Sveu čilište u Splitu Gra Gr a đ evinsko –arhitektonski fakultet Katedra za geotehnniku
Geotehni čko inženjerstvo Priru č nik uz predavanja
samo za internu upotrebu
Split, 2008.
Dio III
Složene geotehni čke gra đevine
POVIJEST
Složene geotehni čke građevine su stare koliko i graditeljstvo. Gra Gr ađene po iskustvu, neke su trajale duže, a neke su nestale u povijesti. Krenulo se od jednostavnih ali u činkovitih kao što je na pr. suhozid. Građeni bez veziva, potpuno propusni za vodu, odolijevaju stolje ćima i vrše zadanu ulogu. Obrambeni zidovi oko gradova i naselja drugi su vid spomenika ovim gra đevinama, koje se još i danas može na ći svugdje po svijetu od Dubrovnika i Stona u Hrvatskoj do Velikog Zida u Kini.
Suhozid Industrijska revolucija krajem 18. i po četkom 19. stolje ća stavlja sve ve će zahtjeve pred graditelje. U takvom okruženju pojavljuju se, s jedne strane umjesto svestranih višenamjenskih genija, usmjereni tehni čki obrazovani pojedinci (inženjeri) koji su sposobni zadovoljiti narasle graditeljske potrebe ranog industrijskog društva. Istovremeno se razvijaju novi materijali i 1
nove tehnologije koje će omogućiti graditeljske zahvate prema zahtjevima vremena. Kamen i opeku postepeno zamjenjuju proizvodi i smjese na bazi cementa , a drvo kao klasi čni gra gr ađevinski materijal prepušta mjesto lijevanom željezu, čeliku i aluminiju. Pojava parnog stroja omogućuje razvoj kompresora, crpki, nabijača, ostalih gra đevinskih i drugih strojeva, dekovilskih vlakova i sli čno. Dolazi do naglog razvoja željeznice kao glavnog prijevoznog sredstva na kopnu. Duboki temelji izvode se pomo ću kesona, a gra đevne jame se izvode metodom zamrzavanja tla. Reprezentativne gra đevine prestaju biti umjetni čka djela te postaju konfekcija koja zadovoljava potrebe sve većeg broja raznih društvenih slojeva, ne samo vladara i aristokracije. Parni je stroj naglo izmijenio veličinu teretnih i putnički kihh brodova. Dubine pristana u lukama morale su biti znatno povećane. Pristani u lukama, koji su u osnovi potporne gra đevine, doživjeli su nagli preobražaj i razvoj. Na slici 1.2 prikazan je pristan u Rotterdamu. Stari pristan (19. st. ili ranije) zidan je u opeci na drvenim pilotima i podlozi od fašina. Pristan je povišen i pomaknut u vodu za 4,5 m početak 20. solje ća. Time je povećan gaz ispred njega. Na nove drvene pilote položeni su betonski blokovi i izvedena kolosječna konstrukcija. (Pristan se danas nalazi u stambenoj četvrti Rotterdama). Novi, tehnološki razvijeni i sve moćniji strojevi omogu ćili su brzi razvoj novih tehnologija i novih vrsta složenih geotehničkih ki h gra gr ađevina kakve danas poznajemo. Tehnologija s kraja 20. stoljeća potpuno je izmijenila dio gra đevina koje se odnose gr ađevnih jama. Nove tehnologije izvedbu naročito na izvedbu gra su nevjerojatno ubrzale i olakšale ljudski rad, ali je filozofija opterećenja i stabilnosti gra đevine ostala ista.
2
Obalni zid u Rotterdamu Povećana nosivost brodova i pojava željeznice postavljaju potpuno nove zahtjeve na luke. Željeznički kolosijeci i staze dizalica često neposredno leže na zidovima pristana. Optere ćenja naglo rastu. Otvoreni skladišni prostori za rasute terete zahtijevaju velike površine i znatno optere ćuju obalne zidove. Filozofija luke se mijenja. U 20. stoljeću promjene idu još brže. Sredina i kraj 20. stoljeća i armirani beton, visokovrijedni čelik, injektiranje i druge nove tehnologije, dalje proširuju mogu ćnosti u razvoju mašte gra gr ađevinskog inženjera, kada su u pitanju potporne gra đevine. Kraj 20. stolje ća i po četak novog tisu ćlje lj eća zapo činju s potpuno novim tehnologijama i materijalima kao što su prskani beton, armiran vlaknima, mlazno injektiranje sa i bez, armiranja, tkani i netkani geotekstili, karbonska vlakna i niz drugih proizvoda od plastičnih masa. Zahtjevi glede veli čine brodova, a time i pristana kao i skladišnih prostora, prostora za kontejnere, koji su hit kraja 20. stolje ća, rastu. 3
U velikim gradovima, u nedostatku prostora, gradi se u dubinu. Veliki gradovi niz svojih komunalnih i infrastrukturnih potreba rješavaju u podzemlju. Za takvo gra đenje, građevne jame više nisu improvizirani prostori već ozbiljne geotehni čke građevine. Proračuni složenih geotehni čkih građevina (na pr. obalnih zidova, pristana u lukama) samo su djelomi čno mogli biti provedeni. Naglo se razvijaju metode grafostatike kao najbrže i relativno precizno rješenje za prora čune. Uz sav trud inženjera nije bilo mogućnosti precizno ru čno provesti u potpunosti proračune takvih složenih gra đevina. Poznavanje gradiva bilo je skromno, više iskustveno nego provjereno. Česte su bile havarije. U područ ju proračuna i dimenzioniranja složenih geotehni čkih građevina, računalna tehnika je dozvolila upotrebu potpuno novih metoda proračuna, omogućila istraživanja varijantnih rješenja, ubrzala proračune i oslikala rezultate. Ispitivanje materijala i sofisticirane metode za dokazivanje kakvoće gradiva, kako prije ugradnje tako i nakon ugradnje u građevinu, donijeli su potpuno novu dimenziju u moderno gra đenje. Ono što se uop će nije promijenilo od trenutka prvog prora čuna složenih geotehni čkih građevina je potreba poznavanja svojstava, kako gradiva od kojeg se građevina izvodi, tako i tvari (pretežito tla, ali i vode ili neke druge) koja na nju vrši optere ćenje ili joj se odupire. I najsloženiji numerički modeli počivaju na ispravnom odabiru parametara tla, a što ostaje i dalje najsloženiji dio posla za geotehni čkog inženjera. Naglim razvojem industrije, naro č ito industrije čelika, betonskog željeza i čeličnih profila, složene geotehni čke građevine su dobile mogu ćnost brzog i naglog razvoja. Na slici 1.3 prikazan je potporni zid složene geometrije i složene strukture, kakvu je mogu će izvesti s današnjim gradivima i strojevima.
