Construcții masive

Previzualizare curs:

Extras din curs:

CURS 1

INTRODUCERE

CURSUL ISI PROPUNE MODELAREA SI SIMULAREA COMPORTARII MASIVELOR DE PAMANT

SATURATE CU APA DE TIPUL BARAJE, RAMBLEE, CANALE IN RAMBLEU SI DEBLEU, HALDE. SE VOR

FORMULA ECUATIILE DE ECHILIBRU PENTRU MEDII POROASE SATURATE CU APA TINAND SEAMA

DE INTERACTIUNEA DINTRE FAZA SOLIDA SI FAZA LICHIDA. REZOLVAREA ECUATIILOR DE

ECHILIBRU CU MODELE DISCRETE CU ELEMENTE FINITE, SE VA FACE PRIN FORMULAREA LEGILOR

CONSTITUTIVE IN REGIM LINIAR SI NELINIAR DE COMPORTARE A STRUCTURII SOLIDE. SE VA PUNE

IN EVIDENTA EFECTUL APEI IN REGIM DRENAT SI NEDRENAT SI VOR FI PREZENTATE SOLUTII DE

REZOLVARE ALE ACESTOR PROBLEME. MODELELE ELABORATE SE VOR APLICA PENTRU ANALIZA

SI SIMULAREA COMPORTARII IN REGIM STATIC SI DINAMIC A UNOR CONSTRUCTII INGINERESTI

REALIZATE DIN MASIVE DE PAMANT SATURATE CU APA: UN BARAJ DE PAMANT, UN RAMBLEU DE

CALE FERATA, O HALDA DE DESEURI.

Comportarea masivelor de pamant reclama cunostinte privind influenta factorilor externi si interni asupra constructiei, a

elementelor componente care alcatuiesc structura pamantului si interactiunea dintre ele, a proprietatilor sale fizicochimice

si mecanice. Deasemenea sunt necesare cunostinte asupra modului de repartizare a eforturilor in masa

structurii, asupra deformatiilor ce se produc sub actiunea incarcarilor exterioare, influenta acestor eforturi si deformatii

asupra constructiilor.

Datorita faptului ca pamantul este un material dispers, neomogen, alcatuit din granule legate intre ele prin legaturi care

influenteaza in majoritatea cazurilor proprietatile fizice si mecanice. Acest mediu neomogen se supune legilor generale

aplicabile si celorlalte corpuri, necesitand insa unele particularitati si simplificari specifice. Datorita neomogenitatii si

diverselor tipuri de pamanturi este destul de dificila realizarea unor modele matematice cu caracter general care sa

reflecte comportarea reala.

Studiul proprietatilor pamanturilor ca medii disperse, studiul comportarii masivelor de pamant sub incarcari, a

distributiei eforturilor si deformatiilor si a influentei pe care o are apa in pamanturi are o importanta covarsitoare in

problema stabilitatii constructiilor ingineresti de pamant.

Masivele de pamant sunt intalnite frecvent in constructiile ingineresti, diguri, baraje, rambleee, halde.

Cunoscand destinatia constructiei si scopul sau functional inginerul trebuie sa stabileasca solutia cea mai buna sub

aspect tehnico-economic.

O problema foarte importanta a acestor masive de pamant este pierderea stabilitatii care poate fi provocata de:

- modificarea fortelor interne sau externe, care actioneaza asupra taluzului sau asupra constructiei.

- micsorarea caracteristicilor de rezistenta a pamantului din corpul constructiei.

Exista o multitudine de factori care pot determina schimbari de tipul celor de mai sus. Un rol important il joaca factorii

naturali (conditiile hidro-meteorologice, procesele geomorfologice sau chiar cele tehnice), la care se adauga si actiunea

omului.

