343

Click here to load reader

39135704 Mehanika Tla i Temeljenje 1 Dio Mehanika Tla

Embed Size (px)

Citation preview

UNIVERZITET "DZEMAL BIJEDIC" MOSTAR GRADEVINSKI FAKULTET Prof. dr. MUSTAFA SELIMOVIC,dipl.ing.grad. MEHANlKATLAI TEMELJENJE DIOI MEHANIKA TLA MOSTAR,2000. god. AUTOR: Prof.dr.Mustafa Selimovic, dip!.ing.grac. redovniprofesor Gradevinskog fakulteta Univerziteta "DzemalBijedi6" u Mostaru MEHANIKA TLA ITEMELJENJE dio 1- Mehanika tla If iztlanje RECENZENTI: Akademik prof. dr.DzevadSarae, dip!.ing.gracl. Prof. dr.HamidDolarevic, dip!.ing.grad. Objavljivanje ovog udzbenika odobrilo je Nastavno - naucno vije6e Gradevinskog fakultetau Mostaru, Odlukom broj: 120-20/99 od 27.1.1999.godine. IZDAVAC: Gradevinski fakultet Univerziteta '- sumi slabo ikratkotrajno,1-2% Caco, po te:lini; >- sumijako i kratkotrajno, 2-4% CaCO, po teiini i >- sumi jako i dugotrajno, ;:,;5%CaCO, po teiini. PrisustvoCaCO,odredujesekodslabovezanihmaterijaladabise ustanovilaodaIi jecementacijavezanazakalcijevkarbonat,gIinovitoiIineko drugo vezivo.Mnoge osobine tIa oviseavezivnog sredstva,tega je znacajno ustanoviti ovom priblifuorn terenskommetodom. 2.2.2.2.Sitnozma tia Za identifikaciju sitnozrnog tla primjenjuje se terensko ispitivanje:(i) suhe cvrstoce, (N)tvrdoce valjcica,(iii)reakcije pri potresallju, (iv)sjaja, mirisai boje,(v)reakcijesolnomkiselinom,(vi)osjetljivostinaporemecivanje,(vii) konziste!'tnog stanja i (viii) penetrabilnosti. Cvrstocaseocjenjujepremaotporunadrobljenjepotpunosuhog materijaia stiskanjem rneduprstirna, aidentificira se na sljedeei nacin: }>velikacvrstoea,kadasegrudvicenjpodveJikimpritiskomnernrveiii je to teskoizvesti, sto je karakteristika za gline veHke piasticnosti;

