TEMELJENJE Izvedba Proračun
KONSTRUKCIJE
Armiranje
NAPOMENA: Podaci i slike od Slide 1 do 13 preuzeti su iz skripte: Tanja Roje-Bonacci : Posebna poglavlja iz temeljenja, 2007.
KONSTRUKCIJE
TEMELJ je dio građevine kojim se opterećenja iz KONTROLIRANE građevine prenose u PRIRODNU sredinu, tlo, na način da građevina bude trajno upotrebljiva
Postupak projektiranja temelja (Collin, 2002)
KONSTRUKCIJE
PLITKO TEMELJENJE - svako ono temeljenje koje zadire u dubinu, dovoljnu da se zadovolje zadani uvjeti slijeganja i nosivosti, a temeljna ploha se nalazi neposredno ispod najniže kote građevine koju na sebi nosi.
Osnovni smisao plitkog temeljenja je da se opterećenje s građevine na tlo prenosi isključivo pritiskom temeljne plohe na tlo.
Podjela plitkog temeljenja po obliku temeljne stope
KONSTRUKCIJE
•
temelji samci: jedan temelj - jedan stup
Podjela plitkog temeljenja po obliku temeljne stope
KONSTRUKCIJE
•
temeljni roštilji: nose zidove i stupove istovremeno (ne treba ih miješati s konstrukcijama koje imaju vezne grede između elemenata temeljenja iz drugih razloga, npr. seizmika)
Podjela plitkog temeljenja po obliku temeljne stope
KONSTRUKCIJE
•
temeljne ploče: rasprostiru opterećenje od zidova i stupova građevine na veliku površinu te smanjuju intenzitet naprezanja na tlo
Podjela plitkog temeljenja po obliku temeljne stope
KONSTRUKCIJE
•
temeljni nosači: predstavljaju neprekinute temelje, točkasto opterećene stupovima građevine koju nose ili su podloga kolosjecima raznih šinskih vozila (kranske staze, kada nosači leže na tlu) kada su opterećeni pokretnim opterećenjem
Podjela plitkih temelja po krutosti • kruti plitki temelji (samci, trake, ponekad roštilji i ploče) • savitljivi plitki temelji (temeljni nosači, roštilji, ploče)
Temeljenje na poboljšanom tlu
KONSTRUKCIJE
Ovdje spadaju najrazličitiji zahvati za poboljšanje podtemeljnog tla u smislu njegovih svojstava prvenstveno stišljivosti, a naravno i nosivosti. Prema današnjem stanju tehnologije to su: • zamjena materijala sa ili bez upotrebe geotekstila; • dinamičko zbijanje tla s površine; • dubinsko vibriranje tla; • ubrzavanje procesa konsolidacije uspravnim drenovima; • povećanje gustoće tla ugradnjom šljunčanih pilota; • poboljšanje svojstava tla ugradnjom šljunčanih pilota uz vibriranje; • poboljšanje svojstava tla mlaznim injektiranjem; • poboljšanje svojstava tla sustavom mikropilota
Duboko temeljenje • svako ono temeljenje pri kojem se opterećenje na tlo osim preko dodirnog pritiska temeljne plohe na tlo, prenosi i trenjem po plaštu tijela ugrađenog u tlo ispod najniže kote građevine koju temelj nosi • iznimku čine jedino piloti koji opterećenje predaju izravno na čvrstu stijensku podlogu
KONSTRUKCIJE
