FUNDATII

-Noţiuni generale despre fundaţii-Clasificare-Materiale-Etapele proiectării şi executării fundaţiilor. Criterii de alegere a adâncimii de fundare.

Noţiuni generale

Construcţiile reprezintă un ansamblu de elemente rigide, sprijinit pe scoarţa terestră, alcătuit astfel încât sub acţiunea unor încărcări statice şi dinamice să prezinte suficient timp un nivel de rezistenţă şi stabilitate definite şi acceptate.

In zona de sprijin din teren în care se resimte influenţa unei construcţii, se produce o stare de eforturi şi deformaţii ale acestuia, iar fenomenele rezultate pot influenţa la rândul lor construcţia respectivă. Acesta este definit ca teren de fundare şi se constituie din volumul de rocă sau pământ aflat în zona de influenţă a încărcărilor transmise de fundaţii.

Fundaţiile reprezintă partea inferioară a unei construcţii şi alcătuiesc ansamblul elementelor structurale care transmit încărcările aferente întregii construcţii la terenul de fundare.

Clasificarea fundaţiilor

Construcţiile sunt definite prin sistemul structural al acestora care, în funcţie de materialele folosite şi de dispunerea acestora spaţiu poate fi format din pereţi structurali din zidărie sau beton

1

armat, cadre din beton armat sau metalice sau sisteme mixte rezultate din combinarea a două sau mai multe tipuri de elemente verticale şi orizontale (planşee).

Preluarea şi conducerea la terenul de fundare a eforturilor rezultate din elementele constitutive ale structurii de rezistenţă se face prin intermediul infrastructurii construcţiei, alcătuită din substructuri şi fundaţii.

Substructura este zona poziţionată între suprastructură şi fundaţii şi este alcătuită din elemente structurale verticale şi orizontale cu dimensiuni şi caracteristici mecanice majorate faţă de cele ale structurii, astfel încât să asigure capacitaţi de rigiditate si de rezistentă majorate.

Fundaţiile reprezintă ansamblul elementelor structurale care transmit încărcările la terenul de fundare şi care vin în contact direct cu acesta.

Clasificare

a) După alcătuire şi formă:- fundaţii continue sub ziduri sau sub pereţii substructurii;- fundaţii izolate sub stâlpi;- grupuri de fundaţii continue sub stâlpi;- radier general, care sunt planşee inversate pe care reazemă structurile din stâlpi sau pereţi

sau structurile rigide.b) După materialele utilizate:

- fundaţii din beton armat;- fundaţii din beton simplu;- zidărie de piatră (mai pot fi utilizate fundaţii din zidărie de cărămidă

din pământ armat, sau din lemn la construcţiile provizorii sau cu

2

destinaţie temporară);c) După adâncimea de fundare (distanţa măsurată de la nivelul terenului natural sau sistematizat până la talpa fundaţiei) :

- fundaţii directe (de mică adâncime) aşezate direct pe terenul de fundare- fundaţii indirecte (de mare adâncime) realizată prin intermediul unor elemente de construcţii

speciale ( piloţi, coloane, chesoane), întrucât stratul bun de fundare se găseşte la o adâncime mare.d) După modul de transmitere a sarcinilor către terenul de fundare:

- fundaţii rigide (verificate la solicitările de compresiune) ;- fundaţii elastice (din beton armat) se dimensionează la încovoiere şi

forfecare;- grupuri pe mediu elastic (preiau frecări şi împingeri laterale) ;- fundaţii purtătoare pe vârf (de mare adâncime) ;

e) După nivelul apelor subterane:- fundaţii executate în uscat;- fundaţii executate în apă;

f) După modul de execuţie:- fundaţii executate pe loc (direct în groapa de fundaţie);- fundaţii prefabricate (executate în ateliere speciale, transportate şi

montate pe amplasament în săpătură sau prin înfigere în teren).

