fundiranje arhitektonskih objekata - Arhitektonski fakultet ...
fundiranje arhitektonskih objekata - Arhitektonski fakultet ...
fundiranje arhitektonskih objekata - Arhitektonski fakultet ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Prof. dr Milan Gli{i}<br />
FUNDIRANJE<br />
ARHITEKTONSKIH OBJEKATA<br />
BETONSKE KONSTRUKCIJE - PRVO POGLAVLJE<br />
Beograd, 2004
Prof. dr Milan Glišić<br />
FUNDIRANJE ARHITEKTONSKIH OBJEKATA<br />
BETONSKE KONSTRUKCIJE - PRVO POGLAVLJE<br />
Beograd, 2004
FUNDIRANJE ARHITEKTONSKIH OBJEKATA<br />
BETONSKE KONSTRUKCIJE – PRVO POGLAVLJE<br />
Dr Milan Glišić, dipl.ing.arh.<br />
vanredni profesor Arhitektonskog <strong>fakultet</strong>a<br />
Univerziteta u Beogradu<br />
Recenzenti:<br />
Prof. dr Milan Lazić, dipl. ing. arh.<br />
Akademik prof. dr Vojislav Kujundžić, dipl.ing.arh.<br />
Izdavači:<br />
<strong>Arhitektonski</strong> <strong>fakultet</strong> Univerziteta u Beogradu<br />
i<br />
Orion Art, Beograd<br />
Direktor<br />
Nadežda Kovačević<br />
Glavni i odgovorni urednik<br />
Dragorad Kovačević<br />
ISBN 86-80095-66-4<br />
Štampa<br />
Bakar, Bor<br />
Tiraž 300 primeraka<br />
__________________________________________________________________________<br />
Naslovna strana:<br />
Fundiranje objekta na uglu ulica 27. marta i Đušine u Beogradu<br />
Autori:<br />
Mr. Selimir Lelović, dipl.građ.ing, Vojislava Popović, dipl.ing.arh.<br />
Mr. Nenad Šekularac, dipl.ing.arh. i Mr. Dejan Vasović, dipl.ing.arh.<br />
Dizajn korica: Miloš Dimčić, stud. arh. i Goran Radulović stud. arh.
PREDGOVOR<br />
Projektovanje fundamenata <strong>arhitektonskih</strong> objekta je oblast inžinjerskog<br />
konstrukterstva koje zahteva multidisciplinarni pristup. Neophodno je<br />
poznavanje geomehaničkih svojstava tla, postupke dimenzionisanja<br />
armirano betonskih konstruktivnih elemenata, interakciju tla i konstrukcije<br />
temelja i tehnologije izvođenja radova u tlu.<br />
Ovom knjigom obuhvaćene su oblasti fizičkih i mehaničkih osobina tla,<br />
načina dimenzionisanja plitkih i dubokih temelja, tehnologije izvođenja<br />
pojednih vrsta temelja i konstruktivne pojedinosti koje su neophodne za<br />
praksu. Pored teorijskih postavki i objašnjenja pojedinih oblasti dati su<br />
numerički primeri, kao i preporuke vezane za pojedine specifične probleme<br />
prilikom projektovanja i izvođenja temeljnih konstrukcija.<br />
Ovaj udžbenik sadrži celokupnu materiju iz nastavnog programa<br />
obrazovanja studenata arhitekture na beogradskom Arhitektonskom<br />
<strong>fakultet</strong>u na predmetima u okviru osnovne nastave (Betonske konstrukcije) i<br />
u okviru izborne grupe predmeta Konstruktivni sistemi (Fundiranje<br />
<strong>arhitektonskih</strong> <strong>objekata</strong>). Smatram da ova kniga može poslužiti i mladim<br />
inžinjerima i arhitektima kao svojevrsni priručnik prilikom projektovanja<br />
fundamenata <strong>arhitektonskih</strong> <strong>objekata</strong>.<br />
Podnaslov ovog rukopisa glasi "Betonske konstrukcije – prvo poglavlje".<br />
Razlog za ovo je sadržan u činjenici da autor priprema za izdavanje još dva<br />
poglavlja iz oblasti betonskih konstrukcija. To su "Projektovanje armirano<br />
betonskih konstrukcija <strong>arhitektonskih</strong> <strong>objekata</strong>" i "Sanacije, rakonstrukcije i<br />
adaptacije <strong>arhitektonskih</strong> <strong>objekata</strong>".<br />
Veliku zahvalnost dugujem prof. dr Milanu Laziću, dipl.ing.arh. i<br />
akademiku prof. dr Vojislavu Kujundžiću, dipl.ing.arh. za detaljno izvršenu<br />
recenziju rukopisa, sugestijama, savetima i pomoći da ovaj udžbenik bude<br />
objavljen.<br />
Zahvaljujem se asistentu pripravniku Aleksandri Nenadović, dipl.ing.arh.<br />
na pomoći prilikom izrade numeričkih primera dimenzionisanja. Dugujem<br />
zahvalnost Zagorki Komad, dipl.ing.geol. koja mi je pomogla ustupanjem<br />
geomehaničkog elaborata koji je prikazan u ovoj knjizi.<br />
Na kraju želim da istaknem strpljenje i razumevanje kojim je moja supruga<br />
Sanja pratila rad na ovoj knjizi i da joj na tome zahvalim.<br />
U Beogradu, marta 2004. godine Autor
SADRŽAJ<br />
I. OSNOVNI POJMOVI O TLU .................................................................1<br />
1. Poreklo tla ...................................................................................1<br />
2. Klasifikacija tla ...........................................................................1<br />
3. Struktura tla ................................................................................2<br />
4. Fizičke osobine tla ......................................................................2<br />
5. Mehaničke osobine tla ................................................................5<br />
5.1. Vodopropustljivost ..............................................................5<br />
5.2. Otpornost tla ........................................................................5<br />
5.3. Deformabilnost tla ...............................................................6<br />
6. Granični pritisci na tlo ................................................................6<br />
7. Dozvoljeni pritisci na tlo ............................................................8<br />
8. Rasprostiranje pritiska po dubini ................................................9<br />
9. Aktivni zemljani pritisak ...........................................................11<br />
10. Pasivni otpor tla .........................................................................14<br />
II. OSNOVNI TIPOVI TEMELJA ............................................................15<br />
1. Trakasti temelji .........................................................................16<br />
1.1. Trakasti temelj od nearmiranog betona ..............................16<br />
1.1.1. Primer dimenzionisanja trakastog<br />
temelja od nearmiranog betona ......................................18<br />
1.2. Trakasti temelj od armiranog betona .................................20<br />
1.2.1. Primer dimenzionisanja trakastog<br />
temelja od armiranog betona ……………………….......22<br />
2. Temeljna kontra greda ……………………………..…………26<br />
2.1. Primer dimenzionisanja temeljne kontra grede …...……...29<br />
3. Temeljna kontra ploča ...............................................................42<br />
4. Temelji samci ……………………………………………....…45<br />
4.1. Primer dimenzionisanja temelja samca …………………..47<br />
3.2. Primer određivanja napona u tlu za ekscentrično<br />
opterećen temelj samac ......................................................57<br />
5. Šipovi ........................................................................................60<br />
5.1. Drveni šipovi ......................................................................61<br />
5.2. Čelični šipovi .....................................................................63<br />
5.3. Šipovi od nearmiranog i armiranog betona .......................63<br />
5.3.1. Prefabrikovani šipovi ............................................63<br />
5.3.2. Šipovi izvedeni na samom terenu .........................65<br />
5.3.3. Šipovi postavljeni ispod postojećih temelja ..........67<br />
5.4. Način postavljanja šipova ..................................................68
5.5. Proračun nosivosti šipa ......................................................70<br />
5.5.1. Primer određivanja nosivosti šipa<br />
tipa ″Frenki″ ……………………………………………72<br />
5.6. Određivanje sila u šipovima ………………………...……73<br />
III. POTPORNI ZIDOVI ………………………………………………...76<br />
1. Primer dimenzionisanja potpornog zida ……………………...79<br />
2. Uticaj podzemne vode na potporni zid ……..………………...88<br />
3. Uticaj kohezije tla na potporni zid ............................................89<br />
IV. ZAŠTITA TEMELJNIH JAMA ..........................................................91<br />
1. Obezbeđenje rovova ..................................................................91<br />
2. Dijafragme .................................................................................92<br />
2.1. Primer određivanja uticaja na dijafragmu ..........................94<br />
3. Obezbeđenje temeljnih jama razupiranjem i ankerovanjem .....95<br />
V. PRORAČUN FUNDIRANJA NA ELASTIČNOJ PODLOZI .............98<br />
1. Primer određivanja vrednosti koeficijenta posteljice tla .........100<br />
2. Uporedni prikaz rezultata proračuna po pretpostavci<br />
nedeformabilnog temelja i bez uticaja deformabilnosti<br />
tla, i temelja fundiranog na elastičnoj podlozi ........................101<br />
VI. KONSTRUKTIVNE POJEDINOSTI TEMELJENJA........ ..............103<br />
1. Međusobna povezanost temelja ..............................................103<br />
2. Temeljenje na istoj i različitim kotama ..................................104<br />
3. Zaštita armature temelja .........................................................106<br />
4. Minimalna dubina fundiranja .................................................107<br />
5. Način izvođenja potpornih zidova .........................................107<br />
VII. GEOMEHANIČKI ELABORAT ....................................................110<br />
VIII. LITERATURA ...............................................................................114
I. OSNOVNI POJMOVI O TLU<br />
1. POREKLO TLA<br />
Zemljina kora je nastala hlađenjem magme od koje su formirane<br />
stenske mase. Tokom milijardi godina dolazi do fizičkog i<br />
hemijskog raspadanja stenskih masa, što ima za posledicu<br />
stvaranje rastresitih naslaga zemljine kore koje nazivamo tlom.<br />
Zavisno od mesta nastanka i načina transporta raspadnutog<br />
materijala, tlo se može podeliti u sledeće grupe:<br />
a/ Eluvijalno tlo - nastaje na mestu svog prvobitnog postanka. Iz<br />
njega su ispirane sitnije čestice erozivnim dejstvom vode.<br />
b/ Deluvijalno tlo - materijal je transportovan planinskim potocima i<br />
taložen na blagim padinama. Ovo tlo je heterogenog sastava.<br />
c/ Aluvijalno tlo - materijal je transportovan na rekama na velike<br />
udaljenosti i taložen u dolinama.<br />
d/ Glacijalno tlo - nastaje drobljenjem stena prilikom kretanja<br />
lednika.<br />
e/ Eolsko tlo - materijal je transportovan vetrom na velike udaljenosti<br />
(peščane dine i lesne zaravni).<br />
f/ Marinsko tlo - nastaje taloženjem u moru materijala donešenog<br />
vodenim tokovima.<br />
2. KLASIFIKACIJA TLA<br />
Tlo se satoji od zrna i čestica različitih veličina, koji formiraju<br />
granularni skelet tla. Prema krupnoći frakcija od kojih se sastoji, tlo<br />
se deli na:<br />
- nekoherentna tla (drobina, obluci, šljunak i pesak)<br />
- koherentna tla (prašina, glina i koloidi).<br />
1a. Homogene podloge 1b. Slojevite podloge 1c. Heterogene podloge<br />
Slika 1. Vrste podloga<br />
- 1 -
Međusobni položaj tla može biti raznovrstan, i zato je teško napraviti<br />
preciznu klasifikaciju prirodnih podloga. Osnovna podela mođe se<br />
izvršiti na:<br />
- homogene podloge (Slika 1a), gde je zastupljena samo jedna vrsta<br />
