doctoral nr2 2013

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

1/110

BULETINUL TIINIFIC

AL

UNIVERSITII TEHNICEDE CONSTRUCII

BUCURETI

SERIE NOU

Nr. 2 Iunie 2013

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

2/110

Disclaimer

With respect to documents available from this journal neither T.U.C.E.B. nor any of its employees make anywarranty, express or implied, or assume any legal liability or responsibility for the accuracy, completeness, orusefulness of any information, apparatus, product, or process disclosed.

Reference herein to any specific commercial products, process, or service by trade name, trademark,

manufacturer, or otherwise, does not necessarily constitute or imply its endorsement, recommendation, orfavoring by the T.U.C.E.B.The views and opinions of authors expressed herein do not necessarily state or reflect those of T.U.C.E.B., and

shall not be used for advertising or product endorsement purposes

. . .

Cu privire la documentele prezente n acest buletin, nici UTCB i niciunul din angajaii si nu garanteaz,explicit sau implicit, i nici nu i asum vreo obligaie legal sau responsabilitate pentru corectitudinea,caracterul complet sau utilitatea oricror informaii, aparate, produse sau procese prezentate.Orice referin care se face n documentul de fa la produse comerciale, procese sau servicii, folosindu-senumele de marc, numele productorului sau altele de acelai tip nu constituie n mod necesar o susinere,recomandare sau favorizare a acestora de ctre UTCB.

Prerile i opiniile autorilor, exprimate n documentul de fa, nu reflect n mod necesar prerile i opiniileUTCB i ele nu vor fi folosite pentru a face reclamsau pentru a susine vreun produs

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

3/110

CUPRINS

CREAREA UNUI GIS PENTRU REELELE DE APREZIDUALI APA PLUVIALNINCINTE INDUSTIALE ...................................................................................................................... 5

Ausama Altadmory

MODIFICAREA PERIOADEI FUNDAMENTALE A CONSTRUCIILOR CU MAI MULTENIVELURI SUBTERANE, N FUNCIE DE MODUL DE CONLUCRARE CU TERENULCONSIDERAT N CALCUL ............................................................................................................. 13

Mdlin-Vasile Coman

PROBLEME PUSE DE INTERACIUNEA TEREN APE SUBTERANE LUCRRI DEINFRASTRUCTURN ZONELE URBANE ................................................................................. 22

Georgiana Frunz

ASPECTE PRIVIND CERCETAREA PERMEABILITII ROCILOR STNCOASEFISURATE ........................................................................................................................................... 34

Laureniu Furnigel

PERMEABILITATEA BETOANELOR PREPARATE CU CEM II/B-M(S-LL)32,5R .............. 47

Radu Gavrilescu

COMPORTAREA SEISMICA STRUCTURILOR N CADRE DIN BETON ARMAT DENALTPERFORMAN............................................................................................................... 55

Luma Ahmed Aday Al-Jumaili

PERFORMANELE RETENIILOR DIN PMNT ARMAT .................................................. 61

Dan Adrian MocanuANALIZA DEPLASRILOR I DEFORMAIILOR N CAZUL OBIECTIVELORHIDROENERGETICE ....................................................................................................................... 66

Alexandra Popa

EFECTUL ORDINEI DE APARIIE A ARTICULAIILOR PLASTICE ASUPRARSPUNSULUI STRUCTURILOR DE REZISTEN................................................................ 73

Dumitru-Teodor Posea

STABILIREA DRIFT-ULUI ADMISIBIL PENTRU CLDIRILE CU PLANEE DALAMPLASATE N ZONE SEISMICE ................................................................................................ 81

Sebastian tefnescuAPLICAII ALE SCANRII LASER LA OBIECTIVE INDUSTRIALE ................................... 89

Norbert-Szabolcs Suba

STUDII PRIVIND OPTIMIZAREA SISTEMELOR DE CANALIZARE IMANAGEMENTUL NMOLULUI N AGLOMERRILE URBANE DINJUDEUL ARGE............................................................................................................................. 95

Manuela Vcrel

TEHNICI I TEHNOLOGII PENTRU REALIZAREA PORTALURILOR DE DATESPAIALE I INTEGRAREA SERVICIILOR DE CORECII DIFERENIALE GPS ......... 103

Fnic-Lucian Zavate

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

4/110

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

5/110

BULETINUL TIINIFIC U.T.C.B. NR. 2/2013 5

CREAREA UNUI GIS PENTRU REELELE DE APREZIDUALIAPPLUVIALN INCINTE INDUSTIALE

CREATING A GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM FOR WASTEAND RAIN WATER NETWORKS IN INDUSTRIAL SITES

AUSAMA ALTADMORY1

Rezumat: GIS-ul i teledetecia sunt instrumente puternice care ofer soluii pentru problemeleresurselor de ap, cum ar fi: evaluarea calitii apei, gestionarea problemelor legate de inundaii,

gestionarea resurselor de ap. Aceast lucrare i propune s descrie modalitatea practic derealizare a unui GIS pentru reelele de apa pluviali ape uzate precum i modul n care poate fiactualizat i ntreinut. Proiectul se refer la gestionarea reelelor de drenaj existente ntr-orafinrie de zahr bazndu-se pe proiectele reelelor de appluviali ape uzate. n acest scop decreeaz o baz de date spaial care conine informaii tehnice pentru toate tipurile de reele

implicate n astfel de lucrri.

Cuvinte cheie: ape uzate, GIS, reelele de drenaj, evi, cmine

Zona de studiu: Siria, Homs, rafinria de zahr

Abstract:GIS and remote sensing are powerful tools that provide solutions for water resourceissues such as water quality assessment, flood management issues and water resourcesmanagement. This paper aims to describe the practical implementation of a GIS into rainwaterand wastewater networks and how it can be updated and maintained. The project describes theexisting drainage network management in a sugar refinery based on rainwater and wastewaternetwork systems. The purpose is the creation of a spatial database containing technicalinformation for all types of networks involved in such works. [2]

Keywords: waste water, GIS, drainage networks, pipes, tanks

Study area: Syria, Homs, sugar refinery

1. Introducere

Compania Naional de zah r din Siria este oinvestiie a unui consoriu internaional n sectorulindustriei alimentare. Rafinria de zahr este situatla25 km sud de centrul oraului Homs. Dimensiunea

instalaiei i capacitatea sa de producie o face sa fie adoua cea mai mare din lume. Lucrarea de construire arafinriei de zahr situatn Jander n provincia Homsau nceput n luna mai 2008 iar valoarea investiiei afost de 90 de milioane de dolari. Potrivit datelordisponibile, capacitatea de producie a rafinriei estede un milion de tone de zahr anual.

Fig. 1 Rafin rie- seciuni

1 Drd ing. Universitatea Tehnic de Construc ii Bucureti (PhD Student, Technical University of Civil

Engineering), Facultatea de Geodezie (Faculty of Geodesy), e-mail: [email protected] de specialitate: Prof. univ. dr. ing. Moldoveanu Constantin, Universitatea Tehnic de Construc iiBucureti (Professor, PhD, Eng., Technical University of Civil Engineering Bucharest)

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

6/110


Astzi se produc 2500 tone de zahr pe zi, consumul anual de zahr n Siria pe cap de locuitorfiind 37.3 kg. Aceasta nseamn c necesarul de, 900000 tone pe an este asigurat numai deaceasta fabric, restul fiind este exportat. Rafinria conine 22 seciuni prezentate n figura 1.

2. Tipuri de sisteme de drenaj

Existtrei tipuri de sisteme de drenaj care deservesc rafin ria: reeaua de appluvial , reeauade aprezidual i reeaua de ape chimice.

Re

eaua de appluvial

Rolul acestei reele este de a drena apa de ploaie de pe strzi i trotuare printr-o reea dedrenaj de suprafa care colecteaz apa care apoi se scurge n c mine distribuite pe toatsuprafaa, aproximativ 100 de cmine pentru apa de ploaie. Cminele sunt conectate cu tuburide PVC, care au diametrul variind ntre 15-50 cm iar panta variind ntre 0,5 - 1%.

Re

eaua de aprezidual

Aceast re ea este mprit n dou sec iuni, misiunea primei seciuni este de a drena apa decanalizare din cldirile administrative i de servicii iar misiunea celei de-a doua este de adrena apa produs de turnurile de r cire, apoi cele dou sec iuni sunt legate la cminul"MS18" pentru a conduce apa pn la unitatea de tratament i apoi pentru a fi eliminatdinincint. Cminele sunt conectate cu tuburi de PVC, care au diametrul variind ntre 10-35 cm,iar panta variind ntre 0,5 - 1%.

Re

eaua de ape chimice

Reeaua de ape chimice este compus din 9 c mine conectate prin conducte speciale (c-PVC)pentru drenarea apei produs n cl direa de procesare ctre unitatea de tratare, diametrulconductei fiind de 20 cm.

3. Crearea unui sistem informatic geografic pentru re

elele de ap pluvial si aprezidual

Este nevoie de dou tipuri de date pentru a crea sistemul: datele de tip punct care se refer lacmine i datele de tip linie care se referla conducte. Primul pas const n preg tirea datelordisponibile pentru a fi importate ntr-un software GIS. Al doilea pas const n realizarea uneibaze de date spaiale pentru fiecare reea prevzut cu norme specifice care s ne ajute s efectuam procesul de urmrire i analiz al elementelor re elei.

Pregtirea datelor pentru a fi importate n ArcGIS

Proiectele necesare rafinriei se referla:

Amenajarea teritoriului, detaliile cminelor pentru apele pluviale, detaliile cminelor pentruapele reziduale, planul conductelor pentru apele pluviale, planul conductelor pentru apelereziduale, tabele ce conin informaii legate de poziia i de proiectarea cminelor.Software-urile utilizate: ArcGIS 10, AutoCAD 2004, Microsoft Excel 2007.

Tabelele Excel conin datele de proiectare ale fiecrui cmin ce au fost extrase din AutoCADlegate de informaii spaiale, dupcum urmeaz :

ID: numrul de identificare al cminuluiTip: definete tipul cminului (apa pluvial sau apa rezidual )

X, Y: coordonarea centrului cminuluiDimensiuni: dimensiunea interioar a c minului

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

7/110


Cut_lvl: se referla nivelul inferior al cminuluiOutlet_lvl: reoferindu-se la nivelul evii de ieireManhole_lvl: nivelul superior al cminuluiImagine: o fotografie cu detaliile de proiectare ale cminului

Trei fiiere Excel au fost create n mod independent pentru fiecare reea, iar fiierele sunt gatapentru a fi importate n programul ArcGis pentru a ncepe construirea bazei de date.

Construirea bazei de geodate

Baza de geodate este o colecie de seturi de date geografice de diferite tipuri, care suntprincipalul mecanism folosit pentru a organiza i de a folosi informaiile geografice nArcGIS. Baza de geodate conine trei tipuri de seturi de date principale:

clasele caracteristicilor (Feature classes)

seturi de date raster

tabele

Sunt 2 tipuri de baze de geodate: Baza de geodate fiier care stocheazseturi de date ntr-un fiier in computer. Fiecare set

de date este organizat ca un fiier i poate fi de pnla 1 TB.

