Upload
milojko256
View
178
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
GEOTEHNIGEOTEHNIČČKO INKO INŽŽENJERSTVOENJERSTVO
predmetni nastavnik: prof. dr. sc. Tanja Rojepredmetni nastavnik: prof. dr. sc. Tanja Roje--BonacciBonacci
6. Slo6. Složžene geotehniene geotehniččke građevine nastavakke građevine nastavak
Potporni zidovi
Potporni zidovi su građevine koje služe za savladavanje visinskih razlika na površini terena. Potporni zidovi imaju ekscentrično opterećeni temelj, koji leži na tlu.
Temelji potpornih zidova dimenzioniraju se kao svaki drugi temelj bilo koje građevine. Pri tom je to najčešće obično plitko temeljenje, ali može biti i neka vrsta dubokog temeljenja
DUBOKI TEMELJI često se javlja kod upornjaka mostova , pristana u lukama kako je to prikazano na slikama koje slijede
Potporni zidovi su sastavni dijelovi raznih građevina:
─ krila upornjaka mostova,
─ zaštite predulaza u tunele
─ valobrani,
─ zidovi brodskih prevodnica
─ zidovi suhih dokova
─ građevina koje se izvode u zasjecima i usjecima
─ u nožici nasipa.
Prema tipu se potporni zidovi mogu podijeliti na:─ masivne, gravitacijske;─olakšane, gravitacijske, lagano armirane;─tankostjene, armirane.
MASIVNI, GRAVITACIJSKI POTPORNI ZIDOVI velikih su dimenzija. Kod većih visina, dimenzije postaju ograničavajući čimbenik. Stoga se iznalaze razni načini za savladavanje većih visina.
OLAKŠANI POTPORNI ZIDOVI nešto su lakši od masivnih.Mogu imati štedne otvore ili mogu oblikovno biti prilagođeni tako da mogu nositi zadano opterećenje. U ovu skupinu spadaju zidovi s konzolom i zidovi sa zategom.
TANKOSTJENI, armirani potporni zidovi imaju proširenu, armiranu temeljnu stopu na unutrašnjoj strani i/ili na vanjskoj strani, što ovisi o slobodnom prostoru. Uz to mogu imati rebra ili kontrafore.
Potporni zidovi se dimenzioniraju na aktivni pritisak, jer se smatra da mogu podnijeti deformaciju koja će takvo stanje u tlu izazvati.
0,005*1translacijadapijesak1,5Terzaghi (1936.)0,00ltranslacijadapijesak1,5Terzaghi (1936.)0,005rotacijadapijesak1,5Terzaghi (1936.)0,002rotacijadapijesak1,5Terzaghi (1936.)0,002rotacijanepijesak1,5Terzaghi (1934.)0,0011translacijadapijesak1,5Terzaghi (1934.)0,0011rotacijadapijesak1,5Terzaghi (1934.)0,0005rotacijanepijesak1,5Sherif i sur. (1984.)0,0005rotacijadapijesak1,2Sherif i sur. (1984.)
0,003 do 0,005rotacijadapijesak1,2Matsumoto i sur. (1978.)
0,006 do 0,008rotacijadaprašinastipijesak
10,0Matsumoto i sur. (1978.)
0,0009rotacijadaprašinastaglina
10,0Carder i sur. (1980.)0,0020translacijadapijesak2,0Carder i sur. (1977.)
0,0009 do 0,0024rotacijadapjeskoviti šljunak
8,7Broms i Ingelson (1972.)0,0003rotacijadapijesak2,7Broms i Ingelson (1971.)
Veličina relativnog pomaka, a*/H, potrebna za puni aktivni pritisak
Način pomaka
Zbijeno
ZasipVisina zida
(H)
Izvor
*a veličina pomaka vrha zida; H visina zida; *1 Pomak za postizanje raspodjele pritiska po trokutu s težištem u donjoj trećini zida
Dimenzioniranje potpornih zidova nije ni jednostavno ni jednoznačno.
To najbolje pokazuje analiza 46 m visokog potpornog zida brane Comerford na rijeci Connecticut, koji stoji još i danas.