tla;<br />
- slojevite podloge (Slika1b), gde su različite vrste tla postavljene u<br />
približno paralelnim slojevima;<br />
- heterogene podloge (Slika 1c), gde različite vrste tla zauzimaju<br />
međusobno nepravilne položaje.<br />
3. STRUKTURA TLA<br />
Tlo je formirano od zrna i čestica, i pora između njih. Pore mogu biti<br />
ispunjene vodom, vazduhom ili vodenom parom. Nekoherentna tla<br />
mogu biti rastresita (Slika 2a) ili dobro složena (Slika 2b i 2c).<br />
a. b. c.<br />
Slika 2. Šematski prikaz struture tla<br />
Poroznost tla je manja što je zastupljeno više različitih frakcija.<br />
4. FIZIČKE OSOBINE TLA<br />
Fizičke karakteristike određuju stanje u kom se tlo nalazi. Osnovne<br />
karakteristike se određuju ispitivanjem uzoraka u laboratoriji, a<br />
izvedene osobine se određuju računskim putem iz osnovnih.<br />
Ako posmatramo prizmu tla (Slika 3) i uvedemo sledeće oznake:<br />
V - ukupna zapremina uzorka;<br />
Vs - zapremina čestica granularnog skeleta;<br />
- zapremina pora;<br />
Vp Vw Gs - zapremina vode u porama;<br />
- težina čestica granularnog skeleta;<br />
- 2 -
G w<br />
- težina vode koja se nalazi u porama, i<br />
G - ukupna težina uzorka,<br />
onda je<br />
Jedinična (zapreminska) težina granularnog skeleta tla:<br />
Gs<br />
γ s =<br />
(1)<br />
Vs<br />
U tabeli I date su približne vrednosti jedininčih težina granularnog<br />
skeleta tla γ s<br />
Tabela I. Vrednosti jediničnih težina granularnog skeleta<br />
Vrsta materijala γs(kN/m 3) .<br />
šljunak 25,5 - 26,5<br />
pesak 25,5 - 26,5<br />
les 26,5 - 27,0<br />
glina 27,0 - 28,0<br />
Jedinična (zapreminska) težina tla u prirodnom stanju glasi:<br />
G<br />
γ =<br />
(2)<br />
V<br />
Vlažnost tla, koja se izražava u procentima je:<br />
Gw<br />
w =<br />
(3)<br />
G<br />
W<br />
Wq<br />
Wt<br />
s<br />
Wx<br />
Slika 3. Šematski prikaz prizme tla<br />
Poroznost tla - je odnos zapremine pora prema ukupnoj zapremini<br />
uzorka tla:<br />
Vp<br />
γ s ⋅G<br />
- γ ⋅Gs<br />
n = =<br />
(4)<br />
V + V γ ⋅G<br />
p<br />
s<br />
s<br />
- 3 -
Koeficijent poroznosti tla e je odnos zapremine pora prema<br />
zapremini granularnog skeleta<br />
V<br />
e =<br />
V<br />
p<br />
s<br />
n ⋅V<br />
n<br />
= =<br />
V - n ⋅V<br />
1-<br />
n<br />
Za vrednosti e0.8 i glinovitih podloga<br />
gde je e>1.0 mora se izvršiti poboljšanje građevinskog tla.<br />
2/1<br />
o<br />
2.o<br />
x<br />
2/1<br />
Slika 4. Šematski prikaz uzorka tla<br />
Ako posmatramo uzorak tla oblika kocke stranice 1.0 (Slika 4), tada<br />
je:<br />
Jedinična (zapreminska) težina tla u apsolutno suvom stanju (γ d )<br />
γ d = γ s ⋅ ( 1-<br />
n)<br />
(6)<br />
Jedinična (zapreminska) težina tla u prirodnom stanju (γ )<br />
γ = γ ⋅ ( 1-<br />
n) + w ⋅γ<br />
(7)<br />
s<br />
γ = γ s ⋅ ( 1-<br />
n)<br />
⋅ ( 1+<br />
w)<br />
(8)<br />
Jedinična (zapreminska) težina tla pod vodom ( γ ′ )<br />
γ ′ = ( γ s - γ w ) ⋅ ( 1-<br />
n)<br />
(9)<br />
gde je γ w - jedinična (zapreminska) težina vode<br />
Jedinična (zapreminska) težina vodom potpuno zasićenog tla(γ z )<br />
γ = γ ⋅ ( 1-<br />
n) + n ⋅γ<br />
(10)<br />
z<br />
s<br />
d<br />
- 4 -<br />
w<br />
2/1<br />
(5)
5. MEHANIČKE OSOBINE TLA<br />
5.1. Vodopropustljivost<br />
Propustljivost vode kroz tlo meri se koeficijentom vodopropustljivosti<br />
(k), koji predstavlja brzinu kretanja vode kroz tlo.<br />
5.2. Otpornost tla<br />
Narušavanje stabilnosti u tlu nastaje kao posedica smicanja, i<br />
manifestuje se klizanjem jednog dela tla u odnosu na drugi deo.<br />
Ako su u nekoj tački tla tangencijalni naponi smicanja veći od<br />
otpornosti na smicanje, doći će do klizanja između čestica tla.<br />
Otpornost na smicanje, izražena preko ukupnih napona (Slika 5a),<br />
prema Coulombovom (*) izrazu je<br />
τ = + σ ⋅tgϕ<br />
(11)<br />
n<br />
c n<br />
Slika 5. Grafički prikaz slučajeva otpornosti tla na smicanje<br />
______________________________________________________<br />
(*) Dr. Stevan Stevanović: FUNDIRANJE I<br />
- 5 -
gde je<br />
σ n<br />
- normalni napon koji deluje u ravni napona<br />
c - specifična kohezija<br />
tgϕ - konstanta proporcionalnosti koja izražava linearnu zavisnost<br />
smičućeg napona τ n i normalnog napona σ n .<br />
Granični slučajevi izraza (11) nastaju kada ne postoji kohezija (Slika<br />
5b), kod peska i šljunka, odnosno kada ne postoji trenje između<br />
čestica (Slika 5c), kod vodom zasićenih glina.<br />
5.3. Deformabilnost tla<br />
Deformabilnost tla uslovljena je elastičnošću granularnog skeleta<br />
tla, promenom poroznosti i promenom vlažnosti .<br />
Dinamičko opterećenje izaziva znatna sleganja temelja na<br />
nekoherentnom tlu, a relativno mala na koherentnom. Dugotrajna<br />
opterećenja, obrnuto, izazivaju velika sleganja temelja na<br />
koherentnom tlu, a mala na nekoherentnom tlu.<br />
U zavisnosti od vremena trajanja opterećenja tla deformacije mogu<br />
biti: trenutne, koje nastaju istovremeno sa promenom naponskog<br />
stanja, i dugotrajne, koje se odvijaju u funkciji vremena koje je<br />
proteklo od trenutka nanošenja opterećenja. Deformacije<br />
nekoherentnog i koherentnog tla male vlažnosti nemaju izraženo<br />
vremensko trajanje, dok kod koherentnog tla velike vlažnosti,<br />
naročito ako je tlo zasićeno vodom, deformacije se obavljaju u<br />
dugom vremenskom periodu i zavise od brzine istiskivanja vode iz<br />
pora tla.<br />
6. GRANIČNI PRITISCI NA TLO<br />
Granični pritisak na tlo je maksimalni pritisak temelja na tlo pri<br />
kome dolazi do proloma u tlu. Vrednost graničnog pritiska na tlo<br />
može se odrediti prema empiriskom izrazu, koji je postavio<br />
Terzaghi (*):<br />
Pgr c<br />
f q<br />
= (1 + 0,3 ⋅ B/L) ⋅ c ⋅ N + γ ⋅ D ⋅ N + 0,4 ⋅γ<br />
⋅ B ⋅ N<br />
(12)<br />
______________________________________________________<br />
(*) Dr. Stevan Stevanović: FUNDIRANJE I<br />
- 6 -<br />
τ n<br />
γ
gde su<br />
B - širina osnove stope temelja;<br />
L - dužina osnove stope temelja;<br />
c - kohezija tla;<br />
D f - dubina fundiranja;<br />
Nc, Nq i Nγ - faktori nosivosti u funkciji ugla unutrašnjeg trenja, koji<br />
se mogu odrediti na osnovu grafikona datog na slici 6.<br />
Slika 6. Grafički prikaz faktora N c , Nq i Nγ prema Terzaghiju<br />
Vrednosti Nc, Nq i Nγ zavise od ugla unutrašnjeg trenja tla i iznose<br />
Nq = tg 2 (45 o + ϕ / 2) ⋅ e π⋅tgϕ (13)<br />
Nc = (Nq - 1) ⋅ ctg ϕ (14)<br />
Nr = 1.8 (Nq - 1) ⋅ tg ϕ (15)<br />
- 7 -
7. DOZVOLJENI PRITISCI NA TLO<br />
Dozvoljen pritisak na tlo, odnosno dozvoljeni napon u tlu, određuje<br />
se iz odnosa graničnog pritiska na tlo i koeficijenta sigurnosti<br />
P<br />
dozv.<br />
gr<br />
σ z =<br />
(16)<br />
Fs<br />
Koeficijent sigurnost, prema našim propisima (*), kreće se u<br />
granicama 2 3 s ≤ ≤ F , zavisno od vrste objekta i pouzdanosti<br />
podataka na osnovu kojih se određuje vrednost graničnog pritiska na<br />
tlo.<br />
I pored činjenice da u svakom pojedinačnom slučaju podaci iz<br />
geomehaničkog elaborata daju vrednosti dozvoljenoh pritisaka na<br />
tlo, ovde se daje tabelarni pregled (Tabela II) približnih vrednosti<br />
nosivosti tla prema prof. Kasagrandeu (**) a koji su bili definisani<br />
standardom DIN 1054.<br />
Tabela II. Približne vrednosti dozvoljenih nosivosti tla<br />
Vrsta tla<br />
1. Vezana tla (ilovača, glina, laporac):<br />
MPa<br />
a. kašasta konzistencija 0,00<br />
b. mekana (lako gnječiva) 0,04<br />
c. tvrda (teško gnječiva) 0,08<br />
d. polučvrsta 0,15<br />
e. čvrsta<br />
2. Zbijena nevezana tla<br />
0,30<br />
a. sitni i srednji pesak veličine do 1 mm. 0,20<br />
b. krupan pesak veličine zrna 1 do 3 mm. 0,30<br />
c. šljunkovit pesak sa sadržajem šljunka najmanje 1/3 i 0,40<br />
šljunak sa veličinom zrna do 70 mm.<br />
Vrednosti, date u ovoj tabeli, su orijentacione i ovde su prikazane sa<br />
ciljem da se shvati red veličine dozvoljenih napona pojedinih vrsta<br />
tla.<br />
______________________________________________________<br />
(*) Pravilnik o tehničkim normativima za temeljenje građevinskih <strong>objekata</strong><br />
(**) Kasagrande: GEOMEHANIKA OMOGUĆUJE UŠTEDU<br />
- 8 -
8. RASPROSTIRANJE PRITISKA PO DUBINI<br />
Pritisak temelja na tlo, neposredno u temeljnoj spojnici, rasprostire<br />
se po dubini u funkciji ugla unutrašnjeg trenja ϕ. Whitlow (*) u<br />
praktičnim proračunima usvaja vrednost ugla ϕ=30 o .<br />
Ako su b ′ i b ′′ širine dva temelja (Slika 7) opterećenih istim<br />
ravnomernim opterećenjem po , pritisak po dubini, z, bez uticaja<br />
sopstvene težine tla iznosi:<br />
'<br />
' p ⋅<br />
0 b<br />
(17)<br />
p =<br />
z '<br />
b + 2 ⋅ z ⋅ tgϕ<br />
kako je b ′′ > b ′ , to je:<br />
"<br />
pz =<br />
p<br />
"<br />
b<br />
"<br />
b<br />
⋅<br />
0<br />
+ 2 ⋅ z ⋅ tgϕ<br />
Slika 7. Rasprostiranje pritiska po dubini<br />
p<br />
p<br />
'<br />
z<br />
''<br />
z<br />
, ,<br />
1; pz<br />
><br />
'<br />
pz<br />
- 9 -<br />
(18)<br />
< (19)<br />
Odnosno, na određenoj dubini ispod temelja pritisci u tlu su veći kod<br />
širih temelja, a za isti pritisak u temeljnoj spojnici.<br />
______________________________________________________<br />
(*) Roy Whitlow: BASIC SOIL MECHANICS
Obzirom na rasprosiranje pritisaka po dubini, prilikom konstruisanja<br />
temelja, mora se voditi računa o njihovoj međusobnoj udaljenosti.<br />
Kada su temelji na međusobno malom odstojanju (Slika 8) može<br />
doći do superponiranja pritisaka u tlu, i do prekoračenja dozvoljenih<br />
pritisaka u tlu i pored toga što se oni nalaze u granicama<br />
dozvoljenih pritisaka na nivou temeljnih spojnica.<br />
Slika 8. Superponiranje pritisaka u tlu<br />
Promena napona pritska u tlu zavisi i od zapreminske težine tla<br />
(Slika 9). Napon u tlu, u temeljnoj spojnici, je<br />
P P<br />
p = =<br />
(20)<br />
0 F b ⋅1<br />
, 0<br />
gde je P sila koja deluje u temeljnoj spojnici, a F je površina temeljne<br />
stope.<br />
Slika 9. Promena napona pritska u tlu u zavisnosti od zapreminske težine tla<br />
- 10 -
Na dubini h napon pritiska je u funkciji ugla ϕ i težine tla iznad<br />
posmatranog nivoa<br />
p ⋅b<br />
0 p = + γ ⋅ z<br />
(21)<br />
h b + 2 ⋅ z ⋅tgϕ<br />
odnosno<br />
p ⋅ b<br />
0 p = + γ ⋅ ( h − )<br />
(22)<br />
h 2 ( ) D f<br />
b + ⋅ h − ⋅tgϕ<br />
D<br />
9. AKTIVNI ZEMLJANI PRITISAK<br />
f<br />
U slučajevima kada se projektuje kaskadno oblikovan teren, ili<br />
ukopana konstrukcija, vrši se zasecanje tla. Tako profilisan teren nije<br />
u stanju da samostalno stoji i da ne dođe do obrušavanja, kao<br />
posledice savlađivanja unutrašnjeg trenja između čestica tla. Pritisak<br />
zemlje koji bi doveo do obrušavanja naziva se zemljani pritisak. On<br />
se prihvata potpornim konstrukcijama.<br />
Intenzitet aktivnog zemljanog pritiska (Slika 10) određuje se iz<br />
uslova da se tlo iza potporne konstrukcije nalazi u stanju granične<br />
ravnoteže, da ne postoji trenje između potpornog zida i tla iza zida,<br />
i da je teren na vrhu zida horizontalan.<br />
Slika 10. Određivanje aktivnog zemljanog pritiska<br />
