Realizarea în România a unui număr mare de centrale electrice eoliene, cu turnuri având înălţimi de peste 100 m, impune proiectanţilor de structuri analiza unor aspecte specifice legate de acţiunile de calcul (din seism şi vânt) şi de condiţiile de fundare dificile.

Se fac comparaţii privind aplicarea prevederilor de calcul în regim seismic prevăzute în reglementările tehnice româneşti actuale şi în normele europene, ţinând seama şi de datele obţinute prin microzonari seismice.

Sunt evidenţiate particularităţile investigaţiilor geotehnice în cazul amplasării centralelor pe pământuri sensibile la umezire sau pe terenuri afectate de fenomene de instabilitate (carst) şi se prezintă soluţiile de fundare adoptate în asemenea situaţii.

Se insistă asupra necesităţii verificării amănunţite a calculelor care au stat la baza dimensionării structurilor-tip oferite de furnizori, deoarece condiţiile seismice şi geotehnice pe multe amplasamente din România pot impune reproiectarea unor elemente esenţiale ale acestor structuri.

Energia eoliană este încă din timpuri străvechi utilizată pe întreg Pământul începând cu ambarcațiunile cu vele, continuând cu morile de vânt și baloanele zburătoare. Morile de vânt, folosite inițial pentru măcinarea semințelor și pomparea apei pentru irigații, au evoluat după descoperirea electricității și inventarea dinamului până la generatoarele electrice de astăzi – centralele eoliene.

Previzibila epuizare în următoarele decenii a combustibililor fosili precum și legislația recentă favorizează dezvoltarea utilizării energiei eoliene.

După instalarea unei puteri de 35 GW în anul 2010, din care peste 15 GW în China, puterea instalată totală a centralelor eoliene la nivel mondial a atins în prezent 200 GW, iar numărul locurilor de muncă absorbite de industria energiei eoliene a depășit un milion. Organizația mondială a energiei eoliene Global Wind Energy Council a anunțat în raportul pentru anul 2010 o rată de creștere de 22,5% și previzionează depășirea unei puteri instalate la nivel global de 1000 GW până în anul 2020.

Dezvoltarea proiectelor de centrale eoliene a început în zonele continentale în anii optzeci ai secolului trecut continuând însă după anii nouăzeci și în domeniul offshore unde a înregistrat însă primele creșteri semnificative abia în ultimii ani. Dacă la începutul “timid” al centralelor eoliene onshore înălțimea la axul rotorului era de numai 15 m şi puterea instalată de câțiva kW, în prezent atingându-se frecvent înălțimi de 100-135 m și puteri instalate de 3-6,5MW preconizându-se ambițios ca până în anul 2020 să se depășească înălțimi de 250 m. Într-un asemenea context apar probleme deosebite în proiectarea structurală și geotehnică a acestor construcții, mai ales pe amplasamentele caracterizate prin condiții seismice și geotehnice dificile.

Pentru România, energia eoliană este actualmente o mare oportunitate economică, de care țara noastră începe să profite. Astfel, dacă în 2009 România producea doar 14 MW de energie eoliană, în anul 2010 s-au adăugat 450 MW, iar în 2011 se așteaptă instalarea a încă 700 MW, corespunzător unei învestiții de peste 1 miliard de euro. Marele avantaj al României este acela că are zone în care acțiunea vântului permite un bun randament în producerea energiei, iar în acelaşi timp acestea sunt slab populate, astfel încât se pot dezvolta parcuri eoliene fără impact social major. Astfel, diferite companii internaționale investesc pentru instalarea centralelor eoliene în România, atrase de condiţiile favorabile şi, implicit, de profituri. Dezvoltarea proiectelor de energie eoliană în România va fi, însă, limitată în următorii cinci ani de capacitatea restrânsă a sistemului învechit de transport al energiei electrice. Până în acest moment societatea națională de transport al energiei electrice, a primit cereri de racordare la sistemul energetic pentru parcuri eoliene de aproximativ 14 GW, în condiţiile în care capacitatea admisă este de numai 4 GW.

