UTCB - Buletin Stiintific - 2013 - Nr. 3

8/19/2019 UTCB - Buletin Stiintific - 2013 - Nr. 3

1/230

BULETINUL ŞTIINŢIFIC

AL

UNIVERSITĂŢII TEHNICEDE CONSTRUCŢII

BUCUREŞTI

SERIE NOUĂ

Nr. 3 Septembrie 2013


2/230

Disclaimer

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

manufacturer, or otherwise, does not necessarily constitute or imply its endorsement, recommendation, or favoring by the T.U.C.E.B.The views and opinions of authors expressed herein do not necessarily state or reflect those of T.U.C.E.B., and shall not be used for advertising or product endorsement purposes

…………………………………………. …………………………………………. ………………………………………….

Cu privire la documentele prezente în acest buletin, nici UTCB şi niciunul din angaja ţ ii săi nu garantează ,explicit sau implicit, şi nici nu î şi asumă vreo obliga ţ ie legal ă sau responsabilitate pentru corectitudinea,caracterul complet sau utilitatea oricăror informa ţ ii, aparate, produse sau procese prezentate.Orice referin ţă care se face în documentul de fa ţă la produse comerciale, procese sau servicii, folosindu-senumele de marcă , numele producătorului sau altele de acela şi tip nu constituie în mod necesar o sus ţ inere,recomandare sau favorizare a acestora de către UTCB.

P ărerile şi opiniile autorilor, exprimate în documentul de fa ţă , nu reflect ă în mod necesar p ărerile şi opiniileUTCB şi ele nu vor fi folosite pentru a face reclamă sau pentru a sus ţ ine vreun produs


3/230

CUPRINS

IMOBILE DIN BUCURE TI EXPERTIZATE TEHNIC ŞI ÎNCADRATE ÎN CLASA I DE RISCSEISMIC ......................................................... ..................................................................... .................................. 5

Andrei Gabriel Bică

PLATFORMA DE LUCRU ARMATA CU GEOSINTETICE – EXPERIMENT IN-SITU ....................... 14

Natalia Butnariuc

STUDIU PRIVIND EVALUAREA REZISTENŢEI LA RADIAŢII ULTRAVIOLETE AMATERIALELOR GEOSINTETICE ......................................................... ..................................................... 24

Raluca Ioana Chirică

SISTEME DE POZIŢIONARE ÎN SPAŢII ACOPERITE ................................................................. ............ 31

Tudorel Silviu Clinci

MODELAREA ZONALA A PANASULUI CONVECTIV DIN JURUL UNUI MANECHIN CUGEOMETRIE SIMPLIFICATĂ DISPUS ÎN POZI IE SEZÂNDĂ ............................................................. . 38

Iunia Cruceanu, Chadi Maalouf, Iolanda Colda

REDUCEREA EFECTULUI ACŢIUNII SEIMICE PRIN FOLOSIREA IZOLATORILOR LANIVELUL BAZEI DE REZEMARE ........................................................... ...................................................... 46

Radu Cruciat, Cristian Ghindea

PROTEC

IA SEISMICĂ A CLĂDIRILOR FOLOSIND IZOLATORI ELASTOMERICI.GENERALITĂ I I PRINCIPII DE CALCUL............................................................................................... 54

Gabriel Dănilă

AC IUNI PRODUSE DE OAMENI PE PODURI PIETONALE .................................................................. 64

Alexandru Ercuşi ÎMBUNĂTĂŢIREA R ĂSPUNSULUI SEISMIC AL UNEI STRUCTURI IN CADRE DIN BETONARMAT ............................................................................................................................................................... 73

Flavia-Simona Florea, Loredana Elena Roşu

STUDIU COMPARATIV PRIVIND POLUAREA SOLULUI CU BIFENILI POLICLORURAŢI INBUCUREŞTI ŞI PLOIEŞTI ................................................................. ............................................................. . 82

Mirela-Alina Grigoraș (Sandu) STABILITATEA LA ALUNECARE A TERASAMENTELOR REALIZATE DIN PĂMÂNTURIARGILOASE ÎMBUNĂTĂ

ITE ...................................................................................................................... 90

Tatiana Ivasiuc

ÎMBUNĂTĂŢIREA COMPORTĂRII SEISMICE A CLĂDIRILOR ÎNALTE FOLOSIND PEREŢIARTICULAŢI LA BAZĂ................................................................................................................................... 98

Lidia Marin, Mircea Văduva

APLICAŢII ALE TERMOGRAFIEI ÎN INFRAROŞU PENTRU MONITORIZAREA CLĂDIRILORISTORICE ......................................................................................................................................................... 108

Georgiana Matache

STADIUL ACTUAL ŞI TENDINŢE ÎN ORGANIZAREA FUNCŢIONALĂ A SĂLILOR DE CLASĂ ÎNŞCOLILE SECOLUL AL 21-LEA ..................................................................... ............................................. 114

Mihaela Cristina Mitroi

METODE PENTRU ESTIMAREA VOLUMULUI DE LNAPL DIN MEDIUL SUBTERAN ................. 123 Daniel Neagu, Alexandru Dimache, Iulian Iancu


4/230

ANALIZA MULTICRITERIALA A IMPACTULUI ASUPRA MEDIULUI IN CAZUL UTILIZARIIMATERIALELOR TRADITIONALE SI COMPOZITE ........................................................................ ..... 131

Olimpia Nicolae

REALIZAREA UNEI APLICAŢII ÎN MATLAB ÎN VEDEREA CALCULĂRII PROBELOR DEPĂMÂNT ÎNCERCATE ÎN APARATUL DE FORFECARE SIMPLĂ CICLICĂ ................................... 138

Iuliana Andreea Nicu

STABILITATEA PE PANTE A SISTEMELOR DE ETANŞARE DRENAJ DE SUPRAFAŢĂ LADEPOZITELE DE DEŞEURI. STUDIU DE CAZ .......................................................................... ............... 146

Gheorghe Pantel

MODELAREA CA PROCES STOCHASTIC A R ĂSPUNSULUI SEISMIC AL UNUI CADRUMETALIC NECONTRAVÂNTUIT CU ŞI FĂR Ă DISIPATORI VÂSCOŞI ............................................. 154

Loredana Elena Roşu, Cătălin Constantin Roşu, Flavia Simona Florea

PROCEDEE DE EVALUARE A SIGURANŢEI DIGURILOR .................................................................. 163

Roxana Stănciulescu

EVACUAREA FUMULUI PRODUS ÎN CAZ DE INCEDIU SUB ACŢIUNEA PARAMETRILOREXTERNI .......................................................................................................................................................... 169

Andrei-Mihai Stoica

PROGRAM DE CALCUL AL VARIA IEI CONCENTRA IEI DE CLOR INTR-O RE EA DEDISTRIBU IE A APEI .................................................................................................................................... 177

Alina Elisabeta Sandu

ASPECTE TEHNOLOGICE REFERITOARE LA UTILIZAREA NETEZITOARELOR PENTRUFINISAREA DALELOR DIN BETON ....................................................... .................................................... 194

Daniel Alin Șerban, Gheorghe Petre Zafiu BARE DISIPATIVE CU FLAMBAJ ÎMPIEDICAT .................................................................. ................... 201

Mircea Văduva, Lidia Marin

COMPORTAREA SEISMICĂ NELINIAR Ă A STRUCTURILOR PLANE ÎNALTE DIN BETONARMAT ............................................................................................................................................................. 209

Adrian Zăvoianu

MODELAREA MATEMATICĂ A SISTEMELOR DE STOCARE A ENERGIEI TERMICE ÎNACVIFERE, LA TEMPERATURI RIDICATE .......................................................................... ................... 217

R ăzvan Zeghici, Florin Iordache

RECOMMENDATIONS FOR THE EVALUATION TECHNICS AND THE ASSESSMENT OFBRIDGES’ CONDITION .................................................................... ............................................................. 224

Laurenţiu Pavelescu


5/230

BULETINUL ŞTIINȚIFIC U.T.C.B. NR. 3/2013 5

IMOBILE DIN BUCURE TI EXPERTIZATE TEHNIC ŞI ÎNCADRATEÎN CLASA I DE RISC SEISMIC

BUCHAREST BUILDINGS TECHNICAL EXPERTISED ANDCLASSIFIED INTO THE IST SEISMIC RISK CLASS

ANDREI-GABRIEL BICĂ 1

Rezumat: Prim ăria Municipiului Bucureș ti a publicat la data de 14.08.2013 ultima actualizare alistei cl ădirilor de locuit expertizate tehnic ș i încadrate în clase de risc seismic. Articolul prezint ă clasificarea cl ădirilor din Bucureș ti expertizate tehnic ș i încadrate în clasa I de risc seismic în funcț ie de anul de construire, de regimul de înăl ț ime ș i de sectorul în care sunt localizate.

Cuvinte cheie: imobil, clasă de risc seismic, vulnerabilitate, tipologie structural ă

Abstract : Bucharest City Hall published on 14 August 2013 the last updated list of technicalexpertised residential buildings and classified into seismic risk classes. The article presents theclassification of technical expertised Bucharest buildings and classified into the Ist seismic riskclass by year of construction, by height and by the sector in which they are located.

Keywords: building, seismic risk, vulnerability, structural typology

1. Introducere

După 1990, autorit ă

țile publice au lansat un program na

țional de evaluare (expertizare

tehnică) a clădirilor potențial vulnerabile, ca parte a strategiei naționale de reducere a risculuiseismic. Scopul programului de expertizare seismică a cl ădirilor avariate de cutremureleVrâncene din 1940, 1977, 1986 şi 1990 a fost realizarea unei liste de priorităţi de consolidareşi de punere în siguranţă a locatarilor din construc ţiile cu probleme grave la structura derezistenţă [1].

În conformitate cu P100-3/2008: Cod de evaluare și proiectare a lucr ărilor de consolidare laclădiri existente, vulnerabile seismic [2], construcţiile vulnerabile seismic se încadrează în patru clase de risc seismic si anume:Clasa RsI - construcţii cu risc ridicat de pr ă buşire la cutremurul de proiectare

corespunzător stării limită ultime;

Clasa RsII - construcţii care sub efectul cutremurului de proiectare pot suferi degradăristructurale majore, dar care, cu probabilitate înaltă, nu-şi pierd stabilitatea;

Clasa RsIII - construcţii care sub efectul cutremurului de proiectare pot prezentadegradări structurale care nu afectează semnificativ siguran ţa structurală,dar la care degradările nestructurale pot fi importante;

Clasa RsIV - construcţii la care r ăspunsul seismic aşteptat este similar celui obţinut laconstrucţiile proiectate pe baza prescripţiilor în vigoare.

