SNCSS 2012

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

3. CONCEPTUL DE „PILLOW DOME”

Domul geodezic este o structură sferică sau semi-sferică, formată dintr-o rețea de cercuri pe
suprafața unei sfere, care se îmbină formând elemente triunghiulare care au rigiditate triunghiulara locală și
distribuie presiunea pe structură. Acesta se folosește în foarte multe scopuri de exploatare a acesteia, variind
de la construcții comerciale, birouri sau construcții ornamentale, până la construcții horticole, diferența
făcând-o materialele folosite pentru obținerea scopului folosit.

Unul din principalele avantaje a unei astfel de construcții este reprezentat de faptul că se poate
executa pe orice fel de teren, datorită caracterului modular al acestuia. Pe lângă acest aspect foarte important,
factorul estetic este foarte valoros prin designul inovator.

Primul dom a fost construit după Primul Razboi Mondial, de către Walther Bauersfeld, pentru un
planetarium. După aproximativ 20 de ani, după experimente de cercetare, R. Buckminster Fuller a numit
domul geodezic. Împreună cu Kenneth Snelson au inventat termenul de trensegritate, un principiu ingineresc
ce presupune tensiune continuă și comprimare discontinuă, care permite domului geodezic să aibe o structură
foarte ușoară formată de o rețea icoshaedroane care pot fi căptușite cu material. Deși nu a fost inventatorul
domului, Fuller a dezvoltat matematica intrinsecta a domului, popularizând ideea și ca atare, primind
patentul pentru construcție, în 1954.[4]

Jay Baldwin, un student a lui Fuller, a continuat dezvoltarea acestui tip de construcție, prin cercetare
experimentală, folosind vinil, la început, pentru a căptuși ochiurile formate de triunghiuri[4]. A numit această
realizare „pillow dome” datorită formei de pernă și a avut un real succes, chiar și Fuller comandând una
pentru el. Cu timpul au aparut primele semnale că materialele nu sunt benefice. Jay Baldwin a lucrat la un
institut în New England, unde a observat că umiditatea din atmosferă, benefică pentru plante, afecta structura
serei, iar sensibilitatea peștilor la fungicid s-a dovedid ca fiind o piedică majoră în combaterea dăunătorilor.
Baldwin a propus construirea unei sere „Pillow Dome” folosind aluminiu și Tefzel, un material înrudit cu
teflonul care s-a dovedit foarte rezistent, mai transparent ca sticla, la care nu aderă praful și mizeria, bun
conducător de ultraviolete. Construcțiile au avut o bună performanță în ceea ce privește atât aspectul fizic,
cât și cel biologic. Jay Baldwin fiind un pioner în construcțiile horticole de acest gen, lăsând loc dezvoltării
în timp a tehnologiei și materialelor, astfel să se creeze spații artificiale de creștere a plantelor, controlând
factorii pedo-climatici și obținând rezultate remarcabile și specii sănătoase în zone în care nu s-ar putea
dezvolta în condiții normale.[4]

Fig.4. Pillow Dome [4]

400

Maria CANTOR Radu Mircea GIURGIU

4. BIOMUL MEDITERANEAN

Structura geodezica poate fi folosită pentru creșterea de specii de plante cu cerințe speciale față de
factorii pedo-climatici. Materialul transparent folosit trebuie să fie de așa factură, încât să fie mai ușor decât
sticla, neadeziv pentru a nu fi necesare curățări dese, dar să fie un bun izolant termic și să aibă o transparență
necesară pentru ca plantele să primească lumina naturală necesară.

Însă doar construcția nu este îndeajuns pentru a satisface toate nevoile pretențioaselor specii de
plante. Trebuie menținută o umiditate relativă de peste 60% în atmosferă și reglarea temperaturii la un nivel
necesar dezvoltării armonioase a plantelor. Este esențial să se întocmească un program de temperatură astfel
încât să se creeze artificial, ciclul de un an, pentru ca plantele să crească natural și să parcurgă toți pașii
normali de dezvoltare.

Substratul folosit trebuie să fie nisipos, iar regimul de irigații trebuie să fie foarte performant,
asigurând necesarul de apă pentru fiecare categorie de plante în parte. Trebuie să existe instalat un sistem de
ventilatoare care să controleze circularea aerului în seră. Biomul trebuie să fie prevăzut cu posibilitatea de
deschidere pentru aerisire. [1]

Nu trebuie ignorate caracteristicile de dezvoltare în timp a plantelor. La întocmirea schemei de
plantare trebuie ținut cont de maturitatea fiziologică a fiecărei specii, pentru ca acestea să nu fie în situația de
a deteriora structura domului sau ca ele să sufere în timp, printr-o poziționare nefericită.[4]

5. STUDIU DE CAZ

Proiectul reprezintă implementarea unui parc public, folosind specii mediteraneene, într-o structură
geodezică de tip „Pillow-dome”, cu caracteristicile unei sere în care să fie controlați factorii pedo-climatici,
la parametrii necesari dezvoltării armonioase a plantelor. Proiectul a fost conceput cu ajutorul programului
de modelare 3d „Google SketchUp”, iar conceptul de amenajare peisageră îmi aparține în totalitate.

Fig.5. Construcția Pillow Dome – sursă proprie
5.1. Descrierea complexului

Proiectul presupune o parcare pentru accesul ușor la parc, o zonă verde exterioară pe o suprafață de
aproximativ 1ha, care face accesul către trei corpuri geodezice îmbinate, care găzduiesc parcul
mediteraneean. Zona verde exterioară are potențial mare de valorificare, fiind o zonă de trecere, dar care
poate reprezenta un parc important. Compoziția aleilor este una modernă, creând alveole care pot fi
valorificate prin vegetație.

401

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Complexul geodezic are trei intrări principale cu puncte de ticketing la fiecare. La intrare există câte
o anticameră cu rol de a gradua trecerea de la exterior la interior. Fiind activă și pe timp de iarnă, trecerea de
la temperatura scăzută la cea foarte ridicată din interior poate fi neplacută. Astfel în aceste camere de la
intrare se propun garderobe pentru vizitatori, dar și magazine de suveniruri, florării specializate în artă
florală, care folosesc material strict din plantele din seră. Tot aici se găsesc și restaurante care fac șederea sau
așteptarea, mult mai placută. Acestea își aduc aportul la autofinanțarea complexului.

PARCARE

Fig.6. Plan – sursă proprie

Cele trei corpuri ocupă o suprafață de 81000 mp și descriu trei zone diferite prin elementele de
amenajare peisageră și prin funcțiunile pe care le crează. Au o lungime maximă de 150 de metri cu o lățime,
în cel mai mare corp de aproximativ 75 de metri și o înălțime în cel mai înalt punct de 35 de metri, permițând
și arborilor de categoria I să se dezvolte corespunzător.

Fig.7. Plan de plantare – sursă proprie

402

Maria CANTOR Radu Mircea GIURGIU

Zona centrală, fiind și cea mai mare, este accentuată prin elementul apă. Un iaz care se integrează
perfect ca formă ovoidă, reprezintă piesa centrală. Speciile folosite în această zonă sunt specii de palmieri.
Acestea au rolul de a crea un impact vizual și a sublinia faptul că în acest parc speciile folosite sunt plante
caracteristice pentru zone mediteraneene și au, în același timp, funcția pshihologică de a induce ideea de
vacanță și implicit, relaxare.

Fig.8. Perspectivă zona centrală – sursă proprie

Corpul de Vest este destinat promenadei, recreerii și are un impact pasiv asupra vizitatorului. Aleile
au un design prietenos, fără colțuri și linii drepte și crează zone verzi care sunt valorificate prin grupuri de
specii care, fie se completează prin culoare, port sau statură, fie crează accente. Băncile simple și corpurile
de iluminat, completează atmosfera de relaxare.[12]

Fig.9. Perspectivă zona de Vest – sursă proprie

403

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Fig.10. Perspectivă zona de Vest – sursă proprie

Corpul de Est este partea activă a serei. În primul rând, aici se află două camere vitale pentru
dezvoltarea și întreținerea parcului; camera de producere de material și camera de recuperare a meterialului
afectat. Plantele mediteraneene, fiind foarte pretențioase la factorii climatici de la noi și fiind foarte rare pe
piața internă, sunt foarte costisitoare. Astfel o cameră de producere de material săditor care să completeze
zonele verzi din parc, dar și cu rol de înlocuire a speciilor bătrâne, este esențială. Fiind un spațiu închis,
dezvoltarea de dăunători poate fi foarte foarte greu de combătut. Trebuie implementat un program riguros de
mentenanță și de supraveghere a speciilor și potențialilor dăunători care pot apărea. În cazul în care aceste
nefericite situații apar, trebuie să existe o camera în care materialul vegetal afectat să fie izolat și să se
încerce salvarea acestuia prin tratamente fitosanitare.

Fig.11. Perspectivă zona de Est – sursă proprie

404

Maria CANTOR Radu Mircea GIURGIU

5.2. Conceptul structurii
Structura de bază este asemănătoare cu cea a stației de tren Waterloo, din Londra. În acel exemplu,

arcadele și panele de metal susțin geamurile, însă pentru seră reprezintă o structură prea grea și ochiurile de
sticlă sunt prea mici pentru lumina naturală necesară plantelor. Astfel soluția pentru rezolvarea acestei
probleme este reprezentată de o structură într-un două starturi, bazate pe o geometrie hexagonală. Această
idee are o sumă de beneficii. Se poate construi pe orice suprafață și spațiile transparente formate create
permit mai multă lumină. [6]

Fig.12. Machetă proiect Eden Project, Anglia [6]

Pentru placare s-a ales folia de EFTE. Aceasta are o greutate mult mai mică decât sticla, permițând
să se reducă din structura metalică propusă. Această folie permite mult mai mult pătrunderea ultravioletelor
și reprezintî o izolație termică foarte bună.