• duboko temeljenje primjenjuje se kod složenijih građevinskih zahvata, kada temeljno tlo, na dohvatljivoj dubini koja odgovara plitkom ili produbljenom temeljenju, nema svojstva koje mogu zadovoljiti traženu kakvoću s obzirom na dozvoljena slijeganja i /ili dozvoljenu nosivost
Podjela dubokog temeljenja
KONSTRUKCIJE
Osnovni oblici dubokih temelja mogu se prikazati kako slijedi: • duboki masivni temelji, • piloti, • pojedinačni temelji velikih tlocrtnih dimenzija (kesoni, bunari i sanduci), • građevine koje s temeljem čine jedinstvenu cjelinu, kao na primjer priobalne građevine (dijafragme, zagati, prevodnice…)
Duboki masivni temelji • • •
KONSTRUKCIJE
•
prelazni tip ka pilotima, izvedeni metodom mlaznog injektiranja ‐ metoda omogućava izvedbu ojačanog masivnog bloka ispod površine koju je potrebno temeljiti, nosivost ovakvog bloka računa se kao nosivost dubokog masivnog temelja koji nosi na trenje i na dodirnu plohu temelj‐tlo ako su stupnjaci dovoljno daleko pretvaraju se u grupu pilota ili u niz pojedinačnih pilota
KONSTRUKCIJE
Piloti ili raščlanjeni duboki temelji •
mogu opterećenje prenositi po principu jedan pilot jedan stup (pilon) ili
•
mogu biti s naglavnom konstrukcijom spojeni u grupe koje prenose opterećenje s građevine preko naglavne konstrukcije na pilote pa u tlo
Duboki temelji mogu se izvesti od panela tehnologijom dijafragmi ili mixed in place (MIP) tehnologijom
KONSTRUKCIJE
Hibridno temeljenje • Hibridno temeljenje nastaje kada ploča temeljena na pilotima ne leži isključivo na glavama pilota već preostalom površinom leži i oslanja se na tlo • Javlja se kod temeljenja nebodera
ODABIR NAČINA I DUBINE TEMELJENJA Minimalna dubina temeljenja određena je propisima: uvjet da temeljna ploha bude ispod dubine smrzavanja - za Hrvatsku je to 0,8 m ispod površine terena.
KONSTRUKCIJE
ODABIR PREMA ZAHTJEVIMA GRAĐEVINE
KRITERIJI ODABIRA TEMELJENJA U VISOKOGRADNJI 1.
KARAKTERISTIKE TEMELJNOG TLA
KONSTRUKCIJE
• • •
KRUTOST I DEBLJINA POJEDINIH SLOJEVA TLA ISPOD GRAĐEVINE HOMOGENOST TEMELJNOG TLA NIVO PODZEMNE VODE (UZGON)
2.
OPTEREĆENJE GRAĐEVINE I KONCENTRACIJA OPTEREĆENJA NA GRAĐEVINI • POLOŽAJ, NAČIN DJELOVANJA I INTENZITET UPORABNOG OPTEREĆENJA • SEIZMIKA
2.
TIP KONSTRUKCIJE • • • •
RAVNOMJERNO ILI NERAVNOMJERNO OPTEREĆENJE NA TEMELJNO TLO TORNJEVI ILI GRAĐEVINE VELIKE TLOCRTNE POVRŠINE I MALE VISINE STATIČKI SUSTAV UVJETI UPORABE
KRITERIJI ODABIRA TEMELJENJA U VISOKOGRADNJI Plitko temeljenje • primjenjuje se kod homogenog tla dostatne nosivosti TRAKASTI TEMELJI ‐ kod linijskog opterećenja tla TEMELJI SAMCI ‐ kod koncentriranog opterećenja tla
KONSTRUKCIJE
TEMELJNA PLOČA ISPOD ČITAVOG TLOCRTA GRAĐEVINE ‐ kod zgrada sa ujednačenim koncentriranim silama na mjestu oslanjana stupova ‐ kod velikog uzgona TEMELJNA PLOČA PODEBLJANA NA POJEDINIM DIJELOVIMA ‐ kod zgrada sa LOKALNO VELIKIM koncentriranim silama na mjestu oslanjana stupova i / ili VELIKIM LINIJSKIM SILAMA na mjestu oslanjanja pojedinih zidova
