MEHANIKA TLA I FUNDIRANJE Osnovne vrste tla 1

MEHANIKA TLA I FUNDIRANJE

Osnovne vrste tla 1. Prema načinu postanka tlo može da bude rezidualno (nepokretno) ili transportovano (izmešteno) n 2. Prema veličini čestica postoji krupnozrno tlo, (0. 06<pesak<2 mm<šljunak<60 mm<obluci), sitnozrno tlo (glina<0. 002 mm<prašina<0. 06 mm i organske gline i prašine), i treset. n 3. Simboli granulometrijskog sastava su: G, S, M, C, O, Pt n 4. Prema jedinstvenom klasifikacionom sistemu: G, S + W, P, U M, C, O + H, I, L n

Osnovne vrste tla n n - 5. Terenska identifikacija krupnozrnog tla – vizuelni granulometrijski sastav podrazumeva odvajanje O, G, S, procenu W, P, U prema tome koja zrna dominiraju i na kraju procenjuje količina sitnozrnog tla; ukoliko ga ima preko 12% uzorak se ocenjuje kao zaprljan i dobija oznaku F ili C. 6. Terenska identifikacija sitnozrnog tla Ocenjivanje čvrstoće grudve u suvom stanju Ocenjivanje sposobnosti otpuštanja vode Ocenjivanje sjajnosti tla

Laboratorijski pokazatelji vrste tla 7. Granulometrijski sastav tla Određjuje se metodom sejanja (D>0. 075) ili hidrometrisanja (D<0. 075). n 8. Koeficijent uniformnosti: CU = D 60/D 10 (CU<5 – jednoličan sastav, 5<CU<15 – umereno jednoličan sastav, CU>15 – nejednoličan sastav) n 9. Koeficijent zakrivljenosti: CZ = D 302/D 10 D 60 (1<CZ<3 – tlo je dobro graduirano) n

Laboratorijski pokazatelji vrste tla

Laboratorijski pokazatelji vrste tla 10 - 13. Aterbergove granice konzistencije

Laboratorijski pokazatelji vrste tla n 14. Indeks plastičnosti: IP = ωL – ωP n 15. Indeks konzistencije: IC = (ωL – ω)/ IP n 16. Indeks tečenja: IL = (ω – ωP)/ IP n 17. Indeks skupljanja: IS = ωP – ωS

Laboratorijski pokazatelji vrste tla 18. Casagrande-ov dijagram plastičnosti

Laboratorijski pokazatelji fizičkog stanja tla 19. Faze u tlu i odnosi faza

Laboratorijski pokazatelji fizičkog stanja tla 20. Poroznost i koeficijent poroznosti n = VV/V ∙ 100% - odnos zapremine pora i ukupne zapremine e = VV/VS - odnos zapremine pora i zapremine čvrstih čestica tla e = n/ (1 -n); n = e/(1+e) n 21. Specifična masa GS = γS /γW – koeficijent koji pokazuje koliko je puta čestica tla teža od čestice vode n 22. Zapreminska masa tla: γ = W/V = M/V ∙ g = ρ ∙ g (k. N/m 3) n n 23 -25. γ’< γd < γz < γs

Laboratorijski pokazatelji fizičkog stanja tla 26. ω = (M – MS)/M ∙ 100% - vlažnost uzorka je odnos mase vode u uzorku i same težine uzorka procentualno izražena. Određuje se laboratorijski, direktnim metodom. n 27. ωZ = (1/ γd – 1/ γs) ∙ γW ∙ 100% - vlažnost uzorka pri zasićenju, tj. u momentu kada su sve pore ispunjene vodom. n 28. SR = ω / ωZ ∙ 100% - stepen zasićenja predstavlja odnos prirodne vlažnosti uzorka i vlažnosti pri zasićenju. n

Laboratorijski pokazatelji fizičkog stanja tla 29. Zbijenost sitnozrnog tla i stepen zbijenosti Zbijanjem se povećava smičuća otpornost, smanjuje deformabilnost i vodopropusnost tla. RC = γd / γd max ∙ 100% - koristi se za određivanje potrebne vlažnosti za postizanje tražene zbijenosti tla. 30. Standardni i modifikovan Proktorov opit

