POTPORNE KONSTRUKCIJE

Potporne konstrukcije su trajni ili privremeni, masivni ili raščlanjeni građevinski objekti čiji je osnovni zadatak da podupiru i sprečavaju da se uruše strmi zaseci terena ili materijal u nasipu.

Obložni zidovi štite vertikalne zaseke terena koji su statički stabilni od uticaja prirodne erozije.

Projektovanje i izgradnja potpornih konstrukcija omogućuje gradnju novih građevinskih objekata bilo da su u pitanju objekti visokogradnje ili saobraćajnice, osiguranje kod regulacija vodotoka, osiguranje kosina terena. Nasipi ispred mostova kojima se ostvaruje pristup na mostove završavaju se potpornim konstrukcijama (oporci mosta) na koje se oslanja noseća konstrukcija mosta. Osim toga, izvođenje potpornih konstrukcija predstavlja jednu od stalnih mera sanacije klizišta. U urbanim, gusto naseljenim sredinama, koje podrazumevaju izgradnju novih objekata u prilično skučenim prostorima, primena potpornih konstrukcija je nezaobilazna: podzemne garaže, stambeni ili poslovni objekti sa podzemnim etažama, podzemna železnica. Kod zaštite temeljnih jama, potporne konstrukcije mogu biti privremene (razne vrste oplata poduprte kosnicima) ili stalne (armiranobetonske dijafragme, šipovi, mlazno injektiranje). U potporne konstrukcije spadaju i razne vrste priboja i zagata koji štite temeljnu jamu od dejstva površinske ili podzemne vode.

Potporne konstrukcije prihvataju opterećenje od zemlje, vode ili drugog materijala, kao i statičko i dinamičko opterećenje koje se nalazi iza potporne konstrukcije. Obzirom da pritisak vode (hidrostatički pritisak) stvara veliko horizontalno opterećenje na potpornu konstrukciju iza nje se izvodi filterski sloj i drenaža za odvođenje vode.

Izvođenje potporne konstrukcije se obavlja prema projektnoj dokumentaciji, a rad na gradnji obuhvata: pregled terena, iskolčenje, iskop zemlje za temelje potpornog zida, ugradnju armature i betona (kod armiranobetonskog zida), izradu betonskhi ili glinenih kanalica u koje se polažu drenažne cevi, postavljanje drenažnih cevi, izradu poprečnih ispusta drenaže, izradu barbakana (cevasti prodori u telu zida za odvođenje procednih voda koje se skupljaju iza potpornog zida), ugradnju kamenog filtera, uređenje okoline nakon završetka radova.

Podela potpornih konstrukcija se može vršiti prema različitim kriterijumima:

prema načinu gradnje: zasipane (mogu se graditi samo ako tlo ne vrši pritisak na njih; tu spadaju masivni betonski zidovi, gabionski zidovi, montažni potporni zidovi, potporne konstrukcije od armirane zemlje) i ugrađene potporne konstrukcije (grade se u tlu pre ili tokom iskopa tla ispred njih; to su zidovi od pobijenih talpi, armiranobetonske dijafragme, konstrukcije od pobijenih ili bušenih šipova).

prema vrsti materijala od koga su izgrađene potporne konstrukcije mogu biti: kamene, betonske, armiranobetonske, od kombinacije kamena i betona, od sintetičkih materijala.

prema načinu prenošenja opterećenja: masivni ili gravitacioni, polugravitacioni potporni zidovi, potporni zidovi sa konzolom, potporni zidovi sa zategom, montažni zidovi i ankerisani armiranobetonski potporni zidovi.

POTPORNI ZIDOVI OD KAMENA

Potporni kameni zidovi se izvode od obrađenog ili poluobrađenog kamena u krečnjačkom ili cementnom malteru – to su trajni potporni zidovi. U prošlosti se lomljen kamen koristio i bez maltera, „u suvo“, a za neke manje važne terene - Slika 1.

Lomljeni kamen koji se koristi za zidanje potpornog zida mora biti čist, otporan na dejstvo mraza, bez delova koji se raspadaju, bez vidljivih ili skrivenih pukotina. Čvrstoća kamena na pritisak mora iznositi najmanje 70 MN/m2.