Baza de geodate personalcare stocheazseturi de date ntr-o bazde date de tip Access.mdb pe disc. Dimensiunile de stocare a bazei de geodate personale sunt limitate n modefectiv ntre 250 i 500 MB pentru ntreaga baz de geodate i sunt suportate numai peWindows.[1] [3] Pentru baze de date de dimensiuni mai mari pot fi utilizate alte baze dedate (DB2, Oracle).

n aceast etap de lucru au fost importate tabelele n ArcGIS i au fost transformate inshapfiles bazate pe sistemul de coordonate sirian definit n software-ul "Projected Coordinate

System: Deir_ez_Zor_Levant_Stereographic ". S-a creat o baz

de geodate de tip fiier i s-auimportat fiierele de tip punct ale claselor:

Cmine pentru apa pluvialCmine pentru apa rezidualCminele de apa chimic

Urmtorul pas este de a crea 3 clase ale elementelor de tip linie (conducte) in baza de geodatepentru fiecare reea i trasarea liniilor de conectare a cminelor pentru a finaliza reelele.(Figurile 2 i 3).

Fig. 2 Reeaua de appluvial Fig. 3 Reeaua de aprezidual

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

8/110


Construirea reelelor geometrice

O reea geometric este o rela ie de conectivitate ntre o colecie de clase de elemente ntr-unset de date. Fiecare element are un rol n reeaua geometric, fie o muchie fie o jonciune.Clasele multiple pot avea acelai rol ntr-o singur re ea geometric.

Metodologia de bazpentru a crea o re ea geometric este de a determina care sunt clasele deobiecte care vor participa la reea i ce rol va juca fiecare. Opional se pot specifica o serie deparametri care caracterizeaz re eaua.

n acest proiect sunt trei reele diferite i fiecare reea are o clasde elemente de tip punct -"cmine" i o clasa de elemente de tip linie- "conducte". Cnd se construiete o reeageometric, clasele de elemente trebuie sexiste deja n setul de date, deci se vor crea 3 seturide date de clas ale elementelor con innd fiierele cminelor i conductelor.

O reea geometric este un set de muchii conectate i intersecii, mpreun cu normele deconectivitate, care sunt folosite pentru a reprezenta i modela comportamentul unei reelecomune de infrastructur n lumea real . Clasele de obiecte ale bazei de geodate sunt folositeca surse de date pentru a defini reeaua geometric. Se pot defini rolurile pe care diferiteelemente le vor juca n reeaua geometric i regulile pentru modul n care circul resurseleprin reeaua geometric.[7]

Reele geometrice sunt compuse din dou elemente principale: margini i jonciuni.Marginile - O margine este un element care are o lungime prin care curge un produs.Marginile sunt create din clasele de tip linie ale elementului dintr-un set de date.

Exemple de margini: conducte de ap, linii de transport electricitate , conducte de gaz i liniitelefonice.

Jonciuni- O jonciune este un element ce permite ca dou sau mai multe margini s se

conecteze i care faciliteaz transferul resurselor si fluxul ntre margini. Jonc iunile suntcreate din clasele de tip punct ale elementelor intr-un set de date ale acestora.Exemple de jonciuni: siguran, switch-uri, robinete, i supape

Reelele sunt adesea folosite pentru a modela sistemele din lumea real n care direc ia dedeplasare prin reea este bine definit. De exemplu, ntr-o reea de ap, direcia de curgerea apei poate fi de la o staie de pompare spre un client sau de la clieni la o instalaie detratare. Reele geometrice sunt un exemplu al unui sistem de flux direcionat unde fiecaremargine are o direcie fix de curgere, cum ar fi o re ea de curgere a unui ru n aval,interiorul canalelor hidrologice.

Direcia de curgere ntr-o reea se calculeaz de la o serie de surse i bazine. n acestproiect apa este condus de la bazin c tre staia de epurare aa c se va folosi doaropiunea bazin (Sink).

Jonciunile n reelele geometrice pot aciona ca surse sau bazine. Cnd se creeaz o nou clas nod de elemente ntr-o re ea, se poate specifica ce clase nod de elemente dispune deelemente al cror rol auxiliar ar putea fi surse, bazine, sau nici unul. Dac se specific c aceste elemente pot fi surse sau bazine, un cmp numit AncillaryRole se adaug la clasa deelemente pentru a nregistra dacacest element ac ioneazca o surs , bazin, sau nu. Dac nueste deja prezent, un domeniu numit AncillaryRoleDomain va fi creat i asociat cu clasele deelemente care acioneazca surse sau bazine. (Figura 5)

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

9/110


Fig. 4 Wizard (vrjitor) pentru crearea unei noireele geometrice

Fig. 5 Jonciunile n reelele geometrice

4. Analiza reelei geometrice i sarcini de urmrire

Odatce existo reea geometricfuncional, se pot efectua analize pe ea. "Utility NetworkAnalyst toolbar" in ArcMap permite selectarea unei reele geometrice, setarea i vizualizareadireciei de curgere, modificarea parametrilor de analiza, adugarea de steaguri i bariere

pentru analize, i efectuarea operaiilor de urmrire.

n aplicaiile reelelor de utiliti, cunoaterea direciei de curgere de-a lungul marginilorreelei poate fi esenial. Stabilirea direcia de curgere ntr-o reea geometricdetermindirecia n care curge produsul de-a lungul fiecrei margini.Direcia de curgere ntr-o reea este determinat de urmtoarele:

Conectivitatea reelei Locaiile surselor i bazinelor din reea

Starea elementelor: activate sau dezactivateSursele i bazinele conduc fluxul printr-o reea de utiliti. Sursele sunt elemente de jonciunecare mping fluxul de la ele prin marginile reelei. Bazinele sunt elemente de jonciune caretrag fluxul spre ele de la marginile reelei. De exemplu, ntr-o reea de ap rezidual,instalaia de tratare poate fi modelatca un bazin deoarece gravitateaconduce toatapa spreel. Figurile 6, 7 i 8 prezint direcia de curgere pentru fiecare reea i locaia pentru

jonciune bazin.

Fig. 6 Direcia de curgere inreeaua de apa pluvial

Fig. 7 Direcia de curgere in reeauade apa rezidual

Fig. 8 Direcia de curgerein reeaua de apa chimic

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

10/110


5. Urmrirea in reeaua geometric

Analiza reelei implic urmrirea. Termenul de urmrire este folosit aici pentru a descrieconstruirea unui ansamblu de elemente de reea n conformitate cu unele proceduri. Operaiade urmrire poate fi privitca fiind o foaie transparentsuprapuspe o hart a unei reele

geometrice i urmrirea pe aceasta a tuturor elementelor reelei care se dorete a fi incluse nraportul (rezultatul)final. [1][2]

Urmrirea in amonte (Trace upstream)

Cutarea tuturor elementelor care se afl namonte (fa de direcia de curgere) de un

punct dat n reea, ar putea fi folositpentru adetermina cminele sau supapele care trebuienchise pentru a opri apa la o eventualspargere de conducte. (Figura 9)

Fig. 9 Urmrirea in amonte

Urmrirea in aval (Tracing downstream)

Cutarea tuturor elementelor reelei care se

afl n aval direcia de curgere) de un punctdat n reea poate fi utilizat pentru aidentifica pri ale reelei afectate de oscurgere in aval. (Figura 10)

Fig. 10 Urmrirea in aval

Gsirea de elementelor comune care sunt n

amonte de un set de puncte n re

ea

(Finding common ancestors):

Gsirea de elemente comune care sunt namonte de un set de puncte n reea poate fifolosit pentru a identifica surse comune deap care furnizeaz servicii n mai multelocaii. (Figura 11)

Fig. 11 Gsirea de elemente comune

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

11/110


Gsirea elementelor care sunt conectate laun anumit punct prin intermediul re

elei

(Find Connected)

Aceastopera ie localizeaztoate elementeleconectate la un singur steag. De exemplu,dac o conduct dintr-o re ea de apizbucnete, am vrea s tim cum s izolamconducta rupt. n reeaua de ap trebuie s se gseasc cele mai apropiate supape deconducta spart, astfel nct s nchidemaceste supape i sa izolm problema.

Fig. 12 G sirea elementelor conectate

Gsirea elementelor care nu sunt conectatela un anumit punct prin intermediul re

elei

(Finding disconnected)

Rezultatele acestei operaii de urmrire suntopuse celor afiate de "Find Connectedtrace". Dac se testeaz conectivitateareelei, rezultatele operaiei "FindDisconnected" pot fi mai uor de vizualizat ianalizat. De exemplu, dacse tie c cea maimare parte a reelei este conectat, folosind

funcia "Find Disconnected" se poate verificamai uor dac toate elementele sunt afi atedect efectuarea unei operaii "FindConnected" pentru a ne asigura c toateelementele sunt afiate.

Fig. 13 G sirea elementelor ne conectate

Gsirea buclelor (Finding loops):

Aceast opera ie de urmrire este util pentru

identificarea prilor reelei n care fluxul nupoate fi determinat pe baza configuraieisurselor i bazinelor. Funcia "Find Loops"gsete elemente care pot fi atinse din dousau mai multe direcii.

Fig. 14 G sirea buclelor

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

12/110


Gsirea unei cai intre doua puncte (FindPath)

Funcia "Find Path" urmrete calea ntredousau mai multe steaguri n re ea. Aceast

funcie este utilizat pentru a g si cel mai buntraseu pe baza ponderii selectate. Deexemplu, se poate gsi calea cea mai scurtsau calea unde conductele au cel mai marediametru. Dac nu specific ponderea, ceamai bun cale dintre steaguri va fi calea cucel mai mic numr de elemente.[4]

Fig. 15 G sirea cii dintre doua puncte

6. Concluzii

Crearea unei colecii cu aceste tipuri de date (clasele elementelor, seturi de date raster,tabele)este primul pas n proiectarea i construirea unui baze de geodate (geodatabase). De obicei,utilizatorii ncep prin construirea unui numr de aceste tipuri de seturi de date fundamentale.Apoi se adaug sau extinde baza de geodate cu capacit i mai avansate (de exemplu, prinadugarea de topologii, reele sau subtipuri) pentru a modela comportamentul GIS, meninndintegritatea datelor i de a lucra cu un set important de relaii spaiale;[3]Este important de tiut c elementele dezactivate sunt contabilizate atunci cnd se stabile tedirecia de curgere. Dezactivarea unui element l face sa reacioneze ca n cazul n caredebitul nu este suportat. Astfel, dezactivarea unui element nseamnc direc ia de curgere nupoate fi setata pentru elementul dezactivat sau pentru acele elemente care sunt conectate lasurse sau bazine exclusiv prin elementul dezactivat;Fluxul se direcioneazdeparte de surse sau spre bazine. Pentru c direc ia de curgere poate fistabilit fie cu ajutorul surselor sau bazinelor, de obicei, este suficient s se specifice numaisursa sau doar bazinul ntr-o reea ( altfel, reeaua poate avea margini cu flux nedeterminat);Cnd se lucreaz cu re ele, urmrirea implic conectivitate. Un element de re ea poate fiinclus ntr-un raport de urmrire numai dac acesta este conectat ntr-un fel cu alte elementeale raportului de urmrire. Rezultatul urmririi este constituit dintr-un set de elemente alereelei care sunt gsite prin operaia de urmrire;"Trace Task" (Sarcina de urmrire) poate fi folosit pentru a testa re eaua, n special funciide urmrire amonte (Trace Upstream) i aval (Trace Downstream). Unele zone pot aprea anu fi conectate, dar ele pot fi, de fapt, canalizri interne i sa aib un bazin diferit. Toate

aceste reele izolate trebuie s fie privite cu aten ie pentru a se asigura dac acestea suntlegitime sau nu.