Zid je projektirao K. Terzaghi oko 1928. godine, a rad o njemu je objavio 1934. godine. Zid je temeljen na čvrstoj stijeni.
Duncan uspoređuje Terzaghiev proračun: a) s proračunom b) po klasičnoj metodi, opterećenje tlakom mirovanja i s c) proračunom provedenim metodom konačnih elemenata. Na slici su prikazani rezultati ove analize.
ϕρ∗g=20,4 kN/m
3ρ∗g=20,4 kN/m
3ρ∗g=20,4 kN/m
3
=δ = 12,8 °projektno
projektno
3 8 ,1 °ϕ δ K = 0,45
= 22,3 °; = 0ekvivalentno
ϕδ
= 42,7 °=33 °; K = 0,5
0
mjerilo15 m
E =1,62 MN/m’y E =0,86 MN/m’
y EE =8,72x
=5,35 MMNN//mm’yE =5,1 MN/m’
x E =10,18 MN/m’x
19,2 m 17,4 m 15,6 m
a) Projekt Terzaghi
11,6 m6,7 m
q =2,74 Mpa
maxq = 3,6 Mpa
maxrezultanta vanjskihsila izvan temeljneplohe - zid nestabilan
b) Standardni proračun c) Proračun metodomkonačnih elemenata
Objašnjenje je slijedeće:Nasip se, i nakon najboljeg mogućeg zbijanja, sliježe u vremenu dovoljno da izazove trenje o zid potrebno za pojavu dodatnog posmičnog pritiska koje u ukupnom sustavu uravnoteženja daje pozitivan moment na prevrtanje i time dodatno stabilizira zid
Potporni zidovi moraju zadovoljiti prema EUROKOD 7 slijedeće:
“Najmanje se, za sve vrste potpornih građevina moraju razmotriti sljedeća granična stanja:
- gubitak opće stabilnosti;
- slom nosive sastavnice kao što je zid, sidro, vezna greda ili razupora, ili slom spoja između tih sastavnica;
- istovremeni slom u temeljnom tlu i nosivoj sastavnici;
- slom prouzročen hidrauličkim izdizanjem tla i sufozijom (ispiranjem);
- pomak potporne građevine, koji može izazvati urušavanje ili utječe na izgled ili djelotvornu uporabu građevine ili susjednih građevina ili instalacija koje se na nju oslanjaju;
- neprihvatljivo procurivanje kroz zid ili ispod njega;
- neprihvatljiv pronos čestica tla kroz zid ili ispod njega;
- neprihvatljiva promjena režima podzemne vode.
DIMENZIONIRANJE POTPORNIH ZIDOVA
Za gravitacijske zidove i složene potporne građevine moraju se razmotriti još i sljedeća granična stanja:
- gubitak nosivosti tla ispod osnovice (prekoračenje nosivosti);
- slom klizanjem osnovice;
- slom prevrtanjem.
Za sve vrste potpornih građevina, ako je to važno, u obzir se moraju uzeti kombinacije gore navedenih graničnih stanja.
prevrtanje oko točke A
klizanje
A
EA
EA
TE
PG
R
opći slomklizanjem kroz tloT
1 T2 T
3
Tn
prekoračenje nosivosti
Mogući mehanizmi sloma za koje treba provesti proračun potpornog zida
Djelujuće sile:aktivni pritisak, EA;hidrostatički tlak, Hw;hidrodinamički tlak U;vanjske, vodoravne sile, V;dodatni tereti na površini (koncentrirani, P, linijski, P' i površinski, q);vlastita težina, G i težina temelja, Gt;pridržanje u zatezi, S;pasivni otpor, EP;trenje na plohi temelj-tlo, T.
b
H
Osnovne mjere:
H-visina zidab-širina temeljne stope
(za sva moguće djelovanja vidjeti EUROKOD 7; 2.4.2 djelovanja)
Potporni zidovi ovog tipa NE DIMENZIONIRAJU SE NA HIDROSTATSKI PRITISAK.