Obrađeni lomljeni kamen je kamen koji se obrađuje dletom i čekićem u komade raznih veličina sa najmanje dve približno ravne ležišne površine, najmanje dimenzije 20 cm. Lice zida se izvodi od krupnijih komada kamena, širine spojnica ne veće od 3 cm. Svaki kamen se pre ugrađivanja mora dobro navlažiti vodom i obložiti malterom. Vidljiva površina zida se fuguje cementnim malterom, pri čemu su fuge uvučene u zid oko 1 cm. U vreme visokih temperatura vazduha, prilikom gradnje zida spoljašnje površine treba polivati vodom, a prilikom prestanka rada površine koje su izložene uticaju sunca obavezno zaštititi.

Obrađeni lomljeni kamen koji se koristi za zidanje bez maltera mora biti krupniji, ujednačenih dimenzija od kojih je najmanja 30 cm. Ovi zidovi se izvode sa većom pažnjom – treba težiti što boljim međusobnim naleganjima kamena.

Kamen koji se dletom i čekićem ili na neki drugi način obrađuje u pravilan geometrijski oblik sa ravnim naležućim i bočnim površinama je poluobrađeni (poluklesani) kamen. Tačnost obrade kamena je takva da spojnice unutar zida nisu šire od 3 cm, a na licu zida od 1-1.5 cm. Zidovi se grade u cementnom malteru, umetanje sitnijih komada kamena nije dozvoljeno, svaki komad kamena mora sa svih strana da bude potpuno obložen malterom, bez praznih šupljina ili međusobnog dodirivanja kamenja.

Kamen koji je potpuno obrađen po nacrtu se naziva obrađeni kamen. Spojnice,potpuno ispunjene cementnim malterom, ne smeju biti šire od 1 cm, i susedni komadi kamena se ne smeju dodirivati.

Slika 1: Kameni potporni zid

Zidovi od gabiona

Potporne konstrukcije od gabiona se veoma često koriste kod osiguranja nestabilnih zaseka na putevima ili kao mera za sanaciju klizišta. Gabionski potporni zidovi (slika 2) odmah nakon gradnje preuzimaju ulogu nosivog sistema i odupiru se kretanju nestabilnih masa terena na padini, za razliku od betonskih potpornih zidova koji preuzimaju svoju ulogu tek nakon očvršćavanja betona.

Gabionske potporne konstrukcije mogu podneti dosta velike deformacije tako da i nakon pretrpljenih deformacija i dalje obavljaju svoju ulogu. Izvode se od korpi od pocinkovane čelične žice prečnika 6-10 mm ili u novije vreme od plastificirane žice koja ima duži vek trajanja. Korpe su na ivicama ojačane okruglim čelikom. Njihove dimenzije su: dužina 2 - 4 m, širina 1 m i visina 1 m. Zidovi se formiraju tako što se prazne korpe postavljaju na mesto gradnje, ručno illi manjim utovarivačem se napune kamenjem, zatvore poklopcima i međusobno uvežu žicom. Vertikalne ivice korpi se spajaju upletanjem žice istih karakteristika kao i korpa ili posebnim kopčama (pocinkovane ili od nerđajućeg čelika). Kopče se postavljaju na razmacima od dvadesetak centimetara.

U novije vreme se za izradu gabionskih korpi koristi i polimerna mreža – geosintetika. Polimerne mreže su otpornije na spoljašnje uticaje, posebno na koroziju. Korpe od polimernih mreža se najčešće izrađuju od mreže tipa Netlon sa otvorima 6x6 cm. To je polietilen velike gustine, posebno otporan na ultravioletne zrake.

Osim gabionskih korpi sa šestougaonim pletivom, u upotrebi su i gabioni od zavarenih mreža i to od pocinkovane čelične žice debljine 4 mm. Veličina otvora na korpi je veća nego kod pletenih gabiona, tako da se za punjenje upotrebljavaju materijali krupnijih frakcija.