Zonele în care se dezvolta în prezent proiectele de parcuri eoliene sunt arătate pe harta din Figura 1.

În timp ce majoritatea structurilor centralelor eoliene sunt alcătuite din oțel, câțiva producători au realizat deja și primele structuri din beton armat postcomprimat. În momentul de față a început execuția primului parc eolian din România cu turnuri din beton armat, pentru care societatea Popp&Asociații a efectuat verificarea structurală în condiții seismice și a proiectat soluția de fundare în condiții geotehnice dificile, pe pământuri sensibile la umezire.

În Figura 2 se prezintă o vedere laterală a turnului unei centrale eoliene realizat în sistem mixt: din beton armat postcomprimat cu o structură metalică la partea superioară.

În Figura 3 se prezintă fundația-tip propusă de furnizorii centralei care trebuie reproiectată pentru fiecare situație particulară în funcție de seismicitate și condițiile de fundare în amplasament.

Centralele eoliene studiate sunt situate în zone care corespund unor acceleraţii la nivelul terenului de a_g=0,16g…0,20g, cu o perioadă de colţ a spectrului seismic T_c=0,7 sec, pentru un seism cu perioada medie de revenire de 100 ani, cutremur care este luat în considerare la Starea Limită Ultimă (S.L.U.), conform normativului P100-1/2006.

Aceste zone sunt dominate de surse epicentrale diferite: în Dobrogea se resimt mai ales cutremurele vrâncene de adâncime, evidențiindu-se intensități mari în amplasament (I_A=6,6 MSK-1940, I_A=7,7 MSK-1977), în timp ce în judeţul Caraş-Severin se pot atinge intensități importante în cazul producerii unor cutremure puternice locale, de suprafaţă (în regiunea seismică Banat).

O problemă specială care trebuie tratată cu atenţie o reprezintă durata medie de utilizare a centralelor eoliene. Producătorii prevăd pentru calculul structurilor o durată medie de viaţă de 20 de ani. Atât conform normei europene SR EN 1998-1-2004 [1] cât şi normei romaneşti P100-1/2006 [2], durata de viaţă ce asumată în proiectare pentru o construcție este în jur de 50 de ani.

În SR EN 1998-1-2004 capitolul 2.1, paragraful 4 se prevede ca, pentru acţiunea seismică, definită prin valoarea acceleraţiei maxime a terenului (a_g), valoarea factorului de importanţă γ_I de multiplicare a forţei seismice de calcul pentru a atinge aceeaşi probabilitate de depăşire în T_L ani (20 de ani în cazul centralelor eoliene) ca şi în T_LR ani (valoare pentru care este definită acţiunea seismică de referință -50 ani), se poate determina folosind relaţia:

Pornind de la principiul de a obține acelaşi grad de asigurare la acţiunea seismică, adică de a avea aceeaşi probabilitate de depăşire a valorii acceleraţiei maxime a terenului pe durata de viaţă a construcţiei, se poate determina valoarea coeficientului de importanţă pentru construcţii a căror durată de viaţă este mai mică decât cea prevăzută în normele actuale şi anume 50 ani.

Calculul coeficientului de importanţă funcţie de durata de viaţă a construcţiei conform SR EN 1998-1/2004, cu asumarea valorilor de calcul ale acceleraţiei prescrise de P100/1-2006, conduce la o valoare γ_I=0,74.

Pentru anumite zone din arealele studiate (Dobrogea şi Banat), la cererea proiectantului, au fost efectuate studii de hazard seismic prin prelucrarea probabilistică a intensităților înregistrate şi istorice. În general, aceste studii au condus la valori mult inferioare ale acceleraţiilor de vârf ale terenului indicate de harta de macrozonare a teritoriului conform P100-1/2006.

În acelaşi timp, codul de proiectare seismică stipulează că valorile indicate în hărţile de hazard conținute, reprezintă condiţii minimale în ceea ce priveşte hazardul seismic considerat.