1 Drd. ing. Universitatea Tehnică de Construc ții București (PhD Student, Eng.,Technical University of CivilEngineering Bucharest), Facultatea de Construc

ții Civile, Industriale

și Agricole (Faculty of Civil, Industrial

and Agricultural Buildings), e-mail: [email protected] de specialitate: Prof. univ. dr. ing. Radu Văcăreanu, Universitatea Tehnică de Construc ții București(Professor PhD, Technical University of Civil Engineering Bucharest).


6/230


2. Clasificarea clădirilor din București încadrate în clasa I de risc seismic

Începând cu anul 1998, autoritățile publice au promovat conceptul de „clădire expertizată tehnic încadrată în clasa I de risc seismic” (simbolizat de „bulina ro şie”) pentru a fundamentanecesitatea de urgentare a consolidării clădirilor vulnerabile.

Încadrarea în clase de risc seismic a clădirilor de locuit expertizate tehnic din București estereprezentată în Tabelul 1, conform Listei Imobilelor Expertizate [3], publicat ă de Prim ăriaMunicipiului București.

Tabelul 1

Clădiri din București expertizate şi încadrate în clase de risc seismic

MunicipiulBucurești

Clasa de risc seismicCategoriade urgenţă RsI -

pericol publicRsI RsII RsIII RsIV

Imobile 190 184 302 75 6 1626

În continuare sunt prezentate clasificări ale clădirilor din București expertizate tehnic şiîncadrate în clasa I de risc seismic. Analiza se va realiza în funcție de anul construirii,numărul de etaje, regimul de înălţime şi sectorul din care fac parte aceste imobile.

2.1. Clădiri încadrate în clasa de risc seismic RsI - pericol public

Clădirile din Bucureşti încadrate în clasa RsI - pericol public au fost grupate în Tabelul 2 atâtîn funcție de anul de construire, cât și de numărul de niveluri.

Tabelul 2

Imobile din București încadrate în clasa RsI - pericol public.

Repartiție după anul de construire și numărul de niveluri.

Perioada

Nr. etaje< 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

> 1960 Total

1 etaj 6 - - - - - - - 6

2 etaje 13 3 1 1 - - - - 18

3 etaje 10 1 1 3 1 - - - 16

4 etaje 5 2 - 1 11 - - - 19

5 etaje 2 - - 8 16 1 - - 27

6 etaje 2 2 2 3 17 - - - 26

7 etaje - - 1 6 24 1 - - 328 etaje - - - 2 16 4 - - 22

9 etaje - - - 1 10 1 2 3 17

10 etaje - - - - 3 - 1 1 5

>10 etaje - - - - 2 - - - 2

Total 38 8 5 25 100 7 3 4 190

În Figurile 1 si 2 sunt reprezentate valorile procentuale ale acestor repartiții.Se poate observa faptul că majoritatea cl ădirilor, peste 92%, au fost construite înainte de

1940, perioadă când nu existau norme de proiectare seismic ă pentru construc ţii. Se remarcă,în mod deosebit, perioada de dinaintea celui de-al doilea r ăzboi mondial, 1931-1940, care


7/230


cumulează peste 52% din aceste clădiri. Structura acestor imobile a cunoscut experienț atuturor cutremurelor majore din secolul XX.

Fig. 1 - Clădiri din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după anul construirii.

Se evidenț iază numărul mare de clădirile înalte, în special cele cu 5, 6 şi 7 etaje.

Fig. 2 - Clădiri din București încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după numărul de etaje.

Clasificarea în funcț ie de regimul de înălţime este ilustrată în Tabelul 3 şi Figura 3.

Tabelul 3

Imobile din Bucure ti încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după regimul de înălţime.

Regim deînălţime

Redus Mediu MareTotal

≤ P+4E P+(5÷7)E ≥ P+8E

Nr. clădiri 59 85 46 190

% 31,05 44,74 24,21 100

Procentul de clădiri înalte, peste 8 etaje, este destul de mic - 46 de imobile, reprezentândaproximativ 24% din totalul clădirilor.

20%

4,21%

2,63%

13,16%52,63%

3,68%1,58% 2,11%

< 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

> 1960

3,2%

9,5%

8,4%

10%

14,2%

13,7%

16,8%

11,6%

8,9%

2,6% 1,1%1 etaj

2 etaje

3 etaje

4 etaje

5 etaje

6 etaje

7 etaje

8 etaje

9 etaje

10 etaje

>10 etaje


8/230


Fig. 3 - Cl ădiri din Bucure

ști încadrate în clasa RsI - pericol public. Clasificare după regimul de în ălţime.

Clasificarea pe sectoarele de care apar țin a imobilelor din București încadrate în clasa RsI şicare prezintă pericol public este ilustrat ă în Tabelul 4 şi Figura 4.Tabelul 4

Imobile din Bucureș

ti încadrate în clasa RsI - pericol public. Repartiț

ie pe sectoare.

Sector 1 2 3 4 5 6 Total

Nr. clădiri 62 44 62 3 19 0 190

% 32,63 23,16 32,63 1,58 10 0 100

Se observă faptul c ă cele mai multe cl ădiri, peste 88%, sunt localizate în primele 3 sectoare,

iar în sectorul 6 nu se regăsește nicio clădire care prezintă pericol public din clasa I de riscseismic.

Fig. 4 - Cl ădiri din Bucure

ști încadrate în clasa RsI - pericol public. Reparti

ție pe sectoare.

59 clădiri(31,05%)85 clădiri

(44,74%)

46 clădiri(24,21%)

≤ P+4E

P+(5÷7)E

≥ P+8E

62

44

62

3

19

00

190

1 2 3 4 5 6

N u m a r c l ă d i r i

Sector


9/230


2.2. Clădiri încadrate în clasa RsI de risc seismic

Matricea ce grupează clădirile din Bucureşti încadrate în clasa RsI de risc seismic atât înfuncț ie de anul de construire, cât și de numărul de niveluri este prezentată în Tabelul 5.

Tabelul 5

Imobile din Bucure ti încadrate în clasa RsI de risc seismic.Reparti ie după anul de construire i numărul de etaje.

Perioada

Nr. etaje< 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960

Total

Parter 4 1 - 3 1 - - 9

1 etaj 14 4 2 6 3 1 - 30

2 etaje 22 9 8 9 9 - - 57

3 etaje 12 4 7 17 26 - - 66

4 etaje - - 1 5 10 - - 16

5 etaje - - - - 1 - - 16 etaje - - - - 1 1 - 2

7 etaje - - 1 - - - - 1

8 etaje - - - - - - 1 1

Total 52 18 19 40 51 2 1 183*

*Numărul total de imobile din Bucureşti încadrate în clasa RsI de risc seismic este de 184, dar pentru clădireadin str. Crișana, nr. 7, sector 1, având regimul de înălţime (S+P+3E), Lista Imobilelor Expertizate nu precizează anul construirii.

Figurile 5 si 6 prezintă valorile procentuale ale acestor clasificări.

Fig. 5 - Clădiri din București încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după anul construirii.

Se constată faptul că peste 98% dintre aceste clădiri au o vechime de peste 70 de ani, iar maimult de un sfert dintre ele au peste 110 ani. Se evidenț iază cu multe imobile perioada dedinaintea secolului XX şi perioada 1920-1940.

28,42%

9,84%

10,38%21,86%

27,87%

1,09% 0,55%

< 1900

1901-1910

1911-1920

1921-1930

1931-1940

1941-1950

1951-1960


10/230


Fig. 6 - Clădiri din București încadrate în clasa RsI de risc seismic. Clasificare după numărul de etaje.

Se remarcă cu ușurinț ă procentele mari ale imobilelor cu 2 şi 3 etaje, dar şi cele 9 clădiri cu 1singur nivel.

Repartiţia imobilelor din Bucureşti încadrate în clasa de risc seismic RsI în funcţie de regimulde înălţime este reprezentată în Tabelul 6.

Tabelul 6

Imobile din Bucure ti încadrate în clasa RsI de risc seismic.Clasificare după regimul de înălţime.

Regim deînălţime

Redus Mediu Mare

Total≤ P+4E P+(5÷7)E ≥ P+8E

Nr. clădiri 179 4 1 184

% 97,28 2,17 0,54 100

Se observă că majoritatea clădirilor au un regim redus de înălţime, numai un singur imobilavând un regim de înălţime de 8 etaje.

Repartiț ia pe sectoarele de care apar ţin al imobilelor din Bucureşti încadrate în clasa RsI esteilustrată în Tabelul 7 şi Figura 7.

Tabelul 7

Imobile din Bucure ti încadrate în clasa RsI de risc seismic. Reparti ie pe sectoare.

Sector 1 2 3 4 5 6 Total

Nr. clădiri 62 55 37 17 12 1 184

% 33,70 29,89 20,11 9,24 6,52 0,54 100

Se observă faptul că cele mai multe clădiri, aproape 85% din numărul total al imobilelorîncadrate în clasa de risc seismic RsI, sunt localizate în primele 3 sectoare.

4,9%

16,3%

31%

36,4%

8,7%

0,5%1,1% 0,5% 0,5%

Parter

1 etaj

2 etaje3 etaje

4 etaje

5 etaje

6 etaje

7 etaje

8 etaje


11/230


Fig. 7 - Clădiri din București încadrate în clasa RsI. Repartiț ie pe sectoare.

3. Observa

ii privind procedura de încadrare a clădirilor in clasa I de risc seismic

Analizându-se lista celor 374 de clădiri încadrate în clasa I de risc în funcţie de înălţimeaclădirii şi de clasa de importanţă (doar 6 având clasa II de importanţă) se poate considera caimperfectă procedura de încadrare a clădirile în aceeași clasă de risc seismic, f ăr ă a ţine contde tipologia structurală [4].

Tabelul 8 şi Figura 8 prezintă clasificarea clădirilor din Bucureşti încadrate în clasa I de risc

seismic în funcţie de înălţime, fiind alese 4 regimuri diferite de înălţime.Tabelul 8

Imobile din Bucure ti încadrate în clasa I de risc seismic. Clasificare după regimul de înălţime.

Înălţime ≤ P+1E P+(2÷4)E P+(5÷7)E ≥ P+8E Total

Nr. clădiri 46 190 93 45 374

% 12,3 50,8 24,87 12,03 100

Fig. 8 - Clădiri din București încadrate în clasa I de risc seismic. Clasificare după regimul de înălţime.