- 11 -
Vertikalni napon na dubini z je<br />
σ 2 = P + γ ⋅ z<br />
(23)<br />
Horizontalni napon, prema Rankinovoj teoriji (*), na istoj dubini je:<br />
σ<br />
1<br />
2 0<br />
= tg (<br />
ϕ<br />
σ ⋅ 45 − ) = λ a<br />
2<br />
2 σ ⋅<br />
(24)<br />
2<br />
gde je λ a - koeficijent horizontalnog zemljanog pritiska<br />
tg<br />
45<br />
2 0<br />
λ a = ( − ϕ 2)<br />
(25)<br />
Za ovako određene funkcije promene vrednosti napona σ 1<br />
i σ 2<br />
,<br />
dobijamo vrednosti horizontalnih pritisaka u karakterističnim<br />
nivoima (po jedinici površine) izraženih u kN/m 2<br />
p = p ⋅λ a<br />
(26)<br />
0<br />
p = ( p+ γ ⋅ z) ⋅ λ a<br />
(27)<br />
z<br />
p = ( p+ γ ⋅ h) ⋅ λ a<br />
(28)<br />
h<br />
Tada je ukupna horizontalna sila pritiska<br />
p p h<br />
+<br />
0<br />
H = ⋅ h<br />
2<br />
koja deluje u težištu površine dijagrama horizontalnih pritisaka<br />
h ⋅ p +<br />
0 p<br />
p + p<br />
2<br />
s = ⋅<br />
3<br />
0<br />
h<br />
h<br />
- 12 -<br />
(29)<br />
(30)<br />
U slučaju kada postoje dva sloja tla, sa različitim karakteristikama<br />
tada se moraju uzeti u obzir koeficijenti horizontalnog zemljanog<br />
pritiska, a zavisno od toga u kom sloju se vrši proračun pritiska<br />
(Slika 11).<br />
______________________________________________________<br />
(*) Roy Whitlow: BASIC SOIL MECHANICS
Slika 11. Određivanje aktivnog zemljanog pritiska u slučaju dva sloja tla<br />
sa različitim karakteristikama<br />
Vrednosti koeficijenata horizontalnih zemljanih pritisaka za slojeve I i<br />
II su<br />
2 0<br />
λ = ( 2)<br />
a1<br />
tg 45 −ϕ1<br />
(31)<br />
2 0<br />
λ = ( 2)<br />
a 2 tg 45 −ϕ<br />
2<br />
(32)<br />
Horizontalni pritisci u karakterističnim nivoima su<br />
0 λ a1<br />
⋅ p = p<br />
(33)<br />
p = ( p + γ<br />
1<br />
1 ⋅h<br />
) ⋅ 1 λ a 1<br />
(34)<br />
p = ( p + γ<br />
2<br />
1 ⋅h<br />
) ⋅ 1 λ a 2<br />
(35)<br />
p ( p + 1 ⋅ + γ 2 ⋅ ) ⋅<br />
(36)<br />
3<br />
= h h<br />
λ<br />
γ 1<br />
2 a2<br />
Horizontalna sila pritiska sloja I je<br />
0 1<br />
H1 1<br />
2<br />
p p +<br />
= ⋅ h<br />
(37)<br />
koja deluje na udaljenju<br />
h 2 ⋅<br />
1 p +<br />
0 p1<br />
s1<br />
= ⋅<br />
3 p +<br />
0 p1<br />
Horizontalna sila pritiska sloja II je:<br />
(38)<br />
2 3<br />
H 2<br />
2<br />
2<br />
p p +<br />
= ⋅ h<br />
koja deluje na udaljenju<br />
(39)<br />
h 2 ⋅<br />
2 p +<br />
2 p3<br />
s2<br />
= ⋅<br />
3 p + p<br />
(40)<br />
2 3<br />
- 13 -
Ukupna horizontalna sila pritiska<br />
ΣH<br />
koja deluje na udaljenju<br />
= H1+ H2<br />
(41)<br />
H1⋅ ( s1+ h2) + H2⋅s2 s =<br />
(42)<br />
ΣH<br />
Sa ovako određenim vrednostima horizontalnog zemljanog pritiska<br />
vrši se dimenzionisanje potporne konstrukcije, odnosno potpornog<br />
zida, koja prima te uticaje.<br />
10. PASIVNI OTPOR TLA<br />
Pasivni otpor tla javlja se kod konstrukcija koje prouzrokuju<br />
deformacije usmerene ka tlu. On predstavlja granični otpor koji se<br />
može suprostaviti prinudnom pomeranju potporne konstrukcije<br />
prema tlu. Deformacija mora biti toliko velika da aktivira unutrašnji<br />
otpor tla.<br />
Pasivni napon tla dat je izrazom<br />
2 0 ϕ<br />
σ = σ ⋅ tg ( 45 + ) = σ ⋅λp<br />
(43)<br />
1 2<br />
2 2<br />
gde je λ p - koeficijent pasivnog horizontalnog zemljanog pritiska<br />
2 0<br />
λ p = tg ( 45 + ϕ 2)<br />
(44)<br />
Za ovako određene funkcije promene napona vrednosti napona<br />
σ 1<br />
i σ , dobijamo vrednosti horizontalnih otpora tla u<br />
2<br />
karakterističnim nivoima (po jedinici površine):<br />
p = p ⋅ λ p<br />
(45)<br />
0<br />
p = ( p + γ ⋅ h)<br />
⋅ λ p<br />
(46)<br />
h<br />
Tada je ukupna horizontalna sila pasivnog otpora tla:<br />
p +<br />
0 ph H = ⋅ h<br />
(47)<br />
2<br />
Kao što se iz izloženog može videti postupak određivanja pasivnog<br />
otpora tla analogan je postupku određivanja aktivnog zemljanog<br />
pritiska, s tom razlikom što u izrazima za određivanje koeficijenta<br />
horizontalnog pritiska umesto znaka "-" pojavljuje znak "+" (izrazi 24,<br />
25, 43 i 44).<br />
- 14 -
II. OSNOVNI TIPOVI TEMELJA<br />
Temelj je jedan od najvažnijih elemenata konstrukcije objekta. Preko<br />
temelja se opterećenje od objekta prenosi na tlo, pri čemu se mora<br />
obezbediti stabilnost tla, a deformacija temelja treba da bude u<br />
dozvoljenim granicama u zavisnosti od naponskoog stanja u<br />
konstrukciji objekta i eksploatacionim potrebama objekta.<br />
Osnovna podela vrste fundiranja je na plitke i duboke temelje.<br />
Plitki temelji prenose opterećenje od objekta na tlo preko kontaktne<br />
površine između temelja i tla. U ovu grupu temelja spadaju:<br />
- trakasti temelji (nearmirani i armirani);<br />
- temeljne kontra grede (postavljene u jednom ili dva ortogonalna<br />
pravca, kada formiraju temljni roštilj);<br />
- temeljne kontra ploče;<br />
- temelji samci.<br />
Duboki temelji prenose opterećenje objekta na tlo preko kontaktne<br />
površine između temelja i tla, kao i preko bočnih strana temelja. Kod<br />
ovih temelja odnos visine H prema širini temelja B je jednak ili veći<br />
od četiri.<br />
U ovu grupu temelja spadaju:<br />
- šipovi;<br />
- dijafragme;<br />
- bunari;<br />
- kesoni.<br />
H<br />
B<br />
≥ 4<br />
- 15 -
1. TRAKASTI TEMELJI<br />
Trakasti temelji se postavljaju ispod nosivih zidova (zidanih opekom<br />
ili od armiranog betona). Određivanje dimenzija temelja vrši se iz<br />
uslova nosivosti tla (širina temelja - B) i uslova nosivosti betonskog<br />
preseka na savijanje (visina temelja - H).<br />
1.1. Trakasti temelj od nearmiranog betona<br />
Širina temelja (Slika 12) određuje se iz uslova dozvoljenih napona:<br />
σ = ΣV (48)<br />
z<br />
F t<br />
gde je ΣV zbir svih vertikalnih sila koje deluju na temeljnu spojnicu, a<br />
Ft površina temeljne spojnice (Ft =B ⋅ 1.00). Tada je<br />
ΣV<br />
B =<br />
(49)<br />
σ<br />
z dozv.<br />
Slika 12. Trakasti temelj od nearmiranog betona<br />
- 16 -
Visina stope temelja određuje se iz uslova dozvoljenih napona<br />
zatezanja od savijanja na konzolnom prepustu.<br />
Moment savijanja u preseku c-c za vrednost napona tla u temeljnoj<br />
spojnici, izazvanog vertikalnim opterećenjem biće<br />
' 2<br />
z ⋅ c<br />
M c =<br />
2<br />
σ<br />
(50)<br />
gde je<br />
'<br />
σ z reaktivno opterećenja tla od sile V koja deluje u zidu<br />
V<br />
z =<br />
B<br />
'<br />
σ , bez uticaja težine tla iznad stope, sopstvene težine stope i<br />
korisnog opterećenja p.<br />
Otporni moment preseka c-c je:<br />
2<br />
100 , ⋅<br />
W c = H (51)<br />
6<br />
Kada u izraz za određivanje napona zatezanja u betonu izazvanog<br />
savijanjem<br />
M c<br />
σ bz = (52)<br />
W c<br />
unesemo jednačine 50 i 51, dobijamo izraz kojim se određuje visina<br />
stope od nearmiranog betona u funkciji veličine slobodnog prepusta<br />
dužine "c", napona u temeljnoj spojnici i dozvoljenog naprezanja na<br />
zatezanje u betonu izazvanog savijanjem<br />
'<br />
3⋅<br />
σ z<br />
H = c ⋅ (53)<br />
σ<br />
bz<br />
U tabeli III date su vrednosti dozvoljenih napona zatezanja u betonu<br />
izazvanih savijanjem.<br />
Tabela III. Vrednosti dozvoljenih napona zatezanja u betonu<br />
izazvanih savijanjem<br />
MB (MPa) 10 15 20 30 40<br />
σbz (MPa)<br />
0,20<br />
0,35<br />
- 17 -<br />
0,50<br />
0,80<br />
1,00
1.1.1. Primer dimenzionisanja trakastog temelja od nearmiranog<br />
betona<br />
Za date podatke izvršiti dimenzionisanje trakastog temelja od<br />
nearmiranog beton (Slika 13).<br />
Podaci:<br />
Vertikalna sila u zidu neposredno iznad temelja - V= 100 kN/m1 Debljina zida - dz= 25 cm<br />
Ukupna težina poda i korisno opterećenje na podu - p=5.0 kN/m2 Dozvoljeno naprezanje tla - σ z dozv. = 0.12 MPa<br />
Dubina fundiranja - Df = 1.00 m<br />
Zapreminska težina tla - γ = 18.0 kN/m3 Marka betona - MB 20<br />
Slika 13. Primer trakastog temelja od nearmiranog betona<br />
Prvo se odredi približna širina stope B. Obzirom da je nepoznata<br />
dimenzija stope, pa time i njena sopstvena težina, težina tla iznad<br />
stope i opterećenja poda u širini stope, to treba proračun početi sa<br />
- 18 -
pretpostavkom da je ukupna sila koja deluje u temeljnoj spojnici ΣV<br />
veća za određeni procnat u odnosu na silu V koja deluje u zidu.<br />
Teško je odrediti za svaki poseban slučaj za koliki procenat treba<br />
povećati silu V. U ovom primeru taj procenat uvećanja usvojen je<br />
25% od sile V. Kasnijim proračunom, ako se ova pretpostavka<br />
pokaže ne tačnom moraju se izmeniti dimenzije stope temelja.<br />
B =<br />
∑<br />
σ<br />
V<br />
z dozv<br />
−3<br />
1.<br />
25 ⋅ V 1.<br />
25 ⋅100<br />
⋅10<br />
= =<br />
= 1.<br />
04 m<br />
0.<br />
12<br />
σ<br />
z dozv<br />
Usvojeno: B = 1.05 m<br />
Dimenzija konzolnog prepusta iznosi<br />
c = (B-dz)/2 = (1.05-0.25)/2 = 0.40 m<br />
Reaktivno opterećenje koje deluje tako da savija konzolni prepust<br />
dužine "c"<br />
−3<br />
' 100 ⋅10<br />
σ z = = 0.<br />
095MPa<br />
1.<br />
05<br />
pa je visina H<br />
'<br />
3⋅<br />
σ z 3⋅<br />
0.095<br />
H = c = 0,40 = 0.30 m<br />
0.<br />
5<br />
σ<br />
bz<br />
Usvojeno: H = 0.35 m<br />
Za ovako usvojene dimenzije izvrši se kontrola stvarnog napona u tlu<br />
na nivou temeljne spojnice.<br />
Kontrola napona za usvojene dimenzije<br />
Analiza opterećenja:<br />
- vertikalna sila V = 100.00 kN/m 1<br />
- opterećenje od zemlje iznad stope<br />
(1.05-0.25) ⋅0.65⋅18.0 = 9.36 "<br />
- sopstvena težina stope<br />
1.05⋅0.35⋅24.0 = 8.82 "<br />
- opterećenje od poda<br />
(1.05-0.25) ⋅5.0 = 4.00 "<br />
Ukupno opterećenje ΣV = 122.18 kN/m 1<br />
- 19 -
Stvarni napon u tlu na nivou temeljne spojnice iznosi<br />
σ<br />
σ<br />
! { ! tuw/<br />
! { ! tuw/<br />
−3<br />
∑ W 122,<br />
18 ⋅10<br />
= =<br />
C ⋅2-11<br />
1,<br />
05⋅<br />
1,<br />
00<br />
= 0 , 116 ! 〈 ! σ = 0,<br />
12!NQb<br />
!NQb ! { ! ep{w/<br />
Stvarni napon u tlu je u granici dozvoljene vrednosti.<br />
Sada se odredi stvarni napona zatezanja u betonu.<br />
Reaktivno opterećenje od vertikalne sile, V je<br />
W 100.<br />
00<br />
r > = = 95.<br />
24 lO<br />
C ⋅ 2/11 1.<br />
05 ⋅ 1.<br />
00<br />
Moment savijanja u preseku c-c<br />
M<br />
c<br />
q ⋅ c<br />
=<br />
2<br />
2<br />
=<br />
95.<br />
24<br />
⋅<br />
2<br />
0.<br />
4<br />
Otporni moment preseka c-c<br />
2<br />
H ⋅ 1.<br />
00 0.<br />
35 ⋅ 1.<br />
00<br />
W c = =<br />
=<br />
6 6<br />
2<br />
2<br />
=<br />
7.<br />
26kNm<br />
Stvarni napon zatezanja u betonu<br />
σ<br />
! c{ ! tuw/<br />
M<br />
=<br />
X<br />
! d<br />
! d<br />
=<br />
7,<br />
62x10<br />
0.<br />
0204<br />
−3<br />
=<br />
3<br />
n<br />
0.<br />
0204m<br />
0.<br />
373MPa<br />
- 20 -<br />
3<br />
< σ<br />
! c{/<br />
=<br />
0.<br />
50MPa<br />
Znači da je napon zatezanja u betonu u granicama dozvoljenih<br />
vrednosti.<br />
1.2. Trakasti temelj od armiranog betona<br />
Širina temelja (Slika 14) određuje se istim postupkom kao i kod<br />
temelja od nearmiranog betona (izraz 48).