Astfel, acest concept are beneficiile unui design atractiv și inovator, nu prezintă coloane de susținere
în interior, este benefică din punct de vedere economic, are caracteristicile necesare pentru valorificarea cât
mai mare a factorilor naturali, esențiali dezvoltării plantelor. [5]
5.3. Geometria

Domul mediteraneean este alcătuit dintr-o rețea de structuri geodezice. Aspectul sferic este realizat
de elementele construite care sunt proiectate pe o suprafață sferică. În domeniul construcțiilor, structurile
sferice sunt derivate din poliedrele regulate icosaedru și dodecaedru. Rețeaua structurală a domului este
creată din două rețele sferice, concentrice, cu raza diferită, formând două straturi care sunt conectate între ele
printr-o serie de diagonale. Grilul exterior este caracterizat de o dominantă geometrică de hexagon, numită
de arhitecții care au creat domurile din Cornwall, Anglia, „Hex-Net”, adică plasa de hexagoane.[5]

Structura internă este un gril format din hexagoane și triunghiuri și este, în consecință, numit „Hex-
Tri-Net”. Pentru a crea această structură geodezică, trebuie creată o rețea dodecă-icosaedronică, care se
realizează prin poziționarea acestor poliedre regulate ca și duale, complementându-se și luând în considerare
centrul sferei care le circumscriu. Nodurile rezultate din icosaedru pot fi recunoscute, în această rețea, prin
forma pentagonală pe care o descriu și corespund cu mijloacele fețelor dodecaedrului. Prin această tehnică se

405

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

poate diviza sfera în 120 de părți simetrice minimale de formă triunghiulară. Ochiurile hexagonale formate
se obțin prin omiterea elementelor apropiate din rețeaua triunghiulară. [5]

Fig.12. Rețeaua tri-hex-net [5]

Structura internă tri-hex net a fost obținută prin elementele corespondente din triunghiurile
caracteristice. Aici, nodurile structurii interne sunt derivate din punctele mediane de pe linia exterioară care
au fost proiectate, concentric, pe sfera teoretică, care susține rețeaua internă. Apoi se obține rețeaua tri-hex
net prin unirea punctelor corespunzătoare liniilor adiacente grilei hexagonale. Diagonalele sunt obținute prin
unirea punctelor interne cu punctele corespondente din exterior. Această rețea este asemănătoare cu cea a
moleculelor de silicat(SiO4). Această structură permite o cale redusă energiei eletrice, reducând costurile,
obținând un plus economic, dar și estetic.[5]

Fig.13. Obținerea structurii prin intersecția icosaedrului si dodecaedrului [6]

Hexagoanele nu sunt perfect plane. Folia de EFTE necesită o suprafață cât mai plană pentru a
construi rama de susținere și a nu forma riduri sau alte neplăceri care să reducă din proprietățile acesteia.
Prin rezultatele obținute de Fuller, Pavlov și Emde, s-a dezvoltat un algoritm pentru obținerea de suprafață
plană, în limitele tolerabile a materialelor de construcții și a nu strica efectul vizual prin neuniformizarea
construcției.[7,8,9]

406

Maria CANTOR Radu Mircea GIURGIU

Trebuie efectuate calcule statistice privind cantitatea medie de căderi de zăpadă în zona respectivă,
rezistența la vânt, folosind tunelul de vânt pe o machetă a structurii. Se calculează cantitatea de ploaie per
hexagon și posibilitatea ca structura să reziste, chiar și atunci când unele din elemente cedează. Diferențele
de temperatură nu afectează structura, permițând dilatare și contractare radială ceea ce nu necesită articulații
de dilatare.[5]
5.4. Elemente ale structurii

Parametrii principali de design pentru coardele superioare sunt conectarea rigidă a trei tuburi cu
diametru de 193 mm, conectarea a trei diagonale cu balamale, ușoară ridicare, minimă toleranță, sudare
laterală inexistentă, posibilitatea de legare a sfoarei pentru a facilita montarea dinafara structurii și nuîin cele
din urmă, aspect arhitectural plăcut.[5]

Fig.14. Nodul „bilă” [5]

Pentru a corespunde acestor parametrii, s-a ales nodul „bila”, folosit de firma MERA la construcția
domurilor Eden Project, din Anglia, pentru conectarea tuburilor rectangulare, goale pe dinăuntru, prin
șuruburi.[5]

Partea superioară a acestui nod este la nivel cu țevile, astfel facilitând montarea foliei de EFTE.
Nodul este făcut din fontă și cântărește aproximativ 80 kg. Diametrul este de aproximativ 400 mm și pereții
interni sunt de 40 mm.

Grinzile superioare sunt de 193.7 mm, dimensiune rezultată din necesarul pentru rezistența la
presiune. Toate coardele sunt de dimensiune egală pentru conectare ușoară la nod, dar au grosimea pereților
interni diferită în funțtie de foțta care o suportă și lungimea de flambaj. Pentru a forma aspectul sferic toate
elementele sunt conectate în noduri, capetele corzilor sunt tăiate rectangular pentru o mai șsoară
prelucrare.[5]

Fig.15. Secțiune și detaliu prin grinzi [5]

407

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

La fiecare capăt este sudată o plăcuță și în vârful corzii o gaură de ridicare. S-au folosit șuruburi
puternice precomprimate pentru conectarea la nod. Un șurub adițional fixează coarda și permite transferarea
mișcării torsionale. Pe partea superioaăa sunt sudate ramele care vor susține pernele de folie EFTE.[6]

Corzile inferioare și diagonalele sunt construite după modelul MERO, având diametre între 76 mm și
168 mm.

Fig.16. Conectarea grinzilor inferioare [5]

La intersecțiile domurilor, se găsește o rețea triunghiulară de fixare de grindă. Secțiunile corzilor
măsoară 219 mm pentru cea superioară, 159 mm pentru cele două inferioare și 101 mm pentru diagonale.
Corzile superioareșsi inferioare sunt îndoite, iar acestea au fost prelucrate din trei bucăți sudate, care mai
apoi necesiă sudări la fața locului. Arcadele sunt fixate pe blocuri masive de beton. Conexiunea arcadelor
permite un design unitar și neîntrerupt aîintregii structuri.

Fig.17. Imbinarea a două domuri [5]

Sistemul de susținere diferă de la un bloc de beton la altul, dar este alcătuit din țevi cu de 193 mm
care sunt sudate între ele. Plăcile de bază sunt fixate prin șuruburi de ancorare, iar foțtele orizontale sunt
transferate prin blocuri de forfecare.

408

Maria CANTOR Radu Mircea GIURGIU

Fig.18. Sistemul de susținere [5]

Pentru a obține climatul dorit, s-a propus un sistem de ventilare performant. În partea superioară,
fiecare pentagon superior de pe fiecare dom, este împărțit în 3 triunghiuri, astfel fiecare dom are 30 de
deschideri controlate prin telecomandă, iar aceste ferestre sunt la fel, acoperite de folie de EFTE. Pentru
admisia aerului sunt instalate pe marginile domurilor ferestre din lamele de sticlă. Aer cald poate fi introdus
în domuri prinîincălzitoare performante.

Structura metalică trebuie galvanizată și poate oferi o garanție de până la 30 de ani cu o întreținere și
revizie, o dată la doi ani.

Placarea s-a făcut cu o folie de EFTE care variază în grosime de la 50 um la 20 um și care are o
lățime de 1.5m. Pernele de folie sunt constituite în trei straturi. Cel superior și cel inferior au rolul de a
susține încărcătura, un strat adițional între acestea, are rolul de a mări temperatura, izola și divide spațiul de
aer, în caz de spărtură. În cazul de vânt puternic se pot folosi două straturi de perne de folie. Această placare
se face pe coardele superioare printr-o ramă de aluminium și fiecare pernă este conectată la un sistem de
rezervă de aer. [6]

Fig.19. Placare cu folie de EFTE [10]

409

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Fig.20. Sistemul de rezervă de aer[6]

Materialul de EFTE este folosit de 20 de ani. Este extrem de ușor și transparent și are propietatea de
a fi neadeziv, nelăsând murdăria și praful să adere pe suprafață, ușurând mentenanța. Jgheaburile dintre
domuri sunt construite din aluminiu izolat și este acoperit la exterior cu o folie. Apa de ploaie este captată și
folosită pentru irigarea speciilor și alte servicii în interiorul domului. Întreținerea se face cu alpiniști utilitari
care își leagă corzile de nodurile „bila”.

Fundația este de 2 metri înaltă și 1.5 m lățime. Aceasta este susțtinută de piloni de beton de 12 m
lungime, forați în pământ. Pentru ridicarea construcției este nevoie de o schelărie și macarale care să ridice
hexagoanele. După ridicarea structurii metalice, schelăria a fost înlaturată și pernele de folie au fost montate
de către alpiniști utilitari.
6. CONCLUZII

Amenajarea spaţiilor verzi din ţara noastră este de mare actualitate iar folosirea spaţiilor protejate
este indispensabilă pentru obţinrerea materialul biologic necesar dar şi pentru cultura şi folosirea unor plante
de origini mediteraneene, tropicale sau subtropicale şi care necesită condiţii de mediu diferite care potfi
asigurate de eceste spaţii.

Pe baza documentației amplă în ceea ce privește construcția de seră de tip „Pillow Dome” se poate
constata utilitatea creării unui parc, folosind specii mediteraneene, beneficiile fiind multiple. Folosirea
parcului pe tot parcursul anului, indiferent de intermperiile meteo, aportul turisitic ridicat, potențial de
formare de locuri de muncă, implicarea socială prin programe de voluntariat, traininguri, aspecte culturale
prin găzduirea de mici evenimente și spectacole și un pas spre o dezvoltare în domeniul horticulturii pe
orizontală și verticală, lărgind spectrul de obțiuni și dezvoltarea completă de specialiști.

410

Maria CANTOR Radu Mircea GIURGIU

7. BIBLIOGRAFIE

1. Cantor Maria, Ioana Pop, 2008, “Floricultură – baza de date”, Ed. Todesco Cluj-Napoca.
2. Iliescu Ana Felicia, 2003, “Arhitectură peisageră”, Ed. Ceres Bucureşti.
3. Zaharia D., Adelina Dumitraş, A. Zaharia, 2008, “Specii lemnoase ornamentale”, Ed.Todesco Cluj-Napoca.
4. Baldwin J. – The Pillow Dome, Buckminster Fuller Institute, 1985
5. Alan C. Jones – Civil and structure design of the Eden Project, International symposium on the Wedspan Enclosures at the

University of Bath, 26-28 Aprilie 2000
6. K. Knebel, J. Sanchez-Alvarez, S. Zimmerman, MERO GmbH & Co., The structural making of the Eden Domes KG, D-

97084 Würzburg, Germany
7. Fuller R.B. – The Dome’s builder Handbook, ed. John Prenis, Running Press Philadelphia, Pensylvania, 1973
8. Pavlov G.N. – Determination of Parameters of Crystal Latticed Surfaces Composed of Hexagonal Plane Facets; Int. Journal

of Sciences, Vol.5; 1990
9. Lehnert S. – Das Eden Project – Intelligente Architektur, Ausgabe Nov/Dez 2000
10. ***, http://www.edenproject.com/, ultima accesare 03.05.2012.
11. ***,http://www.savewater.com.au/how-to-save-water/in-the-garden/drought-tolerant-plants/mediterranean-garden,ultima

accesare 10.04.2012
12. ***, https://www.google.com/imghp?hl=en&tab=ii, ultiam accesare 04.05.2012

411

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești
Cluj –Napoca 9-11 Mai 2012

FENOMENUL DE ÎNGHEȚ DEZGHEȚ ÎN COMPLEXUL RUTIER
Mihaela Roxana MARIAN1, Iulia Alexandra MARTIN2

1Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]
2 Facultatea de Construcții, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

ABSTRACT
The paper deals in its inception with the generalities of the freeze-thawing process in soils,

respectively the causes and effects of this phenomenon in the roadway system. Among the mentioned are the
ways and their classification through which it is determined the sensibility of the soil to freezing. In what
concerns the roadway system we detailed the freezing depths and the algorithm to determine the resistance
to the freeze-thawing process. In the final section there are mentioned the prevention procedures and the
remedies for degradation in the wake of the freeze-thawing process. The annex contains details regarding
geosynthetics and how these can be used in preventing degradation.

