Fundare directă. Proiectarea fundațiilor izolate. O abordare economică

Caracteristici generale

    Construcțiile cu un regim redus de înălțime, în general P...P+2E, au o desfășurare mai amplă în plan, iar costurile pentru execuția acoperișului, fundațiilor și a pardoselii ocupă aproximativ 70-80% din valoarea de investiție a structurii. În plus, dacă la acestea se utilizează ca sistem structural cadre, va fi destul de dificil ca încărcarea colectată de pe o suprafață și adusă stâlpilor să fie distribuită la nivelul terenului pe o suprafață mare. Astfel fundațiile izolate sunt primul tip de fundații de la care se pleacă pentru transmiterea stării de eforturi la terenurile de fundare pentru structurile în cadre. "Încastrarea" elementelor verticale la nivelul terenului se va reduce la o stare de tensiuni de compresiune și forfecare în teren, tensiunile de întindere neputând fi preluate de acesta.

Tipurile cele mai uzuale

    Pentru fundarea directă, în normele și literatura de specialitate, se regăsesc două tipuri de bază pentru a realiza fundațiile izolate, acestea împărțindu-se în fundații rigide și fundații elastice. Aceste tipuri putând avea sau nu grinzi de echilibrare.

     În această situație se pune problema ce tip ar trebui să se utilizeze, care este mai eficient ținând seama de condițiile de fundare și de etapele tehnologice (săpătură, betonare 1, cofrare, armare, betonare 2, umplutură). Pentru terenul de fundare, investitorii (constructorii) nu pot furniza date de input care să reducă costurile, pentru partea tehnologică lucrurile stau diferit (investitorii dispun de prețuri mai bune la oricare etapă tehnologică din cele mai sus menționate), atunci realizarea unei fundații optime diferă foarte mult de la un investitor la altul. În această situație se ridică problema de analiză pentru ambele tipuri, dacă terenul de fundare nu impune una din ele.

Calculul fundațiilor de tip 1

 În următorul fișier sunt prezentate etapele proiectării fundațiilor izolate de tip bloc și cuzinet.

Pentru calculul fundației s-au folosit fișiere de calcul numeric în mathcad și excel.

    Limitarea calculelor la o proiectare bazată pe presiuni convenționale, în foarte multe cazuri, poate duce la dimensiuni mai puțin economice. Calculul expus oferă posibilitatea "optimizării" fundațiilor, pentru mai multe elemente (stâlpi), astfel încât în cadrul unei structuri să existe același tip de fundație respectând cerințele de rezistență și stabilitate.

Calculul fundațiilor de tip 2

    Prezentarea celui de-al doilea tip tratează numai aspecte de calculul structural al fundației, cele de calcul al terenului au fost expuse în prima prezentare. Sunt detaliate verificarea la forță tăietoare și străpungere. La finalul prezentării se face o paralelă între cele două tipuri din punct de vedere economic. Diferențele nu sunt substanțiale, dar utilizarea fișierului de calcul oferă posibilitatea optimizării fundației pe toate direcțiile (tehnologic, structural, financiar).

  În următorul fișier sunt prezentate etapele proiectării fundațiilor izolate de tip talpă de beton armat.

Fișierul de cacul. Fișier tasare - excel.

Predimensionare fundații. Calculul fundațiilor folosind programe de calcul structural

    La nivelul de predimensionare a fundațiilor nu dispunem de date suficiente  pentru a putea alege fundațiile optime. De cele mai multe ori dispune doar de secțiunea stâlpului, o forță axială normalizată ν_d, procentul minim longitudinal și presiunea admisibilă la nivelul terenului. Fișierul este dezvoltat pentru o armare simetrică a stâlpului (acesta fiind cazul cel mai frecvent).

 Prezentare predimensionare și fișierul de calcul predimensionare. Pentru aceste date minime se poate obține o dimensiune a fundației. Aspectul plăcut al fișierului constă în cele două date de input (cu un  ν_d și un procent minim propus se obține o dimensiune de fundație).

   Calculul fundațiilor izolate se poate face folosind și programele de calcul structural bazate pe elemente finite, unul din acestea (Axis VM) oferă posibilitatea dimensionării și calculului fundației sau a terenului după SREN 1997-1, de asemenea și în Plaxis 3D se poate calcula terenul de fundare folosind elemente finite de suprafață sau volum. Se va prezenta un calcul a fundației utilizând elemente de tip shell în SAP2000, programul oferă posibilitatea modelării cu desprindere de pe teren, acest lucru se poate face utilizând și ETABS 2013.

Prezentare calcul fundație. Calcul SAP.

 

Bibliografie

[1] NP112/2004(2013) Normativ privind proiectarea fundațiilor de suprafață

[2] STAS 3300-1,2/1985 Calculul terenurilor de fundare în cazul fundării directe

[3] Fundații. Exemple de calcul -1967, prof. ing. Hugo Lehr

[4] Note de curs. Fundații și procedee de fundare -2007, prof. dr. ing. Iacint Manoliu

[5] Proiectarea structurilor de beton armat în zone seismice, vol. III, T. Postelnicu, I. Damian, D. Zamfirescu, E. Morariu, B. Buzăianu 

[6] FEMA 356 - Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings

[7] SREN 1997-1,2 - Proiectarea geotehnică

[7] Note de curs. Fundații izolate, prof.dr.ing. N. Botu

[8] Calculul construcțiilor pe mediu elastic -1960, M.I. Gorbunov-Posadov