Calcule la starea limită ultimă
Pentru verificarea stabilităţii generale a pantelor în masive de pământ incluzând structuri (existente sau proiectate), conform SR EN 1997-1, stările limită ultime sunt GEO şi STR.
Conform prevederilor SR EN 1997-1/NB, abordările de calcul utilizate sunt Abordarea 1 şi Abordarea 3, care sunt esenţiale pentru modul în care se vor alege şi utiliza valorile coeficienţilor parţiali de siguranţă pentru a se stabili valorile de calcul ale acţiunilor, rezistenţelor şi parametrilor de rezistenţă ai materialelor.
Astfel, Abordarea de calcul 1 permite utilizarea a două grupări şi seturi de coeficienţi parţiali de siguranţă pentru a verifica faptul că nu se atinge în nici o stare limită (GEO şi STR) cedarea sau deformaţia excesivă.
•Gruparea 1 A1+ M1+R1
•Gruparea 2 A2+M2+R1
În acest caz, coeficienţii parţiali de siguranţă se aplică asupra acţiunilor şi parametrilor de rezistenţă ai terenului.
Conform anexei A din SR EN 1997-1 şi prevederilor din SR EN 1997-1/NB, rezultă:
•Pentru stările limită STR şi GEO seturile de coeficienţi parţiali de siguranţă A1 şi A2 de aplicat asupra acţiunilor (γF) sau efectelor acţiunilor (γE) sunt cele din tabelul A3
•Coeficienţii parţiali de siguranţă pentru parametrii pământului sunt grupaţi în seturile M1 şi M2 având valorile din tabelul A4.
•Coeficienţii parţiali de siguranţă de rezistenţă γR;e pentru seturile R1, au valorile din tabelul A14.
În Abordarea de calcul 3, conform SR EN 1997-1, în cazul calculului stabilităţii taluzurilor sau al stabilităţii generale, acţiunile aplicate asupra terenului (ex.: de la structură, din trafic) sunt tratate drept acţiuni geotehnice, astfel încât gruparea seturilor de coeficienţi parţiali de siguranţă este:
• A2+M2+R3
În această abordare, coeficienţii parţiali de siguranţă sunt aplicaţi asupra acţiunilor geotehnice şi asupra parametrilor de rezistenţă ai terenului.
COMENTARIUL 1. Pe baza valorilor coeficienţilor parţiali de siguranţă corespunzători celor două abordări de calcul (1 şi 3) şi seturilor aferente din tabelele A3, A4 şi A14 din SR EN 1997-1, se observă că, în cazul stabilităţii taluzurilor şi al stabilităţii generale, Abordarea de calcul 1 - gruparea 2, devine identică cu Abordarea de calcul 3. De aceea, pentru probleme de stabilitate a taluzurilor şi de stabilitate generală se va utiliza Abordarea de calcul 1 cu cele 2 grupări, ţinând seama de regula de aplicare (3) din capitolul 2, subpunctul 2.4.7.3.4. : "Dacă este evident că una din grupări guvernează proiectarea, nu este necesar să se mai efectueze calculele şi cu cealaltă grupare. Totuşi grupări diferite se pot dovedi critice pentru aspecte diferite ale aceluiaşi proiect "
În mod obligatoriu, la analiza stabilităţii generale trebuie luate în considerare toate modurile de cedare. În acest sens, trebuie acordată atenţie unor aspecte specifice legate de metodele de calcul, de modelarea masivului de pământ şi a mecanismului de cedare, de ipotezele ce trebuie avute în vedere (cu o atenţie sporită la alegerea formei suprafeţei de cedare), de posibilitatea reactivării unor alunecări vechi.
În cadrul breviarelor de calcul proiectanţii trebuie să analizeze în detaliu aceste aspecte şi să le justifice, astfel :
-Metoda de calcul
•calcul de echilibru limită
•metoda elementelor finite (metode numerice).
-Modelarea masivului de pământ şi mecanismul de cedare
•stratificaţie: teren omogen sau complex (natură, parametrii geotehnici)
•prezenţă şi înclinare a unor discontinuităţi
•prezenţa apei - regim hidrodinamic (presiunea apei din pori)
•tipul de cedare (în masiv, curgere pe pantă, alunecări vechi, alunecări reactivate, etc.)
•forma suprafeţei de cedare (circulară, oarecare, strate cu rezistenţă la forfecare redusă, blocuri, etc.).
-Ipotezele de calcul
•stabilitate pe termen scurt şi pe termen lung (etapa de execuţie şi etapa de exploatare)
•deformaţii de curgere lentă datorate forfecării
•simultaneitate posibilă a acţiunii seismice şi a saturării masivului de pământ
•variaţii rapide ale nivelului apei subterane
•cedarea combinată a unor elemente structurale şi a terenului
•estimarea daunelor posibile în cazul cedărilor.
