EUROCOD 7 Geotehničko projektiranje – Plitki temelji
PREDMET: TEMELJENJE I doc.dr.sc. Krešo IVANDIĆ, dipl.ing.građ.
GEOTEHNIČKI FAKULTET VARAŽDIN
SADRŽAJ PREDAVANJA • • • • •
Sustav i struktura stru ktura EUROCODOVA Misija i sadržaj EUROCODA 7
• •
Kompetentna Kompetentna osoba osoba – sudionici sudionici u izgradnj izgradnjii Plitko temeljenje
Granična stanja stanja – definicije definicije i postupci postupci provjer provjeree Projektni pristupi, parcijalni faktori sigurnosti za granična stanja
• • • •
•
Projektira Projektiranje nje – kontrol kontrola a i metode Granična stanja sloma i grani čna stanja uporabivosti –
Neke razlike između Eurocoda 7 i Pravilnika 1990
SUSTAV EUROKODOVA
• • • •
EN 1990 Eurokod 0: Osnove projektiranja konstrukcija
• • • • •
EN 1995 Eurokod 5: Projektiranje drvenih konstrukcija EN 1996 Eurokod 6: Projektiranje zidanih konstrukcija uro o : eo e n o pro e ran e EN 1998 Eurokod 8: Projektiranje konstrukcija otpornih na potres EN 1999 Eurokod 9: Projektiranje aluminijskih konstrukcija
EN 1992 Eurokod 2: Projektiranje betonskih konstrukcija EN 1993 Eurokod 3: Projektiranje čeličnih konstrukcija
STRUKTURA 10 EUROCODOVA I VEZA IZME ĐU NJIH
EN 1995
EN 1990
Mehanička otpornost i stabilnost, uporabivost i trajnost
EN 1991
Djelovanje na konstrukcije
EN 1996
EN 1997
EN 1999
EN 1998
Projektiranje i razrada, materijalni (u funkciji materijala)
Projektiranje u geotehničkom inženjerstvu i seizmika
EN 1997-1 Geotehničko projektiranje - Dio 1: Opća pravila EN 1997 EN 1997-2 Geotehničko projektiranje - Dio 2: Terenski i laboratorijski istražni radovi Tijekom 90’ tih tiskane su pred-norme (ENV) U rujnu 2005. godine kompletirane su norme (EN)
MISIJA EUROKODA 7 Eurocode 7 je namijenjem:
- r e avan u sv pro ema n era c e eme n
po porn
konstrukcija s tlom, odnosno stijenom - odnosi se sve konstrukcije u građevinarstvu - definiran u načina roračuna eotehničko d elovan a na konstrukcije - proračunavanju otpora tla na vanjska djelovanja od konstrukcije - davanju pravila pri projektiranju za korištenje u standardnoj n en ers o pra s , u sv e u pro ema e geo e n og inženjerstva KOMENTAR Eurocode 7 - Odjeljak 1 je općeniti dokument, koji daje osnovne principe pri geotehničkom projektiranju, unutar usvojenog koncepta graničnih stanja. konstrukcije, te pri projektiranju samih elemenata konstruktivnih sklopova, u kontaktu s tlom (temelji, piloti, potporni zidovi i dr.). Detaljnija pravila projektiranja, što znači proračunski modeli, precizne formule, krivulje, dijagrami i dr., dani su samo u informativnim Aneksima. Glavni razlog tomu je taj što se prora čunski postupci i modeli, u područ ju geotehničkog inženjerstva, znatno razlikuju od zemlje do zemlje, pa nije bilo mogu će postići konzensus između njih.
SADRŽAJ: 1 Osnove eotehničko ro ektiran a 2 Geotehnički podaci 3 Nadzor pri izviđenju 4 Opažanje i održavanje 5 Nasipi, sniženje vode, poboljšanje tla i armiranje 6 Plitki temelji eme na p o ma 8 Sidra 9 Potporne konstrukcije
11 Opća stabilnost 12 Nasipi
ANEKSI: 1 NORMATIVAN 8 INFORMATIVNIH A Parcijalni i korelacijski faktori za granična stanja
C D E F G
pristupe 1, 2 i 3, Primjeri određivanja graničnih pritisaka na vertikalne stijene, Analitički postupak proračuna nosivosti tla, Poluempirijski postupak proračuna , Primjer proračuna slijeganja, Procjena nosivosti stijene,
konstrukcija i pomicanja temelja, J Popis provjere za nadzor nad izvođenjem i monitoring pona an a ons ru c e,
GEOTEHNIČKE KATEGORIJE
•
, treba odrediti “težinu i kompleksnost” geotehničkog projekta. U tu svrhu definirane su tri kategorije: 1. 2. i 3.
