Metoda de proiectare Soil nailing
Una dintre metodele de stabilizare ale unui versant este Soil Nailing.
Dimensionarea barelor de oțel (verificări interne) se realizează luând pentru acestea dimensiuni de încercare și verificând că:
•Barele nu se rup la întindere ca urmare a tracțiunii impuse;
•Barele nu se smulg din mortar datorită aderenței insuficiente;
•Terenul din jurul barei nu cedează datorită unei aderențe insuficiente.
Parametrul de siguranță (FOS) este definit ca:
FOS = Forța Disponibilă / Forța Necesară
Pentru a calcula valorile maxime de rezistentă se pot folosi formulele propuse în literatură de Hausmann (1992) și MGSL Ltd (2006)
Forța maximă de întindere admisibilă a barei de oțel:
Ta = (Φ · f y) · (d - 4)2 · π / 4 |
Eq ( 5.8) |
unde:
Φ |
= factor de reducere a tensiunii stabilit de normativă |
fy |
= tensiune limită de curgere oțel |
d |
= diametrul barei de oțel |
Forță maximă admisibilă între oțel și mortar:
[ β (fcu)1/2] · π · (d - 4) · Le / SF |
Eq (5.9) |
unde:
β |
=0.5 pentru bare de tip 2 normativa standard australian, impus prin normă |
fcu |
= rezistența mortarului cimentat la 7 zile |
SF |
= coeficient de siguranță adoptat (impus de normă), |
Le |
= lungime de ancorare efectivă (lungime mortar) |
Forță maximă admisibilă între teren și mortar:
[(πDC' + 2D Kα σν' tanΦ)· Le] / SF |
Eq (5.10) |
unde:
D |
= diametru forajului în teren |
C’ |
= coeziunea efectivă a terenului |
Kα |
= coeficient de presiune laterală (a = unghi de înclinație) = 1 - (a/90) (1-Ko) = 1 - (a/90) (sinΦ) |
σν' |
= tensiunea efectivă verticală a terenului calculată la adâncimea medie a armăturii/ranforsării |
Φ |
= unghi de frecare teren |
Exemplu de calcul
Ipoteză de proiectare
Din secțiunea critică a versantului instabil reprezentat în figură se cunosc următorii parametri de proiectare:
Tip de teren |
CDG (granit complet descompus) |
C ' |
5 kPa, |
γ |
20 kN/m3, |
φ' |
38° |
D |
0,1 m, diametru foraje în teren |
α |
15°, unghi de inclinație bară |
γw |
9.81kN/m3, greutatea specifică a apei |
Țintuiri/Nailings |
Lungime bară (m) |
Diametru barã (mm) |
Distanță orizontală între bare (m) |
La (m) |
Le (m) |
Forța pe metru de lungime (KN) |
Forța cerută Tr (kN) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
E |
8,0 |
25 |
2 |
4,70 |
3,30 |
8,00 |
16,00 |
D |
8,0 |
25 |
2 |
4,20 |
3,80 |
15,00 |
30,00 |
C |
8,0 |
25 |
2 |
3,70 |
4,30 |
20,00 |
40,00 |
B |
12,0 |
32 |
2 |
3,80 |
8,20 |
50,00 |
100,00 |
A |
12,0 |
32 |
2 |
2,30 |
9,70 |
55,00 |
110,00 |
Date de proiectare
Coeficienții de sigurantă minimi impuși de normativă se regăsesc în tabel:
Modalitatea de cedare |
Coeficient de sigurantã minim (normativă) |
|---|---|
Cedare la întindere a barei de oțel |
fmax=0,5 fy |
Smulgere/pullout mortar bară |
3 |
Cedare la forfecare a terenului adiacent |
2 |
Rezistența la întindere a barei de oțel
fy= 460 Mpa (tensione limită de curgere oțel);
Φ·fy= 0,5 fy= 230 Mpa (efort maxim de întindere al oțelului).