Laboratorijski pokazatelji fizičkog stanja tla 31. Zbijenost krupnozrnog tla i relativna zbijenost tla Dr = (emax – e) / (emax – emin) – preko koeficijenta poroznosti Dr = γd max (γd – γd min) / γd (γd max – γd min) – preko zapreminske težine u suvom stanju

Laboratorijski pokazatelji mehaničkih svojstava tla 32. Morov krug napona. Veze glavnih napona i napona u datoj ravni

Laboratorijski pokazatelji mehaničkih svojstava tla 33. Totalni, efektivni i neutralni naponi u tlu

34. Stišljivost tla Stišljivost je osobina tla da se u toku vremena deformiše i sleže. Sleganje tla pod dejstvom opterećenja je konsolidacija, koja može biti primarna i sekundarna. Stišljivost uzorka se određuje edometarskim opitom koji služi za dobijanje sledećih parametara: MV – modul stišljivosti, a. V – koeficijent stišljivosti, CC – indeks stišljivosti, CS – indeks bubrenja MV = Δσ /Δε predstavlja odnos priraštaja napona prema priraštaju deformacija

35. Edometarski opit

35. Edometarski opit

35. Edometarski opit

36. Modul stišljivosti

37. Smičuća čvrstoća tla

37. Smičuća čvrstoća tla

37. Smičuća čvrstoća tla

Smičuća čvrstoća tla 38. Morov krug napona. Veze glavnih napona i napona u ravni loma

Smičuća čvrstoća tla 38. Morov krug napona. Veze glavnih napona i napona u ravni loma

39. Jednoaksijalna čvrstoća tla

40. Prostiranje opterećenja u tlu – aproksimativni proračun

Štajnbrenerov dijagram

Prostiranje opterećenja u tlu - izobare

41. Sleganje opterećene površine elastičnog poluprostora 42. Sleganje temelja na nehomogenom tlu

43. Konsolidacija tla

44. Granično i dozvoljeno opterećenje tla

44. Granično i dozvoljeno opterećenje tla Granično opterećenje tla je intenzitet opterećenja koji dovodi do sloma tla ispod temelja; označava se sa qf. n Dozvoljeno opterećenje se sračunava kao qdoz = qf / F, i koristi se za izračunavanje sleganja primenom metoda teorije elastičnosti. n

45. Nosivost temelja po Terzaghiju n qf n = γ∙b∙Nγ + q 0∙Nq + c∙Nc U izrazu za granično opterećenje prvi član je uticaj sopstvene težine tla ispod ravni temelja; drugi član je uticaj opterećenja u ravni temelja, a treći uticaj kohezije. Faktori Nγ , Nq i Nc se zovu faktori nosivosti i zavise samo od ugla trenja. Rešenje važi za beskonačnu, centrično ravnomerno opterećenu traku sa simetričnom dubinom ukopavanja.

46. Nosivost temelja po “Pravilniku o tehničkim normativima ze temeljenje” n n n qd = γ`/2∙B`∙Nγ∙sγ∙iγ + (cm`+ q ∙tgφm`) ∙Nc∙sc∙dc∙ic+q tgφm`= tgφ`/Fφ, Fφ= 1. 5 cm`= c`/Fc, Fc = 2. 5 sγ = 1 - 0. 4 B/L, sc= 1+0. 2 B/L dc = 1+0. 35 D/L χ = H/ (A∙cm`+V∙tg φm`)