Za ispunu korpi se koriste bazalt, granit, tvrdi krečnjak – kameni materijal koji mora da ispuni određene konstruktivne i funkcionalne zahteve u pogledu čvrstoće na pritisak, upijanja vode, otpornosti na mraz, otpornosti na atmosferske uticaje.

Prilikom provere stabilnosti zida, računa se da je sastavljen od blokova naslaganih jedan na drugi i posebno proverava klizanje bloka po bloku. Gabionski zidovi su vodopropusni, tako da se u proračun ne uzima dejstvo hidrostatičkog pritiska vode na zid. Iza zida se postavljaju filterski slojevi kako zbog proceđivanja vode kroz zid ne bi došlo do ispiranja čestica iz zidne ispune. Filter je obično od netkanog geotekstila ili krupnozrnog materijala. Na dnu zida se obezbeđuje odvođenje vode.

Gabionske korpe se slažu ili vertikalno jedna na drugu tako da se formira zid sa vertikalnim licem ili mogu biti smaknute po visini pri čemu se dobija stepenasti oblik zida. Maksimalna visina zida je 8 metara. Obzirom da je lice zida izloženo spoljašnjim uticajima potrebno je izvršiti zaštitu. Najjednostavniji oblik zaštite je prskanje bitumenskom emulzijom, a moguće je primeniti montažne betonske elemente ili kod blažih nagiba izvršiti ozelenjavanje.

Gabionski zidovi, odnosno gabionske korpe se izrađuju i sa produžetkom iza korpe pomoću koga se vrši armiranje tla iza potpornog zida, s tim da produžetak iza korpe može da iznosi najviše 5 metara.

Slika 2: Gabionski potporni zid

POTPORNI ZIDOVI OD BETONA I ARMIRANOG BETONA

Betonske i armiranobetonske potporne konstrukcije treba projektovati i graditi tako da u eksploatacionim uslovima njihova upotrebljivost, trajnost i sigurnost ostanu zadovoljavajuće. Ovo se ostvaruje pravilnim projektovanjem na osnovu istražnih geomehaničkih radova, pravilnim izborom materijala i izvođenjem u skladu sa važećim tehničkim propisima i normativima.Posebna pažnja se posvećuje kvalitetu betona i ispunjavanju zahteva vodonepropustljivosti i otpornosti na dejstvo mraza. Betonsko lice zida, nakon skidanja oplate, ne treba malterisati, da ne bi došlo do otpadanja maltera usled vremenskih i temperaturnih promena. Kod armiranobetonskih potpornih konstrukcija posebnu pažnju treba obratiti na mogućnost korozije armature i debljinu zašitnog sloja betona posebno ako se zid gradi u agresivnim sredinama.

Gravitacioni (masivni) betonski zidovi

Karakteristika masivnih betonskih zidova je da čitavo opterećenje preuzimaju i prenose na tlo sopstvenom težinom (slika 3). Obično su pravougaonog poprečnog preseka sa prepustom temelja prema spolja ili sa licem zida u nagibu u odnosu na vertikalnu ravan i izlomljenom zadnjom stranom zida čime se mogu postići određene uštede u materijalu i povoljnije usmeriti rezultanta aktivnog pritska.

Slika 3. Gravitacioni potporni zid sa orijentacionim proračunskim dimenzijama

Zid preuzima horizontalni ili kosi pritisak materijala zasipa iza zida koji težina zida usmerava tako da rezultanta prolazi kroz temeljnu spojnicu na tlo ispod zida. Naponi u temeljnom tlu ne smeju biti veći od dozvoljenih dok tangencijalna sila u temeljnoj spojnici mora biti manja od smičućeg otpora tla.

Masivni zidovi se koriste kod saobraćajnica u useku, prilikom regulacije vodotoka, pri rekonstrukciji saobraćajnica, u rečnim pristaništima. Opšta karakteristika je da nisu ekonomski opravdani za veće visine zbog velikog utroška betona, tako da se danas retko grade.