Apare evidentă contradicţia între valorile indicate în studiile probabilistice şi codul de proiectare.

Se ridică astfel întrebarea la ce nivel al acţiunii seismice trebuie proiectat? Aceasta reprezintă o problemă în plus, în completarea celor de abordare mai sus amintite.

Nu lipsită de interes considerăm că ar fi o reanalizare a hărţilor de macrozonare seismică sau, mai exact, extinderea microzonărilor. În mod obiectiv probabil că cel mai riguros mod de apreciere va fi cel determinat de studii seismice locale de hazard, efectuate în amplasament, pe bază de măsurători ale vitezelor de propagare a undelor în foraje suficient de adânci prin metodele cunoscute (down-hole sau cross-hole), iar valorile măsurate să fie interpretate probabilistic în concordanţă cu modelele matematice consacrate.

În concluzie, având în vedere că numai în acest mod se poate evalua realist nivelul acţiunii seismice, poate că o măsură potrivită ar fi, cel puțin pentru anumite tipuri de construcţii, obligativitatea efectuării studiilor de hazard pe baza datelor reale din amplasament, chiar dacă o astfel de soluţie ar fi economic neatractivă. Însă, aşa cum dezvoltatorii de centrale eoliene fac măsurători susținute pentru determinarea vitezei vântului în amplasament (care determină în definitiv atractivitatea economică a dezvoltării parcului eolian) se poate considera că o atenţie similară ar trebui acordată determinării condiţiilor seismice din amplasament. În definitiv, măsurătorile din teren pentru vânt împreună cu studiile în tunelul aerodinamic nu pot fi mai puțin costisitoare decât studiul de hazard seismic.

Spectrul pe proiectare conform P100-1/2006 şi SR EN 1998-1-2004

Unul din cele mai importante aspecte în procesul de proiectare al centralelor eoliene îl reprezintă calculul la acţiunea seismică. O cerință importantă a producătorilor este ca centralele să fie proiectate în concordanţă cu standardele europene SR EN 1998 însă, în acelaşi timp, structurile trebuie să fie conforme şi codului românesc de proiectare, P100-1/2006.

Conform SR EN 1998-1-2004 [1], centralele eoliene sunt proiectate la acţiunea seismică având intervalul mediu de recurenţă de 475 ani în timp ce P100-1/2006 [2] propune un interval mediu de recurenţă de 100 ani. În consecință, spectrul de răspuns elastic trebuie să fie scalat pentru a corespunde conceptelor  europene.

Totodată, forța seismică de calcul depinde și de factorul de modificare a răspunsului elastic în răspuns inelastic, q. Având în vedere faptul că, norma românească nu propune încă o valoare pentru acest factor, prevederile pentru turnuri (P100-6) nefiind încă publicate, se pot lua în calcul prevederile date de SR EN 1998-6: „Proiectarea structurilor pentru rezistenţa la cutremur – tunuri, piloni şi coşuri”, cod ce propune un factor de comportare q=1,5 [3].

Particularitatea structurilor din beton armat pentru centrale eoliene este reprezentată de alcătuirea structurală a acestora. Ele sunt compuse din două tronsoane, unul din beton armat postcomprimat şi unul metalic (Figura 4). Înălţimea tronsonului din beton armat variază între 65% şi 75% din înălţimea totală a turnului şi este  alcătuit din mai multe segmente prefabricate (Figura 4). Îmbinările dintre segmente pe timpul execuţiei se realizează cu ajutorul unor mortare de înaltă aderenţă. După montarea la poziţie a segmentelor din beton armat prefabricat, acestea vor fi supuse procedurii de postcomprimare. Postcomprimarea va fi realizată prin intermediul tendoanelor formate din mai multe toroane, conform calculelor structurale. Poziţionarea toroanelor în teci trebuie să fie radial-simetrică. Postcomprimarea se va realiza de la partea inferioară a fundaţiilor, din camera special destinată acestei operaţiuni.