2. Pos/anak.podjetai IUlcin raspo:znm'onjaflo >- srednjacvrstoca,kadasegrudvicemogudrobitiuzstanovitipritisak prstiju,atoSllosobineanorganskihglinasrednjeplasticnostii organske gline visoke plasticnosti; );;> malacvrstocaproizlaziizmrvljenjagrudvicaprstimabeznarocitog pritiska,stoupucujenaanorganskeglineniskeplasticnosti,na prasinaste gline iprah; :>nemacvrstoee,kadaseuzorakodmahraspadameduprstima,stoje karakteristika neplasticnog materijala. TvrdoCaseqcjenjujevaUanjemvlainog materijalauvaljcicepromjera3 rnminjihovimpregnjecivanjemu grudvicesvedoksevaljcic nepocneraspadati. Pritiskommeduprstimaocjenjuje senjegova tvrdo6a,kojasedefinisenasljedeci nacin: );> akajevaljcieveliketvrdoce,radise0masnimglinamavisoke plasticnosti.Onsemazeponovopregnjecitinagraniciplasticnostii skupitiulopticu,adasenezdrobiveesesarnodeformisebez pukotina. za ffirSavuglinu srednje pIasticnosti valjcic ce biti srednje tvrd i grudva formiranaiz valjCicapokazuje pukotine podpritiskom prsta. >- niskuplasticnostzasvematerijale,ukojirnasukomponenteprahi prasinastipijesak,posjeduju valjcici,kojise uz oprezno valjanjelahko lome,anakontogaseodnjihTIemozeponovonacinitigrudvicaiIise ona pod pritiskom lahko slomije. );> ako valjanjem nije moguce dobiti valjcice prornjera 3 mm, tada se radi omaterijalimabezplasticnostiiuglavnomsutositnipijescisamalo primjesa prasine. Priispitivanju,takoder,trebakonstatovatiJijepllisematerijalzaprsteilj ne, jer se materijali nabazi toga mogu svrstatiu odredene skupine. Ispitivanjereakcije pripotresanju sastojise od naizmjenicnetresnjena dianu ignjecenja meauprstima, jedne male grudve materijala izmijesane sa vodom umehkoplasticnostanje.Grumenstavimonadianiporavnamonozernpovrsinu tako da bude mutna. Zatim segrumenpotresa udarctma ruke 0ruku i promatra da Ii vodaizbijananjegovojpovrsinidajuciuzorkusjajanizgled.Kadaopazimovodu, grumensestisnerueduprsteusljedcega sevodaizgubii grumendobiva ponovno mutanizgied.Kodovoga pratisebrzinapojavljivanja iponovnog nestajanjavode pritresnjiignjecenjuuzorkanadlanu.Reakcijapojavljivanjainestajanjavode stepenuje se u vidu: >- brzereakcije,kadasevodapojavljujeinestajebrzosapovrsine.sto ukazujenanedostatakplasticnostiiii to znacl da se tIosastojipreteZno od sitnog pijeska i prasine; Me/lan/kafla47 JUvod,postanak vrsteime/ode is(raiivanja flo J>sporereakcije,kodkojesevodapojavljujeinestajesporijeuzmanju sjajnostpovrsine,stoznacidaseradi0glinamaniskedosrednje plasticnosti, odnosno da je u tluprasina glavna komponenta i }- nikakveiiivrlosporereakcije,kojesusiguranznakdaseradi0 visokoplasticnim glinama. Opcenitosemozekonstatovatidaseovimispitivanjimaustanovljuje pokretljivostvodeuuzorkuistojeonaveca,manjajeplasticnostmaterijala, odnosno krupnije sunjegove cestice i obratno. Sjajpovrsineukazujenaprisustvoglineuuzarku.Ispitivanjesesastojiu tomedaseostriIDnOZeffizasijecegrudvasuhogiiimalov[aznoguzorkatlai ocjenjuje intenzitet sjaja,kojizavisiodplasticnih osobina tla.Izrazitosjajna ploha pojavljujesekodmasnihglina(CH),amanjesjajna,odnosnomutna,kadmanje plastiCnih,odnosno mrsavih gHna (CL).Slabiii nikakavsjajukazuje na praSinaste ili pjeskovite materijale (M i OL). Miris ibojaustanovljujeseodmahnakonvadenjauzorkaitonasvjeze zarezanojpavrsini vlainog uzorka.Miris maze biti po zemlji, organskoj truhleZi iIi gauopStenema.Speeificnoostarmirisitamnabojaindikatorsupostojanja organskihmaterijautIu.Mirisseosjecanajboljenasvjezemuzorku,aefekatse mozeubrzatiipojacatigrijanjemprirodnovlainoguzorka.Bojatlaneuticena klasifikaciju, ali je uvijek treba navesti zbog mogucnosti ocjene porijekla tla. Opit solnom kiselinom identican je opitu kojise provodi i za krupnozmate materijale. Osjetljivostnaporemecajekoristisekoduporedbetvrdocevaljcicaod neporemecenoguzorkat1aiistogvaljcicanakonnjegovogtemeJjitoggnjecenja-poremecaja,alibezgubitka vlage.Ukolikosupregnjeeenivaljeicimeksi,anda je tajmaterijal osjetljiv na porernecaje. Konzistentno stanjeodredujesepremaveliciniotporakojipruia uzorak od neporemecenog tla,kojignjecimo u fUeipri cemu se daju sljedece ocjene stanja: }- cvrstokonzistentnostanjesmatrasekadaseuzorakpodpritiskom mrviu manje komadice; 48 };:> POIUCVfstokonzistentno stanje nastupa kada seuzo"rak mozepritiskom pregnjeciti, alisepocinje drobitipri fonniranjuvaljcica promjera oko 3mm; J>tesko gnjecivo konzistentno stanje nastupa u slueaju kadaje uzorak na granicimogucnostidasevaljauvaljcicpromjeraoko3mm,adase pritome ne drobi; J> lahkognjecivokonzistentnostanje je onostanjekodkojegsemoze izvaljati valjcic tanji od 3 rumi >- zitkokonzistentno stanje nepruza mogucnost valjanja. Mehanikatla ,2.Positlno}'podie/ai naCinraspoznavtln/a (Ia Opitpenetrometromobavljasenasvjezemuzorkusanajmanjetri mjerenja na razmacima odpo5 cm HZ primjenu dzepnog penetrometra,kojiradina principuopruge.Ovimopitomseodredujepribliznajednoaksijalnacvrstocaoa pritisak. Rezultatiterenskihidenti'fikacionihopitaunoseseuposebanfOIIDular (tabela2.1.)sadetaljnijimopisomuzorakaisasvimpodacima,kojimagu doprinijetidaseprepoznajuistovrsnimaterijaliuraznimbusotinama,sondamai sondainim jarnama,na osnovu cega ce se odrediti protezanje pojedinih sIojeva. Zasljunak ipijesaktrebapreciziratiidrugepojedinostikojesenemogu utvrditiprethodnoopisanimispitivanjimakao:prisutnostprimjesa,stanje zbijenosti,skieuproslojakarazlicitihmaterijala,cementaciju,stanjepovrsina, oblike ostecenostii drobljivosti zrna i 51. Zakoherentnematerijalenavestiprimjese,raspucalost,uslojenost, cementaciju, zbijenost i dr. Kodopisivanjamorasenavestisiraiumlokacija,geoloskisastavsvih materijala,nivopodzemnevode,kao isvidrugiinteresantnilokalniuslavi,kojisu vidljivi na terenu. FOffllUlar zavizuelllu identifikaciju tla (Nollveiller,1981). TabI21e.tl Gamitura: Pdgovorni I ,,","m OBJEKT: busac: N:J :E c '" -" :5 d " .n 'E0 " d QZ0,V) 0.."-enin'0: '" :;:: '" '" '" - 2 (B1+ B,),(3.6.) kao i kodusamljenih zidova i stubova. U ovom posljednjem slucaju dubina ispitivanja odreduje se izrazom: D= 2B, ako je specificno opterecenje tla temelja p< 100 kNtm', odnosno; D= 0,02 . p. B,ako je specificno opterecenje tla temelja p >100 kNlm2gdje je Bsirina najsireg ternelja izrarena u metrima. (e)Ako je odnosduzinetemelja(L)premanjegovojsirini(8) manjiod 2:1, dubina ispitivanja terena smanjuje se za 20%. (d)Akose prema prethodnim izrazima dobije dubina ispitivanja manjaod 6,0m,ispitivanjetogterenamoraseizvrsitidodubineod6,0m,izuzevakose dooe do nosivog sloja na dubini manjoj od 6,0 m. (e) Dubina ispitivanja terena racuna seuvijek oddna temelja (S1.3.9.-b). (f)Akosupovrsinetemelja,specificnoopterecenjeiosjetJjivostobjekta, odnosno njegovog dijela, na neravnomjerno slijeganje znacajni, kao i kada l1osivost tia opada sa dubinom, do se sondira na veCimdubinama. Zaispitivanjestabilnostikosinakodgradenjasaobracajnica,brana, odlagalistais1.,dubinaispitivanjamorabitiveca,jerseradi0specificnim objektima i opterecenjima. Brejsondinijeposebnopropisan.Zamaleilahkegradevineuzimase jedna, alizavece cetiri(ucetiriugla),pet iii vise njih.Ako se slojeviizmedu dvije susjedne busotinegube,izmedunjihsebusenove.Obicno sebusina odstojanjima 66Mehallika tfa _____________________ mdO\'i i cdoko 20,0 - 40,0 m,s timdasenakonnjihovihbusenjaodluci0potrebidaUnjih busotina. Eurokod7 (Eurocode 7) detaljnijerazmakizmeduistnl:l,nihl(lcnkai njihovihdubina,kojitrebajudaseodabirunabaziinfonnacija0geoloskom sastavu,uslovima tla,oblikaivelicinegradilista,vrstikonstrukcijeikategoriji.Kodnasipaminimalnadubinaispitivanjatrebadabude !l;l slojukojem je raspodjelaoaponamanjaod10% ukupnog Raznwk izmeduistrainih taeaka treba dabude nonnalnoiZl11edu100,0 - 200,0 m. Akosestediuistfai.nimradovima,stetemugubitiuvelikimtrosk,oviuw zbogpretjeranoguzimanjakoeficijenatasigurnostitemeljaikonstrukcije,u povecanimtroskovimagradenjazasiucajnaknadnogispitivanjazbogpromjent' nacina temeljenja i u stetama zbog slijeganja i ostecenja objekta. 3.4.bzIMANJE UZORAKA TLA I STUENA -' Radiispitivanjafizicko-mehanickihosobinatlajkarnena.kao!radi identifikacije, uzimajusena raznenacine odgovarajuciuzorci. UzimanjeuzorakatIavrsiserncnoiiimasinskiizsondaznih.lama, potkopa,bunara,stoIni,zasjekaibus-olina.Uzorcisevadeporerneccnii neporemeceni. Vadenje poremecenih uzoraka vrsisekontinualnoiz sonoaznihbusotina, na osnovucegasedobijupodaci0mjeslupromjeneslojevaivrstimatcrUaladuz cijelebusotine.Zavrijemebusenjaodmahsevrsiklasifikacija jezgraipodaclsc unose Uodgovarajuce formu1areizvjestaja 0busenju. VadenjejezgratIavrsiseuvrtanjcmsondeuzistovremenopritiskivanje ili udaromna naeinda se sonda podigne do1 111 i naglo rusti da proi7.vedc udar na tlo. Poremeceniuzorcipakujuseusandukesaprcgradamauzoznakusvakog uzorka,broja bus-otinei dubine vadenja uzoraka. Uzimanjeneporemecenihuzoralrnvrsiseizsondainihiskopl. Radidobivanjauzorakasastomanjirnporemecajemdimenzijecilindrai nota moraju odgovarati odredenim i bitiu propisanim tolerancijama. PorernecajipriutiskivanjucHiodrabitcezadovoljavajuciakojeodnos povrsina (s1.3. I 1.-a): c=D;-D;;100(%) AD;, iii:(3.7.) C=D; - D;; 100(%) AD2' " unutargranica10%l5%uprvomimanjeod10%udrugornslucaju . Vanjskiprecniknoia(D,,)vecijeodunutarnjegprecnikan0711(D,,),usljedcega dolazidodeformacijeIlapriutiskivanjunozautlo(s1.3.11.-a).Smanjenjeovoga odnosapostiz,eseizradomtankostijenihcilindaraodcelikavelikeotpornosti (s1.3.11.-b). Odnosunutarnjihprecnika cijevi (Du)inoZa Dnpredstavljen je izrazom: Mehallilm {fa69 (%) ,(3.8.) kojitrebadasckrcceugranicamaizmedu0< Cu < 5%zacilindarmaleduzinei YH,> < C, I1cporeme/;enihuzorakasadebefimdvodije{nimst!Jenkama(a)i (al1{wsl!"jcnimsfijenkama (6),pri cemu jc:glavasavenlilom(J),dvodijelna eijev zauzorak (2)i110i;coI'e::m?je(3). Ocinosspoljnih precnika noza i cijevi(Co)datje izrazom (S1.3.11.-a); D"-D, (%) D,. (3.9.) idasc krccc zamehko tlo Co=0,a za cvrstoCo< 3%. PriutiskivanjucilindraH tlonas1ajeotpor tlanacijevii on je najveci ako jevnnjskidjjametarcijevi(Dc)jednakvanjskollldijametrunom(Dv).Radi :o;manjenjaovogauticaja dovo1jno je da Dcbude nesto manji od Dv. 70 OdnnsduzinallspostavljenjeprekokoeficijenatajezgrovanjaCr 12.-(1)sijjedecim odnosom: C=H) ,OlQ L Mt'IWlIikatia 3, Isfrazni radovi i uzimanje w:orakaria 0)c) d}e> H(cmJ S1.3.12.Deformacfje tla i:::azvaneutiskivarv'emcilindra ZGvadenje neporemecenih uzoraka'cilindar na dnu busotinc (aj,rasireso,?jematerijala (b),zb(/anjeukonacno}Jazi (c),korficijel1t jezgrovarlja uzorka (d)i poremecaj tla ispod noia (e),(Nonveiller,J98/J-i ne bitrebao preci vrijednost od (1-2)Cm odnosno JO%odjedinice. Duzina neporemecenog uzorkausvaja sc da lznosi: 2Du::; L 5Du za nekoherentno 3D.'; L'; !OD, za koherentno tl0. PrilikomspustanjaciIindrakroznezacijev\jenubusotinuotvorencilindar mozedasastrananakupiporemeccnidiomaterijala.Dabiseovoizbjeglo, konstruisanje cilindarsaklipom(sI.3.13.), jeuevrscenliZnol:doljedokse cilindarspusta.Kada sepocneuzimatiuzorak,oslohodiseklipicijevciiindrase utiskujedokscnenapuni.Poslijeseklipfiksiraiizvlaciuzorak,kojisezadrzava pornocuvakuuma.OsterbergjekonstrulsaoovajtipciIindratakodasecijev utiskujehidrauliekiokoklipakojijenepokretan(sl.3.13.),eimejeeliminisan slozen mehanizam za fiksiranjei oslobadanje klipa. Mehall/katia71 I Uvod,posianak,vrsteimetode istraiivanja Ila (al ! bl tel SI.3.13.Cilindar za neporemecene uzorke sklipom !ipa Osterberg: klipu cilindru zauzorak (1),ciiindarz.ouzorak(2),vanjskicilindar (3),supljasipkazabusenje(4),klips cilindrom(5),supljasipkazovaaenjecilindra(6),otvorusipkizaizbadvanje vade(7),glavauredaja sa otvorima za hidrodinamickopotiskivanjecilindra(8), alvarzaizbacivanjevade(9),cilindarspustennadnabusatine(10)(a),faza hidraulickogutiskivanjacilindra(b);cilindar za morakutisnut dokraja,voda za patiskivanje klipa izlazi kraz atvare7 i 9 (c),(Nonveiller,1981). Supljasipkaklipanadonjojgranicihodairnaotvarkrozkojiizlazi tekucinakadadadeukrajnjipoloi.aj,teseovimautomatskiiskljucujemogucnost zbijal1jauzorka,kadabisecijevutisnula duzeodnjegoveunutarnjeduzine,stose ddava kod prethodnih tipova. 1znekoherentnogtlatcSkosemogulIzetineporemeceniuzorci,teseovi abicnicilindrinemogukoristiti,jersestvaraturbulencijauvodijpostepeno ispiranjeiispadanjeuzorkaizcilindra.Bishopjekonstruisaouredajzavadenje uzorakapijeskagdjeseLIZpomoczvonajisplakeutiskujetankostijenicilindaru pjescano tlo (51.3.14.). Tankostijeni cilindar utiskujesesadna busotineu posebnom zvonuu koje seonset1zorakvadi,Busenjesevrsiuzpomocbentonitskeisplake, kakobIseslnanjilaturbulencijaipostepenoispiranjepijeska,Posebnimvodom dovodi.seu zvonousljedcega sena dnu vlanoguzorka,kroz kqjije prodrla j bentolUtskaIspiaka,stvaramalakohezija,kojaosiguravadovoljnucvrstocudase uzorakzadrziu ciiindru zavrijemeizvlacellja.Uzorak pijeskaje gotovonemoguc.e 72MelulIlikatLa3.Istraini radovi iuzimanje IIzorakatlo ugraditiuaparateneporemecen,alidajedostadovoljanpodatak0poroznosti materijala. FAZ AJ uti skivanj e zacjevljenjecije";za zvono sipk"za Ivonoutiskivanje +-l_---.dindara i cHindor taokos tjeni cHindor isplaka FA ZA _11_ .. .... SI.3.14.Cilindar sa zvonom za vadenje neporemecenih uzaraka pijeska (Nanveiller,1979). Popraviluseneporemeceniuzarcitlaskupasacilindrimaatpremajuu labaratoriju na ispitivanje, aiznimno se mogu vaditii pakovati nasljedecinaein: uzorcimeksekonzistencijeu cilindrimakojisukoristeni za vodenje,S timdasenanjihovekrajeveucvrsteiiinavukuposebnigumeniiIi celienicepovii zaliju parafinom, a }o> uzarcicvrscekonzistencijeizvadeseizdvodijelnogcilindra,omataju gazomiuroneuparafin.Takoparafiniraniuzorcipakujuseu limene sandukeiiimalekontejnere,ablozenevlaznompilovinorn,dabise sprijecilo ostecenje osjetljive opne odparafina. Ovo treba izbjegavati i bolje je transportovatiuzorkeu cilindrima.Uzorciikutijemorajubiti numerisane i popracene zapisnicima 0mjestu uzimanja,broju busotine, dubiniuzorka is1.,sto je sve registrovano u dnevniku busenja. 3.4.3.JEZGRA STIJENSKOG MASIVA PoredbusenjasapunimkrunicamanaJcescesekodistraznogbusenja koristeprstenastekrunice(sI.3.8.),radivadenjajezgra(uzorka)izbusotine. Krunicuzabusenjenosijezgrena cijev,kojasenavijanadonjikrajbusacihsipki Mehallika73 I Uvod,poslanak.vrste j me/ode iSlraziva1'!ja tla (s1.3.7.-b).Jezwena eijev(srina) dugaje1,0 - 6,0111, anajcesce oko3,0m,aona se nakon punjenjajezgra izvlaciizbusotine. SI.3.15.Jezgrodobivenokod busenja slijenskog masiva u dolomitiskimkreenjacima na hidroelekJrani Salakovac. Postojejednostrukesajednomidvostrukesadvijecijevi(unutarnjai vanjska).Visesekoristidupla jezgrena c i j e v ~jer neostecujeuzoraksto je veoma Va.zllOkodslabovezanihmaterijala.Vodaiiiisplaka1I ovomuslucajucirkulira izmedu dvije cijevi. Promjeribusotinasustandardizovaniikrecuseod36do146mm,U komeslucajusu jezgra od22do132mm promjera(tankostijenicilindar),odnosno od 34 do 120 mm (debelostijenicilindar),(Goodman,1976). Izvadeno jezgro seslazeusanduke po dubini(sl.3.15.)nakqjima se vrse: geoioska,inzenjersko-geoloska, geotehnicka i druga ispitivanja i interpretacija. lakesenaovajnacindobijejezgro,oteZanajerekonstrukcijavelicine, karakteraipravcapruZanjadiskontinuiteta,kojisuveomaznacajnizamehanicko ponasanjestijenskogmasiva.Radiovogaseuposljednjevrijernevadetzv. integraln3jezgrananaclndasenajprijeizbusirupausrediniuzorkaiugradi zacementirana zeljezna sipka. Poreduobicajeneinterpretacijejezgra,vrsJseinjegovokvantitativno opisivanje putem metode:kvaliteta stijenskog masiva (Rock Quality Designation 74Mehallikalin 3,istmini radovii uzimanje uzorakaffa - RQD), (Lama i Vutukuri,1978). Ovajmetod zasnovanje na duzi"i cvrstogjezgra ve6eg od10 em, tj.: RQD IdliZinacjeline jezgra veea od10 em IdliZinebusenja 100%(3.11.) NabaziovogRQDfaktoravrsisestepenovanjekvalitetamasivaodvrlo slabog do odlicnog kvaliteta. Mdumika tla75 POOLA VUE II GEOMEHANICKE OSOBlNE, KLASIFIKAClJE I METODE ISPITIVANJA TLA ISMES Priroda je svugqje razliCita i ana ne s/ijedi udibenike. Stini,1952. 77 Projektovanjetemeljaobjekatazahtijevadobro poznavanjegeotehnickihosobinatla,odnosnostijenskog mas iva.Geotehnickeosobinetla,kaostosuo(i)jedinicne tezine,(ii)poroZl1ost,(iii)vlazoost,(iv)granulometrijski sastav, (v) proPUSl1ost, (vi) cvrstoea na smicanje, (vii) stisijivost trebadasedefinisunabazilaboratorijskihjspitivanja.Zbog poznateheterogenostitlaistijenskogmasivaispitivanje cvrstocei deformacionih osobina provodi se danasu znacajnom obimu "in situ".Zausvajanje parametara tla,dobivenihnabazi laboratorijskihispitivanja,iispitivanja"insitu"iiiusvojenih nabaziprakticnihiskustava,inzenjermorapoznavatiosnovne principe mehanike tla. Sveobuhvatnostovihosobinaimetodenjihovih ispitivanjaulaboratorijii"insitu"datesuUovomedrugom poglavlju kroz sJijedece naslove: (4)Fizickeosobilletlaiklasifikacionisistemi,kojimasu objasnjenefazematerijaiautlu,gustoca,poroznost, viafnost, granulometrijski sastav i klasifikacija tla. (5)Voda utin znacajnoutjecena fizicko-mehanickeosobine tIa jmas ivaradicegasuobradeninjenioblici,pojave,metode mjerenja i njenuticajna do. (6)Cvrstoca tla proizlaziiz cvrstoce tla na smicanje. Radiovoga sudatisvividoviispitivanjacvrstocenasmicanjeinjene karakteristike. (7)Stisljivoslikonsolidacijatlasuveornaznaoajneosobine tla koje se deforrniSe poduticajern opterecellja. 79 80 (8)Geomehanickaispitivanjanaobjektimaodzemljanih matcrijalavezanasuzaispitivanje,izbor,kontrolui dobivanje karakteristika zbijenog materijala. (9)Ispitivanje osobinatla na tercllu, Hi"in situ"upotpunjuje Jaboratorijskeanalizedovoljnotacnimrezultatimakojisu proistekliizrealneterenskesredine.Sondiranjemterena raznimpenetracionimopitimadobijusefizicko-mehanicke osobineneporemecenognekoherentnog tIakojeseinacene mogu dobitiIaboratorijskim ispitivanjem uzoraka tla. (10)Prikazivanjereznltataterenskihilaboratorijskih ispitivanjavrsisezavrsnimgeomehanickimelaboratom, kojijegeneralnoprikazanuovojtacci.OViffielaboratom trebajubitidefinisanesvefizicko-mehanickeosobinetlo, kao i pravci eventuainih naknadnih ispitivanja i osmatranja. 4.Fizicke osobinefiai klasifikacioni sislemi 4:FIZICKE OSOBINE TLA I KLASIFIKACIONI SISTEMI 4.1. FAZE MATERIJALA U TLU Tio sesastoji odcestica razlicite velicine,oblika,sastava, tezinei cvrstoce kojesumedusobnoodvojenerneduprostorima,eimeobrazujuguscuiIi rastresitiju strukturn.Ovecestice premaovome ne popunjavajucjelokupanvolumentlanego izmedunjihostajumeduprostorikojenazivamoporama.Poreutlumogubiti ispunjene vodorn,zrakom iii djelomicno vodom i djelornicno zrakom. UprvomsIucajutlojezasiceno,udrugornsuho,utrecernvlainoili djelomicno zasiceno. Prematome,tlojeporozniheterogenivisefaznisistem.Podfazomtla podrazumijevamosvaki diosistemakojiserazlikuje oddrugogsistema iodnjega je prividno odvojen. Tlo se uopste moz.epredstaviti kao da je sastavljeno ad tri glavne fazekoje cinecvrsteeestice,vodaizrak(gas).UovomslucajutIosesmatatrofaznim sistemom.Uobicajenojedaseuzoraktla,kodkojegjepretpostavijenodasu pojedinefazeodvojeneiskoncentrisanenajednommjestu,prikaiepofazarna (sI.4.1.)i to sa slijede6im oznakama i nazivima: ZAPREMINA TLA V g - zapremina pora ispunjenih zrakom V w- zapremina pora ispunjenih vodom V Vs - zapreminska mase cestica bez supljina (em') V" ukupna zapremina pora TEZINA TLAW w - tenna vode WW s- tezinafaze (kN)W v - tezina pora --MASATLAMwmasa vode MMs - masa cvrstih cestica (gr)Mv- masa pora GUSTOCA TLAPw -1gustoca vode p, Psgustoca cvrstih cestica ,0" gustoea Dora SPECIFICNA TEZINA TLA Gw specificna tezina vode Gs specifiena tezina cvrstih cestica G Gv snecificna tezina Dora JEDINICNA TEZINA TLAYw-9,806 jedinicna tezina vode J yYs jedinicna tezina cvrstih cestica (kN/m')'Yv jedinicna tezina Dora Me/lalljka ria81 II Geomehanicke osobine,klasifikaci/eimetode ispitivanja lfa Masapojedinihfazauuzorkuodredisevaganjemvlainogiosusenog uzorka,dokseukupnazapreminajjedinicnamasaodredilaboratorijskimi terenskim postupcima, kojice biti objasnjeni. @@ h=h __1=h--. l+el+e @ ! I 1 I ! ! IP I