4
Potporni zid visine H = 7.0m + 5.0m Južna ograda brodogradilišta SPLIT
5
PRIKAZ NEKIH SLOŽENIH GRA ĐEVINA I NJIHOVA NAMJENA Složene geotehni čke građevine generalno se mogu podijeliti u tri grupe. 1 Potporne građ evine s podgrupom zahvata za sanacije klizišta; 2 Složena temeljenja;
Potporne građevine služe za osiguranje stabilnost pri naglim promjenama visine u tlu. Prirodna promjena visine terena proizlazi iz mogućeg stabilnog nagiba odre đene padine. Ukoliko je potrebno promjenu visine izvesti na kratkom potezu, koji bi zahtijevao nagib površine terena strmiji od onoga koji može stabilno, trajno stajati bez podgrade, potrebno je predvidjeti POTPORNU (zaštitnu) građevinu. Takve gra đevine mogu biti trajne ili privremene. Ako su privremene, za trajno rješenje mora postojati neka druga građevina koja će preuzeti pritiske onog dijela tla koji nije stabilan. Privremene potporne gra đevine sastavni su dio velikih građevnih jama. Potporne građevine su sastavni dio i mnogih gospodarskih građevina koje služe u različite svrhe. Na primjer, to su potporni (pridržavaju nasip) i uporni (pridržavaju zasjek) zidovi na cestama, pristani u lukama, zidovi brodskih prevodnica, zidovi suhih dokova, upornjaci mostova, bazeni crpnih stanica, osiguranja predusjeka tunela, dijelovi skladišta za rasute terete i sl. Na slici 1.1 prikazana je potporna građevina usjeka za građevnu jamu pri izvedbi brodske prevodnice uz branu Tri Klanca na rijeci Yangtze u Kini (1993.-2003.).
6
Građevna jama sa sidrenim pokosom, brana Tri Klanca Apsolutne kote (m n.m.)
Površina terena
Sidra
Sidra
Drenaža
Drenaža
Osiguranje usjeka za brodsku prevodnicu na brani Tri Klanca
7
Kod izgradnje prometnica, potporne gra đevine pridržavaju strme zasjeke u prirodnim padinama i nasipe. Konstruktivno i ra čunski to su slične građevine, ali se razlikuju bitno po tome što je kod prirodne padine tlo zadano, a kod nasipa se kakvoća tla može propisati. Na slici 1.3 prikazan je izlaz iz tunela na autocesti gdje se vide potporni zidovi predusjeka i potporni zid koji pridržava nasip.
Potporni zidovi na autocesti Razlika u koncepciji ovih dviju vrsta potpornih gra đevina prilično je o čita usporede li se slike 2.3 i 2.4. Na slici 2.3 vidljivo je konačno estetsko oblikovanje koje je vrlo važno kod izgradnje cesta. Na slici 2.4 vidi se potporni zid predusjeka tunela u izgradnji. Radi se o lijevoj tunelskoj cijevi kojoj je predusjek 8
sidren. U gornjem desnom uglu vidi se portalni zid desne tunelske cijevi.
Zaštita predusjeka tunela u izgradnji Slično je i s potpornim građevinama u skladištima rasutih tereta. Tamo je potrebno, s geotehni čkog stajališta, utvrditi svojstva materijala kojeg gra đevina pridržava da bi se mogli izra čunati bo čni pritisci na potpornu građevinu. Potporne građevine se primjenjuju prilikom izgradnje infrastrukturnih građevina u velikim gradovima. To se naro čito odnosi na prostor za podzemnu željeznicu, ali sve više i za podzemna parkirališta, trgovačke centre, razna skladišta i sli čno. U gusto izgrađenim gradskim jezgrama potporne gra đevine dolaze do punog izražaja. Na nekoliko slijede ćih slika daju se primjeri potpornih građevina izvedenih u sklopu gra đevnih jama u gusto naseljenim gradskim jezgrama. Uo čljiva je raznolikost tehnologija, na čina podupiranja odnosno ideja pojedinog graditelja, ali i izvo đača koji primjenjuje svoju tehnologiju. Prilikom izvedbe gra đevnih jama uvijek se javlja potreba izvedbe izvjesne vrste potpornih gra đevina. Potporne građevine 9
koje tvore gra đevnu jamu mogu biti privremene ili se mogu konstruktivno uklopiti u buduću građevinu. Manje zahtjevni zasjeci kratkog trajanja štite se raznim vrstama OPLATA koje se podupiru kosnicima ili pridržavaju drvenim i/ili čeli čnim razuporama. Za složenije, dublje gra đevne jame u ograni čenom prostoru, izvode se razne vrste ZAGATNIH STIJENKI: ŽMURJE, DIJAFRAGME BERLINSKO ZI ĐE (sl. 2.7), nizovi PILOTA, MLAZNO INJEKTIRANI STUPNJACI i td. Zasje čeni i/ili nezasje čeni piloti velikog promjera, u čvršćeni sidrima, primjenjuju se često za osiguranja dubokih zasjeka.
10
Građevna jama podzemne željeznice u Hong-Kongu 11
Građevna jama stanice podzemne željeznice u Parizu
Građevna jama stanice podzemne željeznice u Parizu 12
Sjeverni portal tunela Strahov
Najsloženije građevne jame su one kojima dno iskopa seže duboko ispod razine podzemne vode. Potporne građevine, koje štite ovakve gra đevne jame, optere ćene su hidrostatičkim tlakom . Za zaštitu ovih gra đevnih jama koriste se žmurja, zagatne stijenke i armirano betonske dijafragme. One mogu biti dijelovi građevnih jama a ujedno i dijelovi budu ćih građevina. To su neprekinute građevine, izvedene u tlu ili zabijene u tlo. 13
U potporne građevine mogu se ubrojiti i razne vrste ZAGATA, koji su opterećeni pretežito hidrostati čkim tlakom odnosno vodom od koje štite građevnu jamu. To mogu biti nasipi s nepropusnom jezgrom, nasipi s nepropusnim ekranima (glina, asfalt, beton), čeli čno žmurje u obliku sanduka ispunjeno tlom ili neka sli čna gra đevina. Glavna im je zada ća zaštita gradilišta od površinske (mirne ili tekuće) vode. S obzirom na neke posebnosti ovih geotehni čkih građevina biti će im posvećeno posebno poglavlje. Na slici 1.9 prikazana je gra đevna jama zašti ćena zagatom.