412

Mihaela Roxana Marian, Iulia Alexandra Martin

1.INTRODUCERE

La temperaturi de 0˚C apa liberă trece din stare lichidă în stare solidă, prin fenomenul înghețării.
Înghețarea apei din pori conduce la modificări ale proprietăților fizico-mecanice ale pământurilor,
printre acestea se pot menționa: importante variații de volum, creșteri ale rezistențelor mecanice (prin
creșterea coeziunii) pe timpul înghețului, micșorarea permeabilitășii si respectiv micșorarea rezistențelor
mecanice pe timpul dezghețului.

Aceste modificări se pot explica prin creșterea de volum a apei de cca. 9% prin îngheț, dar și prin
creșterea umidității pământului din zona înghețata. Umiditatea poate crește prin fenomenul de
termoosmoză și prin fenomenul de capilaritate, dacă apa subterană se află la o distanța mai mică decât
înalțimea capilară de zona înghețată.

1.1 Fenomenul de termoosmoză

Spre deosebire de câmpul electric ce acționează asupra cationilor și particulei
electronegative, câmpul termic acționeazâ asupra energiei cinetice a moleculelor de apă mărind sau
micșorând viteza mișcării browniene.

În cazul în care temperatura scade într-o anumită zonă, mobilitatea ionilor și a dipolilor de apă
se micșorează, câmpul forțelor de atracție al particulei se extind, determinând creșterea învelișului de
apă adsorbită pe seama apei atrasă din zonele învecinate, cu temperaturi mai ridicate, determinând
reducerea permeabilității, creșterea coeziunii și a capacității de umflare a pământului.

Dacă temperatura crește (T1>T2) într-o anumită zonă, energia termică determină creșterea energiei
cinetice a moleculelor de apă și prin urmare moleculele din zona periferică a apei adsorbită scapă din
câmpul de forțe al particulei și migrează spre zona cu temperatură mai scăzută în vederea realizării
grosimii maxime a apei adsorbite din jurul particulei (h2>h1) (Fig.1.1), corespunzătoare potențialului
termodinamic al particulei, pentru temperatură (T1>T2).

Acest proces de migrare a apei adsorbite sub acțiunea gradienților de temperatură poartă numele de
TERMOOSMOZĂ.

Fig. 1.1Complexul de adsorbţie în cazul variaţiei de temperatură

1.2. Fenomenul de capilaritate

Apa capilară este apa care apare în golurile dintre granulele pământului, golurile care formează
canale cu diametru de dimensiuni foarte mici. Fenomenul se datorează existenței unor forțe de tensiune
superficială. În mod simplificat, porii pământului pot fi imaginați ca niște tuburi capilare de dimensiuni
variabile, în care apa se ridică la o înălțime numită înălțimea de ridicare capilară.

Temperatura de îngheț a apei pure este de 0˚C, dar temperatura de îngheț a apei din pământ, aflat
sub influența câmpului de forțe generate de fenomenele de interfață și care poate conține diferite
săruri în disoluție, este mai mică de 0˚C. În urma experiențelor s-au demonstrat scăderi apreciabile ale
temperaturii de îngheț, în funcție de raza tuburilor capilare (Tabel 1.1).

413

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești
Cluj –Napoca 9-11 Mai 2012

Tabelul 1.1 Temperatura de îngheț în funcție de diametrul capilarului

Diametrul capilarului (mm) 1.57 0.24 0.15 0.06
-18.5
Temperatura de îngheţ (˚C) -6.4 -13.3 -14.6

Prima îngheață apa gravitațională și apoi, în funcție de temperatura, îngheață apa adsorbită,
din complexul de adsorbție. Se poate spune că temperatura de îngheț a apei din nisipuri este de 0˚C,
în timp ce la argile, ea este situată sub 0˚C.

1.3 Geoizoterma de 0˚C

Adâncimea de îngheț indică zona maximă în teren până la care temperaturile pot atinge
valori mai mici sau egale cu 0˚C. În timp, geoizoterma de 0˚C, coboară în interiorul pământului în
funcție de durata procesului de îngheț.

Când frontul de îngheţ a ajuns undeva în pământ, apa din pori se transformă în cristale de gheaţă.
În continuare, presiunea apei din pori scade şi în jurul cristalelor se realizează o subpresiune. Atunci apa
existentă sub curba de 0˚C care se găseşte la o presiune mai mare, se îndreaptă lent (în special apa liberă şi
slab legată) spre zona îngheţată şi alimentează cristalele formate, mărindu-le la dimensiunea unei lentile
de gheaţă. Acest proces ajunge la un moment, la care diferenţa de presiune este mică, nu mai are loc
fenomenul de trecere a apei din zona cu temperaturi pozitive spre zona îngheţată (fenomen de sucţiune).
Lentilele nu se mai măresc; apoi izoterma de 0˚C coboara şi procesul continuă.

Lentilele de gheață formate în patul drumului ating grosimi de câţiva centimetri și pot
provoca umflarea neuniformă a suprastructurii (cu 10 .. 20 cm). Astfel rezultă denivelarea și
fisurarea îmbrăcăminților asfaltice.

Fig. 1.2 Formarea lentilelor de gheaţă

2. DEGRADĂRI- CAUZE ȘI EFECTE

2.1 Cauze

Prin creşterea umidităţii prin termoosmoză şi marirea volumului de apă prin îngheţare apare o
umflare a pământurilor datorită cristalelor de gheaţă ce tind să disloce particulele din poziaţia iniţială,
distrugând structura pământurilor.

Dacă această tendinţă de umflare este împiedicată total sau parţial de elemente de construcţie,
atunci apar presiuni de umflare ce pot distruge respectivele elemete de construcţii. Urmarea practică a
acestei observaţii este plasarea fundaţiilor construcţiilor la adâncimi de fundare mai mari decât adâncimile
maxime de îngheţ.

În cazul drumurilor şi aeroporturilor cum nu se pot respecta aceste adâncimi minime, iar presiunile
pe care ele le transmit terenului nu pot anula umflări, îngheţul terenului din patul drumului conduce la

414

Mihaela Roxana Marian, Iulia Alexandra Martin

fisurări ale îmbrăcăminţii, urmate în perioada de dezgheţ de degradări însemnate, în special în zonele în
care vehiculele frânează (curbe, staţii de autobuze şi troleibuze). (Fig. 1.2)

Prin dezgheţarea pământului, proces ce se desfășoară din suprafaţă spre interior, gheaţa se topeşte
şi cum apa rezultată nu poate fi infiltrată în adâncime din cauza pământului nedezgheţat încă, rezultă o
lichefiere a pământului, deci o reducere considerabilă a capacităţii portante, ce accelerează distrugerea
îmbrăcăminţilor de drumuri sub acţiunea traficului.

Atunci când există simultan următoarele condiţii apar degradări provocate de îngheţ dezgheț:
 Pământ de fundaţie sensibil la îngheț;
 Temperaturi negative pe o durată îndelungată, care să permită migrarea şi acumularea apei în

pământul de fundaţie;
 Probabilitatea de alimentare cu apă a frontului de îngheţ în pământ;
 Circulaţia autovehiculelor grele în perioada de dezgheţ, accentuează producerea

degradărilor;
 Utilizarea materialelor cu conţinut de sare pentru dezgheţarea suprafeţei drumului,

accentuează de asemenea producerea degrădărilor.

2.2 Efecte

În funcţie de sistemul rutier pot apărea următoarele efecte datorate fenomenului de îngheţ - dezgheţ:
A) În cazul sistemului rutier nerigid :
- Umflări neregulate (burduşiri), însoţite eventual de fisuri şi crăpături, ale îmbrăcăminţilor

bituminoase şi ale pavajelor din piatră naturală în perioadă de îngheţ;
- Fisuri, crăpături, faianţări, făgaşe şi deformaţii locale în perioada de dezgheţ.
B) În cazul sistemului rutier rigid:
- Denivelări ale dalelor, în dreptul rosturilor şi largirea acestora în perioada de îngheţ;
- Fisuri, crăpături, distrugeri ale dalelor în perioada de dezgheţ.

3. DETERMINAREA SENSIBILITĂȚII LA ÎNGHEȚ A PĂMÂNTURILOR PENTRU
FUNDAȚII

Determinarea se realizează conform STAS 1709/3-90.
Metoda se aplică pământurilor coezive, precum si celor necoezive cu plasticitate redusă (indicele
de plasticitate , mai mic sau cel mult egal cu 10), având un conținut de fracțiune fină, argilă și praf, de
minim 10% și dimensiunea maximă a granulelor egală cu 7.1 mm.
Metoda se aplică și în cazul pământurilor cu fragmente de roci pe fracțiuni mai mici de 7.1 mm.

3.1 Principiul metodei

Probele de pământ sunt menținute pe durata încercării în condiții similar cu cele în situ
(temperatura negativă la partea superioara; temperatură pozitivă și alimentate cu apă la partea inferioară),
măsurându-se efectele produse de îngheț: sporul de înălțime și creșterea umidității.

Sensibilitatea la îngheț se determină pe baza coeficientului de umflare la îngheț și a stării de
consistență a pământului după dezgheț.

4. CLASIFICAREA PĂMÂNTURILOR

4.1. Prin încercări

Conform încercării prezentate în cadrul punctului anterior pământurile se clasifică în funcție
de coeficientul de umflare Cu și indicele de consistență a pământului după dezgheț Ic , conform tabelului
4.1:

415

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești

Cluj –Napoca 9-11 Mai 2012

Tabel 4.1 Clasificarea pământurilor în funcție de Cu și Ic

Gradul de sensibilitate la Coeficientul de umflare la Indicele de consitenţă

îngheţ a pământurilor îngheţ Cu % a pământurilor Ic

Insensibile sub 2 peste 0,75
Sensibile 2...8 0,5…0,75

Foarte sensibile peste 8 sub 0,5

4.2. Criteriul granulometric

Fenomenele datorate înghețului și dezghețului deși se produc în toate categoriile de pământuri
intensitatea lor însă este foarte diferită, în aceleași condiții climatice, depinzând de natura pământului.
Astfel, în timp ce în pământurile granulare (nisip, pietriș etc) ele sunt practic neglijabile, iar în argile
intesitatea este redusă, în pământurile prăfoase au intensitate maximă.