--:-1 cE II ;:- I 0I II D01TLOCRT Sf.4.3.Slijeganje.1hstisljivogslojatladebljineh podopterecenjem(a),sasematskim1.0 prikazom sbjeganja na uzorku (b).f,r (4.17.) visine (4.18.) (4.19.) (4.20.) (4.21.) Radiilustracijenavodeseutabeli4.1.nekeodprosjecnihvrijednosti poroznosti (n) ikoeficijenata pora (e)za neke materijale: Meiumifw Ila87 /1 Geome/umicke osobine,klasijikncijei me/ode ispitivanja Ila Poroznosti i koeficijenti pora (404:'INDEKS GUSTOCE NEKOHERENTNOG TLA IndeksgustoceIDpredstavIjaodnosizmedurazlikemaksimalnogi stvarnogkoeficijentaporairazlikemaksimalnogiminimalnog. koeficijentapora, dakIe: ,100(%), emax- emin ilipreko jednacine suhih tezina: Olli,Yd(oYd-mioyJ .100(%) oYd(m"Yd-mioYd) (4,22.) DrugiizrazprikazanjeprekojediniCnihtezinazanajgusce(maxYd), najrahlije(minX/)iprirodno(ord)stanjesuhogtlasaponlInaisupljinama M,. (Yd=-' 'gJ. V Stvarnikoeficijentpora eotloimau prirodnom stanjudoksemaksimalni i minimalnikoeficijentiparadobijul.aboratorijskimispitivanjimasipanjem materijaia u standardizovanu posudu bez nabijanja i sa nabijanjem. Najrahlijestanje dobijeseakosenevezanisuhimaterijalsipa krozlijevak iposuducijiseotvorneposrednoista1nodrziiznadcunja,kojisestvara uposudi doknijepunadoruba,nakoncegasesuvisnimaterijaiodstraninozern.Ovakvoj strukturi odgovara maksimalni koeficijent pora ema.r-88Mehanikafla 4. Fizitkeosobine tlai klasi/ikacioni sislem! Najguscestanje,komeodgovara emill>dobijesesipanjemuzorkauposudu kojuistodobnovibriramo.Vaganjemposudeimaterijalau oba slucajaizracunava se jedinicna tezinasaporamaisupljinama(Yd)iuzpoznatvolumenposude (V)i gustoce cvrstihcesticabez porai supljina (Pt)dobijuse potrebni koeficijentiemini Krajnje vijednostiindeksa gustoce suzanajrahlijestanjeeo=eml/.t>ID=O,a za najgusce stanje eo:::;'emiwlD=l. Prema Terzaghiju(aJi drugim aulorima(Braj.,1995)(b)krilerijz. indeks gustoce pjeskovitog tlaje za stanje: (a)(b) vrlo rahlo0-0,20 rahloID=0-0,33rahlo0,20-0,40 srednje gusto ID=O,33-0,66srednje gusto 0,40-0,60 gusto gdje je: Vo-Vmax-Vmin-ID=0,66-J ,0gusto0,60-0,80 0,80-1,00 Umjesto jednadzbe 4.22. moZe se pisati izraz za jndeks gustoce: V-V I- max 0 D-Vmax-Vmin zapremina neporemecenog prirodnog uzorka: zapremina istog materijala u stanju najrahlije zbijenosti; zapremina istekolicine materijala u stanju najvece zbijenosti. .4,5./VLAZNOST TLA (4.23.) Mnageosobinetlaiii zernljanihmaterijalaoviseodsadr.zinevodezbog cega je ovajpodatak znacajan za procjenu ostalih fizicko-mehanickihosobina. PremadefinicUi,vlainostuzarkailisadrzjnavade(m)jeodnosizmedu mase vade u uzorku(Mw)i mase suhog uzorka (Ms), odnosno tezinevode u porama uzorkaWwi tezine cvrstih cestica Ws,dakle: M-MW-W OJ='100 (%) ='100 (%),(4.24.J M,W, gdjeje:M".=M-M,(kg)masasadrlanevodeuporamauzorka,kojasedobije susenjemuzorkanatemperaturiod105C (378,15K),u trajanjuadnajrnanje 24 Mehallikada89 II Geomehonickeosobine,klasifikac(;eimetode ispilivanjaflo sata,priCemuseispari svaslobodnai adheziona voda, te vazu6iuzorak prije (M) i poslije susenja (M,), dobijese masa isparene vode u uzorku (M.), Nacillodredivanjaovogaznacajnogparametraprovodise,prema standardu,nauzorkuvlaznogfinozrnogmaterijalatlaumase50- JOOg,Onse stavljaumalustaklenuposudu(Petrijevu)maseMiizmjerimasaMJvla.znog uzorkasaposudicom.Zatimseuzoraksusiususnicidostalnernase,ohladii izrnjerit.ezina M2 Nabaziovihpod atkaizracunasevlaznostuzorkaill (sadrzinavode)u prema slijedecem obrascu: M-M (j)=_1--100(%).(4.25.) M2-M VlaZnost se odreduje na dvauzorka i uzima senjihova srednja veJicina. Srednja vrijednost sadrfine vade kod: vlafuog pijeska rijetko prelazi10%; veoma fmog pijeska10-15%; prasine10-20%; gIine 20-30% organskih muljeva 40-80% organskih g1ina 50-100%, Sadrzinavodeutluovisi0polo.zajunivoapodzemnevodeiodnosima finih frakcija u tlu, VlaznostzasicenogtlaW.WlImozeseodreditiiprekokoeficijentaporajz jedl1adzbi 4.8.i 4.14. a za V,IV,=l,V,=M/p, iV,=M,/p,u obliku: (j)=n Pwdep, sal(1_),0nosno(J) .m/:;;;;np"p, (4.26.) gdje je:p, - gustoca vode (kg/m3); Ps- gusto6a cvrstih cestica bez pora i sup1j ina (kg/m\ Sadrzina vode zasicenog tla moze seizraziti preko jedinicnih tezina: w- masa cestica uzorka tla__0(g/em3); V M "'"'1k(3/3).,. zapremma eestlca tau uzoru-- cmemI p,V 1 Mo33 ?>zapremina vode- -- (em 1 em'). P,V (4.57.) Iz jednadzbi4.57.mOZelTIoizracunatimasu jedinice zapreminasuspenzije (gustocu) u momentupocetka taloZenja: p=1-- .p+-=p.+. (. WoJWoWo(p,- pJ opywVwP.,V (4.58.) Poistekuvremena talozenjaT na dubiniH smanjila se masasuspenzijesa Pona PIjer nemacvrstihsastojaka precnika vecihodDI, posto takvisastojci imaju brzinu tonjenja vetu od HIT iistalozilisuse na dubinivecojodH.Uisto vrijeme cesticeprecnikamanjegodDIlebdeuvodiiznaddubineHjerimjebrzina talozenjamanjaodv = %. Masacvrstihcesticau jedinieizapreminapaJaje od Mif\! nap%. prjcemujep%=M,l MoodnosizmedumasecesticapromjeraD/manjegodovihkojisudovremenaTistaloz.ene.ukupnoJuzorkaMo.Analognoprethodnojjednadzbi,dobivamomasujedlfllcezapremma suspenzije uvremenuT: Mo P,=Pw+ pV p, -Pw P., (4.59.) izcega proizlazipostotakmasezma preostalihususpenzijipromjera Dr- 'I .... \>: >1',m " PI @ 0 0 " 20 30 " SO" 70 8090100GRAN!CATEf::ENJAwL {OM Sl.4.14.Dijagram plasticnosti sa vrstama tla. OrdinatanagranicitecnostiodwL=50%dijelidijagramnapodrucja srednjeimaleplasticnostinalijevojstrani (CI,CL,ML,OL),tepodrucjevisoke plasticnostinadesnojstranidijagrama(CH,OH,MH).Sestosnovnihpolja sacinjavajuvrstetlaoznacenesimbolimaudijagramu,anaziviistepeni plasticnosti datisuu tabeli4.4. Materijalisaraznihlokaliteta,kojiseudijagramunadunaistojtacki. imajuslicneosobinekaostosustisljivost, cvrstocanasmicanjesa istimstepenom vlai:nosti,propusnostii dr.,pa je prikladan za uporedivanje uzoraka i svrstavanje u grupeslicnihosobina.Ovajdijagramprihvacenjekaoosnovzaklasifikaciju koherentnih materijala, prema ACklasifikaciji. koja ce se objasniti u tacki 4.9. MehallikaILa 113 II Geomehanicke osobine,klasifikacijej melodeispifivanjafla Graniceplasticnostijednostavnojeodrediti.Onesuveomadobar okazateljza klasifikacijutla njihovo grupisanje po slicnimosnovnim tisokagranieatecenjajeznakfinozrnijegtJa,jerjezanjegovo. potrebno znatno vise vode,cimje sadrZaj ima gotovoidenticnuvlaZnostna granicitecenjaIna plasticnostiWp,sdrugestrane,rastesa... tvan,allne utjece na granicu tecenja Wf..,zbog cega se smanJuJemdeks/P',. Na slid 4.15.prikazan je primjer primjene dijagrarnaplast,cnost.na ghnu izBijelogpolja,kojaseupotrebljavalaza na I.IE Salakovac. Iz dijagrama se vidi da se radipretezno 0gimama srednJe plasticnostl. ;f.80 D. _70 ono z GO '".. -' Il.50 '" o 40 30 20 10 o10 . ! I @ . ,. '-; (SF (SC/'-"::;; '---' 2030 .' " k1

/-q+ / to. V I / I :Q V p:Y(OH .: ... OH.. .. , . . , .' IY lot;)' LO 5060708090100 GRANICATECENJAwL 0/0 SI.4.15.Dijagram plasticnosti za glinu iz B.po(ia kod Mostara, 4.8.6.SADRZAJ ORGANSKIH MATERlJAU TLU Opcenitosemazerecidasuorganska tlanepodes?azaalisma povremenoprisiljenidarjesavarnogeotehnickeprobleme,uovakv,mt!,ma.Kod ovoga postojetlakojagotovoucijelostisadrZeorganskernaten]e,kao stosunpr. 114MeilanikatIa 4. FizickeosoMnetlai klasifikacioni sistemi lignit,treseti51.,kaojonakojapreteznosaddemineralnazrnaSaprimjesama razlicitih koliCinaorganskih materija. Osobineovakvogtiaznatnooviseodkolicinesadr.zanihorganskih materija,Za organska tlamoZeseopcenito recidaimaju velik sadrfajvode,da su veomastisljivaidaimajuveomamalecvr5toee.Pojavljujusekaovlaknasta, poluvlaknasta i amorfna organska !la. Tresetisenpr.sastoje odstare vegetacije raspadnute da razlicitog stepena, nabazicegasevrsiinjihovaklasifikacija.Kodnjihpreovladavajuorganske materijeisadr.ze80%do90%vadeodukupnetezine.Ovatlasadr.zevelike kolicine nezbijenih zivotinjskih i vegetacionih materija. Cesta je istovremena sedimentacija organskih materija i mineralnih zrna iIi se naknadno mijesaju, taka da nastaju tla sa visokim sadrZajem organskih materjja. Takvi su npr.organski muljevi i organske gline. Standardirna se predvida metoda odredivanja koliCineorganskih rnaterijau tlu. NajCesCese oni zasnivajuna Zarenjuuzorka tla na visokoj ternperaturi(7000C - 8000c)inabazigubitkatdineodredujesekolicinaorganskihrnaterija.Kod ovogasmatrasedagubitaknatezinipredstavljatezinuorganskihmaterija,ada rnineralni sastojcine gube Zarenjemna tezini. Uzorak tlaad mase10- 20g osusendokonstantne mase na temperaturiad 50C (323,15 K) stavise u posudu i izvaga (Mo).Osuseni uzorak se usitni i staviu vee zagrijanu pee za .zarenjeiii 5enadplarnenikomuz.arina temperaturi od700C 800 C (973,15K-1073,15K).Zarenje traje obicno20do 30 rninuta poslijeeega seohladiueksikatoruiizvaga(M).SadrZajorganskihmaterijaodredisekao procenat izgOIjelih sastojaka, prema masi suhog uzorka da, tj.: gdjeje: 0= Mo-M 100(%).(4.70.) Mo Mo-masa uzorka sa loncicem prije 7..arenja (g); M-masa uzorka saloncieem nakonz.arenja (g). Premanekimautorirnaorganskimtlomsmatraseonokoje.zarenjemgubi na tezinivise od10%. Ovumetodunernozemoprimijenitizatlokojepokazujereakcijena sadrz.ajsulfata i hidratizirane alumosiJikate, jer Zarenjem gube dio svoje tezine. Druginaeinodredivanjasadrzineorganskihmaterijautlujepomocu razrijedenog vodikova superoksida,u kojisepotapa uzorak tla.Uzorak mase100 g osusise kaoi u prethodnom slucajuipotapa u razrijedeni vodikov superoksid (1 :3) ipustidasezavrsireakcija,poslijecegasevrsiispitivanje.OSllsenuzorakna