Proračun na prevrtanje
( ) rGrEAEA ∗<∗∑
Gdje je: ( )AEA rE ∗∑ projektni utjecaj aktivnih sila Rd
a rG ∗ projektni utjecaj sila otpora
Mora biti zadovoljen uvjet nosivosti i uporabivosti tako da bude:
Proračun na klizanje
ΣEA
ΣEA
G
Gt
G+Gt
TpotrebnoT
R
R
N
b
.. mogpot TT <
Pri tome je za nekoherentne materijale: Tmoguće =b*(N*tg Ψ)pri čemu je: b širina temelja, tgΨ ≤ tgϕ, a N zbroj svih sila okomitih na plohu temelj-tlo.
Za koherentno tlo potrebno je uvrstiti adheziju između temelja i tla na način: Tmoguće = b*(α*c+N*tgΨ)
pri čemu je, c, kohezija; a*c, adhezija; b, širina temeljne stope. Koeficijent, α, manji je od jedinice. Kreće se prema raznim autorima od α=0,25 za gline s vrijednošću cu = 200 kPa do α=1, za gline s vrijednošću cu=50 kPa.
(prema EUROKOD 7 koriste se projektni parametri dobiveni statističkom obradom podataka iz laboratorija za granična stanja; 2.4.3)
Parcijalni koeficijnti sigurnosti za parametre tla (EUROKOD 7, dodatak A, tabela A.2; γΜ
1,0γγProstorna težina
1,4γquČvrstoća pri slobodnom bočnom širenju
1,4γcuNedrenirana posmična čvrstoća
1,25γc’Efektivna kohezija
1,25γϕ’Kut unutarnjeg trenjaa
vrijednostsimbolParametar tla
a odnosi se na tangens kuta ϕ
Nekoliko primjera oblikovanja temeljne stope potpornog zida, sa svrhom povećanja otpora na klizanje.
b>b1 T
moguæe
Tpotr.T
1 potr.
RR
NN
1
a) proširenje temeljne stope b) nagnuta temeljna stopa
PP
c) aktiviranje pasivnogotpora uz produbljenje
d) mogu i položaji ć istaka za aktiviranje pasivnog otpora
Pomak potreban za postizanje punog pasivnog otpora
0,001rotacijadapijesak1,5Terzaghi (1934.)0,02 do 0,06rotacijadapijesak3Tcheng i Iseux (1972.)
0,132rotacijadaprašinasta
glina1,0Carder i sur. (1980.)
0,025translacijadapijesak1,0Carder i sur. (1977.)0,003rotacijadapijesak2,7Broms i Ingelson (1971.)
veličina relativnog pomaka, a*/H,
potrebna za puni pasivni otpor
način pomaka
zbijenozasip
visina zida H
[m]istraživač
a* veličina pomaka vrha zida; H visina zida;
Može se uočiti da su ovo pomaci za jedan red veličina veći od onih potrebnih za aktiviranje punog aktivnog pritiska. Iz tih razloga ne preporuča se aktiviranje punog pasivnog otpora, većsamo jednog njegovog dijela a što ovisi o procjeni dozvoljenog pomaka.
Provjera nosivosti tla ispod temelja i diferencijalnog slijeganjaEkscentrični položaj rezultante uvjetuje nejednoliku raspodjelu naprezanja ispod temelja.
Rβ
2 Rϕ
R
β1
R
b/3 b/3 b/3
bσm
axR
b/3 b/3 b/3
bσm
ax
σm
in
σ=0
R
b/3 b/3 b/3
b
b1σ
max
σ=0
Plohe sloma ispod temelja u zavisnosti o nagibu rezultante
Moguće raspodjele naprezanja na plohi temelj – tlo
REDUKCIJA TEMELJNE PLOHE, nova računska površina za proračun naprezanja na dodiru temelj-tlo.