Materiale:

Materialele utilizate la fundaţii sunt : -beton armat -beton simplu -zidărie de piatră (mai pot fi utilizate fundaţii din zidărie de cărămidă din pământ armat, sau din lemn la construcţiile provizorii sau cu destinaţie temporară); Caracteristicile mecanice şi fizice ale materialelor prevăzute sunt specifice tipului de fundaţii în funcţie de natura terenului (poziţie, nivelul hidrostatic, agresivitate ale solului şi apei) şi solicitărilor mecanice la care sunt supuse.

3

Betonul

- betonul simplu se foloseşte la egalizări sau în blocuri sau tălpi de fundaţii (Clasă beton C4/5).

- betonul armat in fundaţii elastice izolate sau cuzineţi, grinzi continue, reţele de grinzi sau radiere ( Clase beton C8/10, C12/15).

Pentru fundaţii prefabricate precum şi pentru cele supuse la solicitări mari sau la acţiuni dinamice, se prevăd clase superioare de beton.

In condiţiile de mediu agresiv, se prevede folosirea aditivilor specifici în betoane, care să contribuie la realizarea unui liant rezistent din punct de vedere chimic (protejarea hidroxidului de calciu din piatra de ciment) sau la mărirea compactităţii betonului.

Oţelul

Pentru fundaţiile din beton armat se foloseşte oţelul rotund neted OB38 sau oţelul cu profil periodic PC52 (laminat la cald).

Atunci când se utilizează pofile laminate ca elemente de armătură rigidă sau ca elemente componente ale infrastructurii, acestea, împreună cu oţelul din betonul armat trebuie să îndeplinească condiţiile standard în privinţa caracteristicilor mecanice (rezistenţă deformaţie, compoziţie) a stării de conservare (rugină, impurităţi) şi a modului de punere în operă.

4

Zidăria

Zidăria utilizata la lucrările de fundaţii poate fi alcătuita din blocuri de piatra sau de beton, legate cu mortar hidraulic pe baza de ciment. In zone lipsite de umiditate se poate utiliza cărămida arsa.

Lemnul

Principala utilizare se refera la lucrările de cofraje şi de sprijinire a pământului în cadrul lucrărilor de fundaţii. Mai poate fi utilizat sub forma de palplanşe, căsoaie sau incinte pentru fundaţii din zidarii de piatra sau piloţi sub nivelul pânzei freatice.

Materialele compozite

Reprezintă un domeniu mai recent ca întrebuinţare dar cu perspective de extindere si este constituit din geofibre din polimeri sintetici sau textile utilizate ca armături în fundaţiile de pământ simplu sau stabilizat cu ciment.

Desigur este o prezentare succinta a folosirii materialelor întrucât în lucrările de fundaţii şi în general în cele de infrastructuri constructive, utilizarea lemnului, metalului, pietrei sparte sau fasonate, geofibrelor si geotextilelor, a pământului, betonului armat prefabricat, răşinilor sintetice şi a altor materiale se face la o scara mare în funcţie de caracteristicile construcţiei realizate sau a terenului de fundare întâlnit.

Etapele proiectării şi executării fundaţiilor. Criterii de alegere a adâncimii de fundare

5

Cerinţele pentru proiectarea şi execuţia fundaţiilor unei construcţii:Fundaţiile ca elemente structurale se proiectează astfel încât să fie îndeplinite condiţiile de

verificare la stările limită ultime şi ale exploatării normale.Cerinţele privind proiectarea substructurilor:Substructura are rolul de prelua încărcările provenite de la suprastructură şi de a le

transmite fundaţiilor si este alcătuită, de regulă, din elemente structurale verticale (pereţi, stâlpi) şi elemente orizontale sau înclinate (plăci, grinzi, etc). Proiectarea substructurii trebuie să ţină cont de conlucrarea cu fundaţiile şi cu structura de rezistenta a clădirii.

Factorii de care depinde alegerea tipului de fundaţie:

Sistemul structural al construcţiei

-tipul de suprastructură (în cadre, cu pereţi etc.);-dimensiuni (deschideri, travei, înălţimi – suprateran şi subteran);-alcătuirea substructurii;-materiale (beton, metal, zidărie, etc.);-eforturile transmise fundaţiilor în grupările fundamentale şi speciale de încărcări;-mecanismul de disipare a energiei induse de acţiunea seismică (poziţia zonelor potenţional plastice, eforturile transmise fundaţiilor, etc.)-sensibilitatea la tasări a sistemului structural.