/J Geomehanickeosobine.klasifikaciie imetode ispitivanja tla temperaturi ad 105C sevaga i izracuna sadrZajorganskih tvaripo obrascu 4.70. s tim da seumjesto mase poslije zarenja uzima masanakonsusenja. Organske materijeimajuznacajanuticajnafizicko-mehanicke osobine tla. Granieatecenja(WL)igranicaplasticnosti(wp)rastusapovecanjemorganskih rnaterija, a opada indeks plasticnosti (lp). Nekada se saobracajnice morajujzgraditi na ovakvom organskom tlu,pa se prirnjenjujuposebnoprllagodenarjesenja.Objektivisokogradnjetemeljenina ovakvomtluzahtijevajutakodersiraizucavanja, jer nekadaniduboka temeljenja nisu opravdana. 4.9. ,KLASIFIKACIJA TLA 4.9.1.:)VRHA KLASIFlKACl]E Klasifikacijailirazvrstavanjetlajeproceskojimnekotloklasiramo, odnosnorazvrstavarnouodredenuklasuukojuonespadaposvojimbitnim karakteristikama,uporedenjemstanovitihosobinaispitanog tla sa osobinama neke klasekoje sudate usistemu klasifikacije koji primjenjujemo. UprirodipostojeraznevrstetIakojesemedusobno razlikujupomnog{m osobinarnazbogcegaseukazalapotrebanjihovogklasificiranja,pom06ucegabi semogleopisatinjihoveosnovneosobineisvrstatiuodredenuklasu.Odabrani sistem,kojibiseprimjenjivaoumnogimzemijama,omoguciobilakse proucavanjeirazumijevanjedobivenihrezultata0ispitivanjutla,temedusobno sporazumijevanje i uporedbu rezultata dobivenih u rrmogim institutima, zavodima i laboratorijama, koje seu okviru geotehnicke naukebaveizucavanjem tIa. Razvrstavanjemtlauodgovarajucugrupuiiiklasudatogsistema kJasifikacije dobijemo padlogu za orijentacionu prognozunjegovihbitnihosobina, koriste6ipritomeisvaranijaiskustva.Klasifikacionisisterni,rnakolikosirokoi detaljnobiliobradeni,nemoguuvijekzamijenitiiaboratorijskoispitivanje odredenih osobina sa obradom podataka. Klasifikacionisistemiomogucujudabarugrubimcrtama,ocijenimo0 kakvomsetIuradiiukojemrasponumozemoocekivatidasekrecunjegove osobine. 4.9.2.KLASIFlKAClONl SISTEMI Uporedosanapretkomnauke0mehanicitlarazvijalisuseiusavrsavali mnogi sistemiza razvrstavanje tla od kojihse sarno nekidanas primjenjuju.Mnoge laboratorijeidrugeinstitucijeusvijetukojeproucavajutloiprojektujuiii grade 116Mehanika tla 4.Fizic'keosobineIfaiklasi}ikacioni sistemi objekterazradilesuklasifikacionesistemezaposebnenamjeneiii sire potrebe po kojimasetlorazvrstavaugrupeslicnihosobina.Tesegrupeformirajunabazi razlicitihosobinatladobivenihopitimanaterenuiiiuiaboratorij i,atuse ug)avnomubrajaju:granulometrijskisastav,zastupljenostpojedinihfrakcija odre(J'ene. velicin.e, ust?ca tIa,granice konzistencije, geolosko porijeklo, struktuml odnosl, kapilarno dlzanJe vode,viaznost, oblici, stanje zrnai tako dalje. Nekiprvobitniklasifikacionisistemibaziralisuklasifikacijuiskljucivona granulometrijskom sastavutla (USBureauof Soils)koji,opcenitouzevsi,nisu potpuno prakticni za inzenjersku praksu. Za potrebe mehanike da u gradevinarstvu najpodesnija do sada pokazala se jedinstvenak1asilikacija,poznatakaoAC-klasilikacija,kojacebitiobradena. Danas postoji vise verzija ovoga sistema, a one suslicne. Ova je klasifikacija tokomvremena dozivjeJanekolikodopunaikaotakva postiglaprimjenunesarnouAmericiveeiuzapadnojEvropi,odakle je putem medunarodnih kongresa i simpozijuma prenesena i u nasuzemlju. Izmedu mnosi"a klasifikacionihsistema navode se slijedeci: Klasilikacijatl8po granulometrijskom sastavu, premaBirou za tla SAD (USBureau of Soils). Osnovna AC-klasitikacija Hi Casagrandeov sistem klasifikacije. ModilikovanaosnovnaAC-klasilikacija,kojujedaoUredza poboljsanjet1aSAD(UnitedStatesBureauofReclamation).Ova modifikacijaskracenojenazvanaAC-klasifikacijapoUSBR-uiii jedinstvena k1asifIkacija, ModilikacijapoRRL-u,kojujekaodrugudopunudaoistrazivacki laboratorijza ceste (Road Research Laboratory, England). UniliciranaklasilikacijatlaiiiskracenoUSC-klasifikacija,kojusu daledvijeznacajneinstitucijeizSAD,itoUredzapoboljsanjetla (USBR)i Korpus inienjerije (CElISA). Ova varijanta prihvacena je ad mnogih geomehanickihkrugova Usvijetu. );:. Dopuna jedinstvene klasifikacije zaputeve iaerodrome,koja ce se zbog vainostiskraceno prikazati. Ostaliklasifikacionisistemiimajuposebnenamjeneimanjese primjenjuju.Od ovih supoznati: KlasilikacijaUpravejavnihputevaSAD(USPublicRoads Administration Classification),iiikrace PRA-klasifikacija. >- KlasilikacijaUpravecivilnogvazduhoplovstvaSAD(Civil AeronauticAdministration),prvobitnaiizmijenjena,iiikraeeCAA-klasifikacija. >- Klasitikacijanaosnovusabijenosti,kojuje kaouproseenumetodu dao K.B.Woods zabazen Misisipi. Mf'hauika tla117 If Geomehanicke osobine,klasifikacijeimetode ispitivanja Ila };> Burminsterovopisnimetodldasifikacijetla,kojisezasnivana izvjesnom broju definicija kornponenata tla. 4.,/.3.KLASlFIKACl]ATLAPO GRANULOMETRl]SKOM !SASTAVU Klasifikacijepogranulometrijskomsastavuzasnovanesuiskljucivona granulometrijskomsastavusitnozrnogtla,kojesaddicvrstecesticeispod2mill. Uobicajeninacinjedasetloklasificirapomocutrokutastogdijagrama.Njih postojivisevrsta,abicenavedennajnovijidijagramArnerickogbiroaza tlo(US Bnrean of Soils). 100 o1020 o100 30.050607080 PRASINAU-'0-o 90100 Sf.4.16.Trokutasti d!iagram za k1asifikaciju Ila prema Americkom birou za tia. Dijagramsesastojiiztrikoordinatneosovinesastavljeneuistostranican trokutukomesvakastranica predstavljapojednu frakciju.ito:pijesak,prasinui glinuupostotkutezinecijelemasetla.Dijagrarn je podijeljennadesetsektorai svakom je odnjih dato opsteimekojeugrubo opisuje odredenu vrstutla.Svakase tackaudijagramudobijepovlacenjernlinijaparalelnosastranicamatrouglaza pojedinefrakcije,donjihovogpresjecista.Kodupotrebeklasifikacijapo 4. Fizicke osobine tlai klasifikacioni sistemi granulornetrijskom sastavumora se voditiracuna 0razmjerarna granulacije glavnih frakcija na kojima je ona zasnovana. " " 4.9.4.OPiS ISIMBOLI AC KLASIFIKACl]E / Ovajsistern pokazaosenajprihvatljivijim,jer obuhvaca mnoge slucajeve u gradevinskojpraksi.Vrlojejednostavan,razumljiv1 prilagodljivnasvejezike svijetazbogcegajemaksimalnoprakticanzaprimjenu.Uranijimstadijima razvojamehanike tlakaonaukeinjeneprakticne prirnjene nije postojaopraktican sistemrazvrstavanjaiopisatla,paje dolazilodorazlicitogopisaitumacenjane samomedustrucnjacimaraznihzemaljaveeiunutar jednezernljeijedne teiste institucije, kaoiizmedu pojedinihstrucnjaka. Uizradijedinstvenogiuniverzalnogsistemaklasificiranjatlanajve6i doprinosdao je Arthur Casagrande,kojije jos1942.dao terenskuklasifikacijutla podnazivom"AirfieldClassification",poznatukaoAC-klasifikacija.InZenjerske jedinicevazduhoplovnearmijeSADprihvatilesuovuklasifikacijukodizgradnje aerodroma,koja je objavljena1947.podnazivom:KlasifIkacijaiidentifIkacija tIa (ClassifIcation and Identification of Soils) u publikaciji Proceedings A.S.C.E. Sve vrste tla po ovojkJasifikaciji podijeljene suna: };> krupnozma iIi nekoherentna tla i };> sitnozma iIi koherentna tIa. Poredovepodjele razliknjemoi petosnovnihgrupa.datihutabeli42., sa velicinama zrna isimbolima. Posebnu grupupredstavljaju vlaknasta organska tIa. (a) Krupnozma On MSilt pfaSinaO.06-0W2Uzeto iz drugog (b) Sitnozma tla Sljunak i pijesak (0 S).tj.krupnozrno tlo dijelise dalje na sest podgrupa, Ovisno0karakteristikamagranulometrijskogsastava,0110mow bitidobro,sJabo iiijednolicnogranulirano,tesavecornkolicinomprasinastihiiig1inovitih sastojaka sto oZllacavamo dodajucidrugoslovo osnovnornsimbolu,i to za: Mehallika tia119 11 Geomelwnicke osobine,klasifikacijeimelodeispitivallja Ifa }>dobro granuliran sa sirokim granulometrijskim podrucjemW (Well Grained); );:. dobro granuliran sa vecom kolicinom glinovitih cestica. koje djeluju kohezivnoC (Clayey); ;..slabo granuliran,uskog granuIometrijskog podrucja, jer mu nedostaje neka grupa zrna, malo sitnih frakcijaP (Poor Grainded); ;..slabo granuliransa vecom primjesom cestica prahaF, (Fine-Silty) ;..slabo granuliran sa mnago cestica glineFc(Fine Clayey), ;..jednolicno granuliran, sasvim uskog granulometrijskog podrucja, jednozmato i samalo sitnih cesticaU (Uniformly). Sitnozrnacistaanorganskatla(M,C),kaoiovatIasamanjim procentomorganskihprimjesa(0),plasticnasuuvlaznornstanju.Plasticne osobineiskazujuseindeksomplasticnostiIp,granicomtecenjaWLiprikazujuse pomocudijagramaplasticnosti.Sobziromnaizrazenepiasticneosobinetla, koherentnotlosepomoeudijagrama daljedijeliutripodgrupei dobivaslijedeee simbole: >niskoplasticna tJa,sawL,,3S%, dobiva oznaku L (Low); >srednjeplasticno tlo, sa wL=3S-S0%dobivaju oznaku 1 (Intermediate) i >visokoplasticna tla, sa WI.>SO%dobivaju dodatni simbol H (High). Treset nema podgrupa uAC-klasifikaciji. Prema tome,razlikujemo kod krupnozrnog tla ove grupe i podgrupe: dobro granuliran- i nevezan slaho granuiirani Cist pomijesan sa glinom do 50% jednoliko zmat sa previse prasioe sa 120MelWl/ika tia GP GC GU GF.1 GF. SU SFs SFc 4. Fi::ic.'ke osobine Ilaikfasijikacioni sistemi (b)Sitnozrna t1adiiele se na devet podQru! a: Stepen pJastitnostiPrasinaGlinaPrasina i glinasa org. primiesllma niskoplastitnaMLCLOL srednjeplasticnaMICIOI viso\i:oplasticnaMHCHOH Osnovnisistem AC-klasifikacije sadr,-i22 karakteristicne grupe i podgrupe t1a,odcegadvanaestotpadanakrupnozma,devetnasitnozrna,ajedanna organska tJa. U prirodi se materijali cesto nalaze na granicama dvijupodgrupa.Tada se onioznacavajusadvasimbolablizihpodgrupakaonaprimjer:eLISC je mrsava pjeskovita glina, iIiCHiSC je masna pjeskovita glina. 4.9.5. JEDlNSTVENA KLASIFlKAC[JA OvaiedinstvenaklasifikacijaiiimodifikovanaAC-klasifikacijapoUSER datajeza dautabeli4.3.,azasitnozrnautabeli4.4.saterenskim opa.zanjirna,simbolimaupisanorni grafickomoblikusanazivom iopisomgrupa da i ostalim podacima koji se daju kod opisivanja nekog da. Ovaklasifikacijaimaukupno22grupeopisadaionesuidenticne osnovnomsastavuAC-klasifikacije,kakoposadriajupojedinihgrupa,tako podgrupa... TabelakrupnozrnatihtalasadriiposestpodgrupazasljunkovltaI pjeskovitatla,dok tabelasitnozrnatihtalasadrzipotrigrupe5obziromnastepen plasticnosti, sto dajeukupno devet podgrupa.Posebno je iskazana grupa. organskog tla (treset) koja nema podgrupa. 4.9.6.PROSIRENA JEDlNSTVENA KLASIFlKACIJA TLA ZAPUTEVE I AERODROME Casagrandejeprosiriosvojuklasifikacijuprimjenljivui za saobracajnice, koja je prihvacena zagradnjuputevai u V.Britaniji.Ona jei prilike, te je izradenaprosirena tabela 4.5.sapodacima 0upotreblJlvosttpO]edmlh vrsta tla. Mdwllikatla121 11 GeomehaniCkeosobine,klasif/kacijei metode ispiiivanja lla Jedillstvenaklasifikacijaza krupnozrna tla Tabela 4 3 2345I6 GiavnapodjeIa- TERENSKA OrAZANJA CijeJimalerija!iskJjucujuci cestice promiera vetee: admm(S") Dobro graduirane krupne i sitnc ccsticc Siabo graduirao Dobru graduirane krupne i sitne cestice Posloje watne kolicine svih krupnih frakcija (do una uzorka) Prevladavajedna iii viSefrakcija sljunka PrljavmaterijaJ, krupnc eestice s previse sitnih cestica,tj.matan se diD cestica ne moze raspoznatiprostim okom Postojeznatne kolicine svih velitina cestica do najveeeg zrna uwrka Siabo graduirana Prevladavajedna frakcija pijeska iii vise njih. Prljavrnatcrijal, krupne cestice sa prcviSe silnih cestica. tj. znata se diD cestica oe moZe raspoznaii prostim okom Mehallikafia Sarno ccsticemarue od -3mm (l/8") Dovoljno glioastihtestica da vrlo dobro vde materijal.Mjd-avioa mora bitidovoljno glinovita da medusobno povczuje sve krupne ccsticc ukljucujuCii najvecc Prilicno cist do cist matcrijal.Sarno malcndiD Cestica se ne moze raspoznatiokom,Nema dovoljno glinovitih&stica da medusobno povezuju2lllC3 pijeska.Kada je mokar, materijal nemakohezije iii plasticiteta Velikidio testica sencmoZe raspoznatiprostim okom, a materijal kadaje mokar irnamalo iiiniSta plasticiteta iii kohczije Velikidio eestica se ne maZe raspoznati prostim okom i malerijal kadaje makar,imajasni plasticitet i koheziiu. Dovo!jno glinovitih cestica koje vrlo dobro povezujumaterijaLMjesavina mora, takoder, bitiglioovita da povezujemedusobno sve krupne eestice do maksimalne velicioe PriJicno Cis! do cist materijal.Sarno malendio cestica ne moze se raspoznati pros tim okom. Nema dovoljno glinovitihcestica da medusobno povcfu zrnca pijeska. KaJaje mokar, rnaterijalnema kohezije iiiplasticitela Veliki cliocestica nem07 sc raspoznatipros tim okom, alimaterijal kadaje mokar,irnamalo iii(golovo) Dita nlasticiteta iiikohezie Vcliki se diD cestica ne moze raspoznati prostirn okorn,a materijal kadaje mokar,ima izrazit plasticitet jkoheziju GR-lIPNI SlMRQU"GC :,.;.,--, GW

GP GU GFs GFc SC SW SP SU SFs SFc NAZIVI OPIS GRlIPA TV,','Sljulluk S pjeslmvitpglioov;lIIn vczivom.Grntlu;ronll '!jullkovu""nie,;k"v;t"i1.vrsllirn vez,;vomSlj"nuk. pijc",,): ,k.bn, I:lviI",Malo ili nili:lIVrdih teslica 5lju,1ld; - jedno!iCan_ S!junai: sa SIlmo"""">vit,,"i,akcijamathk" granulomcuijskog p.oorucja, Bez finihCeSlicaSljunak5 prekorrJiemoVrlP1'ra.{illa. ),'mduir"'''' pnIWll!Sle povrJ:ine pl"CkOIl"t:IllO !!li:lle.G1inovil.;slabe pjeokovil.o glinene p',vffiule Pijesnk ,vez;V1)\ Dobrogr",luirM; pijef;8\;:, 'nnnimPijc,nl; dobm r.raduinm, Dohm grodufralu pije.'\Ci i s]junkov;.; Plyesak. Malo ili ruru.finih ee.tica",)",.k >1.",51.to" 8''''''';'''''; P'P". , 11)""",,,'11; I",it'salOm>Caf'lP2"p>""001.!josl.-a_ pl.i."it uum>o- .. srednje stiSljive.ko!iCine pijeska i prnha_Baja crvenkastosmeda . Srednjao.lsti -"ednja, ",ob Reakciia na potres;mje:potresanje !,'fUmena vlainog mllicrijllia na dlanl,l i stislrnn.iepokamje brzinl,l 1 vdiCinl,l pojave vade-mbn.:l,spor:l,nikakva. Mirisiboia:nazarezanoi Elohi;tanUia buia i mirisindikacila or 'anskih primjesa Mehanika ria Mehallika Ita Prosirena jedinstvena klasifikacUaza puteve i aerodrome '" f fr OI""""ltnJpn o,,*""" SIP","ki ,'" Ori;i ......":'kO kl .. n" ,,,,,,,,'1.1n' .... i llOpOrOn\eeonim

-Z"p,""'I",b!o;!;"a.uhn k''''fioiJtml1'el,rij:ka ui:"lim O,075mm. iE!llIllL'Otn ,.....kMLgrnmeeloXeRja'. ]5,-Nije ;;rnast luhk"im12.0 0.40 ...." ",,(1.10 ."