6255

37

17 121

0

184

1 2 3 4 5 6

N u m a r c l ă d i r i

Sector

12,3%

50,8%

24,87%

12,03%

≤ P+1E

P+(2 4)E

P+(5 7)E

≥ P+8E


12/230


Calea Victoriei, nr. 25, S+P+12E

(Poziţia 104 în lista PMB)

Str. Doamnei, nr. 5, P+10E+M

(Poziţia 30 în lista PMB)

Calea Victoriei, nr. 101 A+B,

S+P+10E(Poziţia 106 în lista PMB)

Calea Victoriei, nr. 95, P+9E+M(Poziţia 105 în lista PMB)

B-dul Magheru, nr. 27, P+8E+M(Poziţia 39 în lista PMB)

B-dul Bălcescu, nr. 32-34, S+P+9E(Poziţia 71 în lista PMB)

Str. Franceză, nr. 20, S+P+1E(Poziţia 137 în lista PMB)

Str. Franceză, nr. 32, S+P+1E(Poziţia 140 în lista PMB)

Str. Şepcari, nr. 16, S+P+1E+Pod(Poziţia 180 în lista PMB)

Fig. 9 - Cl ădiri din București de diferite înălțimi și tipologii structurale, încadrate în clasa de risc seismic RsI - pericol public. Extrase din Lista Imobilelor Expertizate a Primăriei Municipiului București [3]


13/230


4. Concluzii

Actuala procedur ă de încadrare în clasa I de risc seismic a cl ădirilor expertizate tehnic numai prin considerarea probabilității ridicate de pr ă buşire la cutremurul de proiectare corespunzătorstării limită ultime nu este cea mai adecvat ă.

Nu pot fi comparate din punct de vedere al riscului seismic: clădiri de înălțime redusă (parterşi etaj), locuite de o singur ă familie, cl ădiri în stare avansată de degradare sau aproape de pr ă bușire cu clădiri înalte, în care se găsesc sute de apartamente sau imobile cu funcțiuni demare importanţă pentru comunitate.

Prin urmare, este nevoie de o nouă strategie de încadrare în clase de risc seismic a imobilelorvulnerabile seismic, după proceduri clare şi bine stabilite, și anume: clasa de vulnerabilitate,clasa de importanță-expunere la cutremur, tipologia structurală și clasa de risc seismic.Bibliografie

[1]

Ministerul Dezvoltării Regionale şi Administrației Publice - http://www.mdrt.ro/ constructii/siguranta-post-seism-a-cladirilor/programe-de-prevenire-a-riscului-seismic;[2] MTCT - P100-3/2008: Cod de evaluare si proiectare a lucr ărilor de consolidare la clădiri existente,vulnerabile seismic. Vol. 1 - Evaluare, București, 2008;

[3] Primăria Municipiului București - Lista clădirilor de locuit expertizate tehnic,http://www.pmb.ro/servicii/alte_informatii/listaimobilelor_exp/docs/Lista_imobilelor_expertizate.pdf, 2013;

[4] Lungu, D. - Riscuri naturale şi antropice pentru patrimoniul construit al Bucureştiului, A 4-a Conferința Națională de Inginerie Seismic ă, Vol. I, pp. 111-122, București, decembrie 2009;


14/230


PLATFORMA DE LUCRU ARMATĂ CU GEOSINTETICEEXPERIMENT IN-SITU

GEOSYNTHETIC REINFIRCED WORKING PLATFORM – IN-SITUEXPERIMENT

NATALIA BUTNARCIUC1

Rezumat : Dezvoltarea parcurilor eoliene necesit ă manipularea utilajelor grele pentru ridicareaturbinelor eoliene în condiț ii severe de lucru. De multe ori, terenurile naturale nu corespundcondiț iilor de siguranț ă în termeni de capacitate portan ț ă ș i tasari, ceea ce duce la adoptarea soluț iei de armare a platformelor de lucru pentru macarale cu materiale geosintetice. Proiectareaacestor structuri este bazat ă pe practic ă inginereasc ă ș i metodele empirice de calcul. Una dintreaceste metode este descrisă în ghidul de proiectare BR470. Pentru verificarea ș i îmbunăt ăț ireametodelor de proiectare existente este necesar ă cunoa ș terea comport ării reale a armăturilor

geosintetice. Articolul prezint ă unele aspecte ale proiect ării platformelor de lucru ș i primelerezultate ale experimentului în-situ realizat pe o platformă pentru macarale, într-un parc eoliandin zona Dobrogei.

Cuvinte cheie: platforma de lucru, armatura geosintetică, capacitate portantă

Abstract: The development of wind farms requires heavy cranes to erect the wind turbines undervery severe safety working conditions. Often the ground conditions are not meeting the safetyconditions in terms of settlement, bearing capacity etc., which requires the necessity to reinforcethe crane working platform with geosynthetics. The design of such working platforms is oftenbased on practice and empirical methods; one of these methods is described in design guidelines BR470. In order to be able to verify and improve the design methodology a good knowledge of thereal behaviour of the reinforcement geosynthetic is required. The paper presents some aspects

about the platform design and the first results of a test field carried out for a geocompositereinforced crane working platform at a wind farm project in the Dobrogea area, which is locatedin the South-Eastern part of Romania.

Keywords: working platform, geosynthetic reinforcement, bearing capacity

1. Introducere

1.1 Platforme de lucru armate

Platformele de lucru sunt sturucturi geotehnice ce asigur ă o suprafa

ța stabilă pentru utilajele

și echipamentele pentru construcții. În majoritatea cazurilor, platformele de lucru suntconstruite pe terenuri compresibile, cu caracteristici de forfecare scăzute, reprezentând unsuport slab pentru încărcările la care sunt supuse ulterior. Producerea accidentelor pe șantierede construcție, de tipul r ăsturnării macaralelor, a dus la creșterea importanței construictieiunor platforme de lucru stabile, care să asigure un nivel de securitate acceptabil pe șantier.Metodele de îmbunătățire convenționale presupun înlocuirea terenului slab pe o anumită adâncime cu stratul de pământ necoeziv, granular. Una dintre alternativele a acestei metodeeste utilizarea materialelor geosintetice pentru îmbunătățirea terenurilor slabe (Fig. 1).1 Drd.ing., Universitatea Tehnic ă de Construc ţii Bucuresti (PhD Student, Eng., Technical University of CivilEngineering Bucharest), Facultatea de Hidrotehnică (Faculty of Hydritechnics),

e-mail: [email protected] de specialitate: Prof.univ.dr.ing. Loretta Batali, Universitatea Tehnic ă de Construc ţii Bucureşti(Professor, PhD, Technical University of Civil Engineering Bucharest)


15/230


Structura armată rezultat ă asigur ă o distribu ție mai uniformă a înc ărcărilor la nivelul terenuluislab și reducerea tasarilor.Avantajele utilizării platformelor de lucru armate sunt următoarele:

− reducerea cantită

ții de material granular necesar pentru platformă de lucru datorit ă

introducerii unui strat de armătura geosintetica;− creșterea capacității portante a terenului în ansamblu;− cantitate redusă de material de calitate superioar ă conduce la reducerea costurilor, atât

de achiziție, cât și de transport;− transportul materialului pe șantier poate să fie redus considerabil, ceea ce duce la

eliminarea unei cantități mai reduse de dioxid de carbon în atmosfer ă.În general, pentru construcția platformelor de lucru sunt utilizate materiale precum piatr ă spartă. Armătura geosintetica poate să fie de tipul geotextilelor țesute și nețesute, geogrile saugeocompozite. Geotextilele sunt folosite pentru separarea platformei granulare de terenulnatural, având rolul de filtru. Geogrilele contribuie la cre

șterea capacită

ții portante a

platformelor de lucru. Armătura geosintetica este introdusă în teren la interfa ță dintre terennatural și materialul granular al platformei.

Fig 1 - Schema general ă a unei platforme de lucru armate

1.2 Ghidul de proiectare

Recomandările pentru proiectarea platformelor de lucru prezentate în BR470 “Working platforms for tracked plant” [1] au fost publicate de British Research Establishment (BRE) înanul 2004 și reprezintă un ghid de proiectare, instalare și mentenanța a platformelor de lucru,atât nearmate, cât și armate. Dacă terenul natural este de tip coeziv, acest ghid este aplicabildoar în cazul unei coeziuni nedrenate (cu) cuprinsă între 20 și 80kPa (20kPa


16/230


Cedarea sistemului se produce în două faze, în prima etap ă în materialul platformei (mairezistent) se produce poansonarea, iar în etapa a doua în terenul natural se dezvoltă zonele plastice. Capacitatea portanță a unei astfel de structuri se consider ă a fi suma dintrecapacitatea portantă a terenului natural și valoarea efortului de poansonare din stratul superior(Fig. 2).

Parametrii geotehnici necesari pentru calculul platformelor de lucru sunt:

− greutatea specifică, γ a terenului natural si a materialului platformei [kN/m³];

− unghiul de frecare internă, ϕ’ [°] al materialului platformei (si al terenului natural,dacă este cazul);

− coeziunea nedrenată a terenului natural, c u [kPa];

In concordanta cu BR470 [1], aplicarea incărcărilor poate fi impărtită in dou ă cazuri deincărcare:

Cazul 1 de incărcare - repaus, deplasare, manipulare; se aplică în situa

țiile când operatorul

utilajului nu poate să controleze înc ărcările și să evite cedarea platformei de lucru.Cazul 2 de incărcare - instalarea carcaselor, forare, extractie, excavare, deplasare; se aplică atunci când operatorul poate să controleze aplicarea înc ărcărilor.

Primul pas în proiectarea platformelor de lucru este determinarea capacității portante aterenului natural. Dacă aceasta este suficient de mare, se consider ă necesar ă doar o preg ătire asuprafeței de lucru. Dacă capacitatea portan ță a terenului natural este mai mic ă decâtîncărcările ce urmează s ă fie aplicate, este necesar ă o platform ă din material granular. În acestcaz se calculează o capacitate portan ță a sistemului dublu-strat conform teoriilor men ționatemai sus. Dacă valoarea capacit ății portante rezultate este mai mică decât înc ărcările aplicate,se recomanda utilizarea unui material cu caracteristici de forfecare mai bune. În final se

calculează grosimea stratului din material granular.Cu scopul de a micșora grosimea platformei de lucru sau pentru o repartiție mai uniformă aîncărcărilor la nivelul terenului natural se poate utiliza o armătura geosintetica amplasată lainterfață dintre cele dou ă straturi. Când asupra stratului de material granular armat cu geogrilaeste aplicată o înc ărcare verticală, eforturile de întindere dezvoltate în geogrila sunt transferatestratului inferior (teren natural). Cu creșterea eforturilor verticale, încleștarea materialulgranular în ochiurile geogrilei devine din ce în ce mai puternică, astfel realizând o interfață rigidă între platform ă granulara și teren natural. În consecință, datorită aceastei interfe țe, lanivelul terenului natural eforturile verticale sunt distribuite pe o suprafața mai mare (Fig 3).