Bibliografie

[1] Arctur D., Zeiler M. : Designing Geodatabase. Case studies in GIS data modelling ESRI Press; 2005[2] ESRI, "GIS for Water and Wastewater", http://www.esri.com/industries/water/index.html[3] ESRI,"Building Geodatabases"; ESRI training course; ESRI Press; USA; 2010[4] ESRI, Working with Geometric Networks for Utilities; ESRI training course; ESRI Press; USA; 2010[5] ESRI. " GIS for Pipelines ", http://www.esri.com/industries/pipeline/index.html[6] Said easa, Yupo chan Urban planing and development applicatios of GIS USA; 2000[7] U.M.Shamsi,"GIS applications for water, wastewater, and stormwater systems"; CRC Press; USA; 2005

Aplicaii utilizateArcGIS 10; http://www.arcgis.com; AutoCAD 2004 ; http://www.autodesk.com/; Microsoft Excel 2007;http://office.microsoft.com

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

13/110


MODIFICAREA PERIOADEI FUNDAMENTALE ACONSTRUCIILOR CU MAI MULTE NIVELURI SUBTERANE, N

FUNCIE DE MODUL DE CONLUCRARE CU TERENULCONSIDERAT N CALCUL

MAIN PERIOD MODIFICATION OF MULTI- STOREYUNDERGROUNDSTRUCTURES, DEPENDING ON SOILINTERACTION CONSIDERED FOR DESIGN PURPOSES

MDLIN-VASILE COMAN1

Rezumat: Dimensionarea elementelor de rezisten ale unei structuri este strns legat deaprecierea corecta parametrilor dinamici ai acesteia. Modelarea conlucrrii teren-structuradevenit esenialn proiectarea curenta cldirilor datorit, n special, influenei pe care o are

asupra perioadei proprii de vibraie. n acest sens este propuso metodde a realiza legturadintre modelul discretizat i terenul de fundare, n scopul de a obine prin calcul rezultate ct maiapropiate de cele reale. De asemenea este evideniat influena rigiditii infrastructurii asuprarezultatelor analizei.

Cuvinte cheie: interaciune, teren-structur, parametri dinamici, model

Abstract:The design and dimensioning of the structural elements of a building are closely relatedto the accurate assessment of its dynamic parameters . The modelling of the soil-structureinteraction has become a prerequisite for the current design of buildings and this is in particulardue to the influence that it has on the self period of vibration of the structure. In this respect, thereis a method proposed so as to make a connection between the discrete model and the foundation

soil, with a view that the results achieved through calculations be as close as possible to the actual

results. In addition, the influence of the infrastructure stiffness on the results of the analysis is alsomarked out.

Keywords: interaction, soil-structure, dynamic parameters, model

1. Introducere

n ultimii ani, n domeniul proiectrii cldirilor, au fost abordate mai multe metode derealizare a legturii modelelor de calcul cu terenul, n ncercarea de a simula realitatea.Rezultatele analizelor au dovedit cu prisosin influen a conlucrrii terenului cu structura, curepercusiuni asupra strii de eforturi din elementele structurale din infrastructur i

suprastructur, precum i cu modificri ale caracteristicilor dinamice ale structurii peansamblu. Problema principal este reprezentat de determinarea i alegerea tipului dereazeme ale modelului discretizat n baza unor parametri reprezentativi ai terenului.Reazemele reprezint restric iile de tip deplasare sau rotire impuse unor puncte sau zone, nncercarea de a simula ncastrarea n teren sau, dupcaz, interac iunea cu terenul.

n proiectarea curent se utilizeaz modele simplificate de legare a structurilor cu terenul, nspecial prin ncastrarea modelului discretizat la nivelul de separaie dintre suprastructur iinfrastructur, sau la nivelul sistemului de fundare (radier). n cazul infrastructurilor cu mai multe

1

Ing., (Eng.), S.C. POPP & ASOCIA II S.R.L. Bucureti, e-mail: [email protected] de specialitate: Prof. univ. dr. ing. Moldoveanu Constantin, Universitatea Tehnic de Construc iiBucureti (Professor, PhD, Eng., Technical University of Civil Engineering Bucharest)

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

14/110


niveluri subterane se utilizeaz leg turi de tip reazem simplu, ce permit o rotire spaial ideplasarea pe vertical, aplicate pe suprafaa pereilor perimetrali, n special n dreptul planeelor.

Fig. 1- Modele discretizate f rinterac iune teren-structur

2. Modele ameliorate de calcul pentru cldiri nalte cu mai multe subsoluri

Posibilitatea de a introduce coeficieni de pat n variantele performante ale programelor decalcul a deschis calea ctre modelarea interaciunii terenului cu structura.

Coeficientul de pat, numit i modul de reacie, sau coeficientul de tasare se definete (conform[11]), ca reprezentnd raportul dintre presiunea care se dezvolt ntr-un mediu elastic(pmnt) ntr-o anumit sec iune a unui element de construcie rezemat pe acel mediu itasarea corespunztoare a terenului n seciunea respectiv.

Se propune astfel, un calcul al coeficienilor de pat prin Metoda Winkler Perfecionat lanivelul bazei sistemului de fundare (radierului), ce const n dependen a coeficienilor de pat(ks) de compresibilitatea terenului (E), precum i de dimensiunile radierului (B, L).

ks=p/s s = f(p, E, B, L) deci ks=f(E, B, L)Nodurile structurii discretizate au asociate grade de libertate. La discretizarea structurii nelemente finite, deplasrile nodale includ i deplasrile nodurilor din rezemri, iar forelenodale includ reaciunile din rezemri.

Fig. 2 - Modelul de calcul al rigiditii infrastructurilor

Se pot specifica pe direcia gradelor delibertate, definite n sistemul de axe general iasociate unor puncte nodale, reazemeelastice, iar reaciunile din resoarte suntproporionale cu deplasrile. Astfel, sedetermindeplasarea pe vertical a radierului,

precum i reaciunile din noduri.Pentru celelalte dou direc ii n plan aleradierului trebuie introduse blocaje saureazeme de tip elastic. ntotdeauna trebuie canumrul legturilor simple s fie mai maredect numrul ecuaiilor de echilibru, pentrua obine un model cu caracteristicile uneistructuri de tip static nedeterminat.

n acest sens se va determina coeficientul de rigiditate al terenului de fundare la foreorizontale (alunecare pe talp), apelndu-se la ipoteza semi spaiului elastic ([2]), caracterizat

prin parametrii:E = modul de elasticitate;= coeficientul lui Poisson (se accept = 0,5).

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

15/110


H - reprezintfor a tietoare de baz rezultat n gruparea special ;

V - reprezintgreutatea cl dirii specificgrup rii ncrcrilor verticale de lung durat ;

h - deplasarea lateral a structurii n masivul de p mnt;

s - tasare pe direcie vertical;

L i B - dimensiunile n plan ale radierului sau sistemului de fundare.

Rezult:

+

+=

B

L1

6,01

V

Hsh (1)

Tasarea conform rezolvrii lui Boussinesq (admind= 0,5) devine:

( ) ( ) LEV6,0

5,01LBE

BV8,0

1E

p

s

22

=

=

= (2)

+

+

=

+

+

=

B

L1

6,01

LE

H6,0

B

L1

6,01

V

H

LE

V6,0h (3)

Coeficientul de rigiditate transversalal t lpii Kh se determinastfel:

+

+

=

+

+

==

B

L1

6,01

LE67,1

B

L1

6,01H6,0

HLE

HK

hh (4)

Se observc extrapolnd n ipoteza men inerii n domeniul elastic pentru H = V, deplasareaorizontal este:

+

+=

B

L1

6,01sh (5)

Deci, se poate considera un coeficient de pat transversal mediu (n cazul H = V = p).

B

L1

6,01

1

s

p

B

L1

6,01s

k

hh

+

+=

+

+

== (6)

BL1

6,01

1kk sh

+

+=

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

16/110


i coeficientul global de rigiditate transversal (pe ntreaga talp a funda iei) este:

LBkK hh = (7) n relaia 2 tasarea calculat s este supraevaluat , deoarece formula Boussinesq rezult pentru o zonactiv infinit .

Deci, dacse calculeaz s cu o zon activ limitat , rezult tas ri mai mici i coeficieni depat ks i kh mai mari. Calculul cu formula 2 este, deci, acoperitor.

Trebuie fcut i verificarea la alunecare pe talp.

H V x , unde: coeficient de frecare teren beton (se poate lua acoperitor din [10]).

n studiul din prezenta lucrare se determin rigiditatea transversal pentru terenul constituitdin lut i pentru terenul constituit din nisip i pietri. Dimensiunile n plan ale radierelormodelelor discretizate sunt B x L, adic30,00 x 30,00 m.

Pentru studiul comparativ, n modelele de calcul analizate au fost luate n considerare valorileKh uor acoperitoare fa de cele rezultate n urma m surtorilor din situ:

- Teren de compresibilitate medie Kh1 400 x 103 kN/m

n continuare se propune determinarea coeficientului de reaciune orizontal n scopul de amodela interaciunea teren-structur pe ntreaga suprafa a pere ilor laterali din infrastructur(a se vedea [8]).

Pe parcursul realizrii unei excavaii, peretele de incint tinde s se deplaseze c tre interiorulexcavaiei datorit dezechilibr rii presiunilor. Dupatingerea mpingerii active, presiunea decontact rezultatse men ine constantindiferent de cre terea deplasrii laterale.

n situaia n care peretele de incint se deplaseaz c tre masivul de pmnt, presiunea decontact va crete odatcu deplasarea, pn la atingerea presiunii (rezisten ei pasive).

a , p - deplas rile care provoac cedarea activ sau pasiv se determin pe modele la scar redussau prin m surtori n situ.

Fig. 3- Schem conlucrare perete vertical infrastructur teren

Conform modelului Winkler: pp = kp x , unde: kp coeficient de pat orizontal.

O diagram schematizat , stabilitpe baze experimentale, ce surprinde rela ia dintre presiunea

de contact aferent mpingerii active i celei pasive i deplasrile laterale ale peretelui deincinteste prezentat n figura 4 ([7]).

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

17/110


n care: pa presiunea activ; pp presiunea pasiv; p0 presiunea n stare de repaus.

Fig. 4- Schematizarea rela iei ntre presiunea de contact i deplasarea laterala peretelui de sprijin

Relaia (, ph) n domeniul liniar (elastic) s-a stabilit experimental i este recomandat nnormele europene. Coeficientul de reaciune orizontaleste, deci:

pk hp= (8)

n studiul particular al prezentei lucrri au fost luai n calcul urmtorii parametri:

= a = 0,0005hpentru p mnt ndesat i = a = 0,002hpentru p mnt afnat.( )

;KKppp

ka

a0z

a

a0

a

hp

=

== ;sin1K0 = .2

45tgK 2a

=

n cazul pmntului afnat: = 18 kN/m3;

= 20; h = 10 m; K0 = 0,65; Ka= 0,5;

( )z135

102

5,065,018zk

3p =

=

(kN/m3);

z n metri.