Ulterior, se montează tronsonul metalic, îmbinarea realizându-se prin intermediul unei flanşe, cu şuruburi pretensionate.

O problematică importantă o reprezintă faptul că legătura dintre fundaţii şi suprastructură este realizată exclusiv prin intermediul tendoanelor, elemente cu caracter neductil, nefiind posibile incursiuni în domeniul postelastic. Singura posibilitate de disipare a energiei seismice este prin intermediul interacțiunii fundaţiei cu terenul, însă, acest lucru nu poate fi cuantificat cu exactitate cu ajutorul metodelor uzuale de calcul. Adoptarea unui coeficient de comportare q=1 pentru acest tip de structuri devine recomandabilă.

Până la urmă, întrebarea esenţială care se pune este dacă proiectele centralelor tip, importate din ţările vest-europene corespund condiţiilor specifice de seismicitate din ţara noastră.

În încercarea de a răspunde acestor multiple aspecte ale problemei, a fost realizat un calcul seismic comparativ pentru o centrală eoliană tip, calcul ale cărui rezultate le prezentăm mai jos.

Centrala eoliană tip din beton armat studiată prezintă următoarele caracteristici standard:

• durata medie de utilizare: 20 ani;
• înălţime tronson beton armat postcomprimat: 80 m;
• înălţime tronson metalic: 27 m;
• număr tendoane: 32;
• caracteristici tendoane:
  • aria secțiunii – A_p=9,00 cm²;
  • modul de elasticitate – E_p=195.000 N/mm²;
  • rezistenţa caracteristică la întindere
  • a armăturii postensionate – f_pk=1860 N/mm²;
  • efort unitar corespunzător unei deformații remanente de 0,1% –  f_p0,1k­=1600 N/mm²;

• forţa de pretensionare aleasă: P_0,(x=0)=1170 kN;
• efortul unitar de calcul corespunzător
• forței de pretensionare aleasă – σ_p0(x=0)=1300 N/mm²;
• diametru bază turn: 8,83 m;
• clasă beton: C45/50;
• grosime pereţi beton: 30cm.

Spectre de proiectare utilizate S_d(T) sunt prezentate în Figura 5, pentru coeficientul q=1, respectiv în Figura 6 pentru q=1,5.

În Figura 5 este reprezentat cu linie punctată, doar pentru comparaţie, spectrul corespunzător stării limită ultime conform P100-1/2006. Remarcăm că şi această valoare este inferioară valorii corespunzătoare unui IMR=475 ani şi TL=20 ani.

Momentul încovoietor capabil calculat: M_cap=92000 kNm.

Au rezultat valorile momentelor încovoietoare efective la baza turnului și ale gradului de asigurare seismic prezentate in Tabelul 1.

Făcând o analiză comparativă a rezultatelor obţinute, se remarcă faptul că turnurile tip din beton respectă exigentele codului românesc de proiectare antiseismică, în condiţiile însuşirii anumitor principii din codul european (reducerea forţei seismice ţinând cont de durata de utilizare a construcţiei de 20 de ani în loc de 50 de ani, cu păstrarea aceluiaşi nivel de performanţă sau, mai exact, a aceleiaşi probabilităţi de nedepăşire) şi/sau a unei valori de vârf ale acceleraţiei seismice reduse ţinând cont de studii de hazard seismic.

O concluzie a celor evidenţiate mai sus este că aceste tipuri de structuri respectă exigentele din normele de proiectare româneşti însă nu şi pe cele recomandate în normele europene, în condiţiile specifice ale acţiunii seismice în ţara noastră.

Acţiunea vântului reprezintă o provocare majoră în calculul structural al centralelor eoliene, codul românesc de vânt, NP 082-04, neabordând problemele specifice acestor tipuri de structuri [5].

Condiţiile de vânt sunt variate, putând fi împărţite în condiţii normale (modele de turbulenţă normală) sau extreme (modele de viteze extreme, rafale extreme, turbulenţe extreme, schimbări de direcţie extreme, rafale cu schimbări de direcţie).

