Upotreba Geomreža Za Poboljšanje Mehaničkog Ponašanja Nasipa Na Autocestama
-
Upload
darijolalos -
Category
Documents
-
view
50 -
download
4
description
Transcript of Upotreba Geomreža Za Poboljšanje Mehaničkog Ponašanja Nasipa Na Autocestama
SVEUĈILIŠTE U ZAGREBU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
DIPLOMSKI RAD
Upotreba geomreža za poboljšanje mehaničkog ponašanja
nasipa na autocestama
Darijo Laloš
Zagreb, rujan 2015.
SADRŢAJ: Opis zadatka ............................................................................................................................................ 4
1. Geosintetici ...................................................................................................................................... 5
1.1. Uvod ........................................................................................................................................ 5
1.2. Povijest .................................................................................................................................... 6
1.3. Vrste geosintetika i njihova svojstva ....................................................................................... 7
1.4. Spajanje geosintetika ............................................................................................................... 8
2. Djelovanje geosintetika u graĊevinarstvu ..................................................................................... 10
3. Potporni zid od armiranog tla ........................................................................................................ 12
3.1. Metalna armatura ................................................................................................................... 12
3.2. Armatura od plastiĉnih masa ................................................................................................. 13
3.3. Nasipni materijal ................................................................................................................... 13
3.4. Lica graĊevina od armiranog tla ............................................................................................ 14
4. Trajnost geosintetika ..................................................................................................................... 15
5. Koeficijenti sigurnosti ................................................................................................................... 16
6. Ĉvrstoća ......................................................................................................................................... 18
7. Tensar RE i UX jednoosne mreţe ................................................................................................. 18
8. Analiza stabilnosti ........................................................................................................................ 20
8.1. Općenito o programu slope/w .............................................................................................. 20
8.2. Poĉetni model ........................................................................................................................ 22
8.3. Odabir poĉetnih parametara armiranog tla ............................................................................ 23
8.4. Utjecaj gustoće armiranja ...................................................................................................... 25
8.5. Utjecaj nagiba armature u odnosu na horizontalu ................................................................. 27
8.6. Utjecaj kuta unutarnjeg trenja tla i duljine armature ............................................................. 30
8.7. Utjecaj promjena površinskog opterećenja............................................................................ 35
8.8. Utjecaj vlaĉne ĉvrstoće armature ........................................................................................... 37
8.9. Dodatne analize stabilnosti .................................................................................................... 40
9. Zakljuĉak ....................................................................................................................................... 44
10. Literatura ................................................................................................................................... 45
11. Prilozi ........................................................................................................................................ 46
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 4
OPIS ZADATKA
Na autocesti Zagreb – Macelj ,dionica Krapina – Macelj na pojedinim dijelovima trase
provodi se zaštita pokosa nasipa armiranjem tla. Radi se o dvije lokacije desnog pokosa
nasipa na dionici Macelj – Krapina, kod ĉvora Trakošćan. Prva dionice zaštite pokosa nasipa
armiranim tlom duga je 142 metra, maksimalne visine 10 metara, a druga je dionica duljine 90
metara , maksimalne visine 10,5 metara.
Armirani nasipi se izvode na mjestima gdje se zbog ograniĉenja gabarita nasip mora izvesti u
uţem podruĉju od podruĉja koje bi zahtijevao stabilni nasip bez zaštite ili gdje bi nasip zbog
nagiba u terenu bio predugaĉak. Upravo je ograniĉenje gabarita, zbog neposredne blizine
susjedne prometnice, rezultiralo odabirom rješenja armiranja tla desnog nasipa od km 51+140
do km 51+366.
U fazi projektiranja razmatrani su razliĉiti sustavi armiranja tla, a za dokaz stabilnosti i
potrebe izrade troškovnika, u obzir je uzet „Terramesh” sustav. Kao alternativa tom sustavu
predviĊeni su: „Green Terramesh” sustav i nasipi armirani jednoosnim geomreţama. [2]
Cilj ovog zadatka je izabrati mjerodavni proraĉunski model tla armiranog jednoosnim
geomreţama, te mu uz pomoć programskog paketa Geoslope provjeriti globalnu stabilnost.
TakoĊer, potrebno je varirajući pojedine parametre koji utjeĉu na stabilnost konstrukcije
prikazati njihov utjecaj na faktor sigurnosti.
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 5
1. GEOSINTETICI
1.1. UVOD
Proizvodi od sintetiĉnih materijala, namijenjeni upotrebi u zemljanim graĊevinama (i općenito
u graditeljstvu) u većoj su se mjeri pojavili prije ĉetrdesetak godina i otada se njihova
primjena ubrzano širi. Prvi znaĉajniji proizvodi takve vrste bili sintetiĉki tekstili, koji su se
upotrebljavali u prometnicama i hidrotehnici u cilju stabilizacije odnosno ojaĉanja tla, tako da
su u poĉetku svi sliĉni proizvodi nazvani geotekstili. No, kako su se u graĊevinarstvu poĉeli
koristiti proizvodi od polimernih materijala, koji se nikako ne mogu svrstati pod geotekstile,
uveden je naziv geosintetici.
Upotreba proizvoda od sintetiĉkih materijala izazvala je jednu od najvećih revolucija u
graĊevinarstvu. To otkriće mogli bi se ĉak usporediti s dostignućima poput armiranog betona
u graĊevinarstvu ili općenito pojavom elektronskih raĉunala u tehnici. Naime, korištenjem
geosintetika pri izvoĊenju potpornih konstrukcija, omogućena je njihova racionalizacija i
povećanje sigurnosti. [7]
Danas se geosintetici rabe u svim podruĉjima graditeljstva, kao što su prometnice,
hidrotehniĉke graĊevine, podzemne graĊevine, mostovi, zgradarstvo, sportski objekti, objekti
zaštite okoliša, a takoĊer se ĉesto koriste i u poljoprivredi i šumarstvu.
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 6
1.2. POVIJEST
Razliĉite vrsta geosintetika primjenjivale su se tisućama godina kroz povijest, ponajprije u
svrhu stabilizacije tla. Ipak, geosintetici su prvi put znaĉajnije upotrebljeni u graĊevinarstvu,
tek 1953. godine u Nizozemskoj, kada su katastrofalne poplave uništile oko 150 000 hektara
tla. Nakon te katastrofe poĉelo je ostvarenje Delta – projekta za obnovu zemlje. U projektu su
zbog nedostataka kvalitetnih prirodnih materijala, upotrebljeni sintetiĉki materijali u
kombinaciji s pijeskom. Izvedeni su tako da je folija od najlonskih traka debljine 1,0 mm i
širine 10,0 cm, povezana s najlonskim vrećama napunjenim pijeskom, poloţena na pješĉano
morsko dno, radi spreĉavanja erozije uslijed djelovanja morske vode i valova.