Slika 14. Trakasti temelj od armiranog betona<br />
Visina stope određuje se prema izrazima za visinu preseka armirano<br />
betonskih preseka opterećenih momentom savijanja u preseku c-c.<br />
Reaktivno opterećenje tla od vertikalne sile V je<br />
' V<br />
σ Z =<br />
(54)<br />
B<br />
i izaziva moment savijanja u preseku c-c<br />
' 2<br />
z ⋅<br />
M = c<br />
c<br />
2<br />
σ ⇒ M kr = ν sr ⋅ M c<br />
(55)<br />
gde je M kr kritični moment koji se dobija množenjem stvarnog<br />
momenta Mc koeficijentom sigurnosti νsr.<br />
Tada je statička visina preseka<br />
h =<br />
M kr<br />
rkr<br />
1,00<br />
⋅ (56)<br />
odnosno visina stope<br />
H= h + a (57)<br />
Zategnuta armatura u preseku bice<br />
M<br />
σ vi<br />
kr<br />
F = a<br />
⋅ k ⋅ h<br />
z<br />
- 21 -<br />
(58)
Kontrola napona u tlu<br />
Po usvajanju konačnih dimenzija temelja vrši se kotrola napona u tlu,<br />
u nivou temeljne spojnice. Stvarni napon u tlu ne sme da prekorači<br />
dozvoljene napone.<br />
ΣV<br />
σ z stv. = ≤ σ<br />
(59)<br />
z dozv.<br />
B ⋅ 1, 00<br />
1.2.1. Primer dimenzionisanja trakastog temelja od armiranog<br />
betona<br />
Za date podatke izvršiti dimenzionisanja trakastog temelja od<br />
armiranog betona (Slika 15).<br />
Podaci:<br />
Vertikalna sila u zidu neposredno iznad temelja - V= 220 kN/m 1<br />
Debljina zida - dz= 15 cm.<br />
Ukupna težina poda i korisno opterećenje na podu - p=10.0 kN/m 2<br />
Dozvoljeno naprezanje tla - σ z dozv. = 0.18 MPa<br />
Dubina fundiranja - D f = 1.30 m<br />
Zapreminska težina tla - γ= 18.5 kN/m 3<br />
Marka betona - MB 20<br />
Kvalitet čelika - GA 240/360<br />
Prvo se odredi približna širina stope B, sa pretpostavkom, kao kod<br />
trakastog temelja od nearmiranog betona, da je sopstvena težina<br />
stope, zemlje iznad stope i poda u širini stope 25% od sile V<br />
B =<br />
∑<br />
σ<br />
V<br />
zdozv<br />
=<br />
1.<br />
25<br />
σ<br />
⋅V<br />
zdozv<br />
Usvojeno: B = 1.55 m<br />
=<br />
1.<br />
25<br />
Tada je dužina prepusta "c"<br />
⋅ 220 ⋅10<br />
0.<br />
18<br />
c = (B-dz)/2 = (1.55-0.15)/2 = 0.70 m<br />
−3<br />
Minimalna visina se usvaja H = 0.35 m 1<br />
- 22 -<br />
= 1.<br />
52 m
Slika 15. Primer trakastog temelja od armiranog betona<br />
Za ovako usvojene dimenzije izvrši se kontrola stvarnog napona u tlu<br />
na nivou temeljne spojnice.<br />
Kontrola napona za usvojene dimenzije<br />
Analiza opterećenja:<br />
- vertikalna sila V = 220.00 kN/m 1<br />
- sopstvena težina stope<br />
(1.55⋅0.15+(1.55+0.25) ⋅0.5⋅0.20) ⋅25.0<br />
0.4125⋅25.0 = 10.31 "<br />
- opterećenje od zemlje iznad stope<br />
(1.55⋅1.30-0.4125-0.15⋅ (1.3-0.35) = 27.01 "<br />
- opterećenje od poda<br />
(1.55-0.15) ⋅10.0 = 14.00 "<br />
Ukupno opterećenje ΣV = 271.32 kN/m 1<br />
- 23 -
Tada stvarni napon u tlu na nivou temeljne spojnice iznosi<br />
−3<br />
∑V<br />
271.<br />
32 ⋅10<br />
σ zstv = =<br />
= 0.<br />
175 MPa<br />
B ⋅1.<br />
00 1.<br />
55⋅1.<br />
00<br />
σz stv. = 0.175 MPa < σ = 0.18 MPa<br />
z dozv.<br />
Stvarni napon u tlu je u granici dozvoljene vrednosti.<br />
Po određivanju napona u tlu pristupa se određivanju potrebne<br />
armature za prijem momenata savijanja konzolnog dela.<br />
Reaktivno opterećenje tla koje izaziva moment savijanja konzolnog<br />
prepusta dužine "c" iznosi<br />
V 220.<br />
00<br />
= = = 141.<br />
94<br />
B ⋅1.<br />
00 1.<br />
55⋅1.<br />
00<br />
'<br />
σ z<br />
kN/m 2<br />
Tada moment u preseku c-c iznosi<br />
' 2<br />
2<br />
σ z ⋅ c 141.<br />
94 ⋅ 0.<br />
70<br />
M c = =<br />
= 34.<br />
77 kNm<br />
2 2<br />
Kritični moment po teoriji graničnih stanja je<br />
M<br />
kr<br />
= υ<br />
g<br />
⋅ M<br />
1.<br />
6 ⋅ g + 1.<br />
8 ⋅ p<br />
υsr<br />
=<br />
q<br />
za pretpostavljeno<br />
2<br />
g ≈ 12kN<br />
/ m i<br />
g<br />
+ υ<br />
p<br />
⋅ M<br />
p<br />
2<br />
p = 2kN / m sr<br />
1.<br />
6 ⋅ 12 + 1.<br />
8 ⋅ 2<br />
υ sr =<br />
= 1.<br />
63<br />
14<br />
kritični moment savijanja iznosi<br />
M kr = υsr<br />
⋅ M c<br />
M = 1 . 63⋅<br />
34.<br />
77 = 56.<br />
67 kNm<br />
kr<br />
υ iznosi<br />
- 24 -
Za zadani kvalitet betona MB 20 i armature GA 240/360 i usvojenu<br />
minimalnu visinu Hmin = 35 cm,<br />
odredi se statička visina preseka h.<br />
h = H - a = 35.0 - 3.0 = 32.0 sm<br />
(zaštitni sloj je minimum 2 cm. kod temeljnih ploča)<br />
tada je<br />
r<br />
kr<br />
=<br />
h<br />
M<br />
b<br />
kr<br />
=<br />
0.<br />
32<br />
56.<br />
67 ⋅10<br />
1.<br />
00<br />
−3<br />
=<br />
1.<br />
344<br />
rkr = 1. 344 ⇒ ε = 10‰<br />
; ε = 1.<br />
05‰<br />
; k<br />
a b<br />
z = 0. 9665<br />
Potrebna površina aramature je<br />
−3<br />
M kr 56. 67 ⋅10<br />
−4<br />
2<br />
Fa<br />
= =<br />
= 7.<br />
63⋅10<br />
m = 7.<br />
63<br />
pot σ ⋅ k ⋅ h 240 ⋅ 0.<br />
9665⋅<br />
0.<br />
32<br />
vi<br />
z<br />
za usvojen profil ∅10 ( f′ = 079 . cm ) razmak armature je<br />
fa<br />
t = cm<br />
F<br />
′ 079 .<br />
⋅ 100 = ⋅ 100 = 10. 354<br />
763 .<br />
a<br />
Usvojena je glavna armatura ∅10 / 10<br />
Podeona armatura iznosi<br />
Fa = 02 . ⋅ Fa 2<br />
= 02 . ⋅ 763 . = 1526 . cm<br />
pod<br />
a<br />
za usvojen profil∅6 ( f′ = 028 . cm ), razmak armature je<br />
fa<br />
t = cm<br />
F<br />
′ 028 .<br />
⋅ 100 = ⋅ 100 = 18. 348<br />
1. 526<br />
a<br />
Usvojena je podeona armatura ∅6/16.5<br />
a<br />
2<br />
2<br />
- 25 -<br />
cm 2
2. TEMELJNA KONTRA GREDA<br />
Temeljne kontra grede postavljaju se ispod više stubova u nizu, i u<br />
statičkom smislu prestavljaju kontinualni nosač opterećen<br />
reaktivnim opterećenjem od tla (Slika16). Dimenzije se određuju iz<br />
uslova nosivosti tla (širina temelja - B i dužina temelja - L) i uslova<br />
nosivosti betonskog preseka na savijanje i smicanje (visina<br />
konzolne ploče - H, širina grede - b, i visina grede - D) (Slika17).<br />
Slika 16. Statički sistem kontra grede<br />
Slika 17. Poprečni presek kontra grede<br />
- 26 -
Uslov ravnomernosti raspodele napona u tlu, na nivou temeljne<br />
spojnice, je da položaj rezultante sila, R, od sila u stubovima, P(i),<br />
gde je i=1,2,...,n (n - broj stubova), koji se oslanjaju na kontra gredu<br />
bude na sredini dužine temelja, L. Momenti i transverzalne sile po<br />
nosaču određuju se iz uslova ravnoteže sila za svaki karakterističan<br />
presek (ΣM i ΣT) i to na mestu stubova i u poljima za maksimalne<br />
momente.<br />
Pre kontrole dilatacija i određivanja potrebne armature neophodno<br />
je izvršiti kontrolu naprezanja tla u temeljnoj spojnici, za usvojene<br />
dimenzije temelja.<br />
∑<br />
V<br />
σz= ≤ σ<br />
F<br />
stv dozv<br />
t<br />
z<br />
- 27 -<br />
, gde je (60)<br />
σ z stv - stvarni napon u tlu na nivou temeljne spojnice;<br />
σ - dozvoljen napon u tlu;<br />
zdozv<br />
ΣV - zbir svih vertikalnih sila koje deluju na površinu<br />
temeljne spojnice;<br />
Ft - površina temeljne spojnice.<br />
Reaktivno opterećenje konzolne ploče iznosi<br />
R<br />
q = (60.1)<br />
B ⋅ L<br />
U najvećem broju slučajeva, iz tehnoloških razloga, temeljne kontra<br />
grede imaju konstantnu širinu B po celoj svojoj dužini. Tada je<br />
reaktivno opterećenje po gredi ravnomerno i iznosi<br />
R<br />
q ' = q ⋅ B =<br />
(60.2)<br />
L<br />
U slučajevima kada zbog nemogućnosti postizanja jednake dužine<br />
kontragrede sa obe strane rezultante sila, mora se izvesti<br />
trapezoidna osnova temeljne ploče. U tom slučaju širine temeljne<br />
ploče određuju se iz uslova da se rezultanta sila R nalazi u težištu<br />
trapezoidne osnove temeljne ploče (Slika 18).<br />
To znači da mora biti ispunjen uslov<br />
P1⋅<br />
a + P2<br />
⋅ ( a + b)<br />
L B1<br />
+ 2 ⋅ B2<br />
e = = ⋅<br />
(60.3)<br />
P1<br />
+ P2<br />
3 B1<br />
+ B2
Slika 18. Temeljna kontra greda sa promenljivom širinom konzolne ploče<br />
U ovom slučaju reaktivno opterećenje konzolne ploče iznosi<br />
R<br />
q = (60.4)<br />
( B1<br />
+ B2)<br />
⋅ L<br />
2<br />
Tada je reaktivno opterećenje po gredi linearno promenljivo u funkciji<br />
širine konzolne ploče (Slika 19).<br />
Slika 19. Reaktivno opterećenje po gredi u slučaju promenljive širine konzole ploče<br />
Vrednosti<br />
'<br />
q 1 i<br />
'<br />
q 2 iznose<br />
'<br />
q1 '<br />
= q ⋅ B1<br />
i q2 = q ⋅ B2<br />
(60.5)<br />
- 28 -
2.1. Primer dimenzionisanja temeljne kontra grede<br />
Za date podatke izvršiti dimenzionisanje temeljne kontra grede (Slika<br />
20).<br />
Podaci:<br />