Armiranobetonski potporni zidovi

Potporne konstrukcije od armiranog betona se sastoje iz dva konstruktivna elementa: ploče i rebra koji savijanjem prenose opterećenje sila aktivnog pritiska. Potrebna ravnoteža sila se obezbeđuje težinom zasipa na temeljnoj ploči ili oblikovanjem zida. U statičkom smislu, armiranobetonski zid predstavlja konzolu koja je uklještena u temeljnu ploču, gde se javlja i najveći momenat savijanja. Obzirom da je u tom preseku (spoj zida sa temeljem) potrebna i najveća armatura, često je taj deo zida deblji u odnosu na vrh zida – lice zida je u nagibu. Kod visokih zidova statičkim proračunom se dobija i potrebna veća debljina zida. U tom slučaju se izvode poprečna rebra – kontrafori, a potporni zid predstavlja kontinualnu armiranobetonsku ploču sa tri strane elastično uklještenu. Izvođenjem rebara se postižu znatne ekonomske uštede ali se istovremeno otežava rad na postavljanju oplate i montaži armature.

Dimenzije temeljne konstrukcije se određuju tako da uslovi deformacije, dozvoljenog opterećenja i sigurnost na klizanje budu zadovoljeni.

Potporni zid sa konzolom

Da bi se smanjila težina gravitacionog potpornog zida moguće je projektovati armiranobetonsku konzolu na određenoj visini sa njegove zadnje strane kojom se jedan deo težine materijala zasipa koristi za povoljno usmeravanje ukupne rezultujuće sile na potporni zid. Materijal ispune

povećava težinu potpornog zida tako da na deo potpornog zida ispod konzole deluje manja sila aktivnog pritiska.

Potporni zid sa zategom

Kod gravitacionih potpornih zidova je moguće smanjiti sopstvenu težinu postavljanjem zatege na odgovarajućoj visini. Zatega preuzima horizontalnu komponentu pritiska zasipnog materijala na potporni zid čime se znatno smanjuju potrebne dimenzije poprečnog preseka zida. Postavlja se u armiranobetonsku gredu ili serklaž u samom potpornom zidu dok se na drugom kraju zatega sidri u poseban betonski blok. Visina betonskog bloka mora osigurati potreban otpor sili zatege. Zatege su čelične, izolovane bitumenom ili drugim adekvatnim izolacionim materjalom i obično se postavljaju na međusobnoj udaljenosti do 4 metra duž potpornog zida.

Ova vrsta konstrukcije je ekonomična za veće visine potpornog zida zbog toga što izrada zatege znatno povećava troškove gradnje. Potporni betonski zidovi sa zategama se najčešće koriste kod pristupnih rampi na mostovima gde se sa obe strane rampe nalaze potporni zidovi koji se mogu povezati zategama.

PRITISCI TLA NA POTPORNE ZIDOVE

Za projektovanje potpornih konstrukcija treba odrediti bočne pritiske kojima tlo deluje na njih. Postoje tri vrste bočnih pritisaka: pritisak tla u stanju mirovanja, aktivan pritisak tla i pasivni pritisak tla. Pritisak tla u stanju mirovanja (slika 4, a) definisan je zakonima teorije elastičnosti, dok aktivni (slika 4, b) i pasivni pritisci tla (slika 4, v) predstavljaju stanja plastične ravnoteže. Veličine pritisaka tla koji deluju na potporni zid zavise od geometrije terena, visine, oblika i krutosti zida, vrste i stanja tla, spoljašnjeg opterećenja, dejstva slobodne i podzemne vode, a posebno od veličine i smera pomeranja zida, tj. ostvarenih horizontalnih deformacija u tlu.

Slika 4: Bočni pritisci tla na potporni zid

Reaktivna sila R je u ravnoteži sa težinom zida W i komponentama aktivnog pritiska Ea i Ep . Sila aktivnog pritiska Ea nastaje pri zasipanju zaleđa zida i ima tendenciju da potisne zid ka

unutrašnjosti iskopa čemu se suprotstavljaju smičući otpor tla i pasivni otpor tla Ep iznad nivoa temeljne spojnice (slika 5). Iz ekonomskih razloga, potporne konstrukcije se najčešće dimenzionišu na aktivni pritisak nevezane krupnozrne ispune.