Krajem 60-ih godina prošlog stoljeća u Francuskoj zapoĉinje tvorniĉka proizvodnja netkanih
tekstila koji su bili namijenjeni za pojaĉanje donjeg sloja pri izvedbi cesta i ţeljezniĉkih
pruga. Ubrzo nakon Francuske i druge zemlje poput Velike Britanije, SAD-a, Austrije poĉinju
s proizvodnjom netkanih tekstila. Polimerne mreţe prvi put su upotrijebljene u Engleskoj i
Japanu oko 1965. godine, a svrha im je bila ojaĉati slabo nosivo tlo kod prometnica. U
Hrvatskoj se geosintetici koriste oko 30 godina, najviše za potrebe izgradnje prometnica, a u
posljednje vrijeme i kod odlagališta otpada. [7]
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 7
1.3. VRSTE GEOSINTETIKA I NJIHOVA SVOJSTVA
Prema graĊi i funkciji, geosintetici se mogu podijeliti na:
Geotekstile - geotekstili se sastoje od posebno sloţenih i uĉvršćenih vlakana, tako da
najĉešće imaju izgled i graĊu neke vrste "filca". U tlu, odnosno graĊevinama,
obavljaju više funkcija kao što su: razdvajanje, armiranje, filtriranje i dreniranje.
Geomembrane - Geomembrane su nepropusne folije, a sluţe za brtvljenje-
spreĉavaju prolaz vode ili plinova.
Geokompozite - Geokompoziti su sloţeni materijali koji se sastoje od geotekstila i
geomreţa ili od geomembrana i geomreţa, ili kombinacija tih materijala, s drugim
materijalima, a sluţe za prije spomenute funkcije i njihove kombinacije.
Geomreţe - Geomreţe su geosintetici otvorene graĊe kod kojih su otvori mnogo
veći od dimenzija materijala. Glavna im je svrha armiranje, a u nekim sluĉajevima
mogu sluţiti i za razdvajanje materijala. Proizvede se od polietilena visoke gustoće
(HDPE) ili polipropilena (PP) posebnom tehnologijom ekstrudiranja. Time se
postiţe orijentacija molekula polimera, neka vrsta prednaprezanja, ĉime se znaĉajno
povećavaju mehaniĉke karakteristike materijala. Ĉvorovi su integralni dio strukture i
osiguravaju krutost mreţa u svim smjerovima u ravnini. Takve geomreţe svojom
visokom vlaĉnom ĉvrstoćom i malim istezanjem uspješno armiraju nasip od
koherentnog ili nekoherentnog materijala. Koriste se za izradu armiranih potpornih
konstrukcija bez posebne obrade lica pokosa, a moguće ih je koristiti u razliĉitim
kombinacijama s licem od prefabriciranih elemenata. [1]
Svojstva geosintetika:
Djeluju filtrirajuće.
Djeluju odvajajuće.
Imaju velike vlaĉne ĉvrstoće.
Nije ih moguće parati.
Ne jedu ih ţivotinje koje ţive u tlu (krtice, štakori).
Kemijski su postojani na odreĊena oneĉišćenja koja se mogu pojaviti u tlima.
Mogu biti obojeni, a boja im je postojana.
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 8
1.4. SPAJANJE GEOSINTETIKA
Geosintetici se rade u ograniĉenim širinama i duţinama, tako da se u neprekinutim
površinama, mogu upotrijebiti samo kod manjih graĊevina. Pri većim projektima treba ih
nastavljati, odnosno spajati. Spajanje ovisi o vrsti geosintetika i o zahtjevima graĊevine.
Najjednostavnije je spajanje preklapanjem, a izvode se još i šivanje (kod geotekstila),
vezivanje (kod mreţa), lijepljenje i posebne kombinacije spojeva. Spojevi su oĉekivano
najslabija mjesta, pa njihovoj izradi valja obratiti najveću pozornost. Pri projektiranju
graĊevina spojeve treba predviĊati na mjestima na kojima će biti manje ugroţeni, odnosno
tako da u sluĉaju popuštanja spoja, šteta uzrokovana popuštanjem bude minimalna.
Preklapanje je najjednostavniji naĉin spajanja geosintetika. Primjenjuje se ako iznad njega
dolazi odreĊena masa tla koja pritisne spoj, kao što su primjerice nasipni slojevi kod
prometnica. Za tu je vrstu spojeva vaţna veliĉina preklopa. Veliĉina preklopa ovisi o poloţaju
i funkciji spoja u graĊevini, o vrsti tla i nekim drugim uvjetima, pa se odreĊuje projektom.
Pribliţno, veliĉina preklopa iznosi 30 do 50 cm, a kod geomreţa 15 do 25 crn.
Slika 1.1. Spajanje geomreţa preklapanjem
Šivanje se koristi za geotekstile, a rezultat šivanja su pouzdani i ĉvrsti spojevi. Veliĉina
preklopa moţe se pri tome smanjiti do 1.0 crn. Upotrebljavaju se posebni ruĉni šivaći strojevi
i poseban sintetiĉni konac (PE, PA). Debljina konca mora biti takva da odgovara ušici igle
šivaćeg stroja, te da konac lako prolazi kroz materijal, bez prevelikog trenja i oštećivanja
materijala.
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 9
Slika 1.2. Naĉini spajanja geotekstila šivanjem
Spajanje lijepljenjem rijetko se primjenjuje zato što postoji malo lijepila kojima se
geosintetici mogu pouzdano slijepiti, a dobra su ljepila poput sintetiĉnih smola, skupa. Ipak,
geotekstili se mogu slijepiti termiĉkim naĉinom pomoću plamenika, ali taj naĉin nije sasvim
siguran, pa se rjeĊe provodi.
Ako se preko spojenih mjesta treba prenijeti vlaĉna sila mogu se izraditi posebni spojevi koji
podnose tu silu. Izvode se tako da se na obje strane geotekstila naĉini obrub. U oba obruba
uvuĉe se neki nosivi element (ĉvrsta šipka i sl.), a obrubi se poveţu skupa pomoću plastiĉnih
ili metalnih prstenova ili kopĉi. [1]
Slika 1.3. Posebni spoj
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 10
2. DJELOVANJE GEOSINTETIKA U GRAĐEVINARSTVU
Razliĉiti tipovi geosintetika (tekstili, mreţe, membrane, kompoziti) mogu u graĊevinama
obavljati razne funkcije, prilagoĊene izvedbi radova i/ili dugotrajnom dobrom sluţenju
graĊevine.