Masivele de pamant sufera deformatii atat in timpul constructiei, cat si dupa punerea in functiune. Principalele

deformatii care apar in timpul constructiei sunt tasarile provenite din cauza compresibilitatii terenului de fundatie si

comprimarii umpluturii din corpul masivului sub greutatea proprie. In afara deplasarilor verticale (tasari) apar si

deformatii orizontale datorate actiunii incarcarilor exterioare. In urma analizelor efectuate s-a constat, ca factorii cei mai

importanti care influenteaza marimea deformatiilor, sunt:

- natura materialului si gradul de compresibilitate al acestuia [12].

- forma si inclinarea taluzelor [26].

- granulometria si proprietatile mecanice ale materialelor din care este realizat masivul de pamant [12].

- deformatiile produse in urma fenomenelor seismice [3, 12, 13, 14, 22, 24, 27].

- variatia nivelului apei in lacul de acumulare (variatia brusca, golire brusca sau prima umplere a lacului de

acumulare) [5, 12, 20], sau acumularea apei in masiv datorita precipitatiilor sau altor surse.

Compactarea reprezinta unul din cele mai importante procese ale constructiei masivelor de pamant. Metoda de

compactare influenteaza in mare masura uniformitatea masivului de pamant si unele proprietati importante cum arfi

compresibilitatea, rezistenta la forfecare si permebilitatea. Prin compactare se urmareste cresterea greutatii volumetrice

uscate a unui material prin reasezarea particulelor solide intr-o stare mai densa datorita eliminarii aerului si apei din pori

prin actinui mecanice exterioare. O problema practica la ora actuala este de a stabili zona umiditatii admise la punerea

in opera a materialului in raport cu umiditatea optima. USBR (united states Bureau of reclamation recomanda punerea

in opera cu umiditati cu 1-2% mai reduse decat woptim in vederea limitarii riscului de aparitie a unor presiuni excesive a

apei in pori, iar USACE (United States Army Corps of Engineers) recomanda punerea in opera cu umiditati avand 1-3%

peste woptim in scopul obtinerii unui materila cu calitati plastice superioare la care riscul de fisurare ulterioara sa fie mai

redus.[20].

2

Analiza starii de tesiuni si deformatii in aceste masive neafectate de apa utilizeaza modelele si metodele din mecanica

pamanturilor bazate pe relatii constitutive liniare sau neliniare. Constructiile masive de pamant afectate de prezenta apei

in pori au o comportare diferita.

Analiza structurii unui masiv de pamant presupune urmatoarele [20]:

- evaluarea sigurantei structurii in raport cu o cedare totala sau partiala;

- analiza deformatiilor structurii in raport cu cele limita tolerabile pentru o functionare si exploatare normala a

structurii.

Pentru rezolvarea acestor probleme in prima etapa se concepe modelul general (modelul matematic general). In aceasta

etapa obiectivul principal il constituie introducerea unor simplificari si schematizari, definirea unor marimi fizice astfel

incat modelul obtinut sa pastreze caracteristicile si interactiunile esentiale ale fenomenelor. Aceasta faza este

caracterizata in modelul matematic general: ecuatii matematice de diferite forme cum ar fi diferentiale, integrale,

algebrice etc.

Cea de-a doua etapa este partea aplicativa a modelarii (simularii). Din clasa fenomenelor analizate se studiaza un

exemplu concret pentru care pe langa modelul matematic general se precizeaza: conditiile la limita si initiale, functiile

de stare ce urmeza a fi determinate. In literatura de specialitate exista rezolvari in sensul celor aratate mai sus. Astfel in

lucrarile [1, 2, 11, 12, 18] sunt prezentate procedee de analiza a starii de tensiuni si deformatii cu modele neliniare la

constructii masive de pamant neafectate de apa. Deasemena in lucrarile [22, 23, 25].sunt prezentate modele care tin

seama si de influenta presiunii apei in pori. Scopul cercetarii propuse este acela de a realiza un model ingineresc de

analiza a acestor structuri pentru proiectarea lor. Urmatorul pas il reprezinta metodele de rezolvare care in cele mai

frecvente cazuri sunt metode numerice (metoda elementului finit [10, 28]). In urma rezolvarii unei probleme concrete se

obtine o solutie numerica care in mod obisnuit reprezinta distributia unor functii de stare, caracteristice sistemului si

dupa caz distributia (evolutia) acestora si in timp.