Rb/6
b/3
b
eD
f
b1
+σ1
+σ1
-σ2
σ =02
P
P
EA
EA
R
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ±=σ
be61
FP
2,1
F= b * 1m' → površina temeljne plohe na 1m'
e < b/6 ⇒ σ1 i σ2 tlak
e > b/6 ⇒ σ1 tlak, σ2 vlak
b’ = 3 [(b/2) – e]
pri tom je σ2 = 0
Provjera globalne stabilnosti potpornog zida
Postoje uvjeti u tlu kod kojih je nužno provjeriti globalnu stabilnost potpornog zida kao cjeline, uključujući i okolno tlo, na klizanje. Jedan od tipičnih slučajeva je pojava tla lošijih svojstava ispod sloja podtemeljnog tla.Proračun najgrublje može izgledati tako da se provjeri ravnoteža momenata sustava kako je to prikazano slijedećom jednadžbom:
)lWRTlE()lElWlG(
MM
2W2PPAA1W1G
mp
∗+∗+∗<∗+∗+∗
<
∑∑∑
T1
T2
T3
Tn
EA
W1
W2
W3
G
RlP
lW1
lW2
lG
pijesak
glina
potencijalnaploha loma
jedno od mogućih središta potencijalnog kliznog kruga kroz glinu
MONTAŽNI ZIDOVI i ZIDOVI OD GABIONA spadaju u gravitacijske potporne zidove, ali imaju određene posebnosti. Mogu imati temelj, ali mogu ležati i izravno na uređenoj podlozi na tlu. Pod uređenom podlogom smatra se poravnato i lagano zbijeno tlo na koje će se zid polagati. Moguće ga je izravnati slojem uvaljane drobine ili šljunka. Zidove od montažnih elemenata moguće je postaviti na betonski temelj. Za zidove odgabiona temelji se također izvode od za to posebno izrađenih gabiona manje visine (0,3 do 0,5 m). Ako imaju temelje, dobro je da oni budu nešto širi od samog zida.
Montažni zidovi i zidovi od gabiona su propusni za vodu.
Punjeni su raznim punilima, od lomljenog kamena do šljunka i drobine različite krupnoće. To međutim ne znači da i kod njihovog projektiranja ne treba posvetiti dužnu pažnju odvodnji. Zasip u gabionima, a i u zidovima od montažnih elemenata može se štititi od kolmacije sitnijim česticama koje donosi voda, ugradnjom geotekstila na strani prema tlu bilo na zidu bilo na tlu. Ovo nešto poskupljuje gradnju ali osigurava trajnost zidovima. Gabioni su košare pravilnog oblika, najčešće dimenzija 1x1x2 m za zidanje zida odnosno 1x2x0,3 m za temeljne dijelove. Na slici koja slijedi prikazana je košara za zid od gabiona
Košare za gabione(lijevo) i vrste plastičnih mreža za njihovo izvođenje (desno), Netlon, gore: Tensar, dolje
Moguće oblikovanje lica zida od gabiona
Detalj složenih košara obloženih geotekstilom
Složeni visoki zid od gabiona
Ozelenjeni zid od gabiona
Gabionski zid za zaštitu od buke
Zašt
ita o
d er
ozije
(mul
jnit
ok)
Zidovi od montažnih elemenata (prečki), imaju slična svojstva kao i zidovi od gabiona. Opterećenja prihvaćaju odmah po završetku gradnje i povezivanja zbijenim nasipom ili zasipom sa zaleđem.
vezni elementi (prečke)
prostor zaispunu
šljunkom ilidrobinom
Gotovi montažni zid
OLAKŠANI POTPORNI ZIDOVI
Zid s konzolomZid s konzolom može se primijeniti i do visina od 10 metara. Poprečni presjek prikazan je na slici 3.39 zajedno s dijagramom aktivnih tlakova. Konzola se izvodi na 2 do 3 metra ispod krune zida. Dužina joj ne bi trebala biti veća od 2,0 metra, što vrijedi inače za takve konzole. Nakon izvedbe betonskog tijela zida, na konzolu se ugradi tlo koje djeluje kao dodatni teret (G1), koji sustavu daje pozitivan moment i time dodatno stabilizira zid.