Condiţiile de teren

- natura şi stratificaţia terenului de fundare, caracteristicile fizico-mecanice ale straturilor de pământ sau de rocă şi evoluţia acestora în timp;- condiţiile de stabilitate generală a terenului (terenuri în pantă cu structuri geologice susceptibile de alunecări de teren etc.);- condiţiile hidrogeologice (nivelul şi variaţia sezonieră a apelor subterane, agresivitatea apelor subterane, circulaţia apei prin pământ etc.);- condiţiile hidrologice (nivelul apelor de suprafaţă, posibilităţi de producere a inundaţiilor, a fenomenului de afuiere etc.).

6

Zonarea seismică a amplasamentului

- eforturile transmise la fundaţii (din sarcini statice şi dinamice – vibraţii produse de utilaje etc.);- posibilitatea pierderilor de apă sau substanţe chimice din instalaţiile sanitare sau industriale;- încălzirea terenului în cazul construcţiilor cu degajări mari de căldură (cuptoare, furnale etc.);- degajări de gaze agresive care poluează apele meteorice şi accentuează agresivitatea chimică a apelor subterane;- influenţa deformaţiilor terenului de fundare asupra exploatării normale a construcţiei;- limitarea tasărilor în funcţie de cerinţele tehnologice specifice.

Condiţiile de execuţie ale infrastructurii

- adâncimea săpăturii pentru realizarea fundaţiilor construcţiei şi modul de asigurare a stabilităţii săpăturii;- existenţa unor construcţii în vecinătate care pot fi afectate de lucrările de execuţie a infrastructurii (instabilitatea taluzului, afuierea terenului la realizarea epuismentelor etc.);- sistemul de epuismente;- prezenţa reţelelor de apă-canal, de gaze, de energie electrică etc.

Criterii pentru alegerea adâncimii minime de fundare

Adâncimea de fundare este distanţa măsurată de la nivelul terenului (natural sau sistematizat) până la talpa fundaţiei. Adâncimea minimă de fundare se stabileşte în funcţie de:

- adâncimea de îngheţ;- nivelul apei subterane;

7

- natura terenului de fundare;- înălţimea minimă constructivă a fundaţiei;- condiţiile tehnologice.

Adâncimea de îngheţ este reglementata prin standarde. Adâncimea minimă de fundare se stabileşte conform tabelului 2.1 în funcţie de natura terenului de fundare, adâncimea de îngheţ şi nivelul apei subterane astfel:

Tabelul 2.1Terenul de fundare HÎ

adâncimeade îngheţ

(cm)

Hadâncimea

apei subterane faţă de cota terenului natural

(m)

Adâncimea minimăde fundare(cm)

Terenurisupuseacţiunii

îngheţului

Terenuriferite

deîngheţ*)

Roci stâncoase oricare oricare 30÷40 20Pietrişuri curate, nisipuri mari şi

mijlocii curate oricareH 2,00 Hî 40

H < 2,00 Hî + 10 40Pietriş sau nisip argilos, argilă

grasă Hî 70H 2,00 80 50H < 2,00 90 50

Hî > 70H 2,00 Hî + 10 50H < 2,00 Hî + 20 50

Nisip fin prăfos,praf argilos, argilă prăfoasă şi

nisipoasă

Hî 70 H 2,50 80 50Hî > 70 H < 2,50 90 50Hî 70 H 2,50 Hî + 10 50Hî > 70 H < 2,50 Hî + 20 50

*) Observaţie – Valorile indicate pentru cazul terenurilor ferite de îngheţ se măsoară de la cota inferioară a pardoselii.

Talpa fundaţiei va pătrunde cel puţin 20 cm. în stratul natural bun de fundare sau în stratul de fundare îmbunătăţit. Pentru construcţiile fundate pe terenuri dificile (pământuri sensibile la umezire, pământuri contractile, pământuri lichefiabile etc.), adâncimea de fundare este indicată în reglementările tehnice de referinţă specifice acestor cazuri.