Nastavak tabele 4,5, 101l ''''''1Imvelik Malo,10smlnje Dobre O,anice leeenja i

i plnstitllOMi11 prirodnom .t"nin i Hakonna !05"C Jako stiSljiva tinjtasta. .iliMHsrnOlcet Tlag=com !eoenJainhko"'."",,!ovo 50. seCH("11"anice leeenja i v;WkDgplosdciteta]"ko 3l.""llje pri Gran;ceSve jUKO stisljivadaOrgilnskuglitln0piaslienostiu prirodoom "iwh)g Hst"lljui nnkollno 1000C u,I"jell'$t pUkNineltd. o- Ptjmjenaanalogijesagranulometrijskim sastavom tla,odnosnokoeficijentom jednolikosti. MjerenjevodopropusnostiustijenskimmasivimavrsisemetodomLugeona (Lizona). MelwllikaIla149 fJ Geomehanicke osobine,klasifikaci}ei metodeispitivanja ila 5.3.3.1.Neposredno mjerenje propusnosti tla Kodnagnutognivoapodzemnogtokavodeuhomogenojsredini koeficijentpropusnostisemoZeodreditinabaziDarcyjevejednadzbe.Na izvjesnojudaJjenostiizbusesedvijebusotineuvodonosnisloj,teseuuzvodnu busotinuubacibojaiIinekasokojasepratinanizvodnojbusotiniuzimanjemi kontrolom uzoraka.Izproteldogvremenaod momentaubacivanja bojeu jednudo njene pojave udrugojbusotiniizracuna sebrzina (v), aiz razlike nivoa podzemne vodepadigradijentpritiska(i).Nabaziovihpodatakaizracunasekoeficijent propusnosti (k)poDarcyjevoj jednadzbi (5.25.).Pouzdanirezultatimoguse dobiti sarnoakajevodonosnislojhomogeniakoje jednolicanpadnivoapodzemne vade. 5.3.3.2.Mjerenje propusnasti tlaispumpavanjem vade iz bunara VODONOSNISLOJ NEPROPUSNOno' SI.5.9.NaCinmjerenja propusnostitlaispumpavanjemvadejzbunara(I)iosmatranjem nivoa vade na piezometrima (2),Cimese formira depresionalinija (3). Ispumpavanjem vodeizizbusenogbunara formimse depresionalinija(3) unjenojokolini, na osnovu cega se ustanovikoeficijent propusnosti. Hidraulicki gradijentjednakje nagibu krive: OZ z-,>1=-az' a 2lrcHje povrsina fonniranog bunara radijusa I i visine H. Protoka vode bit ce: 150MelialJikatla iii iii q = A . k . i = 2lnHk aZ ai' al q-=2nHkaz. I Integrisanjem u granicama ispitivanja dobije se: "1f qIrl=k2nHzaz. l! - u slueaju konstantnog nivoa (a): k=-q- (emlsee), 5,5rH :>u slucaju promjenljivog nivoa (b): Q=5,5krtH,(5.49.) k J,31xrHo =---xlog-- (emlsec).11=t,,-to /';.tH, (5.50.) Proracunseprovodiobicnotabelarno,kako je prikazanotltabeli5.6.za konstantani promjenljiv nivo vade u busotini. Mehallikatla155 [J Geomehanicke osobine,klasifikacijei metode ispitivanja tla I(ONS T"'NTANNIVO Ft. "I I , , II ,

H L PADIII NIVOA ,-,-.-- t,@ --Sf.5.13.Proracun koeficijenta vodopropusnosti kod vertikalne infiltracije:konstantan nivo (aJ,pad i porast nivoa (b). Ovimterenskimispitivanjimakoeficijentavodopropusnosti(filtracije)na terenudobivenesuzanekematerijalepriblimevelicineuslijedecirngranicama (tabela 5.5.): Koejicijenti vodopropusnosti VRSTA MATERIJALA krupan sljunak pijesak, prasina les k(emfs) 10,1.10" 0,5,3.10'3 1,0,2.10" 10"_10.8 VRSTA MATERIJALA ilovaca glimi mulj Tabela 5.5. k (emfs) 10",10"

10",5.10,11 PoredlaboratorijskogiterenskogiSpltiVanjapropusnostitlapostoje istraiivanja priblizne ovisnosti koeficijenta propusnosti (iIi vodopropusnosti,ako se radi sarno 0vodi) 0dijametru zrna.Poznato je!da procjedivanje kroz tlo ovisi ovelicinipora,aoveopet0veliciniirasporeduzrna.ObrazacHazenaAllena (Stojadinovic,1984)zasnivasenaopitimaizvrsenirnnapijeskuprecnikaizmedu 0,1i 3,0 mm sa c,,, a=450+ qY2,(6.4.) 168Mehalliko tla 6.Cvrstoca tlo atojenagibravnislomaiiismicanjakojasaravninakojudjelujeveeiglavni napon (0'\) zakIapa ugao a, odnosno sa pravcem veceg glavnog napona (0'1)ugao: =45_qY2.(6.5.) ~ ~ ~ 6; .i-:'Z-""'6 b' 0 0 ~ 0 2'f c 0 't, !\.t:;c+6t9 B 0"Gj"oj','" 0'" normclninapon 6 ( k N / ~ ) 6 1--------'6,----1 SI.6.3.Coulombovuslov slomasa pravcemevrstocena smicanje'Cj: Uopstemslucaju(a), bez kohezije (b)i sa uglom smicanja cp=O (c). Odnosizmeduglavnihnapona 0'1i0'3za granicnostanjeravnoteze dobije se iz trougla slike 6.3.-a: koja se po sredivanju moze izrazitiu obJiku: 1 + sin .koji5e naziva ugao trenja (sL6.4,), 11,F F = W tg'f F =f,W OdnosizmedusHenormalnogopterecenjaW (W:;;::N)isHetrenjaFmoZe se napisatiUobliku: F=Wtg velicinacestica,njihovmedusobnirazmakipovezanost,mineraloskisastav, granulometrijski odnosi, plasticne osobine; };> elektrohemijskisastavpome vode,0cemuovisivelicina molekularnihsila na dodirnim povrSinama cestiea tla. lzn.vedenihidrugihuticajavidljivojed.kohezijanijekonstantna velie ina,negoda zavisi odnizarazlicitihuticaja.Zbog toga je izucavanje cvrstoce nasmicanjekoherentnihmaterijaiau razlicitimuslovimavrloslozenoizahtijeva rjesenje za svaki konkretnislueaj. 172Mehallikatla 6.Cvrsloca tlo Potapanjem tlau vodudolazidobujanja kojemijenja poroznost i vlaznost tla.Velie inabubrenjaovisi0vrstitlaivelicininormalnognapona.Tlomozeda bubriu prisustvu vode,dase potpuno raskvasiida mijenja velieinukohezije sarno akojemaloiIinimalooptereceno.Misljenjedavod.razmeksavatlosarnoje. dakIe, tacna u nekimslucajevirna. Uslucajuizlueivanjasoliiztladolazidoelektrohemijskihprocessi mijenjanja elektrohemijskih silaizmeducesticai plasticnih osobina tia,stoizaziva promjene u velicini sila kohezije. 6.4.ISPlTIVANJE CVRSTOCE TLA SMICANJEM Uosnoviseotpomostnasmicanjeprovodiaparatima,kodkojihse proizvode kontrolirana naponskastaDja.pricemuse postepeno povecavaju naponi kojidovodedoslomauzorka.Naosnovuregistrovanihnaponautrenutkusloma ertaseCoulombovp r a , , : a ~ ,cvrstocenasmieanje,kojidajekoheziju(c)iugao smicanja (cpl. Odnosizmedunaponaicvrstocel1asmieanjeveomasukompleksnii predrnetsudugogodisnjihizucavanja.Cvrstocanasmicanjeispitujeseu laboratorijinavisevrstaaparata raznimmetodamakojesetokom vremenastaIno usavrsavaju. Postoji vise naeina odredivanja cvrstoce nasmieanje tia, odnosno kohezije i ugla unutamjeg trenja, ali se u osnovi razlikuju aparati za: ~direktnosmicanje,ukojemjeuzorakizmedudvaokvira,sadirigovanom ravninom sloma; );- triaksijainosmicanjecilindricnihuzoraka kojiseizlaZuaksijalnosimetrienom naponskom stanju; };>monoaksijalnosmicanjekodkojegseaksijalnomsilomprizmaticniuzorak dovodidosloma,apritomebocnedeformacijenisusprijecene.Ovim ispitivanjemnijemogucedobitiCoulombovpravaccvrstocenegosarno monoaksijalnu cvrstocu uzorka. Kododredivanjaevrstocenasmicanjeuaparatirnazadirektnoi triaksijalno smicanje onajdio cvrstoce Da smieanje koji ovisi 0normalnom pritisku (crIg400izuzetno tvrda 6.5. KARAKTERISTIKE CVRSTOCE NA SMICANJE TLA Karakteristike cvrstoce nasmicanje zavise odveceg broja veoma razlicitih faktora,pa6etoUosnovnimcrtamabitirazmotrenoposebnozanekoherentnei koherentne materijale Uoarednim poglavljima. 6.5.1.eVRSTOCA NA SMICANJE NEKOHERENTNOG TiA CvrstocanasmicanjenekoherentnogtIazavisiodtrenjaizmeducvrstih cesticaiotporakqjinastajunjihovimukljestenjem.Prvinastajunakontaktnim povrsinarna,adrugiusljedmedusobnogzaklinjavanjaiukljestenja cvrstihcestica tla. Otporukljestenjuovisi0oblikuzrna,gustociirasporeducestica,dakJe zbijenosti tia kao i visini Ilaponakojilomizma privecem intenzitetu te stvara vecu pokretljivost medu zrnima tla.Coulombovajednadzba za nekoherentno tlo moze se napisatiu poznatom obliku: Mehallikatill191 Il Geomehanickeosobine,klasiftkacijei metodeispitivanja tfa (6.21.) kojivrijediza relativnomalirasponnapona,sto je najces6i slucaj. Kada SilnormalninaponireIativnomali,mourno se zadovoljiti navedenim izrazomsalinearnominterpoIacijomrezultata.Medutim,kodnekihobjekatakao npr.brana,u kojimasu naponivisoki i kodsloma dubokihsipova,smicanje se vrsi savisokimnaponima,teutimslucajevimaMohrovaanvelopamozebiti zaicrivljena,aotpomostoasmicanjemozeseaproksimirativecimbrojempravih odsjecakadefinisanihpotrebnimparametrimacirp)kojivrijedezaodredeno podrucje napona (st. 6.19) tj: 't{kN/m2j@ '["{kH/m1J @ t 2000 'I:::H") " 6,SlkHI ) SI.6.19.Otpomostnasmicanjeprisirokomrasponupritisaka:prasinastpijesak (Nonveiller,1981) (a)iopsta nelinearna zavisnostr I (j(b). Kadnmogihproblemau rnehanicitlarasponinaponasuobicnorelativno mali,pasezadovoljavamolineamomovisnoscur/ (JUedn.6.21.).Medutim, postojeimetodepomocukojihsenelinearnaovisnostr / (5mozeuvestiu proracunstabilnostikosinaiii nosivostitemeljai toseciniuslucajevimagdjeto imaznacajnijeguticaja.Priprojektovanjuvisokihnasutihbranasakrupnim materijalomivelikimnonnalnimnaponimapotrebnojeposebnoodrediti karakteristikeotpornostinasmicanjematerijala,gdjesunajcesceodnosiizmedu napona7: i a krivolinijski. 192 Cvrstoca nasmicanje nekoherentnog tla ovis!0: )>oblikuzma, jer je ugao trenja veci; >- poroznostimaterijala(zbijenost). jerzaistimaterijalugaotrenja- krupnoci zrna, jer se uocava da materijalsa vecim promjerom zrnaima veei ugao trenja cp. PostojiviSeempirijskihizrazaza proracunuglasmicanja(cp)ukojimase obuhvacaju pojedini navedeni faktori,koji uticu na smicanje sljunka i pijeska.Kao primjer navodi se izrlll Lundgrena (Sarac,1989): (6.23.) Konstantniclan36predstavljaugaotrenjaza"srednji"pijesak,a>'->4 predstavljaju korekcione clanove, koji obuhvacaju: );;0 Korekcijuzaoblikzrna(,):uglastazma(+ 10),djelomicnouglasta(0), zaobIjena zrna (_3),dobro zaobljena zma (-60); );;0 Korekcijuzakrupnocuzrna(,):pijesak(0),sitnisljunak(+1"),sredl,jii krupnisljunak (+2); "Korekciju za jednolicnost granulometrijskog sastava (3):slabo granulirano Uo (_3),srednje jednolicno tlo (0), dobro granulirano do (+3): );;0 Korekcijuzagustocu(4):najrastresitijatla(-6),srednjezbijenotlo(0), najzbijenija tfa (+6). Ovakvi obrasci moguse koristitisarnozaorijentacione proracune,inace je potrebnoizvrsitiispitivanje cvrstoce smicanjem. Mehatrikatla193 II Geomehanickeosobine,klasifikacijeime/odeispitivanja tla A B c b mjerenje cvrstoce na smicanje krilnom sondom; );> probno opterecenje; ~ispitivanje i osrnatranje podzemnih voda. Opit kru.znomplocomjeBR opit na terenuopisani suulacki8. 9.1.SONDIRANJE PENETRACIJOM SondiranjepenetracUomtlavrslseuciljudobivanjanjegovogrelativnog otpara. Ovaispitivanja.su povoljna kad nekoherentnih slojeva tlakaosto sumehke muljevitenaslage,pijesciisljunkoviisp50vrlozbijeno,N=30-50zbijeno,N= 10-30srednje zbijenoiN- stanje velikih deformacija koje izazivaju slom tJapri cemusUnaponiu tlutakvidamalonjihovopovecanjeizazivarazvojveomavelikih defonnacija,aovostanjeanalizirasemetodamateorijeplasticnosti, odnosno metodama granicne ravnoteu. Kodovihrazmatranjaveomajeznaeajnoodabratiadekvatnemetodeza proracundeform,acijatlaLaslucajradnogopterecenjaiproeijenitiutieajna stabilnosti funkcionalnostobjekta.Takoder je potrebnoispitatimogucnostsloma tla ispod objekta i dimenzionirati temeJje sa potrebnim koeficijentom sigurnosti. UOVOIDpotpoglavljurazmatrajuseosnoveodredivanjanapona defOlmaeijautiuprimjenomteorijeelasticnostikojasedetaljnijeizuCavau Otpornosti materijala sa teorijom elasticnosti. 11.1.SILE, NAPONI I DEFORMAClJE Dosadasnjaizlaganjaodnosilasusenaizucavanjefizickihimehanickih osobinatla,njihovusistematizaeijuiopismetodakojimaseodredujuibrojcano izrazavajuoveosobine.Medutim,nijedovoljnopoznavatisarnofizickei mehanickeosobinetladabiseuspjesnomoglirijesitisviparametrikojiuticuna stabilnostobjektai tlaispodnjega.Proracundeformacijau tlu,kojenastajupod uticajemvanjskogoptereeenja,iiipoddjelovanjemunutamjihsila,predstavlja znacajanzadatakkojitrebarijesitiuMehanicitla,jer sigumostobjektaovisiod deformacijetlaiobjektakojese javljaju utokuizgradnjeiu eksploataciji.Zbog ovoga je potrebnopoznavati mjerodavne parametre tla naosnovu kojih je moguce proracunalii predvidjeti ponasanje objekta kojise gradi. Opterecenjetlamozebitikoncentrisano,linijskoiIipovrsinsko.Osim ovoga. tlomoZebitiizJozenoopterecenjuizazvanom vlastitom tezinom,korisnimi saobracajnimopterecenjem.Korisnoopterecenjemozebitistalnoiii povremeno, kaoi staticko,dinamickoiii vibraciono.Opterecenje konstrukcije prenosise preko temelja objekta na tlou njegovu unutrasnjost izazivajuci unutamje napone. Mehallika tia257 IIIRmpodjela napona,l'iijega:njei slom tiaispod temelja Akokrutotijelo,nakojedjelujesistemvanjskihsilakojesuuravnoteZi, podijelimoravnimpresjekomnadvadijelaizamislimodajedandioskupasa silamaodstranimo,ondanapreastalidiotrebadodatiodgovarajucesiledabise tijelozadrfalouravnoteziisacuvaloprethodnostanjedeformacija.Ovesilesu rasporedene preko cijelog presjeka, tako da semozeuzeti da na svaku elementamu povrsinuMdjelujeodgovarajucasila/J.P.OdnoselementarnesHeielernentame povrsine(M'IMJ pribliZavase granicnojvelicini,kadaelementarna povrsina tezi nulijtu granicnu vrijednost nazivamo napon, tj.: p=limM'(kN/m2),(l I. I.) M

