TEHNOLOGIJA RADOVA

ZEMLJANI RADOVI – OSNOVNO O OSOBINAMA TLA

PREDMETNI NASTAVNIK:

DRAGAN ARIZANOVID

2

TEHNOLOGIJU ZEMLJANIH RADOVA NE ČINE SAMO MAŠINE...

3

...NI SAMO SINHRONIZOVANI PROCES TRANSPORTA I OBRADE MATERIJALA

ZEMLJANI RADOVI SU VAŽAN DEO NAŠIH PROJEKATA

U okviru proučavanja tehnologije zemljanih radova upoznavademo primenu građevinskih uređaja i mašina u složenim procesima delovanju na tlo koje obrađuje zemljani materijal i menjajudi njegova svojstva daje novi „proizvod“.

Zemljani radovi se u najvedem delu izvode upotrebom mehanizacije, koja je opremljena specijalizovanim radnim organima oblikovanim tako da izvođenje radova olakšaju i ubrzaju a neophodnom osoblju i rukovaocima omogude što komfornije uslove rada.

Da bi se pristupilo radovima u prostoru o kome, uprkos različitim postupcima neposrednih istraživanja i prikupljanja posrednih saznanja, nemamo tačne i potpune informacije mora se vladati nizom srodnih naučnih disciplina, kao što su: geologija, petrologija (litologija), petrografija i mineralogija.

„Uranjanje“ novog građevinskog objekta u „beskonačni poluprostor“ zahteva vedu pažnju od ostalih graditeljskih procesa, jer se ljudi i mašine suočavaju sa pojavama, silama i opasnostima na koje moraju reagovati u nepovoljnim uslovima, za koje nisu uvek pripremljeni i nemaju uvek tehnološku opremu.

4

TERMINI KOJE DEMO KORISTITI U RADU

Stene su prirodni agregati ili kombinacije jednog i više minerala.

Minerali su prirodna, neorganska, čvrsta tela određenog hemijskog sastava i uređene atomske građe.

Građevinsko tlo su čestice manje od 75 mm i definisano je standardom ASTM D2487. Građevinsko tlo u širem smislu su obluci i komadi od 75 -300 mm.

Termin “stena” se odnosi na materijal u komadima > 300 mm.

Stene se klasifikuju prema mineraloškom sastavu, veličini zrna i postanku na :

Magmatske stene: granit, diorit, gabro (krupnozrne), riolit, andezit, bazalt (sitnozrne);

Sedimentne stene: konglomerat, breča, peščar, laporac (klastične), krečnjak, dolomit, kreda, kremen (neklastične);

Metamorfne stene: škriljci, šisti, gnajs, mermer.

Formacija je individualna vrsta stene ili mnoštvo stena homogenih geoloških svojstava sa određenim granicama u prostoru, tj. imaju definisanu zapreminu.

5

Od ostalih radova se razlikuju po:

obimu (daleko je vedi od obima betonskih radova kao najmasovnijih radova u oblasti visokogradnje) i

stepenu mehanizovanosti (odnos vrednosti radova izvedenih primenom mašina i ukupne vrednosti radova izvedenih na istom projektu) koji ukazuje na stepen zamene ljudskog rada - mašinskim.

Čovekova snaga je 0,10 KS a građevinskih mašina više stotina konjskih snaga.

Tehnologije zemljanih radova je nemogude razumeti ukoliko se pravilno ne razumeju osnovni principi funkcionisanja i racionalnog angažovanja građevinskih mašina. U građevinskoj mašini su dve mašine:

1. pogonsku mašinu - pokrede mašinu (pretvara energiju u pogon) i

2. radnu mašinu - obavlja radnim organom određenu operaciju.

Daljom podelom mašine dolazimo do sklopova. Osnovni sklopovi su: motor, transmisioni uređaj, sistem za upravljanje, sistem za pokretanje i radni organ.

Sklop sadrži delove koji su oblikom i mestom, vezama sa drugim delovima i načinom funkcionisanja prilagođeni izvršavanju specifičnih radnih zadataka.

6

TEHNOLOŠKA OSNOVA ZEMLJANIH RADOVA

OSNOVNE OPERACIJE MAŠINA

PRIPREMA TERENA

Mašinsko uklanjanje rastinja koje bi ometalo izvođenje radova ili kretanje vozila, a u slučaju ostanka raspadanjem izazivalo nepravilno sleganje.

Mašinsko uklanjanje veštačkih objekata u tlu ili na tlu (temelji srušenih objekata, zaostale instalacije, neorganski šut) koji ometaju fundiranje ili građenje objekta. Učešde ljudskog rada je minimalno - olakšavanje pristupa mašina, sečenje stabala i miniranje stene (temelja samaca) na površini terena i popravka konačnih rezultata rada.