Fig 3 - Distribu ția eforturilor sub o fundație în teren armat (Binquet, Lee [6])


17/230


Înclestarea dintre materialul granular si geogrilă permite transmiterea catre aceasta aeforturilor de întindere (Fig 4).

Fig 4 - Înclestarea dintre materialul granular si geogrilă

În cazul terenului omogen, capacitatea portanț ă a acestuia poate fi calculată cu ajutorul factorilorcapacităț ii portante (Nq, Nγ, Nc), în timp ce calculul capacităț ii portante a unui teren stratificat(cazul platformelor de lucru amplasate pe teren natural) necesită o analiză mai profundă.

Distribuț ia presiunilor și a presiunilor maxime de sub utilaj poate fi estimată prin calcul static pentru poziț iile critice ale braț ului macaralei, conform cu Anexa B a SR EN 996+A3:2009[7]. Pentru cele mai nefavorabile combinaț ii ale încărcărilor trebuie să fie stabilită presiunea

maximă pe teren care să fie folosită la proiectare.

2. Programul experimental

2.1 Parcul eolian Sălbatica

Scopul principal al poligonului experimental este determinarea comportării reale ageocompozitului de armare aflat în platformă de lucru, în timpul încărcării acesteia. Celelalteobiective sunt definirea avantajelor utilizării platformelor de lucru armate pentru creștereacapacităț ii portante, reducerea tasarilor și îmbunătăț irea ulterioar ă a metodelor de proiectareale acestora.

Parcul eolian Sălbatica se află în regiunea Dobrogea, în apropierea orașului Tulcea. Din punctde vedere al producerii energiei regenerabile, Dobrogea este unul din cele mai bune locuri dinEuropa pentru construcț ia și operarea turbinelor eoliene. Această zonă se caracterizează prin

prezenț a vânturilor puternice. Parcul eolian este constituit din 70 de turbine eoliene, fiecare producând 2 MW de energie. Producț ia anuală a parcului este de 85,5 millioane kwh/an.Această cantitate este suficientă pentru asigurarea cu energie electrică a 29.000 case. În acelașitimp, din punct de vedere al mediului, dacă energia produsă de acest parc eolian ar fi produsă

prin metodele clasice, în atmosfer ă ar fi eliberate 48.000 tone de dioxid de carbon anual.

Macaralele folosite pentru ridicarea turbinelor eoliene au o capacitate de 750 tone și necesită măsuri speciale de securitate. Deoarece terenul natural nu prezintă caracteristicile geotehnice

necesare pentru susț inerea acestor utilaje, a fost amplasată o platformă de lucru din piatr ă spartă,armată cu un strat de geocompozit (Fig 5), ale cărui proprietăț i sunt descrise în continuare.

Fig 5 - Sectiune transversala a platformei de lucru analizate


18/230


2.2 Caracteristicile geotehnice ale terenului natural si pietrei sparte

Terenul natural este de tip loess - argilă pr ăfoasa galbenă și praf argilos - tare și sensibil laumezire. Modulul edometric al terenului natural este de cca 9.000kPa, iar coeziunea nedrenatade cca 25kPa, tasarea suplimentar ă la umezire, i m3 = 1.1-9,74 % (conform normativelorromâne, terenurile cu im3 > 2% sunt considerate sensibile la umezire).

Platforma de lucru a fost constituită din 40 cm de piatr ă spart ă compactat ă (0-63mm).Dimensiunile în plan ale platformei de lucru sunt de aproximativ 30x30 m, cuprinzând toatecele patru picioare ale macaralei. Sub unul dintre aceste picioare a fost instalat geocompozitulinstrumentat cu traductori de deformații și celule de presiune.Pentru determinarea rezistenței terenului natural, pe teren a fost realizată încercarea cu plac ă Lucas, conform standardului german DIN 18134 (corespondent în România STAS 2914/4-89). În urma încercării cu placă de 300mm diametru au rezultat urm ătoarele valori aimodulilor de deformație liniar ă: EV1 = 19 - 34 MPa și EV2 = 35 - 62 MPa.2.3 Geocompozitul de armare

Materialul geosintetic folosit la armarea platformei de lucru a fost de tipul geocompozit,compus din geogrila biaxială sudat ă (PP) cu masa de 240 g/m² și geotextil nețesut (PP) cumasa de 150 g/m², prins între nervurile longitudinale și transversale ale geogrilei. Acestmaterial este folosit cu rol de stabilizare, separare și filtrare în diferite domenii ale inginerieicivile. Rezistența la întindere a armăturii geosintetice în ambele direcții este de 30 kN/m pentru o alungire mai mică de 8%.

Deformațiile din armătura geosintetica au fost măsurate cu ajutorul traductorilor dedeformații liniari (elongație maximă de 100.000 μm/m (A±10 %) și tensinea maximă permis ă pe punte de 8V, rezisten

ța nominală de 120 ᾨ), care au fost lipi

ți pe una dintre nervurile

geogrilei (Fig 6a).

a b

Fig 6 - Aplicarea traductorilor de deforma ții (a) si a celulelor de presiune (b) pe geocompozit2.4 Experiment î n-situ

Geocompozitul cu dimensiunile de 4,75x10m a fost instrumentat cu 8 traductori dedeformație lipiți pe una dintre nervurile geogrilei pentru măsurarea deformațiilor în aceasta,și 3 celule de presiune, amplasate între geocompozit și stratul de piatr ă spart ă, în scopulmăsur ării încărcărilor aplicate. Schema instalării este prezentată în figura 7. Înc ărcarea a fostaplicată centrat pe piciorul macaralei. Geocompozitul instrumentat a fost plasat sub unuldintre cele 4 picioare ale macaralei

Geocompozitul instrumentat a fost amplasat pe teren după efectuarea încerc ării cu placa Lucas.Traductorii de deformații, celulele de presiune și cablurile au fost acoperite cu nisip în scopul protejării acestora de deterior ări (Fig. 6b). După acoperirea geocompozitului cu stratul de piatr ă


19/230


spartă de 40cm, s-a efectuat compactarea platformei (static și dinamic) cu un compactor de 7,5t.Tasarea piciorului macaralei au fost măsurată cu ajutorul unei lunete cu laser.

Fig 7 - Schema de instrumentare a piciorului macaralei

2.5 Inregistrarea datelor

Măsuratorile de deformații și de presiuni au început din momentul acoperirii geocompozituluicu 40cm de piatr ă spart ă și s-au efectuat pe parcursul asamblării macaralei de 750t. În total,au fost efectuate 22 de măsur ători, 11 punctuale și 11 continui. Asamblarea macaralei a durato zi de muncă, aproximativ 8,5 ore. Încărcarea maximă în zona geocompozitului instrumentata fost a

șteptată s ă fie înregistrat ă în momentul în care toate contragreut ă

țile (225t) au fost

poziționate direct deasupra platformei. (Fig. 8).

a bFig 8 - Incarcarea maxima a piciorului macaralei (a) si schema de principiu (b)

Prima măsur ătoare a fost efectuată dup ă acoperirea geocompozitului cu stratul de piatr ă spartă. Cea de-a două corespunde compact ării statice a platformei, în timp ce a treiamăsur ătoare s-a efectuat în timpul compactării dinamice a platformei cu un compactor de 7.5t.În figurile 9

și 10 sunt reprezentate rezultatele măsur ătorii 3, deforma

țiile din geogrila

și,

respectiv, presiunile înregistrate la interfață dintre platforma și terenul natural, funcție de


20/230


timp. Aceste rezultate, împreună cu cele din m ăsur ătoarea 2, arată c ă traductorii de deforma țiiau funcționat corect.

‐0.20‐0.15‐0.10‐0.050.000.050.100.150.200.250.30

0.35

: : : : : : : : : : : : : : : : : : :

St rain[%]

Time

Measurement no.3Strain gauge no.1

Strain gauge no.2

Strain gauge no.3

Strain gauge no.4

Strain gauge no.5

Strain gauge no.6

Strain gauge no.7

Strain gauge no.8

compaction

SG1‐SG8

compaction

SG1‐SG8

compaction

SG8‐SG1

compaction

SG8‐SG1

compaction

right side compaction

mid section

compaction

left side

Fig 9 - Deforma țiile din geocompozit funcție de timp – compactare dinamică a platformei de lucru(măsuratoarea 3).

‐10.000.0010.0020.00

30.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00100.00

1:2 : 1:2 : : : : : 1: : 1: : 1: : : : : 1:2 :

Pressure[k Pa]

Time

Measurement no.3 Pressure cell no.1Pressure cell no.2Pressure cell no.3

compaction

SG1‐SG8 +reverse

compaction

SG1‐SG8 + reverse

compaction

SG8‐SG1

compaction

SG8‐SG1

compaction

right side

compaction

mid section

compaction

left side

Fig 10 - Presiune func ție de timp - compactare dinamică a platformei de lucru (m ăsuratoarea 3).2.6 Rezultatele monitorizarii

Pentru prezentare au fost alese rezultatele măsur ătorilor 16

și 22. Măsur ătoarea 16 corespunde

aplicării încărcării maxime deasupra piciorului instrumentat al macaralei, în timp cemăsur ătoarea 22 corespunde asamblării brațului macaralei.


21/230


În figura 11 este prezentată varia ția deformațiilor în geocompozit, măsurate de traductorii dedeformație pe parcursul măsur ătorii 16, funcție de timp, pentru fiecare traductor (SG), în poziția macaralei din figura 8b. Deformația maximă înregistrat ă de traductorul 4 a fost de0,42%. Figura 12 prezintă varia ția deformațiilor din geocompozit funcție de timp înmăsur ătoarea 22. În timpul acestei măsur ători, deforma

ția maximă a fost înregistrat ă în

traductorul 4 și a avut valoare de 0,45%.