Geosintetici imaju znatnu vlaĉnu ĉvrstoću, a (slabo) tlo nema to svojstvo. Stoga se odreĊenim
kombiniranjem tih dvaju materijala moţe dobiti poboljšano stanje. Ovisno o naĉinu
opterećenja i poloţaju geosintetika moguća su dva osnovna tipa armiranja:
membranski tip i
posmiĉni (sidreni) tip armiranja.
Budući da trenje izmeĊu geosintetika i tla je dovoljno da se na kratkim duţinama u
geosinteticima razviju maksimalna naprezanja na vlak, obiĉno nisu potrebne velike duţine
sidrenja. Zbog toga se potporni zidovi mogu raditi i na strmijim padinama. [7]
Zahtjev koji se postavlja pred geosintetiĉki material, koji se koristi za armiranje i izvoĊenje
potporne konstrukcije, je da mora biti dovoljno vodopropustan. Tako osim armiranja ima i
ulogu drenaţe, ĉime se smanjuju horizontalna opterećenja, a osigurava maksimalno trenje na
spoju geosintetiĉkog materijala s tlom.
Razliĉite vrste geosintetika (geotekstili ili geomreţe) imaju sliĉno djelovanje na armiranje, ali
postoje i odreĊene razlike. U sluĉaju armiranja geomreţom, dolazi do uklještenja kamenih
zrna u njenim otvorima, tako da zrna vire kroz otvore. Tako se dobiva meĊupovršina s
potencijalno vrlo jakim trenjem, što doprinosi uĉinkovitosti armiranja. Osim toga, mreţe
imaju znatno veće module krutosti od tekstila.
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 11
Slika 2.1. Uklještenje kamenih zrna u otvorima geomreţe [9]
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 12
3. POTPORNI ZID OD ARMIRANOG TLA
Potporni zid od armiranog tla je graĊevina uklopljena u nasip i s njime ĉini jednu cjelinu. Kao
cjelina djeluje kao gravitacijski savitljivi potporni zid, a osnovi su ovakve graĊevine nasute
graĊevine. Nasip u podruĉju armiranja izvodi se od nekoherentnih materijala da se izbjegne
utjecaj hidrostatskog pritiska. Vlaĉne sile preuzima, kako mu i ime kaţe, armaturom koja se u
tlo ugraĊuje tijekom izvedbe. Razlikujemo metalnu i armaturu od plastiĉnih masa. Lice
graĊevine zaštićeno je posebnim komadima ili gradivom koje ujedno moţe biti i armatura.
Nema posebno oblikovanog temelja, ali podlijeţe provjeri dodirnih pritisaka.
Slika 3.1. Potporni zid od armiranog tla
3.1. METALNA ARMATURA
Od metalne armature najviše se koriste metalne trake. Osim traka koriste se i metalne mreţe, a
razlikujemo glatku i rebrastu armaturu. Metalna armatura ima puno veće module krutosti od
armaturu od plastiĉnih masa. Danas ih sve više zamjenjuju razne vrste sintetiĉkih materijala.
Slika 3.2. Metalne trake za armiranje tla
geosintetik
nasip
nasip
podloga
gotovikomadi
lica
podloga
armatura (metalne trake,geosintetik,geomreže)
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 13
3.2. ARMATURA OD PLASTIĈNIH MASA
Postoje dvije vrste armatura od plastiĉnih masa. Prvi su se u upotrebi pojavili geotekstili. Po
naĉinu izvedbe mogu biti netkani, tkani, pleteni i sl, te razliĉite kakvoće. Primjenjuju se kao
armature i kao filtarski i odvajajući slojevi. Geomreţe se pojavljuju se nešto kasnije i još
uvijek se ispituju raznovrsne mogućnosti njihove primjene u graditeljstvu. Sve više
zamjenjuju pocinĉane metalne mreţe u raznim primjenama.
Potporni zid armiran geosintetiĉki materijalima (uglavnom geosinteticima) ima mnoge
prednosti u odnosu na uobiĉajene potporne konstrukcije, posebice kada se potporni zid gradi
na udaljenoj lokaciji. Cijena potpornih zidova armiranih geosinteticima je obiĉno manja, jer
se kao graĊevni materijal koristi tlo, a za izvedbu nije potrebna teška mehanizacija niti
posebno osposobljeni radnici. Osim toga, potporni zidovi armirani geosinteticima su
fleksibilni pa njihova funkcionalnost neće biti ugroţena slijeganjem temeljnog tla. [7]
Nosivu funkciju kod potpornih zidova armiranih geomreţama preuzima meĊudjelovanje
izmeĊu tla i armature, odnosno geomreţe, što znaĉi da trenje koje se javlja u reaktivnoj zoni
konstrukcije zida izmeĊu armature od plastiĉnih materijala i tla, drţi konstrukciju zida u
stabilnom stanju.
3.3. NASIPNI MATERIJAL
Kao nasipni materijal koristi se nekoherentno tlo. Takav materijal dobro prianja uz armaturu i
ima dobra filtrirajuća svojstva. Potporne graĊevine od armiranog tla ne dimenzioniraju se na
djelovanje hidrostatskog tlaka. Minimalni zahtjevi parametara tla su: [7]
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 14
3.4. LICA GRAĐEVINA OD ARMIRANOG TLA
U poĉetku su se geosintetici za armiranje koristili samo u nasipima i potpornim zidovima
sporedne namjene. Vanjski izgled tih objekata nije zadovoljavao ni najosnovnije estetske
zahtjeve. Nakon što je ustanovljeno da konstrukcije koje su bile armirane na taj naĉin mogu
zadovoljiti stroge konstrukcijske zahtjeve, više se paţnje poĉelo pridavati i vanjskom izgledu
objekata.
Prvobitno je lice zida od armiranog tla igralo bitnu ulogu u prijenosu naprezanja. Aktivni
pritisak s lica trakama se preuzima i prenosi u tijelo graĊevine trenjem. Kasnije je uoĉeno da
lice zida od armiranog tla igra vrlo malu ulogu u preuzimanju naprezanja. Lice je nuţno kod
uspravnih nasipa, a kada nasip ima odreĊeni nagib, lice ima više estetsku nego nosivu ulogu.
[5]
Lice potpornih graĊevina ĉine fasadni elementi. Geosintetik smanjuje boĉni pritisak na
fasadne elemente u odnosu na pritisak iza klasiĉnih betonskih potpornih zidova pa zbog toga
fasadni elementi mogu biti razmjerno tanki i lagani. Privremene, pogotovo graĊevine vrlo
kratkog trajanja, mogu se izvoditi bez lica s tim da se vodi raĉuna da rubni dijelovi ne budu
opterećeni iz razloga sigurnosti.
