POTPORNE KONSTRUKCIJE Osnovna podjela prema nainu njihove izgradnje: - zasipane potporne konstrukcije (mogu se graditi samo ako tlo na njih ne pritie) potporni zidovi, .... - ugraene potporne konstrukcije (grade se u tlu) Neki tipovi potpornih zidova:

prostor za ispunu ljunkom ili drobinom

vezni elementi (preke)

Primjeri potpornog zida od montanih elemenata

Potporni zidovi od "gabiona"

Primjer armiranog nasipa sa licem od gabiona (nasip prije junog portala tunela Sv. Rok na autocesti A1)

DIMENZIONIRANJE POTPORNIH ZIDOVA Osnovni uvjeti stabilnosti koje je potrebno provjeriti kod zasipanih potpornih konstrukcija : lom temelja klizanje

prevrtanje

globalni lom

Optereenja i otpori koji ulaze u proraun potpornog zida (primjer):

H

b

Parcijalni faktori po skupinama za granina stanja STR i GEO (HRN EN 1997-1:2009) ______________________________________________________________________________ (1) Parcijalni faktori djelovanja (F) i uinka djelovanja (E) Djelovanja simbol A1 A2 ______________________________________________________________________________ trajna nepovoljna G;dst 1.35 1.0 G;stb 1.0 1.0 povoljna Q;dst 1.5 1.3 promjenjiva nepovoljna Q;stb 0 0 povoljna ______________________________________________________________________________ (2) Parcijalni faktori svojstva materijala (tlo, stijena) ( M) Svojstvo simbol M1 M2 ______________________________________________________________________________ tangens efektivnog kuta trenja ' 1.0 1.25 c' 1.0 1.25 efektivna kohezija cu ili qu 1.0 1.4 nedrenirana i jednoosna vrstoa teinska gustoa 1.0 1.0 ______________________________________________________________________________ (3) Parcijalni faktori otpora ( R): Otpornost simbol R1 R2 R3 R4 ______________________________________________________________________________ Plitki temelji nosivost Rv 1.0 1.4 1.0 Rh 1.0 1.1 1.0 klizanje b 1.0 1.1 1.0 1.3 Zabijeni piloti stopa s 1.0 1.1 1.0 1.3 plat (tlak) t 1.0 1.1 1.0 1.3 stopa+plat (tlak) s;t 1.25 1.15 1.1 1.6 plat (vlak) b 1.25 1.1 1.0 1.6 Bueni piloti stopa s 1.0 1.1 1.0 1.3 plat (tlak) t 1.15 1.1 1.0 1.5 stopa+plat (tlak) s;t 1.25 1.15 1.1 1.6 plat (vlak) a;t 1.1 1.1 1.0 1.1 Prednapeta sidra privremena trajna a;p 1.1 1.1 1.0 1.1 R;v 1.0 1.4 1.0 Potporne konstrukcije nosivost klizanje R;h 1.0 1.1 1.0 R;e 1.0 1.4 1.0 otpor tla R;e 1.0 1.1 1.0 Kosine i opa stabilnost otpor tla ______________________________________________________________________________ EN 1997-1 jo navodi posebne parcijalne faktore za uvrtane pilote koji su ovdje izostavljeni

Proraun na prevrtanje

Faktor sigurnosti na prevrtanje ("tradicionalni pristup") se definira kao odnos momenata svih sila oko toke A koje zadravaju zid da se ne prevrne, prema momentu svih sila koje prevru konstrukciju, to u primjeru sa skice iznosi:

Fsp =

G rG ( E A ) rEA

Prema HRN EN 1997-1:2008 za proraun koristiti parcijalne faktore sigurnosti za optereenje (A), materijal (M) i otpor (R). Proraun izvriti s aktivnim tlakom izraunatim s projektnim parametrima cd i d :

cd =

ck c'

tg d =

tg k '

a uvjet stabilnosti se prikazuje kao (samo za primjer s gornje skice): ( E A ) rEA G ,dst G rG G ,stb 1 R pri tome se moe izraziti stupanj iskoritenosti kao:

stupanj iskoritenosti (%) =

(E A ) rE A G ,dst 100 1 G rG G ,stb R

Proraun na klizanje

G

EA R G+Gt R N

Gt

EA

b

T

Tpotrebno

Izraz za proraun faktora sigurnosti na klizanje ("tradicionalni pristup") se definira kao odnos sile trenja na dodiru temelj-tlo prema horizontalnim silama koje guraju zid, za primjer sa skice:

Tpotrebno Pri tome je za nekoherentne materijale:Tmogue =N*tg pri emu je = tg tg (koeficijent trenja tlo-temelj zida). Za koherentno tlo potrebno je uvrstiti adheziju izmeu temelja i tla: Tmogue =*c*b+N*tg Prema HRN EN 1997-1:2008 za proraun koristiti parcijalne faktore sigurnosti za optereenje (A), materijal (M) i otpor (R). Proraun izvriti s aktivnim tlakom izraunatim s projektnim parametrima cd i d :

Fsk =

Tmoguce

cd =

ck c'

(prema EC7 u proraunima klizanja se kohezija iskljuuje)

tg d =

tg k '

a uvjet stabilnosti na klizanje se prikazuje kao (samo za primjer s gornje skice): ( E A )h G ,dst [G + G t + (E A ) v ] G ,stb 1 R ,h pri tome se moe izraziti stupanj iskoritenosti kao:

stupanj iskoritenosti (%) =

( E A )h G,dst [G + G t + (E A ) v ] G,stb

1 R ,h

100

R

R N N1 T1 Tpotr. potr.

b1>b a) proirenje temeljne stope

T

mogue

b) nagnuta temeljna stopa

PP c) aktiviranje posivnog otpora uz produbljenje d) mogui poloaji istaka za aktiviranje pasivnog otpora

Zahvati na temeljnoj stopi sa svrhom poveanja faktora sigurnosti na klizanje Provjera nosivosti tla ispod temelja i diferencijalnog slijeganja

R

R R b/3 b/3 b/3

b/3 b/3 b/3

b/3 b/3 b/3

=0

max

max

b

b

max

b b1

Mogue raspodjele naprezanja na plohi temelj tlo

=0

min

PR

P EA

b/6 R b/3 e b b1 2 =0EA

1, 2 =

P 6e 1 F b

F= b * 1 m' povrina temeljne plohe na 1m' e < b/6 1 i 2 tlak e > b/6 1 tlak, 2 vlak b1 = 3 [(b/2) e] pri tom je 2 = 0

Df + 1

- 2

+ 1

Redukcija irine temeljne stope za potrebu ponovljenog prorauna dodirnog naprezanja na temeljnu plohu Prema Eurokodu 7 (EN 1997-1:2004) za provjeru graninog stanja nosivosti za nosivost tla (GEO), kod ekscentrino optereenog temelja treba odrediti ekvivalentnu temeljnu plohu povrine A'=b' * l':

e' b =

M bd VdVd A'

e' l =

M ld Vd

b ' = b 2e ' b

l' = l 2 e 'l

Na toj povrini se pretpostavlja jednoliko rasprostrto naprezanje

q Ed =

koje treba biti manje od projektne otpornosti tla odreene za ekvivalentnu povrinu A' (ne za ukupnu povrinu A).

q f = f (l' , b' ,.....) q q Rd = f Rv q Ed q Rd

Ekvivalentna temeljna ploha povrine A'

Provjera globalne stabilnosti potpornog zida

jedno od moguih sredita potencijalnog kliznog kruga kroz glinu

lW1lW2

l

G

potencijalna ploha loma

l

E R

P

A

W G W T1 2

1

pijesak T glina

W T2

3

n

T

3

EN 1998-5: 2004 dodatak E (utjecaj potresa na optereenje potpornog zida) UKUPNA proraunska sila Ed kojom tlo djeluje na potpornu konstrukciju (sila djeluje u sredini visine H):

E d = 0.5 * (1 k v ) K H 2 + E ws + E wdH visina zida Ews statika sila prouzroena djelovanjem vode Ewd hidrodinamika sila prouzroena djelovanjem vode K koeficijent tlaka tla (statiki + dinamiki)

Mononobe & Okabe:Za aktivni tlak:

2 sin ( + ) K= 2 sin ( + ) sin ( ) cos sin 2 sin ( ) 1 + sin ( ) sin ( + )