7

OSNOVNE OPERACIJE MAŠINA

ISKOP MATERIJALA

Iskop vezanih i nevezanih materijala, u prirodnom stanju ili iz veštačkih objekata, suvih i vlažnih ili ispod vode... u cilju obezbeđivanja sirovinskog materijala za izgradnju objekata ili stvaranje prostora za njihovu izgradnju.

Iskop najčešde uključuje i utovar u transportna sredstva.

Čovek učestvuje samo kao rukovaoc mašine.

TRANSPORT MATERIJALA

Promena okruženja, kao deo čovekovih aktivnosti, je u vezi sa pomeranjima velikih zemljanih masa.

UGRAĐIVANJE MATERIJALA

Ovo je najsloženija faza jer se zahteva visok kvalitet radova. Ugrađivanje se najčešde vrši dinamičkim dejstvom mašine ili radnog organa. Debljinu sloja određuju svojstva sloja, performanse mašine i projektovani kvalitet radova.

Na mašinama postoje digitalni uređaji za merenje stepena zbijenosti sloja, korekciju radnih parametara u slededem ciklusu i beleženje konačnih rezultata rada u cilju kompletiranja baze podataka o izvršenim radovima.

8

UTICAJI KOJI SU OBLIKOVALI SADAŠNJE STANJE TLA

Raspadanje stena je kontinualni rad prirode na snižavanju planina, a sile raspadanja izazivaju 2 grupe procesa:

1.Hemijsko razlaganje - rezultat hidratacije, hidrolize, oksidacije, karbonizacije i rastvaranja.

2.Mehaničko usitnjavanje - rezultat zamrzavanja vode, temperaturnih promena vazduha, hlađenja stenske mase, kidanja delova radom vode i tektonskim pokretima, i dejstvom korenja biljaka.

Osnovni tvorci geomorfoloških formi su globalni procesi.

Globalne procese izaziva 6 sila:

1.led (morene)

2.voda (doline i klisure, plavne ravni, terase, muljni peskovi)

3.vetar (dinski pesak, les)

4.vulkani (tokovi lave, vulkanske breče i tuf)

5.gravitacija (klizišta, odroni)

6.pokreti kore (rasedi, nabori, sinklinale i antiklinale) 9

VODA DUBI DOLINE I RAZORENE STENE NOSI U NIŽE KRAJEVE

VETAR OBLIKUJE SVET RAZARAJUĆI I STENE

LEDNICI SU UČINILI DA I NAJVIŠE PLANINE POSTANU MNOGO NIŽE

13

Najvažniji razlozi za ispitivanje tla su:

• Izbor oblasti za formiranje pozajmišta za tlo od koga se gradi nasip.

• Potreba za prepoznavanjem mogudih a pogodnih metoda obrade zemljišta.

• Potreba za nekim oblikom ojačavanja tla ili poboljšavanja karakteristika.

• Zahtev da se izvede površinska ili podzemna drenaža.

• Izbor ekonomski najpovoljnije trase autoputeve u vezi sa uslovima zemljišta.

• Izbor oblasti boljeg zemljišta za preseljenje inženjerskih objekata čime se ostvaruju značajne uštede u troškovima fundiranja.

• Projektovanje proširenja postojedih objekata (dogradnja).

• Istraživanje uzroka slučajeva u kojima se dogodio neuspeh u fundiranju, da bi se saznali uzroci i projektovali sanacioni radovi.

RAZLOZI ZA GEOTEHNIČKO ISPITIVANJE TLA

14

Prethodnim radovima se prikupljaju rezultati o karakteristikama tla. Istražni radovi se obavljaju i na terenu (bududem gradilitu) i u laboratoriji a svi dobijeni rezultati i zaključci se koriste u projektu.

15

Obuhvat istražnih radova

• Jednostavni vizuelni pregled površine zemljišta ili stanja u plitkih istražnim jamama.

• Detaljna studija zemljišta i podzemnih voda u razumnoj dubini (uticaj zona) izradom istražnih jama, šahtova i analizom ispitivanja izvršenih na terenu i u laboratorijskim uslovima.

Istražnim radovima se dobijaju podaci za važne delove pripreme gradnje:

• Izbor tipa temelja, njegovo oblikovanje i proračun.

• Proračun realnih i konkurentnih cena ovih radova za ponude.

• Planiranje tehnike izgradnje.

• Izbor odgovarajude građevinske mehanizacije.

• Studije opravdanosti izbora lokacije lokacije.

• Procenu troškova za pripremne radove i uređenje gradilišta.

• Studija uticaja životne sredine na gradnju predloženog objekta

OBUHVAT I REZULTATI ISPITIVANJA TLA

16

Tlo se u prirodi nalazi u slojevima koji su raznih debljina, homogenosti sastava, mehaničkih karakteristika čestica, veličine zrna, vlažnosti...