Gra đevna jama na morskoj obali zašti ćena zagatom POTPORNE GRA ĐEVINE preuzimaju optere ćenja od tla, vode ili nekog drugog materijala koji se nalazi u njenom zaleđu i na nju se oslanja. Naj češ će je to tlo, prirodno ili nasuto, voda ili neka druga tvar koju građevina pridržava. Kad god je to mogu će nastoji 14
se potpornu građevinu ne opteretiti hidrostatičkim tlakom, jer on uzrokuje veliko vodoravno opterećenje. Da bi se moglo projektirati i izvoditi složene geotehni čke građevine, kao što su potporne gra đevine, potrebno je prethodno upoznati njihove pojedina čne sastavne dijelove. Stoga će u nastavku biti opisani na čini projektiranja i prora čuna svake pojedine vrste potpornih gra đevina u osnovnim oblicima. Raznolikost oblikovanja potpornih gra đevina prepuštena je inženjerima na slobodnu volju. Kako su potporne gra đevine neizostavni, ali ne i jedini dio građevnih jama, u poglavlju o gra đevnim jamama bit će govora i o ostalim građevinskim zahvatima nužnim da bi ove, istina privremene, ali često veoma zahtjevne gra đevine mogle biti učinkovite i zadovoljiti u potpunosti svoju namjenu. Na slici 1.10 prikazan je primjer složene potporne građevine (prva polovina 20. stoljeća), sastavljene od masivnog betonskog potpornog zida.
15
(1), zagatne stijenke od čeli čnih platica tipa Hoesch (1937.), (2), zatega na me đusobnoj udaljenosti od 3,00 m (3), sidrene građevine na čeli čnim pilotima (4), i niza dubokih temelja u obliku pilota (5). Slika prikazuje crtež (poprečni presjek) iz projekta rađenog rukom.
Primjena suvremene tehnologije: 1 mlaznoinjektirani stupnjaci Φ=150 cm s preklopom od 20 cm – zagatna stijenka; 2 mlazno-injektirane lamele d=40 - vododrživi dio gra đevine; 3 sidro dužine 8 m, injektirano posljednjih 3 m
0
MJ 1:150 0,00
p=10,0 0,00 1,37
1,50
3 geotehničko sidro
1
-5
-10
-15
16
RPV (5,00) -6,0
RPV
2
Građevina sa gornje slike, u dijelu koji se odnosi na potporni dio, tipičan je primjer složene geotehni čke potporne građevine iz doba kada je čelik bio vrlo čest građevinski materijal, a masivni beton tek na početku upotrebe. Današnja tehnološka dostignu ća omogućila bi ostvarenje mnogo jednostavnije, elegantnije i lakše građevine. Na desnoj slici prikazan je poprečni presjek potporne gra đevine iz projekta s po četka ovog stolje ća. Crtež je ra đen računalom. U izvornom projektu on je sastavni dio crteža na kojem je prikazan geotehnički proračun. Razlika u grafi čkom prikazu je očita, ali i u pojednostavljenju same građevine. Ono što se sa crteža ne vidi je jednostavnost i brzina izvođenja potporne gra đevine pomoću novih tehnologija. Gornje slike pokazuju, da je filozofija složenih potpornih građevina ostala vrlo sli čna, ali su se materijali i tehnologije izvo đenja u, povijesno gledano, vrlo kratkom vremenskom razmaku bitno izmijenile. Razlika u vremenu potrebnom da se građevine izvedu, u organizaciji gradilišta, u dopremi materijala potrebnih za gra đenje, ljudskom radu i mnogim drugim čimbenicima, koji ulaze u cijenu gra đevine, nije za usporedbu.
17
VRSTE POTPORNIH GRA ĐEVINA Dvije su osnovne vrste potpornih gra đevina: 1) one koje pridržavaju zasjeke u prirodnom tlu i 2) one koje pridržavaju nasipe. Ovisno o tome pridržavaju li prirodno tlo ili nasip, ovise vrste istražnih radova koje je potrebno izvesti da bi se dobili podaci potrebni za projektiranje. Autohtono se tlo iza i ispod budućeg zida mora detaljno ispitati. Za svaku potpornu građevinu potrebno je izraditi projekt. Prema načinu oblikovanja i prijenosu sila u tlo razlikuje se nekoliko vrsta potpornih gra đevina: MASIVNI POTPORNI ZID, ZID OD ARMIRAMOG TLA, ZAGATNA STIJENKA, SIDRENA GRA ĐEVINA, ZAGAT i njihove kombinacije. Prema Eurokodu 7 potporne su građevine podijeljene na tri osnovne skupine: GRAVITACIJSKI ZIDOVI, ZAGATNE STIJENE i SLOŽENE POTPORNE GRA ĐEVINE, koje uklju čuju građevine nastale kombinacijom gornjih dviju vrsta i sve ostale potporne građevine koje ne spadaju u gornje dvije skupine. Zajedničko im je svojstvo da su opterećene jednostrano bo čnim pritiscima od tla i/ili vode (moguće i nekih drugih tvari). Za potporne gra đevine optere ćene bo čnim pritiskom tla, ovisno o dozvoljenoj veli čini i smjeru pomaka klina tla iza gra đevine, bo čno opterećenje može biti u rasponu od najve ćeg - PASIVNOG do najmanjeg - AKTIVNOG. Bitna je razlika u načinu preuzimanja vodoravnih sila po pojedinim vrstama potpornih građevina slijedeća: POTPORNI ZIDOVI, bez obzira na oblik i vrstu gradiva, sile preuzimaju pretežito svojom masom (gravitacione građevine). To su krute građevine Za savladavanje ve ćih visina dodaju im se sidra, zatege, razupore i kontrafori. Ako su sastavni dio građevine, mogu kasnije zatege biti zamijenjene dijelovima građevine u koje je zid uklopljen. Gra đevine složene na taj na čin mogu u cijelosti preuzeti i ulogu potpornog zida. Raznim tehničkim zahvatima, drenažama i sl. spre čava se utjecaj hidrostatskog pritiska na potporne zidove. POTPORNI ZIDOVI 18
imaju TEMELJ i svi proračuni koji vrijede za prora čun temelja, vrijede i za prora čun temelja potpornih zidova.