‐0.300‐0.200‐0.1000.000

0.1000.2000.3000.4000.5000.600

: 14:4 : : 14: : : 14: : : : : 14: : : 1:1 : 1: 1:

4 : 1:

St rain[%]

Time

Measurement no.16 Strain gauge no.1Strain gauge no.2Strain gauge no.3Strain gauge no.4Strain gauge no.5Strain gauge no.6Strain gauge no.7Strain gauge no.8

+12.5=187.5t +12.5=200t +25=225t

Position no.5

Max. loading

Fig 11 - Varia ția deformațiilor funcție de timp - măsuratoarea 16

b

Fig 12 -Variația deformațiilor funcție de timp - măsuratoarea 22În figurile 13 și 14 sunt reprezentate variațiile deformațiilor și ale presiunilor cu distanță de lacentrul piciorului macaralei, pentru stagiile de măsur ătoare 16 și 22. Valoarea maximă a presiunii înregistrată în timpul m ăsur ătorii 16 a fost de 143,52 kPa, în timp ce în timpulmăsur ătorii 22 valoarea maximă a presiunii a fost de 121,20kPa.

Figura 15 prezintă curba real ă de presiuni

și deforma

ții a geocompozitului folosit în

experiment.

Piciorul instrumentat


22/230


Tasarea maximă m ăsurată a fost de 9,5mm.

Fig 13 - Varia ția deformațiilor cu distanța față de centrul piciorului macaralei - m ăsuratoarea 16 si 22

Fig 14 - Varia ția presiunilor cu distanța fața de centrul piciorului macaralei - măsuratoarea 16 si 22

Fig 13 - Nivelul de presiuni si deformatii pentru geocompozitul folosit in experiment

0.45%

8%


23/230


3. Concluzii

Platformele de lucru sunt folosite pentru realizarea unui suport stabil pentru utilaje grele. Defoarte multe ori ele sunt construite pe terenuri moi, care nu pot să asigure o capacitate portant ă adecvată

și, în consecin

ță, condi

țiile de siguran

ță necesare. Una dintre solu

țiile este armarea

platformelor de lucru cu materiale geosintetice, ceea ce conduce la creșterea siguranței și adurabilității, reduce mentenanța și duce la reducerea grosimii platformei, având drept urmaremicșorarea cantității de dioxid de carbon emis în atmosfer ă, datorită reducerii transportului dematerial pe șantier.Proiectarea platformelor de lucru armate se realizează pe baza ghidului de proiectare BR470,care este bazat pe practică și metode empirice de calcul.Prezentul articol descrie experimentul în-situ realizat în timpul construcției unui parc eolian înzona Dobrogei, situate în sud-estul României. O platformă de lucru cu grosime de 40 cm pentru macara a fost armată cu geocompozit, iar sub unul dintre cele patru picioare alemacaralei a fost amplasat geocompozitul instumentat cu 8 traductori de deforma

ții

și 3 celule

de presiune. Sunt prezentate măsuratorile efectuate și rezultatele acestora.Obictivul principal al experimentlui în-situ este de a observa cât mai exact comportareaarmăturii geosintetice în cazul platformelor de lucru, cu scopul de îmbunătățire a metodelorde calcul ale acestora. În articol sunt prezentate numai rezultatele măsur ătorilor, care vor fifolosite pentru calibrarea unui model numeric în programul de element finit, ulterior fiindimbunătățite metodele de calcul.Bibliografie

[1] BR470 - Working platform for tracked plant , Building Research Establishment , ISBN: 1 86081 700 9, 2004

[2] Meyerhof, G.G. - The bearing capacity of foundations under eccentric and inclined loads, Proceedings of3rd International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, 1953, Zurich, Volume 1, pp.440-445

[3] Valsangkar, A.J. and Meyerhof, G.G. - Experimental study of punching coefficients and shape factors fortwo-layered soils, Canadian Geotechnical Journal , 1979, Volume 16, pp. 802-805

[4] Hanna, A.M. and Meyerhof, G.G. - Design charts for ultimate bearing capacity of foundations on sandoverlying soft clay, Canadian Geotechnical Journal, 1980, Volume 17 No.2, pp. 300-303

[5] Hanna, A.M. - Foundation on strong sand overlying weak sand , Journal of Geotechnical EngineeringDivision , 1981, ASCE, Volume 107, No. GT7, pp. 915-927

[6] Binquet, J. and Lee, K. L. - Bearing Capacity Analysis of Reinforced Earth Slabs, Journal of GeotechnicalEngineering Division, 1975, ASCE, Vol. 101, No. GT12, pp. 1257-1276

[7] SR EN 996+A3:2009 - Calculul stabilității echipamentelor de foraj și a presiunilor pe teren[8] DIN 18134/2001 - Determining the deformation and strength characteristics of soil by the plate loading test

[9] STAS 2914/4-89 – Deterninarea modulului de deformatie liniara.


24/230


STUDIU PRIVIND EVALUAREA REZISTENŢEI LA RADIAŢIIULTRAVIOLETE A MATERIALELOR GEOSINTETICE

STUDY ON THE ASSESSMENT OF THE ULTRAVIOLET RADIATIONRESISTANCE OF GEOSYNTHETIC MATERIALS

RALUCA IOANA CHIRICĂ1

Rezumat : Materialele geosintetice se pot degrada sub ac ţ iunea radia ţ iilor ultraviolete (UV) – razecu lungimea de und ă mai mic ă de 400 nm – în timpul procesului de punere în oper ă sau înexploatare, cele mai afectate de aceast ă degradare fiind materialele care se instaleaz ă la suprafa ţă , cum ar fi barierele de sedimente utilizate pentru controlul eroziunii pe pante. În lucrare se prezint ă rezultatele încerc ărilor de rezisten ţă la ac ţ iunea razelor UV pentru unmaterial geosintetic de tipul unui geotextil ne ţ esut, utilizat pentru realizarea unei bariere pentrucontrolul eroziunii în localitatea Aldeni, jude ţ ul Buzău.

Pentru a putea evalua diferen ţ a comportamentului materialului înainte şi după expunerea laradia ţ ii ultraviolete, au fost efectuate încercări de rezisten ţă la întindere pe probe de material geotextil, precum şi încercări de permeabilitate pentru sistemul compus din materialul geotextil şi pământul din teren.

Cuvinte cheie: geosintetice, rezistenţă, radiaţii ultraviolete, barier ă de sedimente

Abstract: Geosynthetic materials may degrade under the action of ultraviolet (UV) radiation –rays with a wavelength less than 400 nm – during the process of installation or service, the mostaffected by this degradation being the materials which are installed on the earth surface, forming sediment barriers used for erosion control on slopes.The paper presents the test results for UV resistance of geosynthetic materials such as nonwoven geotextiles used for erosion control barriers in Aldeni, Buzau county.

In order to assess the difference in behavior of the material before and after exposure to UVradiation, tensile strength tests were conducted on geotextile samples and permeability tests were performed on the system composed of geotextiles and soil.

Keywords: geosynthetics, resistance, ultraviolet radiation, sediment barrier

1. Introducere

Radiaţiile UV stimulează procesul de oxidare, care distruge lan ţurile moleculare tipicematerialelor geosintetice. În cadrul procesului de oxidare, lanţurile moleculare se degradează treptat, modificându-se structura molecular ă ini ţială, rezultând astfel o reducere substanţială a

rezistenţei mecanice a materialului geosintetic, care devine fragil. Creşterea rezistenţei petermen lung la degradarea produsă de razele UV se ob ţine prin adăugarea de negru de fum saualţi stabilizatori în structura polimerilor, în timpul procesului de fabricaţie.

În majoritatea aplicaţiilor, geosinteticele sunt expuse radiaţiilor UV pentru o perioadă limitat ă,în timpul depozitării, transportului şi punerii în oper ă, fiind mai apoi protejate de stratul de pământ care se aşterne deasupra. Dacă se respect ă procedurile corecte de manipulare şidepozitare, razele UV nu reprezintă o cauz ă major ă de degradare pentru comportarea de lung ă durată. În cazul unei bariere de sedimente pentru controlul eroziunii, rezistenţa la acţiunea

1 Drd. ing. Universitatea Tehnic ă de Construc ţii Bucureşti (PhD Student, Eng., Technical University of CivilEngineering Bucharest), Facultatea de Instalaţii (Faculty of Building Services),

e-mail: [email protected] de specialitate: Prof. univ. dr. ing. Lidia Niculiţă, Universitatea Tehnică de Construc ţii Bucureşti(Professor PhD, Technical University of Civil Engineering Bucharest)


25/230


razelor UV a materialelor utilizate este mult mai importantă, deoarece influenţează altecaracteristici ale materialelor, de natur ă mecanic ă şi/sau hidraulică.

2. Proprietăţile materialelor utilizate în cadrul încercărilor

Materialul geosintetic utilizat în cadrul încercărilor pentru determinarea rezistenţei la acţiunearazelor UV este un geotextil neţesut cu masa specifică de 200 g/m 2, care, împreună cu oarmătur ă de geogril ă, formează bariere de sedimente situate la diverse pante în sta ţiuneaexperimentală Aldeni, jude ţul Buzău (fig. 1).

Barierele experimentale menţionate, realizate din materiale geosintetice, au rolul de a reţinesedimentele antrenate de precipitaţii şi de acţiunea vântului, reducând astfel efectele eroziuniide suprafaţă asupra terenurilor agricole, a apelor de suprafa ţă şi respectiv, asupra locuinţelordin zonă.

Fig. 1 - Barier ă de sedimente din materiale geosintetice montat ă în Aldeni

Principalele avantaje oferite de materialele geosintetice în aplicaţiile de control erozional prinraport cu cele clasice sunt următoarele:

- greutatea redusă şi uşurinţa în manipulare;- funcţionarea continuă şi eficientă ca filtru;- simplificarea construcţiei structurii antierozionale;- impactul redus asupra mediului;- timpul redus de execuţie;- aspectul estetic îmbunătăţit, prin conlucrarea cu vegetaţia şi integrarea eficientă în

mediul înconjur ător;- o reducere substanţială a costurilor materialelor şi construcţiei în sine.

Materialul geotextil utilizat pentru realizarea barierei de sedimente din Aldeni are proprietăţile prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1

Proprietăţile geotextilului testat

Polimer Structur ă Masa

specifică (g/m2)

Dimensiune pori, O90

(mm)

Grosime(mm)

Porozitate(%)

Permeabilitate(m/s)

PET reciclat Nt,CM 200 0,14 2,33 93,10 5,6x10-3

Notă: PET=poliester, Nt=neţesut, CM=consolidat mecanic

Pentru efectuarea încercărilor de permeabilitate s-au utilizat probe de pământ prelevate din

cadrul locaţiei staţiunii experimentale Aldeni, unde a fost instalată bariera de sedimente dinmaterial geotextil. Pământul este un nisip pr ăfos de granulozitate uniformă U n = d 60/d10 = 3,2.