Slika 5: Sile koje deluju na masivni potporni zid

Pritisak tla u stanju mirovanja

Prilikom razmatranja elastične ravnoteže, tlo se definiše kao homogen, izotropan, linearno-elastičan poluprostor sa horizontalnom površinom. Vertikalni napon σv u nekoj tački na dubini z iznosi σv = γz, gde je γ zapreminska težina tla. Veličina horizontalnog napona σh se određuje uz pretpostavku da okolno tlo sprečava bočnu deformaciju, tj. da nema horizontalnih deformacija:

σh = K0 σv, gde je K0 koeficijent pritiska tla u stanju mirovanja: K0 = ϑ

1−ϑ , ν – Poasonov

koeficijent tla, čija se vrednost kreće između 0 i 0.5.Za nekoherentna tla i normalno konsolidovane gline često se koristi empirijska zavisnost koju je predložio Jaki (Jaky, 1944): K0 = 1-sinφ, φ je ugao unutrašnjeg trenja u tlu.Za prekonsolidovane gline: K0 = K0 normalno konsolidovane gline √OCR, OCR – stepen prekonsolidacije gline.Napomena: Prekonsolidovana glina je u ranijem periodu bila izložena većim pritiscima nego danas, odnos tih pritisaka je stepen prekonsolidacije.Kada u tlu postoji i podzemna voda, porni pritisci se razmatraju posebno: σv = σvʹ + u.Aktivni i pasivni pritisak tla

Plastičnu ravnotežu tla je prvi razmatrao engleski naučnik Rankin (Rankine, 1857). Polazeći od stanja mirovanja, ukoliko je tlu omogućeno bočno širenje dolazi do smanjivanja horizontalnog napona dok vertikalni napon ostaje nepromenjen. Kada horizontalni napon zadovolji uslov plastične ravnoteže, tj. dostigne najmanju moguću vrednost dolazi do loma tla koji se naziva aktivni lom tla. Horizontalni napon u tom trenutku jeste aktivni pritisak tla i on predstavlja manji glavni napon koji je moguće odrediti preko Morovog kruga napona. Formiraju se dve familije kliznih ravni - ravan loma, koje zaklapaju ugao od (45+φ/2) u odnosu na horizontalu.U slučaju bočnog sabijanja tla, horizontalni napon se povećava do svoje najveće moguće vrednosti koja takođe dovodi do loma tla – pasivni lom tla. U tom slučaju, horizontalni napon ima vrednost većeg glavnog napona i takođe se određuje iz geometrijskih uslova koristeći Morov krug napona. Formiraju se dve familije kliznih ravni - ravan loma, koje zaklapaju ugao od (45-φ/2) u odnosu na horizontalu – slika 6.

Slika 6: Morovi krugovi za stanje elastične i plastične ravnote

U slučaju aktivnog pritiska tla: σh = γ z tg‧ ‧ 2 (45-φ/2) – 2c tg‧ (45-φ/2) = γ z K‧ ‧ a – 2c√ Ka

U slučaju pasivnog pritiska tla: σh = γ z tg‧ ‧ 2 (45+φ/2) + 2c tg‧ (45+φ/2) = γ z K‧ ‧ p +2c√ Kp

Koeficijenti Ka i Kp su koeficijenti aktivnog i pasivnog pritiska tla, a stanje aktivne i pasivne ravnoteže se nazivaju i Rankinova stanja granične ravnoteže.

Rankinova metoda se primenjuje za slučaj vertikalnih i glatkih potpornih zidova kod kojih može da se zanemari trenje između zida i tla uz pretpostavku da je povšina terena horizontalna.

Za formiranje stanja granične ravnoteže u tlu iza zida potrebno je da se jave deformacije odgovarajuće veličine, pri čemu je potrebna znatno veća deformacija za postizanje pasivnog nego aktivnog loma tla (slika 7).