Male i jednostavne konstrukcije kao: • lagani objekti sa centričnom silom po stupu manjom od 250 kN ili ispod zida manjom od 100 kN/m' • , • nasipi niži od 3m ispod prometnih površina, odnosno 1m ispod temelja, • jednokatne ili dvokatne stambene zgrade na plitkim temeljima ili p ot ma, • mali iskopi za drenaže i sl.
,
GEOTEHNIČKA KATEGORIJA 2 Konstrukcije gdje s kvantitativnim geotehničkim podaci i analizama, radi zadovoljenja osnovnih zahtjeva, a moguće je primjeniti uobičajene postupke projektiranja i izvođenja npr.: • • • • • • • •
pojedinačni plitki temelji-smaci, roštilji, , potporni zidovi, iskopi, u orn aci i stu ovi mostova nasipi i zemljani radovi, geotehnička sidra i sl.
GEOTEHNIČKA KATEGORIJA 3 . kvalificiranog inženjera, s odgovarajućim iskustvom u rješavanju različitih problema u geotehničkom inženjerstvu. Propis ne daje detaljne zahtjeve na projektantske postupke za tu kategoriju, osim što se podrazumjeva da zahtjevi . • • • • • • • • •
zgrade s izuzetnim opterećenjem, višekatni podrumi, , , temelji strojeva s velikim dinamičkim opterećenjem, priobalne konstrukcije, nuklearne centrale industrijski objekti, koji rabe opasne kemikalije, zgrade jače osjetljive na seizmička opterećenja, iskopi u složenim uvjetima (većinom u urbanim cjelinama), konstrukcije na kolapsibilnom ili ekspanzivnom tlu
,
DIJAGRAM TOKA ZA ODRE ĐIVANJE GEOTEHNIČKE KATEGORIJE Je li konstrukcija mala i relativno jednostavna?
NE
DA
Je li konstrukcija veoma velika i neuobičajena?
NE
Jesu li uvjeti u tlu, poznati na osnovu iskustva na lokaciji, dovoljni za provedbu rutinskih NE postupaka projektiranja i izvedbe?
Postoje li neuobičajeni rizici?
NE
DA Je li rizik zanemariv s obzirom na globalnu stabilnost ili pomake tla?
DA KATEGORIJA 1
DA
NE Jesu li uv eti u tlu ekstremno teški?
Ako je potrebno provesti iskope ispod razine podzemne vode, govori li iskustvo na lokaciji da je to moguće rutinski?
DA
DA
NE Je li opterećenje izrazito veliko?
DA
NE NE
Je li objekt u visoko seizmičnom područ ju?
Je li objekt u područ ju s mogućom pojavom nestabilnosti ili permanentnih pomaka tla?
DA
DA
NE KATEGORIJA 2 Npr. plitko temeljenje, temeljni roštilji, piloti, potporni zidovi, iskopi, temelji mostova, eotehnička sidra tuneli u čvrstim sti enama.