8

PERETI

Pereţii sau zidurile sunt elemente de construcţii verticale care îndeplinesc următoarele funcţii:-preiau şi transmit fundaţiilor clădirii greutatea proprie şi în unele cazuri şi încărcăturile provenite de la alte elemente ca planşee, grinzi, acoperişuri;-închid clădirea spre exterior protejând interiorul acesteia împotriva agenţilor atmosferici şi asigură izolarea termică şi fonică;-compartimentează clădirea în interior în funcţie de destinaţie;-asigură rezistenţa construcţiei la solicitări orizontale (vânt, cutremur).

După materialul din care sunt alcătuiţi, pereţii se deosebesc: -pereţi din zidărie din lut, piatră naturală, cărămidă, înlocuitori de cărămidă, blocuri mici de beton etc.; -pereţi din lemn; -pereţi din elemente metalice; -pereţi din sticlă, azbociment; -pereţi din materiale uşoare; -pereţi din materiale plastice.

După poziţia în construcţie, se deosebesc: -pereţi situaţi sub nivelul terenului natural; -pereţi amplasaţideasupra terenului natural; -pereţi interiori;

9

-pereţi exteriori.

După modul de execuţie, pereţii pot fi: -executaţi monolit, prin turnare (lut, beton); -executaţi prin zidire cu cărămizi, blocuri, plăci şi mortarede legătură; -executaţi prin mortare de elemente prefabricate din lemn, beton, elemente uşoare etc. şi materiale de legătură (de asamblare).

După rolul în construcţii, se deosebesc: -pereţi de rezistenţă (portanţi) care preiau şi transmit la fundaţie greutatea proprie şi încărcăturile provenite de la acoperiş, planşee, ziduri etc.; -pereţi autoportanţi care preiau numai greutatea lor proprie; -pereţi purtaţi care reazemă pe elementele structurale (planşee, grinzi) şi le transmit acestora încărcările din greutatea proprie.

Rolul structural si functional

In ceea ce priveste capacitatea de preluare a incarcarilor, peretii pot fi clasificati dupacum urmeaza:- Structurali sau portanti: atunci cand preiau pe langa greutatea proprie incarcari transmise de alte elemente de constructie (ex: plansee sau grinzi ale acestora etc.) si/sau incarcari laterale (orizontale) din vant sau seism; in cel din urma caz sunt proiectati special pentru a creste rigiditatea de ansamblu a structurii (pereti de contravantuire). Pot fi atat interiori cat si exteriori.- Nestructurali sau neportanti: a caror greutate este preluata de elementul derezistenta pe care sunt executati (planseu, grinda) si care preia intreaga greutate aperetelui respectiv.• Peretii despartitori sunt numai interiori, compartimentand spatiul din planulde nivel, in timp ce peretii de umplutura pot fi atat interiori cat si exteriori,deoarece umplu spatiul cuprins intre stalpi/diafragme si grinzi, in cazulstructurilor in cadre sau mixte.• Peretii-cortina sunt elemente speciale de fatada care imbraca structura de

10

rezistenta, iar scheletul lor portant este suspendat de elementele structurale alecladirii (plansee, grinzi, stalpi, diafragme). Ei preiau numai incarcarile directe dinvant, normale pe suprafata lor, nu preiau incarcari gravitationale (acestea sunttransmise elementelor structurale ale cladirii prin intermediul scheletului derezistenta) si trebuie sa indeplineasca toate conditiile de confort impuseelementelor de inchidere ale unei cladiri (subsistemul anvelopa).

Considerand multitudinea rolurilor unui perete, acestia trebuie in general saindeplineasca diferite functiuni in cadrul ansamblului cladirii. De aceea, in functie derolul preponderent, clasificarea defectiunilor se va face in mod diferit.