Ispitivanje tla je ograničeno na uvid u stanje na malom prostoru, što je uzrok velike nesigurnosti u procenu tla prostoru od značaja za objekat.

Pored toga, istražne bušotine daju informacije o velikom broju slojeva a te informacije ne moraju važiti ni za malo udaljenije zone iste dubine.

Da bi inženjeri donekle kontrolisali ovaj obim neizvesnosti potrebna su određena uprošdenja prilikom svih tumačenja nalaza uzoraka tla.

Šeme pokazuju kako je to izvršeno u slučaju dve bliske bušotine.

16

17

UTICAJ KARAKTERISTIKA TLA NA TEHNOLOŠKE PROCESE

Ova grupa parametara predstavlja suštinsku odrednicu šireg izbora mašina za zemljane radove.

Količina vlage u tlu utiče na otpor rezanja i na plastičnost i lepljivost materijala (na koeficijent punjenja radnog organa).

U odnosu na težine materijala u zbijenom i rastresitom stanju podela tla je na:

1. Lake terene (suv zemljani ili glinovit materijal),

2. Srednje terene (obična zemlja, suvi pesak i/ili šljunak, peskovita zemlja, srednje vlažna glina, laka glina visoke vlažnosti, teška glinovita zemlja) i

3. Teške terene (mokar pesak i/ili šljunak, smrznuti pesak i/ili šljunak, tucanik, glinovito zemljište).

18

KLASIFIKACIJA TLA

Klasifikacija tla je osnovno oruđe u proučavanju svojstava tla i inženjerskom rasuđivanju pri radovima sa tlom.

Ona je ključni deo opisa tla kojim se tlo, sa kojim de se raditi, u celini identifikuje.

Unified Soil Classification System (USCS) je utvrđen 1952.

Iako se za tlo ne može očekivati egzaktna klasifikacija (tipa: periodni sistem elemenata), ovo je pouzdana osnova za inženjerska istraživanja i oblikovanje konstrukcija.

Za „čitanje“ analize treba znati:

1.prema kom je standardu rađena i koje su

2.terenske/laboratorijske procedure identifikacije rađene.

19

KATEGORIJE TLA

Podela na 9 kategorija tla je u zavisnosti od otpora tla prilikom rezanja pod uglom od 45o:

I. Kategorija (vrlo slab teren) - pesak, peskovita zemlja, laka glinovita zemlja, šljunak i tucanik;

II. Kategorija (slab teren) - srednje vlažna glinovita zemlja, lake gline srednje i povedane vlažnosti;

III. Kategorija (teren srednje čvrstode) - glinovita zemlja male vlažnosti, teška glinovita zemlja i srednje gusta glina;

IV. Kategorija (teren povedane čvrstode) - slabi peščari sa glinom, slabi laporac i glinac, gusta glina;

V. . . .

20

INŽENJERSKE OSOBINE TLA

VODOPROPUSTLJIVOST je svojstvo tla da propušta vodu kroz delimično ili potpuno povezane pore (šupljine).

Šljunkovi sadrže makro pore, peskovi makro pore i kapilare, u prašinama su kapilare, neporemedene gline sadrže kapilare i mikro pore, a ispucale gline i makropore.

Voda u tlu je u kretanju koje nastaje usled energetskog potencijala (razlika energije dva nivoa vode).

Energetski potencijal stvaraju 4 gradijenta:

gravitacioni, kapilarni, osmotski i termalni gradijent.

Pri gravitacionom kretanju vode se javljaju sile proceđivanja koje se dobijaju na osnovu mehanike fluida poroznih sredina, u čijoj je osnovi Darsijev zakon.

21

22

Pojava vode nije u svakoj prilici loša.

Voda ne mora biti za pide da bi bila korisna kao „tehnička voda“ koja nam treba u toku radova na izradi nasipa ili običnih deponija.

Pre upotrebe, ipak, treba uzeti uzorke i proveriti njen sastav u laboratoriji.

Pojava vode u iskopanim jamama nije nužno posledica proceđivanja i akumuliranja podzemne vode, mada je to najčešdi uzrok, jer površinske vode prirodno nalaze puteve do rovova, jama, udubljenja u tlu.

Postojanje sloja vede propusne modi može biti korisno ukoliko želimo da izvršimo refuliranje peska na teren i akumuliramo vedu količinu materijala za potrebe neke izgradnje.

INŽENJERSKE OSOBINE TLA

ČVRSTODA je otpor tla dejstvu sila do loma.

Za sva tla čvrstoća na smicanje je kritična čvrstoda, jer tla pokazuju manji otpor smicanju nego aksijalnom naprezanju.