Din cauza naturii acţiunii vântului, normală sau extremă, încărcările aerodinamice au un caracter extrem de variat, putând fi uniforme, constante sau stohastice, neuniforme. Aceste încărcări sunt produse de curenţi prin interacțiunea acestora atât cu componentele staţionare cât şi cele în mişcare ale turbinei. Curenţii de aer depind de viteza medie a vântului, turbulenţa în jurul planului rotorului, viteza de rotaţie a rotorului, densitatea aerului sau formele aerodinamice ale componentelor turbinei.

Aerul, având o densitate redusă, obligă la adoptarea unor dimensiuni mari ale rotorului turbinei, fapt ce induce structurii încărcări importante, de natură dinamică. Cum forma conduce, în mod evident, la structuri flexibile, acestea sunt supuse la vibraţii majore, care pot fi directe, ca urmare a efectelor de turbulenţă a acţiunii vântului, sau indirecte, provenite din funcţionarea rotorului, iar suprapunerea necontrolată a acestor efecte poate conduce la rezonanţă.

Pentru o aproximare grosieră a acţiunii vântului şi a efectelor acesteia, în practica internațională se utilizează standardul SR EN 61400-1:2005 „Turbine eoliene. Partea 1: Condiţii de proiectare” [4].

Prin aplicarea acestui standard se prevede realizarea unor modele dinamice structurale folosite la determinarea încărcărilor pentru o gamă largă de viteze ale vântului, folosind diverse condiţii de turbulenţă. Considerarea corectă a ipotezelor de calcul poate fi făcută numai pe baza studiilor specifice efectuate în tunelul aerodinamic.

Un calcul efectuat pentru un turn metalic având înălțimea la axul rotorului H=83 m a condus la valorile momentului încovoietor la baza acestuia arătate în Tabelul 2.

Rezultă că în cazul structurilor metalice caracterizate printr-o masă redusă și o flexibilitate ridicată, dimensionarea se face de regulă în funcţie de acțiunea vântului, spre deosebire de turnurile din beton armat la care acțiunea dominantă este cea seismică (a se compara cu Tabelul 1).

Condiții generale

Împreună cu proiectul tip al turnului, furnizorul elaborează – de regulă – şi un proiect orientativ al fundației, pentru situații medii în privința portanței şi a deformabilității straturilor de fundare. Desigur, aceste fundații trebuie verificate (de multe ori reproiectate) ţinând seama de condiţiile reale de fundare şi de încărcările (seismice, din vânt) recalculate pentru fiecare amplasament.

Pentru turnuri cu înălțimi H până la axul rotorului cuprinse între 80 şi 130 m este prevăzută o fundație inelară (Figura 3 şi 7) care va rezema pe teren natural cu portanţă ridicată sau, în cazul unor condiţii geotehnice defavorabile, pe teren îmbunătăţit sau pe piloți.

Din condiția (4.1.) de limitare a înclinării rezultă pentru acțiunile proprii turnurilor având H=80…130 m necesitatea ca terenul de fundare pe adâncimi de minim 10..20 m sub nivelul tălpii fundației directe să fie caracterizat prin valori ale modulului de deformație lineară E>25…40 MPa. În consecință, în cazul prezenţei straturilor mai compresibile şi, mai ales, a pământurilor sensibile la umezire (P.S.U.) devine necesară îmbunătăţirea terenului sau înlocuirea straturilor slabe prin realizarea unor perne compactate; soluția de fundare pe piloți devine, de asemenea, avantajoasă şi din punct de vedere economic în asemenea situaţii.

Pentru turnurile amplasate în zone colinare, cu pante pronunțate se pun deseori şi probleme de verificare a stabilității terenului, existând pericolul declanșării unor alunecări locale sau de mai mare extindere.