KRITERIJI ODABIRA TEMELJENJA U VISOKOGRADNJI Temelji samci •
Prvi izbor pri temeljenju stupova zbog jednostavnosti i malih troškova izvedbe
•
Primjena temelja samaca kod malih zgrada kada: a) Svaki stup preuzima opterećenje sa cca 25 m2 tlocrtne površine zgrade b) Opterećenje svake etaže iznosi cca 10 kN/m2 c) Temelji prekrivaju manje od 50 % tloctne površine zgrade d) Kontaktno naprezanje na tlo iznosi 100 do 300 kPa
•
Temelji samci se ne primjenjuju kod temeljenja na mekim glinama i pijesku nosivosti manje od 100 kPa Temelji samci se mogu koristiti samo ako u blizini nema drugih temelja ili lošijeg tla unutar anvelope naprezanja koju uzrokuje promatrani temelj
KONSTRUKCIJE
• • •
Diferencijalna slijeganja između susjednih temelja samaca mogu se eliminirati povezivanjem temelja samaca armiranobetonskim gredama Povezivanje gredama povećava stabilnost konstrukcije na heterogenim tlima
KRITERIJI ODABIRA TEMELJENJA U VISOKOGRADNJI Temeljne ploče
KONSTRUKCIJE
Primjena temeljnih ploča, a ne temelja samaca kada: a) Temelji samci prekrivaju više od 50 % tloctne površine zgrade b) Zgrada ima nekoliko podzemnih etaža ispod razine podzemne vode c) Temeljno tlo ima nekoliko područja sa vrlo lošim tlom te je potrebno izvesti kompenzaciju, čime se smanjuju naprezanja na tlo •
Temeljne ploče se izvode kod zgrada sa 8 ili više etaža i kada je nosivost tla manja od 150 kPa
•
Rijetko se izvode kod zgrada nižih od 7 katova jer su skupi kao i duboki temelji
•
Kod pijesaka nosivosti cca 75 kPa moguć je slom temeljne ploče uslijed savijanja ili diferencijalnih slijeganja
KRITERIJI ODABIRA TEMELJENJA U VISOKOGRADNJI
KONSTRUKCIJE
Dokaz nosivosti temeljne ploče ispod zgrade •
Nije potrebno dokazivati slom tla, klizanje i prevrtanje građevine
•
Debljina ploče određuje se iz statičkog proračuna – U PRAVILU JE MJERODAVAN PROBOJ TEMELJNE PLOČE
•
Kod “BIJELE KADE” mjerodavan je statički proračun prema UPORABLJIVOSTI (vodonepropusnost + širina pukotina)
•
UZGON – ponekad se izvodi deblja temeljna ploča kako bi se osigurala dovoljna sigurnost protiv isplivavanja građevine
•
Ploča omogućuje ujednačavanje slijeganja
•
U PRAVILU BOLJE RJEŠENJE OD TEMELJA SAMACA ILI TRAKASTIH TEMELJA (ali zahtjeva veći utrošak materijala)
KRITERIJI ODABIRA TEMELJENJA U VISOKOGRADNJI Kriterij za temeljnu ploču sa lokalnim ojačanjem • Ujednačavanje naprezanja na tlo kod velikih koncentriranih ili linijskih sila • Ojačanje mora imati dovoljno veliku tlocrtnu površinu kako bi se postiglo izjednačavanje naprezanja i deformacija • Debljina ploče izvan područja ojačanja određuje se po kriteriju nosivosti na pritisak tla i uzgon
Prednosti i nedostaci plitkog temeljenja
KONSTRUKCIJE