Explicația unor astfel de comportamente diferite la îngheț - dezgheț poate fi găsită
analizând legea lui Darcy generalizată, pentru mișcarea apei în pământurile nesaturate. Astfel viteza de
deplasare a apei între două puncte se exprimă astfel:

v=k*i

 k – coeficientul de permeabilitate al pământurilor;
 i – gradientul hidraulic;
 ∆hg – diferenţa de potenţial gravitaţional;
 ∆hs – diferenţa de potenţial al forţelor de sucţiune;
 ∆l – lungimea liniei de curent între punctele considerate;

Se consideră două puncte 1 şi 2 din figura 4.1, viteza de ascensiune a apei între cele două
puncte este în conformitate cu relaţia de mai sus:

Fig. 4.1 Viteza de ascensiune

 ∆ht1.2=ht2-ht1 – reprezintă diferenţa de sucţiuni, exprimate în cm coloană de apă, între
punctele 1 şi 2, induse de diferenţa de temperatură ∆t1.2
Dacă temperatura pământului este mai scăzută în suprafața (t2<t1) sensul fluxului de apă este

invers sensului gravitației și deci semnul între cei doi termeni este negativ.

416

Mihaela Roxana Marian, Iulia Alexandra Martin

Viteza de migrare a apei este dată de produsul celor doi termeni: coeficientul de permeabilitate si
suma algebrică a gradienților ce determină mișcarea, valoarea maximă se obține pentru valorile medii.
Această condiție este îndeplinita de regula pentru pământurile prăfoase ce posedă o permeabilitate medie,
ce permite circulația apei si o sucțiune suficientă inducerii fenomenului de termoosmoză.

Pământurile granulare (nisip, pietriș) prezintă valorile cele mai mari ale coeficienților de
permeabilitate, dar cele mai reduse valori de sucțiune și deci viteza rezultată este practic neglijabilă.

În schimb, argilele au valori ridicate ale sucțiunii dar coeficienții de permeabilitate foarte mici și

prin urmare viteza de migrare a apei, respectiv debitul este foarte mic.
Ca urmare, pământurile, în funcție de intensitatea fenomenelor determinate de procesul de îngheț -

dezgheț se clasifică în pământuri insensibile, sensibile și foarte sensibile la îngheț.
Această împărțire a pământurilor este bazată pe criteriul granulometric (Tabelul 4.2), care totuși

nu poate reflecta complexitatea fenomenelor termoosmotice din pământuri și prin urmare este
considerată de mulți cercetători ca având un caracter calitativ și orientativ. Cu toate acestea, în
practica curentă sunt încă larg utilizate criteriile granulometrice în definirea sensibilității la îngheț a
pământurilor.

Tabel 4.2 Clasificarea sensibilității pământurilor pe baza granulozității STAS1709/2-90

Nr. Gradul de Denumirea Tipul Granulozitate masa
Crt. pământului conform pământului
sensibilitate Diametrul Procente
la îngheț STAS 1243-88 particulelor din
mm totală

1 Insensibile Pietriș cu nisip sub 0,002 sub 1
P1 sub 0,02 sub 10
sub 20
sub 0,1

Pietriș cu nisip sub 0,002 1…6
2 Sensibile P2 sub 0,02 10…20
20…40
sub 0,1

Nisip, Nisip prăfos P3

Argilă grasă P5 conf . STAS 1243-88

Nisip prăfos P3
Nisip argilos

Praf , praf nisipos,

praf P4 sub 0,002 peste 6
nisipos argilos , praf peste 20
3 Foarte sensibile sub 0,02 peste 40
argilos
sub 0,1
Argilă nisipoasă,

argilă

prăfoasă, argilă P5

prăfoasă-

nisipoasă, argilă

Criteriul granulometric pentru stabilirea gradului de sensibilitate la îngheț al pămâturilor se
aplică pentru pământurile având minim 90 % fracțiune sub 2mm. În cazul în care conținutul de
fracțiuni mai mari de 2 mm depășesc 10 % , curba granulometrică se recalculează considerând 100%
materialul ce trece prin ciurul de 2mm , după care se aplică criteriul granulometric.

Încercarea sensibilității la îngheț a pământurilor , conform STAS 1709/3 -90 poate fi
utilizată ori de câte ori criteriul granulometric nu dă rezultatele concludente.

De asemenea, un criteriu empiric, cu totul calitativ, exprimat de Casagrande, apreciază
gelivitatea pământurilor, după cum o probă de pământ luată între degete se sfarmă sau rămâne intactă.
Dacă proba se sfărmă pământul se consideră geliv, altfel nu.

Observație: Conform Stas 14688-1, clasificarea pământurilor în funcţie de granulozitate s-a

modificat. (Tabel 4.3)

417

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești

Cluj –Napoca 9-11 Mai 2012

Tabel 4.3 Clasificarea pământurilor în funcție de granulozitate SR EN 14688 /1

Mărimea particulelor

Fracțiuni Subdiviziuni Simboluri [mm]

Pământ foarte Blocuri mari LBo >630
grosier Blocuri Bo >200 pana la 630
Co >63 pana la 200
Pământ grosier Bolovăniș Gr
Pământ fin Pietriă CGr >2 pana la 63
MGr >20 pana la 63
Pietriș mare FGr >6,3 pana la 20
Pietris mijlociu Sa >2,0 pana la 6,3
CSa >0,063 pana la 2,0
Pietriș mic MSa >0,63 pana la 2,0
Nisip FSa >0,2 pana la 0,63
Si >0,063 pana la 0,2
Nisip mare CSi >0,002 pana la 0,063
Nisip mijlociu MSi >0,02 pana la 0,063
FSi >0,0063 pana la 0,02
Nisip fin Ci >0,002 pana la0,0063
Praf
≤0,002
Praf mare
Praf mijlociu

Praf fin
Argilă

Negăsind nici o clasificare recentă pentru stabilirea gradelor de sensibilitate a pământurilor la
îngheț, pe baza celor două tabele de mai sus am făcut o clasificare în funcție de granulozitate împărțită pe

subdiviziuni ( Tabel 4.4.)

Tabel 4.4 Gradul de sensibilitate la îngheț al pământurilor pe subdiviziuni

Nr. Grad de Subdiviziuni Simboluri Tipul Dimensiunea
Crt. pământului particulelor
sensibilitate (mm)

Blocuri mari LBo P1 >630
>200 pana la 630
Blocuri Bo P1 >63 pana la 200

Bolovaniș Co P1 >2 pana la 63
>20 pana la 63
1 Insensibile Pietriș Gr P1 >6,3 pana la 20
>2,0 pana la 6,3
Pietriș mare CGr P1 >0,063 pana la 2,0
>0,63 pana la 2,0
Pietris mijlociu MGr P1 >0,2 pana la 0,63
Pietriș mic FGr P1 >0,063 pana la 0,2
>0,002 pana la 0,063
Nisip Sa P2 >0,02 pana la 0,063
>0,0063 pana la 0,02
2 Sensibile Nisip mare CSa P2 >0,002 pana la0,0063
Nisip mijlociu MSa P3
≤0,002
Nisip fin FSa P3

Praf Si P4

Praf mare CSi P4

3 Foarte sensibile Praf mijlociu MSi P4

Praf fin FSi P5
Argilă Ci P5

5. ADÂNCIMEA DE ÎNGHEȚ ȘI CALCULUL DE VERIFICARE A REZISTENȚEI LA

418

Mihaela Roxana Marian, Iulia Alexandra Martin

ÎNGHEȚ DEZGHEȚ

Calculul de verificare a rezistenței la acțiunea îngheț-dezghețului a structurii se
efectuează în funcție de:

- gradul de sensibilitate la îngheț al pământului;
- poziția adăncimii de îngheț în complexul rutier fața de grosimea sistemului rutier și de

nivelul stratului de apă freatică;
- condițiile hidrologice ale complexului rutier;

5.1. Adâncimea de îngheț în complexul rutier și nivelul stratului de apă freatică

5.1.1. Calculul adâncimii de îngheț

Adâncimea de îngheț în complexul rutier reprezintă nivelul cel mai coborât de la suprafața
drumului la care apa interstițială se transformă în gheață, în timpul iernii (în practică se admite ca această
adâncime coincide cu cea a izotermei 0).

Indicele de îngheț reprezintă diferența între maximum și minimum curbei temperaturilor medii
zilnice ale aerului acumulate pe toata durata iernii , prin însumarea algebrică a temperaturilor și se exprimă
în ˚C x zile.

Grosimea echivalentă a sistemului rutier ,reprezintă grosimea stratului de pământ cu aceeași
capacitate de transmitere a căldurii cu a straturilor componente ale sistemului rutier și se exprimă în
centimetrii.

Adâncimea de îngheț în complexul rutier Zcr, se consideră egală cu adâncimea de îngheț în
pământul de fundație, Z , în condiții de porozitate și umiditate specifice acestuia, la care se adaugă un spor
al adâncimii de îngheț ∆Z (determinat de capacitatea de transmitere a căldurii straturilor sistemului rutier)
și se calculeaza cu relația :

Zcr=Z+DZ (cm)
DZ=Hst-He (cm)

 Hst – grosimea sistemului rutier alcătuit din straturi de material rezistente la îngheț, în
cetimetrii;

 He – grosimea echivalentă de calcul la îngheț a sistemului rutier, în centimetrii;
He=

 hi – grosimea stratului rutier luat în calcul , în centimetrii;
 Cti – coeficientul de echivalare a capacitații de transmitere a căldurii specifice fiecărui

material din alcătuirea stratului rutier luată în calcul , ale cărei valori sunt specificate în
STAS709/1-90 Tabelul 3, în funcție de materialul din stratul rutier;
 n - numărul de straturi din materiale rezistente la îngheț- dezgheț

Observatie: În grosimea echivalentă a sistemului rutier se includ și straturi de formă alcatuite din
materiale rezistente la îngheț - dezgheț sau din pământuri sensibile la îngheț.

Adâncimea de îngheț Z, în pământul de fundație este determinată, în principal, de următorii
factori:

 Rigolele iernii, definite prin intensitatea și durata temperaturilor negative ale aerului ,
caracaterizate prin indicele de îngheț;

 Caracteristicile termice (căldura specifică, căldura latentă) ale pământului, în condiții de
compactare specifice terasamentului rutier și de umiditate caracteristice condițiilor hidrologice
ale acestuia
Adâncimea de îngheț în pământul de fundație se stabilește pe baza curbelor (Fig. 5.1), în funcție

de indicele de îngheț I, a cărui valoare depinde de izoliniile din hărtile de zonare a teritoriului României.
Acestea țin cont de tipul sistemului rutier, de clasa de trafic de dimensionare, stabilite conform
reglementărilor tehnice in vigoare.