su h o z i d
masivni
a r m i ra n i s kontraforima
nasip nasip
zid s konzolom
armirani z i d s a z a t eg o m
k ri la u p o r n ja k a
Nekoliko tipova potpornih zidova
19
masivni
Potporni zid od ARMIRANOG TLA je gra đevina uklopljena u nasip i s njime čini jednu cjelinu. Kao cjelina djeluje kao gravitacijski savitljivi potporni zid. Nasip u podru č ju armiranja izvodi se od nekoherentnih materijala da se izbjegne utjecaj hidrostatskog pritiska. Vla čne sile preuzima, kako mu i ime kaže, "armaturom" koja se u tlo ugra đuje tijekom izvedbe. Lice građevine zašti ćeno je posebnim komadima ili gradivom koje ujedno može biti i armatura. Nema posebno oblikovanog temelja, ali podliježe provjeri dodirnih pritisaka. geosintetik
podloga
nasip gotovi nasip komadi lica
armatura (metalne trake, geosintetik, geomreže) podloga
Dva primjera armiranog tla
20
ZAGATNE STIJENKE su savitljive gra đevine koje prenose opterećenje u tlo pomakom (zbijanjem ili razrahljenjem tla) koji izazove deformacija savitljive stijenke. Deformacija aktivira otpor tla u područ ju u kojem je zagatna stijenka ugrađena ili zabijena u tlo. Zagatne stijenke su upete u tlo i njihov je prora čun i dimenzioniranje sličan proračunu savitljivog temelja na elasti čnoj podlozi. Pri tom treba voditi računa da dio tla djeluje kao opterećenje, s AKTIVNIM TLAKOM ILI TLAKOM MIROVANJA, što ovisi o ostvarenim pomacima, dok dio opterećenja preuzima AKTIVIRANJEM PASIVNOG OTPORA. Puno aktiviranje pasivnog otpora zahtjeva veliku deformaciju tla i konstruktivnog elementa koji se na tlo oslanja što može dovesti do nedopustivo velikog pomaka gra đevine. Stoga pri prora čunu ovih građevina treba uskladiti dozvoljene vrijednosti deformacije i veli činu aktiviranog pasivnog otpora. Razlikuju se dvije vrste ovakvih gra đevina: – VODONEPROPUSNA ZAGATNA STIJENKA , koja preuzima opterećenje HIDROSTATSKIM TLAKOM. Zabijena je u tlo po cijelom tlocrtu kojeg štiti do potrebne dubine. Izvodi se od najrazli čitijih vrsta materijala od drvenih platica (talpi), predgotovljenih AB elemenata preko čeličnih platica do armiranobetonskih elemenata izvedenih u tlu. Mora biti vododrživa. – BERLINSKI ZID zabijen u tlo na odre đenim mjestima, opterećenje od tla preuzima samo do dubine iskopa i nije opterećen hidrostatskim tlakom. Osnovni dijelovi su piloti vodilice ( čelični I profili, AB piloti zabijeni ili izvedeni u tlu i slično) i platice koje se spuštaju između pilota tijekom iskopa. Platice mogu biti drvene, čeli čne ili tvornički izrađene AB. Armiranobetonske zagatne stijenke najčeš će su sastavni dio buduće građevine dok su sve druge vrste uglavnom privremene građevine.
21
zatega a a n m R P V v a e j đ a r g
a a n m v a e j đ a r g
sidreni blok ili zid
RPV -R azina p odzemne v ode
a a RPV n m v a e j đ a r g geotehni č k o
a a n m v a e j đ a r g
R PV vodoravna r a z u p o r a kosa r a z u p o r a
sidro
slobodno stojeća
sa zategom
višestruko usidrena
Nekoliko primjera zagatnih stijenki
22
razuprta
SIDRENE GRAĐEVINE opterećenja preuzimaju sustavom sidara u čvršćenih iza potencijalnog kliznog klina. Sidra su nosivi elementi ugra đeni u unaprijed izvedene bušotine u tlu. Ima ih raznih vrsta, ovisno o namjeni. Različita su sidra koja se ugra đuju u stijensku masu od onih koja se ugra đuju u tlo. Funkcija im je slična. Povezuju vanjsko lice tla sa stabilnom masom u zaleđu. Uz sidra može na površini tla postojati nosiva gra đevina. Površinsku nosivu građevinu mogu tvoriti pojedina čni blokovi, grede, ploče i ljuske. Optere ćenje je uvijek od tla dok je vodi omogu ćeno slobodno istjecanje na površinu. Na taj na čin nema mogućnosti pojave hidrostatskog pritiska. U ovu grupu mogu se svrstati i tzv. iglane ili čavlane gra đevine. One se sastoje od ve ćeg broja sidara i površinske građevine. Neki autori iglane gra đevine svrstavaju u ojačana tla, zajedno s armiranim tlom. Sidrene građevine NEMAJU TEMELJA, odnosno mogu imati pojedine stope koje preuzimaju dio vlastite težine građevine. Oblik im je uvijek prilago đen obliku pokosa kojeg pridržavaju. Naj češ će se izvode za osiguranje zasjeka u stijenskim masama. štapna kratka sidra
jako raspucala stijena
geotehni čka duga sidra uzdužne grede
uzdužne armirane grede
dio sidra
raspucala stijena sidrene grede
sidreni roštilj
Sidrene grede i sidreni roštilj Osnovni nosivi dio sidrenih gra đevina su SIDRA. Na slici 2.16 prikazano je geotehničko sidro.
23
nosiva greda glava sidra stijena ili tlo s l o b o d n a d u ž i n a s i d r a
valjkasto tijelo nastalo injektiranjem
s i d r e n a
d i o n i c a
Primjer geotehničkog sidra od čeli čne užadi Sidara ima raznih tipova i vrsta te zahtijevaju poseban osvrt, pa će im biti posvećeno posebno poglavlje. Sidra su odavno poznati građevni elementi, koji optere ćenja prenose na zatezanje. Tehnološkim razvojem, način ugradnje i pri čvršćenje u tlo proširili su mogu ćnosti primjene sidara.
24
ZAGATI služe za izvedbu građevnih jama u vodi. Zadatak im je omogućiti rad u suhoj gra đevnoj jami. Preuzimaju pritisak vode. Spadaju u posebno složenu vrstu potpornih gra đevina. Nasip je često sastavni dio zagata. Zagati se bitno razlikuju od ostalih potpornih gra đevina. Zato se spominju posebno. Mogu se oblikovati kao potporni zidovi, armirano tlo, zagatne stijenke i kao kombinacija dijelova zagatnih stijenki i nasipa. To su vrlo zahtjevne i složene geotehni čke građevine, koje inženjeru dozvoljavaju veliku slobodu u izboru oblika i materijala za izvedbu. Kod velikih gra đevnih jama pojedini zagati su zasebne geotehničke građevine i kao takve ih treba i projektirati u svakom smislu.