Deci kp variaz liniar de la cota terenuluinatural la z = 0,00 m avem kp3=0, iar pentruz = 10,00 m rezultk p3 = 1350 kN/m

3.Fig. 5- Distribu ia - coeficieni de pat i rigiditi pe

infrastructur

3. Calcule comparative efectuate

Pe parcursul prezentului studiu au fost analizate mai multe tipuri de modele de structuri princare s-au evideniat diferene notabile din punct de vedere al parametrilor dinamici.

n acest scop au fost extrase trei modele de structur reprezentative privind rezultateleobinute.

Structurile analizate prezinturm toarele caracteristici geometrice:

Model CN - este reprezentat prin modelul unei structuri P+10Etaje, ncastrat la cotaterenului natural. Caracteristicile geometrice ale suprastructurii sunt (figura 6):

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

18/110


Fig. 6 - Plan etaj curent Moel CN

Nucleu central 6,00 x 6,00 m din beton armat cugrosime perei 90 cm;

Stlpi centrali 120 x 120 cm; Stlpi perimetrali 70 x70 cm;

Planee etaje suprastructurgrosime 15 cm; Grinzi suprastructur pe dou direc ii 40 x 60 cm;

Dimensiunile n plan 30,00 x 30,00 mcu 5 travee de6,00 m i 5 deschideri de 6,00 m;

nlimile de nivel: het = 3,50m; hparter = 4,50m;

nlimi caracteristice:Hsuprastructur = 39,50 m.

Cota terenului natural se consider la cota 0,00 m de la care se face separa ia ntre

suprastructur i infrastructur.Model CN1- se definete ca fiind modelul unei structuri identiccu cea descris la modelulCN, la care se adaug o infrastructur pe adncimea a 3 subsoluri (3S+P+10Etaje).Caracteristicile geometrice ale infrastructurii:

Planee 22 cmgrosime;

Hsubsol = 3,00 m;

Hinfrsuprastructur= 9,00 m;

Grinzi pe ambele direcii 40 x 60 cm;

Stlpii centrali i marginali sunt continuai n infrastructur cu acelea i dimensiuni; Nucleul de beton i pstreazintegral caracteristicile din suprastructur ;

Radier cu grosime de 1,00 m;

Perete perimetral 30 cm.

Model CN3 - se definete ca fiind modelul uneistructuri identice cu cea descris la modelul CN1, lacare se adaug 8 pere i radial (30 cm) pe adncimeacelor 3 subsoluri (figura 7).

n cazul modelelor CN1 i CN3, legturile cu terenul s-au realizat prin coeficieni de pat pentru a reliefaconlucrarea teren - structur. Au fost alese cele doumodele n scopul de a fi comparate perioadele propriifundamentale i de a se evidenia influena rigiditiiinfrastructurii.

Fig. 7 - Plan subsol Model CN3

Coeficienii de pat utilizai sunt corespunztori ncrcrilor statice i au urmtoarele valori:sub radier ks1=5.000 kN/m

3; Kh1 400 x 103 kN/m; coeficien ii de reaciune orizontali pe

pereii perimetrali de incint k p3=1.350 kN/m3. n cazul ncrcrilor dinamice, valorile

coeficienilor de reaciune au fost multiplicate cu 3, conform determinrilor empirice descrisen literatura de specialitate.

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

19/110


Structura de baza CN este modelat avnd ncastrare total la cota 0,00, iar parametriidinamici rezultai sunt caracteristici, evident, unei structuri care nu conlucreazcu terenul.

Pentru evaluarea forei seismice se determin coeficientul seismic (conform [5]):

( )187,085,0

3

75,224,000,1

q

Tac 1

gI === (9)

I = 1,00 - este factorul de importan- expunere al construc iei;

(T1) = 2,75 ( pentru TB < T1 < TC);

q = 3,00 factorul de comportare (structurcu nucleu - clasa H ductilitate);

= 0,85 - factor de corec ie care ine seama de contribuia modului propriu fundamental prinmasa modal efectiv asociat acestuia.

Greutatea suprastructurii: 135331G= kN;

Fora seismicde baz :25306135331187,0GcFb ===

kN. (10)Rezultatele analizelor asupra modelelor menionate, ne arat faptul c au loc schimb ri aleparametrilor dinamici proprii ai structurii, dacse ine seama i de interaciunea terenului custructura. Creterea perioadei proprii fundamentale aparinnd unui model discretizat poatedetermina creteri sau scderi ale factorului de amplificare , unde factorul de amplificaredinamic maxim a accelera iei orizontale a terenului de ctre structur.

Modificarea factorului poate modifica valoarea for ei seismice aferente structurii n senscresctor, dar i descresctor. Fora tietoare de baz corespunz toarea modului propriufundamental se determin astfel (conform [5]):

( ) mTSmcF 1dIb == (11)Sd(T1) ordonata spectrului de rspuns de proiectare corespunztoare perioadei propriifundamentale T1;

BTT0 ( ) ( )

.q

TaTS g1d =

Fig. 8 - Spectrul normalizat de r spuns elastic pentruzonele cu Tc=1,6 s

Determinarea cu exactitate a perioadei proprii

devine o problem esen ial de dimensionarea unei structuri. Valoarea forei tietoare debaz este n strns corelare cu valoareaperioadei proprii fundamentale. n situaiaproiectrii utiliznd o schem de rezemare detip ncastrat, dac perioada propriefundamental se situeaz n intervalul0

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

20/110


Fig. 9 - Spectrul normalizat de r spuns elastic pentruzonele cu Tc=1,0 s

Conform celor demonstrate, perioadeleproprii fundamentale n schemele ce surprindinteraciunea teren - structur au valorimajorate fa de modelul ncastrat la cotaterenului. n acest caz, creterea valoriiperioadei proprii fundamentale determin ocretere a valorii (T) i implicit valoareaforei tietoare de baz necesitndsuplimentarea dimensiunii elementelor icantitile de armtur.

Fig. 10- Spectrul normalizat de r spuns elastic pentruzonele cu Tc=0,7 s

Exceptnd modelul ncastrat, raportulprocentual al perioadelor dintre cea mai rigidinfrastructur CN3 i cea mai flexibil CN1

este de: 1,3 / 1,17 x 100= 89%.Pentru zonele unde perioada de col esteTc=1,6 s i se utilizeaz spectrul normalizatdin graficul din figura 8, celor trei modeleCN (T=0,71 s), CN1 (T=1,39 s) i CN3(T=1,25 s) le corespund aceeai valoare(T)= 2,75, deci i fora tietoare de baz este identic pentru toate modelelediscretizate.

n cazul n care structura este situatn zonele unde perioada de col este Tc=1 s se remarc

faptul c modelul CN se situeaz cu perioada T=0,71 s pe palier, iar valoarea func iei(T)=2,75. Modelul cu infrastructur rigid CN3, avnd o perioad T=1,17 s coboar de pezona palierului, rezultnd o valoare a coeficientului (T)= 0x T C / T = 4,4/1,25= 2,2, iar ncazul modelului CN1 cu infrastructurmai pu in rigid (T)= 0 x T C / T = 4,4/1,39= 1,98.Reducerea de for seismic pentru structura rigid CN3 este cu 20%, iar pentru structura maipuin rigid CN1cu 28%.

n cazul n care structura este situat n zonele unde perioada de col este Tc=0,7 s, se remarc faptul cmodelul CNse situeaz cu perioada T=0,71 s pe zona de palier, iar valoarea (T)= 2,75.

Fig. 11- Spectrul normalizat de r spuns elastic pentruzonele cu Tc=1,6 s (P+14E)

Modelul cu infrastructur rigid CN3, avnd

o perioad T=1,17 s coboar de pe zonapalierului, rezultnd o valoare a coeficientului(T)= 0 x T C / T = 1,925/1,25= 1,54, iar ncazul modelului CN1 cu infrastructur maipuin rigid (T)= 0 x T C / T = 1,925/1,39=1,38.

Reducerea de for seismic pentru structur rigid CN3 este de 44%, iar pentru structurmai puin rigid CN1scade cu 49%.

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0 1 2 3 4 5

Spectrulnormalizatderaspunselasticpentru

zonelecuTc=1.0s

(T) incastrat CN1 CN3

=0.05

0.7s,Tc

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

21/110


Modelul de structur cu 10 nivele, amplasat n zona Bucure tiului, unde perioada de col Tc=1,6 s, dup cum se observ , nu este influenat de terenul de fundare pentru perioadeleobinute: CN (T=0,71 s), CN1 (T=1,39 s) i CN3 (T=1,25 s). n cazul structurilor cu 15nivele, perioadele proprii fundamentale conform analizelor cresc pn la valorile: CN(T=1,065 s), CN1 (T=2,08 s) i CN3 (T=1,87 s), iar valorile coeficientului sunt

urmtoarele: CN (=2,75), CN1 ( =2,03) i CN3 ( =2,35), obinndu-se astfel reduceri aleforei seismice de pn la 25%. Efectele tehnico-economice ob inute printr-o modelareadecvat devin astfel semnificative (a se vedea figura 11).

4. Concluzii

Aprecierea perioadei proprii fundamentale a unei cldiri prin analizele de calcul este deosebitde important sub dou aspecte: evitarea rezonan ei i aprecierea ct mai corect a perioadeifundamentale n raport cu spectrele normalizate de rspuns elastic i implicit apreciereacorecta valorii coeficientului . Este cunoscut faptul cprin efectul de rezonan , eforturilede tip M i T pot crete de la 3 pn la 12 ori mai mult fa de cele ob inute din ncrcri

statice. Prin cunoaterea parametrilor reali se pot evita incertitudinile cu privire lasensibilitatea structurii la fenomenele de amplificare dinamic- cvasirezonan . Sub cel de-aldoilea aspect, cunoaterea perioadei proprii fundamentale a structurilor proiectate estenecesar n scopul dimension rii corecte a elementelor verticale din suprastructur (stlpi,perei, panouri contravntuite sau nuclee).

Diferenele obinute ntre modelele de calcul ce in seama de interaciunea teren-structur i celesimplificate prin considerarea unei legturi de tip ncastrat, la jonciunea cu infrastructura, potconduce deopotrivde la supradimension ri exagerate la subdimensionri majore.

Alegerea unei scheme simple de rezemare, ncastrare la cota terenului, nu poate fi numit ometod acoperitoare de proiectare.

Modificarea parametrilor dinamici n sens superior, se obine chiar i pentru structurilefundate pe roc i deci, cu att mai mult, pentru terenurile bune sau cele medii.

Bibliografie

[1] ACI Committee 201 - Guide to durable concrete. Journal of the American Concrete Institute nr. 12/1977;[2] Brinch-Hansen, J. - Simplified stress determination in soils - The Danish Geotechnical Institute, Bulletin Nr.

20/1966;[3] Marcu A., Popa H., Boraru I., Dumitrescu F. - Calcule i msurtori de deformaii i de deplasri la o

incintadnc din pere i mulai i la construciile nvecinate - Lucrrile celei de a X-a Conferine Naionalede Geotehnic i fundaii, vol. II, Bucureti, 2004;

[4] Marcu A., Popa H., Marcu D., Coman M., Vasilescu A., Manole D. - Impactul realizrii construciilor nexcavaii adnci asupra cldirilor existente n vecintate - Revista construciilor nr. 33/2007;[5] P100-1/2006 - Cod de proiectare seismic. Prevederi de proiectare pentru cldiri;[6] P100-3/2008 - Cod de proiectare seismic, prevederi pentru evaluarea seismica cl dirilor existente;[7] Popa H. Modelarea numeric i n laborator a comportrii pereilor ngropai, Editura Conspress,

Bucureti, 2003;[8] SR EN 1997-1:2004 - Anexa C3;[9] SR EN 1997 -1 (mai 2006). Eurocod 7; Proiectarea geotehnic. Partea 1: Reguli generale;[10]STAS 3300/2-85;[11]STAS 3950-81.