Slika 7: Veličina deformacije potrebna za formiranje stanja granične ravnoteže

Rešenja Rankina

Aktivni pritisak – nekoherentno tlo

245tg2avah zk

a2

a 21 kHE

Aktivni pritisak – jednakopodeljeno opterećenje

245tg2avah qzk

aa2

21 kHqkHEa

Aktivni pritisak – delimično potopljeno tlo

22wa

22a21a

21a 2

121

21 HkHkHHkHE

Aktivni pritisak – koherentno tlo

aaaavah 22 kckzkck

a02 kcz

a2

0a 21 kzHE

Pasivni pritisak – nekoherentno tlo

245tg2pvph zk

p2

p 21 kHE

Pasivni pritisak – koherentno tlo

ppppvph 22 kckzkck pp2

p 221 kHckHE

Analiza stabilnosti potpornog zida

Prilikom provere stabilnosti potpornog zida treba proveriti: a) nosivost temeljnog tla b) kliženje u temeljnoj spojnici c) preturanje oko ivične tačke d) opšti lom – slika 8.

Slika 8: Provera stabilnosti potpornog zida

POTPORNE KONSTRUKCIJE U EVROKODU 7

Evrokod 7 razlikuje tri tipa potpornih konstrukcija:

1) masivni gravitacioni zidovi (gravity walls) se izvode od kamena, nearmiranog ili armiranog betona sa temeljnom stopom bez proširenja ili sa proširenjem koje uključuje „petu“ ili kontrafor. Sopstvene težina zida koja može da uključuje stabilizujuću masu tla, stene ili zasipa, igra značajnu ulogu u podupiranju mase tla. Primeri takvih zidova jesu betonski gravitacioni zidovi sa konstantnom ili promenljivom debljinom, armiranobetonski zidovi sa plitkim temeljima i zidovi sa kontraforima.

2) vitki, fleksibilni zidovi (embedded walls) su relativno tanki zidovi od čelika, armiranog betona ili drvene građe, sa potporom od sidara, razupirača i/ili pasivnog otpora tla. Nosivost na savijanje ovakvih zidova ima značajnu ulogu u stvaranju potpore poduprtom tlu dok je uloga sopstvene težine beznačajna. Primeri: priboji od čeličnih talpi, ankeri, razuprti čelični ili betonski priboji i dijafragme.

3) kompozitne potporne konstrukcije (composite retaining structures) su zidovi sastavljeni od elemenata prethodna dva tipa zidova: zagati sa dva reda priboja, nasipi ojačani ankerima, geotekstilnim mrežama ili injektiranjem sa više redova ankera.

Granična stanja

Za sve tipove potpornih konstrukcija kao minimalni uslov moraju da se razmotre sledeća granična stanja:

gubitak opšte stabilnosti lom u elementu konstrukcije kao što su sam zid, anker, razupirač ili lom na spoju ovakvih

elemenata konstrukcije kombinovani lom u elementu konstrukcije i terenu hidraulički lom i lom usled proviranja pomeranje potporne konstrukcije koje može da izazove lom, da objekat učini

nefunkcionalnim ili ugrozi susedne ili infrastrukturne objekte neprihvatljivo curenje kroz zid ili ispod zida neprihvatljiva promena režima podzemne vode

Pored navedenog, za gravitacione i kompozitne zidove moraju se razmotriti sledeća granična stanja:

nosivost tla ispod osnove zida lom usled klizanja duž temeljne spojnice lom usled preturanja

Za fleksibilne zidove:

lom usled rotacije ili translacije zida ili njegovih elemenata lom usled nedovoljne ravnoteže u vertikalnom pravcu

Za sve tipove potpornih zidova moraju se uzeti u obzir sva prethodno navedena granična stanja ako su relevantna.

Dejstva, geometrijski podaci i projektna stanja

Osim osnovnih dejstava, na potporne konstrukcije deluju i:

Težina zasipa – projektne vrednosti za jediničnu težinu zasipa se određuju na osnovu ispitivanja materijala za zasipanje. Geotehnički izveštaj mora da definiše kontrole koje treba sprovoditi pri izgradnji da bi se potvrdilo da stvarne vrednosti izmerene na terenu nisu nepovoljnije od onih koje su korišćene u projektu.