Dva shematska primjera zagata Raznolikost oblika i materijala je tolika da je vrlo teško nabrojiti sve mogućnosti. Daljnjim razvojem tehnologije, kako strojeva tako i gra đevinskih materijala, potporne gra đevine čeka razvoj neslu ćenih mogućnosti.
25
26
SLOŽENE POTPORNE GRA ĐEVINE OPTERE ĆENJA Proračun složenih potpornih gra đevina provodi se u tri koraka: 1. odredi se opterećenja na cjelovitu gra đevinu. - geotehni čki proračun . 2. dimenzionira se pojedine nosive dijelove gra đevine. područ je drvenih, metalnih, zidanih, betonskih, armiranobetonskih građevina, 3. provjeri se stabilnost građevine zajedno s okolnim tlom kao cjelinom. - geotehni čke proračun, analiza stabilnosti. Složene potporne gra đevine uvijek kao glavno optere ćenje, preuzimaju bočne pritiske od tla, vode i/ili neke druge tvari koju podupiru. . Za proračune u mehanici tla, koristi se teorija graničnih stanja plastične ravnoteže (teorija plasti čnosti), teorija elastčnosti i teorija elastoplasti čnosti. Na slici su prikazani modeli tla kojima se koristi teorija graničnog stanja plasti čnog loma
σ0
σ0 ε osnovni model
σ0 ε model s očvrš ćavanjem
ε model s omekšavanjem
Model odnosa naprezanje-deformacija, temelj teorije grani čnih stanja plastične ravnoteže Odnos uspravnog i vodoravnog naprezanja u tlu je promjenjiv, u zavisnosti od veličine i smjera deformacije. Objašnjenje je dao Rankine (1857.) u teoriji plasti čnog sloma. Na slici 3.2 prikazan 27
je potrebni smjer pomaka i plohe sloma, za odgovarajuće Rankinovo granično (lomno) stanje naprezanja. ∆
∆ σ h (mirovanja) H visina zida
tlo u mirovanju
H visina zida
σh(aktivno) aktivni klin tla
rastezanje tla
σ h (pasivno) H visina zida
pasivni klin tla
zbijanje tla
Smjer ploha sloma za odgovaraju će pomake u tlu prema Rankinovoj teoriji graničnog stanja plasti čne ravnoteže Suvremena rješenja sve više uklju čuju Rankinovu teoriju preko modela tla u rješavanja zadataka vezanih uz prora čune potpornih građevina. Ta rješenja su bliža teoriji elasti čnosti i prihvaćaju deformacijska svojstva tla ne kao konstante, ve ć kao promjenjive veli čine koje slijede prirodno ponašanje tla pod optere ćenjima (nelinearni modeli). Deformacijska svojstava i teoriju grani čnih stanja moguće je putem konstitutivnih jednadžbi uklopiti u složene geotehničke proračune koji koriste numeri čke analize. Grani čna stanja plastične ravnoteže osnivaju se na poznavanju MohrCoulombovog zakona, odnosno poznavanju parametara čvrstoće na smicanje, (kohezija, c, i kut unutrašnjeg trenja, ). Bez poznavanja ovih parametara, rješenja pomoću ove teorije nisu moguća. Današnje ra čunarske mogućnosti omogućuju korištenje i drugih modela kao na primjer modela s o čvršćivanjem ili omekšavanjem, a najčeš će linearnoelasti čnih-idealno plasti čnih modela bez ili s omekšavanjem odnosno o čvršćivanjem. 28
POTPORNA GRA ĐEVINA biti će opterećena AKTIVNIM TLAKOM onda i samo onda ako se tlu iza podupore omogući makar i mali pomak. Na slici 3.3 prikazano je opadanje vrijednosti sile pritiska na poduporu, u slu čaju vodoravnog pomaka podupore, za aktivno grani čno stanje. Masa tla se može pokrenuti i kad se na nju gra đevinom vrši pritisak. Takvo stanje, pri kojem se tlo se tlo dovede u stanje sloma zbijanjem, naziva se pasivno stanje otpora i 40 n ž u d ] r a N30 t e k [ m e a r 20 n o p a u l d i s o a p 10 n č o B 0
R ezultati is pitivanja zida visine 2 m. Jednoliko opterećenje iznad krune zida od 27 kPa (prema Caredr i sur., 1977.)
0
2
4
6
8
10
12
Vodoravni pomak zida od tla [mm]
Ovisnost veličine bočne sile o vodoravnom pomaku zida od tla AKO NEMA POMAKA NEMA NI GRANI Č NOG STANJA LOMA.
29
Aktivni tlak i pasivni otpor dva su krajnja slu čaja bočnih pritisaka u tlu. 6 5
pasivni otpor K P
2 1 aktivni pritisak K A
K 0 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
10 5 4 3 2 1 ∆l rastezanje + [ ‰] H
1
2
3
4 5 6 7 8 910 ∆l zbijanje − [ %] H
Odnos koeficijenata bo čnog tlaka za grani čna stanja ravnoteže i stanje mirovanja
30
TLAK MIROVANJA Mehanika tla daje teoretsko rješenje za odnose naprezanja u tlu, na dubini z, uslijed vlastite težine tla. Glavna naprezanja, uspravno i vodoravno, međusobno su zavisna. Ova su dva naprezanja, za tlo vodoravne površine, me đusobno povezana koeficijentom bo čnog tlaka mirovanja, K 0 na način iskazan jednadžbom:
σ h = K 0 ∗ σ v Potporna građevina često mora preuzeti bo čni pritisak a da pri tome ne do đe do nikakvog pomaka. To se odnosi na one građevine koje štite postoje će temelje i/ili podrumske zidove i slično. Kod ovakvih potpornih gra đevina ne smije se pojaviti pomak , jer dolazi do ošte ćenja upravo onoga što se želi zaštititi ili izgraditi. Tada se prora čun provodi uzimajući u obzir stanje mirovanja, a odnos vodoravnog i uspravnog naprezanja vezan je koeficijentom tlaka mirovanja, K 0. Koeficijent bo čnog tlaka, K, koji povezuje veli čine glavnih naprezanja nije jednozna čan. Razni autori predložili su približne vrijednosti ili izraze za koeficijent tlaka mirovanja, K 0. Izrazi i vrijednosti dani su u tabeli koja slijedi. uspravno naprezanje σv=ρ*g*z
K>1
dubina, z
K<1
područ je vodoravnog naprezanja σh=K*σv