> sin 2 ( + ) K= cos sin 2 sin ( ) Za pasivni tlak: bolje je uzeti formulu za vertikalno lice zida ( = 90)

2 sin ( + ) K= 2 sin sin ( + ) cos sin 2 sin ( + ) 1 + sin ( + ) sin ( + )

Kut se odreuje iz izraza: Podzemna voda je ispod potpornog zida: *

=

tg =Ewd = 0

kh 1 kv

Tlo ispod razine podzemne vode:

* = zas w zas k h tg = ( zas w ) (1 k v )Ewd = 0 Za potpuno upete konstrukcije kod kojih se ne moe pojaviti aktivno stanje u tlu DODATNI POVEANI TLAK zemlje radi dinamikog djelovanja moe se uzeti prema izrazu:

Pd = H 2kh = r

sila djeluje na sredini visine zida H

k v = 0.5 k h - omjer proraunskog ubrzanja tla i ubrzanja sile tee

VI VII VIII IX

0.05 0.1 0.2 0.3vrsta potporne konstrukcije r

Slobodni gravitacijski zidovi koji podnose pomake dr < 300 (mm) Kao gore uz dr < 200 (mm) Savitljivi armirano betonski zidovi, usidreni ili ukrueni zidovi, armirano betonski zidovi temeljeni na vertikalnim pilotima, pridrani zidovi podruma i upornjaci mosta Za zasiena nekoherentna tla faktor r ne smije biti vei od 1.0.

2.0 1.5 1.0

DRENAAprocjednica ili barbakana odvodni kanal sitni ljunak i krupni pijesak zid tlo drenani zasip od krupnog ljunka oko procjednica

ljunani zasip tlo procjednica ili barbakana zid krupniji filter drenana cijev od sloenih kamenih ploa posteljica od pijeskab)

a)

Drenaa iza zida: a) bez cijevi; b) cijev od kamenih ploa

Drenane cijevi sa filterskom zatitom

betonski rigol naboj gline ljunani zasip zid tlo geotekstil

Detalj vrha drenae

Razvoj drenanog rova (a, b, c drenani rov bez uporabe geosintetika; d, e, f drenani rov sa uporabom geosintetika)

ARMIRANO TLO

DIMENZIONIRANJE POTPORNIH GRAEVINA OD ARMIRANOG TLA

klizanje

prevrtanje pri prekoraenju nosivosti

pucanje armature

+

slijeganje

zaokret translacija mogue deformacije

proklizavanje armature

opi slom kroz tlo i graevinu

Mogui mehanizmi loma za koje treba provesti proraun, potporne graevine od armiranog tla Proraun na upanje proklizavanje armature (duina sidrenja)

Armatura u tlu treba biti "usidrena" u zoni izvan aktivnog klina

Svaki sloj armature prihvaa pripadajui dio aktivnog tlaka (primjer tlo sa c=0 kPa)

Duina "sidrenja" armature odreuje se kao duina na kojoj e se ostvariti dovoljno trenja da bi se prihvatila pripadajui dio aktivnog tlakaFi = ea i 1 + ea i H i 1.0 2

Tei = Fi Fs

("tradicionalni pristup")

Fs faktor sigurnosti na upanje Uvjet stabilnosti: Tei = lei 2 N i tg

N i = n H

l ei =

Fi Fs 2 N i tg

("2" zbog trenja s obje strane armature)

- prividni kut trenja izmeu armature i nasipnog materijala le - je duina armature potrebna da se trenjem izmeu armature i nasipa savlada sila upanja armature Ukupna potrebna duina je: lu = lr + le ------------------------------------Armaturu treba dimenzionirati da moe prenijeti vlanu silu Fi Fsv (FSV faktor sigurnosti za vlano optereenje -"tradicionalni pristup").

Prema HRN EN 1997-1:2008 za proraun koristiti parcijalne faktore sigurnosti za optereenje (A), materijal (M) i otpor (R). Proraun izvriti s aktivnim tlakom izraunatim s projektnim parametrima cd i d :

cd =

ck c'

tg d =

tg k '1 R ,h

a uvjet stabilnosti na klizanje se prikazuje kao:

Fi G;dst lei 2 Ni tg G;stb

l ei

Fi G;dst 2 N i tg G;stb 1 R ,h