Ovako dobijeni rezultantni napon koji djeluje na elementamu povrsinuM mozeseuopstemslucajurastavitinadvijekomponente:normalninapon(Y okomit na povrsinu i tangecijalniiii smicu':;inapon"!", kojidjeluje u ravni povdine (sl.ILL-a). Naelementarnukockutlanaponidjelujunasvihseststranica.Na svakoj stranirezultantninaponsemoZerastavitiupravcuosovinax,y,znatri komponente od kojib je jedna normalna (a) a druge dvije tangencijalne (T).Naponi kojidjelujunasuprotnimstranamarazlikujusesarnozainfinitezimalno zanemarljivemale iznose,kaosto je data nasliciIl.1.-b, za ravno stanje napona. Ukoordinatnomsistemu x,y,znormalnenaponeupravcu x,y,z oznacavamosa a.n O"y, o"z,atangencijalneobiljeZavamosadvaznaka,odkojihprvioznacavaos okomitunaravannakojudjelujenapon,adrugiosukomepraveuondjeluje. Normalninaponisupozitivniakodjelujunapritisak,anegativniakodjelujuna zatezanje (sto je suprotno od oznaka u mehanici). Tangencijalni naponi su pozitivni ako skreeu rezultantu napona u smjeru kazaljke na satu i obratno (s1.11.1.- b i c). II\,{,+,.7"./ ., y"\.'. Sf.11.1.Normalniitangencijalninaponi:naravanA- Asaosamglavnihnapona(a), kompollentenaponanaelemenat dz . 1,0 (b),konvencijaoznacavarlja tangencijalnih napona ( c). 258Mellanika tla 11.Dejinicijei proraeun napona i deformacija RavnoteZanaponauravniizvestceseizinfinitezimalnoge1ementatla prikazanog na slici11.l.-b, sa dimenzijamad "d,i jedillicnom debljinom okomito na ravan slike.Kodravnog stanja napona (ravninski sistem) svi naponi u ravnima paralelnim sa ravninomslikeidenticnisui rnijenjajuse sarno u razmatranojravni. Naponskostanje utacciovoga ravninskog sistema definisano je sa trikomponente naponaito:ax.az ijednimtangencijalnimr= rPomocuovihnaponauz p", koriStenje uslova ravnoteie, moguee je odrediti naponeai7'Uproizvoljnoj ravni nagnutojpoduglom0uodnosunaravannakojudjelujeveeiglavninapon(sl. 11.2.). Akoizdvojimoprizmaticanelemenattlanacijeplohedjelujupoznati naponi(J'x,c;zi iodaberemotreeuravan,kaohipotenuzutrouglapoduglom 0, na kojojZelimo odrediti napone, onda iz ravnoteze svihsila slijedi za normalni napon (s1.11.2.-a): C;n:;;: (J' xsin 2t) + U z cos2 t} + 27'sin Ocos 0, iii: Un=- (J' x sin 2 iJ+ O'zcos2 iJ+Txzsin 20, a za tangencijalni napon: a, -ax. 2iJ.0 =0al cosads-a. cosads-T. sinads =0.(11.8.) Ako ove dvije jednadzbe rijesimo poa. iT. ' dobijemo: a. =.!:.(al +(3)+.!:.h -(3)cos2a. 22 "W'O"C1.r @ @ os",

Gn.{ .fu...,. d, ., " T"" A 0 /., ,6> , ,I ---.!i, Z{m} Sl,13./.Promjenenaponauflu:skicaopferecenja(a),naponiutlu(b),itood v/astile feline(I)idodatnogopterecenja(2),gdjeje:o(J!=Yl' D;O(J2=YlOCT} = YI '+ Yl 00'4=y)' + y! '+Y2 'H2 , Do ovoga dijagrama promjene napona po dubiniu tIu(51.13.l.-b) moze se doci faznimpromatranjemizgradnjeobjekta prijeiskopai poslijeiskopa temeljai nakon opterecenja(Sarae,1989).Za prirodninapon prijeizgradnjeCcrJnacrta se njegovapromjenapodubini,kaoizanapondodubineukopavanjaCo-J, smatrajucitezinumaterijalau temeljnojjamikaonegativnoopterecenje.Naovaj nacindobijeseraspodjelanaponapozavrsenomiskoputemeljnejameCcrJ, Mehallikatla 317 IIIRaspodjela lIapOlla,s/ijegallje i slom Ila teme{ja (30'Z="JO'Z-ZO'J.Zadodatnoopterecenjeproracunasenapon40'ziakonjegove linijenaponadodamolinijamanapona,(Y"dobijeseraspodjelanaponautlupo zavrsenojizgradnji50';:,tj.: j(J':=3CTz+40'z==JO'z+40'z-ZO'z,(13.4,) Inaovajnacinsedobijeukupnaraspodjelaprirodnihidodatnihnapona kao na slici13.1.-b. 13.3.OSNOVNI PRINCIPI PRORACUNA SLIJEGANJA TEMEUA Poddjelovanjemdodatnogopterecenjatloseslije;:eiboonedefonnise.S obziromdasubacnedeformacije male,2:=3== 0 ,maZeseusvojitizaproracun slijeganjaopitstisljivostiuedometrunaneporernecenomuzorku,izvadenomiz posmatranetackeutlu.Izovogopitaodredujuseprijeobradeniparametritla modulstisljivosti(M"),koeficijentzapreminskestisljivosti(m,,),specificna deformacija(),indeksstisljivosti(C)iindeksbubrenja(C,),atiseparametri cesto koristekodproracuna slijeganja. Edometarskekrivestisljivostiomogucavajudaseodredespecificne deformacije(E,J,narnakojojdubini(z)ispodtemelja.Akonaedometarskom dijagramunanesemopromjenenaponao(jzio"z,moZeseodreditispecificna defonnacija iz izraza: gdje je: !>.h, E=--z(13.5.) Ahn - skracenje uzoraka pripovecanju napona sa oO'znaO'z (51.13.2.); hi - visina edometarskog uzorka kodnapona oO'z KadasracunamospecificnedeformacijezaraznedubineZ,nabazi ispitivanja uzoraka sa raznihduhina, moze senacrtatidijagram ovisnostiE - z,kako je to dato nashei13.3.-a, desno, zaE izraien preko koeficijenta pora (e). Kako jeEz specificna deforrnacijanadubiniz,tocesenatojdubinisloj elementame debljine tla dzshatiti zads:::: Ez . dz. Ukupno slijeganje jednog sloja debljine h, bit ce: "h,.."'.!>.p, =f Edz=f (13.6.) z=1} 1 + eo Najcesce se za proracun slijeganja koristisrednji modulstisljivosti (Mv), po izrazukojisedobijeizjednadzba13.6.mnoreciidijelecitajizrazsarazlikom napona oo"z,tj.:

13.Proracun slijeganja teme(ia .;;""hlt p,=f(13.7.) :"'0v Obicnojetlouslojeno,paseraounprovodizasvakisloj,tejeukupno slijeganje jednako zbiru pojedinacnih sloieva: gdje je: ,(Y p= L.(13.8.) ozMv n - brojslojeva; (Y. z M v= - modul stisljivosti, kojiodgovara prirastu napanap (J' z; , paz:::;; (j: -0 (J:- prirast napona, ProracunsIijeganjaprovodisenabazipromjenekoeficijentapora (e)iii relativnog slijeganja(M/h)uzorka (sl.13.2.). @ 006 6. naponb(kN/m2) 00. 41.c pll. -v 2 Ah, 0 0 c = N.!!. h .. hn 0 h 0 0 c c .. h2 .!'o.., > 11" -0 h, ]\ -.; Sl.13.2.Odreilivanje modula slisJjivosti na osnovu edomelarskog dijagrama:sa relativnim s/ijeganjem (a)ina bazi promjene koeficijenta poroznosti (b), Koeficijentporaneporemecenoguzorkaeo':;:;::el,izvadenogizsredine svakog sloja tla ikoefieijenta poraejistog uzorka nakon konsolidacije uedometru odredi se za napone00' zi00" z + pO"zlZ edometarskog dijagrama (s1.13.2.-b). Slijeganje sloja debljineh,bit ce iz izraza13.6.: ",,,,,Iz,, z",h" p,=f f eO-eJdz, ol+eo 0l+eo (13.9.) Me/uwika ria319 IIIRa.\]Jodjela napOlla,slijegallje i slom flatemelja a slijeganje svih slojeva: (13.lO.) II Integralzaslijeganjejednogsloja(jednadzba13.9.)predstavlja,ustvari, povrSinudijagrama-z(sl.13.3.-a-desno) itodo dubineznnakojojsu dodatni naponipUr;toliko mali da bitno neutjecu na slijeganje terneIja. PojedinacnepovrsineAJ... -An jednake suslijeganjusvakog pojedinacnog slojaPI .. Pn' a cijela povrsina predstavlja ukupno slijeganjepdo dubinezn' Manje tacanproraeun moze seprovestisasrednjim modulom stisljivosti za svakisloj,kojem odgovaraisrednjapromjenanaponap(J,.Iz jednadzbe13.7.,a za svaku debljinu sloja na duhinuhz, mozemo napisati: gdje je: _pCY,dz_F, p- .::..---- .::..--, JzM"IzMv (13.11.) Fz- povrsinadijagrarnanaponaoddodatnogopterecenjatlauhz -tom sloju,F,;p(J, dz(sI.!3.3.-b); zMv - srednji modul stisljivostislqja; n - brqjslojeva. @ @ Sf.13.3.Ukupninaponi od vlastite teiine i optere!:enja temelja:sa grafickomintegracijom sltjeganja (aJ,te semom proracuna slijeganja sa srednjim modulom stiSljivosti u sloju (b). 13.Proraeun sl{jeganja temelja Zanormalnokonsolidovanotlomodulstisljivostimozemoodreditiiz dijagrama relativnog slijeganja, kod cegaje ukupni napon(J'z=ooz + paz, a dodatni ha=p (J'z= CTz -00" Z' dok su odgovarajuce vrijednosti relativnog slijeganjaAhJhi M,./h, te je modul stisljivosti (sI.13.2.-a): (13.12.) hh Ako je vis inauzorkah,aMnskracenjeuzorkazaporastopterecenjasa 00'zna00" z + p (J' z 'onda je specificna deformacija za porast opterecenja odp (j z : -Ilh ;--' ,h' a slijeganje jednoga sloja bit 6e: fj,Pn = enhn Ukupno slijeganje temeljnog tla je: , p; ft"h" o sto predslavlja povrsinu dijagrama-h,(s1.l3.3.-a-desno, srafrrano). (13.13.) (13.14.) (13.15.) PrednostjeovognaeinaracunanjaprekorelativnogsIijeganjau mogucnostibrzeprimjenerezuItataedometarskogispitivanja,bezcekanjadase ispitivanje zavrsi i osusi uzorak. kako bi se dobio koeficijent pora e. 13.4.NEKI IZRAZI ZA SLUEGANJE TEMELJA U PROPUSNOM TLU Slijeganjepropusnihmaterijalaovisi0deformabilnostiskeletainastaje istodobnosananosenjemopterecenja.Zbogtogaseparametristisljivostiu laboratoriji provode na uzorcima saslobodnim dreniranjem.Propusni materijalisu uglavnomnekoherentnizbogceganepostojiuvijekmogucnostvadenja neporemecenihuzorakatla.Zaovematerijaledolazeuobzirnekeodvee spornenutih mogucnosti za odredivanje defonnacionih karakteristika: (a)ispitivat\iem pomo6uslatioke penelracione sonde; (b)ispitivanje standardnom penetracionom sondom; (e)mjerenjem gusto6e tIa i (d)probnim opterecenjern "in situ".

ll!Raspodjelaflarona,slijega/lje islom tlaispnd tcmelja Statickom penetracijom (tacka 9.1.3.) utvrduje se empirijska veza izmedu otporaprodiranjasiljkaCkd imoduladeformacija Mv,odnosno indeksastisljivosti Ce,kako suto ustanovili Buisman i De Beer (Craig,1995): Cc= l,5C'd / q = 1,5 Nq } Nq = f(fJI)(13.16.) Slijeganje tlapo Terzaghijevojmetodidobijeseputem indeksa stiSljivosti (C,)iz izraza (Craig,1995):