În cele ce urmează se prezintă câteva soluții caracteristice zonelor de amplasare a centralelor eoliene aflate în prezent în stadiul de proiectare sau de execuție în mai multe regiuni din tară.

Fundarea pe terenuri stâncoase

Apariţia formaţiunilor stâncoase la adâncimi reduse, caracteristică a zonelor colinare din sud-vestul ţării precum şi platoului dobrogean (Figura 1) creează – în general – condiţii favorabile pentru fundarea directă a turnurilor. Trebuie, totuşi, acordată o atenţie deosebită depistării zonelor puternic alterate, situate – de regulă – în suprafaţa stratului stâncos. Din această cauză, probele de rocă recoltate în cadrul lucrărilor de prospectare prezintă variaţii mari ale parametrilor de rezistenţă şi de deformabilitate.

În Figura 8 se prezintă distribuţia valorilor rezistenței la compresiune monoaxială (q_u) determinate pe câteva amplasamente din Dobrogea (şisturi verzi) şi din Caraş-Severin (calcar).

Ținând seama de dispersia mare a valorilor şi de faptul că încercările la compresiune în laborator se realizează pe probe prelevate (în mod inevitabil) din porţiunile mai puțin alterate ale stratului de rocă, valorile de calcul ale rezistenţei q_u trebuie stabilite cu mare prudenţă, în domeniul inferior al valorilor experimentale [6,7].

O problemă deosebită o constituie pericolul existenţei fenomenului de carst în formaţiunile calcaroase. Prezenţa unor goluri subterane (umplute – de regulă – cu material nisipos-argilos) poate fi evidenţiată prin metode geofizice de investigare.

În Figura 9 se arată variaţia rezistivităţii electrice într-o secţiune verticală pe amplasamentul propus pentru o centrală eoliană în jud. Caraş-Severin. Extinderea zonelor cu rezistivităţi scăzute, caracteristice volumelor de rocă puternic alterată, a determinat relocarea amplasamentului propus inițial.

Fundarea pe pământuri sensibile la umezire

Amplasamentele turbinelor situate în Dobrogea şi în partea de est a Bărăganului (Figura 1) se caracterizează prin prezenţa în suprafaţa terenului a depozitelor de loess cu grosimi atingând 30m.

În cazul creşterii umidităţii în teren, fenomen practic inevitabil în timpul execuţiei şi exploatării construcţiilor, loessul suferă tasări suplimentare importante, atât sub efectul greutăţii proprii a stratului (a presiunii geologice), cât şi al încărcării suplimentare aduse de construcţii.

În Figura 10 se prezintă rezultate caracteristice obținute prin încercări de compresibilitate în edometru (cu deformare transversală împiedicată), care pun în evidenţă următorii parametri specifici pământurilor sensibile la umezire (P.S.U.):

• i_mσ, tasarea specifică suplimentară la umezire pentru presiunea σ (de exemplu, i_m300 – pentru σ=300 kPa),
• σ₀, rezistenţa structurală, reprezentând presiunea la care i_mσ>1%.

Loessurile din zonele studiate pe amplasamentele propuse se caracterizează prin valori cuprinse între următoarele limite:i_m300=2…10 %,     σ₀=80…120 kPa.

Aceste formaţiuni în care este posibilă producerea unor tasări semnificative sub greutatea proprie, prin umezire se încadrează conform normelor [9] în categoria P.S.U. – grupa B. În afara tasărilor mari şi neuniforme (din cauza neomogenităţii loessului şi propagării inegale a frontului de umezire) aceste pământuri pot provoca fenomenul de frecare negativă pe suprafaţa laterală a piloţilor, dacă se adoptă acest sistem de fundare (Figura. 11).

Deosebit de importantă pentru efectuarea calculelor de tasare este calitatea probelor recoltate în cadrul lucrărilor de investigare geotehnică. Dispozitivele de prelevare în ştuţuri utilizate pentru pământurile coezive obișnuite (argile, prafuri, mâluri etc.) produc îndesarea pronunțată a pământurilor loessoide macroporice şi conduc la subevaluarea tasărilor prin umezire. În Figura 12 se arată rezultatele unor studii pe mai multe amplasamente realizate pe baza comparării datelor obținute pe ştuţuri şi pe probe etalon, recoltate prin decupare manuală, sub forma de monoliți [10].