Slika 3.3. Trodimenzionalni prikaz armiranog zida s fasadnim elementima [9]
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 15
4. TRAJNOST GEOSINTETIKA
Trajnost geosintetika je vaţan ĉimbenik u primjeni ovih suvremenih materijala u graditeljstvu.
Geotekstili koji zadovoljavaju uvjete trajnosti smatraju se prihvatljivima za korištenje u
graĊevinarstvu. Njihova svojstva vremenom se mijenjaju i postaju slabija od onih koja su
imali odmah nakon proizvodnje. Tako se prema stupnju gubitka tih svojstava u vremenu moţe
govoriti o trajnosti geosintetika.
Geosintetici mogu imati drugaĉiji sirovinski sastav i/ili drugaĉiji naĉin proizvodnje što kod
izlaganja uvjetima u tlu (pri izvedbi i pri korištenju) ima razliĉit utjecaj na trajnost njihovih
funkcionalnih svojstava, a time i na ukupnu trajnost konstrukcije.
Suvremena saznanja i dugogodišnja iskustva u korištenju geosintetika omogućila su razvoj
postupaka procjene razliĉitih utjecaja koji izazivaju pad svojstava geosintetika, bilo putem
laboratorijskih ispitivanja bilo putem terenskih ispitivanja. Danas su razvijene i
općeprihvaćene mnogobrojne norme kojima se utvrĊuju svojstva geosintetika (vlaĉna
ĉvrstoća, propusnost, trajnost, osjetljivost na svjetlost, fizikalna svojstva i sliĉno).
Prije procjene ili odreĊivanja trajnosti geosintetika potrebno je poznavati njihova svojstva,
kako ona zahtijevana tako i raspoloţiva. Neophodno je imati i uvid u sastav i graĊu
geosintetika, tipove polimera od kojih su graĊeni, proces proizvodnje te prisutnost dodataka i
stabilizatora. Povijesni razvoj primjene kao i empirijski dokazi trajnosti pomoću geosintetika
izvaĊenih iz tla vaţni su elementi u ocjeni trajnosti ovih materijala. Postoji niz ĉimbenika koji
utjeĉu na njihovu degradaciju u tlu. To su okolina iznad površine tla (klimatski utjecaji),
okolina ispod površine tla, utjecaj samog tla, kemijski i mikrobiološki utjecaji, utjecaj
opterećenja i mehaniĉkog oštećenja (tlaĉno i vlaĉno opterećenje), zajedniĉko djelovanje
vlaĉnog opterećenja s utjecajima okoline, opterećenja tijekom ugradnje (mehaniĉka oštećenja)
te dinamiĉka opterećenja.
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 16
5. KOEFICIJENTI SIGURNOSTI
Koeficijenti sigurnosti koji se koriste u proraĉunima vezani su i za djelovanja okoline i uvjete
izvedbe te brojĉano iskazuju utjecaje na trajnost vaţnih svojstava geosintetika. Parcijalni
koeficijenti sigurnosti su neophodni kako bi se uzeli u obzir razliĉiti degradacijski mehanizmi.
Parcijalni koeficijenti sigurnosti koji se koriste u projektiranju, prvenstveno kod armiranog
tla, omogućuju redukciju u ĉvrstoći radi mehaniĉkog oštećenja, kemijskog djelovanja i
sliĉnog. Koeficijenti sigurnosti za svako djelovanje kojim se umanjuje ĉvrstoća veći su od
jedan, ili jednaki jedan. Na primjer, mehaniĉko oštećenje općenito ima mali utjecaj na
naprezanja, ali smanjuje ĉvrstoću, pa je parcijalni koeficijent za takvo djelovanje jednak 1 ili
veći od 1.
Prije primjene parcijalnih koeficijenata neophodno je definirati projektiranu ĉvrstoću. U
nekim sluĉajevima projektirana ĉvrstoća je minimalna karakteristiĉna dugotrajna ĉvrstoća
definirana od proizvoĊaĉa.
Koeficijenti sigurnosti, koji se primjenjuju pri projektiranju graĊevinskih konstrukcija koje
koriste geosintetiĉke elemente, nisu jednaki onima koji se uzimaju u obzir pri korištenju
standardnih materijala (beton, metal, drvo). Kod geosintetika oni moraju biti mnogo veći.
Parcijalni koeficijenti sigurnosti mogu biti korišteni za razliĉite primjene u izgradnji kako bi
se konaĉno dobio ukupni koeficijent sigurnosti koji će osigurati konstrukciju od
najnepovoljnijeg djelovanja.
Koerner (1994.) je ovako definirao odreĊivanje ukupnog koeficijenta sigurnosti:
Tdop=Tgran/Fs, gdje je:
Tgran - graniĉna vlaĉna ĉvrstoća prema standardnom pokusu
Tdop - dopuštena vlaĉna ĉvrstoća za konaĉno projektno rješenje
Fs - koeficijent sigurnosti
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 17
Fs = FSID* FSCR * FSCD * FSBD, gdje je:
FSID - koeficijent sigurnosti za mehaniĉka oštećenja pri ugradnji
FSCR - koeficijent sigurnosti za utjecaj puzanja
FSCD - koeficijent sigurnosti protiv kemijskog djelovanja
FSBD - koeficijent sigurnosti protiv biološkog djelovanja
Vrijednosti parcijalnih koeficijenata sigurnosti i prosjeĉni koeficijent sigurnosti koji se koriste
u razliĉitim primjenama prikazani su u tablici ispod.