KATEGORIJA 3
-
Potrebno je dokazati da slijedeća granična stanja nisu dosegnuta: • gubitak ravnoteže konstrukcije ili tla promatranih kao kruto tijelo (EQU) • slom ili neprihvatljivo velike deformacije konstrukcije ili njenog elementa, uključujući temelje, pilote, potporne zidove (STR) • slom ili neprihvatljivo velike deformacije tla (GEO) • gubitak ravnoteže konstrukcije ili tla uslijed djelovanja pornog pritiska (izdizanje) ili druga vertikalna djelovanja v a ne s e • hidraulički slom uslijed prevelikog hidrauličkog gradijenta (HYD)
POSTUPCI PROVJERE GRANIČNIH STANJA Granična stanja trebaju biti provjerena jednim ili kombinacijom slijedećih postupaka im i numeri čk im prorač unima - analiti čk - usvajanjem ‘’recepata’’ ili ‘’prepisivanjem’’ - eksperimentalnim modeliranjem i in-situ testiranjima - me o om opa an a
-
-
STR uključuju geot. djelovanja
Pristupi
Parcijalni faktori za strukturna (STR (STR)) i geotehnička (GEO (GEO)) granična stanja Projektni pristup (DA)
Djelovanje (
Kombinacije
F
) Simbol
A1
A2
G G
1,35 1,00
1,00 1,00
Q Q
, 0
, 0
Stalno Nepovoljno Povoljno
A2 + M2 + R1 +
3
Povremeno
+
A1 ili A2 + M2 + R3
epovo no Povoljno M
Otpor(
R
Nosivost
)
Kut unutarnjeg trenja
1,00
1,25
Efektivna kohezija
c’ cu
Jednoaksijalna čvrstoća
qu
1,00 , 1,00
1,25 , 1,40
Zapreminska težina
1,00
1,00
Simbol
R1
R2
R3
Rv
1,00 ,
1,4 ,
1,00 ,
Rh
Plitki temelji
POSTUPAK PROJEKTIRANJA e n ra pre m narnu eo e n
u a egor u
Preliminarno ispitivanje tla
Provedba potrebnih istražnih radova NE Dovoljno informacija? DA , Geotehničke kategorije Projektiranje proračunom, ’prepisivanjem’’, in-situ ili modelskim ispitivanjem ili metodom opažanja
zv , v u redefiniranje Geotehničke kategorije
, . redefiniranje Geotehničke kategorije
KOMPETENTNE OSOBA je ona osoba, koja je sposobna identificirati osto eće i rediktibilne rizike ili radne uv ete s visokim stu n em rizičnosti, a koji su generalno opasni i nepoželjni. Takva je osoba ovlaštena da poduzme promptne korektivne mjere, u cilju eliminiranja ili im situacijama. uspostave kontrole nad uo č enom rizi čn
Projektant Prije same izvedbe sagledava sva relevantna stanja, a po potrebi, u slučaju promjene predviđene situacije, rješava ih tijekom gradnje . Revident Kontrola proračuna mehaničke otpornosti i stabilnosti. Izvođač Neposredno prije, te tijekom same izvedbe, izbjegava, ili se dovodi, svojom ili objektivnom krivicom, u neželjena stanja, te poduzima odgovarajuće korake, u cilju njihova spre čavanja. Nadzor Korektivni faktor izvođača, te veza s projektantom. Investitor Poveznica, kohezivni faktor, svih sudionika gradnje.
GRANIČNA STANJA - gubitak globalne stabilnosti - nosivost temelja - slom na klizanje - kombinacija sloma tla i konstrukcije - slom konstrukcije uslijed pomaka temelja - neprihvatljivo velika slijeganja - izdizanje temelja uslijed bubrenja ili smrzavanja tla - neprihvatljive vibracije PROJEKTIRANJE KONTROLA - odgovarajuća dubina temeljenja - razina nivoa podzemne vode - mogući pomaci tla uslijed primjerice toka vode, same izgradnje i dr. - u eca s opa na sus e ne o e e - transmisija temperature iz budućeg objekta - vodonepropusnost (kvalitetna hidroizolacija) - varijacija nivoa podzemne vode kroz duže vremensko razdoblje
PROJEKTIRANJE METODE
- DIREKTNA METODA Provedba odvojenih analiza za svako granično stanje. Proračun mora biti što je mogu će bliže mehanizmu sloma. Provesti odgovarajuće proračune slijeganja. - INDIREKTNA METODA or en e uspore vog s us va rezu a a erens a ora or s istražnih radova, te rezultata opažanja ponašanja tla i konstrukcije. -
prep s van e Upotreba konzervativnih pravila, s naglaskom na kontrolu materijala pri ugradnji, provedba nadzora i dr.