Rasponi između stubova: l1=6.00 m, l2=8.00 m<br />
Kod stuba 1 prepust je ograničen na a=2.00 m<br />
Sile u stubovima neposredno iznad temelja:<br />
P1=1500 kN, P2=2500 kN, P3=2000 kN<br />
Ukupna težina poda i korisno opterećenje na podu - p=10 kN/m 2<br />
Dimenzije poprečnih preseka stubova su 45/45 cm.<br />
Dozvoljen napon u tlu na koti fundiranja - σ zdozv. =0.25 MPa<br />
Dubina fundiranja - Df=1.40 m<br />
Zapreminska masa tla - γ=18.0 kN/m 3<br />
MB 30, RA 400/500<br />
Slika 20. Statička šema kontragrede<br />
Prvo se odredi položaj rezultante vertikalnih sila R<br />
Rezultanta sila je<br />
R = ∑ Pi<br />
= P1<br />
+ P2<br />
+ P3<br />
= 1500 + 2500 + 2000 = 6000 kN<br />
- 29 -
Odstojanje rezultante vertikalnih sila R od tačke A iznosi<br />
( P e )<br />
∑<br />
e = i ⋅<br />
R<br />
i<br />
1500 ⋅ 2.<br />
0 + 2500 ⋅8.<br />
0 + 2000 ⋅16.<br />
0<br />
e =<br />
= 9.<br />
17 m<br />
1500 + 2500 + 2000<br />
Tada je ukupna dužina temeljne grede<br />
L = 2 ⋅ e = 2 ⋅ 9.<br />
17 = 18.<br />
34 m<br />
odnosno dužina prepusta "x"<br />
( a + l + ) = 18.<br />
34 − ( 2.<br />
00 + 6.<br />
00 + 8.<br />
00)<br />
= 2.<br />
34<br />
x = L − l<br />
m<br />
1<br />
2<br />
Površina temeljne stope Ft određuje se iz uslova dozvoljenih napona<br />
u tlu. Obzirom da nisu poznate dimenzije poprečnog preseka<br />
temelja, tla iznad temelja i podne površine koja se nalazi iznad<br />
temeljne grede, odnosno stvarno opterećenje na tlo to se usvaja<br />
pretpostavka da je masa navedenih opterećenja 25% od ukupne sile<br />
R. U slučaju da usvojena predpostavka nije tačna mora se izvršiti<br />
ponovno usvajanje dimenzija poprečnog preseka temeljne<br />
kontragrede.<br />
F<br />
t<br />
R<br />
=<br />
σ<br />
zdozv<br />
1.<br />
25 ⋅ 6000 ⋅10<br />
=<br />
0.<br />
25<br />
−3<br />
Odnosno širina temeljne stope je<br />
Ft<br />
30.<br />
0<br />
B = = = 1.<br />
64 m<br />
L 18.<br />
34<br />
Usvojeno: B=1.65 m<br />
=<br />
30.<br />
0<br />
- 30 -<br />
m 2<br />
Usvojena visina prepusta stope: H=0.35 m<br />
Preporuka je da se visina grede usvoji prema sledećem izrazu<br />
lmax<br />
D ≈<br />
8
odnosno<br />
8.<br />
00<br />
D = = 1.<br />
00 m<br />
8<br />
Usvojeno D=1.00 m<br />
Slika 21. Poprečni presek kroz kontragredu<br />
Kontrola stvarnog napona u tlu na nivou temeljne spojnice<br />
Analiza opterećenja<br />
- ΣP(i) = 6000.00 kN<br />
- sopstvena težina stope<br />
18.34⋅(0.55⋅1.00+2⋅ (0.35+0.15) ⋅0.5⋅0.55) ⋅25<br />
15.13⋅25 = 378.26 "<br />
- težina tla iznad temelja<br />
(1.40⋅1.65⋅18.34-15.34) ⋅18.0 = 490.24 "<br />
- težina poda<br />
1.65⋅18.34⋅10.0 = 302.61 "<br />
Ukupno opterećenje - ΣV = 7171.11 kN<br />
- 31 -
Stvarni napon u tlu iznosi<br />
−3<br />
7171.<br />
11⋅10<br />
σ z =<br />
= 0.<br />
24MPa<br />
< σ = 0.<br />
25<br />
stv<br />
z MPa<br />
dozv<br />
1.<br />
65⋅18.<br />
34<br />
Napon u tlu je u granicama dozvoljene vrednosti.<br />
Postupak dimenzionisanja<br />
Konzolna ploča<br />
Dimenzionisanje se vrši u svemu kao kod trakastog temelja od<br />
armiranog betona.<br />
Reaktivno opterećenje od tla<br />
=<br />
⋅<br />
∑ Pi<br />
q<br />
B L<br />
=<br />
1.<br />
65<br />
6000<br />
⋅<br />
18.<br />
34<br />
=<br />
198.<br />
28<br />
kN/m 2<br />
Moment savijanja u preseku c-c je<br />
2<br />
q ⋅ c<br />
M c =<br />
2<br />
2<br />
198.<br />
28 ⋅ 0.<br />
55<br />
=<br />
= 29.<br />
99 kNm<br />
2<br />
Kritični moment u preseku c-c je<br />
M υ ⋅ M = 1 . 63⋅<br />
29.<br />
99 = 48.<br />
88 kNm<br />
kr = sr c<br />
Određivanje potrebne armature za MB 30 i RA 400/500<br />
h=H-a=35.0-3.0=32.0 cm<br />
r<br />
kr<br />
=<br />
h<br />
M<br />
b<br />
kr<br />
=<br />
0.<br />
32<br />
48.<br />
88 ⋅10<br />
1.<br />
00<br />
−3<br />
= 1.<br />
447<br />
rkr = 1.<br />
447 ⇒ ε = 10‰<br />
; ε b = 0.<br />
776 ‰; k z = 0.<br />
97<br />
a<br />
Fa pot<br />
vi<br />
kr<br />
z<br />
−3<br />
M 48.<br />
88 ⋅ 10<br />
= =<br />
= 0.<br />
00039m<br />
σ ⋅ k ⋅ h 400 ⋅ 0.<br />
975 ⋅ 0.<br />
32<br />
- 32 -<br />
2<br />
−4<br />
= 3.<br />
9 ⋅ 10<br />
m<br />
2<br />
=<br />
3.<br />
9cm<br />
2
za ∅8 (fa'=0.50 cm2 ), razmak glavne armature<br />
fa′<br />
0.<br />
5<br />
t = ⋅100<br />
= ⋅100<br />
= 12.<br />
75cm<br />
usvojeno: R∅8/12.5<br />
F 3.<br />
9<br />
a<br />
Podeona armatura: F = 02 . ⋅ F = 02 . ⋅ 39 . = 0784 . cm<br />
apod a<br />
za ∅8 (fa'=0.50 cm2 ), razmak podeone armature<br />
fa<br />
t = cm<br />
F<br />
′ 05 .<br />
⋅ 100 = ⋅ 100 = 63. 775<br />
usvojeno: R∅8/30<br />
0. 784<br />
a<br />
Greda<br />
Momenti i transverzalne sile određuju se iz uslova ΣM i ΣT za svaki<br />
karakterističan presek.<br />
Računsko reaktivno opterećenje po kontragredi iznosi<br />
q'=ΣP(i)/L=6000/18.34=327.15 kN/m<br />
Transverzalne sile:<br />
T 11 =q' ⋅ a=327.15⋅2.00=654.30 kN<br />
T 12 =T 1l -P 1 =654.30-1500.0= - 845.70 kN<br />
T =T -q'⋅l = - 845.70+327.15⋅6.00=1117.20 kN<br />
21 12 1<br />
T =T -P =1117.20-2500.0=-1382.80 kN<br />
23 21 2<br />
T =T +q'⋅l =-1382.80+327.15⋅8.00=1234.40 kN<br />
32 23 2<br />
T =T -P =1234.40-2000.0=-765.53 kN<br />
3d 32 3<br />
Momenti savijanja:<br />
M 1 =-q' ⋅ a 2<br />
/2=-327.15⋅2.0 2<br />
/2=-654.30 kNm<br />
M 3 =-q' ⋅ x 2<br />
/2=-327.15⋅2.34 2 /2=-895.67 kNm<br />
M 2 =(-q'⋅(a+l 1 ) 2<br />
/2)+P1⋅l 1<br />
M 2 =(-327.15⋅(2.00+6.00) 2<br />
)/2+1500.00⋅6.00=-1468.80 kNm<br />
- 33 -<br />
2
x 1 =T 12 /q'=845.70/327.15=2.58 m<br />
M I =(-q'⋅(a+x 1 ) 2 )/2+P1 ⋅ x 1<br />
M I =(-327.15⋅(2.00+2.58) 2<br />
)/2+1500.00⋅2.58 =438.78 kNm<br />
x 2 =T 32 =1234.40/327.15=3.77 m<br />
M II =(-q'⋅(x 2 +x) 2<br />
)/2+P3 ⋅ x 2<br />
M II =(-327.15⋅(3.77+2.34) 2<br />
)/2+2000.00⋅3.77=1433.40 kN<br />
Slika 22. Dijagram transferzalnih sila i momanata savijanja kontra grede<br />
Statička visina preseka je<br />
h=D-a=100.00-6.00=94.00 cm<br />
za ε 10 ‰ , ε = 3.<br />
5‰<br />
, rkr = 0. 510<br />
a<br />
= b<br />
Nosivost jednostruko armiranog preseka je<br />
kr ⎛ h ⎞ ⎛<br />
M b =<br />
⎜ ⋅ b0<br />
= ⎜<br />
r ⎟<br />
⎝ kr ⎠ ⎝<br />
2<br />
0.<br />
94<br />
0.<br />
510<br />
⎞<br />
⎟ ⋅ 0.<br />
55 = 1.<br />
868MN<br />
= 1868kNm<br />
⎠<br />
- 34 -
- 35 -<br />
Oclonac 1<br />
2<br />
2<br />
3<br />
1<br />
3<br />
0<br />
1<br />
1<br />
1<br />
3<br />
.<br />
30<br />
00303<br />
.<br />
0<br />
94<br />
.<br />
0<br />
9355<br />
.<br />
0<br />
400<br />
10<br />
5<br />
.<br />
1066<br />
9355<br />
.<br />
0<br />
%;<br />
05<br />
.<br />
2<br />
%;<br />
10<br />
675<br />
.<br />
0<br />
675<br />
.<br />
0<br />
55<br />
.<br />
0<br />
10<br />
5<br />
.<br />
1066<br />
94<br />
.<br />
0<br />
5<br />
.<br />
1066<br />
3<br />
.<br />
654<br />
63<br />
.<br />
1<br />
cm<br />
m<br />
h<br />
k<br />
M<br />
F<br />
k<br />
r<br />
b<br />
M<br />
h<br />
r<br />
kNm<br />
kNm<br />
M<br />
M<br />
z<br />
vi<br />
kr<br />
a<br />
z<br />
b<br />
a<br />
kr<br />
kr<br />
kr<br />
sr<br />
kr<br />
pot<br />
=<br />
=<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
=<br />
⋅<br />
⋅<br />
=<br />
=<br />
=<br />
=<br />
⇒<br />
=<br />
=<br />
⋅<br />
=<br />
=<br />
=<br />
⋅<br />
=<br />
⋅<br />
=<br />
−<br />
−<br />
σ<br />
ε<br />
υ<br />
ε<br />
usvojeno 7R∅25 (34.36 cm 2 )<br />
Oslonac 2<br />
( ) ( )<br />
( ) ( )<br />
( )<br />
56<br />
.<br />
70<br />
007056<br />
.<br />
0<br />
001461<br />
.<br />
0<br />
005595<br />
.<br />
0<br />
04<br />
.<br />
0<br />
94<br />
.<br />
0<br />
400<br />
10<br />
144<br />
.<br />
526<br />
94<br />
.<br />
0<br />
892<br />
.<br />
0<br />
400<br />
10<br />
1868<br />
61<br />
.<br />
14<br />
001461<br />
.<br />
0<br />
04<br />
.<br />
0<br />
94<br />
.<br />
0<br />
400<br />
10<br />
144<br />
.<br />
526<br />
892<br />
.<br />
0<br />
,<br />
‰<br />
5<br />
.<br />
3<br />
,<br />
‰<br />
10<br />
144<br />
.<br />
526<br />
1868<br />
4<br />
.<br />
2394<br />
1868<br />
4<br />
.<br />
2394<br />
8<br />
.<br />
1468<br />
63<br />
.<br />
1<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
3<br />
3<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
3<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
1<br />
2<br />
cm<br />
m<br />
m<br />
m<br />
F<br />
F<br />
a<br />
h<br />
M<br />
h<br />
k<br />
M<br />
a<br />
h<br />
M<br />
z<br />
M<br />
F<br />
F<br />
F<br />
m<br />
m<br />
a<br />
h<br />
M<br />
F<br />
F<br />
k<br />
M<br />
M<br />
kNm<br />
kNm<br />
kNm<br />
M<br />
M<br />
M<br />
kNm<br />
M<br />