Un perete poate indeplini in principal una dintre urmatoarele functiuni:

a. Sa preia incarcarile transmise de alte elemente structurale sau nestructuralefie direct, fie indirect, terenului de fundare (prin intermediul fundatiilor directe sau indirecte), asigurand rezistenta si stabilitatea cladirii la incarcari verticale siorizontale (peretii portanti, peretii de contravantuire, diafragmele);

b. Sa asigure conditiile de confort in exploatare (izolatie termica adecvata, izolareacustica, sa fie igienici, etansi - ca parte componenta importanta a anvelopeicladirii (cazul peretilor exteriori), – sa aiba aspect placut din punct de vedereestetic etc.;

c. Sa realizeze compartimentarea in plan in conformitate cu cerintele impuse dedestinatia cladirii si de planurile de arhitectura aferente.

11

STALPI

Stalpii sunt elemente de constructie verticala care preiau incarcarile date de planseu sau de alte parti ale structurii care se rezeam pe ei si le transmit la fundatii.

Dupa materialel din care se realizeaza, stalpii pot fii din: - lemn - zidarii diverse - otel - beton armat.

Stalpii din lemn se utilizeaza laezecutarea constructiilor provizorii, a magaziilor,depozitelor sau a altor constructii de mica importanta. La constructiile agrozootehnice, cand lemnul este material local, structura de rezistenta ( stalpii ) se executa din lemn. Stalpii din lemn pota avea in sectiune transversala forma circulara sau poligonala, pot fii realizati dintr-un singur element sau mai multe elemente solidarizate intre ele. Stalpii din zidarie de caramida trebuie sa aiba latura sectiuni transversale de cel putin o caramida ( 25 cm ). In cazurile speciale la stalpii care trebuie sa preia incarcari mari sau la stalpii de inaltime mare , in zidarie se inglobeaza bare de otel-beton. Zidaria se armeaza cu armature transversala, sau cu armature longitudinala. Stalpii metalici se utilizeaza la alcatuirea structurilor halelor industriale si a constructiilor civile etajate cu schelet metallic.

12

Stalpi pot fi alcatuiti din: profile laminate independente sau solidarizate , din tabla groasa sudata, din teava laminate sau sudata, otinundu-se sectiuni deschise sau inchise; acesti stalpi sunt cu sectiune cu inima plina. Stalpii pot fi alcatuiti, si din profiluri laminate solidarizate cu placute sau zabrelute. Imbinarile se realizeaza prin sudura, cu suruburi de inalta rezistenta sau prin nituire. Stalpii din beton armat sunt cei mai utilizati atat la structurile din beton armat ale constructiilor civile si industriale, cat si la structurile mixte ( din metal si beton ). Stalpi din beton armat se pot realize prin turnare monolita, preturnare sau prefabricare, cu sectiune traversala de forma patrata, circulara sau in forma de I, T, etc. Stalpii pot avea sectiune constanta sau variabila pe inaltimea lor. La cladirile industriale parter cu bod rulant, stalpii au sectiune variabila ( in trepte ), fiind prevazuti cu console necesare sustineri grinzilor podurilor rulante, iar constructiile civile sau industriale multietajate, stalpii au sectiune constant ape inaltimea unui etaj, variatia realizandu-se de la 2….3 niveluri. Stalpii din beton armat se armeaza cu armature longitudinala flexibila si cu armature transvesala, sub forma de etrieri sau de frenta sau cu armature longitudinala rigida. Armatura longitudinala flexibila se solidarizeaza cu armature transversala prin legaturi cu sarma neagra sau sudura, alcatuind carcasele de armare.

Armatura transversala sub forma de freta se foloseste la stalpii cu sectiuni circulare sau poligoanele. Freta are forma circulara in plan si este desfasurata dupa o spirala continua sau se realizeaza de tipul inelelor inchise sudate.

13

Stalpii cu armature rigide se utilizeaza mai rar, din cauza consumului mare de otel. Armatura rigida este din profiluri laminate, cu sectiune in forma de U, I , T, L . Pe langa armature rigida se prevede si o carcasa din armature flexibila din bare longitudinale si etrieri, in scopul asigurarii unei conlucrari mai bune cu betonul.

14