GRANIČNA STANJA SLOMA - GLOBALNA STABILNOST - blizina prirodnih ili umjetnih kosina - blizina iskopa ili potpornih zidova - blizina kanala, rijeka, jezera - blizina rudarskih aktivnosti i podzemnih konstrukcija - NOSIVOST TEMELJA - granično stanje sloma Vd Rd - granično stanje klizanja Hd Rd - SLOM KONSTRUKCIJE USLIJED POMAKA TEMELJA - vrijednost dozvoljenih kontaktnih pritisaka mora biti takva da ne dolazi do prekoračenja slijeganja - poduzeti mjere pri anuliranju pomaka uslijed bujanja tla GRANIČNA STANJA UPORABIVOSTI - proračun slijeganja u odnosu na zadane kriterije - proračun slijeganja predstavlja približnu vrijednost - uzeti u obzir djelovanje susjednih temelja - obratiti pažnju na vrijednost relativnog kuta zaokreta - PRORA UN SLIJEGANJA - trenutno i konsolidaciono (primarno i sekundarno) slijeganje - proračunska dubina deformabilnog tla (osim za jako deformabilna tla) ovisi o veličini i obliku temelja, varijaciji krutosti tla po dubini, te razmaku temelja, obično na dubini gdje je vertikalno efektivno naprezanje uslijed opterećenja temelja 20% vrijednosti početnog geološkog naprezanja ili do 2× širine temelja - po potrebi uključiti interaktivno djelovanje konstrukcije i tla - slijeganje ekscentrično opterećenog temelja pretpostavlja linearnu raspodjelu kontaktnih pritisaka, a proračun se provodi za dvije rubne točke s nagibom za kruti temelj
NUMERIČKI PRIMJER – NOSIVOST CENTRIČNO OPTEREĆENOG – Pk = 270 kN
3 k = 18 kN/m cu,k = 30 kPa u,k = 0
Qk = 70 kN
h2 = 0.5 m
’k = 15 kN/m3
h1 = 0.5 m
B×B
EUROCODE 7
PRAVILNIK 1990
R/A' = ( +2)×cu×sc×bc×ic + q
sc = 1 + 0.2×(B'/L') . = , = c= ic = 1 , za centrično opterećenje q = k×(h1 + h2)
qa = ( +2)×cu×sc×dc×ic + q
sc = 1 + 0.2×(B'/L') dc = 1 + 0.35× ×(h1 + h2)/B’ ic = 1 , za centrično opterećenje q = k× 1 + 2
Projektni pristup 1 Kombinacija 1 Provjera Vd Rd za odabrane dimenzije temelja 2.0×2.0 m ,
= . 2× . ×
Vd =
G×(Pk
= . cu,d = cu / u,
=
+ . ×
+ Gt,k) +
×
+
=
Q×Qk
+ . ×
=
cu
. =
2
sc = 1.2 za odnos stranica B’/L’ = 1 bc = 1, horizontalna baza temelja ic = 1, centrično opterećenje qd = (
)×(h1 + h2) = (18/ 1.0 ) ×(0.5 + 0.5) = 18 kN/m2
Rk /A’ = 5.14×30×1.2×1×1 + 18 = 203 kN/m2 Rd = Rk /
R,v
= 203×2.0×2.0/1.0 = 812 kN
Uvjet Vd Rd je zadovoljen jer vrijedi 586 kN < 812 kN
Projektni pristup 1 Kombinacija 2 +
+ Provjera Vd Rd za odabrane dimenzije temelja 2.0×2.0 m ,
= . 2× . ×
Vd =
G×(Pk
+ Gt,k) +
= . × cu,d = cu / u,
=
+ . ×
=
Q×Qk
+ . ×
+
=
cu
. =
.
2
sc = 1.2 za odnos stranica B’/L’ = 1 bc = 1, horizontalna baza temelja ic = 1, centrično opterećenje qd = (
)×(h1 + h2) = (18/ 1.0 ) ×(0.5 + 0.5) = 18 kN/m2
Rk /A’ = 5.14×21.4×1.2×1×1 + 18 = 150 kN/m2 Rd = Rk /
R,v =
150×2.0×2.0/1.0 = 600 kN
Uvjet Vd Rd je zadovoljen jer vrijedi 447 kN < 600 kN
Projektni pristup 2 +
+ Provjera Vd Rd za odabrane dimenzije temelja 2.0×2.0 m ,
= . 2× . ×
Vd =
G×(Pk
= . cu,d = cu / u,
=
+ . ×
+ Gt,k) +
×
+
=
Q×Qk
+ . ×
=
cu
. =
2
sc = 1.2 za odnos stranica B’/L’ = 1 bc = 1, horizontalna baza temelja ic = 1, centrično opterećenje qd = (
)×(h1 + h2) = (18/ 1.0 ) ×(0.5 + 0.5) = 18 kN/m2
Rk /A’ = 5.14×30×1.2×1×1 + 18 = 203 kN/m2 Rd = Rk /
R,v =
203×2.0×2.0/1.4 = 580 kN
Uvjet Vd Rd je zadovoljen jer vrijedi 585 kN 580 kN
Projektni pristup 3 +
+ Provjera Vd Rd za odabrane dimenzije temelja 2.0×2.0 m 2 + . × , = . × . × Vd =
G×(Pk
= . cu,d = cu / u,
=
+ Gt,k) +
×
=
Q×Qk
+ . ×
+
=
cu
. =
.