kNm<br />
kNm<br />
M<br />
M<br />
a<br />
a<br />
vi<br />
kr<br />
z<br />
vi<br />
kr<br />
b<br />
vi<br />
kr<br />
vi<br />
kr<br />
b<br />
a<br />
a<br />
a<br />
vi<br />
kr<br />
a<br />
a<br />
z<br />
b<br />
a<br />
kr<br />
kr<br />
b<br />
kr<br />
b<br />
kr<br />
kr<br />
kr<br />
b<br />
sr<br />
kr<br />
=<br />
=<br />
+<br />
=<br />
−<br />
⋅<br />
⋅<br />
+<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
=<br />
′<br />
−<br />
⋅<br />
∆<br />
+<br />
⋅<br />
⋅<br />
=<br />
′<br />
−<br />
⋅<br />
∆<br />
+<br />
⋅<br />
=<br />
+<br />
=<br />
=<br />
=<br />
−<br />
⋅<br />
⋅<br />
=<br />
′<br />
−<br />
⋅<br />
∆<br />
=<br />
=<br />
′<br />
=<br />
=<br />
=<br />
⇒<br />
∆<br />
><br />
=<br />
−<br />
=<br />
−<br />
=<br />
∆<br />
=<br />
><br />
=<br />
⋅<br />
=<br />
⋅<br />
=<br />
−<br />
−<br />
−<br />
σ<br />
σ<br />
σ<br />
σ<br />
σ<br />
υ<br />
ε<br />
ε<br />
2<br />
a<br />
cm<br />
56<br />
.<br />
70<br />
F = - ukupna zategnuta armatura<br />
usvojeno 15R∅25 (73.64 cm 2 )<br />
2<br />
a<br />
cm<br />
61<br />
.<br />
14<br />
F =<br />
′ - ukupna pritisnuta armatura<br />
usvojeno 3R∅25 (14.73 cm 2 )
Oslonac 3<br />
M<br />
r<br />
r<br />
kr<br />
kr<br />
F<br />
kr<br />
3<br />
=<br />
=<br />
a pot<br />
= υ ⋅ M<br />
sr<br />
h<br />
M<br />
b<br />
kr<br />
3<br />
0<br />
0.<br />
577<br />
vi<br />
z<br />
3<br />
=<br />
= 1.<br />
63⋅<br />
895.<br />
67<br />
0.<br />
94<br />
1459.<br />
94 ⋅10<br />
0.<br />
55<br />
⇒ ε = 10‰<br />
;<br />
kr<br />
M 3<br />
= =<br />
σ ⋅ k ⋅ h<br />
a<br />
ε<br />
b<br />
−3<br />
1459.<br />
94 ⋅<br />
400 ⋅ 0.<br />
916<br />
usvojeno 9R∅25 (44.18 cm 2 )<br />
Polje I<br />
b<br />
b<br />
b<br />
b<br />
p1<br />
p2<br />
p3<br />
p min<br />
= b<br />
0<br />
= b<br />
0<br />
= λ = B =<br />
= b<br />
+ 20 ⋅ dp<br />
+<br />
p3<br />
sr<br />
0.<br />
25 ⋅ l<br />
=<br />
0<br />
1.<br />
65m<br />
1.<br />
65m<br />
kNm = 1459.<br />
94kNm<br />
< M<br />
=<br />
=<br />
2.<br />
7‰<br />
;<br />
10<br />
⋅<br />
0.<br />
577<br />
−3<br />
0.<br />
94<br />
- 36 -<br />
k<br />
z<br />
=<br />
0.<br />
916<br />
= 0.<br />
004238m<br />
2<br />
kr<br />
b<br />
( l = 0.<br />
8 ⋅ l)<br />
!<br />
= 1868kNm<br />
= 42.<br />
38cm<br />
35 + 15<br />
= 0.<br />
55 + 20 ⋅ = 0.<br />
55 + 20 ⋅ 0.<br />
25 = 5.<br />
55m<br />
2<br />
= 0.<br />
55 + 0.<br />
25 ⋅ 0.<br />
8 ⋅ 6 = 1.<br />
75m<br />
Za usvojene dimenzije grede vrši se ispitivanje preseka u polju kao<br />
"T" preseka.<br />
kr<br />
M I = υsr<br />
⋅ M I = 1.<br />
63⋅<br />
438.<br />
78kNm<br />
= 715.<br />
2kNm<br />
Prva pretpostavka: p d x <<br />
Neutralna osa je u ploči te se nosač i u polju tretira kao pravougaoni<br />
presek širine bp.<br />
rkr<br />
=<br />
h<br />
kr<br />
M I<br />
=<br />
0.<br />
94<br />
−3<br />
715.<br />
2 ⋅10<br />
= 1.<br />
428<br />
b 1.<br />
65<br />
r<br />
x<br />
kr<br />
kr<br />
kr<br />
p<br />
ε<br />
ε<br />
= 1.<br />
428 ⇒ a = 10‰<br />
; b = 0.<br />
78‰<br />
; k z = 0.<br />
9745;<br />
s = 0.<br />
072<br />
= s ⋅ h = 0.<br />
072 ⋅ 94cm<br />
= 6.<br />
768cm<br />
< d = 15cm<br />
pmin<br />
0<br />
2
Pretpostavka p d x < je tačna.<br />
vi<br />
kr<br />
I<br />
z<br />
−3<br />
M 715.<br />
2 ⋅10<br />
2<br />
F a = =<br />
= 0.<br />
00195m<br />
=<br />
σ ⋅ k ⋅ h 400 ⋅ 0.<br />
9745 ⋅ 0.<br />
94<br />
usvojeno 4R∅25 (19.64 cm 2 )<br />
povijeno 2R∅25<br />
Polje II<br />
b<br />
p<br />
= 1.<br />
65m<br />
- 37 -<br />
19.<br />
5cm<br />
kr<br />
M II = υsr<br />
⋅ M II = 1.<br />
63⋅1433.<br />
4kNm<br />
= 2336.<br />
442kNm<br />
x < d p ⇒ rkr<br />
=<br />
0.<br />
94<br />
−3<br />
2336.<br />
44 ⋅10<br />
= 0.<br />
79 ⇒<br />
1.<br />
65<br />
⇒ε<br />
a = 10‰<br />
; ε b = 1.<br />
6‰<br />
; kz<br />
= 0.<br />
950;<br />
skr<br />
= 0.<br />
138<br />
x = s ⋅ h = 0.<br />
138 ⋅94cm<br />
= 12.<br />
97cm<br />
< d = 15cm<br />
kr<br />
kr<br />
Pretpostavka x
Prema članu 95 pravilnika BAB87 (*), transverzalne sile, u oblasti<br />
oslonca, mogu da se umanje za iznos<br />
⎛ c ⎞<br />
∆ Tu = ⎜ + 0.<br />
75d<br />
⎟ ⋅q<br />
u<br />
⎝ 2 ⎠<br />
gde je<br />
c - širina oslonca, d - visina preseka, qu- granično opterećenje<br />
= υ ⋅ q′<br />
= 1.<br />
63 ⋅ 327.<br />
15 = 533.<br />
25kN<br />
q u sr<br />
⎛ c ⎞ ⎛ 0.<br />
45 ⎞<br />
∆Tu<br />
= ⎜ + 0.<br />
75d<br />
⎟ ⋅ q u = ⎜ + 0.<br />
75 ⋅1.<br />
0⎟<br />
⋅ 533.<br />
25 = 0.<br />
975 ⋅ 533.<br />
25 = 519.<br />
92kN<br />
⎝ 2 ⎠ ⎝ 2<br />
⎠<br />
Tu , 23,<br />
r = Tmu<br />
, 23,<br />
r = 2253.<br />
96 − 519.<br />
92 = 1734.<br />
04kN<br />
Odstojanje nulte tačake transverzalne sile od ose oslonaca iznosi:<br />
Tu,<br />
23 2253.<br />
96<br />
x0<br />
, 23 = = = 4.<br />
226m<br />
q u 533.<br />
25<br />
Računski (nominalni) naponi smicanja<br />
Tu, 23,<br />
r 1.<br />
734<br />
τ n , 23,<br />
r = =<br />
= 3.<br />
726MPa<br />
b ⋅ z 0.<br />
55 ⋅ 0.<br />
9 ⋅ 0.<br />
94<br />
Za MB 30 τr=1.1 Mpa<br />
3τr=3.3 MPa < τ = 3.<br />
726MPa<br />
< 5τr=5.5 Mpa<br />
n , 23<br />
Slika 23. Dijagram τ napona<br />
__________________________________________________________________<br />
(*) Pravilnik o tehničkim normativima za beton i armirani beton, 1987<br />
- 38 -
Na delu nosača gde je ispunjen ovaj uslov beton ne učestvuje u<br />
prijemu uticaja od transverzalne sile i tada je Tbu= 0 ; TRu= Tmu ,<br />
odnosno celokupne zatežuće napone prima armatura. Na ostalom<br />
delu nosača gde je τn < 3τr , deo transverzalne sile Tmu se prema<br />
jednačini<br />
1<br />
Tbu = ( 3τr<br />
− τn<br />
) ⋅ b ⋅ z<br />
2<br />
poverava betonu.<br />
Mesto gde je τn= 3τr:<br />
T3τr = 3τr ⋅ b ⋅ z = 3.3 ⋅ 0.55 ⋅ 0.9 ⋅ 0.94 = 1.535 MN= 1535 kN<br />
2253.<br />
96 − 1535.<br />
0<br />
x3 τ =<br />
= 1.<br />
34m<br />
r 533.<br />
25<br />
Mesto gde je τn= τr:<br />
Tτr = τr ⋅ b ⋅ z = 1.1 ⋅ 0.55 ⋅ 0.9 ⋅ 0.94 =0.512 MN = 512.00 kN<br />
2253.<br />
96 − 512.<br />
0<br />
xτ =<br />
= 3.<br />
26m<br />
r 533.<br />
25<br />
Na delu od xτr - x3τr =3.26 - 1.34 =1.92 m, tj. na delu gde je<br />
τn< 3τr , treba izvršiti redukciju poprečne sile (deo sile se poverava<br />
betonu).<br />
Horizontalna sila veze Hv :<br />
H = 0.<br />
75⋅<br />
d ⋅τ<br />
⋅b<br />
+<br />
vu,<br />
23,<br />
nf3<br />
r<br />
r<br />
τ<br />
τ n,<br />
23 + 3⋅τ<br />
r<br />
⋅<br />
2<br />
3⋅τ<br />
⋅<br />
( x − x )<br />
τ<br />
2<br />
= 0.<br />
75⋅1.<br />
0⋅<br />
vu,<br />
23,<br />
τ nf3τ<br />
r<br />
r<br />
τ<br />
[ x − ( c / 2 + 0.<br />
75⋅<br />
d ) ]<br />
3τ<br />
r<br />
3τ<br />
r<br />
3.<br />
726<br />
⋅b<br />
=<br />
0.<br />
55<br />
n,<br />
23<br />
+<br />
3.<br />
726+<br />
3.<br />
3<br />
⋅<br />
2<br />
3.<br />
3⋅1.<br />
92<br />
⋅0.<br />
55 = 1.<br />
537+<br />
2<br />
H = 3.<br />
984MN<br />
⋅<br />
[ 1.<br />
34 − 0.<br />
975]<br />
⋅0.<br />
55+<br />
0.<br />
705<br />
+<br />
⋅b<br />
+<br />
1.<br />
742<br />
Iz polja je povijeno nad oslonac 9R∅25 (44.18 cm 2 ).<br />
- 39 -
Voditi računa da se armatura povija iz gornje zone preseka polja u<br />
donju zonu preseka kod oslonca.<br />
Sila koju primaju povijeni profili iznosi<br />
Hvkg=44.181⋅10 -4 ⋅400⋅ 2 =2.499 MN<br />
Preostali deo nose uzengije:<br />
Hvuz=3.984 - 2.499 = 1.485 MN<br />
H 1.<br />
485<br />
2<br />
F uz = = = 0.<br />
0037m<br />
=<br />
σ 400<br />
vuz<br />
vi<br />
37cm<br />
λ23 = xτr - c/2 = 3.26- 0.225=3.035=303.5cm<br />
U odnosu na prečnik glavne armature R∅25 usvojene su dvosečne<br />
uzengije R∅10 (au′=0.79cm 2 ).<br />
Razmak uzengija iznosi<br />
m ⋅ a′<br />
u 2 ⋅ 0.<br />
79<br />
t uz , 23 = ⋅ λ23<br />
= ⋅ 3.<br />
035 = 0.<br />
129m<br />
Fuz<br />
37<br />
- 40 -<br />
2<br />
=<br />
12.<br />
9cm<br />
Ukoliko se dobije tuz,potr ≤10 cm treba usvojiti četvorosečne uzengije<br />
m=4 (mintuz=10 cm).<br />
Maksimalno rastojanje uzengija max tuz na dužini osiguranja λ iznosi<br />
max tuz(λ) ≤<br />
⎧h<br />
/ 2 ⎫<br />
⎪ ⎪<br />
⎨b<br />
⎬<br />
⎪ ⎪<br />
⎩25cm⎭<br />
tj. max tuz(λ) ≤<br />
⎧ 94 / 2 = 47⎫<br />
⎪ ⎪<br />
⎨55<br />
⎬ ≤ 25 cm<br />
⎪ ⎪<br />
⎩25cm<br />
⎭<br />
Usvojeno kod oslonca 2 prema osloncu 3:<br />
dvosečne uzengije U.R∅10/12.5 na dužini λ=312.5 cm<br />
Na preostalom delu nosača, gde je τn
Na slikama 24. i 25. date su šeme armiranja kontra grede u<br />
poprečnom i podužnom preseku.<br />
Slika 24. Šema armiranja poprečnog preseka<br />
Slika 25. Šematski prikaz usvojene armature u podužnom preseku<br />