Pentru rambleurile în contact permanent cu apa (ex. diguri), prin calcul trebuie în mod obligatoriu luată în considerare acţiunea acesteia, prin ipotezele bazate pe condiţiile cele mai nefavorabile:
•nivele de calcul ale apei corespunzătoare situaţiilor critice,
•condiţii hidraulice defavorabile (regim hidrodinamic permanent pentru nivel maxim apă subterană, coborâre rapidă, nivel apă liberă),
•nefuncţionarea sistemelor constructive hidraulice (ecrane etanșe, drenuri, filtre),
•anizotropia corpului rambleului.
COMENTARIUL 2. Din punct de vedere practic, se recomandă aplicarea Notei aferente principiului 1' de la cap. 11.5.1 şi a regulei 12, din SR EN 1997-1 din care rezultă că la analiza stabilităţii pantelor naturale calculul se va realiza în două etape:
-etapa preliminară, fără a aplica abordările conform SR EN 1997-1, având ca scop estimarea unui coeficient de siguranţă general Fs (determinarea suprafeţei celei mai nefavorabile de cedare) utilizând valorile caracteristice ale parametrilor geotehnici, după caz valori superioare sau inferioare. Se recomandă utilizarea experienţei comparabile;
-etapa finală - conform SR EN 1997-1, paragraful 11.5.
COMENTARIUL 3. Aplicarea principiilor proiectării geotehnice prin calcul nu presupune stabilirea unui coeficient de siguranţă Fs (factor de stabilitate) la alunecare minim admisibil. Conform SR EN 1997-1, paragraful 2.4. este necesară verificarea condiţiei Ed<Rd cu luarea în considerare a abordărilor de calcul corespunzătoare şi a coeficienţilor parţiali de siguranţă aferenţi (Ed valoarea de calcul a efectului acţiunilor, Rd valoarea de calcul a rezistenţei faţă de o acţiune).
Impunerea unui coeficient de siguranţă Fs minim admisibil pentru diferite ipoteze de calcul corespunde unei evaluări preliminare a stabilităţii şi se efectuează cu valori caracteristice (nu de calcul) ale parametrilor rezistenţei la forfecare (vezi Comentariul 2).
COMENTARIUL 4. Având în vedere că o serie de programe de calcul prezintă ca rezultat final un factor de stabilitate (coeficient de siguranţă) Fs, în literatura de specialitate, pentru a se putea realiza comparaţii, s-a propus introducerea unui “factor de supra-dimensionare”, notat cu ODF (over-design factor), definit astfel:
-la metoda clasică (fară abordare SR EN 1997-1):
ODF = Fs rezultat / Fs admisibil, în care Fs admisibil are o valoare impusă de proiectant sau de beneficiar, diferită pentru calculele în regim static şi, respectiv, pentru calcul la cutremur.
-pentru Abordarea de calcul 1, gruparea 1:
ODF = Fs rezultat / 1.35, cu următoarele precizări:
•conform setului A1 de coeficienţi parţiali de siguranţă, γG = 1.35 pentru masa de pământ în zona impingerii active şi γG = 1.00 pentru masa de pământ în zona rezistenţei pasive, iar γP = 1.5, deoarece suprasarcina are întotdeauna efect defavorabil asupra rambleului;
•pentru programele de calcul în care nu se pot defini implicit coeficienţii parţiali de siguranţă prevăzuţi în standardele din seria SR EN 1991, valoarea suprasarcinii din trafic se multiplică cu raportul 1.5/1.35 = 1.11, iar expresia Ed ≤ Rd din SR EN 1997-1 se poate scrie astfel:
γGEk ≤ Rk/γR adică (Rk / Ek) / (γG γR ) ≥ 1 ⇒ Fs rezultat / (1.35 x 1.00) = ODF ≥ 1
Pentru Abordarea de calcul 3 şi pentru calculul la cutremur, ODF = Fs rezultat.
În figura 11.1 se prezintă schema logică a modului de calcul la stabilitate efectuat cu şi fără aplicarea SR EN 1997-1.
Figura 11.1 – Schema logică a modului de calcul la stabilitate
Modulul de calcul ilustrat de schema logică este aplicat în exemplele de calcul nr. 1 şi nr. 2. de la pct. A7 din anexa A a ghidului.
În cazul rambleurilor se vor lua în considerare şi stările limită ultime produse de eroziunea de suprafaţă sau/şi internă, ca şi de presiunea hirdaulică (stările limită HYD, UPL) care sunt explicitate în capitolul 10 al prezentului ghid.
La verificarea stabilităţii excavaţiilor este obligatoriu a fi respectate principiile şi regulile din normativul NP 120.
Acestea se referă la asigurarea stabilităţii vecinătăţilor din apropierea excavaţiilor (structuri, drumuri, reţele existente) şi la evaluarea stabilităţii fundului excavaţiei.
© GeoStru