419

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești
Cluj –Napoca 9-11 Mai 2012

Numărul curbei din Fig. 5.1 din care rezultă adâncimea de îngheț în pământ, se alege conform
Tabelui 5.1,în funcție de:

 tipul climatic în care este situat drumul conform hărții de zonare a teritoriului României (Fig 5.2);
 tipul pământului de fundație ,P2….P5 stabilit conform reglementărilor tehnice în vigoare;
 condițiile hidrologice ale complexului rutier;

Figura 5.1

Adancimea de inghet in pamant Z , in cm 180 1
170
160 300 2
150 3
140 4
130 5
120 6
110 7
100 8
90 9
80 10
70
60 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Indicele de inghet I
50
40 Fig. 5.1 Determinarea adâncimii de îngheț

200

Tabelul 5.1 Determinarea adâncimii de îngheț

Tipul de pamant

P2 P3 P4 P5

Tip Condiții Pietriș Nisip, Nisip Praf, praf Argilă Argilă Argilă
hidrologice argilos nisipos prăfoasă grasă
climatic cu Nisip
nisip prăfos praf argilă
conform argilos nisipoasă
harții
praf argilă
nisipos prăfoasă
argilos nisipoasă

Numărul curbei din diagramă

Favorabile 12 3 4 6 79

I Mediocre 1 2 3 4 7 8 10
Defavorabile

Favorabile 12 3 4 6 79
5 7 8 10
II Mediocre 1 2 3
Defavorabile

Favorabile 12 4 5 6 79

III Mediocre 1 2 4 6 7 8 10
Defavorabile

420

Mihaela Roxana Marian, Iulia Alexandra Martin

Fig. 5.2. Repartiția după indicele de umiditate Im a tipurilor climatice

5.1.2. Nivelul apei subterane

Prezența apei subterane la o adâncime mai mică decât adâncimea de îngheț constitue un indice al
unor posibile umflări ale terenului prin îngheț. Convențional se consideră următoarea influența a apei
subterane, asupra desfașurării procesului de îngheț - dezgheț:

 neglijabilă, dacă adâncimea acesteia este de trei ori mai mare decât adâncimea de îngheț;
 medie, pentru adâncimi de 1,5-3 ori adâncimea de îngheț;
 favorabile, dacă nivelul apei subterane este deasupra adâncimii de îngheț;
 foarte favorabile, dacă apa baltește în gropile de împrumut, în șanțurile înfundate de la marginea

platformei sau la piciorul taluzului.
În acest sens se definește o adâncime critică (hcr) a nivelului apei subterane (N.A.S). ca fiind
adâncimea la care se află apa subterană de la care regimul de umiditate pentru zona (0<h<hcr) este dictat,
prin fenomenul de sucțiune, de către aceasta.

Adâncimea critică este dependentă de tipul pământului astfel:

 hcr=1,00m pentru pământurile P1, P2 si P3;
 hcr=3,00m pentru pământurile P4, P5 (argilă nisipoasă);
 hcr= 5,00m pentru pământurile P5, mai puțin argila nisipoasă.

5.4. Gradul de asigurare la pătrunderea înghețului în complexul rutier, K

Se consideră că o structură rutieră este rezistentă la îngheț-dezgheț dacă gradul de asigurarea la

pătrunderea înghețului în complexul rutier, K, are cel putin valoarea din tabelul următor, în funcție de tipul

climatic, tipul sistemului rutier, tipul de pământ și gradul de sensibilitate la îngheț al acestuia.

Gradul de asigurare ,K, se calculează astfel:

K  He
Zcr

421

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești
Cluj –Napoca 9-11 Mai 2012

o He – grosimea echivalentă de calcul la îngheț a sistemului rutier, în centimetrii;
o Zcr – adâncimea de îngheț în complexul rutier.

În cazul în care condițiile din Tabelul 5.3 nu sunt îndeplinite este necesară adoptarea de măsuri
pentru prevenirea și remedierea degradărilor din îngheț- dezgheț

Tabel 5.3 Gradul de asigurare la pătrunderea al înghețului

Tipul sistemului rutier Rigid
Nerigid

Cu straturi Cu straturi

Gradul bitumi- bitumi-

de noase cu noase cu Cu strat
de beton
Nr. sensibilitate Tipul Tipul grosime grosime Cu strat Cu strat
Crt pământului climatic totală <15cm, totală ≤15cm, de
la stabilizat stabilizat
îngheț fără strat fără strat cu lianți cu lianți ciment

al stabili- stabilizat hidraulici puzzolanici în
pământurilor zat cu lianți cu lianți alcătuire

hidraulici sau hidraulici sau

puzzolanici puzzolanici

Gradul de asigurare la pătrunderea înghețului , K

1 Sensibile P2 , P3 I, II, III 0,40 0,45 0,35 0,45 0,25
0,40 0,50

P3 I, II, III 0,45

2 Foarte P4 I 0,45 0,50 0,40 0,50 0,30
Sensibile P5 II 0,55 0,45 0,55
III 0,40

I 0,50
II 0,55
III 0,45

6. MĂSURI PENTRU PREVENIREA ȘI REMEDIEREA DEGRADĂRILOR DIN
ÎNGHEȚ DEZGHEȚ

Asupra factorului hidrologic, cu scopul realizării unor condiții hidrologice favorabile ale
complexului rutier:

 Executarea terasamentelor în rambleu pentru a se obține condiția ca nivelul cel mai ridicat al
stratului de apă freatică să fie sub adâncimea critică a acestuia și sub adâncimea de îngheț în
complexul rutier.

 Coborârea nivelului stratului de apă freatică de sub corpul drumului prin drenuri de
adâncime.

 Prevederea lucrărilor de colectare și evacuare ale apelor superficiale (șanțuri, podețe, canale
de evacuare); pe porțiuni foarte umede, șanțurile vor fi prevăzute mai adânci pentru a avea efect de
drenare.

 Impermeabilizarea acostamentelor șanțurilor sau rigolelor.
 Impremeabilizarea taluzului drumului în lungul unui curs de apă care poate umezi corpul drumului.
 Interceptarea infiltrațiilor de apă din amonte prin drenuri longitudinale pe sectoare de debleu

sau în profil mixt.

Măsuri pentru realizarea gradului de asigurare la pătrunderea a înghețului în cazurile în care nu se
poate acționa eficient asupra condițiilor hidrologice ale complexului rutier, respectiv când drumul se
încadrează în condiții hidrologice favorabile sau mediocre:

422

Mihaela Roxana Marian, Iulia Alexandra Martin

 Îngroșarea stratului inferior de fundație, din balast sau prevederea unui substrat de fundație
anticapilar care poate îndeplini și funcția de strat drenant – strat de pietriș.

 Utilizarea de geocompozite (Anexa A).
În cazurile în care nu se poate acționa pentru coborârea nivelului stratului de apă freatică,

față de nivelul patului în afara prevederilor de la punctele anterioare se recomandă adoptarea uneia sau mai
multora din măsurile următoare :

 Adoptarea sistemului rutier rigid , cu îmbracaminte din beton de ciment sau a sistemului rutier
nerigid având în alcăturie un strat stabilizat cu lianți hidraulici sau puzzolanici

 Prevederea unui strat de formă din pământuri coezive tratate cu var, pământuri coezive stabilizate
cu zgură granulate și var , a cărui grosime nu se include în grosimea totală a straturilor alcătuită din
materiale rezistente la îngheț-dezgheț.

 Prevederea unui strat izolant din geotextile și din materiale refolosibile (Anexa A).
 În cazul sistemelor rutiere nerigide pentru clasele de trafic mediu , ușor și foarte ușor stratul de bază

din mixtură asfaltică se execută din agregate de carieră.
În cazul în care măsurile indicate mai sus pentru prevenirea degradărilor din îngheț dezgheț
sunt neeconomice se va studia comparativ, chiar în faza de proiect, posibilitatea evitării sectoarelor
în care se întâlnesc simultan pământuri sensibile la îngheț și condiții hidrologice defavorabile.
Pe sectoarele de drum caracterizate prin condiții hidrologice mediocre și pământ de fundație sensibil
sau foarte sensibil la îngheț, îmbrăcămintea bituminoasă ușoară trebuie să fie executată pe o fundație
cu grosimea de cel puțin 30 cm.
În cazul drumurilor caracterizate prin Ist.degr< -1 se prevede repararea completă a sistemului rutier pe
suprafețe întinse, cu luare în considerare a următoarelor măsuri:
 Decaparea locală a cuiburilor de pământ sensibile la îngheț identificate în perioada

producerii degradărilor și înlocuirea cu pământ insensibil la îngheț;
 Refacerea sistemului rutier;
 Supraînăltarea terasamentelor pentru asigurarea condițiilor hidrologice mediocre sau favorabile ca

urmare a unui calcul tehnico – economic comparativ cu soluția îngroșării sistemului rutier.
Pe sectoarele de drum caracterizate printr-un indice de evaluare a portanței Ist.port , cuprins în

intervalul (+1,-1) se recomandă interzicerea circulației vehiculelor grele în perioada de dezgheț. Adoptarea
acestei măsuri este indicată și pe sectoarele de drum pe care în perioada de îngheț se constată apariția
umflărilor neregulate provenite din formarea lentilelor de gheață.

423

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești
Cluj –Napoca 9-11 Mai 2012

ANEXA A. GEOSINTETICE

Geosinteticele sunt formate din polimeri de înaltă stabilitate şi durabilitate, care prin prelucrare pot
asigura funcţii mecanice şi hidaulice, respectiv funcţii de: separare, aramare, antierozional, protecţie filtrarea,
grenaj, etanşare.
A1. Geotextile

Geotextilele sunt materiale textile plane, permeabile realizate din polipropilenă, polietilenă sau
poliester utilizate la lucrări de construcții fiind în contact cu pământul sau cu alte materiale. Ele pot fi
clasificate, după modul de fabricare, în următoarele categorii: țesute, nețesute, tricotate, reţea, speciale.

Utilizări:
 Îmbunătăţirea subsolului şi a fundaţiilor drumurilor
 Amplificarea pavajului;
 Drenajul subsolului;
 Protecţia contra eroziunii;
 Ziduri şi taluzuri;
 Amenajări de siguranţă;
 Împrejmuiri ale mâlului şi protecţia peisajului.

Îmbunătăţirea subsolului şi a fundaţiilor drumurilor
Atât geotextilele ţesute cât şi cele neţesute pot fi folosite în mod eficient la repararea /

stabilizarea şoselelor naţionale primare, a drumurilor secundare, nepavate sau pavate.
Motivele proiectarii

Cauza principală a deficienţelor în structura de pavare a drumurilor este contaminarea fundaţiei de
pietriş şi pierderea care rezultă în ceea ce priveşte rezistenţa pietrişului. Când pietrişul este aşezat pe un
sol slab, stratul inferior devine contaminat cu pământ. În timp, traficul puternic şi vibraţiile fac ca
pietrişul de la baza pavării să penetreze în sol/pământ şi să cauzeze migrarea ascendentă a nămolului şi
argilei. În locurile umede, traficul de construcţie provoacă pomparea pământului umed de la subsol în
pietrişul acoperitor. Toate aceste condiţii reduc grosimea efectivă a pietrişului, distrugând suportul
drumurilor şi diminuând randamentul şi viaţa acestora. S-a stabilit în mod clar că subsolurile drumurilor pot
fi stabilizate eficient prin folosirea unei combinaţii între geotextile şi pietriş.