EEAred
A
ϕ
ϑ
puni dijagramaktivnog tlaka
reducirani dijagramaktivnog tlaka
sjena odkonzole
G
G1
rEA
=H/3
H
r < H/3EA
A
I
I
II II
kritični presjeci položaj armature
Presjeci zida s konzolom koji se dimenzioniraju po pravilima armiranog betona i skica položaja armature u zidu
Zid sa zategom
ΣEA
ΣEA
GG
S
S
R1
RRR1
skrivenagreda
Zid sa zategom i pripadajuće sile za proračun
ϑ=45°+ϕ/2
ϑ= 45°−ϕ/2
skrivenasidreniblok ili zid
zatega
greda
Položaj sidrenog bloka kod zida sa zategom i skrivena greda
Da bi se pasivni otpor ostvario mora doći do pomaka. Taj se pomak može regulirati prednapinjanjem zatege i aktiviranjem dijela pasivnog otpora prije nego zid preuzme potpuno opterećenje, tako da se nakon ostvarenja pune sile u zatezi ostvari manji dio pomaka koji, zajedno s izduženjem zatege, omogućuje zidu dovoljan pomak da se aktivira minimalni, puni aktivni pritisak.
h1 hS<P
P
e = g h Kp2 P
ρ∗ ∗ ∗ ep2
e = g h-h ) Kp1 1 P
ρ∗ ∗( ∗
ep1
P =(e +e )/2*hP p1 p2 1
Dijagram pasivnog otpora iza sidrenog zida ili bloka
Sidreni blok mora se dimenzionirati tako da može preuzeti potrebnu vlačnu silu. Poseban detalj treba posvetiti mjestu usidrenja zatege. Ako se radi o sidrenom zidu, treba ga dimenzionirati kao nosač kojem su mjesta sidrenja oslonci. U tom slučaju potrebno ga je armirati.
Ako nije moguće izvesti sidrišni blok ili zid može se ugraditi geotehničko sidro. Tada je potrebno na zidu ugraditi ležaj za glavu sidra. Kakav će ležaj biti ovisi o vrsti sidra. Sidrišno tijelo mora se izvesti izvan aktivnog kliznog klina.
s
glavasidra
kri
kut kritičneklizne plohe
vena
dren
aža sidreno tijelo
nastalo injektiranjem
sidrogreda
Potporni zid usidren geotehničkim sidrom u prostor iza kritične klizne plohe (Vidi EC 7 za sidra)
TANKOSTIJENI, ARMIRANI POTPORNI ZIDOVI
podrumzasjek
tankostijeni potporni zidovikoji se izvodeu zasjecima
kontrafor
kontrafor
nosač
prijelaznaploča
upornjakmosta
nasip nasipnasip
nasip
Ovaj tip potpornih zidova je dugo godina bio u modi usporedno s upotrebom armiranog betona u graditeljstvu. Ovi su zidovi prikladni za izvedbu od predgotovljenihelemenata zida u tvornici betona.
Gzida
Gukupno
Gnasipanasip nasip
Učinak opterećenja temeljne stope zida nasipom
Ovakvi su zidovi vrlo stabilni na prevrtanje i klizanje. Nosivost ovisi o kakvoći podtemeljnog tla. Mana im je mogućnost pojave vlačne pukotine na kritičnom presjeku između zida i temelja.
H
Df
0,5 do 0,7 H
0,1 H
0,1 H
min0,02
0,1 H
T
G+W
A
I
EA
EP
ϕ
Ikritični presjek I-I
Proporcije tankostjenog armiranog konzolnogpotpornog zida
Sile koje ulaze u proračun zida
POTPORNE GRAĐEVINE OD ARMIRANOG TLAkao krila mostova
Mogu se koristiti i pri gradnji:završetka nasipa – upornjaka mosta; kada je stup mosta temeljen duboko,
neovisno o nasipu od armiranog tla; vijadukta, zamjenu armiranim tlom; nasutih brana; obrambenih nasipa; nasipa za željeznice; naselja na kosini; raznih industrijskih pogona koji tehnološki zahtijevaju denivelaciju tla;vojnih građevina (bunkeri); sportskih građevina (skijaških skakaonica);zaštitnih nasipa za tankvane;
pristana i obala plovnih kanala itd.