PREDNOST: • Ekonomično temeljenje kod tla dostatne nosivosti NEDOSTATAK: • U pravilu postoje znatna diferencijalna slijeganja kod temeljenja na trakastim temeljima i temeljima samcima – UNOSE SE PRISILNE DEFORMACIJE U KONSTRUKCIJU – primjena temeljnih ploča ili drugačije temeljenje
TEMELJENJE U VISOKOGRADNJI STATIČKI DOKAZ NOSIVOSTI I UPORABLJIVOSTI PLITKOG TEMELJA • DOKAZ NAPREZANJA NA TLO • DOKAZ EKSCENTRIČNOSTI OPTEREĆENJA NA TEMELJ • DOKAZ NA KLIZANJE I PREVRTANJE TEMELJA • DOKAZ NA SLOM TLA (kao alternativa dokazu naprezanja na tlo)
KONSTRUKCIJE
• DIMENZIONIRANJE TEMELJA (Granično stanje nosivosti i uporabljivosti)
TEMELJENJE U VISOKOGRADNJI DOKAZ EKSCENTRIČNOSTI OPTEREĆENJA •
Potrebno je dokazati da se za osnovna opterećenja rezultantna sila nalazi u 1. jezgri poprečnog presjeka temelja – CIJELA POVRŠINA TEMELJA JE U TLAKU, NEMA ODIZANJA TEMELJA OD TLA
KONSTRUKCIJE
Mx – moment savijanja oko osi x My – moment savijanja oko osi y V – vertikalna sila na temelj
TEMELJENJE U VISOKOGRADNJI DOKAZ EKSCENTRIČNOSTI OPTEREĆENJA
KONSTRUKCIJE
•
Za ostala opterećenja rezultantna sila se mora nalaziti u 2. jezgri poprečnog presjeka (dopušta se odizanje temelja)
TEMELJENJE U VISOKOGRADNJI DOKAZ NAPREZANJA NA TLO Naprezanja na tlo moraju biti manja ili jednaka maksimalno dopuštenom naprezanju
•
JEDNOOSNO SAVIJANJE : ex = 0 ili ey = 0
KONSTRUKCIJE
a), b) dokazati!
TEMELJENJE U VISOKOGRADNJI DOKAZ NAPREZANJA NA TLO Naprezanja na tlo moraju biti manja ili jednaka maksimalno dopuštenom naprezanju
• DVOOSNO SAVIJANJE c) čitav presjek je u TLAKU
KONSTRUKCIJE
d) presjek se dijelom odiže od tla
‐ Iz tablica prema Hülsdünker‐u
TEMELJENJE U VISOKOGRADNJI DIMENZIONIRANJE TEMELJA PRIMJER : TEMELJ OPTEREĆEN VERTIKALNOM CENTRIČNOM SILOM
PRITISAK NA TLO: ps = N / A
KONSTRUKCIJE
PROVODI SE DOKAZ NA SAVIJANJE, POSMIK I PROBOJ U PRESJEKU UDALJENOM (c + h )/2 OD VERTIKALNE OSI STUPA ZA SILU QR ZA EKSCENTRIČNO OPTEREĆENJE POTREBNO ODREDITI VERTIKALNU SILU QR INTEGRACIJOM NAPREZANJA PO POVRŠINI TEMELJA
TEMELJENJE U VISOKOGRADNJI DIMENZIONIRANJE TEMELJA PRIMJER : TEMELJ OPTEREĆEN VERTIKALNOM CENTRIČNOM SILOM
KONSTRUKCIJE
ARMIRANJE TEMELJA:
TEMELJENJE U VISOKOGRADNJI DIMENZIONIRANJE TEMELJA
KONSTRUKCIJE
PROBOJ TEMELJNE PLOČE – najčešće mjerodavan pri dimenzioniranju temelja samaca
TEMELJENJE U VISOKOGRADNJI DIMENZIONIRANJE TEMELJA
KONSTRUKCIJE
PROBOJ TEMELJNE PLOČE – ARMIRANJE POVIJENIM ŠIPKAMA
TEMELJENJE U VISOKOGRADNJI DIMENZIONIRANJE TEMELJA
KONSTRUKCIJE
PROBOJ TEMELJNE PLOČE – ARMIRANJE SPONAMA
TRAKASTI TEMELJI
KONSTRUKCIJE
Trakasti temelji se izvode ispod zidova ili ispod niza stupova