424

Mihaela Roxana Marian, Iulia Alexandra Martin

Avantaje
 Lucrările de construcţii se execută simplificat, productivitatea creşte;
 Se face economie foarte mare la materialele pietroase, lemn, bitum, carburanţi, deoarece geotextilele

determină reducerea grosimii sau înlocuirea unor straturi materiale pietroase de până la 20-60 cm;
 Se micşorează masa totală a materialelor manevrate şi transportate (până la 1000 ori);
 Previne contaminarea straturilor de la sub-bază şi de la bază prin particule fine/material mărunt;
 Permite folosirea materialelor cu drenaj liber şi filtrare deschisă, mai eficiente din punct de vedere al

structurii;
 Măreşte drenajul drumurilor;
 Reduce adâncimea excavării necesare pentru a îndepărta materialele necorespunzătore de la subsol;
 Reduce cerinţele de pregătire a locului;
 Salvează întreruperile cauzate de vreme, deoarece munca poate continua în majoritatea condiţiilor;
 Extinde viaţa structurii pavărilor;
 Previne deficienţele pavării;
 Reduce costurile de întreţinere şi reparaţie
A2. Geogrile

Geogrilele sunt geosintetice formate dintr-o rețea deschisă regulată, cu deschideri suficient de mari
pentru a permite pătrunderea materialelor cu care vin în contact. Au în general funcția de armare. În funcție
de modul de realizare, pot fi monoaxiale, biaxiale si triaxiale.:
Utilizări:
 Armarea stratului de agregate din fundația drumurilor;
 Armarea stratului de balast la căile ferate;
 Armarea umpluturilor, rambleelor, digurilor și barajelor;
 Armarea îmbrăcăminţilor asfaltice;
 Stabilizarea și reabilitarea pantelor instabile;
 Structuri de sprijin (ziduri) din pământ armat;

425

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești
Cluj –Napoca 9-11 Mai 2012

A.3 Geocompozite

Geocompozitele sunt combinații de materiale care au în componenţa lor cel puţin un produs
geosintetic. Proprietăţile materialelor componente se îmbină, rezultând materiale corespunzătoare unor
cerinţe precise. Exemple de geocompozite: geotextile – georeţea, geotextile – geomembrană, geomembrană
– geotextile, geotextile – geogrile, geotextile – bitum, etc.

Geotextil –georetea
Este alcătuit dintr-o georeţea şi un filtru geotextil, poziţionat pe una sau pe ambele feţe. Este foarte

rezistent la compresiune, având capacitate mare de descărcare a apei sub sarcini mari.

Funcții:
 Protecție - oferă o protecție eficientă pentru acoperiri etanșe sau materiale impermeabile (membrană,

vopsea, saltele bentonitice etc.) pentru terasamente și construcții (trafic de vehicule grele, procese de
compactare etc.).
 Filtrare - geotextilele nețesute filtreaza lichidele perfect oprind trecerea materialelor fine și împiedicând
colmatarea conductelor colectoare.
 Drenaj - au o mare capacitate de drenaj chiar și pe taluzuri cu pantă mica și când sunt supuse
încărcărilor mari.
 Impermeabilizare - anumite geocompozite conțin o pelicula etanșantă, adăugând funcția
impermeabilizare celor de mai sus.
 Separare - geocompozitele conțin unul sau două geotextile al caror rol este de a separa diferite tipuri de
produse naturale sau geosintetice.

Proprietăţi:
 O capacitate mare de drenaj chiar și pe taluzuri cu pantă mică și când sunt supuse încărcărilor mari;
 Rezistența mare la deteriorare îi permite să acționeze la mare adâncime fără a-și diminua performanțele;
 Rezistență la tracțiune;
 Performanțe excelente la compresiune și curgere.

Aplicații

 Drenaj vertical
 Drenaj orizontal
- Fundații
- Drenajul spațiilor deschise (dale)
- Terase amenajate
- Spații verzi (grădini, terenuri de golf)
- Drenajul rambleelor
- Drenajul paturilor de drum și cale ferată
- Tramvaie
- Parcări subterane

426

Mihaela Roxana Marian, Iulia Alexandra Martin
A.4. Georeţele

Georețele au o structură plană deschisă, formate din fibre monofilametare ce se intersectează,
îndeplinind funcția de drenaj. Spre deosebire de geogrile, deschiderile georețelelor au o formă rombică.
Acestea se pot utiliza singure sau în asociație cu alte materiale geosintetice în general geotextile.
Utilizări:
 Drenaj pentru terenurile susceptibile la îngheț;
 Drenaj în spatele zidurilor de sprijin;
 Drenaj pentru terenuri de sport;
 Depozite de deșeuri;
 Protecție.

427

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești
Cluj –Napoca 9-11 Mai 2012

BIBLIOGRAFIE

1. STAS 1709/1/2/3 -90
2. SR EN ISO 14688/1/2-2004
3. ”Fizica și mecanica pământurilor”- Anghel Stanciu și Irina Lung , Ed. Tehnică, 2006
4. ”Căi de comunicație” Gavril Hoda și Mihai Iliescu, 2009
4. ”Materiale geosintetice - note de curs ” – Dorin Vasile Moldovan
5. www.geotextile.ro
6. www.iridexcons.ro
7. www.geocons.ro
8. www.scribd.com
9. www.romfiminvest.ro

428

Seşiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

DETERMINAREA FORTEI DE PRETENSIONARE A CABLURILOR UNUI POD
HOBANAT PRIN LIMITAREA DEPLASARILOR TABLIERULUI
Mihai VLAD ,

1Facultatea de Construcții, Univerşitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

ABSTRACT

This project refers to the structural analysis of a cable-stayed bridge, using modern methods of
calculating structures. The case study presents a theoretical structure for which we will analyze
the displacements and efforts during the execution phases.

The modelation of the structure and the analysis was done using the CSi Bridge V15.1.0 program,
following the users guide that program creators have published.

The analysis was done on a cable-stayed bridge consists of two equal spans of 100 m, with a 60 m
steel pylon with variable section in the middle of the layout line. The deck consists of
a closedprofile structure beams of reinforced concrete with a section width of 8.4 m , divided into pieces of
10 m.

The objective of this study was to determine the amount of prestress force in the cables, putting the
condition that nodes displacements in the deck to have a limit user-determined value. Based on
these conditions, with a number of iterations, the program optimizes the cable tensions so that the deck's
displacements does not exceed that limit.

Finally i have extracted graphs with different values on the temporal evolution of efforts
and displacements, and the comparison between non-optimized and optimized structure concluding the
efficiency of modern methods of structures calculations.

429

Mihai VLAD

1. INTRODUCERE

Încă de la inceputul primelor construcții, când s-au pus bazele ingineriei şi ale mecanicii
construcțiilor, omul a încercat în permanență să işi imbogatească cunostințele şi să relaționeze paşii care
trebuie urmați pentru a-şi îndeplini obiectivele. Din nefericire dezastrele, esecurile, fie ele naturale sau
antropice, au fost dintotdeauna cea mai bună învațatură, descoperind astfel noi metode de a-şi imbunatați şi
eficientiza munca, asigurând totodată confortul şi siguranța necesară.

Apariția aparatelor moderne de calcul a fost un pas uriaş pentru omenire, pe toate planurile, iar în
ceea ce priveşte proiectarea construcțiilor, a mutat limitele existente pană atunci, oferind spor de siguranță,
reducerea consumurilor precum şi creşterea rândamentului şi eficientei proiectanților, oferind astfel una
dintre cele mai de valoare "unelte" ale inginerilor.

În evoluția programelor de calcul al structurilor, s-a ajuns ca timpul pentru efectuarea unor lucrari să
fie semnificativ redus, iar riscul erorilor strecurate să fie mai mic. Cu toate acestea, cea mai importantă
"unealtă" a rămas tot omul, întrucât interpretarea rezultatelor oferite de aceste tehnologii moderne de calcul
devine esențială. Totuşi, buna cunoaştere a programelor de calcul însoțită de experiența şi cunoştințele
dobandite în şcoală, ajută la crearea unor lucrari mai speciale, ieşind din rutina construcților tipizate.

În prezenta lucrare s-a studiat comportarea unui pod hobanat în faza de execuție. Podurile hobanate
au fost documentate pentru prima oară în 1595 în cartea inventatorului italian Fausto Veranzio numită
Machinae Novae . Câteva dintre primele lucrari de referință în domeniul structurilor hobanate a fost pasarela
pietonală Dryburgh Bridge în 1817, urmată de Victoria Bridge în 1836, iar mai apoi Albert Bridge în 1872.

Una din problemele mai delicâte întâlnite în proiectarea şi execuția podurilor hobanate este cea a
tensiunii din cabluri. Pornind de la ideea că structura studiată în cazul de fată este una simetrică, execuția
etapizată începe dinspre mijlocul podului, şi se continuă alternativ, de o parte şi de alta a pilei. Totodată cu
cât se avanseaza cu execuția tablierului şi prinderea următoarelor rânduri de cabluri, eforturile din hobane
variază mult, ele trebuind monitorizate şi controlate în toate etapele execuției şi totodată prevazute în faza de
proiect.

Cu ajutorul programului de calcul automat al structurilor CSi Bridge, s-a modelat un pod hobanat şi
prin impunerea unor condiții limită s-a determinat forța necesară de pretensionare din cabluri.

2. PREZENTAREA MODELULUI. STABILIREA DATELOR DE INTRARE

430

Seşiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

La modelarea structurii în programul CSi Bridge s-au folosit elementele componente structurale
specifice podurilor întrucât programul oferă posibilitatea de declarare a proprietaților şi atribuirea secțiunilor
care mai apoi se grupează în obiecte predefinite, respectiv culei, pile, tabliere şi cabluri, obiecte legate între
ele prin aşa numitele legaturi rigide (rigid links), formând astfel structura. Deasemenea programul oferă
posibilitatea de a urmari variațile eforturilor conform etapelor de execuție declarate cu funcția "Schedule
Stages".

Podul este alcatuit din 2 deschideri egale de 100 m, simetric amplasate față de pila din mijloc, având
o lungime totală de 200 m, cu capetele simplu rezemate şi sustinut în câmp de câte 9 perechi de hobane de
ambele parți ale pilei, dispuse la o echidistantă de 10 m. Suprastructura este alcatuită dintr-un tablier cu
profil închis din beton armat cu o lațime de 8,4 m şi cu înalțimea maximă a secțiunii de 60 cm:

Fig.1 Secțiune transversăla tablier

Infrastructura este alcatuită dintr-o pilă centrală, metalică, cu înalțimea de 60 m cu secțiune variabilă
pe înalțime, având diametrul la bază de 1,2 m iar în vârf de 0,6 m şi o grosime constantă a inelului de 5 cm,
considerată încastrată în teren, iar la capetele deschiderilor câte o culee elastică din beton armat.