Tablica 5.1. Tablica parcijalnih koeficijenata sigurnosti prema namjeni konstrukcije
VRIJEDNOSTI PARCIJALNIH KOEFICIJENATA
SIGURNOSTI
PRIMJENA FSID FSCR FSCD FSBD FSmin FSpros FSmax
neasfaltirane ceste 1.1 - 1.6 1.5 - 2.5 1.0 - 1.5 1.0 - 1.2 1.65 4.43 7.2
asfaltirane ceste 1.2 - 1.5 1.5 - 2.5 1.1 - 1.6 1.0 - 1.2 1.98 4.56 7.2
nasipi 1.1 - 1.4 2.0 - 3.0 1.0 - 1.4 1.0 - 1.3 2.2 4.63 7.64
pokosi 1.1 - 1.4 2.0 - 3.0 1.0 - 1.4 1.0 - 1.3 2.2 4.63 7.64
zidovi 1.1 - 1.4 2.0 - 3.0 1.0 - 1.4 1.0 - 1.3 2.2 4.13 7.64
nosivost 1.2 - 1.5 2.0 - 3.0 1.0 - 1.6 1.0 - 1.3 2.4 5.52 9.36
Vidljivo je da se ukupni koeficijent sigurnosti, koji se koristi pri projektiranju geotehniĉkih
konstrukcija armiranog tla pomoću geosintetika prosjeĉno kreće oko FS = 4,5 - 5 što je vrlo
visoka vrijednost u odnosu na koeficijente sigurnosti u graĊevinarstvu. [5]
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 18
6. ĈVRSTOĆA
Vlaĉna ĉvrstoća je moţda i najvaţnija karakteristika geotekstila, jer u većini sluĉajeva
odraţava funkciju sposobnosti armiranja. Prilikom ispitivanja vlaĉne ĉvrstoće mjeri se i
uzduţna deformacija, odnosno istezanje, pa se kao znaĉajan podatak moţe odrediti i najveće
izduţenje pri lomu. Iz odnosa naprezanja i uzduţne deformacije moţe se odrediti i modul
krutosti. Na ponašanje materijala s obzirom na odnos naprezanje – izduţenje utjeĉe više
faktora, poput vrste materijala, temperature i graĊe geotekstila. Temperatura ima znaĉajan
uĉinak na vlaĉne karakteristike geotekstila.
Najveća nepoznanica je dugotrajna ĉvrstoća, zato što još nema mjerenih podataka o ĉvrstoći
materijala nakon duţeg perioda. Stoga pri dimenzioniranju armature za stalna opterećenja
treba raĉunati s relativno malom ĉvrstoćom geosintetika. Geosintetiĉki materijal mora biti
dovoljno ţilav da po potrebi omogući preraspodjelu boĉnog pritiska u sluĉaju preopterećenja
dijela potpornog zida izvedenog po principu armiranog tla. [1]
7. TENSAR RE I UX JEDNOOSNE MREŢE
Tensar ima širok spektar sustava koji se koristi za izgradnju upornjaka mostova, potpornih
zidova i strmih padina, a većina njih se oslanjaju na jedan dio Tensar tehnologije koji osobito
jaĉa tlo i stvara mehaniĉki stabilizirano tlo (MSE) - Tensar jednoosna geomreţa.
Slika 7.1. Tensar jednoosna geomreţa [9]
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 19
Postoje dvije vrste jednoosne geomreţe iz Tensara, RE i UX, obje su napravljene od
odabranih razreda polietilena visoke gustoće (HDPE). Dugoroĉno opterećenje obiljeţava
Tensar jednoosne geomreţe, što je i opseţno istraţivano u posljednjih 30 godina i to je
neovisna certifikacija i potvrdila, tj. potvrĊuje podobnost mreţe za pojaĉanje tla strukture s
dizajnom ţivota od 120 godina. Tensar jednoosne geomreţe su vrlo izdrţljive i robusne.
Njihova dugoroĉna snaga i faktori koriste se za odreĊivanje projektne ĉvrstoće što je dobro
testirano i dokumentirano. Mreţe su dostupne u rasponu snaga, a odlikuju se dugim, tankim
otvorima i integralnim ĉvorištima i dizajnirane su za mehanizam uklještenja s agregatom. [8]
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 20
8. ANALIZA STABILNOSTI
8.1. OPĆENITO O PROGRAMU SLOPE/W
Proraĉun stabilnosti je proveden programom Slope/W. Program koji rješava dva faktora
sigurnosti: jedan zadovoljava ravnoteţu sila, a drugi ravnoteţu momenata. Slope se koristi
metodom graniĉne ravnoteţe kako bi izraĉunao faktor sigurnosti nestabilnih kosina.
Jednostavnom formulacijom analizira jednostavne i sloţene probleme kosina koristeći razne
metode za izraĉunavanje faktora sigurnosti. U konkretnom sluĉaju sve analize su provedene
Spencerovom metodom.
Formulacija graniĉne ravnoteţe pretpostavlja:
tlo se ponaša kao Mohr–Coulombov materijal
postoji klizno tijelo koje klizi po kliznoj plohi proizvoljnog oblika
za sve lamele faktor sigurnosti je isti (on je konstantan duţ klizna plohe)
Metode lamela mogu biti predoĉene kao specijalan sluĉaj rješenja osnovne graniĉne
ravnoteţe. Na slici 8.1. prikazana su djelovanja na kruţnu kliznu plohu i lamelu. [6]
Slika 8.1.Djelovanja na kruţnu kliznu plohu i lamelu [4]
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 21
W– ukupna teţina lamele širine b i visine h
N – normalna sila na bazu lamela
S – tangencijalna sila na bazi svake lamele
E – horizontalna normalna sila izmeĊu lamela
X – vertikalna meĊulamelarna posmiĉna sila
D – vanjsko linijsko opterećenje
kW – horizontalno seizmiĉko opterećenje dodano kroz centar svake lamele
R – radijus za kruţnu kliznu plohu
x – horizontalni pomak od središta svake lamele do središta rotacije
d – proporcionalna udaljenost od linijskog opterećenja do središta rotacije
a – proporcionalna udaljenost od teţišta vanjskog pritiska vode do središta rotacije
A – rezultanta vanjskog pritiska vode
ω – kut vanjskog linijskog opterećenja od horizontale
α – kut izmeĊu tangente na središte baze svake lamele i horizontale
U većini sluĉajeva analiza stabilnosti armiranog tla sadrţi dva tipa provjere:
provjera lokalne stabilnosti
provjera globalne stabilnosti
Obje provjere se mogu zasnivati na metodi graniĉne ravnoteţe, traţeći kritiĉnu kliznu plohu
tla s minimalnim koeficijentom sigurnosti. Klizna ploha moţe biti kruţna, kombinirana
(krugovi i pravci), ili sastavljena od serije pravaca. Ona moţe prolaziti kroz armirano tlo ili
ispod njega. Tipiĉna kritiĉna klizna ploha kod konstrukcija od armiranog tla sastavljena je od
dva pravca koji se sijeku na donjoj trećini visine potporne konstrukcije i prikazana je na slici
8.2. crvenom bojom. [7]
Slika 8.2.Prikaz mogućih slomova kroz armirano tlo i izvan njega [3]
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 22
8.2. POĈETNI MODEL
IzraĊen je model na kojem se metodom graniĉne ravnoteţe ispituje stabilnost konstrukcije.
OdreĊuju se klizne plohe i njihovi pripadajući faktori sigurnosti. U model ulaze podaci o tlu –
specifiĉna teţina, kohezija i kut unutrašnjeg trenja pojedinih slojeva. Svi materijali se
ponašaju po Mohr-Coulombovom zakonu.