26/230


3. Evaluarea rezultatelor încercărilor experimentale pentru determinarea rezistenţeimaterialelor geosintetice la acţiunea razelor UV

Pentru a putea evalua diferenţa comportamentului materialului înainte şi după expunerea laradiaţii ultraviolete, au fost efectuate următoarele tipuri de încercări:

− încercări de rezistenţă la întindere pe probe de material geotextil; prin intermediulacestor încercări s-a urmărit determinarea modificărilor care au loc în structuramaterialului geotextil în timpul expunerii la radiaţii ultraviolete, modificări care îi potafecta rezistenţa la întindere pe termen lung;

− încercări de permeabilitate pentru sistemul compus din materialul geotextil şi pământul din teren; aceste încercări sunt relevante pentru observareacomportamentului de filtru al materialului geotextil în raport cu pământul din locaţiaamplasamentului.

3.1 Încercarea de rezistenţă la întindere

Încercările pentru evaluarea rezistenţei la întindere au fost realizate pe 10 epruvete de

geotextil, 5 prelevate pe direcţia maşinii şi 5 pe direcţie transversală, conform [1]. Rezultateleîncercărilor se prezintă sub forma unor diagrame de varia ţie a alungirii cu efortul de întindere,rezultând astfel valoarea rezistenţei la tracţiune a materialului analizat.

Rezultatele încercărilor efectuate înainte de expunerea materialului la radiaţii UV

În urma încercărilor efectuate folosind aparatura şi sistemul de montaj din figura 2, a fostdeterminată rezisten ţa la tracţiune a epruvetelor. Diagramele de variaţie a alungirii cu efortulde întindere obţinute experimental sunt prezentate în figura 3.

a) b)

Fig. 2 - Epruveta de geotextil supus ă încerc ării de tracţiune: a) în faza iniţială; b) în timpul încercării

Fig. 3 - Diagrama de varia ţie a for ţei de întindere cu alungirea materialului geotextil înainte de expunere laradiaţii UV


27/230


În urma acestor încercări, a rezultat o valoare a rezistenţei maxime la întindere a geotextiluluide 5,57 kN/m pe direcţia maşinii (cea de aplicare a efortului de întindere) şi o valoare de 5,60kN/m pe direcţie transversală.

Pentru efectuarea încercărilor de permeabilitate s-au utilizat probe de pământ prelevate dinstaţiunea experimentală Aldeni, unde a fost instalat ă bariera de sedimente din materialgeotextil.

Rezultatele încercărilor efectuate după expunerea materialului la radiaţii UV

Pentru determinarea rezistenţei la acţiunea razelor UV a fost utilizat aparatul Solarbox dincadrul Facultăţii de Îmbunătăţiri Funciare şi Ingineria Mediului (F.I.F.I.M.), Bucureşti, prezentat în figura 4 [2, 3]. Acest aparat permite obţinerea unor rezultate foarte utile în practică, prin testarea la expunere accelerată la lumin ă solar ă artificial ă.

ventilator

ventilator

senzor UV

senzor RH

vapori

senzornivel

apa

senzornivel

apa

curent de aer

1

2

3

9

54

67

10

c i r c u i t a p a d e

i n j e c t a r e

alimentare cu apade umidificare

8

Fig. 4 - Aparat Solarbox pentru determinarea rezisten ţei la acţiunea razelor UV, cu următoarele componente:1-incintă de testare; 2-incinta umidificatorului; 3-incinta rezervoarelor de alimentare cu ap ă; 4-tavă probe; 5-

senzor BST; 6-lampă xenon; 7-filtru UV; 8-umidificator ultrasonic; 9-rezervor de ap ă pentru umidificator; 10-rezervor pentru apa de injectare

Lumina artificială este emis ă de o lamp ă cu xenon şi este trecută printr-un filtru UV înainte dea fi distribuită în mod uniform pe probele de material. Acestea sunt fixate prin fire textile deun grilaj care se montează în interiorul incintei de testare a aparatului (fig. 5).

Fig. 5 - Montarea epruvetelor de material geotextil în incinta de testare

Intensitatea radiaţiei luminoase se introduce prin programul de testare şi este stabilizată desenzorul UV montat în interiorul aparatului. De asemenea, temperatura termometrului negru

standard este măsurată pe tot parcursul încerc ării de un senzor BST („Black StandardTemperature”), iar un inversor ajută la r ăcirea incintei prin controlarea vitezei ventilatorului.


28/230


Temperatura şi umiditatea relativă ale aerului din incinta de testare sunt m ăsurate de unsenzor montat la exteriorul acesteia.

Calculul timpului şi nivelului de radiaţie necesare pentru simularea condiţiilor din teren s-aefectuat ţinând cont de valorile prezentate în harta radiaţiei solare globale a României (fig. 6).Astfel, pentru judeţul Buzău, s-a considerat o valoare a radiaţiei solare de 120 kcal/cm2,rezultând o valoare de 251 MJ/m2 pentru o perioad ă de 6 luni, reprezentând durataexperimentului din teren. Pentru simularea acestei condiţii cu aparatul Solarbox, s-a utilizat cadată de intrare un nivel al radia ţiei de 480 W/m2/zi, pentru o perioadă de 6 zile, timp în care aavut loc funcţionarea aparatului pentru o serie de probe. Încercarea experimentală descris ă mai sus s-a repetat pentru fiecare serie de probe de material geotextil.

Fig. 6 - Sumele anuale ale radiaţiei solare globale în România (în kcal/cm2) [4]

Pe epruvetele de geotextil expuse la radiaţii ultraviolete în aparatul Solarbox, conform celor prezentate anterior, au fost efectuate încercări de rezistenţă la întindere, iar diagramele for ţă-deformaţie obţinute în urma acestor încercări sunt prezentate în figura 7.

Fig. 7 - Diagrama de varia ţie a for ţei de întindere cu alungirea materialului geotextil după expunerea la radiaţii UV


29/230


În urma acestor încercări, a rezultat o valoare a rezistenţei maxime la întindere a geotextiluluiafectat de radiaţiile UV de 6,70 kN/m pe direcţia maşinii şi o valoare de 6,94 kN/m pe direcţietransversală.

3.2 Încercarea de permeabilitate

Permeabilitatea sistemului compozit format din materialul geotextil şi pământul cu care acestaeste pus în contact în teren este, de asemenea, o proprietate considerată important ă pentrufuncţionarea geotextilului ca filtru. În timpul exploatării barierei de geotextil, acesta trebuie să permită curgerea apei, re ţinând în acelaşi timp fragmentele solide care sunt purtate de apă. Încazul colmatării suprafeţei acestuia, rolul barierei scade, nemaiputând funcţiona eficient petermen lung.

Pentru studiul comportamentului de filtru al materialului geotextil în raport cu pământul dinteren, au fost efectuate încercări de permeabilitate pentru sistemul compozit geotextil-pământ,conform [5]. Aceste încercări au fost efectuate utilizând permeametrul cu nivel variabil dispus pe direcţie orizontală (fig. 8).

Fig. 8 - Montarea probei în permeametrul orizontal cu nivel variabil

Rezultatele încercărilor efectuate înainte de expunerea materialului la radiaţii UV

În urma încercărilor efectuate înainte de expunerea geotextilului la radiaţii UV s-a obţinut uncoeficient de permeabilitate mediu k = 2,461x10-5 cm/s (fig. 9).

Variatia coeficientului de permeabilitate cu timpul

0

0.0001

0.0002

0.0003

0.0004

0.0005

0.0006

0.0007

0.0008

0.0009

0.001

0 100 200 300 400 500 600

Timp [s]

P e r m e a b i l i t a t e ,

k [ c

m / s ]

Test 01

Test 02

Test 03

Fig. 9 - Varia ţia coeficientului de permeabilitate în timp în permeametrul cu nivel variabil orizontal înainte deexpunere la radiaţii UV


30/230


Rezultatele încercărilor efectuate după expunerea materialului la radiaţii UV

În urma încercărilor efectuate după expunerea geotextilului la radia ţii UV s-a obţinut uncoeficient de permeabilitate mediu k = 1,447x10-5 cm/s (fig. 10).

Variatia coeficientului de permeabilitate cu timpul

0

0.00005

0.0001

0.00015

0.0002

0.00025

0.0003

0.00035

0.0004

0 100 200 300 400 500 600

Timp [s]

P e r m e a b i l i t a t e ,

k [ c m / s

Test 01

Test 02

Test 03

Fig. 10 - Varia ţia coeficientului de permeabilitate în timp în permeametrul cu nivel variabil orizontal după expunere la radiaţii UV

În urma încercărilor efectuate, s-a observat faptul că expunerea la radia ţii UV influenţează comportamentul geotextilului ca filtru în mod defavorabil, coeficientul de permeabilitate alsistemului pământ-geotextil scăzând de la valoarea de 2,461x10-5 cm/s la 1,447 x10 -5 cm/s.

4. ConcluziiCercetările efectuate au pus în evidenţă cre şterea rezistenţei la întindere a geotextilelor expuseradiaţiilor UV, ca element favorizant pentru comportarea de scurtă durat ă (lucr ări provizorii),cuplată îns ă cu o rupere casant ă, adică f ăr ă domeniu de deforma ţie plastică. Deoarecedomeniul de comportare plastică este necesar pentru comportarea de lung ă durat ă, rezultă c ă aceste materiale vor fi selectate diferenţiat, cu atenţie în cazul lucr ărilor definitive. Acestaspect este foarte important, deoarece lucr ările de refacere a terasamentelor sunt dificile.

Prin încercările de permeabilitate realizate pentru sistemul pământ-geotextil s-a observatfaptul că, în timpul expunerii la radiaţii UV, suprafaţa materialului geotextil sufer ă anumitemodificări ale structurii interne, având loc mici constrângeri ale deschiderilor porilor acestuia.

Astfel, are loc o colmatare par ţială a suprafe ţei materialului geosintetic, afectând capacitateaacestuia de a drena apa din precipitaţii pe termen lung.

Bibliografie

[1] SR EN ISO 10319:2008 - Geosintetice. Încercarea la tracţiune a benzilor late[2] SR EN ISO 4892-2:2006 - Materiale plastice. Metode de expunere la surse luminoase de laborator. Partea 2:

Surse cu arc de xenon. Amendament 1[3] Instrucţiuni de operare Solarbox 1500e RH, 3000e RH[4] Nedelcu, L., Sevastel, M. - Îndrumător pentru elaborarea proiectelor de combaterea eroziunii solului,

Universitatea de Ştiinţe Agronomice şi Medicină Veterinar ă Bucure şti, Facultatea de îmbunătăţiri funciare şiingineria mediului, Bucureşti, 2007, 169 p.