- 41 -
3. TEMELJNA KONTRA PLOČA<br />
Temeljna kontra ploča primenjuje se u sledećim slučajevima:<br />
- kada trakasti temelji, kontra grede ili temelji samci ne mogu, u<br />
granicama dozvoljenih napona u tlu, da prenesu opterećenje<br />
objekta na tlo, odnosno kada su dimenzije tih temelja tolike da<br />
obuhvataju veći deo osnove objekta;<br />
- kada je jedna ili više etaža <strong>objekata</strong> ispod nivoa podzemnih<br />
voda, pa je potrebno primiti hidrostatički potisak vode i<br />
istovremeno postaviti hidroizolaciju.<br />
Postoje više načina projektovanja temeljnih kontra ploča (Slika 26).<br />
Temeljna kontra ploča prima reaktivno opterećenje od tla<br />
prouzrokovano od vertikalnih slila u konstrukciji objekta. Ploče mogu<br />
biti sistema proste grede, kontinualne ploče, krstato armirane ploče,<br />
kada opterećenje prenosi do stubova i zidova preko temeljnih greda<br />
(Slika 26a i 26b), ili pečukarste konstrukcije (Slika 26c).<br />
Temeljna rebra mogu se postavljati sa gornje ili donje strane ploče.<br />
Postavljanje temeljnih greda ispod ploče je ekonomski isplatljivije jer<br />
ima manje radova iskopa tla, ali ovaj način onemogućava<br />
postavljanja instalacija kanaliacije. Zato, kada je potrebno izvesti<br />
instalacioni razvod u nivou temeljne konstukcije, temeljne grede<br />
postavljaju se iznad ploče, pa se prostor između poda i ploče koristi<br />
za instalacioni razvod.<br />
Proračun temeljne kontra ploče radi se u svemu isto kao i proračun<br />
ploča tavanica, stim da je opterećenje ploče jednako količniku svih<br />
vertikalnih sila i površine temeljne ploče (q' = ΣV/Ftploče) i deluje<br />
suprotno od opterećenja tavanica.<br />
Kontra ploče se u statičkom smislu tretiraju kao ploče koje nose u<br />
jednom ili dva pravca, zavisno od odnosa raspona i položaja kontra<br />
greda.<br />
- 42 -
Slika 26. Sistemi temeljnih kontraploča<br />
- 43 -
Slika 27. Aksonometrijski prikaz kontra ploče sa opterećenjem<br />
Na slici 27. dat je aksonometrijski prikaz kontra ploče sa<br />
opterećenjem u stubovima i reaktivnim opterećenjem tla koje deluje<br />
na ploču.<br />
- 44 -
4.TEMELJI SAMCI<br />
Temelj samac (soliter) postavlja se ispod stuba, i prima sve<br />
statičke i dinamičke uticaje koji deluju na stub (Slika 28). Dimenzije<br />
temelja se određuju iz uslova nosivosti tla (širina - B i dužina -A) i<br />
uslova prodora stuba kroz stopu temelja (visina - H). Proračun<br />
armature u zategnutom delu poprečnog preseka određuje se<br />
prema momentima savijanja koje prouzrokuje reaktivno<br />
opterećenje tla, koje je izazvano silom u stubu. Usvaja se<br />
pretpostavka da je konstrukcija stope temelja nedeformabilna,<br />
odnosno da su naponi u tlu jednaki ispod cele površine temeljne<br />
stope.<br />
Slika 28. Temelj samac<br />
Pre određivanja potrebne armature, neophodno je izvršiti kontrolu<br />
naprezanja tla u temeljnoj spojnici, za usvojene dimenzije temelja.<br />
∑ V<br />
σz= ≤ σ<br />
stv z<br />
(61)<br />
dozv Ft<br />
Oblici stope temelja zavise od oblika preseka stuba, tako da mogu<br />
biti kvadratni, pravougaoni, kružni ili poligonalni, kao i međusobnog<br />
položaja stubova i pravca delovanja dominantnih sila koje<br />
opterećuju temelj. Uzimajući u obzir kako se vrši rasprostiranje<br />
pritisaka po dubini tla (izrazi 17, 18. i 19.), za vertikalno dejstvo sila<br />
- 45 -
u temeljima optimalano je da odnos stranica osnove temelja bude u<br />
funkciji jednakog odstojanja između temelja (Slika 29). Ako se<br />
nastoji da armatura temelja bude jednaka u oba ortogonalna pravca<br />
tada prepusti c treba da budu jednaki (Slika 30).<br />
Slika 29. Određivanje optimalnih odnosa strana temelja u funkciji raspona stubova<br />
Slika 30. Odnos strana temelja u funkciji jednakih prepusta c u oba pravca<br />
U slučajevima kada u jednom ortogonalnom pravcu momenti ili<br />
horizontalne sile imaju dominantne vrednosti, neophodno je<br />
povećati stranicu u čijem pravcu deluju ti uticaji. Time se povećava<br />
otporni moment osnove temelja u pravacu delovanja tih sila. Na slici<br />
- 46 -
31. dat je šematski prikaz delovanja horizontalne sile, Hx, u pravcu x<br />
ose, i momenta, My, koji deluje oko y ose, a u ravni V-x. Da bi se<br />
umanjili naponi u tlu izazvani ekscentričnim opterećenjem,<br />
neophodno je da otporni moment osnove temelja oko y ose bude<br />
veći od otpornog momenta osnove temelja oko x ose, odnosno<br />
W y >W x , što znači da je A>B.<br />
Slika 31. Odnos strana temelja u funkciji dominantnih uticaja na temelj<br />
4.1. Primer dimenzionisanja temelja samca<br />
Za date podatke izvršiti dimenzionisanje temelja samca.<br />
Podaci:<br />
Vertikalna sila u stubu ...................................................... V=1200 kN<br />
Dimenzije stuba …………………………………………. a/b=60/40 cm.<br />
Odnos širine i dužine osnove temelja ........................................ 1/1.5<br />
Ukupna težina poda i korisno opterećenje na podu ......... p=10kN/m 2<br />
Dozvoljen napon u tlu na koti fundiranja ...............σ zdozv. =0.22 MPa<br />
Zapreminska masa tla …………………………………… γ=18.5 kN/m 3<br />
Kvalitet betona i čelika ……………………………. MB 30, GA 240/360<br />
Postupak proračuna počinje sa odredeđivanjem približnih dimenzija<br />
stope. Kako se unapred ne znaju dimenzije stope kao i zapremina tla<br />
iznad stope, to se ne može pouzdano znati kolika je ukupna sila koja<br />
deluje na nivou temeljene spojnice. Zato se za određivanje osnove<br />
- 47 -
stope vertikalna sila koja deluje u stubu uvećava za određen<br />
procenat.<br />
U ovom primeru usvojeno je povećane sile u stubu za 25%.<br />
Potrebna približna površina osnove stope iznosi<br />
−3<br />
1.<br />
25 ⋅1200.<br />
00 ⋅10<br />
2<br />
Ft<br />
=<br />
= 6.<br />
82m<br />
0.<br />
22<br />
2<br />
A A<br />
Ft<br />
= A ⋅ B = A ⋅ = ⇒ A =<br />
1.<br />
5 1.<br />
5<br />
A 3.<br />
198<br />
B = = = 2.<br />
132m<br />
1.<br />
5 1.<br />
5<br />
Usvojeno je A/B=3.20/2.15 m<br />
1.<br />
5 ⋅ Ft<br />
= 1.<br />
5 ⋅ 6.<br />
82 = 3.<br />
198m<br />
Stvarna površina stope je<br />
2<br />
Ft = 3. 20 ⋅ 2.<br />
15 = 6.<br />
88m<br />
stv<br />
Izvrši se usvajanje visine stope temelja pa se po tom vrši kontrola<br />
napona smicanja u betonu od uticaja vertikalne sile V.<br />
Usvajanje visine stope H vrši se po eksperimentalnom obrascu<br />
V<br />
1,<br />
20<br />
H =<br />
=<br />
= 0,<br />
78m<br />
2 ⋅ ( a + b)<br />
⋅τ<br />
r ⋅ 0,<br />
8 2 ⋅ ( 0,<br />
6 + 0,<br />
4)<br />
⋅1,<br />
1⋅<br />
0,<br />
8<br />
gde su a i b dimezije preseka stuba, τ r dozvoljen napon smicanja<br />
betona i 0,8 je korektivni koeficijent.<br />
Usvojeno je H=80,0 cm.<br />
Za ovu usvojenu vrednost izvrši se kontrola stvarnih napona<br />
smicanja (Slika 32).<br />
Kako je dozvoljen napon smicanja<br />
V − q ⋅ ( π ⋅ d<br />
τ r =<br />
h ⋅π<br />
⋅ d<br />
gde je:<br />
2<br />
kp<br />
kp<br />
/ 4)<br />
V –- sila u stubu;<br />
q –- reaktivno opterećenje tla;<br />
- 48 -
dkp - dimenzija kritičnog preseka ( d kp = d + h za kružni presek,<br />
odnosno d kp = 1 , 13 a ⋅b<br />
+ h za pravougaoni presek dimenzija<br />
stranica a i b)<br />
h - statička visina preseka<br />
Slika 32. Određivanje kritičnog preseka dkp<br />
to je<br />
= 1 , 13⋅<br />
0,<br />
60 ⋅ 0,<br />
40 + 0,<br />
03 = 0,<br />
434m<br />
d kp<br />
1,<br />
20<br />
q = = 0,<br />
174kN<br />
/ m2<br />
6,<br />
88<br />
τ<br />
r<br />
=<br />
1,<br />
2<br />
−<br />
MB<br />
τr(MPa)<br />
0,<br />
174<br />
0,<br />
77<br />
⋅ ( π ⋅ 0,<br />
434<br />
⋅π<br />
⋅ 0,<br />
434<br />
2<br />
/ 4)<br />
= 1,<br />
10MPa<br />
Tabela IV. Dozvoljni naponi smicanja u betonu<br />
15<br />
20<br />
30<br />
40<br />
- 49 -<br />
50<br />
60<br />
0.6 0.8 1.1 1.3 1.5 1.6
−3<br />
1200.<br />
00 ⋅10<br />
H =<br />
= 0.<br />
80m<br />
2 ⋅ ⋅1.<br />
25 ⋅ 0.<br />
6<br />
( 0.<br />
6 + 0.<br />
4)<br />
Zadovoljava usvojena visina H=0.80 m<br />
U slučajevima kada je ograničena visina stope H, a naponi smicanja<br />
prekoračuju dozvoljene vrednosti, tada deo sile V koji se ne može<br />
preneti smičućim naponima prihvata kosom armaturom Fak.<br />
Ako je Vb deo sile koji prima beton tada je razlika koju treba da primi<br />
kosa armatura (Slika 33)<br />
∆ V = V −V<br />
b<br />
pa je potrebno dodati kosu armaturu pod uglom od 45 o koja treba da<br />
primi silu ∆ V .<br />
∆V<br />
o<br />
F<br />
cos 45<br />
ak =<br />
σ<br />
vi<br />