Francuski arhitekt H. Vidal je svoj izum patentirao 1966. godine kao Terre Armee. Godine 1969.
Tehnologija izvedbe armiranog tla zahtijeva s jedne strane gradivo kojim se armira, a s druge strane tlo koje se armira. Iz toga proizlazi da su ovakve građevine u osnovi NASUTE GRAĐEVINE, u koje se tijekom nasipavanja i zbijanja UGRAĐUJU VLAČNI ELEMENTI, ARMATURE.
Model s licem od papira, armiran papirnatim trakama
Model s licem od papira, armiran listovima papira
GRADIVAArmature
Metalna armatura Armature od plastičnih masa
GEOMREŽE. Pojavljuju se nešto kasnije i još uvijek se ispituju raznovrsne mogućnosti njihove primjene u graditeljstvu. Postepeno zamjenjuju pocinčane mreže u raznim primjenama.
1. Djeluju filtrirajuće.2. Djeluju odvajajuće.3. Imaju velike vlačne čvrstoće.4. Nije ih moguće parati.5. Ne jedu ih životinje koje žive u tlu (krtice,
štakori).6. Kemijski su postojani na određena onečišćenja
koja se mogu pojaviti u tlima.7. Do danas nije dokazan negativan utjecaj starenja.8. Mogu biti obojeni, a boja im je postojana.
GEOTEKSTILI, koji mogu biti netkani, tkani, pleteni i sl. Pojavili su se ranije u upotrebi. Ima ih raznih vrsta i kakvoće. Primjenjuju se kao armature i kao filtarski i odvajajući slojevi.
Kompozitni geotekstil, geomreža između dva sloja netkanog geotekstila
Geomreže
Nasipni materijal
Kao nasipno gradivo, koristi se u pravilu nekoherentno tlo.Takvo tlo dobro prijanja uz armaturu i ima dobra filtrirajuća svojstva. Potporne građevine od armiranog tla ne dimenzioniraju se na djelovanje hidrostatskog tlaka.
Lica građevina od armiranog tla
Armirano tlo bez lica
Lice građevine armirane geotekstilom
DIMENZIONIRANJE POTPORNIH GRAĐEVINA OD ARMIRANOG TLA
translacija
zaokret
slijeganje+∆
klizanje pucanjearmature
proklizavanjearmature opći slom kroz
tlo i građevinumoguće deformacije
prevrtanjepri prekoračenju nosivosti
Mogući mehanizmi loma za koje treba provesti proračun potporne građevine od armiranog tla
Građevinu od armiranog tla potrebno je provjeriti:za vanjsku stabilnost na;─ klizanje,─ prevrtanje oko vanjske točke, ─ naprezanje tla ispod vanjskog lica građevine i usporediti s nosivošću
tla (Df=0),opću stabilnost;za unutarnju stabilnost na;─ pucanje atmature,─ proklizavanje, čupanje armature i kidanje na mjestu usidrenja,─ razne oblike deformacija koje su svojstvene samo ovim potpornim
građevinama.
Oblikovanje klizne plohe unutar građevine i način djelovanja armature
σ1
σ30 1
10
20
30
2 3 4 5 6 [Mpa]
[Mpa]
kidanje
kliz
anje
r armirani pijesak
čisti pijesak
prividnakohezija
c
Rezultati troosnog ispitivanja
Vrijednost prividne kohezije, c, izravno je povezana s gustoćom armature i njenom vlačnom čvrstoćom prema izrazu:
HTKc arm
P ∆∗=
pri čemu je:
KP=tan2(45°+ϕ/2);
Tarm = jedinična vlačna čvrstoća armature
∆H = uspravni razmak između slojeva armature.
Harmatura
raspodjela vlačnognaprezanja u armaturi
raspodjela posmičnognaprezanja na dodiru armature i tla
Raspodjela naprezanja u armaturi i na dodiru armature i tla
H -
visin
a g
rađe
vine
ττ
σvl.0
L - duljina armature
područje otpora
vlačnih naprezanja
l - sidrišna duljina a
aktivniklin
područje najvećih
Aktivno i otporno područje unutar građevine od armiranog tla.