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

22/110


PROBLEME PUSE DE INTERACIUNEA TEREN APE SUBTERANELUCRRI DE INFRASTRUCTURN ZONELE URBANE

PROBLEMS CREATED BY SOIL-UNDERGROUND WATERINTERACTION INFRACSTRUCTURE WORKS IN URBAN AREAS

GEORGIANA FRUNZ1

Rezumat: Mediul subteran construit reprezinto zoncare pune multiple probleme n gestionareasa probleme legate de gestionarea resurselor de ap, dificulti legate de realizarea de noiconstrucii subterane (perei ngropai, tuneluri, lucrri de epuizmente etc.), de interpretare adatelor din investigaii hidrogeologice sau de influene ale noilor construcii asupra lucrrilorexistente. Gestionarea acestui mediu este nci mai dificildin cauza multitudinii de lucrri, amodului cteodat haotic de dezvoltare a subteranului construit, a legislaiei deficitare, a

formelor diverse de proprietate asupra imobilelor care presupun i lucrri n subteran, precum ia lipsei unei autoriti care sgestioneze cu adevrat aceastzondin mediul urban. Cercetareaa fost realizat n cadrul proiectului Platform de gestiune a apei subterane din mediul

sedimentar n zone urbane SIMPA finanat de ANCS. Acest proiect al Universitii Tehnice deConstrucii Bucureti i propune realizarea unei platforme bazate pe tehnici GIS a mediuluisedimentar din zona Bucureti. In cadrul acestui proiect componenta geotehnic intervine nmodul de caracterizare a terenului de fundare din punct de vedere geotehnic i al parametrilorhidraulici (conductivitate hidraulic), precum i in modelarea i cuantificarea interaciunilor careapar ntre lucrrile subterane impermeabile de tipul pereilor ngropai sau tunelurilor i apa

subteran. Articolul prezint problemele de interaciune din mediul subteran urban dintrelucrrile inginereti i apa subteran, ilustrate prin exemple, pentru a trage atenia asupranecesitii lurii lor n considerare atunci cnd se proiecteaz lucrri noi. Se prezint deasemenea un studiu de caz concret din zona Bucureti i anume impactul realizrii unei fundaiiadnci asupra acviferelor din zona amplasamentului.

Cuvinte cheie: apsubteran , interaciune, lucrri subterane

Abstract: The built underground environment is an area that arise many problems in itsmanagement - issues related to water resources management, difficulties in building newunderground constructions (buried walls, tunnels, dewatering works, etc.), interpretation of data

from hydrogeological investigations or influence of the new construction on existing works.Managing this environment is even more difficult, because of the multitude of works, of thesometimes chaotic development of the built underground, of the deficient legislation, of variousforms of ownership involving buildings and underground works and of the lack of authority toreally manage this urban area.The research has been made under the project "Management platform in the sedimentary

groundwater in urban areas SIMPA funded by ANCS.This project of the Technical University ofCivil Engineering Bucharest aims at achieving a GIS platform that is based on GIS techniques ofthe sedimentary environment of Bucharest area.

Within this project the geotechnical component steps in the way of characterizing foundation soilin terms of geotechnical and hydraulic parameters (hydraulic conductivity), as well as in modelingand quantifying the interactions that occurs between impermeable underground works such asburied walls or tunnels and groundwater.The article presents the issues of interaction in the urban underground between engineering worksand grountwater, illustrated by examples, to give prominence to the need to take them intoconsideration when designing new works. A concrete case study from the Bucharest area, namelythe impact of builing a deep foundation on the aquifers of the site area, is also presented.

Keywords:groundwater, interaction, underground works

1Asistent Cercetare drd. ing. Universitatea Tehnica de Construcii Bucureti (PhD Student, Technical Universityof Civil Engineering), Facultatea de Hidrotehnica (Faculty of Hydrotechnics),

e-mail: [email protected] de specialitate: Prof.univ.dr.ing. Loretta Batali, Universitatea Tehnica de Construc ii Bucureti(Professor, PhD, Eng., Technical University of Civil Engineering Bucharest)

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

23/110


1. Introducere

n mediul urban spaiul subteran este din ce n ce mai utilizat pentru realizarea de construciisubterane (tuneluri, subsoluri adnci, galerii de drenaj, reele de utiliti, lucrri de captare aapei subterane etc.), de aceea impactul asupra mediului al acestor construcii este din ce n ce

mai accentuat.Mediul natural cu care construciile subterane interacioneazeste reprezentat de teren i deapa subteran. De unde rezult i cele doudiscipline care sunt interesate de mediul subteranconstruit: geotehnica (sau mecanica pmnturilor) i hidrogeologia. Din punct de vedere alhidrogeologiei, se poate spune capa subteran din zonele urbane, construite, este o problem nu numai tiinific i tehnic, ci i economic, social, un aspect legal i politic. Dintreaspectele specifice ale hidrogeologiei urbane se pot enumera [1]: fluctuaii ale nivelului deap subteran datorit activit ilor antropice, poluarea apei subterane, modificarea cicluluiapei sau modele de curgere modificate n mediu urban construit.

O altcaracteristic a mediului subteran este variabilitatea i eterogeneitatea pmnturilor, n

special a celor din suprafa, de multe ori de natur antropic (umpluturi de materialepmntoase, de deeuri de diferite tipuri).

n acest context complex, prezentul articol i propune sevoce unele aspecte mai importanteale subteranului urban construit n legtur cu apa subteran , din perspectivhidrogeologic igeotehnic.

Studiul de caz prezentat este o analiza unui perimetru din Bucure ti pentru care s-a realizatun model hidrogeologic detaliat care a fost utilizat la evaluarea interaciunii cu lucrrile deinfrastructurexistente.

2. PROBLEME DE INTERACTIUNE IN MEDIUL SUBTERAN URBAN

2.1. Generaliti

Dintre posibilele interaciuni dintre apa subteran i lucrrile inginereti de infrastructurvorfi prezentate pe scurt n cele ce urmeaz urm toarele aspecte:

probleme legate de fluctuaii ale nivelului apei;

probleme legate de lucrrile de epuizmente;

probleme de subsiden;

probleme legate de cedarea pmnturilor colapsibile datorit cre terii nivelului apei

subterane; influena lucrrilor subterane asupra regimului apelor subterane.

2.2. Probleme legate de fluctuaiile nivelului apei

Gradul mare de ocupare a subsolului din marile orae i multiplicarea lucrrilor subterane facemediul urban foarte sensibil la poziia nivelului liber al apei subterane, cu att mai mult cu ctacesta este mai aproape de suprafaa terenului.

Nivelul apei subterane poate fi afectat de lucrrile de intervenie cum ar fi: noi lucrri depompare, oprirea unor pompri mai vechi, efectul de baraj al lucrrilor subterane. Aceste

variaii au consecine asupra concepiei i comportrii unor lucrri subterane cum suntparkingurile subterane, subsolurile adnci care nu sunt realizate n sistem cuvetan , radiere,

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

24/110


rezervoare subterane, desfurarea lucrrilor de execuie etc. Nivelul piezometric poate fluctuai datoritlucr rilor de irigaii, de bazine de infiltraie sau a exploatrilor miniere abandonate.

Coborrea nivelului apelor subterane poate produce subsidene locale sau pe scarmai larg n sedimentele recente normal consolidate. In unele cazuri subsidena este local i poateafecta reelele de utiliti subterane din cauza producerii unor tasri difereniate. Dacsubsidena este datorat pomp rii excesive, atunci extinderea este la scar mai mare, chiarregional, ceea ce poate crete riscul de inundare n timpul precipitaiilor intense din cauzaproblemelor de drenare.

Exist i situaii n care nivelul apei subterane crete datoritfie opririi unor pomp ri din zoneindustriale acum abandonate, fie din cauza exfiltraiilor din reelele de alimentare cu api/sau canalizare. Aceast cre tere afecteaz construc iile subterane realizate n perioada ncare nivelul era mai sczut, dar i comportarea terenurilor sensibile la ap.

Pentru studiul fluctuaiilor de nivel al apelor subterane este nevoie de relevee ale niveluluipiezometric pe perioade lungi de timp. Ceea ce, de cele mai multe ori, nu este posibil, multedintre lucrri nefiind repertoriate, monitorizate etc. Nivelul n cursurile de ap de suprafa este mai bine urmrit, n general, i pe perioade mai mari de timp. In aceste condiii, estimareavariaiilor posibile se face prin modelri numerice pentru diferite situaii.

2.3. Probleme legate de lucrrile de epuizmente i drenaj

Multiplicarea excavaiilor adnci pentru construirea de subsoluri, parkinguri sau de lucrri deinfrastructur de comunica ii sau alte reele a dus la realizarea de multiple epuizmente saudrenaje. Acestea pot fi cel mai adesea temporare, pe durata realizrii lucrrilor, dar pot fi idefinitive pentru a mpiedica, de exemplu, apariia subpresiunilor.

Principalele probleme puse de lucrrile de epuizmente i drenaj se referla debitele de epuizat

i evacuat, precum i la riscurile legate de efectele mecanice cum ar fi antrenareahidrodinamic a particulelor fine, ruperea hidraulic a bazei excava iei, tasri, reducerearezistenei pasive mobilizabile pe fia lucrrilor de susinere ngropate.

Lucrrile de epuizmente pot provoca tasri n mai multe moduri:

- prin antrenarea de particule fine din teren spre puurile sau filtrele aciculare folositepentru coborrea nivelului apei subterane aceasta duce la afnarea pmntului, eroziuneinternsau sufoziune. Apoi, aceste fenomene pot duce la tas ri ale terenului de sub cldirileadiacente.

- prin pompri din excavaii deschise provocnd sufoziune i eroziune intern, pierderide material din taluzuri;

- din consolidarea straturilor compresibile de pmnturi coezive sau nisipuri afnatedatorit cre terii efortului efectiv prin expulzarea apei din pori rezulto structur mai dens ,ceea ce rezult n tas ri. In cazul structurilor fundate pe piloi se poate produce frecarenegativ i tasri ale piloilor. Primele dou mecanisme descrise mai sus pot fi controlateprintr-o proiectare i o execuie corespunztoare a sistemului de epuizment. In schimb,consolidarea pmnturilor slabe poate apare chiar dacproiectarea a fost adecvat . Abordareaproblemei consolidrii straturilor coezive saturate trebuie s incont de istoria de nc rcare aterenului respectiv. La rencrcare tasarea este mult mai mic dect la nc rcarea primar.Acest fenomen poate fi utilizat pentru a reduce tasarea datorat consolid rii provocate deepuizment prin utilizarea unei penetrri pariale a acviferului de ctre puurile de epuizment.

Astfel, pentru cazul unei structuri sensibile se poate limita denivelarea astfel nct efortulefectiv final s r mn sub cel de preconsolidare, respectiv pe ramura de renc rcare a curbei

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

25/110


de compresiune porozitate. De asemenea, terenurile care au fost deja supuse unorepuizmente repetate (cum este cazul n numeroase zone urbane) vor rmne n zona derecompresiune i nu vor suferi tasri foarte mari.