Principalele grupe de modele materiale semnalate in literatura sunt [6],[7]:

- modele linear elastice

- modele neliniare

1. variabil elastice

- biliniare

- parabolice

- hiperbolice

2. elasto-plastice

3. modele vascoase

- modele endocronice

Din categoria modelelor variabil elastice cel mai cunoscut este modelul hiperbolic dezvoltat Duncan-Chang[6,7,10].

Din categoria modelelor elasto-plastice sunt modelul Tresca, Von Mises, Mohr-Coulomb, Drucker-Prager, Cam Clay

[6,7,17].

Primul model fenomenologic al Teoriei Plasticitatii avand atributele moderne este cunoscut sub denumirea ecuatiile

constitutive Prandtl-Reuss [Hill 1950]; acest model se afla la baza Teoriei Plasticitatii de tip incremental.

Teoria Plasticitatii a cunoscut o dezvoltare puternica in anii 1960 astfel incit au fost posibile noi modelari (constitutive)

pentru materiale cu frecare interna si coeziune. Sunt puse in evidenta noi atribute care definesc Teoria moderana a

Plasticitatii:

- acceptarea legii neasociate a curgerii, astfel incit se poate lua in calcul fenomenul de dilatanta, propriu

materialelor geotehnice (nisip, argila s.a).

- dezvoltarea teoriei visco-plasticitatii [Perzyna1968], in cadrul careia deformatiile plastice din teoria clasica

sunt inlocuite cu deformatiile visco-plastice si se considera ca deformatiile post-elasticedepind si de viteza de

incarcare a materialului.

Analiza mediilor poroase saturate se poate face plecand de la ecuatiile consolidarii ale lui Terzaghi (1943). Extinzand

lucrarile in teoria consolidarii ale lui Terzaghi, Biot (1955, 1956, 1961) a definitivat modelul solidului deformabil

granular alcatuit din geomateriale cu comportare liniar-elastica (faza solida a mediului) prin interstitiile carora curgerea

uni fluid satisface legea lui Darcy (faza fluida a mediului). Dezvoltarea Teoriei lui Biot a fost impulsionata de

observatiile si incercarile experimentale care atesta caracteristicile de neliniaritate ale pamanturilor, deformatii mari,

structura anizotropa prin fisurare s.a. [Carter 1979; Prevost 1982,1983; Desai 1981, Zienkiewicz 1980].

Din punct de vedere al metodelor de rezolvare, in ultimii 30 de ani au fost facute progrese remarcabile in domeniul

modelelor de calcul pentru paminturi, datorita in primul rind generalizarii metodei elementului finit si a progresului

tehnicii de calcul.

Download gratuit

Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.

Structură de fișiere:
  • Curs 1- Constructii Masive.pdf
  • Curs 2 Constructii Masive.pdf
  • Curs 3 - Constructii Masive.pdf
  • Curs 4 Constructii Masive.pdf
  • Curs 5 Ctii Masive.pdf
  • Tema 1- Constructii Masive.pdf
  • Tema 2 - ctii masive.pdf
  • Tema 3- Constructii Masive.pdf
  • TEME Referate-Constructii Masive din Materiale Locale.pdf
Alte informații:
Tipuri fișiere:
pdf
Diacritice:
Nu
Nota:
9/10 (1 voturi)
Anul redactarii:
2023
Nr fișiere:
9 fisiere
Pagini (total):
143 pagini
Imagini extrase:
143 imagini
Nr cuvinte:
38 189 cuvinte
Nr caractere:
219 478 caractere
Marime:
7.33MB (arhivat)
Publicat de:
Eduard Eduard
Nivel studiu:
Master
Tip document:
Curs
Domeniu:
Construcții
Predat:
la master
Materie:
Construcții
Sus!