Područ je vrijednost vodoravnih naprezanja za stanje mirovanja 31
Koeficijent bo čnog tlaka mirovanja prema nekim autorima Tlo
o n a r i d i l o s n o k o n l a m r o n
a j i r o e T
Autor
Jáky (1944.) (za rahli pijesak)
⎛ 1 + 2 sin ϕ ⎞ '⎟ ⎜ 3 ⎝ ⎠ (1 − sin ϕ' ) (1 + sin ϕ' )
Jáky (1944.) pojednostavnjena
1-sinϕ'
Danski geotehni čki institut i t s (nagnuta površina tla iza o podupore za kut β) n i t s Brooker i Ireland (1965.) a l p (daje rezultate sli čnije teoretskoj Jákyevoj jednadžbi)
(1-sinϕ')(1+sin β)
č
Šuklje (1979.) l o s o n n o a r k i e d r i p
Mayne i Kulhway (1982.) (OCR=σ p'/ σv0 ,
i k n a e s j e i l b i z i t s o n č i t s a l e
32
K 0
Terzaghi (1920.) Sherif i sur. (1982.) ρkomp – zbijena gustoća; ρmin – minimalna gustoća. Moroto i Muramatsu (1987.): Eh i Ev moduli elastičnosti tla u vodoravnom (h) i uspravnom (v) smjeru Tschebotarioff (1973.) (ν, Poissonov koeficijent)
0,95-sin ϕ' nekoherentno tlo; <0,5 koherentno tlo; >0,5 (1-sinϕ')OCR sinϕ 0,4 – 0,5 ⎡ρ ⎤ (1 − sin ϕ') − 5,5⎢ komp − 1⎥ ⎣ ρ min ⎦
Eh Ev ν 1 − ν (νmax =0,5)
Tipične vrijednosti koeficijenta tlaka mirovanja, K 0 Vrsta tla zbijeni pijesak
0,35
rahli pijesak
0,60
normalno konsolidirana glina
0,5-0,6
prekonsolidirana glina (OCR=3,5)
jako prekonsolidirana glina (OCR=20)
33
K 0
1,0 3,0
GRANIČNA STANJA PLASTIČNE RAVNOTEŽE Bit metode grani čnih stanja plasti čne ravnoteže sastoji se u tome, da se prona đe ploha po kojoj će se pod određenim uvjetima dogoditi plastifikacija do loma u tlu. Pri tom u ra čun ulaze tri poznate jednadžbe ravnoteže: ΣX = 0 Σ Y=
0
ΣM = 0 i zakon loma, koji je u tlu odre đen Mohr-Coulombovim zakonom čvrstoće na smicanje: τ ′ = c ′ + σ 'n tg ϕ ′ RANKINEOVA TEORIJA GRANI Č NIH STANJA PLASTIČ NE RAVNOTEŽE ZID aktivno stanje
σ3 pomak
Z
pasivno stanje
aktivno stanje
ϑ ϑ
σ1
pasivno stanje
ϑ = 45+ ϕ2
Skica vodoravne ravnine i pomaka uspravnog zida za Rankineovu teoriju graničnih stanja plasti čne ravnoteže
34
Pretpostavke pod kojima vrijedi ova teorija su slijede će: 1. Površina tla je vodoravna; 2. Podupora je uspravna; 3. Pomak u tlu je vodoravan (rastezanje ili zbijanje); 4. Nema trenja između tla i podupore. AKTIVNO STANJE GRANI Č NE RAVNOTEŽE τ
ϕ
0,5∗(σ1 −σ3min)
c c∗ctgϕ
σ3
min
σ1
τf
ϕ
ϑ 2ϑ ϑ σf σ3
σ3
σ
σ3
σ1
ϑ
σ1
ϑ = (45 + ϕ 2) o
0,5∗(σ1 +σ3min)
ϑ
Lom uslijed rastezanja tla i smanjenja σ3 na minimum Izraz za, K A, u takvim uvjetima glasi: K A=tg2 (45°-ϕ/2) PASIVNO STANJE GRANIČ NE RAVNOTEŽE τ
ϕ
0,5(σ3maks-σ1)
τf
ϕ c∗ctgϕ
c σ3
σ1
2ϑ σ1 σf
σ3
ϑ ϑ σ σ 3 maks
σ3 ϑϑ
ϑ = (45 + ϕ 2) o
σ1
0,5(σ3maks+σ1)
Lom uslijed zbijanja tla i povećanja σ3 na maksimum 35
Izraz za, K P, u takvim uvjetima glasi: K P=tg2 (45°+ϕ/2) Iz geometrijskih uvjeta na slikama za aktivno i pasivno stanje slima, moguće je povezati vodoravna naprezanja σh i uspravna naprezanja σv. σ A = K A ∗ σ v − 2c K A σ P = K P ∗ σ v + 2 c K P
Ako se odabere za, σA = 0, iz gornje jednadžbe dobiva se da je: K A ∗ ρ ∗ g ∗ z 0 = 2 ∗ c ∗ K A
iz čega proizlazi da je: z0 =
2∗c ρ ∗ g ∗ K A
Proizlazi da u koherentnim tlima postoji odre đena visina do koje je moguće uspravno zasje ći, a da pri tome ne do đe do urušavanja. Proračun aktivnog tlaka u takvim tlima dat će i visinu zasjeka do koje je ukupna sila aktivnog tlaka jednaka nuli tj.: H
E A = ∫ σA ∗ dz = 0 0
Uz pretpostavku linearne raspodjele aktivnog pritiska po dubini, ukupna visina zasjeka do koje je teoretski vrijednost ukupne sile aktivnog tlaka jednaka nuli, (E A=0), iznosi: H 0 = 2z 0 =
36
4 ∗c ρ ∗ g ∗ K A
− 2c K A
2c K P z0
H/3 EP
H H
EA 1 (H- z ) 0 3
H/3
ρ∗g∗h∗ K A
ρ∗g∗h∗ K P
a) aktivni pritisak
b) pasivni otpor
Raspodjela aktivnog pritiska i pasivnog otpora u koherentnom materijalu Aktivno stanje
smjer pomaka
σz
z
F p
p
A
A
σz
Pasivno stanje
smjer pomaka
τ
β
0
G
β
z
pP
B βϕ E B’
D
A
σ C A’
σz pP
σz
Granično stanje ravnoteže u tlu s nagnutom gornjom površinom Za aktivni pritisak izraz za koeficijent bo čnog tlaka glasi : K A =
37
cos β − cos 2 β − cos 2 ϕ cos β + cos 2 β − cos 2 ϕ
Za pasivni otpor izraz za koeficijent bo čnog tlaka iznosi: K P =
cos β +
cos 2 β − cos 2 ϕ
cos β −
cos 2 β − cos 2 ϕ
Nakon nekog vremena će se na površini tla pojaviti vlačne pukotine. Njihova se dubina vremenom povećava i dolazi do promjene uvjeta ravnotežnog stanja te do otkidanja kritičnog kliznog klina. Stoga za trajne potporne gra đevine nije preporu čljivo ukupnu silu aktivnog tlaka u koherentnim materijalima ra čunati kao: H
E A = ∫ σ A ∗ dz 0
H
E A = ∫ σ A ∗ dz z0
U tom slu čaju aktivni pritisak predstavlja ukupnu površinu pozitivnog dijela dijagrama prema izrazu 3.15
Utjecaj trenja između podupore i tla iza nje
Utjecaj trenja na oblik plohe sloma za aktivno stanje naprezanja
38
Laboratorijski model s rekonstruiranom kliznom plohom pri zaokretu podupore oko to čke B, aktivno stanje
Na slici je prikazan oblik plohe sloma za slučaj pasivnog stanja granične ravnoteže, kada se podupora podiže prema gore u odnosu na prvobitni položaj. Krivulja postaje konkavna. Ovakav slu čaj javlja se kod zoniranih nasutih građevina, kada je jezgra na nizvodnoj strani u padu u smjeru nizvodnog pokosa. Hidrostatski tlak tada nastoji podignuti lice jezgre.