Tablica 8.1. Karakteristike materijala
Nasip N1
(ţuto)
Nasip N2
(zeleno)
Tlo T1
(plavo)
Tlo T2
(rozo)
γ (kN/m3) 18 20 19 18
φ (°) 39 23 44 20
c (kN/m3) 0 13 0 20
Na slici 8.3. prikazane moguće klizne plohe kroz nasuto nekoherentno tlo bez dodatnog
opterećenja od prometa. Parametri materijala su zadani u tablici 8.1. Nasip nije stabilan jer je
faktor sigurnosti manji od 1,0.
Slika 8.3. Poĉetni model (Model 0)
1
2
3
4
0.822
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina
(m
)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 23
8.3. ODABIR POĈETNIH PARAMETARA ARMIRANOG TLA
Za projektiranje armiranog tla prvo moramo pretpostaviti duţinu armature za potrebnu visinu
konstrukcije. Preporuĉen minimalni omjer duţine armature iza zida (L) i visine zida (H)
iznosi 0.5. [7]
L/H=min 0,5
Taj odnos je odreĊen na osnovi dosadašnjih iskustava u projektiranju i graĊenju potpornih
konstrukcija od armiranog tla i u našem sluĉaju iznosi Lmin=7,3 m. Drugi bitan uvjet je da
sloj nasipa nekoherentnog materijala do prvog reda armature mora biti debljine minimalno 40
cm. Nadalje, debljina slojeva tla izmeĊu pojedinih armatura (D) je preporuĉena sljedećim
izrazom: [7]
D= H/20
U našem sluĉaju debljina slojeva bi trebala iznositi oko 0,7 m. Zbog većih naprezanja,
preporuĉuje se manja debljina slojeva pri dnu u odnosu na debljinu slojeva pri vrhu
armiranog zida.
Na slici 8.4. prikazan je model tla armiranog geomreţama i opterećenog površinskim
opterećenjem. Parametri tla jednaki su poĉetnom modelu (model 0). Armirano tlo podijeljeno
je na tri karakteristiĉna presjeka (A, B i C) prema poloţaju u konstrukciji.
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 24
Slika 8.4. Poĉetni model armiranog tla (Model M1)
Tablica 8.2. Prikaz parametara korištenih u analizi za model M1
Model M1
Dio armiranog zida A B C
Parametri tla Model 0
Visina dijela armiranog
zida (m) 5 5 4,5
Tip geomreţe Tensar 120RE Tensar 80RE Tensar 55RE
Vlaĉna ĉvrstoća
ograniĉena puzanjem za
prosjeĉnu godišnju
temperaturu zraka 10°C
(kN/m)
50 33 23
Debljina slojeva tla
izmeĊu pojedinih
armatura D (m)
0,6 0,7 0,8
Broj geomreţa po visini 8 7 6
Duljina armature (m) 10 10 10
Opterećenje (kN/mˇ2) 30 30 30
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 25
8.4. UTJECAJ GUSTOĆE ARMIRANJA
Analiza se provodi na smanjenju gustoće armiranja na tri karakteristiĉna dijela armiranog tla:
A, B i C. Svi ostali parametri su jednaki kao u modelu M1. U tablici 8.3. prikazana su tri
sluĉaja s razliĉitim gustoćama armiranja. Poloţaj klizne plohe ostaje jednak u sva tri sluĉaja a
zadan je prema slici 8.2.
Tablica 8.3. Tablica gustoće armiranja
Naziv
modela
Karakteristiĉni
presjek A
Karakteristiĉni
presjek B
Karakteristiĉni
presjek C
Faktor
sigurnosti
Razmak
D (m)
Broj
geomreţa
Razmak
D (m)
Broj
geomreţa
Razmak
D (m)
Broj
geomreţa
Model M1 0,6 8 0,7 7 0,8 6 4,011
Model M2 0,8 6 0,9 6 1,0 4 2,694
Model M3 1 4 1,5 3 1,5 3 1,856
Slika 8.5. Prikaz klizne plohe i faktora sigurnosti za model M1
1
2
3
4
4.011
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina
(m
)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 26
Slika 8.6. Prikaz klizne plohe i faktora sigurnosti za model M2
Slika 8.7. Prikaz klizne plohe i faktora sigurnosti za model M3
1
2
3
4
2.694
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina
(m
)
-2
3
8
13
18
23
28
33
1
2
3
4
1.856
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina (
m)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 27
Analiza je pokazala da smanjenje gustoće armiranja znatno utjeĉe na faktor sigurnosti, što je i
oĉekivano jer je manja ukupna otpornost armature. Armiranje geomreţama se razlikuje od
armiranja metalnim trakama po tome što je cilj armiranja geomreţama stvoriti kompozit od
armature i tla koje ĉine materijal poboljšanih karakteristika. Prevelikim razmacima se
smanjuje utjecaj geomreţa na tlo.
8.5. UTJECAJ NAGIBA ARMATURE U ODNOSU NA HORIZONTALU
Analiza utjecaja nagiba armature na stabilnost konstrukcije izvršena je za kuteve od -4° do
+4° u odnosu na horizontalu. Svi ostali parametri jednaki su kao u modelu M2 i ostaju jednaki
kroz analizu.
Tablica 8.4. Parametri korišteni u modelu M2
Model M2
Dio armiranog zida A B C
Parametri tla Model 0
Visina dijela armiranog
zida (m) 5 5 4,5
Tip geomreţe Tensar 120RE Tensar 80RE Tensar 55RE
Vlaĉna ĉvrstoća
ograniĉena puzanjem za
prosjeĉnu godišnju
temperaturu zraka 10°C
(kN/m)
50 33 23
Debljina slojeva tla
izmeĊu pojedinih
armatura D (m)
0,8 0,8 1,0
Broj geomreţa po visini 6 6 4
Duljina armature (m) 10 10 10
Opterećenje (kN/mˇ2) 30 30 30
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 28
Slika 8.8. Horizontalno poloţena armatura (Model M2)
Slika 8.9. Armatura nagnuta +2° u odnosu na horizontalnu
1
2
3
4
2.694
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina (
m)
-2
3
8
13
18
23
28
1
2
3
4
2.737
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina
(m
)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 29
Slika 8.10. Armatura nagnuta -2° u odnosu na horizontalnu
Graf 8.1. Prikaz faktora sigurnosti u odnosu na nagib armature
1
2
3
4
2.715
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina
(m
)
-2
3
8
13
18
23
28
33
2,673
2,696
2,715 2,727
2,694
2,722
2,737
2,758 2,772
2,6
2,65
2,7
2,75
2,8
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
Fa
kto
r s
igu
rn
ost
i
Nagib u odnosu na horizontalu [°]
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 30
Analiza utjecaja nagiba armature na stabilnost konstrukcije je pokazala na nagib do 4° u
odnosu na horizontalu nema velikog utjecaja na faktor sigurnosti. Promjena faktora sigurnosti
za svaki stupanj promjene nagiba je oko 1%.