Dodatna opterećenja – moraju da se odrede projektne vrednosti za dodatna opterećenja koja deluju na zid ili u blizini zida, a potiču od susednih objekata, parkiranih vozila ili vozila u pokretu, građevinske mehanizacije, deponovanih materijala. Posebnu pažnju treba obratiti na ponovljena dodatna opterećenja (od kranova na šinama ili zidovima keja) čiji pritisci mogu značajno da prevaziđu one koji potiču od početnog opterećenja.

Težina vode – projektna vrednost težine vode zavisi od toga da li je voda čista ili sadrži soli, hemijske materije ili zagađenja koja zahtevaju dodatna ispitivanja.

Sile usled talasa i leda se određuju na osnovu lokalno raspoloživih podataka u skladu sa klimatskim i hidrauličkim uslovima na gradilištu. Pri izboru projektnih vrednosti za statička dejstva usled pritiska leda mora se uzeti u obzir početna temperatura leda pre njegovog zagrevanja, brzina porasta temperature i debljina sloja leda.

Filtracione sile nastale usled različitih nivoa podzemne vode ispred i iza potporne konstrukcije moraju da budu uzete u obzir jer mogu da promene pritisak tla iza zida i da smanje otpor tla ispred zida.

Sile od udara – određivanje projektnih vrednosti sila koje nastaju od talasa, santi leda ili saobraćajnih sredstava može da se zasniva na veličini energije apsorbovane potpornom konstrukcijom. Za bočne udare na potporne konstrukcije se računa sa povećanom krutošću usled poduprte zemljane mase. Rizik od pojave likvefakcije kao posledice bočnog udara treba posebno da se analizira.

Temperaturni uticaji prilikom projektovanja potporne konstrukcije moraju da budu uzeti u obzir, a posebno pri određivanju opterećenja na razupirače i podupirače. Izbor materijala u zasipu mora biti odgovarajući kao i način dreniranja i izolacije kako bi se sprečila pojava sočiva leda u zasipu.

Osim opštih geometrijskih podataka, treba obratiti pažnju i na površinu terena i nivo podzemne vode.

U proračunima graničnog stanja gde stabilnost potporne konstrukcije zavisi od otpora tla koje se nalazi ispred potporne konstrukcije, nivo tla koje pruža otpor treba da bude umanjen ispod nominalno očekivanog za veličinu ∆a, koja se određuje u skladu sa stepenom kontrole nivoa površine koja će postojati u zoni ispred potporne konstrukcije. U slučaju uobičajenog nivoa kontrole, za uklještene potporne konstrukcije ∆a treba da iznosi 10% visine potporne konstrukcije iznad nivoa iskopa ispred konstrukcije, a najviše 0.5m. Za poduprte potporne konstrukcije ∆a treba da iznosi 10% visinske razlike između nivoa iskopa ispred konstrukcije i nivoa oslanjanja konstrukcije, a najviše 0.5m.

Izbor projektnih i karakterističnih vrednosti nivoa slobodne vode i nivoa podzemne vode u terenu mora da se izvrši na osnovu podataka o hidrauličnim i hidrogeološkim uslovima na lokaciji potporne konstrukcije. Uticaj promenljive vodopropusnosti na režim podzemne vode se takođe mora uzeti u obzir.

Proračunske situacije koje se moraju razmotriti su:

prostorne promene svojstava tla, nivoa vode i pornih pritisaka vremenski zavisne promene svojstava tla, nivoa vode i pornih pritisaka promene dejstava i načina njihovog kombinovanja iskop, erozija ili ispiranje tla sa čeone strane potporne konstrukcije uticaji od dopunskih opterećenja ili rasterećenja na ili blizu poduprtog materijala predviđena pomeranja terena usled na pr. zaleđivanja ili sleganja tla

Određivanje pritisaka tla

Pri proračunima veličine pritiska tla i pravca delovanja sila koje rezultiraju iz njih mora se uzeti u obzir sledeće:

dodatno opterećenje na površini terena i nagib terena nagib potporne konstrukcije prema vertikali nivo podzemne vode i filtracione sile u terenu veličina i pravac pomeranja potporne konstrukcije u odnosu na teren ravnoteža u horizontalnom i vertikalnom pravcu čitave potporne konstrukcije smičuća čvrstoća i jedinična težina tla krutost potporne konstrukcije i celog sistema oslanjanja hrapavost dodirne površine potporne konstrukcije i terena

Veličina mobilisanog trenja i adhezije se određuje na osnovu parametara čvrstoće tla, svojstava trenja kontakta potporne konstrukcije i terena, pravca i veličine pomeranja potporne konstrukcije u odnosu na teren, mogućnosti potporne konstrukcije da primi vertikalne sile koje potiču od trenja i adhezije na dodirnoj površini sa terenom.