Može se uočiti da je potencijalna klizna ploha bliže licu zida od onih koje bi se javile u istoj građevini bez armature.
HH
--
vv
ii
ss
ii
nn
aa
gg
rr
aa
đđ
ee
vv
ii
nn
ee
područje otpora
područjeotpora
armatura
aktivniklin
aktivniklin
ϑ ϕ/2= 45°+
Kritična klizna ploha iza potporne građevine u nearmiranom (lijevo) i armiranom (desno) tlu
Izvedba potpornih građevina od armiranog tla
geotekstil
podloga
nasip
gotovi elementi
g
ili geomreža
eotekstil
podloga
FAZA 1 FAZA 2
FAZA 3 DETALJ
oslonac metalnogpodupirača
cijevdaskegeosintetik
100
cm
90 c
m
jako zbijeni dio, smanjuje slijeganje
75 c
m
podupore odstranjenelice zauzima konačan oblik
humus asfalt16 cm 6 cm
kolnik
lice
vodilice
armatura
Nasipavanje iza zida armiranog metalnim
trakama s licem
pokretno lice koje prati slijeganje nasipa
Podupore uspravnih iskopa
jam
a
građ
evna
jam
a
građ
evna
jam
a
građ
evna
jam
aR PV
RPV - azina
odzemneode
Rpv
R P V
R PV
geotehn ičk osidro
vodoravna
r
r
a
a
z
z
u
u
p
p
o
o
r
r
a
akosa
slobodnostojeća
višestrukousidrena
sa zategom razuprta
građ
evna
zatega sidreni blok ili zid
zagatne stjenke, vrste i načini pridržanja
Uspravni iskopi, raznih dubina, javljaju se u građevinarstvu vrlo često. Razlog može biti oblik i primjena građevine, skučeni slobodni prostor potreban za gradnju, zaštita okolnih građevina prilikom iskopa i niz drugih razloga. Način pridržanja ovakvih iskopa u građevinskoj praksi vrlo je raznolik. Razvojem tehnologije povećavaju se mogućnosti pridržanja i njihova raznolikost.
Pri izvođenju iskopa u bilo koju svrhu, može se ostati s kotom dna iznad razine podzemne vode, ali se može zaći i ispod razine podzemne vode. Ako iskopani prostor treba ostati nepotopljen, a dno iskopa seže ispod razine podzemne vode, tada zaštitna građevina mora biti vododrživa. U tom slučaju će na nju djelovati hidrostatički pritisak.
Podjela ovih građevina bi mogla biti na
PRIVREMENE GRAĐEVINE ILI PODGRADE I
STALNE GRAĐEVINE ILI ZAGATNE STIJENKE .
Proračun i dimenzioniranje
Na slici su prikazani mogući načini sloma zagatnih stijenki. Opaža se da se na svim crtežima pojavljuje zatega. To je stoga što se za veće dubine iskopa zagatna stijenka mora pridržati da bi bila ekonomične dužine. Vrlo su rijetke slobodno stojeće zagatne stijenke kao trajne građevine, iako ih ima u praksi. Pridržanje ne mora biti zatega već može biti sidro ili razupora koju se kasnije zamjenjuje s nekim od nosivih dijelova građevine. Bitno je da na slobodnom dijelu zagatne stijenke postoji jedno ili više pridržajnih mjesta.
Slobodnostojeće zagatne stijenke (žmurje)
Slobodno stojeće žmurje koristi se za podgrađivanje plićih iskopa koje je potrebno štititi od dotoka podzemne vode. To je vitka, tankostijena građevina zabijena u tlo. Kako nije spriječena deformacija slobodnog dijela, na poduporu djeluje aktivni pritisak. Opterećenje sa slobodnog dijela podupore prenosi se njenom deformacijom u zabijeni dio. Time se aktivira pasivni otpor, koji preuzima vanjsko opterećenje.
U statičkom smislu slobodno stojeća zagatna stijenka je do dna iskopa konzola, ali je njezin u tlo zabijeni dio statički neodređen. Da bi se moglo provesti proračun potrebno je uvesti neke pretpostavke.