8.6. UTJECAJ KUTA UNUTARNJEG TRENJA TLA I DULJINE ARMATURE
Analiza se provodi variranjem duljine armature i kuta unutrašnjeg trenja nasutog tla.
Provjerava se faktor sigurnosti za kliznu plohu koja prolazi kroz armirano tlo i iza njega.
Prikazat će se utjecaj promjene kuta unutrašnjeg trenja nasipa na faktor sigurnosti za kliznu
plohu koja prolazi kroz armirani dio nasipa. Za analizu koristimo parametre iz modela M1 u
kojem mijenjamo kut unutarnjeg trenja nasipa N1 (ţuto) i duljinu armature.
Na slici 8.11. prikazan je model tla s kutem unutrašnjeg trenja φ=25 i kliznom plohom koja
prolazi kroz armirani dio nasipa. Analiza pokazuje da je konstrukcija stabilna.
Slika 8.11. Prikaz klizne plohe i faktora sigurnosti s kutem unutrašnjeg trenja φ=25
1
2
3
4
2.306
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina
(m
)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 31
Graf 8.2. prikazuje utjecaj promjene kuta unutrašnjeg trenja nasipa (od φ=15 do φ=45) na
faktor sigurnosti za kliznu plohu koja prolazi kroz armirani dio nasipa. Krivulja postotka
promjene faktora sigurnosti nam prikazuje kolika je promjena faktora sigurnosti u postotcima
za svaki korak povećanja kuta unutarnjeg trenja.
Graf 8.2. Promjena faktora sigurnosti u odnosu na kut unutrašnjeg trenja nasipa
Iz grafa 8.2. je vidljivo da promjena kuta unutrašnjeg trenja ima znatan utjecaj na stabilnost
armirane konstrukcije. Za kuteve veće od 25° pri svakom povećanju kuta od 5° faktor
sigurnosti se poveća za oko 20%.
Postavlja se pitanje da li je kut unutarnjeg trenja nasipa φ=25 dovoljan da se zadovolji
globalna stabilnost konstrukcije. Na slici 8.12. prikazana je klizna ploha koja prolazi iza
armiranog dijela nasipa i njezin faktor sigurnosti (Fs=0,956) ne zadovoljava uvjet stabilnosti.
1,23 1,732
2,306 2,86
3,463 4,011
4,952
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
0
1
2
3
4
5
6
15 20 25 30 35 40 45
Fakt
or
sigu
rno
sti
Unutarnji kut trenja
Faktor sigurnosti Postotak promjene faktora sigurnosti
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 32
Slika 8.12. Kritiĉna klizna ploha iza armiranog dijela nasipa (φ=25)
Minimalni kut unutarnjeg trenja da se zadovolji globalna stabilnost nasipa iznosi φ=35. Taj
sluĉaj je prikazan na slici 8.13. gdje se vidi da faktor sigurnosti za kritiĉnu kliznu plohu koja
prolazi iza armiranog dijela nasipa zadovoljava uvjet stabilnosti (Fs=1,514).
Slika 8.13. Kritiĉna klizna ploha iza armiranog dijela nasipa(φ=35)
1
2
3
4
0.956
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina (
m)
-2
3
8
13
18
23
28
33
1
2
3
4
1.514
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina
(m
)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 33
Za nasipe koji se grade na mjestima gdje je teško dostupan (ili neisplativ za dovoz na
gradilište) kvalitetan nasipni materijal, moţe se povećati duljina armiranja nasipa kako bi se
zadovoljila globalna stabilnost konstrukcije. Na slici 8.14. nasip je armiran geomreţama po
cijeloj širini i korišteno je nekoherentno tlo s kutem unutarnjeg trenja φ =30. Kritiĉna klizna
ploha zadovoljava uvjet stabilnosti i prolazi dijelom kroz armirani dio nasipa, a dijelom iza
njega.
Slika 8.14. Kritiĉna klizna ploha za nasip armiran po cijeloj širini (φ=30)
Na slici 8.15. prikazana je kritiĉna klizna ploha koja prolazi iza armiranog dijela nasipa i
zadovoljava uvjet globalne stabilnosti za parametre korištene u modelu M1.
1
2
3
4
1.507
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina
(m
)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 34
Slika 8.15. Kritiĉna klizna ploha koja prolazi iza armiranog dijela nasipa za model M1
1
2
3
4
1.711
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina
(m
)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 35
8.7. UTJECAJ PROMJENA POVRŠINSKOG OPTEREĆENJA
Analiza utjecaja promjena površinskog opterećenja na faktor sigurnosti klizne plohe koja
prolazi kroz armirani dio nasipa izvršena je za površinska opterećenja od q=50 kN/m2 do q=0
kN/m2. Svi ostali parametri su jednaki kao u modelu M1.
Slika 8.16. Nasip opterećen površinskim opterećenjem q
Iz grafa 8.3. vidljivo je da se smanjenjem vrijednosti površinskog opterećenja povećava faktor
sigurnosti. Krivulja postotka promjene faktora sigurnosti nam otkriva da su puno veće
promjene faktora sigurnosti pri manjim opterećenjima dok se te promjene ustaljuju pri većim
opterećenjima.
1
2
3
4
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina
(m
)
-1
4
9
14
19
24
29
q
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 36
Graf 8.3. Promjena faktora sigurnosti u odnosu na površinsko opterećenje
3,365 3,502 3,651 3,823 4,011 4,227 4,465 4,743 5,087 5,448 5,912
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
0
1
2
3
4
5
6
7
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Fa
kto
r si
gu
rno
sti
Opterećenje (kN/mˇ2)
Faktor sigurnosti Postotak promjene faktora sigurnosti
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 37
8.8. UTJECAJ VLAĈNE ĈVRSTOĆE ARMATURE
Analiza utjecaja promjena vlaĉne ĉvrstoće armature na faktor sigurnosti klizne plohe koja
prolazi kroz armirani dio nasipa izvršena je po koracima od 15% poĉetne vrijednosti ĉvrstoće
u modelu M2. Svi ostali parametri modela M2 ostaju nepromijenjeni.
Na slici 8.17. prikazani su poloţaji sva tri karakteristiĉna presjeka (A, B i C) armiranog tla na
modelu M2.