Ip = :toO',+pO',).tlh(13.17.) 1Cc loO"z gdjejeo(f;;stvamivcrtikalninaponodvlastitetezineudubiniukojojsemjeri olpor, apeY,napon od dodatnog opterecenja. StandardnipenetracioniopitdajebrojudaracaNzaodredenudubinu prodiranja sonde,iz cega se moZeocijenitimodulstisljivostiMvi slijeganje debljineAz, te zaprirast napona od optereccqjap{izslijeganje je: paz i:1p= ---/:1z . M, Meyerhof (1965) je predlozio slijedece izraze za slijeganje: 20q p=--,zaBl,22m. N0,3+B , (13.18.) (13.19.) gdjejeqopterecenjeukg / em2,Bsirinaterneljaum,Nbrojudaracau standardnom penetracionom opitu, apslijeganje u em. Meyerhof (1956) je zaslijeganjeod25,4mmprocijenionetoopterecenje (qo- q' D): q""= 11,98N (kNI m2 zaB0;1,22 m, 2 (3,28B+l) q""=7,99N,zaB > 1,22 m. 3,28B (13.20.) (13.21.) Na sliei9.1.-b dataje empirijska korelacija izmedl!SPT (N),sirine temelja (B)i optere6enja temelja na pijesku (q), koje izaziva slijeganje od 2,5 em. Postoje imnoge druge empirijske ovisnostiizmedu pararnetara penetracije eNekd),kohezije(e)i modula elasticnosti (E),kao i izraza za inicijalno slijeganje nekoherentnog tla. 322Melul1lim tta 13.Proracull slijeganja temelja Zabrzipriblifuiproracunslijeganja(p p)temeljanapijeskumozese koristiti Meyerhofov (1974) izraz: gdje je: r----, I:1pB Pp=y::-kd B - najrnanja dimenzija temelja; (13.22.) Ckd- srednjavrijednostotporaprodiranjusiljkakodstatiCkepenetracijc (e'd) ispod lemelja; l:1p(p) =Po- r . D- neto pove6at\ie pritiska temelja,kojese dobije aka se odapterecenja temelja odbije tezina tla do linije temeljenja. MnogiautoriistraiiJisumeduovisnostizmeduparametaraCkd ]N Qedn.9.l3.) anajces';e se za ovajizraz koristi Meyerhofov (1956) olpor prodiranju SiljkaeM= 400 N(kN 1m2),iakepremanekimautorimavariraizmedu430Ni 1930 N (Smith, 1993). PocetnoslijeganjegranularnogtlamoZesevrednovatikoristenjem poluempirijskoguticajnogfaktoranaprezanja(I,)formulisanogod Schmertmanna i dr.(1978). Metodaje bazirana na dvije glavne pretpostavke (Smith,1993): 1)Najvecivertikalninaponu tluispodcentraoptereeenog temeljasirineBdesit ce sena dubiniB/2ispod kvadratnogiokruglog temelja,a nadubiniB ispod trakastih temelja. 2)Karakteristicninaponiusljedopterecenjatemelja,kaobeznacajni,hitcena dubiniveeojoctz = 2,OBkodkvadratnog;kruinogtemeljai4,0Bkod trakastog temelja (s1.13.4.). Slijeganje poovoj metod;bit ce (Braja,1995): "I Pp=ej C2i:1p 2.(13.23.) 2",,1iii(Smith,1993): gdjeje: "l. P = CC. An "'-'-'/:1z p1' z_IX,Ckd (13.24.) Iz- uticajnifaktorproracunatzasvakisloj unjegovomCenlru, dobiven iz dijagrama slicnog onom na slid13.4.; ej= 1,0 - 0,5(p / 1:1p)- korekcioni faklor dubine lemelja (ej=1,0zaz =0); e2 =1+0,21ogwlOt- korekcionifaklorpuzanja,gdjejevrijemeu godinama za koje se tfa1;islijegauje; -------------M;;:;''':::m:::'';::Iw:::'7:./a-------------323 IIIRaspodjela napOlla,slijegallje i ",10m tla ispod temelja x=2,5- za kvadratnii 3,5 za trakasti temelj; E- promjenamodulaelasticnostisadubinom(sl.13.4.-b),kojasemoze dobitiiprekoernpirickihizrazakoristenjembrojaudaraca(N)iz SPT, iii otpor. prodiranju siljka (CM); IJ..p :::: p(J- y . D - neto opterecenje u nivou temelja. Zakoristenjeovihjednadzbipolrebnojepoznavatipromjenumodula elasticnostitla(E)podubini(2),odnosnopromjenubrojaudaraea(N)izSPTiii promjenuotporaprodiranjasiljkaizstatickepenetracije(Ckd).Obienosezaove elementekoristeraznikorelacioni odnosi.Tlo ispodtemelja podijelise u nekoliko slojevadodubina2B,odnosno4Bipronadeslijeganjezasvakisloj(&).Zbir slijeganja svih slojeva daje ukupnopocetno slijeganje(p p). 0.5 0.60.5 B +-----'-""'".,"Arl /1 / o A', "" '''' "'. ,,'S "', , @ E, II .: I t I I ., t " t ., .- -'-Sf.13.4.Elasticnoslijeganje proracunatokoristenjemuticajnogfaktora napona (IJ:serna temeljasadijagramompromjene sadubinom(aJ,tepromjenamodula elasticnosti ()i broja udaraca (N)u dubini (b). Viseistrazivacaiznalazilisu korelacijuizrnedustandardnog penetracionog broja udaraea (N)i otpora prodiranja Siljka (Cd, ovisno 0modulu elasticnosti (E). Izmedumnogih navode se onipoistrazivanjuSchmertmanna i dr.(1978): E=2,5C'd'za kvadratnii kruZnitemelj;} E= 3,5C'd'za trakastJtemel];(13.25.) E= 766N(kN/m2). 324MelulIIika tla J3.Proracun sJijeganja teme(ia MjerenjemgustocepornOCllneutronskesondeiprekospecificnetezine mozeseizracunatikoeficijentporaeuraznimtackamaispodtemelja.Saovom poroznoscuulaboratorijiseugradiuedometarilitriaksijalniaparatporemeceni uzorakiopteretidijelovimanaponakojiodgovarajuprirastunaponauraznim dubinamanastalih opterecenjem gradevine. Iz ovoga seizracuna modulstisljivosti M viIi indeks stisljivostiCf"' a zatim slijeganje tlap. ProbnimopterecenjemmoZeseunekimslucajevimaodreditislijeganje tla.ObicnojetomogucesarnoakojetIohornogenodovecihdubina,5toje detaljnije objasnjeno u tacki 9.3. 13.5.UTICAJI NA OBJEKAT I KRITERIJI SLIJEGANJA Ustisljivomtiuslijeganjasuneizbjezna.anamogubitimalaivelika, ravnomjerna iii neravnomjerna,bezopasna iii stetna. Nepozeljna su neravnomjerna slijeganjaispodobjektakojaukonstrukeijiizazivajunovedodatnestaticke velicine.Ovenejednakostiboljepodnosestatickiodredenenegostaticki neodredene konstrukcije. Bezopasna slijeganjaneizazivajustetnedefonnacijenakonstrukcijiito su uglavnom manja ravnomjema slijeganja nastala smanjenjem poroznosti tla. Stetnaslijeganjasuneravnomjernaivelikaslijeganjakojadovodedo stetnihdeformacijanaobjektu,vecihpukotina,naginjanja,pairusenjaobjekta. l.Jzrociovihpojavasurazlicitikaostosu:razlicitestisljivostinapojedinim dijelovimaobjekta,nejednakadubinatemeljenjapojedinihdijelovaobjekta, nedilatiranje objekta, superpozicija pritiska, nejednaka stisljivost tla i dr. VelicinubezopasnogslijeganjanemozemoodreditiUopstemsiucaju, jer ono ovisi od osjetljivosti objekta na slijeganje, statickog sistema konstrukcije, vrste tlaidr.Uliteraturipostojemnogipodaci0dopustenom slijeganjuovisno0vrsti tla, tipu objekta, odnosu progiba prema duzini itd.(Braja,1995). Stetnost progiba konstrukcije mozese odreditiiz radijusa progibne linijeR jedne slrane konstrukcije i polovice duzine progibne linije L. Tako cesekodohjekata odopekesitnepukotine javiti kadajeR = 250L, a otvorene kodR :::: 200L , a kod celicnih konstrukcija ispunjenih opekorn treba biti R > 250L Neka ruska ispitivanja upucuju na to da se kod razliCitog slijeganja ternelja, pukotine javljajuu objektima sa opekom kod progibaIi/I = 1/2000, a kodcelicnih skeleta,kodprogibaIi/I =1/4000-1/5000.Utabeli13.1.i13.2.datisukriteriji dopustenih slijeganja proisteklih iz rezultata visegodisnjih osmatranja vise objekata (Wahls,1981). JIlRaspodjela "apona,siijegu"je i siom tiaispod temelju KritaijitolerantnogodnosasJijegallja(8) prema duzini linije slijeganja (I) ................. ... ....... ...... ..... .811 ObJeJ.,,'tlsaZiOVlmaod ......Pijesak-i -tvrda-.... .......... .Iina.... t-'-Visestambeniobjektii druge infunjerskc gradevine pri II" ';'3 0,0003 Ilh >30,0005 Jednospratnijdrugi industrijski 0,0010 objekti Tabela13I ..... .... 0,0004 0,0007 0,0010 Ukupnoslijeganjepracunase,kako je veeobrazlozeno,premametodi klasicne teorije elasticnosti, pomocu obrazaca i dijagrama zasnovanih na integraciji deformacijaiiinaponazakoncentrisanusilu.Uslucajuintegracijedeformacija nnosisedeformacijskimodul(E),kojiodgovaraintergranularnimnaponima,a odredujesenaosnovutriaksijalnihkonsolidacionihispitivanjailiizrezultata probnog opterecenja. U siucajuprimjene raspodjele napona za koncentrisanu silu u proia-CUllseunose,za odgovaraju6eintervale specificnedeformacijekoje pokazuju edometarski opiti, iIi moduli stisljivosti (M), kojise iz njih izvode. Srednja tolerantna slijeganja zarame tipove objekata Ilh?: 2,5 Ilh ';'1,5 Zgrade sazidovima odopeke, I armiranog betona i armiranih blokova Ramovske zgrade Masivniarmirano - betonski temelji dimnjaka, silosa, tornjeva i s1. 80 100 150 100 300 Kodproracuna dopustenihracunskihravnomjernihslijeganja treba uzetiu obzir:(i)ravnomjemost sastava tla, (ii)raspodjelu opterecenja na(iii)staticki karakter objekta injcgovufunkcionalnost,(iv)vremenskirazvojkonsolidacije,te (v)krutost temelja.Za odredivanje razlike u sJijeganju temelja na raznim mjestima Mehal1ilmfla __.....;13.Prorqclll1slfjeganja lemelja treba uzetiUobzir neravnomjernost usastavutla 1 opterecenju, tekrutost objektai temelj . Kodfleksibilnihtcmeijnihtrakaiiitemeljasamacastatickiodrea-enill konstrukcijamogusedopustitivelicincdifcrencijalnihslijeganjaoko50% apsolutnih,racunskihunekoherentnomtluioko25%apsolutnihracunskih s/ijeganja u koherentnom tlu. U ovorn slucaju tIotreba da je priblizno homogeno, a medusobna "daljenost temelja veea od7,0 m. Ukolikoseslijeganjenedokazujeposebnomanalizom,dozvoljavalu&C racunskaslijeganja odnajviSe2,5emu nekoherent.nomtlu,a5,0 'emu koherentnorntIu.NekimstandardimadefinisusedopustenevelicinesJijeganjasa aspekta odredenostikonstrukcije, vaZnosti objekta,osjetijivostiistalnostiobjekta. Uciljuprovjere proracunatog sJijeganja, kaoi radikontroie defonnacija na veeizvedenirnobjektima,vrsiseosmatranje slijeganjaideformacija.Kontrola sesastojiuprovjcrivertikalnihihorizontalnihpomjcranjaideforrnacija,te nagilljalljaobjekta.Kodvelikihiznacajnihobiek.t. ovo seprovodipoposebllom programu redovne provjere stanja, ne sarno objekta nego i tla oko objekta i to u fazi izgradnje i kasnije utokukoristenja. M('Mllika tla327 /, (14.1NOSIVOST TLA ISPOD TEMELJA \j 14.Nosiv(Jst tla ispod temelja Temeljitrebadasigumaprenesuoptere6enjekonstrukcijenatIoida ornoguceojena normalnofunkcionisanjeutokueksploatacijegradevine.Da bise OVOosiguraio,proracunnosivostitlaispodtemeljaodredujesenaosnovudva kriterija:(i)sloma tla i(U)dopustenih slijeganja. (a)Opterecenjekojedjelujenatemeljtrebabiliznatnomanjead opterecenjakojeizazivaslamtlaispodtemelja.Koddimenzioniranjatemelja 7.ahtijevamodatemeljimaodredenikoeficijentsigumostiUodnosunapojavu sloma.atopredstavljaodnosizrnedupritiskaispodtemeljakojiizazivaslami dopustenogpritiska.Dabisrnaispitalisigumosttemeljauodnosunaopterecenje koje izaziva slam tla.potrebno je odreditikriticno opterecenje (opterecenje sloma iiigranicnoopterecenje - qJ).prikojem dolazidoslomat1aispodtemelja.Prema tome,problemslomatlasvodisenaiznaiaienjekriticnogopterecenja(qj),na osnovu kojeg se proracuna dopusteno opterecenje tta (qdop). (b)Slijeganje tla ispod ternelja zas!varno opterecenje mora biti dovoIjno malo.kakone bi izazvalostetne posljedicenakonstrukcijiobjekta.Uprethodnom poglavljudatjenacinodredivanjaslijeganjatemeljakojejeveomavalonoza ispravno funkcionisanje objekta. Osnovnu teoriju granicne ravnoteze u tiu dao je Coulomb (1773), a kasnije jeRankine(I857)razradioteorijugranicneravnot.zeupoluprostoru(Percel, 1975).Prve korektne jednadzbe za nosivost temeljnog tla dao je Prandtl (1921), da bikasnijeovajproblemnastaviliobradivatimnogiautorianalitickim,iiiputem poluempirijskihrjesenja.NajpoznatijisuFelenius,Terzaghi,Caquot(Kako), Meyerhof, Hansen, Ball i dr., dok je Sokolovski rjesavao ovajproblem i teoretskim putem. 14.1. 'KRITICNO I DOPUSTENO OPTERECENJE / Kriticnoopterecenjettajeonoopterecenjekojesedobijeutrenutku slomatiaispodtemeljnekonstrukcije.Kodovogopterecenjasvakopovecanje naponaizazivavelikiprirastslijeganja,atimeislomtla.Podnapollomsloma podrazuntijevamo napon dobiven kod kriticnog opterecenja tla pod kojim dolazi do posrniCnogslomautill,jer je dostignutakriticnavrijednost cvrstocenasrnicaoje. Slomtianastaje,dakle,kadanaponismicanjananekimkliznimpovrsinama prekoracecvrstocunasmicanjetIa.KriticnoopterecenjeDeovis}sarno0 geomehanickimkarakteristikamasarnogatla,negoi0dubinitemelja,njihovom obliku, velicinii polonyu sila opterecenja i opterecene povrsine. Melwlliko.rIa329 /JIRaspodjela /lapOlla,slljeganje i slmn fiGtemdja Teorijska razmatranja i laboratorijska lspitivanja pokazuju da se u podrucju sloma uspostavlj'\iu Irikarakterislicne zone (sI.14.1.-a) Terzaghi (J 943.). @) @ Opt.reeeoj. q(kN/nh 0' 1'III:::'-=:;:;;i'ltt:':--:__-::::;:--'r-- Sf.J4. J.Sema zona pLasticnog sloma tIaispod opterecenoglemelja:u du.biniD(a),gcije je: trouglasta zona a,b,c (J),radijalne smicuce zone a,c,d' i b,c,d (2)i dva troug/a Runkineovih pasivnih zonah,d,ei a,d',e' (3);()visnostizmeiluoplerecenjaqi slijeganjatemeUas(b),slomna povdini probijanjem(c),opti(d)ilukalni(e) slom ispod temelja (Bra/a,1995; Smith,1993: Craig,1995.). SugeriSesedapovrsineslomautiuispodtrakastihtemeljazakriticno opterecenje priblizno izgledaju kao na slid14.1. lspodlemeljaobrazujeseklin(I),kojisenalaziuslanjuelasticne ravnotezei koj i skupa satemeljompotiskujeboeno.iprema gore,tlosioobrazuje zoneradijalnogsmicanja(2),aonemogubilispiralnogoblika.idvatrougla Rankineovepasivnczone(3)(Braja,1995.).Oblikipoloiajkliznihravni, odnosno pojedinih zona, ovisi 0uglusrnicalljaqJ,uglutrenja0na dodirnojplohi temelja i tla, tc 0karakteru opterecenja. Mehanika rIa 14.Nosh'ost rLa ispod /t'II!t'fja Nasliei14.1.-bprikazanjetokslijeganjalemeljaovisno0oplerecenju proracunatpOteorijielasticnosti(1)i teorijiplasticl10sti(2).Slijeganja kodma]ih optereeenjaposljedieasuslisljivosti11a,odnosnosmanjenjaporoznosliusljed opterecenja. Poraslom oplereeenja poveeava se slijeganje tomelja zbog deformacije tlauplasticnimzonamaipovecanogbocnogistiskivanja(distorziono deformisanje) sve dok ne dode dosloma tla (sl. 14.1.-c, d,e). Slomtlamozedanastupikaosarnoprobijanjenapovrsini(sl.14.1.-c), zatimkaoopStislom(sI.14.1.-d)ililokalnislom(sI.l4.1.-e).Uzbijcnomnu nastajeuzmaledeformacijeopstislomnacijelojplohislomadoksuurahlom prisutnasarnolokalnasmicanjaokarubovatemeljaipridostavelikim deformacijama.Terzaghirazlikujeovaposljednjadvatipaslomapriizboru pararnetara cvrst06e na smicanje(c,({1 ). Primjenornteorijeelasticnostidobijeselineamaovisnostizmedu opterecenja i slijeganja tlu.,ali nepru7'..anikakve podatke 0kriticnomopterecenju qr, jer selinijaovisnostiproduiavaiprekoovogkriticnogopterecenja.Medutim,u podrucjumalihoptereeenjaispodqd(s1.l4.I.-b)razlikeizmedulinijerealnog ponasanjatlailinijekq,judajeteorijaelasticnostiSIlrninimalne,te je opravdano provestiproracunslijeganjatlaispodtemeljapremateorijielasticnosti.Kriticno opterecenje{jjiznalazisepremateorijipJasticnostiinaosnovunjegaseodredi dopusteninapon q d. Kadabizazadanotloitemelj,usvakomslucaju,magIinacrtati deformacionulinijuovisnu0opterecenju,tadabismojednostavnoodredili dopusteno opterecenje.Primjenom teorije elasticnostii teorije plasticnosti ne moze se dobitirealno ponasanje tla.Najnovijirazvojmehanike tiai prirnjena numerlckih metoda,uzkoristenjeracunara,omogucitcedaseunekimslucajevimaodredi neIinearanodnosdeformacijaufunkcijiopterecenja.Zaznacajnijeobjektesa slozenijim geotehnickirn osobinama to se i cini zasto je potreban slozeniji, ohimniji i veti eksperirnentainirad, Dopustenim opterecenjem tla nazivamo 000 opterecenje kojem djeiuje na tlo,adaneizazovevelikedeformacijeislomt.lapodnajnepovoljnijim usiovima. Dopustenoopterecenjeodredujesenabazigraniene110sivosti(ia,uz odgovarajucegfaktorasigurnosti(FJkojiseusvajaovisno0mnogimuticajnim faktorima.Izbor faktora sigurnostiovisi 0svakomposebnom slucajui 0opscZnosti itaenostidobivenihrezuitataispitivanjatlanaterenuiulaboratoriji.Naosnovu kriticnog opterecenja qfodredi se dopu5teno opterecenjeizpoznatog izraza: qr qdop=F'(14,1.) kojise nalazi u podrucju slijeganja dobivenih po teorijielasticnosti(s1. 14.1.-b) Mehallika tla331 IIIRaspodjela napona,slijegaflje jsiom 110 i.spod lemelja 14.2.PRANDTL I PRANDTL - CAQUOTOVO RJESENJE KRITICNOG OPTERECENJA Prandtl je pomocu Airyjeve funkcijenasao rjesenje za kriticnoopterecenje q!koristeciRankineovuteoriju.Onjedaokorektnoanalitickorjesenjeza opterecenjeUoblikutrakepretpostavljajucidaispodtemeljanematezine (besteZinskiprostor- y= 0).Poredovepretpostavke,zaodredivanjegranicnog opterecenja ucinjenaSli jos i sHjede6a pojednostavljenja: trakaslitemeljjegladak,tesetrenjeizmedustopeitla zanemaruje; >- cvrstoca nasmicanje duzefie' f'se zanemaruje; klizna ploha izmedukrajnjih klinova ima oblik logaritamske spirale; >- opterecenje temelja je simetricno. Prandtlovorjesenjemozeseobjasnitinasemislomatlak?jasefonnira ispodHnijetemeljaahnadubiniDispod terena uzimajucitezinu tla iznadtemelja kao optereCenje q(y. D)(sI.14.2.).Serna sloma potpuno je simetricna i na desnoji nalijevojstranitemelja.Pretpostavljase postepenrastopterecenja temelja,sve do njegovekriticnevrijednosti(lJ.lspodtemeljau podrucjuklina a,h,c,a u trenutku prekoracenjagranicnenosivosti,formiraseRankineovostanjeaktivneplasticne ravnotezesaravnirnkliznirnpovrsinamakajesatemeljimazaklapajuugao a+0//2.Usljeddjelovanjaaktivnezemljaneprizmeformirajuseboeno pasivniklinaviadeibd'e',saravnimpovrsinamaklizanjakajesaharizantalom zaklapajuugaof3= 45"-0//2.Prostorizmeduovedvijeprizmenalazitcese, takoder, u granicnamstanjuravnoteze,pace se prikriticnomopterecenjusmaknuti pokrivojkliznojpovrsinismicanja.Najnizapovrsinauovojzonipredstavlja granicnulinijuklizanjai uzimaseu oblikulogaritamskespiralesa polomu tackia odnosno b i jednadzbom: (14.2.) i duzinom: n - -IRq! ad = roe 2(14.3.) Spirala(c,d)nazivase"geotehnicka"logaritamskaspirala,kadkoje rezultantninaponQ,(bezkohezije)prolazikrozpolspirale(a).Naslici14.2.sile Qi predstavljajurezultantunarmalnih naponajonoga dijelaotpornostinasmicanje (1'f) kojiodgovara trenju(0- tgffJ) , dok iT, predstavlja rezultantu kohezije. 332Mehanikatia 14.Nosivosttloispod remelja , Sf.14.2.KLizne povrsine centricno opterecenog temelja po Prandtlovu rjesenju. PromatranjemuslovaravnoteZeuhorizontalnomivertikalnom smjerusvakepojedinaenezoneinjihovimsumiranjemdobijesePrandtl-Caquotov obrazac za kriticno opterecenje (Sarac,1989) u obliku: za koherentno tlo, gdje je e > D,0/> 0 : qj=y .D.tg2(45"+ 0//2). e"" +0//2).e"" -d, tgo/ iii u opcem obiiku: odn08no: gdje je: iii: N,= ergo/(Nq -1), za nekoherentno tlo, kao sto su pije8ci, sae = 0, 'P> 0 : qj=YD.tg2(45"+'P/2).e",g, (14.4.) (14.5.) (14.6,) (14.7.) (14.8.) (14.9.) Zaslucajbrzognanosenjaopterecenjanazasiceneglinegdjeje c > 0,'P= 0 , dobijemo: odnosno: qj =yD+5,l4e.(14.10.)