2
sc = 1.2 za odnos stranica B’/L’ = 1 bc = 1, horizontalna baza temelja ic = 1, centrično opterećenje qd = (
)×(h1 + h2) = (18/ 1.0 ) ×(0.5 + 0.5) = 18 kN/m2
Rk /A’ = 5.14×21.4×1.2×1×1 + 18 = 150 kN/m2 Rd = Rk /
R,v =
150×2.0×2.0/1.0 = 600 kN
Uvjet Vd Rd je zadovoljen jer vrijedi 585 kN 600 kN
PRAVILNIK 1990.
qa = ( +2)×cu×sc×dc×ic + q
sc = 1 + 0.2×(B'/L') dc = 1 + 0.35× ×(h1 + h2)/B’ ic = 1 , za centrično opterećenje q = k×(h1 + h2)
Provjera Vd Rd za odabrane dimenzije temelja 2.0×2.0 m
cum = cu/FSc = 30/2.0 = 15 kN/m2 = 5.14×15×1.2× 1+0.35/2.0 ×1 + 18 = 127 kN/m2 Rd = 127×2.0×2.0 = 508 kN V = G , + P + Q = 86 + 270 + 70 = 426 kN Uvjet Vd Rd je zadovoljen jer vrijedi 426 kN < 508 kN
Globalni faktor sigurnosti GFS = Rk / (Pk + Gt,k + Qk ) = 812/(270 + 86 + 70) = 1.91
USPOREDBA EUROKODA 7 I PRAVILNIKA (Sl.list 15/90) EUROCODE 7
PRAVILNIK 1990
• • •
•
• • •
•
Pisan od 1990. i kasnije do danas Izrađen na razvoju struke i znanosti ra u e geo e n o n en ers vo o istražnih radova do održavanja Uravnotežuje zahtjeve za sigurnost i potrebe slobode projektanta Razrađen je na ideji o harmonizaciji, radi postizanja usporedivih razina sigurnosti Uvodi koncept graničnih stanja sloma i upora vos , e parc a n a ora sigurnosti za opterećenje, parametre tla, te otpornost tla Jasno definira odnose između , , izvođenja, nadzora, opažanja i održavanja.
• •
Pisan 1965. u primjeni od 1974. djelomično prerađen 1990. . Obrađuje uglavnom temeljenje
•
Često je jednostran u kriterijima
•
Usporedivost s drugim propisima nije dosljedno provedena
•
Pojam faktora sigurnosti svodi na koncept dopuštenih naprezanja koja u sebi sadrže sigurnost od sloma, ali i si urnost od o ave velikih deformaci a
•
Djelomično definira odnos projektiranja i istražnih radova
EUROCODE 7 • •
•
• • • •
Uvođen em tri u eotehničkih kategorija omogućuje djelotvornije projektiranje Omogućena su 4 pristupa projektiranju (proračunima, “receptima”, probnim opterećenjima i modelskim ispitivanjima, te tzv. metodom opažanja Razlikuju se načela i pravila primjene: načelima se dopušta primjena alternativnih pravila, uz jednaku pouzdanost Jasno i detaljno se definiraju sadržaji po re ne o umen ac e Detaljno razrađen način interpretacije i evaluacije geoteh. parametara Ima više detaljnih kriterija i postupaka – ra poznavan e suvremenog geotehničkog znanja Predviđa čuvanje dokumentacije i stvaranje “baze podataka”
PRAVILNIK 1990 • • •
• • •
situacije vrlo slabo je razrađen Djelomično su omogućena tri pristupa projektiranju: pomoću proračuna, “rece tima” te robnim o terećen em U većini slučajeva formalno nije moguća primjena alternativnih pravila., Kao posljedica, u praksi se često odstu a od zaht eva Pravilnika Uvjeti i način vođenja dokumentacije samo su djelomično obuhvaćeni Evaluaciji geotehničkih parametara osvećena e relativno mala ažn a Pravilnik se više orijentirao na zahtijevane postupke, nego na zahtijevane kriterije za odabir postupka
• formalne naravi)
