilor de sprijinire etc. Rezistena la tiere a pmntului se exprim prin relaia:

= tg + c(dreapta caracteristic sau intrinsec) LEGEA lui COULOMB unde: t este rezistena pmntului la tiere [daN/cm2] s presiunea normal pe planul de tiere [daN/cm2] unghiul de frecare intern c coeziunea tiere [daN/cm2]conf.dr.ing. Carmen RACANEL


Caracteristici mecanice Rezistena la tieref

= tg + c

c

Dreapta intrinsec



Caracteristici mecanice Rezistena la tiere - pentru pmnturile argiloase = 0 ... 15o - pentru pmnturile nisipoase = 30 ... 40o n cazul pamnturilor necoezive, rezistenta la taiere depinde de frecarea dintre particulele solide, iar unghiul de frecare interioara depinde de caracteristicile particulelor. n cazul pamnturilor coezive, rezistenta la taiere depinde de caracteristicile particulelor, de coeziune si de umiditate. Unghiul de frecare interioara depinde de marimea si forma particulelor solide, gradul de ndesare, umiditate. Coeziunea se datoreaza unor forte de legatura interioare dintre particulele pamntului exercitate prin intermediul apei adsorbite. Coeziunea argilelor variaza cu umiditatea si cu starea de ndesare.DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Rezistena la tiere Se studiaz n laborator cu ajutorul aparatului pentru tiere direct (forfecare direct).piston

proba de pamant caseta metalica pietre poroase placi dintate

Rezistena la tiere rezult i din compresiune monoaxial (pentru pmnturile argiloase) i compresiune triaxial.DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Caracteristici mecanice Rezistena la tiereFelul pamntului Nisipuri prafoase Nisipuri fine si mijlocii Nisipuri mari Prafuri si prafuri argiloase Argile prafoase Argile (grade) 22 .. 30 23 .. 33 31 .. 36 18 .. 25 12 .. 22 6 .. 18 c (daN/cm2) 0 0 0 0.012 .. 0.060 0.055 .. 0.180 0.115 .. 0.325



Identificarea pmnturilor Blocuri buci mari de stnc, cu diametre peste 20 cm. ngrmdite prin aciunea torenilor sau ghearilor. Bolovniuri sau pietriuri fragmente necimentate, cu dimensiuni peste 2 mm; uneori golurile pot fi umplute cu nisip sau argil (aceasta influeneaz rezistena stratului). Nisipuri granule coluroase sau rotunjite cu diametrul cuprins ntre 0.05 mm i 2 mm; porozitate redus, fr coeziune, frecare intern mare; - la solicitri statice au deformaii mici; - la solicitri dinamice au deformaii mari i brute; nisipurile mari i mijlocii sunt foarte bune pentru fundare (nu sunt influenate de poziia fa de pnza de ap); nisipurile fine pot fi antrenate de ap i se transform n nisipuri curgtoare.DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Identificarea pmnturilor Prafuri cu diametrul cuprins ntre 0.005 i 0.05 mm, prezint oarecare plasticitate i coeziune (se comport ca i chitul); amestecate cu ap se depun n aproximativ 30 minute; au rezistene sczute; trebuie utilizate cu precauii. Argila pmnt cu un bogat coninut de minerale secundare; unsuroas la pipit, ader de corpurile umede; se frmnt ca ceara iar uscat formeaz bulgri care se sfrm greu; are porozitate mare i frecare intern mic; calittile mecanice sunt mult influenate de ap.DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Identificarea pmnturilor Loessul majoritatea particulelor sunt din fraciunea praf; prezint pori foarte mari (vizibili cu ochiul liber = macropori); comportare foarte mult influenat de ap. Cnd este uscat este foarte bun dar cnd se umezete devine foarte ru, prezentnd deformaii mari. Marna pmnt argilos, cu calcar uniform rspndit n masa de argil; reprezint o trecere de la argil la calcar; denumirea este n funcie de procentul de CaCO3 (argil marnoas, marn calcaroas).



Identificarea pmnturilor Mluri argile prfoase provenite din depuneri neconsolidate ale apelor curgtoare sau lacurilor; uneori conin nisip sau pietri; uscate, sunt tari i cu crpturi; au plasticitate mare. Nmoluri mluri cu un coninut de substane organice mai mare de 10%; au o structur spongioas datorit gazelor care se degaj din descompunerea materiilor organice; se desfac uor n ap; prin uscare crap n buci poligonale.DRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Identificarea pmnturilor Dupa rezistenta opusa la sapare (de care trebuie sa tina seama la executarea lucrarilor de tersamente) pamnturile pot fi: pamnturi slabe: pot fi sapate cu orice utilaj terasier iar manual se sapa cu lopata si cazmaua sunt argilele nisipoase, prafoase, nisipul argilos, zgura afnata, loessul (praf argilos, nisipos), pamntul vegetal pna la adncimea de 30 cm, turba, terenurile saraturoase si cele cu saratura de consistenta moale pamnturi mijlocii: pot fi sapate cu orice utilaj terasier iar manual se sapa cu cazmaua si partial cu tarnacopul sunt argile marnoase, pietris, argila grasa amestecata cu piatra sparta sau pietris, balast marunt, pamnt vegetal cu radaciniDRUMURI II - Infrastructura drumurilor conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Identificarea pmnturilor pamnturi tari: se pot sapa cu excavatorul, grederul elevator, draglina iar manual cu trnacopul si cu cazmaua fac parte argila grasa compacta, argila grasa amestecat cu piatra sparta sau pietris, argila marnoasa compacta, pietris cu bolovanis, zgura de furnal nesfarmata, pamnt amestecat cu bolovani pamnturi foarte tari: se pot sapa cu excavatorul si grederul elevator iar manual cu ranga, trnacopul, piul, barosul (fara explozivi) fac parte argila grea compacta umeda, argila grasa sau argila nisipoasa grea si cu amestec de piatra sfarmata, pietris, moloz ndesat, bolovani, pietris, balast compact, argila tare, pamnturi nghetate



Documents

39354470 Pre Zen Tare Curs 3 Drumuri II Infrastructura