{{jRaspodjela nopona, .rlijegm!if! i .doll!flaispou lemelja Za slucaj 1auZne posmicl1e povrsil1e dobijemo prema Feleniusu: qr= y . D + 5,5 . c ,(14.1 I.} 14.3.CAQUOT - BUISMANOV OBRAZAC U slucaju daje:cp> 0;C> 0i r > 0iakopostoji na smicucojplohi trenje, kohezijai vlastita tezina tlaispodCaquot i Buisman dalisu sJijedeciizraz za kriticno opterecenje u opcem obliku: B qf=qNq+c.N'+Y'2Ny,(14.12.) gdjesu:N q' N r: iNrfak10rinosivostikojiodrafavajuuticajopterecenjauravni temeljenja, kohezije i sopstvene tezine tJa ispod temeUnestope. .Uvrstavanjem potpunih izraza za ove faktore dobije se jednadzba u obliku: ql =y. D tg2(45"+ 'fJ/2). e",g+ +'fJ/2)' e",g -1]+ tg'fJ(14.13.) +0,5r B /g(45"+'fJ/2). +'fJ/2)' err". -I]. Prviclan uzimaUobzir opterecenjeu ravnitemelja(q;::;:r D),drugiclan kohezijutla(c)nakliznirnpovrsinarna,atreCisopstvenutefinutla(y)ispod lemelja objekta. 14.4.TERZAGHIJEVO RJESENJE Terzaghi je, polazeci od Prandtlova dao poluempirijski obrazae za proracun granicne nosivosti tla pod djelovanjem vertikalnog opterecenja naternelje uvidubeskonacnetrake,kvadratneikrufnetemelje.Rjesenjeje daozatemelj fundiranudubiniDispodpovrsineterenazatlosatezinomy.Usvojiojeda postojitrenjeizmedutemeljnestopeitla,zbogcegaseispodtemeljane ohrazuje piasticna zona, vee elasticniklin (ABC). lOinABC ispodtemeijaostajeustanjuelasticneravnoteZeipokreeese 21\iednosatemeljem.PriprekoracenjugranicnogstanjaravnoteZeotpof'lla(Q) djeluje poduglomq;na normalukliznepovrsine, tj.vertikalno (51.14.3.).Problem ravnotezeu tlusvodise,dakle, na odredivanje pasivnog zemljanog pritiska. Tacanproracunpremaovojmetodijekomplikovaniji,alitacnijiod prethodnih,te je Terzaghi daDprakticne obrasce za proracungranicne nosivosti tla (qr)i prema uproscenojmetodikoja se koriste viSeu svakodnevnojpraksi, i to za: 334Mt'/Janikn fla 14.Nosivast tiaispod temelja F F Sl.l4. 3.Serna granicne nosivosti ffa po Terzaghiju. };> kontinuiran terneljneizmjerne duzine: qj =cN,. +qNq +O,5yBNy :(14.14.) >- pravougaonitemelj: ql +qNq+O,5yBNy ;(/4.15.) kvadratnitemelj: qj=1,3cN, +qNq +O,4yBNr;(14.16.) krumi temeJj: ql=1,3cN,+qNq

,0INq[,{[/,\1Iil-r .-, . v,-;;l P'JI=+=G I11.tJ.,[II ,Ti-'O,_AM ptA51"stoMAl"" 1r : N\ \1jI, It 11jiI:I""; 1-li,.. -.-+-+--+--l-- " " . -t II\:':%'"" " ollii\111iI '1iI 70 60 50 '/'0 300\05\.0010--40 6UVR1JEONOSTI MciNq(Ne Hq)IVR1JEDMOSTI Nrllt,) Sl.14.4.Faktoriza opCi(N", N", Nr)ilokalni(N'c' N'q' N'y)slom tla,ol'isili 0 uglu smicanja(({J),prema Terzaghiju (jedn. 14. J8.-14.20.). gdje je: L - duzina,a rradijus temelja; Ml'IlOlIika tin335 IIIRaspodjelnflapOlla,slijegallje i slom tfa ispod temelja c - kohezija, ay jedinicna tezina; q= y . D- opterecenje pored temelja na dubiniD; Nt ,Nt:}i Ny- faktori nosivosti. ovisni oduglaunutarnjeg trenjaq;(s1.14.4. i tabela 14.1. i14.2.) Terzaghijevi modifikOvalli faktori nosivosti(Nc' N q' N r ). Ie koeficijemi pasivnog otpora tlaCK p)(jedn.14.22.) '" N,,'Nt;N ,x (a) 05,701.000.0027.0914,219,84 I6.001,10,0129,2415.9011.60 26,301,220.0431,6117,8113,70 36,621,350.0634,2419,9816,18 46,971,490,1037,1622,4619,13 57,341,640,1440,4125,2822,65 67,731,810,203244,0428,5226,87 78,152,000,273348,0932,2331,94 88,602,210,353452,6436,5038,04 99,092,440.443557,7541,4445,4182,0 LO 9,612,6914,73663,5347,1654,36 1110,162,980,693770,0153.8065,27 1210,763,290,85 3' 77,5061,5578,61 1311,413,631,043985,9770,6195,03 1412,114,021,264095,6681,27115,31141,0 1512,864,451.5218,641106,8193.85140,51 1613,684,921,8242119,67108,75171,99 1714,605,452,1843134,58126,50211,56 1815,126,042,5944151,%147,74261.60 1916,566,703,0745172,28173,28325,34298,0 2017,697,443,6425,046196,22204,19407,1I 2118,928,264,3147224,55241,80512,84 2220,279,195,0948258,28287,85650,67 2321,7510,236.0049298,71344,63831,99 2423,3611,407,0850347,50415,}4lon,8800,0 2525,1312,728,3435,0 (a) Kumbho'kar (1993)(b) Nonveiller (1981) Ujednadzbama14.14.- 14.17.faktorinosivostiNmogusedobitipo pojednostavljenim izrazima za: }>faktor opterecenja po Prandtlu: Nq = Ig2 (45"+ faktor kohezije po Prandtlu: N,= (Nq -1). ctg- faktor sopstvene tezine tla ispod temelja priblizno poBrinch Hansenu: Ny;1,8(Nq -1)'lgN' N'yKD , ""_",_l' '.'11.(6)(a! 05,701,000,006,02615,536,052,59 I5,901,070,0052716,306,542,88 26,101,140,022817,137,073,29 36,301,220,042918,037,663,76 46,511,300,0553018,998,314,3926,5 56,741.390,0747,03120,039,034,83 66,971,490,103221,169.825,51 77,221,590,1283322.3910,696,32 , 7,471,700,163423.7211.677,22 97,741,820.203525,1812,758,3536,5 108,021,940,248,83626,7713,979.41 II8,322,080,303728,5115,3210,90 128,632,220,353830,4316,8512,75 138.962,380,423932,5318,5614,71 149,310.484034,8720,5017,2252,0 159,672,730,5711,04137,4522,7019,75 1610,062,920,674240,3325,2122,50 1710,473,130,764343,5428,0626,25 !810,903,360,884447,1331,3430,40 1911,363,611,034551,1735,1136,0079,0 2011,853,88U214,54655,7339,4841,70 2112,374,171,354760,9144,5449,30 2212,924,481,554866,8050,4659,25 2313,514,821,744973,5557,4171,45 2414,145,201,975081,3165,6085,75135,0 2514.805,602,2519,5 (a) Kumbhoikar (1993) (b) Nonveiller (1981) Prema ovim faktorima nosivostisacinjen je dijagram na slici14.4.dok su prematacnijimizrazima(jedn.14.22.)sacinjenetabele14.1.i14.2.Postojivise izrazazaovefaktorenosivostiposebnozafaktorsopstvene tezine(Smith,1993), kao 8to su: Ny=(Nq -1)tg1,4qJ; N,=l,s(Nq -1)lg25,ado 1,0-za 0,qJ > 0,vrijednostjzracunava shodnominterpolacijom.Ako jeekscentricnosttemeljaUobapravca,uzimajuse dva redukciona faktora,te ce redukovaninapon sloma iznositi: Melwnika da [JlRaspodjela napOlla,slijegallje islom tla ispod temelja (14.36.) Ovifaktorioblikairedukcionifaktorimoguseprimijenitiina Terzaghijeveobrasee(14.14.- 14.17.),kadasilaopterecenjadjelujekoso, ekscentricno, temelj je pravougaon i ukopan u teren. 14.6.MEYERHOFOVO RJESENJE NAPONA SLOMA TLA Nabazive1ikogbroja1aboratorijskihiterenskihispitivanjaMeyerhof (1951- 1957) je daometodu za odredivanje nosivostitla plitkih i dubokih temelja, kaoi za temelje na kosini.Naponsloma proracunat je za hrapaveduboke temelje, uzimajuci u obzir otpor smieanja na pomocnojplohipoduglomfJ(ab) kao i trenje na vertikalnoj plohitemelja ac (sI.l4.6.-a). MehanizamslomazaduboketemeljepremaMeyerhofusastojiseodtri zone, s tim da granicna ploha sloma izlazi na povrsinu terena i ovisna je ododnosa DIS i ugla cvrstoce na smicanjef{J Elaslicna zona (1)potiskujebocnoipremagoreprelazneradijalne zone (2)kojesuoptereceneprekopomocnegranicneplohe(ab)klinastom zonomtla (3), prosjecnim opterecenjem: gdje je: q=XYD (zac=O).(14.37.) Naponsloma tla izraZava se izrazom: qj=cN, +qNq +O,5qoNy,(14.38.) Nr,Nq iNr - funkcijeodnosa DIE iuglasmicanjaqJ,aonise