39
Slično bi se moglo pokazati i za stanje aktivnog pritiska u slučaju da potporni zid tone, tj. pomi če se prema dolje. Ploha sloma je i u takvom slu čaju konkavna
Ploha sloma za pasivno stanje, kada se zid pomiče k tlu i prema gore
40
Modelsko ispitivanje
Konkavna ploha sloma na modelu brane Klizne plohe za slu čaj kada podupora zaokre će oko točke B za aktivno i pasivno stanje pomak A A ’
H +δ
45°+ /2
C
90°- ϕ EA B
45°-ϕ/2
A A’ pomak
C
H EP -δ
90°+ ϕ D
D B
Plohe sloma za čisto zakretanja podupore oko to čke B
41
Kritične klizna plohe kada podupora zaokre će i tone u odnosu na klizni klin p o m a k
A’ A
C
k a m o p
4 5 ° + ϕ /2
90°- ϕ D
H EA −δ
H
A A’ pomak
k a m o p
45°- ϕ/2
C 90°+ ϕ
D
+δ E P
B
B
Plohe sloma pri zakretanju i tonjenju podupore Na slijedećoj slici prikazane su kriti čne klizne plohe koje se najčeš će koriste u praksi za prora čun bočnih pritisaka na potporne građevine. C
O C
A
A
G
ΕΑ
ΕΑ Q
G
ΕΑ
ϕ
B ravna klizna ploha
C
A
Q
B kružna klizna ploha
G Q
ϕ
B klizna ploha u obliku logaritamske spirale
Naj češ ći oblici ploha sloma u prora čunima
42
ϕ
a)
b)
Ploha sloma a) uslijed okretanja podupore oko to čke O ozna čene strelicom i b) ploha sloma pri savijanju uspravne podupore zbog male krutosti
43
Coulombova teorija bočnog zemljanog pritiska pomak zida
A
A C
aktivno stanje
pasivno stanje
EA
-δ
+δ B
EP B
B
Pomak i oblik kliznog klina za Coulombova stanja granične ravnoteže
Aktivno stanje A
β
ϑ−ϕ ϕ ϑ G
H
C
180−(ω+ϑ−ϕ) EA Q
ω δ
EA
(ϑ−ϕ)
ϕ
Q
α
ω
G
ϑ B
Grafi čki prikaz za Coulombovo rješenje aktivnog pritiska na poduporu A-B za nekoherentno tlo A
β
H
H1
α
E
A
H/3
90−α B
EA =
eA
e A 1
e A1 * H 1 2
δ
,
odnosno E A = e A 2* H
Raspodjela aktivnog pritiska na poduporu (A-B) 44
Iz grafičke konstrukcije se vidi da je veli čina sile, E A, ovisna o slijedećim veli činama: EA=E A(H, ϕ, ρ, δ, ,α,β) Kako se za zadane veli čine traži kriti čni klizni klin, (na slici određen kutom ϑ), koji daje najve ću silu pritiska na zid, tako se iz uvjeta: ∂E =0 ∂ϑ dobiva izraz za koeficijent aktivnog pritiska K A prema oznakama na slici: K A
sin 2 (α + ϕ)
= sin
2
⎡ α * sin(α − δ) * ⎢1 + ⎢⎣
sin(ϕ + δ ) * sin(ϕ − β ) ⎤
2
⎥
sin(α − δ) * sin(α + β ) ⎥⎦
Temeljem ove jednadžbe na č injene su tablice vrijednosti za K A koje omogu ćavaju brzo i jednostavno prora čunavanje vrijednosti iz gornje jednadžbe. b
a)
b C1
A
C kritično (ravna klizna ploha)
b
C2
b
C3
C4
b
C5
b)
ϕ + δ
H
B
G5 EA G4 G ϑ G2 3 G1 ϕ
G1 ϕ G2 G3 EA G 4 G =b∗Η∗(ρ∗g) G5
90+ϕ Q1,2,3,4,5
Culmannova konstrukcije najve će sile aktivnog pritiska za slu čaj c=0 45
A
δ
ϑ−ϕ ϕ ϑ W G ω
β
EA Q K L
Q ϕ
EA
α
K
G
K=L∗c
ϑ B
Prizma tla i poligon sila za koherentno tlo (c>0) 90−ϕ A
ϕ+δ
K 1
K 3
K 2
K 6 poligon bez kohezije
K 5
K 4
poligon s kohezijom EA G5
H G3
ϕ G1
B
G6
G4
G2
Culmannova linija za koherentno tlo iza potpornog zida
− 2c K A
− 2c K A z0
H0
H
eAteor. gore
H EAKulman 1 (H- z ) 0 3
eAKulman
(H-H0)/3
EAKulman
(H-H0)/3 eAteor.