Uvažavajući činjenicu da je pasivni otpor ovisan o veličini deformacije, to može poslužiti kao polazište za daljnje proračune. Na slici je prikazana ovisnost raspodjele otpora tla o otklonu zabijenog dijela krutog žmurja koje zaokreće oko točke O. Pomaci obilježeni s 1, 2 i 3 rezultiraju raspodjelama pasivnog otpora označenim brojkama 1, 2 i 3. Bitno je uočiti da ni jedna krivulja raspodjele otpora ne prelazi graničnu crtu kojom je prikazan najveći mogući pasivni otpor.
13 2
smjerpomaka
dn
krutazagatnastijenka
o iskopa
123K Pmax d
O
Da bi sustav bio u ravnoteži treba zadovoljiti tri osnovna uvjeta: ΣΣΣ
XY M
}
dno iskopa
pomak žmurja
K Pmax
KA
d
H
A
B
Ukupna raspodjela pritisaka na slobodno stojeće žmurje
Rješenje je moguće naći i grafoanalitičkim putem uvažavajući da raspodjela pasivnog otpora ima dva dijela. Prvi dio ima oblik parabole sa strelicom, s, i visinom, d, a drugi dio ima oblik trokuta s bazom na osi apscisa, veličine, f, i visinom, d, kao na slici. Postupak je iterativan, mijenja se dubina zabijanja, d.
dno iskopa
K Pmaks
KA
d
H
A
B
EP1EP2
EA
sf eA
ePmax
H+d
/2
H+(
2/3)
d ∗
H+d
/3
ΣX:
EA-EP1-EP2=0
EP1=2/3*d*sEP2=1/2*d*f
0,5*KA*γ*(H+d)2 - 0,5*d*f - (2/3)*s*d = 0
3s4
dE2f A −=
ΣMA
dno iskopa
K Pmaks
KA
d
H
A
B
EP1EP2
EA
sf eA
ePmax
H+d
/2
H+(
2/3)
d∗
H+d
/3
EA*2/3*(H+d)-EP2*[H+(2/3)d]-EP1*(H+d/2)=0
EA*2/3*(H+d)-0,5*d*f*[H+(2/3)d]-(2/3)*s*d*(H+d/2)=0
3s4
dE2f A −=
s= (3*EA*H)/d2
EP1=2/3*d*sEP2=1/2*d*f
dno iskopa dno iskopa
d d >d1
d/2 d/2
H
A
B B
s s-f
eA e
AePmaks e
Pmaks
H
A
K Pmaks
K Pmaks
KA
KA
-f
a) b)
Grafička kontrola rezultata dimenzioniranja slobodno stojećeg krutog žmurja: a) ne zadovoljava; b) zadovoljava
Približne vrijednosti dubine zabijanja slobodno stojećeg žmurja, d, u nekoherentnom tlu
0,75 Hjako zbijenopreko 50
1,0 Hzbijeno31-50
1,25 Hsrednje zbijeno11-30
1,5 Hrahlo5-10
2,0 Hvrlo rahlo0-4
Dubina zabijanja, dRelativna gustoćaBroj udaraca SPP-a, N
Sigurnost od hidrauličkog slomaU slučaju da u tlu postoji podzemna voda, čija se razina ne može sniziti zahvatima s vanjske strane podgrade, a u jami je predviđen rad u suhom, voda će se crpiti iz jame. Najčešće se javlja u nekoherentnim materijalima, ali se može javiti i u obliku proboja nepropusnog sloja na dnu jame, ukoliko ovaj nije dovoljno debeo. Može izazvati katastrofalne posljedice. Na pojavu hidrauličkog sloma najosjetljiviji su zbijeni pijesci.
∆A∆l ∆Η
Η
Strujna cijev
Razupora
Strujnice
Nepropusna podloga
w
wčč.krit
)(i
ρρ−ρ
=
.izl.rač.,krit ii >
Kod razuptrih zagatnih stijenki ovo može odrediti potrebnu dubinu zabijanja