46. Nosivost temelja po “Pravilniku o tehničkim normativima ze temeljenje”

47 -56. Bočni pritisci tla

47 -56. Bočni pritisci tla

57 -60. Pritisak na krute potporne zidove

FUNDIRANJE 1. Projektovanje temelja se vrši prema graničnom stanju konstrukcije i tla ispod objekta sa osvrtom na ekonomski faktor u pogledu utroška materijala, obima radova i troškova gradnje. Postupak obuhvata: prikupljanje potrebne dokumentacije, procenu svojstava tla ispod objekta, izbor dubine fudiranja i tipa temelja, određivanje nosivosti tla ispod objekta i napona u kontaktnoj spojnici, kontrola stabilnosti temelja, proračun sleganja i izbor načina izvršenja radova. n 2. Potrebnu tehničku dokumentaciju čine: geodetske, seizmološke, hidrogeološke, geotehničke podloge i arhitektonsko – građevinski projekat. n

3. Parametri koji utiču na izbor dubine fundiranja n n n n n Opasnost od mraza Sastav i svojstva tla Hidrogeološki uslovi Osetljivost tla na promenu uslova Dubina fundiranja susednih objekata Postojeće komunikacije i prepreke Veličina i priroda opterećenja Namena objekta Dubina erozije rečnog dna

4. Dejstvo mraza Kada se temelj oslanja na stenu mora se sprečiti prodor vode u kontaktnu površinu ako je ona u zoni zamrzavanja. n Kada se temelj oslanja na sloj peska ili šljunka dubina fundiranja je najmanje 0. 5 m a nivo podzemne vode mora biti ispod dubine zamrzavanja. n Za ostale vrste tla dubina fundiranja zavisi od NPV. n Dubina zamrzavanja je ona dubina na kojoj se može ostvariti zamrzavanje tla (-1°C za nekoherentno a + 1°C za ostale vrste tla). U našim uslovima min dubina fundiranja je 0. 8 – 1. 0 m. n

5. Sastav i svojstva tla

6. Osetljivost tla na promenu vlažnosti Ekspanzivna tla – tla visoke plastičnosti su tla koja pri promeni vlažnosti menjaju svoju zapreminu (bubrenje i skupljanje) u meri koja uzrokuje deformacije tla i oštećenja objekata. n Metastabilna tla – les: prašinasto tlo eolskog porekla, veoma osetljivo na povećanje vlažnosti pri čemu dolazi do raskidanja strukturnih veza i tzv. kolapsa lesa praćenog velikim sleganjima. n

7. Dubina fundiranja susednih objekata Df 1 Df 3 Df 2

8. Namena objekta Df 2 Df 1

9. Vrste plitkih temelja 1. 2. 3. 4. 5. 6. Masivni temelji Trakasti temelji Temelji samci Temeljni nosači (kontragrede) Temelni roštilji Temeljne ploče

10. Vrste dubokih temelja 1. 2. 3. 4. Temelji na šipovima Duboki masivni temelji Temelji na bunarima Temelji na kesonima

11. Ekscentrično opterećen temelj u obe ravni

12. Ekscentrično opterećen temelj u jednoj ravni Df Df s s s s

19. Centrično opterećen temelj

14. Centrisanje temelja V x

15. Određivaje visine temelja i kontrola pritisaka na tlo ispod temelja Visina temelja se određuje na iz uslova nosivosti materijala od koga je temelj napravljen, najčešće su to pravila dimenzionisanja betonskih elemenata. n Naponi u kontaktnoj površini temelja i tla potiču od dejstva opterećenja sa konstrukcije (centrično ili ekscentrično), težine temelja i težine nasutog tla (centrično). Odstupanje stvarnih napona u tlu u odnosu na dozvoljene vrednosti ne bi trebalo da prelazi ± 5%. n

16. Kontrola stabilnosti temelja Df SV

17. Trakasti temelj (ekscentrično i centrično opterećen) V V d

18. Dimenzionisanje NAB trakastog temelja a d a/2 sn·a

Oblikovanje NAB trakastog temelja a a z z d Df d d d

Oblikovanje NAB trakastog temelja z Df d

Oblikovanje NAB trakastog temelja

19. Dimenzionisanje AB trakastog temelja a a

Oblikovanje AB trakastog temelja

Oblikovanje AB trakastog temelja a 1 a 2 z Df d

20. Temelj samac ekscentrično opterećen u prostoru

Temelj samac ekscentrično opterećen u jednoj ravni (slika levo) i centrično opterećen (slika desno)