In cazul epuizmentului n incint se produce o mi care ascendent n fa a fiei pereteluingropat de susinere, genernd fore hidrodinamice care diminueaz greutatea aparent apmntului i de aceea se ajunge la reducerea rezistenei pasive disponibile [3].

2.4. Probleme de subsidenlegate de lucrrile de epuizmente

Cauzele antropice ale surprii suprafeei terenului sunt multiple exploatri miniere, infiltraiide ap locale sau extragerea apei subterane. In acest paragraf se trateaz problema subsiden eidatorate extragerii apei subterane. Fenomenul de surpare a suprafeei terenului din cauzalucrrilor de epuizmente este strns legat de interaciunea mecanic ntre partea solid (particulele solide) i faza fluid(apa sau gazul sau petrolul).

Problema se pune de obicei la nivel regional deoarece distanele orizontale de interes sunt

mult mai mari dect grosimea ansamblului acviferelor i straturile impermeabile.Problemele de subsiden au intrat n aten ie relativ recent, dup ce au fost constatate efectelegrave ale pomprii intense ale apei subterane pentru utilizri industriale sau agricole. Infuncie de natura straturilor din care se extrage apa, pomparea intensiv poate determina opierdere a grosimii straturilor, care se traduce printr-o coborre a suprafeei terenului, cuconsecine non-neglijabile asupra patrimoniului construit.

Din punct de vedere mecanic, o diminuare a presiunii interstiiale din cauza pomprii apeidetermino cre tere a efortului efectiv, efortul total datorat straturilor de deasupra rmnndconstant. Aceast cre tere duce la o deformaie (compactare) a straturilor care continu pn cnd sistemul atinge un nou echilibru hidraulic.

Cele mai cunoscute sunt subsidena Veneiei sau a oraului Tokyo. In Tokyo, primeleexploatri ale acviferului au fost realizate n 1913, iar rata extrac iei a crescut dramatic n anii'50 i '60, cnd n partea estic cre terea a fost de mai mult de 1 milion de metri cubi pe zi [4].Aceast utilizare extensiv a provocat o sc dere masiv a sarcinii hidraulice a acviferelor,care a provocat fenomene de subsiden n unele zone. De asemenea, unele acvifere ini ial subpresiune au fost depresionate, iar aerul srac n oxigen a migrat n subsolurile cldirilor i maimulte persoane au murit. ntruct msurile de control al pomprilor au fost luate la momentediferite de timp i au fost implementate cu severitate diferit n zona golfului (sudic ) i nzona interioar, sarcinile hidraulice au crescut n zona sudic i au existat modificri nregimul de curgere al apei subterane. Nivelurile crescute ale apei subterane afecteaz nprezent lucrrile subterane.

2.5. Influena lucrrilor subterane

Subsolul urban este ocupat att de pmnturi i apsubteran , ct i de o multitudine de tipuride construcii subterane: tuneluri, reele de utiliti, parkinguri subterane sau alte subsoluriadnci, perei de susinere pentru excavaii adnci, fundaii de adncime etc. Este inevitabil caaceste elemente de natur diferit s fie n interac iune, s se influen eze unele pe alte ndiferite moduri.

O grupare posibila efectelor de interac iune este urmtoarea: interaciune ap p mnt;

interaciune pmnt lucrri subterane; interaciune ap lucr ri subterane;

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

26/110


interaciune complex teren ap subteran lucr ri subterane.

De asemenea, din punct de vedere al interaciunii dintre apa subteran i lucrrile subterane sepot analiza ambele sensuri de influen: apa subteran care ac ioneaz i are efecte asupralucrrilor subterane i invers, lucrrile subterane care influeneaz curgerea, calitatea,parametrii apei subterane.

Influena apei subterane asupra pereilor de susinere ai unei incinte se traduce n primul rndprintr-o aciune ce trebuie luat n considerare la proiectare, apoi prin modificarea condi iilorde comportare a masivului de pmnt (drenat, nedrenat). Prezena apei subterane poatedetermina fenomene hidraulice cum ar fi ruperea hidraulic a bazei excava iei, antrenareahidrodinamic a particulelor fine din zona bazei peretelui ngropat, alte forme de eroziune nmasiv sau umflarea bazei excavaiei din cauza creterii umiditii argilei contractile.Modificri ale nivelului apei subterane sau ale regimului de curgere al acesteia pot antrenaprobleme n timpul execuiei excavaiei.

Indirect, lucrrile de epuizmente necesare realizrii n uscat a infrastructurii pot avea unimpact asupra structurilor din zona de influen a excava iei, prin provocarea n special detasri la suprafaa terenului.

In sens invers, realizarea unei barri totale a acviferului prin pereii ngropai ncastrai nsubstratul impermeabil determin o cre tere local sau de extindere mai mare a niveluluiacviferului i modificri ale regimului de curgere subteran.

3. PROBLEME SPECIFICE ALE ZONEI BUCURESTI. PLATFORMA DEGESTIUNE SIMPA

3.1. Probleme specifice zonei Bucureti

Hidrostructurile de mic i medie adncime din zona oraului Bucureti sunt cantonate ndepozitele cuaternare pleistocen holocene ale Platformei Moesice. Acestea se prezint subforma unui monoclin cu nclinare de ordinul a 5 - 7 ctre N, direcia generalde curgere aapelor subterane fiind ctre S SE.

Pe toat grosimea pachetului de strate cuaternare s-au identificat mai multe orizonturistratigrafice, n urmtoarea succesiune, pornind de la bazc tre suprafaa terenului:

Stratele de Frteti (SF);

Complexul marnos lacustru (CM);

Stratele de Mostitea (SM);

Orizontul argilelor intermediare (OI);

Pietriurile de Colentina (PC);

Formaiunea loessului (Luturile de Bucureti) (FL);

Depozitele antropice (DA).

Acviferele bine delimitate n pachetul de roci cuaternare sunt:- Stratele de Frteti (1-3 strate) notate cu simbolurile A,B,C;- Acviferul de Mostitea;- Acviferul Pietriurilor de Colentina;

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

27/110


- Acvifere superficiale cantonate n depozitele teraselor rurilor Dmbovi a iColentina, precum i n aluviunile din luncile celor doururi.

Pentru cercetrile n curs de desfurare n cadrul Proiectului SIMPA intereseaz n moddeosebit acviferele cunoscute sub numele de Pietriurile de Colentina i Stratele de Mostitea.Ambele acvifere menionate se extind sub suprafaa terenului pn la adncimea maxim decca 30,00 m.

Spectrul hidrodinamic natural al zonei, cu descrcare general c tre S SE, este intensmodificat i distorsionat de factorul antropic care permanent capt forme noi de manifestare(extinderea reelei de metrou, amenajarea complexa rului Dmbovi a, perei mulai pentrufundaii adnci, creterea numrului de puuri de exploatare a acviferelor etc.).

3.2. Platforma SIMPA

Platforma de gestiune a apelor subterane din mediul sedimentar n zone urbane - SIMPA ipropune realizarea unui program de gestiune a resurselor hidrogeologice din zona Bucureti,

care s contribuie la o mai bun cunoa tere geologic, geotehnic i hidrogeologic asistemului acvifer Moesic, n scopul unei mai bune gestionri a sa.

In zona aleas pentru studiu, ca de altfel i n alte zone din ar, exist foarte pu in controlasupra lucrrilor realizate n subteran sau a lucrrilor de investigare i de exploatare aresurselor de ap. Acest fapt duce la dificulti de gestiune, dar i la probleme de interpretarea unor noi investigaii datoritnecunoa terii interaciunilor care pot exista. Dat fiind volumulmare de investigaii realizate n zona Bucureti, existo cantitate mare de informa ii legate destructura terenului si a acviferelor, fr a fi ns organizat i structurat.

Existena unei platforme de gestiune care s ofere informa ii legate de tot ceea ce nseamn mediu subteran n aceast zon este de mare utilitate pentru to i actorii din domeniu:

autoriti, proiectani, executani etc. De asemenea, o astfel de platform va oferi posibilitatearealizrii unor studii mai detaliate atunci cnd se dorete execuia unei noi construcii nsubteran pentru a lua n calcul ct mai multe interaciuni posibile.

In acest cadru, una dintre etape o reprezintcorecta caracterizare a straturilor geologice prinparametrii hidrogeologici i geotehnici. In acest scop s-au utilizat date de arhiv i s-aurealizat studii referitoare n special la caracterizarea din punct de vedere al coeficientului depermeabilitate, tiut fiind c acesta este un parametru foarte sensibil i cdiferitele metode dedeterminare duc la rezultate foarte diverse. Pe baza acestor studii se va putea atribui o valoarecorecta coeficientului permeabilitate pentru fiecare strat.

De asemenea, pornind de la diferitele date punctuale, este necesar o extrapolare i oextindere spaiala valorilor respectiv la ntreg volumul de p mnt, uneltele necesare pentruacest lucru fiind incluse pe platform.Modelarea prezentatn acest articol reprezint un exemplu de utilizare a datelor posibile a figsite pe platform pentru a analiza un caz dat.

4. MODELAREA INTERACTIUNII LUCRARI SUBTERANE APA SUBTERANPE PERIMETRUL PILOT

4.1. Perimetrul analizat

Perimetrul analizat este amplasat pe partea stng a rului Dmbovi a i ocupo suprafa de

forma unui patrulater cu vrfurile n punctele Casa Radio, Catedra Sf. Iosif, Hotel Novotel iOperet (una dintre laturi Casa Radio Operet fiind chiar Splaiul Independen ei).

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

28/110


Pe baza datelor de arhiv s-au ntocmit profilelor litologice pe care au fost separatecomplexele litologice:1. DA orizontul depozitelor antropice2. FL orizontul formaiunii loessului3. PC complexul pietriurilor de Colentina4. AI orizontul argilelor intermediare5. NM complexul nisipurilor de Mostitea6. CM complexul marnos7. SF complexul stratelor de Frteti

In Figura 1 sunt prezentate profilele litologice create n cadrul modelului.

Pe baza msurtorilor de nivel al apei subterane, disponibile n forajele avute la dispoziie s-ancercat determinarea hidroizohipselor i a direciei de curgere n zona perimetrului analizat,pentru freatic. Reprezentarea spaial a hidroizohipselor are un anumit grad de aproximare,avnd n vedere c forajele i msurtorile de nivel s-au realizat la perioade diferite de timp

(figura 2). Cu toate acestea, comparnd hidroizohipsele obinute astfel cu o hart ahidroizohipselor la nivelul municipiului Bucureti, s-a observat o destul de buncoresponden, att spaial, ct i valoric.

Analiza spectrului hidrodinamic din zona perimetrului pilot arato accentuare a dren rii apeifreatice ctre drenul colector care acompaniaz canalul amenajat al rului Dmbovi a, peporiunea cuprinsntre podul Ha deu i staia de metrou Izvor.