dole
Raspodjela naprezanja za koherentno tlo korištenjem Culmannove grafi čke metode i stvarna teoretska raspodjela 46
x
A
β
z0
podupora G
T
Q K
δ EA
H
G
L Q ϕ
α
EA
K =c*L T=c z∗Z0
K
(Z0=zo+H)
ϑ
B
Aktivni klin u koherentnom materijalu s vla čnom pukotinom na izlazu kritičnog kliznog klina iz tla i poligonom sila (prema Coulombovom rješenju) Pasivno stanje
Pasivno stanje nastaje kada iz nekog razloga do đe do zbijanja tla. Pojednostavljeni prora čunski model prikazan je na slici 3.28. C
β
A
EP
G Q
α+δ
EP
δ α
ϑ
Q ϕ
ϑ + ϕ
G
B
Pasivni klin i poligon sila za slu čaj pasivnog otpora u tlu Iz geometrijskih odnosa sa slike može se dobiti izraz za koeficijent pasivnog otpora K P: K P =
47
sin 2 (α − ϕ)
⎡ sin(ϕ + δ)* sin(ϕ + β) ⎤ 2 sin α * sin(α + δ)* ⎢1 − ⎥ sin(α + δ)* sin(α + β) ⎥⎦ ⎢⎣
2
Zakrivljeni oblici kritičnih kliznih ploha Na slici 2.29 prikazana je klizna ploha oblika logaritamske spirale. Ovakva se ploha oblikuje pri zaokretu podupore oko to čke A. g
O
r 1
e
A
C
ϕ G
r
2
H
H 5 5 , 0 = ’ H
δ
iz ravnoteže momenata E=(G∗g)/e
E Q B
Određivanje aktivnog pritiska na poduporu za kliznu plohu nastalu zakretanjem podupore oko to čke A Na slici u nastavku prikazan je slučaj klizne plohe nastale zakretanjem podupore oko to čke A na modelu od sitnog šljunka.
Laboratorijski model oblikovanja klizne plohe pri zaokretu podupore oko to čke 48
1
r
1
1 1
E
x a m
E
4
E
ϕ e
1 2
1
3
4
r 0 1
H
δ H 5 5 , 0 = ’ H
G1 G2G3G4
Određivanje najve će sile aktivnog pritiska na zid za kliznu plohu oblika logaritamske spirale
49
OSTALA OPTEREĆENJA Opterećenje vodom Voda na potporne gra đevine djeluje hidrostati čkim i hidrodinamičkim tlakom. Oni se javljaju u nekoliko slučajeva: 1) kada je razina podzemne vode u tlu iznad dna temelja potpornog zida; 2) kada kod naglog pljuska procjedna voda zaostane iza potporne građevine jer ne može dovoljno brzo ote ći; 3) kada potporna gra đevina štiti gra đevnu jamu koja se nalazi ispod razine podzemne vode; 4) kada potporna građevina štiti gra đevnu jamu koja se nalazi u dubokoj vodi. U svim gore navedenim slu čajevima na podupore djeluje hidrostatski tlak. Utjecaj hidrostati čkog tlaka se odstranjuje ugradnjom raznih tipova drenaža. Kod svih potpornih građevina koje štite gra đevne jame od prodora podzemne ili otvorene vode, podupore moraju preuzeti opterećenja hidrostati čkim tlakom. RPV
a) H
∆h
h2
a g k s o i n t i p r u p k g u o k s m t a a r t g s a o j r i d d i h
ρ ∗ g∗∆h
RPV
b) H
∆h a g k s o i n t i p r u p k g u o k s m t a a r t g s a o j r i d d i h
h1 h2
nepropusna podloga
ρ∗g∗h2
h1
ρ∗g∗h1
ρ∗g∗∆h
Utjecaj hidrostati čkog pritiska na zagatnu stijenku a) zabijenu u nepropusnu podlogu, b) zabijenu u propusno tlo 50
Na poduporu na prethodnoj slici desno djeluju hidrodinamičke sile. Voda uslijed razlike potencijala te če kroz tlo. Pri tom dolazi do promjene efektivnih naprezanja. Mijenja se veli čina pornih pritisaka. Da bi se ra čun mogao provesti, potrebno je poznavati strujno polje koje je prikazano na slijedećoj slici. Rezultati se koriste da bi se izračunali efektivni pritisci u okolini podupore. σ'= σ-u
∆h i= ∆l
Razupora
∆A ∆l
∆Η
Η
i izl
∆h (1−0) = ∆l (1−0)
Strujnice Strujna cijev Nepropusna podloga
Strujna mreža iza zagatne stijenke a)
b)
RPV H
∆h
z
RPV H
∆h
z
u stat h 1 u din
h2
u
2
ρw∗g∗h2
u u1=u2
1
ρw∗g∗h1
σ’Ph din
σ’Ph stat
σ’ Αh stat σ’Αh din
Dijagram hidrodinami čkog tlaka u usporedbi s hidrostati čkim a) i njegov utjecaj na promjenu bo čnih efektivnih naprezanja b) 51
Kod naglih pljuskova se javlja te čenje u tlu iza podupora. Ovo te čenje utje če na efektivna naprezanja u klinu tla koji se oslanja o poduporu. 6 glineni čep
poligon sila za stanje efektivnih naprezanja i pri djelovanju uzgona
5
drenaža
T1
strujna mreža 4
razina vode u drenaži h
procjednica
U
3
p2
2
EA1 Q1 EA Gw T’ Q’ G
N’ U
ϕ
G’
- uzgon na klizni klin
1 u
dijagram raspodjele pornih pritisaka na kriti čnu kliznu plohu
Utjecaj hidrodinami čkog pritiska na kritični klizni klin pri naglom pljusku Uzgon s prethodne slike potpuno mijenja raspored sila koje djeluju na potporni zid.
52
Uspravne sile Uspravne sile mogu djelovati na samu potpornu gra đevinu (stupovi građevine koja se na poduporu oslanja, rasvjetni stupovi i sl.). U tom slučaju se u ukupnom računu zbrajaju s težinom podupore. Treba provjeriti mogu li izazvati slijeganje podupore i time izmijeniti raspored bo čnih pritisaka. Uspravne sile mogu djelovati unutar kriti čnog kliznog klina i povećati ukupni pritisak na poduporu. Ako je uspravna sila izvan kritičnog kliznog klina a dovoljno blizu njemu, tako đer može dodatno opteretiti poduporu.
x P
α H
z
∆σhmax=K ∗∆σ vmax
∆σv max
∆σ h max Proračun utjecaja uspravnih sila na poduporu Isti se postupak može provoditi za utjecaj temelja susjednih građevina koje se nalaze u blizini potpornih gra đevina. Za plošna opterećenja koja djeluju odmah iza podupore ili na udaljenosti dovoljnoj da na nju imaju utjecaj, može se provesti sli čan postupak.
53
x α
p z
ϑ H
H
p∗K σh(z=H)
p z p∗K
σh(z=H) p∗K
Utjecaj plošnog uspravnog optere ćena na poduporu
Vodoravne sile Vodoravne sile se javljaju kod pristana za brodove uslijed priveza broda, te prislanjanja broda pri pristajanju. Vodoravne sile javljaju se na lukobranima uslijed udara valova.
Pristan u Rotterdamu, posebni sustav za prihva ćanje vodoravne sile od priveza broda
54