21. Oblikovanje NAB temelja

AB jastuk

22. Dimenzionisanje AB temelja samca

Armiranje AB temelja samca (prema Loseru)

Armiranje AB temelja samca (prema Vinterkornu)

Kontrola temelja na proboj stuba

23. Temelji montažnih stubova

24. Temelji čeličnih stubova

25. Zajednički temelji – krutost temelja

26. Zajednički temelji – određivanje dimenzija

Zajednički temelji – određivanje dimenzija

Zajednički temelji – oblikovanje temelja

Zajednički temelji – presečne sile u podužnom pravcu

Zajednički temelji – presečne sile u poprečnom pravcu

27. Temeljni roštilji

28. Temeljne ploče

29. Vrste šipova Prema načinu prenošenja opterećenja: stojeći i lebdeći 2. Prema materijalu od koga su napravljeni: drveni, čelični i betonski 3. Prema načinu izvođenja: pobijeni i građeni direktno u tlu 1.

30. Postupak pobijanja šipova u tlo n Tokom ovog procesa treba savladati otpor tla i sačuvati šip od oštećenja (kao zaštita se koriste tzv. kape). Pobijanje se vrši maljevima koji se razlikuju u zavisnosti od prisustva kohezije u tlu i sposobnosti tla da lakše ili teže otpušta vodu prilikom potresa. Postoje gravitacioni malj, malj sa pogonom na vazduh pod pritiskom i vibromaljevi.

31. Drveni i čelični šipovi

32. Betonski gotovi šipovi

33. Betonski šipovi građeni u tlu

34. Betonski bušeni šipovi – HW i Benoto

35. Betonski bušeni šipovi – dijafragma šipovi

36. Betonski bušeni šipovi – šipovi bunari

37. Granično opterećenje šipa n Granično opterećenje, tj. nosivost šipa je aksijalna sila pritiska koja dovodi do naglog sleganja šipa i predstavlja zbir nosivosti baze i omotača šipa.

38. Dozvoljeno opterećenje šipa Dozvoljeno opterećenje predstavlja nosivost šipa podeljenu određenim faktorom sigurnosti. Sdoz= N/Fs, gde je: N – nosivost šipa, odnosno granično opterećenje Fs – faktor sigurnosti, kreće se od 1. 5 – 1. 7 n

39. Načini proračuna nosivosti šipa 1. 2. 3. 4. 5. Na osnovu iskustva Na osnovu geomehaničkih osobina tla Na osnovu dinamičkih postupaka Na osnovu rezultata opita statičke i dinamičke penetracije Na osnovu probnog opterećenja

40. Proračun nosivosti šipa na osnovu geomehaničkih svojstava tla N N l sgr N N

41. Nosivost grupe šipova

42. Određivanje potrebnog broja i rasporeda šipova

43. Proračun sila u šipovima -dejstvo M i T

44. Šipovi opterećeni horizontalnim silama

45. Određivanje potrebne dužine šipa

46. Sleganje šipova

47. Metode zaštite bočnih strana iskopa temeljne jame 1. 2. 3. 4. 5. Temeljna jama bez zaštite bočnih strana iskopa Zaštita bočnih strana temeljne jame posle iskopa Zaštita bočnih strana temeljne jame tokom iskopa Zaštita bočnih strana temeljne jame prethodno u tlo pobijenim zaštitnim zidovima Zaštita bočnih strana temeljne jame prethodno u tlu izbetoniranim zaštitnim zidovima

48. Temeljna jama bez zaštite bočnih strana iskopa

49. Zaštita bočnih strana temeljne jame posle iskopa s s

49. Zaštita bočnih strana temeljne jame posle iskopa

49. Zaštita bočnih strana temeljne jame posle iskopa

50. Zaštita bočnih strana temeljne jame tokom iskopa

51. Zaštitni priboji

51. Zaštitni priboji

52. Zaštita bočnih strana temeljne jame dijafragmama