[5] SR EN ISO 11058:2010 - Geotextile şi produse înrudite. Determinarea caracteristicilor de permeabilitate laapă normal pe plan, f ăr ă înc ărcare.


31/230


SISTEME DE POZIŢIONARE ÎN SPAŢII ACOPERITE

INDOOR POSITIONING SYSTEMS

TUDOREL SILVIU CLINCI1

Rezumat: Tehnologiile de poziţionare utilizate în spaţii acoperite au ca principal scop acoperireadeficitului produs de imposibilitatea furnizării de date precise prin intermediul tehnologiei GNSS înaceste condiţii de lucru. În cadrul acestui articol sunt prezentate principalele sisteme de pozi ţionareINDOOR şi standardele internaţionale pentru reţelele locale de comunicaţie care fac obiectul unorreglementări legale la nivel naţional şi a unor acorduri la nivel internaţional în scopul evităriisuprapunerilor pentru diver şi utilizatori care utilizează benzi de frecven ţă apropiate. În partea a doua aacestui articol sunt prezentate câteva sisteme de poziţionare în spaţii acoperite, care au la bază tehnologii diferite şi preciziile de detereminare a poziţiei atinse de fiecare dintre aceste sisteme.

Cuvinte cheie: poziţionare, infraroşu, ultrasunete, unde radio

Abstract: Positioning technologies used in covered areas have as main purpose covering thedeficit produced by the impossibility to provide precise data through GNSS technology in theseconditions of work. In this paper are presented the main INDOOR Positioning Systems andinternational standards for the local network connection that make the object of legal regulations atnational level and of agreements at international level in order to avoid overlaps for different usersthat uses nearby frequency bands. In part two of this article are presented some positioningsystems in covered spaces, which are based on different technologies and the accuracy of the position reached by each of these systems.

Keywords: positioning, infrared, ultrasound, radio waves

1. Introducere

Utilitatea tehnologiei de poziţionare GNSS (Global Navigation Satellite System) şi-a f ăcutsimţită prezen ţa în majoritatea sectoarelor care lucrează cu date geospa ţiale. Totuşi în practică sunt întâlnite şi situaţii în care tehnologia GNSS nu poate fi utilizată cum ar fi cazul zonelorurbane aglomerate unde semnalul satelitar este obstrucţionat de clădirile cu înălţime mare sauatunci când se doreşte ca poziţionarea să fie realizat ă în cadrul unor spa ţii acoperite, caz încare datorită propriet ăţilor de propagare ale semnalului, receptorul este pus în imposibilitateade a prelua semnalul satelitar în scopul determinării poziţiei. În aceste situaţii se recurge lautilizarea unor tehnici complementare de poziţionare care urmăresc să completeze şi să acopere neajunsul produs de imposibilitatea furnizării de date precise prin intermediultehnologiei GNSS în aceste condiţii de lucru. Avântul cunoscut de tehnică în ultima perioad ă

a permis dezvoltarea unor noi tehnologii de poziţionare în spaţii acoperite devenite aproapeindispensabile pentru anumite domenii de lucru.

Conform [1], sistemele de poziţionare în spaţii acoperite, pot fi clasificate din punct de vedereal infrastructurii şi topologiei acestora în: Sisteme „directe”, Sisteme „indirecte”, Sisteme bazate pe serviciile de reţea.

Sisteme „directe” sunt prev ăzute cu echipamente ce permit atât preluarea şi prelucrareasemnalelor primite de la emiţătoarele instalate în poziţii cunoscute în cadrul sistemului, cât şicalculul automat al poziţiei receptorului în cadrul unui sistem de coordonate local.

1 Asist.drd.ing., Universitatea Tehnic ă de Construc ţii Bucureşti (Assist. Eng., PhD Student, Technical University

of Civil Engineering Bucharest), Facultatea de Geodezie (Faculty of Geodesy), e-mail: [email protected] de specialitate: Prof.univ.dr.ing. Petre Iuliu Dragomir, Universitatea Tehnică de Construc ţii Bucureşti,(Professor PhD, Technical University of Civil Engineering Bucharest


32/230


Sistemele bazate pe serviciile de re ţ ea, au ca şi principală caracteristic ă faptul c ă semnaleletransmise de dispozitivul mobil a cărui poziţie se urmăreşte a fi determinată sunt preluate şi procesate de staţii de referinţă aflate în pozi ţii cunoscute integrate la nivelul unei reţele locale.

Sistemele „indirecte”, sunt sisteme în care semnalele sunt transmise de la staţiile de referinţă către dispozitivele mobile care le recepţionează şi apoi le retransmite către staţiile fixe dinreţea unde sunt prelucrate în scopul determinării poziţiei dispozitivului mobil, urmând carezultatele obţinute să fie retransmise c ătre dispozitivul mobil.

2. Standarde privind reţele locale de comunicaţie

Standardele IEEE 802 (Institute of Electrical and Electronic Engineers) constituie un set de protocoale de comunicaţie utilizate în realizarea reţelelor locale de comunicaţie la vitezeechivalente reţelelor cu fir. Aceste standarde au în prim plan conexiunile de bandă larg ă carereprezintă o leg ătur ă de capacitate mare între utilizator şi reţeaua de comunicaţie, care arecapacitatea să sus ţină aplica ţii diverse în timp real, f ăr ă o întârziere semnificativ ă a datelor

transmise. În funcţie de viteza de transmisie a datelor, modul de realizare a conexiunii, bandade funcţionare şi raza de acţiune, sistemele de acces radio dezvoltate de către ETSI (EuropeanTelecomunications Standards Institute), care funcţionează pe band ă larg ă, pot fi grupateconform următorului tabel:

Tabelul 1

Clasificarea reţelelor radio de acces pe bandă largă conform ETSI

Denumireasistemului

Viteza detransmitere a

datelorTipul de conexiune

Banda defuncţionare

Raza deacţiune [m]

Caracteristici

HIPERLAN 25 Mb/sBidirecţional

punct-la-punct şi punct-la-multipunct

5 GHz 100Acces radio mobilşi fix pentrudistanţe scurte

HIPERACCES

25 Mb/s Punct-la-multipunct 40,5 GHz 5000 Acces radio fix pentru distanţemariHIPERMAN 25 Mb/s

Punct-la-multipunct şisisteme de tip mesh

3,5 GHz 4000

HIPERLINK 155 Mb/sPunct-la-punct şi

punct-la-multipunct17 GHz 150

Legături de mareviteză pentruconexiuni statice

Conform [1], în funcţie de ramura de interes, standardele IEEE 802 sunt organizate pe grupuride lucru, astfel pentru standardele care au ca obiectiv principal dezvoltarea de norme pentru

reţelele radio de tip LAN (Local Area Network), pentru care corespund echipamentele şisistemele de tip Wi-Fi (Wireless Fidelity), a fost stabilit grupul de lucru IEEE 802.11.Sistemele corespunzătoare acestui set de standarde funcţionează în benzile 2,4 GHz şirespectiv 5 GHz, utilizate frecvent în reţelele pentru domiciliu, birouri sau aplicaţii îndomeniul industrial, permiţând realizarea de reţele de tip punct-la-multipunct şi a reţelelor detip mesh. Scopul urmărit este ca reţelele realizate pe baza acestui set de standarde să fieoperaţionale atât pentru staţii fixe, cât şi pentru situaţiile în care utilizatorul se află în mi şcare.Preţul scăzut al echipamentelor Wi-Fi a condus la utilizarea pe scar ă larg ă a acestor sisteme pentru acces radio mobil şi fix pentru distanţe de ordinul zecilor de metri. La proiectareaconfiguraţiei reţelei trebuie ţinut cont de faptul că viteza de transmisie scade pe m ăsur ă cedistanţa între punctele de acces şi utilizator creşte, pentru 802.11.a raza de acţiune fiind de 50m, iar pentru 802.11.b de 100 m, putând să ating ă chiar şi 400 m în cazul în care nu aparinterferenţe cu alte sisteme de comunicaţie sau dispozitive electronice care lucrează în benzi


33/230


de frecvenţă apropiate. Modula ţia semnalului transmis se realizează atât în spectru împr ăştiatcu salt de frecvenţă FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) în care semnalul undei purtătoare este modulat pe bandă îngust ă care realizeaz ă salturi de la o frecven ţă la alta într-osecvenţă aleatorie în scopul diminu ării probabilităţii de apariţie a interferenţelor cât şi prinspectru împr ăştiat cu secvenţă direct ă DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) în care,

semnalul este combinat cu o secvenţă de bi ţi sau cu un cod de tip „cip” în scopul creării deredundanţă pentru semnalul transmis.

Pentru standardele care se preocupă de dezvoltarea de norme pentru re ţelele radio de tip PAN(Personal Area Network), pentru care corespund echipamentele şi sistemele de tip Bluetooth,UWB (Ultra Wide Band) şi sistemele de tip ZigBee a fost stabilit grupul de lucru IEEE802.15. Sistemele din seria IEEE 802.15 corespund reţelelor radio de mici dimensiuni, cu puteri mici de transmisie şi raze scurte de acţiune, elemente ce conduc la costuri scăzute aleechipamentelor.

Standardul IEEE 802.15.1 corespunde echipamentelor de tip Bluetooth prin intermediulcărora se realizează conectarea în radiofrecven ţă pe distan ţe scurte, permiţănd conectarea

echipamentelor portabile precum telefoane, laptopuri, PDA sau între echipamentele perifericeale diverselor sisteme la o viteză standard de transmisie.

Standardul IEEE 802.15.3 corespunde echipamentelor UWB (Ultra Wide Band) care necesită utilizarea unor lărgimi mari de bandă şi utilizarea unor viteze mai mari pentru transmitereadatelor, la puteri scăzute în scopul evitării interferenţelor pentru alte servicii radio.Transmisiile UWB au capacitatea de penetrare a obstacolelor întâlnite de unda purtătoare petraseul emiţător-receptor, iar lărgimile mari de bandă utilizate permite transmiterea datelorf ăr ă a necesita comprimarea acestora. Acest set de standarde are în vedere şi unele restricţii cese impun în utilizarea impulsurilor pentru transmisiile radio în special pentru evitarea unor probleme foarte sensibile precum posibilitatea de interferenţă cu echipamente GPS.