• Temelji imaju oblik obrnutog T‐presjeka • U poprečnom smjeru temelj ima konzolne istake koje se proračunavaju na reaktivno opterećenje • Debljina ploče na kraju iznosi barem 20 cm. • Za male konzolne istake temelja zadržava se konstantna debljina ploče. • U uzdužnom smjeru trakasti temelj nosi kao kontinuirani nosač na savijanje pod djelovanjem koncentriranih sila od stupova i od raspodijeljenih reaktivnih napona na temeljnoj plohi. • Visina rebra slijedi iz uvjeta osiguranja dovoljne krutosti trakastog temelja. • Krutost na savijanje trakastog temelja i cijele konstrukcije nad temeljem: mora biti takva da ne nastane koncentracija napona pod stupovima nejednoliko slijeganje mora biti manje od 1/1000 razmaka stupova
TRAKASTI TEMELJI
KONSTRUKCIJE
PRORAČUNSKI MODEL
• • •
Proračunski model – greda na elastično popustljivim osloncima Horizontalno pridržanje potrebno zbog stabilnosti numeričkog proračuna Winklerov model temeljnog tla – niz diskretnih opruga odgovarajuće krutosti
TRAKASTI TEMELJI
KONSTRUKCIJE
ARMIRANJE TRAKASTOG TEMELJA ISPOD 2 STUPA
TRAKASTI TEMELJI ARMIRANJE TRAKASTOG TEMELJA ISPOD VIŠE STUPOVA – SREDNJE POLJE
•
KONSTRUKCIJE
•
Donja uzdužna armatura raspoređuje se po cijeloj širini temelja pri čemu se 2/3 armature raspoređuje u širini rebara Ako je proračunska poprečna sila VSd veća od otpornosti neraspucalog betonskog presjeka VRd1, proračunava se armatura za preuzimanje glavnih vlačnih napona – kose šipke ili spone
TRAKASTI TEMELJI
KONSTRUKCIJE
ARMIRANJE TRAKASTOG TEMELJA
TEMELJNE PLOČE Temeljne ploče ispod zgrada mogu biti: a) PUNE, b) REBRASTE c) ŠUPLJE Izbor tipa temeljne ploče ovisi o: • konstrukcijskoj shemi građevine • veličini i rasporedu opterećenja u tlocrtu • nosivosti i deformabilnosti tla
KONSTRUKCIJE
PUNA PLOČA • najjednostavniji oblik glede izvedbe, ali je veći utrošak materijala • debljina ploče = 1/6 razmaka stupova REBRASTA TEMELJNA PLOČA • za veće opterećenje i veće razmake stupova rebra se projektiraju po osima stupova ŠUPLJI SANDUČASTI TEMELJI • imaju najveću krutost, ali zahtijevaju veliki utrošak materijala i komplicirani su za izvedbu
TEMELJNE PLOČE PRORAČUNSKI MODEL
1. plošni nosač, ili
KONSTRUKCIJE
2. dijeljenjem u trake paralelne uzdužnim i poprečnim osima stupova ploča se aproksimira štapnim sustavom (roštilj)
KONSTRUKCIJE
TEMELJNE PLOČE
NAGLAVNICA PILOTA PRORAČUNSKI MODEL NAGLAVNICE
KONSTRUKCIJE
• Ploče pilota se izvode debele kako bi se sile iz stupa pod odgovarajućim kutom rasporedile u pilote • Pritom dolazi do skretanja vertikalne sile te se pojavljuju horizontalne sile koje se preuzimaju armaturom u donjoj zoni ploče
NAGLAVNICA PILOTA
KONSTRUKCIJE
ARMATURA PILOTA
NAGLAVNICA PILOTA
KONSTRUKCIJE
ARMATURA PILOTA
NAGLAVNICA PILOTA
KONSTRUKCIJE
ARMATURA PILOTA
KONSTRUKCIJE
DUBOKO TEMELJENJE VIJADUKTA MIRNA
DUBOKO TEMELJENJE VIJADUKTA MIRNA
KONSTRUKCIJE
Sprezanje pilota i naglavne ploče
DUBOKO TEMELJENJE VIJADUKTA MIRNA
KONSTRUKCIJE
Armatura naglavne ploče
KONSTRUKCIJE
OBNOVA STUPA S6 MOSTA JASENOVAC
KONSTRUKCIJE
OBNOVA STUPA S6 MOSTA JASENOVAC