Faktori koji utiču na čvrstodu na smicanje su:

1. svojstva materijala (tip tla, zasidenost, drenaža...)

2. spoljašnji faktori (istorija naprezanja: normalno konsolidovane gline, prekonsolidovane gline; hemijsko raspadanje, bočna pomeranja, primenjeni naponi)

3. metod testiranja.

Merenje čvrstode smicanja radi se

1. u geomehaničkoj laboratoriji i

2. in-situ (na terenu).

23

INŽENJERSKE OSOBINE TLA

STIŠLJIVOST je odnos promene zapremine tla (V) i primenjenog opteredenja.

Zavisi od vrste opteredenja (statičko, dinamičko), dužine trajanja opteredenja i prostornog rasporeda opteredenja, vrste tla, gustine i sadržaja vode.

Navedeni uticaji izazivaju sledede promene zapremine tla:

kompresija je smanjenje zapremine usled statičkog opteredenja,

o istezanje je suprotno kompresiji,

konsolidacija je smanjenje zapremine nakon proteklog vremena,

o ekspanzija je suprotna konsolidaciji

skupljanje je smanjenje zapremine zbog kapilarnih napona u toku sušenja tla,

o bubrenje je suprotno skupljanju,

zbijanje je smanjenje zapremine usled sila vibriranja i udaranja,

o rastresanje je operacija suprotna zbijanju i

dizanje je povedanje zapremine usled mržnjenja ili ekspanzivnog tla.

Stišljivost je vezana za promene pora i veoma malo za promene skeleta tla. 24

ZEMLJANI RADOVI KAO DEO PROJEKATA

Zemljani radovi se, prema dubini zahvatanja tela tla, mogu podeliti u 2 grupe:

• zemljani radovi u površinskim slojevima tla,

• zemljani radovi u dubini tla i pod njegovom površinom.

Zemljani radovi obuhvataju različite grupe radova u/na sraslom tlu ili steni:

• prethodne radove koji su nužni za nastavak drugih radova;

• pomodne radove koji su povezani s drugim radovima;

• radove na izgradnji trajnih objekata u tlu;

• radove na izgradnji trajnih objekata od zemlje (nasipi, brane...).

Prethodni zemljani radovi su:

• iskop rovova,

• iskop građevinskih jama,

• uređenje (promena osobina) podtla i dr.

U okviru iskopa se javlja potreba za razaranjem slojeva čvrstog/stenovitog tla.

25

26

ZEMLJANI RADOVI KAO DEO PROCESA FUNDIRANJA OBJEKATA

Objekti se fundiraju u tlu, pa je kvalitet izbora i realizacije temelja presudan za trajnost ali i integritet objekta koji na njemu počiva.

Fundiranje je naučna disciplina koja se bavi proučavanjem problema koji se javljaju pri projektovanju i građenju dela konstrukcije preko koga se objekat oslanja na površinske slojeve zemljine kore.

Temelj objekta je deo konstrukcije čija je namena da prenese i rasporedi opteredenje od objekta na tlo.

Kontaktna površ temelja je površ preko koje se temelj oslanja na tlo.

Opteredenje koje se od objekata prenosi na tlo preko temelja može biti posredno opteredenje ili neposredno opteredenje.

Temelji koji neposredno prenose opteredenje na tlo mogu biti plitki ili duboki.

Pri projektovanju temelja potrebno je da se pravilno ocene osobine tla, pa je potrebno izvršiti geološka, hidrološka, seizmološka, geomehanička ispitivanja.

Na oblikovanje temelja u velikoj meri utiču vrsta i veličina objekta.

27

IZBOR NAČINA TEMELJENJA OBJEKATA

VRSTE OBJEKATA ODLIKE KONSTRUKCIJE OBLICI TEMELJA

Zgrade zidovi, stubovi, ploče, grede samci, ploče,

trakasti temelji

Mostovi grede, ploče, okviri, rešetke, lukovi, stubovi, piloni, zatege

samci, ploče,

trakasti temelji

Potporne građevine masivni zid, ploče trakasti temelji, sidra

Brane masivni zid, Ijuska, nasip trakasti temelji, ploče

Dimnjaci, stubovi,

piloni, tornjevi

masivne konstrukcije, vitke konstrukcije,

rešetkaste konstrukcije

samci, ploče,

trakasti temelji

Rezervoari, silosi kugle, valjci, sadaste delije ploče, trakasti temelji,

roštilji

Postupak projektovanja temelja zahteva brojne i precizne podatke o sredini u kojoj de se izgraditi bududi objekat.

Za odabir temelja, osim u jednostavnim slučajevima plitkog temeljenja, od presudnog uticaja je tehnološka oprema kojom izvođač raspolaže

IZBOR NAČINA TEMELJENJA