Hobanele, în total 18 perechi, au diametrul de 4 cm şi sunt prinse în partea de sus a pilei, la 4 m
distantă de vârf, una sub alta, la o echidistanță de 2 m, iar în tablier la o echidistanță de 10 m, unghiurile
hobanelor cu pila variînd între 63˚ şi 11˚

Modelarea structurii a început prin definirea axului podului, pozitionând originea în centru. Mai apoi
s-au declarat secțiunile necesare pentru pilă, respectiv secțiunea de la baza pilei şi din vârful acesteia. Aceste
secțiuni s-au atribuit obiectului "PILA" creat în editorul de secțiuni non-prismatice, mentionand ca secțiunea
variază linear în lungimea tendonului pornind de la secțiunea "PILA JOS" la baza tendonului şi "PILA SUS"
la vârful tendonului, după care se trasează tendonul vertical de 60 m lungime, respectiv 10 m sub axul
podului şi 50 deasupra acestuia, întersectand axul prin punctul de origine. Tendonului creat i se va atribui
proprietățile definite în "PILA", rezultând pila podului.

Fig.2 Definirea secțiunii pilei

431

Mihai VLAD

În continuare s-au înserat nodurile corespunzatoare prinderilor pentru hobane, înserând primul nod la
4 m sub vârf, i-ar următoarele 8 la o echidistanță de 2 m unul sub altul.

Accesând butonul de modificare a proprietăților materialelor, vom selecta opțiunile "CREEP" şi
"SHRINKIGE" din panoul cu proprietățile avansate ale betonului pentru a ține cont de curgerea lentă şi
contractia betonului în analiză.

Fig.3 Definirea proprietăților betonului
Tablierul a fost creat pornind de la o secțiune predefinită de tablier format din grinzi cu profil închis,
şi s-a redus înaltimea secțiunii pentru ca hobanele să fie principalele elemente solicitate. Acesta a fost divizat
în tronsoane de câte 10 m, rosturile fiind exact în secțiunea punctelor de prindere a hobanelor. În fiecare
secțiune de prindere, din nodul central al axului s-au trasat nişte tendoane de 4,2 m de o parte şi de alta a
axului, la care s-a atribuit proprietatea de legatursă rigidă "rigid link" considerând astfel aceste legaturi ca
nişte antretoaze înfinit rigide, de capetele cărora se vor prinde tendoanele corespunzatoare nodurilor de pe
pilă.
Hobanele au fost definite într-un obiect "HOBANA" cu dimensiunile declarate, respectiv, 4 cm
diametru, din otel. Obiectul a fost atribuit tendoanelor trasate între pilă şi tablier.

Fig.4 Modelarea tablierului şi a prînderilor
432

Seşiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Aparatele de reazem întroduse permit deplasarea în lungul podului corespunzatoare schemei statice
"simplu rezemat" şi culeile au fost încastrate în teren. S-a procedat similar şi cu pila centrală, aceasta la
rândul ei s-a considerat încastrată în teren.

Fig.5 Gradele de libertate corespunzatoare aparatelor de reazem
Următoarea etapă, foarte importantă, este organizarea elementelor structurale în grupuri, respectiv
vom selecta pe rând perechile de hobane, fiecare pereche de pe o parte a pilei va fi asociată cu corespondenta
ei de pe cealaltă parte şi cu tronsoanele de tablier aferente acestora şi se vor introduce în grupuri, rezultând 9
grupuri a câte 4 cabluri şi 2 tronsoane de tablier, respectiv "TABL1 , TABL2, ... ,TABL9" iar tronsoanele
tablierului de la capete, impreuna cu culeile se vor întroduce în grupul
"TABL10"

Fig.6 Gruparea elementelor structurale
În continuare s-a definit graficul de execuție a elementelor, în care s-a declarat, pentru fiecare grup
creat şi pentru pilă, durata de execuție, respectiv câte 3 zile pentru tablier cu hobane şi 7 zile la pilă. S-a
aplicat un factor parțial de siguranța pentru încarcarile din greutate proprie de 2. Pentru elementele
tablierului, acestea fiind din beton, s-a introdus şi timpul la care se poate turna următorul tronson, adică 14
zile până când betonul atinge 50% din rezistența specifică a acestuia. Toate aceste date s-au relationat
rezultând graficul de execuție.

433

Mihai VLAD

Fig.7 Graficul de execuție
Cu aceste date declarate programul şi-a creat propriul caz de încarcare dependent de timp în urmând
ordinea declarată în graficul de execuție. Pornind de la acest caz creat "PROGRAM-ZERO" creăm o copie a
acestuia , pe care il redenumim "POD" pentru a putea modifica parametrii cazului de încarcare.

Fig.8 Cazul de încarcare dependent de timp
434

Seşiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

După rularea analizei se observă că deplasările tablierului pe direcția U3 (verticala) cresc spre
extremități, valorile deplasărilor fiind cuprinse între 0.109 m în nodul de langă pilă şi 2.01 m în extremitățile
tablierului.

Fig.9 Deplasările nodurilor tablierului în cazul de încarcare "POD"

Fig.10 Înfasuratoarea de momente încovoietoare în cazul de încarcare "POD"

435

Mihai VLAD

Fig.11. Variațile tensiunilor în hobane în timpul execuției

Fig.12 Variația tensiunii în timpul execuției în prima pereche de hobane
executate
436

Seşiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Fig.13 Variația deplasării nodului 30 pe durata execuției
Pornind de la aceste valori, s-a presupus tensiunea cablurilor ca fiind variabilele şi deplasările
nodurilor ca fiind valorile țintă. Când folosim funcția de optimizare a programului se pot întalni 3 situații:
1. Când numărul variabilelor e mai mare decat numărul valorilor cheie
2. Când numărul de variabile egal cu numărul valorilor cheie
3. când numărul variabilelor este mai mic decat numărul valorilor țintă.
În continuare se observă datorită simetriei structurii, este suficient să determinăm valorile pentru
jumătate de pod. Avem deci 9 perechi de hobane, reprezentand variabilele şi, 9 noduri, valorile țintă,
încadrându-ne astfel în situația 2, numărul variabilelor egal cu numărul valorilor cheie.
S-a creat un nou model de încarcare, numit "TENSIONARE" pentru tensionarea cablurilor, iar apoi
selectăm toate elementele de tip cablu , respectiv hobanele, şi le atribuim câte o încarcare de întindere de tip
"strain" la o valoare de 0.001 kN sub modelul de încarcare "TENSIONARE". Apoi cream un nou caz de
încărcare neliniar, tinand cont de fazele de execuție "NONLÎNEAR STAGED CONSTRUCTION" care se
numeşte "STRANS". Acest caz va porni de la sfarşitul cazului "POD" care este cazul dependent de graficul
de execuție şi vom adauga o încărcare cu butonul "load object" la fiecare din cele 9 grupuri care includ
cabluri declarate anterior "TABL1, TABL2......,TABL9"

437

Mihai VLAD

Fig.14 Cazul de încarcare "STRANS"
Trecând la funcția de optimizare "LOAD OPTIMIZER" se completeaza parametrii de rulare, şi
anume: numele optimizarii, numărul de iterații, toleranțele, şi se selecteaza tipul de caz de încarcare pentru
construcție etapizata "STAGED CONSTRUCTION" şi cazul de încarcare "STRANS". Se observa ca în
tabel figureaza datele declarate în acest caz de încarcare. Apoi se completeaza limitele deplasărilor nodurilor
pe directia U3 (verticala) la -0.01 m, reprezentand valorile tînta. şi se ruleaza analiza.

438

Seşiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Fig.15 Optimizarea încarcarilor

După ce a fost rulata analiza, programul ne atentioneaza daca a gaşit solutia optima pentru conditiile

impuse anterior. Diferentele rezultate arata

astfel:

Fig.16 Comparatia deplasărilor înaînte şi după optimizare
439

Mihai VLAD

Fig.17 Comparatia momentelor încovoietoare înaînte şi după optimizare

Fig.18 Valoarea efortului de întîndere în ultima pereche de hobane, neoptimizata
440

Seşiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

Fig.19 Valoarea efortului de întindere în ultima pereche de hobane, optimizată.

3.CONCLUZII

În urma analizei structurale a modelului se observă că programul a gasit solutile şi a limitat
deplasările nodurilor tablierului la -0.01 m. Deasemenea vedem ca efortul de întindere în fiecare hobană a
fost actualizat pentru limitarea deplasărilor, crescând cu până la 590 kN în ultima pereche de hobane.
Deasemenea valorile momentelor încovoietoare s-au modificat după optimizare şi anume:

NEOPTIMIZAT : MAX: 556.664 kN*m MÎN: -8410.29 kN*m
OPTIMIZAT: MAX: 5923.174 kN*m MÎN: -6089.89 kN*m

441

Mihai VLAD

Fig.20 Înfasuratoarea de momente NEOPTIMIZAT

Fig.21 Înfasuratoarea de momente OPTIMIZAT
Putem spune ca tehnologiile moderne de calcul a structurilor au uşurat mult munca proiectantilor, şi
a deschis noi orizonturi. Probleme delicate precum determinarea forței de pretensionare a hobanelor în faza
de execuție sunt acum mult mai usor de soluționat. Deasemenea programul ne oferă posibilitatea de a urmari
variațile eforturilor şi ale deplasărilor în fiecare pas al execuției, oferind o mai bună cunoaştere a comportării
structurilor.

442

Seşiunea Națională de Comunicări Științifice Studențesti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

4. BIBLIOGRAFIE

1. CSi Bridge – User Manual.
2. Renne Walther – Ponts haubanes
3. Cable Stayed Bridges - M. S. Troitsky

443

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

COMUNICAREA ÎN INGINERIE – LIMBAJUL GRAFIC INGINERESC
Hajnalka-Anita BAKI

Facultatea de Construcţii, Universitatea Tehnică, Cluj Napoca, [email protected]

ABSTRACT
Engineering thinking and creation combines the spatial imagination, analysis and synthesis

of spatial situations with engineering "art" and his "own" language of communication.
When we think to all engineering graphics components and especially to the technical

drawing, to the descriptive geometry, to the graphic solutions, this, the graphic engineering is more
than a language, is a whole conception of the space and the representation objects of the space, is
the source of the solutions for three-dimensional problems and of the space relations.

The representation of a real or imaginary object, an idea that exists in the mind of the
engineer designer before becoming a reality can be shown by a bidimensional classic support - the
paper, three-dimensional - scale model, or even with four dimensions, adding the time dimension,
by video animations using the modern means: the computer virtual space perceived visually
through the monitor or the multimedia projector.