Pe baza datelor i a modelului s-au mai putut trasa:- harta cu hidroizofreate;- harta cu izopachite a ntregului complex i a fiecrui acvifer;- harta cu izoperme;

- harta de distribuie a transmisivitii

Fig. 1 - Profile geotehnice in zona perimetruluianalizat

Fig. 2- Spectrul hidrodinamic al curgeriiapelor freatice din acviferul de pe partea

stnga rului Dmbovi a ctre albiaamenajat

4.2. Modelarea interaciunii cu lucrrile subterane

Pentru exemplificarea modelrii interaciunii cu lucrrile subterane, din cadrul perimetrului

pilot analizat s-a considerat zona Casa Radio, n suprafa de cca. 4,5 ha, delimitat de: rulDmbovia, str. Constantin Noica (n continuarea Cii Cotroceni), Calea Plevnei i strada

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

29/110


tirbei Vod. n amplasamentul studiat se dorete modelarea efectului fundaiei, al ecranuluietan i al sistemului de drenaj al cldirii Casa Radio asupra regimului apelor subterane.Datele de baz utilizate n cadrul model rii au constat din principalele caracteristiciconstructive ale incintei (poziia n plan a ecranului de tip perete mulat, adncimea pe care seva executa ecranul, grosimea ecranului, cota de fundare), studiul geotehnic i hidrogeologic

din amplasamentul analizat i date geologice i hidrogeologice din cadrul platformei SIMPA.Metoda de studiu aplicat pentru modelarea efectului funda iei asupra regimului apelorsubterane din zona fost modelarea matematic . n cadrul acestei metode, regimul de micareal apei subterane se stabilete prin rezolvarea numeric a ecua iei generale de micare a apeiprin medii permeabile, fiind propusca metod , metoda elementelor finite.

Ipotezele de calcul adoptate au fost: micare permanent plan orizontal i micarepermanent plan-vertical . Cele dou acvifere pietri urile de Colentina i nisipurile deMostitea s-au modelat independent unul de cellalt, construindu-se pentru fiecare cte unmodel plan-orizontal independent.

Programul de calcul utilizat n rezolvarea ecuaiei generale de micare a apei prin medii

permeabile este InfilDIL 3, elaborat n cadrul Departamentului de Hidraulica i ProteciaMediului. Acesta permite analiza curgerii fluidelor eterogene n regim permanent i poate fiutilizat att pentru modele matematice plan verticale, ct i pentru cele plan orizontale,folosind metoda elementului finit.

Variantele de modelare analizate, pentru punerea n eviden a influen ei fundaiei asupraregimului de curgere a apelor subterane n zon, au fost:

Varianta 1 ecranarea integral f r drenaj a incintei de execu ie a fundaiilor, att nPietriurile de Colentina, ct i n Nisipurile de Mostitea;

Varianta 2 ecranarea integral a incintei de execu ie a fundaiilor att n Pietriurile deColentina ct i n Nisipurile de Mostitea, concomitent cu execuia unui sistem de drenaj

n interiorul incintei i a unui sistem de drenaj - epuizment n exteriorul incintei;Varianta 3 este similar variantei 2 cu excep ia lurii n considerare a unei ferestre dealimentare natural n baza gropii de fundare.

Domeniul de calcul pentru modelul plan orizontal a fost discretizat ntr-o reea de elementefinite, pentru ambele acvifere, reea ce are 915 elemente i 969 de noduri (figura 3 a). Ecranulde etanare este modelat cu dou rnduri de elemente finite. Domeniul de calcul pentrumodelul plan-vertical a fot discretizat ntr-o reea de elemente finite alctuit din 576 deelemente i 629 noduri (figura 3b).

a) Model plan orizontal b) Model plan - vertical

Fig. 3 - Discretizarea domeniului de calcul model plan-orizontal

Drenajul interior i exterior incintei s-a modelat prin condiia de margine potenial impusHi, n care Hireprezint cota nivelului subteran ce se dore te a fi realizat. Se menioneazc

modelul nu a luat n considerare pierderea suplimentar de sarcin hidraulic ce se realizeaz la intrarea apei n pu.

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

30/110


Calarea modelului plan orizontal a presupus reproducerea prin modelul elaborat a strii celordouacvifere (Colentina i Mostitea). Ca metod de calare s-a utilizat metoda de debite. ncadrul acestei metode s-au impus n toate nodurile reelei de elemente finite potenialele Hnmsurate n starea actual a acviferelor. Cu aceste poten iale nodale au rezultat debitelenodale Qn care intr sau ies (func ie de semnul lor + sau -) din acvifer, n regimul actual.

Pentru simularea variantei 1 de modelare (ecranarea integral , fr drenaj a incintei) s-auutilizat urmtoarele date:

- potenial impus Hi = nivelul actual n toate nodurile modelului de pe latura caresimuleaz traseul Dmbovi ei;

- transmisivitatea T = 0,01 m2/zi n toate elementele care simuleaztraseul ecranului detip perete mulat;

- transmisivitatea T = 20 m2/zi, respectiv T = 136 m2/zi n restul elementelor caresimuleaz acviferul de Colentina, respectiv pe cel de Mosti tea;

- debite impuse Qi = debitele care intr /ies din acvifere n situaia actual i care s-au

determinat prin operaiunea de calare.

Modelul a furnizat valorile potenialelor hidraulice n toate nodurile domeniului de micare alapei subterane pentru acviferul de Colentina i pentru acviferul de Mostitea (figura 4).

Fig. 4- Distribuia potenialelor hidraulice n ipoteza ecranrii incintei frm suri de drenaj acvifer Pietriuride Colentina i Nisipuri de Mostitea

Analiznd rezultatele furnizate de modelele celor dou acvifere se constat urm toarele:

- prin ecranarea incintei de fundare fr m suri de drenaj pe exterior se produce ridicareanivelului apei subterane (acvifer Pietriuri de Colentina) n zona din vecintatea incintei;ntruct efectul de ecranare nu este un fenomen temporar, ci el va exista pe toatdurata de

via a construc iei respective, este de ateptat ca acest fenomen s influen eze negativlucrrile existente din vecintate; fenomenul de ridicare a nivelelor subterane se manifestpe trei din laturile incintei i anume pe latura dinspre Calea Plevnei ridicri n limitele (1,5- 4 m), pe latura dinspre str. Constantin Noica ridicri n limitele (0,1 - 2,3 m) i pe laturadinspre Casa Radio ridicri n limitele (0,1 - 1,5 m); nu sunt ridicri semnificative alepotenialelor hidraulice n interiorul incintei de fundare.

- n cazul acviferului Nisipurilor de Mostitea, ridicrile sunt cuprinse n limitele (0,2.- 1,2m) i se manifest pe laturile dinspre Calea Plevnei i str. Constantin Noica; n acestacvifer se semnaleaz i ridicri posibile ale potenialelor hidraulice n interiorul incinteide fundare; aceste ridicri variaz n limitele (3 - 3,6 m).

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

31/110


n varianta 2(ecranarea integral a incintei concomitent cu execu ia unui sistem de epuizmentn interiorul incintei i a unui sistem de drenaj n exteriorul incintei) s-au utilizat urmtoareledate de modelare, pe lngdatele folosite n varianta 1:

- nivele impuse n nodurile care simuleaz drenurile (H i = 64,20 64,60 mdM nacviferul de Colentina i Hi= 56,4 56,5 mdM n acviferul de Mosti tea);

- nivele impuse n nodurile care simuleaz drenurile exterioare (H i= nivelele cu cca. 2,0m mai mici dect nivelele din regimul actual ale acelorai noduri).

Analiznd rezultatele furnizate de modelele celor dou acvifere pentru varianta 2 (figura 5) sepot trage urmtoarele concluzii:

- pentru acviferul Pietriurilor de Colentina, n exteriorul incintei, potenialele hidraulicese reduc fa de situa ia actual, cu valori cuprinse ntre 1 i 2 m; n interiorul incinteise realizeaz nivele ale apei subterane n limitele 62,40 62,20 mdM; debitul total cetrebuie epuizat prin cele 10 puuri de drenaj interior propuse este relativ redus i arevaloarea de cca. 0,50 l/s; debitul total ce trebuie epuizat prin sistemul de drenaj

exterior este de cca. 1,23 l/s din care cca. 0,55 l/s pe linia Calea Plevnei i cca. 0,68 l/spe linia Casa Radio;

- n cazul acviferului Nisipuri de Mostitea n exteriorul incintei potenialele hidraulicese reduc fa de situa ia actual, cu valori de cca.2,0 m; n interiorul incintei serealizeaz nivele n jurul valorii de 56,4 56,6 mdM; debitul total ce trebuie epuizatprin cele 10 puuri de drenaj interior prevzute este relativ redus i are valori de cca.6,2 l/s; debitul total ce trebuie epuizat prin sistemul de drenaj exterior este de cca. 14,5l/s din care cca. 6,0 l/s pe linia Calea Plevnei i 8,5 l/s pe linia Casa Radio.

Fig. 5- Distribu ia potenialelor hidraulice n ipoteza ecranrii incintei i a prevederii sistemului de drenajinterior i exterior acvifer Pietriuri de Colentina i Nisipuri de Mostitea

Pentru varianta 3 (ecranarea integral a incintei cu drenaj interior i exterior i cu fereastrdealimentare) s-au realizat dou modele: un model plan-vertical (figura 6) pentru simulareaefectului de ntrerupere a stratului de argiln care este ncastrat ecranul de etan are, pe cares-au determinat debitele care ocolind ecranul de etanare pe la baza acestuia ajung salimenteze fereastra din baza excavaiei, debite ce au servit ca date de intrare n modelulplan orizontal, pentru simularea ferestrei i un model plan-orizontal al acviferului deMostitea n care se poate resimi efectul ferestrei. Datele de modelare utilizate n aceastipotezde execu ie au fost identice cu cele folosite n varianta 2 la care s-a adugat condiiade debit impus, distribuit n nodurile care modeleaz fereastra.

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

32/110


Fig. 6 - Distribuia potenialelor hidraulice n ipoteza ecranrii incintei i a prevederii sistemului de drenajinterior i exterior cu fereastrde alimentare n argilele intermediare acvifer Pietri uri de Colentina i Nisipuri

de Mostitea

Analiznd rezultatele furnizate de modelul plan-orizontal al acviferului de Mostitea (figura6), se constat c n exteriorul incintei poten ialele hidraulice se menin cu cca. 2,0 m mai jos

dect cele din regimul actual, iar n interiorul acesteia se realizeaznivele n limitele 56,4 57,2 mdM. Debitul total ce trebuie epuizat prin sistemul de drenaj interior crete i arevaloarea de cca. 12,7 l/s din care cca. 6,5 l/s este debitul de alimentare prin fereastra.Debitul total ce trebuie epuizat prin sistemul de drenaj exterior rmne la valoarea de cca.14,5 l/s din care cca. 6,1 l/s pe linia Calea Plevnei i cca. 8,5 l/s pe linia Casa Radio.

Din analiza rezultatelor pentru cele trei variante modelate se pot trage urmtoarele concluzii:

- n varianta 1 are loc o ridicare a nivelului apelor subterane n raport cu nivelele actuale nambele acvifere; n acviferul de Colentina ridicarea este mai mare ajungnd pnla 4,0 miar n acviferul de Mostitea este mai micajungnd pn la 1,2 m; n ambele acvifere celemai mari ridicri se manifest n ordine pe laturile Calea Plevei, Casa Radio i str.Constantin Noica;

- n varianta 2 n ambele acvifere se realizeaz pe exterior nivele cu cca. (1 - 2 m) maicoborte dect n regimul actual;

- n varianta 3 se obin rezultate similare cu cele din varianta 2 cu excepia debitului extrasprin drenajul interior care crete la valoarea de cca. 12,7 l/s prin aportul de cca. 6,5 l/s alferestrei.

Modelarea, n cele trei variante, pune n eviden efectul funda iei Casa Radio asupraregimului de curgere al apelor subterane n zon, cu implicaii directe asupra lucrrilorsubterane din vecintate.