Slika 8.17. Karakteristiĉni presjeci A, B i C na modelu M2
U tablici 8.5. prikazane su vrijednosti ĉvrstoće armature za sva tri karakteristiĉna presjeka (A,
B i C) koje su korištene u analizi.
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 38
Tablica 8.5. Promjena vlaĉne ĉvrstoće geomreţa u karakteristiĉnim presjecima
Presjek A Presjek B Presjek C
Poĉetna vlaĉna
ĉvrstoća Q
(kN/m)
50 33 23
15% poĉetne
vlaĉne ĉvrstoće
K (kN/m)
7,50 4,95 3,45
-5xK (kN/m) 12,5 8,25 5,75
-4xK (kN/m) 20,00 13,20 9,20
-3xK (kN/m) 27,50 18,15 12,65
-2xK (kN/m) 35,00 23,10 16,10
-1xK (kN/m) 42,50 28,05 19,55
Q 50,00 33,00 23,00
+1xK (kN/m) 57,50 37,95 26,45
+2xK (kN/m) 65,00 42,90 29,90
+3xK (kN/m) 72,5 47,85 33,35
Analiza utjecaja promjene vlaĉne ĉvrstoće geomreţa na stabilnost konstrukcije je pokazala da
vlaĉna ĉvrstoća geomreţa ima znatan utjecaj na faktor sigurnosti. Iz krivulje postotka
promjene faktora sigurnosti s grafa 8.4. moţe se zakljuĉiti da je promjena faktora sigurnosti
puno veća pri većim vlaĉnim ĉvrstoćama. Zato je bitno u projektu koristiti vrijednosti vlaĉne
ĉvrstoće reducirane za faktor sigurnosti za utjecaj puzanja FSCR.
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 39
Graf 8.4. Promjena faktora sigurnosti s promjenom vlaĉne ĉvrstoće geomreţa
1,343 1,512 1,724 1,972 2,288 2,694
3,226 3,959
5,048
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
0
1
2
3
4
5
6
-5x -4x -3x -2x -x 0 +x +2x +3x
Fa
kto
r si
gu
rno
sti
Čvrstoća
Faktor sigurnosti Postotak promjene faktora sigurnosti
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 40
8.9. DODATNE ANALIZE STABILNOSTI
Nakon odabira svih parametara armiranog tla bitnih za stabilnost konstrukcije vaţno je
napraviti dodatne analize u kojima ćemo provjeriti sve ostale moguće kritiĉne klizne plohe
kako je prikazana na slici 8.2. Dodatne analize izvršit ćemo na modelu M1.
Na slici 8.18. i 8.19. prikazane su kritiĉne klizne plohe za karakteristiĉni presjek C.
Slika 8.18. Klizna ploha kroz armirani dio
1
2
3
4
2.573
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina (
m)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 41
Slika 8.19. Klizna ploha kroz nearmirani dio
Na slici 8.20. prikazana je kritiĉna klizna ploha za karakteristiĉni presjek B koja prolazi
dijelom kroz armirani dio nasipa a dijelom kroz nearmirani, a na slici 8.21. ona prolazi samo
kroz nearmirani dio.
Slika 8.20. Klizna ploha kroz armirani i nearmirani dio
1
2
3
4
4.599
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina
(m
)
-2
3
8
13
18
23
28
33
1
2
3
4
2.284
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina (
m)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 42
Slika 8.21. Klizna ploha kroz nearmirani dio
Na slici 8.22. prikazana je kritiĉna klizna ploha za karakteristiĉni presjek C koja prolazi
dijelom kroz armirani dio nasipa a dijelom kroz nearmirani, a na slici 8.23. ona prolazi samo
kroz nearmirani dio.
Slika 8.22. Klizna ploha kroz armirani i nearmirani dio
1
2
3
4
2.723
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina (
m)
-2
3
8
13
18
23
28
33
1
2
3
4
1.783
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina (
m)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 43
Slika 8.23. Klizna ploha kroz nearmirani dio
1
2
3
4
1.910
udaljenost (m)
-2 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53
vis
ina (
m)
-2
3
8
13
18
23
28
33
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 44
9. ZAKLJUĈAK
Armirani nasipi se izvode na mjestima gdje se zbog ograniĉenja gabarita nasip mora izvesti u
uţem podruĉju od podruĉja koje bi zahtijevao stabilni nasip bez zaštite. Pri usporedbi s
ostalim rješenjima potpornih konstrukcija poput armirano betonskih konstrukcija,
konstrukcije od armiranog tla su se pokazale kao ekonomski vrlo isplativo rješenje, estetski su
prihvatljive i moguće ih je brzo i jednostavno uklopiti u okolinu.
UtvrĊeni su parametri koji imaju veći ili manji utjecaj na stabilnost konstrukcije korištenjem
geotehniĉkog programa Slope/w. Izborom vlaĉne ĉvrstoće geomreţa, gustoće armiranja i
unutarnjeg kuta trenja nasutog tla najviše smo utjecali na stabilnost konstrukcije. Pravilnim
izborom tih parametara i poštivanjem preporuka iz dosadašnjih iskustava u projektiranju i
graĊenju potpornih konstrukcija od armiranog tla, osiguravamo njihovu trajnost i stabilnost.
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 45
10. LITERATURA
[1] Babić, B.: Geosintetici u građevinarstvu, HDGI, Zagreb, 1995.
[2] Bajtl, S.: Izvedbeni projekt Autocesta Zagreb- Macelj, dionica Krapina-Macelj,
Werkos d.o.o, oznaka evidencije KM-ZP-AN-K1-0102-04
[3] German Geotechnical Society: Recommendations for Design and Analysis of Earth
Structures using Geosynthetic Reinforcements – EBGEO, Translation of the 2nd German
Edition, 2011
[4] GeoSlope/W (2007) Stability of a Mechanically Stabilized Earth Wall , GEO-
SLOPE/W International, Calgary, Alberta, Canada
[5] Koerner, R.: Designing with Geosynthetics, 2005.
[6] Szavits-Nossan, V.: Uvod, skripta s predavanja, 2014.
[7] Suljić, N.: Potporne konstrukcije, RGGF, Tuzla, 2010.
[8] TensarTech Zemljani potporni sistemi: Upornjaci mostova, potporni zidovi i strmi
pokosi, katalog proizvoda
[9] http://www.tensar.com
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBU
Upotreba geomreţa za poboljšanje mehaniĉkog ponašanja nasipa na autocestama 46
11. PRILOZI
PRILOG 1 – Karakteristiĉni popreĉni presjek
PRILOG 2 – Tlocrtni prikaz ĉvora Trakošćan