Soluții de fundare a turnurilor pe P.S.U.

Ținând seama de particularitățile P.S.U. şi de inevitabilitatea umezirii terenului de fundare în procesul execuției şi al exploatării turbinelor eoliene, în conformitate cu experiența acumulată în realizarea construcțiilor pe asemenea pământuri, soluțiile de fundare trebuie să respecte următoarele exigente de bază [9]:

• să cuprindă măsuri pentru prevenirea umezirii terenului a căror amploare (şi cost) să fie corelate cu sistemul de fundare ales şi cu sensibilitatea la tasări a structurii proiectate;
• să prevadă lucrări de desensibilizare a loessului sau să adopte sisteme de fundare de adâncime (eventual pe piloți sau barete) care să pătrundă în straturile insensibile;
• să adapteze, când este posibil, structurile la posibilitatea apariției unor tasări mari şi neuniforme.

Deoarece structura centralelor eoliene (incluzând fundația) se caracterizează prin rigiditate spațială ridicată, devine esențială condiția limitării înclinării turnurilor provocată de tasări inegale.

În funcţie de grosimea stratului sensibil la umezire pentru proiectele aflate în curs de desfășurare firma Popp & Asociații – Inginerie Geotehnică preconizează soluțiile de fundare prezentate în continuare:

a) În cazul P.S.U. cu grosimi H<5…6 m este rațională fundarea pe perne compactate (Figura 13).

b) În cazul grosimii straturilor sensibile H≤15..18 m, devine indicată fundarea pe teren îmbunătățit (desensibilizat) în adâncime cu coloane de beton simplu executate prin îndesare (fără dislocuirea pământului) şi o pernă de repartiție din loess stabilizat cu ciment şi compactată în straturi (Figura 14). Atât coloanele cât şi perna trebuie realizate din material puțin permeabil pentru a nu permite infiltrarea apei din suprafața terenului în profunzimea stratului de loess.

c) Pentru grosimi mari ale stratului sensibil la umezire se impune fundarea pe piloți forați, conduşi cu baza în straturi portante (de regulă stâncoase). În acest caz, se ia în considerare frecarea negativă pe suprafața piloților pe întreaga grosime a stratului sensibil la umezire (Figura 11).

Având în vedere încărcările mari transmise pe piloți şi variabilitatea posibilă a rezistentei stratului portant, pentru dimensionarea economică a piloților este necesară efectuarea unor încărcări de probă. Pentru ușurarea operațiilor legate de încercări s-a recurs la încercarea piloților de probă instrumentați cu ajutorul celulelor Osterberg [11], care permite stabilirea capacității portante prin determinarea distinctă a rezistentei pe suprafața laterală şi pe baza pilotului (Figura 15).

Tendinţele la nivel mondial privind reducerea poluării, schimbările climatice şi totodatată apropierea epuizării combustibililor fosili, reclamă dezvoltarea unor tehnologii alternative, ecologice, pentru producerea energiei.

Un mare avânt au luat la nivel global, în ultimii ani, centralele eoliene de producere a energiei electrice, fapt remarcat şi în cazul României, unde zone slab populate, avantajate de o manifestare favorabilă a acţiunii vântului, au devenit atractive pentru producătorii şi dezvoltatorii de parcuri eoliene.

Experienţa însemnată pe care firma noastră a acumulat-o în ultimii ani în acest domeniu, a reliefat că proiectele tip concepute și realizate în Europa Occidentală nu pot fi implementate în România fără o atentă adaptare la condiţiile locale.