Standardul IEEE 802.15.4 corespunde reţelelor wireless personale care necesită comunica ţiiradio digitale de mică putere. Tehnologia corespunz ătoare echipamentelor este mult mai simplă şi mai ieftină comparativ cu alte re ţele wireless, echipamentele fiind destinate aplicaţiilor care nunecesită rate mari de transfer ale datelor, prin urmare se preteaz ă pentru re ţelele de senzoriintegraţi, sistemele de anitefracţie şi antiincendiu, controlul industrial şi automatizări în cazulutilizării senzorilor de diferite tipuri. Acest set de standarde se refer ă la re ţelele de tip ZigBee,care prin asocierea mai multor benzi de frecvenţă separate şi a unui număr de 27 de canale permite realizarea unor configuraţii hardware care pot accepta un număr foarte mare deechipamente într-o reţea şi adaptarea la condiţiile locale de interferenţă şi propagare.

Pentru standardele care care au ca obiectiv dezvoltarea de norme pentru reţelele radio de tipMAN (Metropolitan Area Network), cărora le corespund echipamente şi sisteme de tip

WiMAX (World Interoperability for Microwave Access) a fost stabilit grupul de lucru IEEE802.16. Setul de standarde este prevăzut pentru un domeniu mai larg în ceea ce priveşte benzile de frecvenţă utilizate, spectrul larg prezentând avantajul c ă prin utilizarea unor benzi joase de frecvenţă sistemul s ă fie func ţional şi în cazul mediilor urbane aglomerate când întreemiţător şi receptor nu există vizibilitate. Acest set de standarde pune accent pe tehnologiaWiMAX, care urmăreşte acces de bandă larg ă la pre ţuri relativ mici pentru zone în care nu potfi integrate soluţii de tip DSL (Digital Subscriber Line).

3. Sisteme de poziţionare care utilizează semnale în domeniul infraroşu

Sistemele care utilizează semnale emise în domeniul infraro şu şi-au f ăcut simţătă prezen ţaîntr-o arie mare de domenii de lucru fiind integrate într-o serie foarte largă de dispozitive carenecesită transmiterea de semnale f ăr ă fir într-un domeniu apropiat. Principalele caracteristici


34/230


care au condus la utilizarea pe scar ă larg ă a acestei tehnologii şi integrarea sa pentru omultitudine de sisteme existente la ora actuală pe pia ţă a fost în primul rând pre ţul de costscăzut al sistemelor care sunt capabile să genereze semnale în acest domeniu de lucru şi posibilitatea ridicată de adaptabilitate a sistemelor pentru aplica ţii diverse. Principalacaracteristică a acestor sisteme o reprezint ă faptul c ă au o infrastructura este foarte simpl ă,

motiv pentru care costurile pentru instalarea şi intreţinerea sistemului sunt relativ reduse. Cutoate acestea, datorită propriet ăţilor semnalelor din domeniul infraroşu şi a incapacităţiiacestora de penetrare a obstacolele întâlnite de semnal pe traseul emiţător-receptor, aparenecesitatea ca în zona de lucru să nu existe obstruc ţii. Utilizarea pe scar ă foarte larg ă asemnalelor în domeniul infraroşu de la banala telecomandă TV, telefon mobil sau PDA pân ă la echipamente sofisticate utilizate în medicină exist ă riscul ca semnalul transmis s ă interfereze cu alte semnale provenite de la dispozitive care utilizează aceea şi tehnologie.Dintre sistemele de poziţionare bazate pe această tehnologie, o importan ţă deosebit ă o prezintă sistemele: Active Badge, Firefly şi OPTOTRACK.În lucr ări precum [2] şi [3], sistemul Active Badge este prezentat ca sistem de localizare înspaţiile închise care îşi găseşte aplicabilitatea în managementul instituţiilor foarte mari care

deţin un personal numeros. Emiţătorul ale cărui dimensiuni îl fac comod de purtat asupra unuioperator a cărui poziţie se doreşte a fi determinată emite semnale în domeniul infraro şu laintervale prestabilite de 10 secunde, care ulterior sunt preluate de senzori instalaţi în poziţiicunoscute şi conectaţi la o staţie master, care are rolul de a determina locaţia emiţătorului pe baza informaţiilor primite de la senzorii din reţea. Rata de transmisie a două semnalesuccesive este stabilită în func ţie de cerinţele utilizatorului necesitând păstrarea unui echilibruîntre intervalul a două determin ări succesive pentru locaţia emiţătorului şi durata de viaţă a bateriei fiecărui emiţător.Modularea semnalului în domeniul domeniul infraroşu conduce la incapacitatea de penetrare a pereţilor locaţiei în cadrul căreia este instalat sistemul astfel că apare necesitatea ca în fiecare

camer ă a incintei s ă fie instalat câte un receptor.

Fig. 1 – Sistemul Active Badge

Datorită faptului c ă semnalul are o durat ă de numai 0,1 secunde, nu se pune problemaapariţiei interferenţelor pentru cazul în care două sau mai multe emi ţătoare transmit cătreacelaşi receptor, existând o probabilitatea de numai 1,3 % ca semnalele să se suprapun ă atuncicând două emi ţătoare sunt situate în aceeaşi locaţie pentru o rată de actualizare a semnaluluide 15 secunde. Pentru a putea localiza emiţătorul în orice zonă a unei incintei, senzoriisistemului trebuie să fie amplasa ţi în poziţii adecvate, astfel încât să acopere întreaga zon ă deinteres şi să aibe o densitate adecvat ă. Sistemul este conceput ca o reţea independentă care s ă gestioneze 128 de senzori controlaţi printr-un port serial la o staţie master. Staţiile de lucru

sunt conectate la staţia master prin Ethernet, iar datele sunt retransmise la serverul master prin protocoale de reţea. Pentru îmbunătăţirea sistemului s-a recurs la algiritmi matematici în


35/230


scopul gener ării unor predicţii pe baza informaţiilor primite la momente succesive. În ceea ce priveşte implementarea acestor sisteme în cadrul instituţiilor mari, în timp ce din punctul devedere al managerilor sistemul prezintă numeroarse avantaje asupra posibilit ăţii de a avea oviziune de ansamblu asupra activităţii angajaţilor, prima reacţie a celor din urmă este una deteamă, implementarea unui astfel de sistem este una de disconfort, ce poate fi totuşi

interpretată şi ca o violare a libertăţii personale şi a drepturilor de confidenţialitate.

4. Sisteme de poziţionare care utilizează ultrasunete

Sistemul Active Bat este un sistem de pozi ţionare bazat pe principiul trilateraţiei, iar pentrudeterminarea distanţelor utilizează tehnologia bazat ă pe ultrasunete. Transmi ţătorul ataşat peobiectul a cărui poziţie se urmăreşte a fi determinată emite un semnal, iar receptoareleamplsate în poziţii cunoscute sub forma unui grid de celule măsoar ă timpul parcurs de semnal până la fiecare receptor. Cunoscând viteza de propagare a sunetului prin aer, se pot determinadistanţele de la emiţător la fiecare dintre receptoare, iar pe baza a minim trei distanţe se poatedetermina poziţia 3D a emiţătorului şi în consecinţă a obiectului pe care acesta este montat. Prindeterminarea simultană a pozi ţiei relative a două emi ţătoare instalate pe acelaş obiect se poatedetermina şi orientarea acestuia. Fiecare emiţător are un cod distinct modulat pe 48 de biţi,transmis pe o frecvenţă de 433 MHz. Receptoarele sunt plasate sub forma unui grid p ătratic, ladistanţa de 1,2 m şi sunt conectate printr-o reţea de mare viteză. Reţeaua este prevăzută cu unterminal care colectează rezultatele de la receptoare, pe baza c ărora este calculată pozi ţiatransmiţătorului. Sistemul permite determinarea poziţiei a peste 75 de receptoare în fiecaresecundă cu o precizie de pozi ţionare 3D de 3cm pentru fiecare transmiţător.

Sistemul Cricket utilizeaz ă o combina ţie între tehnologia bazată pe de frecven ţe radio şi cea bazată pe ultrasunete. Undele radio sunt transmise cu o frecven ţă de 433 MHz, iar distan ţamaximă între emi ţător şi receptor poate fi de 10,5m atunci când între acestea nu există obstacole. Precizia estimată a sistemului este de 1 cm pentru distan ţe de 3,5 m şi 2 cm pentru

distanţe de până la 10 m.

5. Sisteme de poziţionare care utilizează undele radio

Sistemele bazate pe frecvenţe radio au avantajul că acoper ă distan ţe mari, iar semnaleleelectromagnetice emise sunt capabile să penetreze diverse obstacole întâlnite pe traseulemiţător-receptor. Aceste sisteme utilizează în general dou ă tehnici pentru determinarea poziţiei în spaţii acoperite:Tehnica RSSI (Received Signal Strenght Indication) este un algoritm care determină loca ţiaunui emiţător prin măsurarea puterii semnalului radio recepţionat. Aceste sisteme daurezultate foarte bune în zonele acoperite, acolo unde densitatea receptoarelor este crescută.

Tehnica TDOA (Time Difference of Arrival) se bazează pe un algoritm care determin ă loca ţiaunui emiţător activ prin metoda triangulaţiei, măsurând diferenţa timpului parcurs de acelaş semnal la mai multe receptoare instalate în poziţii cunoscute. Această tehnic ă este în modfercvent utilizată cu rezultate bune în spa ţiile mari.Sistemul SpotON. Este prezentat conform [4] ca sistem de poziţionare în spaţii închise, bazat pe analiza intensităţii semnalului recepţionat. Acest sistem combină avantajele sistemelor delocalizare wireless cu sistemele de poziţionare bazate pe tehnologia cu infraroşu. Arhitecturasistemului este relativ simplă, iar conceptul sistemului se bazează pe un set de sta ţii de bază încare este determinată intensitatea semnalului recep ţionat de la acelaşi emiţător. Ulterior, unserver central, monitorizează şi interpretează datele primite pentru a calcula pozi ţia precisă aemiţătorului. Staţiile bază pot fi conectate la internet prin conexiune serial RS-232. Aceasta

reprezintă o limitare cu privire la distan ţa la care acestea sunt instalate faţă de server şi anumărului de porturi fizice care sunt limitate.


36/230


Fig. 2 – Receptor şi staţie de referinţă a sistemului

Receptoarele sunt apoi amplasate pe p

UTCB - Buletin Stiintific - 2013 - Nr. 3

Documents

Transcript of UTCB - Buletin Stiintific - 2013 - Nr. 3