5. CONCLUZII

Apele subterane din mediul urban reprezint un mediu de risc avnd n vedere attsensibilitatea lor, ct i multiplii factori perturbatori care apar ntr-un astfel de mediu. Corectalor gestionare este un deziderat relativ dificil de ndeplinit, mai ales ntr-o zon de dezvoltareurbanaccentuat i, n ceea ce privete unele aspecte chiar haotic, cum este Bucuretiul.

Proiectul SIMPA Platform de gestiune a apei subterane din mediul sedimentar n zoneurbane iniiat de UTCB reprezint un pas important n aceast direc ie, scopul su fiindrealizarea unei platforme GIS de gestionare a datelor existente. In cadrul acestui proiect

componenta geotehnic intervine n modul de caracterizare a terenului de fundare din punctde vedere geotehnic i al parametrilor hidraulici (conductivitate hidraulic), precum i prin

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

33/110


modelarea i cuantificarea interaciunilor care apar ntre lucrrile subterane impermeabile iapa subteran.

Articolul prezint problemele de interac iune din mediul subteran urban dintre lucrrileinginereti i apa subteran, ilustrate prin exemple, pentru a trage atenia asupra necesitiilurii lor n considerare atunci cnd se proiecteazlucr ri noi. Studiul de caz prezentat (zonaCasa Radio) atrage atenia asupra importanei modelrii influenei lucrrilor proiectate asupraregimului apelor subterane, precum i asupra modului n care o astfel de modelare ar trebuiefectuat.

6. Mulumiri

Cercetarea a fost realizat n cadrul proiectului Platform de gestiune a apei subterane dinmediul sedimentar n zone urbane SIMPA finanat de ANCS, autorii fiind membri aiechipei proiectului condus de dl ef lucr. Dr. ing. Radu Gogu.

Autorii in de asemenea s mul umeascSC Popp i Asociaii, dlui ing. Tudor Saidel i SCISPIF, dlui ing. Traian Ghibu pentru datele furnizate.

Bibliografie

[1]Vzquez-Su, E., Snchez-Villa, X., Carrera, J., Introductory review of specific factors influencing urbangroundwater, an emerging branch of hydrogeology, with reference to Barcelona, Spain - HydrogeologyJournal (2005) 13: pp. 522-533 (2005)

[2]Powers, J.P., Corwin, A.B., Schmall, P.C., Kaeck, W.E., Construction dewatering and groundwater control.New methods and applications, John Wiley and Sons, 637 p. (2007)

[3]Breysse, D., Kastner, R. (coord.), Sols urbains, Ed. Lavoisier, Paris, 462 p. (2003)[4]Hayashi, T., Tokunaga, T., Aichi, M., Shimada, J., Taniguchi, M., Effects of human activities and

urbanization on groundwater environments: An example from the aquifer system of Tokyo and thesurrounding area, Science of the total environment 407 /2009, pp. 3165 3172 (2009)

[5]Zanfir, M., Sinteza i interpretarea datelor geotehnice i hidrogeologice pentru Combinatul Arcelor Mittal

Galai, Lucrare de disertaie sub ndrumarea prof. Loretta Batali, UTCB, (2010)[6]Dimache, A. et al., Proiect parcaj NORD (2010)[7]Popa, H., Manea, S., Ciortan, R., Permeable embedded wall enclosure for a multistoreyed parking in

Bucharest, Romania, Proceedings of the XIIIth Danube European Conference on GeotechnicalEngineering, Ljubljana, Slovenia 2006, pp. 671 676 (2006)

[8]Dimache, A. et al, Proiect drenaj pentru parking Unirea, (2004)[9]Dimache, Ghe. et. al., Studiul lucrrilor de drenaj pentru realizarea fundaiilor complexului hotelier din

zona Plevnei Casa Radio i efectul lor asupra regimului apelor subterane., (2007)

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

34/110


ASPECTE PRIVIND CERCETAREA PERMEABILITII ROCILORSTNCOASE FISURATE

ASPECTS REGARDING THE CRACKED ROCK PERMEABILITYRESEARCH

LAURENIU FURNIGEL1

Rezumat: Articolul prezintsintetic elemente privind cercetarea permeabilitii rocilor fisurate,care reprezint unul din subiectele abordate de autor n programul de pregtire a tezei dedoctorat intitulat: Cercetarea formaiunilor de fli cu privire special asupra permeabilitiirocilor ca teren de fundare pentru baraje.

Cuvinte cheie: permeabilitate, absorbie specificde ap , fisuri, unitate Lugeon, injecii de ap

Abstract: The article presents synthetically elements regarding the cracked rock permeabilityresearch which represents one of the topics approached by the author within the program ofaccomplishing the doctoral thesis: Investigations of the flysch formations with special regard on

permeability of rocks as foundation soil for dams

Keywords: permeability, specific water absorption cracks, Lugeon units, injections by water

1. Introducere

Permeabilitatea masivelor stncoase fisurate prezinto importan practic deosebit n leg turcu studierea terenului de fundare al barajelor din punct de vedere hidrogeologic,cu implicaiidirecte asupra proiectului de etanare i drenaj, al regimului de exploatare a viitoarei acumulri.

Necesitatea studierii permeabilitii respectiv a etanrii terenului de fundare s-a manifestatncde la jum tatea secolului XIX (Frana, Olanda, Anglia) cnd s-au folosit diferite abordri(Darcy) n legturcu acest subiect.

n Romnia aceste preocupri s-au manifestat n mod deosebit de cca. 60 de ani (ncepnd cubarajul Bicaz) evoluia cercetrii evolund rapid odat cu dezvoltarea construc iilorhidrotehnice.

Cunoaterea particularitilor petrografice i tectonice ale structurilor, testarea in-situ ilaborator prin injecia apei sub presiune, conduc n final la evaluarea permeabilitii necesaratt pentru proiectarea sistemelor de etanare i drenaj ct i pentru nelegerea sau remedierea

unor accidente n exploatare (barajul Vaillont, MallPasset, Poiana Uzului, Paltinu, Siriu).

2. Analiza fisuraiei n masivele stncoase

Masivele de roci stncoase sunt medii eterogene anizotrope, afectate de sisteme dediscontinuiti. Principala cale prin care are loc circulaia apelor subterane este fisuraia.

Fisurile de origine tectonic care afecteaz cel mai frecvent masivele de roci sunt, la modulgeneral fisurile de tensiune, fisurile de forfecare.

1 Drd. ing. pr. S.C. Aquaproiect S.A. Bucure ti (PhD Student), e-mail: [email protected] de specialitate:Prof. univ. dr. ing. Eugeniu Marchidanu, Universitatea Tehnic de Construc ii Bucureti(Professor, PhD, Eng. Technical University of Civil Engineering).

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

35/110


Fisurile de tensiune sunt adesea asociate p rii superioare a structurilor anticlinale, apardatoritstresului de tensiune i se dispun dup axa mare a elipsoidului de deforma ie. Acestefisuri au o suprafa rugoas , prezint deschideri de ordinul milimetrilor centimetrilor,ocolesc elementele rezistente ale rocii i au o lungime desfurat mai mare dect distan antre extremiti.

Fisurile de origine tectonicsunt fisuri de extensie, de destindere, de tensiune direct (fig. 1).

SECTIUNE NORMALA PE AXA CUTEI

FISURI DE DESTINDERE

FISURI SE EXTENSIUNE

PLANUL AXIAL AL CUTEI

A

BC

DE

F

G

H

a'

b

b'c c'

a

Fig. 1- Orientarea axelor elipsoidului de deforma ie ntr-o cutanticlinal . Fisurile de extensiune i fisurile detensiune paralele cu planele ABCD, respectiv EFGH

Fisurile de forfecarese dezvolt n sisteme conjugate dup planele circulare ale elipsoiduluide deformaie unde axa eforturilor maxime este bisectoarea unghiului ascuit realizat deplanele de forfecare. Aceste fisuri sunt legate de procese avansate de cutare i se formeaz ndiferite condiii de adncime (fig. 2 a, b).

b

b'

a

a'

c c'

c

a

a'

b'

b

c'

Fig. 2.a- Orientarea fisurilor de forfecare ntr-o cut anticlinalcnd stresul principal este perpendicularpe planul axial al cutei, iar stresul principal minim

este vertical n zona superioara litosferei

Fig. 2.b-Orientarea fisurilor de forfecare ntr-o cut anticlinalcnd stresurile principale se g sesc n

plan orizontal

Fisurile de sprijin reprezint un grup mixt de discontinuit i (de tensiune i deforfecare)asociat faliilor i fracturilor.

Pentru decelarea tendinelor microtectonice, n teren se realizeaz serii de m surtorigeometrice ale planelor de fisuraie i stratificaie care sunt prelucrate individual i statisticprin diagrame de puncte. Acestea constituie proiecii ale poziiei planelor tectonice,reprezentate printr-un singur punct (polul planelor). Instrumentul grafic cel mai folosit pentruaceste proiecii l constituie reeaua polar de proiec ie. n fig. 2.3. msurtorile executate ntr-un afloriment (la barajul Siriu) att pentru stratificaie ct i pentru fisuraie indic faptul c stratele prezint pozi ii predominante N25 350E/85 750SE, iar fisurile (care prezint o

dispersie mai mare) se dezvolt n dou re ele perpendiculare ntre el,e respectiv pe planul destratificaie (fig. 3).

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

36/110


Fig. 3 - Reprezentarea n proiec ie polara pozi ieistructurale a stratificaiei i fisuraiei rocilor din

versantul stng al barajului Siriu: diagrama polar(dupE. Marchidanu, 1998)

3. Evaluarea permeabilitii masivelor stncoase fisurate

3.1. Curgerea prin medii stncoase fisurate corelaii ntre parametriPermeabilitatea unei roci este determinat aproape n totalitate de tipul i particularitilediscontinuitilor .

Pornind de la ecuaiile Navier Stokes care descriu curgerea n regim laminar a unui fluidvscos incompresibil injectat sub presiune ntr-o fisur, se obine debitul curgerii radiale ntr-ofisur plan cu deschiderea e, traversat de forajul cu raz r 0, unde fluidul (cuvscozitatea dinamic ) este injectat sub presiunea p i se extinde pe o raza de influen

r:

0

30

ln6

r

rpe

Q

= .

Situaia analizat pentru o fisur , poate fi extrapolat la condi iile reale ale unui tronson deforaj intersectat de n fisuri (egale ca deschidere pentru simplificare).

n acest caz debitul absorbit de n fisuri cu deschiderea e0 este egal cu debitul absorbit de o

singur fisur cu deschiderea 03'

0 ene = , adic, pentru exemplu, conform graficului dinfig. 4, o singur fisur cu deschiderea de 10 mm absoarbe acela i debit ca 1000 de fisuri cudeschiderea de 1 mm.

Fig. 4 - Variaia deschiderii echivalente e0a unei fisuri n func ie de frecvena

fisurilor cu deschiderea e0(dup E. Marchidanu 1983)

7/23/2019 Doctoral Nr2 2013

37/110


Este evident c n procesul de injectare sub presiune are loc o deschidere suplimentar afisurilor (e) care se gsete n corelaie cu presiunea de injectare i care determin valoareadebitelor absorbite. Prin asimilarea cu ncercrile de compresiune pe roci se consider c presiunea acioneaz ca o pres plat

doctoral nr2 2013

Documents