Sub acest aspect, seismicitatea severă care se manifestă în anumite zone din România, joacă un rol însemnat, problematica devenind astfel, mai complexă, din cauza condiţiilor diferite de considerare a hazardului seismic în codurile europene şi în cele româneşti, datorită duratei de viaţă mai mică față de restul construcţiilor obişnuite, a particularităţilor de conformare şi de comportare a structurilor turnurilor eoliene etc.

Ca o concluzie preliminară se poate spune că, în general, structurile centralelor tip concepute în Europa Occidentală, propuse pentru implementare pe teritoriul României vor fi dimensionate de acţiunea vântului în cazul în care soluţia este cu structură metalică, respectiv de acţiunea seismică pentru structurile din beton armat. Această concluzie este valabilă cel puţin pentru două din zonele deja consacrate în construirea parcurilor eoliene, respectiv sudul Banatului şi Dobrogea. Amplasarea centralelor eoliene în zone cu condiţii de fundare dificile – prezenţa pământurilor sensibile la umezire, existenţa fenomenelor carstice – impune realizarea unor investigaţii geotehnice aprofundate cu utilizarea unor metode diversificate de investigare pe teren şi de încercări în laborator şi in situ.

Datorită multitudinii parametrilor care intervin în proiectarea centralelor eoliene – condiţiile dinamice, acţiunea seismică, tipul de structură, condiţiile geotehnice, topografice, ca şi dispersia pe un areal destul de mare a parcurilor ce cuprind fiecare zeci şi chiar peste o sută de centrale, considerăm necesar, dar şi economic în acelaşi timp, să se efectueze cercetări aprofundate privind condiţiile geotehnice şi hazardul seismic în amplasamentele vizate.

Aflându-ne într-un domeniu nou în care viabilitatea soluţiilor nu este confirmată printr-o durată de utilizare îndelungată, este posibil ca în viitor să apară şi alte particularităţi în proiectarea şi construirea structurilor centralelor eoliene.

Pentru moment se impune o proiectare prudentă, atentă şi intens susţinută de studii teoretice, investigaţii de laborator şi pe teren şi măsurători privind comportarea în timp.

Legat de perioada de viaţă previzionată a centralelor eoliene, limitată actualmente la 20 de ani, trebuie gândite şi pregătite strategii sustenabile de prelungire a duratei de viaţă, de înlocuire a tehnologiei sau de dezafectare având în vedere impactul pe care acestea îl pot avea asupra mediului înconjurător.

[1] SR EN 1998-1:2004. Eurocod 8: Proiectarea structurilor pentru rezistenţa la cutremur. Partea 1: Reguli generale, acţiuni seismice şi reguli pentru clădiri.

[2] P100-1/2006. Cod de proiectare seismică. Partea 1: Prevederi de proiectare pentru clădiri.

[3] SR EN 1998-6:2005. Eurocod 8: Proiectarea structurilor pentru rezistenţa la cutremur. Partea 6: Turnuri, piloni şi coşuri.

[4] SR EN 61400-1:2005. Turbine eoliene. Partea 1: Condiţii de proiectare.

[5] NP 082-04. Cod de proiectare. Bazele proiectării şi acţiuni asupra construcţiilor. Acţiunea vântului.

[6] SR EN 1997-1:2004. Eurocod 7: Proiectarea geotehnică. Partea 1: Reguli generale.

[7] NP 122: 2010. Normativ privind determinarea valorilor caracteristice și de calcul ale parametrilor geotehnici.

[8] STAS 3300/2-85. Calculul terenului de fundare în cazul fundării directe.

[9] NP 125-2011. Normativ privind fundarea construcţiilor pe pământuri sensibile la umezire.

[10] Marcu, A., Stoica, R. Particularities of geotechnical investigation on loessial soils. Proceedings of the First International Conference on Site Characterization (ISC′98), Atlanta, U.S.A. 1998. AA Balkema, Volume 1, pp 381-385.

[11] England, M., Cheesman, P. Recent experiences with bi-dimensional load testing. Proceedings of th 10^th International Conference on Piling and Deep Foundations. Amsterdam, June 2007, pp 652-660.