Veličina napona smicanja koji se može mobilisati na dodirnoj površini potporne konstrukcije i terena treba da se definiše parametrom δ.

Betonska potporna konstrukcija ili priboj od čeličnih talpi koji podupiru pesak ili šljunak mogu da imaju projektnu veličinu parametra mobilisanog trenja δd = Kφcv;d. Ovde K ne treba da pređe vrednost 2/3 kada se radi o prefabrikovanim betonskim ili čeličnim talpama. (φcv;d je projektna vrednost ugla smičuće otpornosti u kritičnom stanju tla).

Za betonske konstrukcije betonirane na licu mesta može da bude primenjena vrednost K=1.0.

Veličina pritiska tla u stanju granične ravnoteže pri lomu je po pravilu različita od te vrednosti u uslovima graničnog stanja upotrebljivosti. Ove dve vrednosti se dobijaju na osnovu dva, u osnovi različita proračuna. Prema tome, pritisak tla koji predstavlja dejstvo ne može da ima jedinstvenu karakterističnu veličinu.

Pritisak tla u stanju mirovanja

Za normalno konsolidovano tlo stanje mirovanja u terenu koje vrši pritisak na potpornu konstrukciju je prisutno ako je pomeranje potporne konstrukcije manje od 5x10-4xh.

Kada je površina terena horizontalna, koeficijent pritiska tla u stanju mirovanja se odrežuje na osnovu izraza: K0 = (1- sinφʹ) x √OCR pri čemu ovaj izraz nije pogodan za velike vrednosti OCR.

Kada je površina terena nagnuta pod uglom β ≤ φ u odnosu na horizontalu, horizontalna komponenta efektivnog pritiska tla može da se odredi na osnovu vertikalnog efektivnog

geostatičkog pritiska tla koristeći koedficijent pritiska tla prema izrazu: K0;β = K0 (1- sinβ). Pravac rezultujuće sile je tada paralelan sa površinom terena. (φʹ je ugao smičuće otpornosti za efektivne napone).

Granične vrednosti pritisaka tla se određuju uzimajući u obzir relativno pomeranje tla i potporne konstrukcije pri lomu kao i odgovarajući oblik površine loma.

Projektovanje prema graničnom stanju nosivosti

Svi relevantni oblici graničnih stanja moraju da budu razmotreni. Na slici 9 su prikazani mogući mehanizmi loma za koje treba uraditi proračun potpornog zida.

Projektovanje prema graničnom stanju upotrebljivosti

Podrazumevaju određivanje graničnih vrednosti za dozvoljena pomeranja potporne konstrukcije i poduprtog terena uzimajući u obzir toleranciju koja važi za pomeranja poduprtih objekata i okolne infrastrukture.

Prilikom procene pomeranja potpornih konstrukcija kao i efekata koji se javljaju na poduprtim objektima i okolnoj infrastrukturi mora se uzeti u obzir postojeće uporedivo iskustvo. Ove procene moraju da uključe i uticaje usled izvođenja zida. Projektovanje se može potvrditi kontrolisanjem da procenjena pomeranja ne prelaze granične vrednosti.

Proračuni pomeranja treba da se razmotre u slučajevima kada potporna konstrukcija podupire kohezivno tlo niske plastičnosti visine preko 6m, kada potporna konstrukcija podupire kohezivno tlo visoke plastičnosti visine preko 3m, kada se potporna konstrukcija oslanja na meku glinu do neke visine ili u temeljnoj spojnici.

Mora se uzeti u obzir i uticaj vibracija na pomeranja.

Slika 9: Mehanizmi loma za koje treba uraditi proračun potpornog zida