This article seeks to highlight the characteristics of engineering graphic language and its important
role in engineering activities.

444

Hajnalka-Anita BAKI

1. INTRODUCERE

Studiul graficii inginereşti şi a disciplinelor din această sferă: desenul tehnic, geometria descriptivă
grafica asistată de calculator contribuie la formarea viitorului inginer prin cultivarea şi dezvoltarea capacităţii
acestuia de „a vedea cu ochii minţii” forma tridimensională a obiectelor pe care acesta doreşte să le creeze
sau să le modifice. Totodată ele pun la dispoziţia studentului şi inginerului un instrument care permite
transmiterea, sub forma grafică, a informaţiei inginereşti. Acest mod de comunicare se constituie într-un
limbaj ingineresc care poate fi pe deplin înţeles de orice inginer indiferent de limba vorbită de acesta..

Lucrarea doreşte să pună în evidenţă caracteristicile limbajului grafic ingineresc şi rolul deosebit de
important al acestuia în activităţile inginereşti.

Gândirea şi creaţia inginerească îmbină imaginaţia spaţială, analiza şi sinteza situaţiilor spaţiale, cu
“arta” inginerească şi cu “limbajul” propriu de comunicare.

Când ne gândim la toate componentele graficii inginereşti şi în special la desenul tehnic, la
geometria descriptivă, la soluţiile grafice, aceasta, grafica inginerească este mai mult decât un limbaj, este o
întreagă concepţie a spaţiului şi a reprezentării obiectelor din spaţiu, este sursa soluţiilor pentru problemele
spaţiale şi a relaţiilor spaţiale.

Reprezentarea unui obiect real sau imaginar, a unei idei care există în mintea inginerului proiectant
înainte de a deveni realitate se execută pe un suport clasic bidimensional - hârtia, tridimensional – macheta,
sau chiar cu patru dimensiuni, adaugând şi timpul, prin intermediul videoanimaţiilor utilizând mijloacele
moderne: calculatorul cu spaţiul său virtual perceput vizual prin intermediul monitorului sau a mijloacelor
multimedia de proiecţie.

Deşi în întreaga lume oamenii vorbesc diferite limbi, un limbaj universal a existat încă din cele mai
vechi timpuri: “limbajul grafic”. Această formă naturală, elementară, de comunicare a ideilor, este fără limite
în spaţiu si timp.

2. CARACTERISTICILE LIMBAJULUI GRAFIC INGINERESC. STANDARDIZAREA
ÎN GRAFICA INGINEREASCĂ

Pentru ca gândirea inginerească, reflectată în proiectele inginereşti să poată fi înţeleasă într-un anumit
areal geografic, de toţi specialiştii dintr-o anumită ţară, sau chiar continent, există legi şi norme specifice care
trebuiesc respectate. Astfel există normeleISO (International Standards Organisation), la care s-au aliniat şi
normele româneşti SR ISO (Standarde Române aliniate la ISO). Procesul de revizuire a vechilor norme
STAS (Standarde de Stat), este în curs de desfăşurare, aşa încât în prezent coexistă norme SR ISO şi STAS.

Cele mai folosite standarde cu aplicaţie în grafica inginerească, numite şi de bază, se referă la
dimensiunile suportului desenelor (hârtie, limitele ecranului unui PC), tipurile de linii utilizate, scrierea
care însoţeşte desenele, indicatorul, scările de desen utilizabile.

2.1. Scrierea în desenul tehnic (SR EN ISO 3098:2002)

O planşă de desen tehnic conţine, pe lângă desenul propriu-zis, inscripţii şi indicaţii scrise, cum sunt:
cotele, denumirile figurilor, datele indicatorului, informaţiile despre materiale, etc.

Este permisă folosirea scrierii drepte sau înclinate la 75o, normale (10/10 h, grosimea liniei de
scriere 1/10 h), sau alungite (14/14 h, grosimea liniei de scriere 1/14 h). Înălţimea literelor mari
(majuscule), sau a cifrelor, defineşte mărimea scrierii prin “h”: 2,5; 3,5; 5; 7; 10; 14; 0.

În funcţie de grosimea „d” a liniei utilizate la scriere se stabilesc două tipuri de scriere:
 Scrierea de tip A (îngustă) având grosimea liniei de scriere egală cu (1/14)h,
 Scrierea de tip B (normală) având grosimea liniei de scriere egală cu (1/10)h.
În practică se utilizează de regulă scrierea de tip B.

445

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ - AÎÂST
abcdefghijklmnopqrstuvwxzy - aîâst

0123456789 +-x=VXIØ°

Fig. 1. Scriere tip B, dreaptă

2.2.Formate SR ISO 5457-94 (STAS 1-84)

Suportul desenelor tehnice este dreptunghiular şi are dimensiunile conform tabelului 1. Formatele
pot fi aşezate “în picioare”- “portrait” (fig. 2-a), sau “culcat”- “landscape”, adică pe latura mare (fig. 2-b),
notarea lor făcându-se ca în exemplele prezentate:
h
c
h
h

b

b a
a A…(b a)

A…(a b)

a). Fig.2 b).

Tabelul 1. Formatele desenelor tehnice. Formate alungite excepţionale
Formate preferenţiale

Simbolizare ab Simbolizare ab

A0 841 1189 A0 2 1189 1682

A1 594 841 A1 3 841 1793

A2 420 594 A2 3 594 1261

A3 297 420 A2 4 594 1682

A4 210 297 A2 5 594 2102

Formate alungite speciale A3 5 420 1482

Simbolizare ab A3 6 420 1783

A3 3 420 891 A3 7 420 2080

A3 4 420 1189 A4 6 297 1261

A4 3 297 630 A4 7 297 1471

A4 4 297 841 A4 8 297 1682

A4 5 297 1051 A4 9 297 1892

2.3. Linii

În funcţie de destinaţia desenelor tehnice se pot alege şi folosi diverse tipuri de linii cu grosimi
diferite:

446

Hajnalka-Anita BAKI

Astfel, în desenul tehnic industrial se utilizează doar două grosimi de linii: linia groasă (b) şi linia
subţire (b/3 sau b/2). Grosimea de bază “b” se alege în funcţie de scara desenului şi gradul de umplere al
formatului.

În desenul tehnic de construcţii, pentru reprezentarea elementelor de construcţii se utilizează trei
grosimi de linii: linia groasă (b), linia mijlocie (b/2) şi linia subţire (b/4). Grosimea de bază “b”, pentru
desenele de construcţii se alege între 0,2 şi 2 mm în funcţie de scara desenului şi gradul de umplere al
formatului.

Tabelul 2. Linii utilizate în desenul tehnic de construcţii

Este de menţionat faptul că şi în desenul tehnic de construcţii se pot folosi şi alte tipuri de linii decât
cele standardizate atunci cănd se doreşte a evidenţia pe desen anumite elemente, cu condiţia ca aceste tipuri
de linii să fie explicate într-o legendă.
2.4. Indicatorul desenelor tehnice

Pe toate desenele tehnice, prezentate pe hârtie în proiecte trebuie să se regasească datele de
identificare ale planşei respective, de unde provin, cine a redactat, cui se adresează, şi ce anume conţin.

În acest sens, se prezintă pe planşă indicatorul, care este un tabel ce conţine aceste date.
Standardele noi lasă la latitudinea proiectanţilor modul de alcătuire al indicatoarelor, modul de
dispunere al acestora pe planşe, cu condiţia ca acestea sa furnizeze toate datele de identificare ale planşelor.
Minimul de rubrici din alcatuirea indicatorului, cu ce anume trebuie să conţină acestea sunt

447

Sesiunea Naţională de Comunicări Ştiinţifice Studenţeşti
Cluj-Napoca 9-11 Mai 2012

prezentate în tabelul 3.

Tabelul 3. Elemente care se înscriu în indicator

Rubrica Elementele care se înscriu

1 Denumirea instituţiei (birou) proiectante
2 Denumirea proiectului, locul construcţiei, numele beneficiarului, iar la indicatorul îngust

3 denumirea proiectului tip.
4
5 Indicativul proiectului
6 Numele şi semnătura persoanelor care au proiectat, desenat, verificat, controlat şi aprobat desenul
7
8 Scara sau scările desenului , iar dedesubt data întocmirii sau predării desenului
Denumirea obiectului (când proiectul cuprinde mai multe obiecte) şi titlul planşei

Faza de proiect
Indicativul, respectiv, numărul de ordine al planşei

Fig. 3. Exemplu de indicator didactic

3. REPREZENTĂRI GRAFICE CU AJUTORUL CALCULATORULUI

Utilizarea calculatorului a condus la realizarea de multiple facilităţi în reprezentările grafice,
cum ar fi precizia şi acurateţea desenelor, cotarea exactă, modularea unor elemente constructive ale
desenului, crearea de biblioteci de date, scrierea uşoară a textelor desenului, ş.a.

Primele desene realizate cu ajutorul calculatorului (analogic sau numeric), au fost grafice ale
unor funcţii, curbe simple reproduse prin calculul punct-cu-punct al valorii coordonatelor.

Tehnicile CAD (Computer Aided Design), utilizând programe specializate, au condus la
creşerea “cantităţii” de realism conţinută în desenul obţinut cu ajutorul calculatorului.

Şi totuşi, nu se poate afirma că în viitor, toate desenele se vor executa cu calculatorul şi că
inginerii, proiectanţi şi desenatorii, nu vor mai fi necesari. Calculatorul este capabil să facă foarte multe
lucruri, foarte repede, dar rămâne un echipament electronic, fără creier, cel puţin deocamdată. Nu poate
gândi şi nu poate face nici mai mult, nici mai puţin decât ceea ce i se “spune” să facă.

Cu ajutorul calculatorului, al spatiului virtual creat de acesta, se pot intocmi planşe care conţin
reprezentări plane, reprezentări spaţiale – 3D şi chiar reprezentări 4D – videoanimatii, dacă adăugăm şi ce-a
da patra dimensiune timpul la cele trei dimensiuni ale spaţiului.

Reprezentarea cu ajutorul calculatorului, cu ajutorul soft-urilor specializate în reprezentare grafică
evoluează rapid, astfel încât, se pot realiza reprezentări şi desene aproape identice cu realitatea.

448

Hajnalka-Anita BAKI

4. CONCLUZII

Lucrarea doreşte să pună în evidenţă caracteristicile limbajului grafic ingineresc şi rolul deosebit de
important al acestuia în activităţile inginereşti.

Studiul GRAFICII INGINEREŞTI este o experienţă educaţională, ce conferă satisfacţii absolut
deosebite.

Fiecare student din acest domeniu, trebuie să ştie cum să realizeze şi cum să citească desenele
tehnice.

Un sistem CAD nu este creator, dar îl poate ajuta forte mult pe utilizator să devină mai productiv, să
câştige timp.

Creatorul rămâne “omul”, cu aşa-numita “limită a incompetenţei sale”.

449