Forța de întindere maximă a barei de oțel
Ta = (Φ · f y) · (d - 4)2 · π / 4
Țintuire/Nailings |
Lungime bară (m) |
Diametru bară (mm) |
Distanța orizontală între bare (m) |
Forța pe metru de lungime (KN) |
Forța cerută (KN) |
Maxima forța de tracțiune admisibilă (KN) |
Check (Ta>Tr) |
E |
8,0 |
25 |
2,0 |
8,0 |
16,0 |
79,66 |
ok |
D |
8,0 |
25 |
2,0 |
15,0 |
30,0 |
79,66 |
ok |
C |
8,0 |
25 |
2,0 |
20,0 |
40,0 |
79,66 |
ok |
B |
12,0 |
32 |
2,0 |
50,0 |
100,0 |
141,62 |
ok |
A |
12,0 |
32 |
2,0 |
55,0 |
110,0 |
141,62 |
ok |
Tabel de calcul a rezistenței la întindere a barei de oțel
Smulgere între bara de oțel și mortar
fcu=32Mpa, rezistența cubică a mortarului la 28 de zile
b=0.5 pentru bare de tip 2 (deformabile)
SF= 3, coeficient de siguranță
Forța maximă admisibilă între mortar și bara de otel:
[ β (fcu)1/2] · π · (d - 4) · Le / SF
Le= lungimea efectivă a barei (lungime mortar)
Țintuire/Nailings |
Lungime bară (m) |
Diametru bară (mm) |
Distanța orizontală între bare (m) |
Lungime liberă La (m) |
Lungime efectivă (m) |
Forța pe metru de lungime (KN) |
Forța cerută (KN) |
Forța de întindere maximă admisibilă (KN) |
Check (Tmax>Tr) |
E |
8,0 |
25 |
2,0 |
4,70 |
3,30 |
8,0 |
16,0 |
205,26 |
ok |
D |
8,0 |
25 |
2,0 |
4,20 |
3,80 |
15,0 |
30,0 |
236,36 |
ok |
C |
8,0 |
25 |
2,0 |
3,70 |
4,30 |
20,0 |
40,0 |
267,46 |
ok |
B |
12,0 |
32 |
2,0 |
3,80 |
8,20 |
50,0 |
100,0 |
680,06 |
ok |
A |
12,0 |
32 |
2,0 |
2,30 |
9,70 |
55,0 |
110,0 |
804,46 |
ok |
Verificare la smulgere între bara de oțel și mortar
Lipsa de aderentã între mortar si teren
Tf= (πDC'+ 2DKασv' tanφ) × Le (Forța mobilizată între mortar și teren)
αK = 1 - (α / 90) (1-Kο) = 1 - (α / 90) (sinφ), factor de înclinație
Granit complet descompus (CDG) cu Kα = 0.897
Tf = (πDC'+ 2DKασv'tanφ) × Le = (1.571 + 0.14σ'v) × Le= (1.571+ 0.140 σ'v)
|
Zona rezistență |
||
Țintuiri/Nailings |
Lungime efectivă strat CDG (m) Le |
Adâncimea punctului mediu a lungimii efective |
|
Strat CDG |
|||
CDG |
WATER |
||
E |
3,30 |
3,40 |
0,00 |
D |
3,80 |
5,30 |
0,00 |
C |
4,30 |
7,20 |
0,00 |
B |
8,20 |
9,70 |
1,40 |
A |
9,70 |
9,40 |
3,00 |
Caracteristici geometrice ale barelor de oțel
Țintuiri/Nailings |
Tensiune verticală efectivă s'v (kPa) |
Rezistența mobilizată Tf (kN) |
Rezistența totală mobilizatã Tf (kN) |
Forta cerută Tr (kN) |
F.O.S. Tf/Tr |
Check (F.O.S.)>2 |
CDG |
CDG |
|||||
E |
68.00 |
36.65 |
36.65 |
16.00 |
2.29 |
OK |
D |
106.00 |
62.45 |
62.45 |
30.00 |
2.08 |
OK |
C |
144.00 |
93.58 |
93.58 |
40.00 |
2.34 |
OK |
B |
180.27 |
220.16 |
220.16 |
100.00 |
2.20 |
OK |
A |
158.57 |
230.92 |
230.92 |
110.00 |
2.10 |
OK |
Verificare la cedare datoratã lipsei adeziunii între mortar si teren
Programul Slope realizează un calcul simplificat întrucât nu realizează verificările pentru fiecare rând de țintuiri/armături, ci face referire la rezultantă.
© GeoStru