Slika 33. Prikaz postavljanja kose armature<br />
- 50 -
Slika 34. Usvojene dimenzije temelja<br />
Kontrola stvarnog napona u tlu na nivou temeljne spojnice<br />
Za usvojene dimenzije temelja (Slika 34) izvrši se kontrola stvarnog<br />
napona u tlu na nivou temeljne spojnice.<br />
Analiza opterećenja:<br />
- V (vertikalna sila u stubu) = 1200.00 kN<br />
- sopstvena težina stope<br />
[2.15⋅3.2⋅0.2+0.6/3⋅ (2.15⋅3.2+0.5⋅0.7+<br />
+ ( 2. 15 ⋅ 3.<br />
2)<br />
⋅ ( 0.<br />
5 ⋅ 0.<br />
7)<br />
)]⋅25<br />
3.132⋅25 = 78.31 "<br />
- težina zemlje iznad stope<br />
(2.15⋅3.2⋅1.3-3.132-0.4⋅0.6⋅0.5) ⋅18.5 = 107.52 "<br />
- težina poda<br />
(2.15⋅3.2-0.4⋅0.6) ⋅10 = 66.40 "<br />
Ukupno opterećenje ∑V = 1452.23 kN<br />
- 51 -
σ<br />
z<br />
stv<br />
1452.<br />
23⋅10<br />
=<br />
6.<br />
88<br />
−3<br />
= 0.<br />
211MPa<br />
< 0.<br />
22MPa<br />
Stvarni napon u tlu je u granici dozvoljenog.<br />
Određivanje potrebne armature (Slika 35)<br />
Slika 35. Šema opterećenja temeljne stope za određivanje momenata savijanja<br />
Određivanje potrebne armature:<br />
Reaktivno opterećenje od sile V iznosi<br />
V 1200.<br />
00<br />
q ˆ = = = 174.<br />
42 kN/m<br />
Ft<br />
6.<br />
88<br />
2<br />
Presek c-c<br />
Površina na kojoj deluje sila Qc<br />
- 52 -
( B + b)<br />
( 2.<br />
15 + 0.<br />
4)<br />
Fc = ⋅ c =<br />
⋅1.<br />
3 = 1.<br />
66 m<br />
2<br />
2<br />
2<br />
Sila Qc je jednaka je proizvodu reaktivnog opterećenja qˆ i površine<br />
Fc.<br />
ˆ c = F ⋅ q = 1.<br />
66 ⋅174.<br />
42 = 289.<br />
54 kN<br />
Q c<br />
Položaj sile Qc je u težištu površine trapezoida.<br />
c 2B<br />
+ b 1.<br />
3 2 ⋅ 2.<br />
15 + 0.<br />
4<br />
ec = ⋅ = ⋅<br />
= 0.<br />
80 m<br />
3 B + b 3 2.<br />
15 + 0.<br />
4<br />
Moment Mc je moment sile Qc u odnosu na ravan preseka c’-c<br />
M Q ⋅ e = 289 . 54 ⋅ 0.<br />
80 = 231.<br />
63 kNm<br />
c = c c<br />
Statička visina preseka iznosi<br />
h c =H-a=80.00-3.00=77.00 cm<br />
Za MB 30 i GA 240/360 pristupa se određivanju potrebne armature.<br />
Po određivanju kritičnog momenta određuje se potrebna armatura.<br />
Kritični moment savijanja u preseku c-c dobija se kada se moment<br />
Mc pomnoži sa koeficijentom sigurnosti ν sr<br />
M<br />
r<br />
r<br />
kr<br />
kr<br />
F<br />
kr<br />
c<br />
= υ ⋅ M<br />
=<br />
hc<br />
kr<br />
M c<br />
=<br />
0.<br />
77<br />
−3<br />
377.<br />
55⋅10<br />
= 0.<br />
887<br />
b + 2⋅<br />
0.<br />
05 0.<br />
4 + 0.<br />
1<br />
= 0.<br />
887 ⇒ ε = 10‰<br />
; = 1.<br />
8‰<br />
, k = 0.<br />
944<br />
ac<br />
kr<br />
M c = =<br />
σ ⋅ k ⋅ h<br />
vi<br />
sr<br />
z<br />
c<br />
= 1.<br />
63⋅<br />
231.<br />
63kNm<br />
= 377.<br />
55kNm<br />
a<br />
ε<br />
b<br />
377.<br />
55⋅<br />
240⋅<br />
0.<br />
944<br />
10<br />
⋅<br />
−3<br />
0.<br />
77<br />
z<br />
= 0.<br />
002164m<br />
- 53 -<br />
2<br />
= 21.<br />
64cm<br />
2
Fac je ukupna potrebna površina armature za presek c-c.<br />
Po jednom metru širine preseka:<br />
'<br />
F<br />
Fac<br />
=<br />
B<br />
21.<br />
64<br />
= = 10.<br />
065<br />
2.<br />
15<br />
ac cm 2 /m 1<br />
za usvojenu armaturu ∅12 površine<br />
f ′ a 1.<br />
13<br />
t = ⋅100<br />
= ⋅100<br />
= 11.<br />
22cm<br />
Fa<br />
10.<br />
065<br />
Usvojeno ∅12/10<br />
Presek d-d<br />
Analogno predhodnom postupku sledi<br />
F<br />
Q<br />
e<br />
d<br />
d<br />
M<br />
d<br />
d<br />
- 54 -<br />
2 ′ razmak t je<br />
f a = 1. 13cm<br />
A + a 3.<br />
2 + 0.<br />
6<br />
2<br />
= ⋅ d = ⋅ 0.<br />
875 = 1.<br />
663m<br />
2 2<br />
= Fd<br />
⋅ q = 1.<br />
663⋅174.<br />
42 = 289.<br />
97kN<br />
d 2A<br />
+ a 0.<br />
875 2 ⋅ 3.<br />
2 + 0.<br />
6<br />
= ⋅ = ⋅<br />
= 0.<br />
54m<br />
3 A + a 3 3.<br />
2 + 0.<br />
6<br />
= 289.<br />
97 ⋅ 0.<br />
54 = 156.<br />
57kNm<br />
Statička visina preseka je manja za dve polovine prečnika armature<br />
u c i d pravcu (2x∅/2), zbog nemogućnosti da se armatura c i d<br />
pravca postavi u istu ravan, tako da je, pod pretpostavkom da su<br />
prečnici armature maksimalne vrednosti 20 mm.<br />
h d =h c -∅=77.00-2.00=75.00 cm<br />
za MB 30 GA 240/360
kr<br />
M d = υ sr ⋅ M d = 1.<br />
63⋅156.<br />
57 = 255.<br />
21kNm<br />
rkr<br />
=<br />
hd<br />
kr<br />
M d<br />
=<br />
0.<br />
75<br />
−3<br />
255.<br />
21⋅10<br />
= 1.<br />
242<br />
a + 2 ⋅ 0.<br />
05 0.<br />
6 + 0.<br />
1<br />
rkr<br />
= 1.<br />
242 ⇒ ε a = 10‰<br />
; ε b = 1.<br />
15‰<br />
, k z = 0.<br />
9635<br />
kr<br />
−3<br />
M d 255.<br />
21⋅10<br />
2<br />
Fad<br />
= =<br />
= 0.<br />
00147m<br />
σ vi ⋅ k z ⋅ h 240 ⋅ 0.<br />
9635⋅<br />
0.<br />
75<br />
= 14.<br />
7cm<br />
' Fad<br />
Fad<br />
=<br />
A<br />
2<br />
14.<br />
7cm<br />
2<br />
= = 4.<br />
594cm<br />
3.<br />
2<br />
2<br />
za usvojenu armaturu ∅8 površine f ′ a = 0. 5cm<br />
razmak t je<br />
f ′ a 0.<br />
5<br />
t = ⋅100<br />
= ⋅100<br />
= 10.<br />
88cm<br />
Fa<br />
4.<br />
594<br />
Usvojeno ∅8/10<br />
Slika 36. Skica usvojene armature temelja samca<br />
- 55 -<br />
2
Obzirom da temelj nije apsolutno krut već da je deformabilan to se<br />
momenti savijanja raspodeljuju tako da su uticaji momenata<br />
savijanja veći u središnjem delu temelja i da opadaju ka ivicama<br />
temelja. Prema raspodeli momenata savijanja to se i armatura<br />
raspoređuje prema intenzitetima momenata. Pojedini autori (Löser i<br />
Winterkorn(*)) dali su predloge za raspodelu usvojene armature.<br />
Ovde se daje rešenje koje je sa praktične strane optimalno i zasniva<br />
se na predlozima navedenih autora (Slika 37).<br />
Treba imati u vidu činjenicu da usvajanje ovakve raspodele ima<br />
svoju opravdanost kada je B ≥ 4 ⋅ H .<br />
Slika 37. Raspodela armature kod deformabilnih temelja samaca<br />
______________________________________________________<br />
(*) Dr. Stevan Stevanović: FUNDIRANJE I<br />
- 56 -
4.2. Primer određivanja napona u tlu za ekscentrično opterećen<br />
temelj samac<br />
Za temelj datih dimenzija i uticaja (Slika 38) koji deluju na njega<br />
ispitati napone u karakterističnim tačkama temeljne spojnice.<br />
Slika 38. Skica temelja iz primera 4.2.<br />
- 57 -
Podaci:<br />
Dimenzije temelja: A=4.00 m; B=2.00 m; H=0.80 m<br />
Zapreminska težina stope temelja γ=25 kN/m 3<br />
Uticaji koji deluju u tački "c":<br />
Vertikalna sila V=450.00 kN<br />
U ravni "V-x" horizontalna sila Hx=25.00 kN<br />
moment savijanja My=30.00 kNm<br />
U ravni "V-y": horizontalna sila Hy=10.00 kN<br />
moment savijanja Mx=15.00 kNm<br />
Kordinate tačke "c", u ravni "x-y", su x=-0.50 m; y=0<br />
Dozvoljen napon σ zdozv. =0.12 MPa<br />
Rešenje<br />
Svi uticaji se redukuju na temeljnu spojnicu.<br />
Težina stope iznosi G = 4.<br />
0 ⋅ 2.<br />
0 ⋅ 0.<br />
8 ⋅ 25 = 160.<br />
00kN<br />
Ukupna vertikalna sila koja deluje u težištu osnove stope temelja<br />
∑V=V+G=450.00+160.00=610.00 kN<br />
Ukupni moment sila u odnosu na težišnu osu x t osnove stope<br />
temelja<br />
M = H y ⋅ H + M x =<br />
x t<br />
10.<br />
00<br />
⋅<br />
0.<br />
8<br />
+<br />
15.<br />
00<br />
=<br />
- 58 -<br />
23.<br />
00kNm<br />
Ukupni moment sila u odnosu na težišnu osu y t osnove stope<br />
temelja<br />
M = −V<br />
⋅ 0.<br />
5 + H x ⋅ H + M y =<br />
y t<br />
−450.<br />
00<br />
⋅<br />
0.<br />
5<br />
+<br />
25.<br />
00<br />
⋅<br />
0.<br />
8<br />
+<br />
30.<br />
00<br />
= −175.<br />
00kNm<br />
Površina osnove temeljne spojnice je Ft = 400⋅ 200= 800m 2<br />
. . .<br />
Otporni momenti osnove temeljne spojnice iznosi<br />
2<br />
2.<br />
00 ⋅ 4.<br />
00<br />
3<br />
Wx<br />
=<br />
= 2.<br />
67m<br />
6<br />
W<br />
y<br />
2<br />
2.<br />
00 ⋅ 4.<br />
00<br />
=<br />
6<br />
=<br />
5.<br />
33m<br />
3
Naponi u karakterističnim tačkama su<br />
∑ V M x M<br />
t yt<br />
σ i = ± ±<br />
Ft<br />
Wx<br />
Wy<br />
gde je i=1,2,3,4<br />
σ<br />
σ<br />
σ<br />
σ<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
610.<br />
00⋅10<br />
=<br />
8.<br />
00<br />
610.<br />
00⋅10<br />
=<br />
8.<br />
00<br />
610.<br />
00 ⋅10<br />
=<br />
8.<br />
00<br />
610.<br />
00⋅10<br />
=<br />
8.<br />
00<br />
−3<br />
−3<br />
−3<br />
−3<br />
−3<br />
−3<br />
23.<br />
00⋅10<br />
175.<br />
00⋅10<br />
+ +<br />
= 0.<br />
1176MPa<br />
2.<br />
67 5.<br />
33<br />
−3<br />
−3<br />
23.<br />
00⋅10<br />
175.<br />
00⋅10<br />
− +<br />
= 0.<br />
1004MPa<br />
2.<br />
67 5.<br />
33<br />
−3<br />
−3<br />
23.<br />
00 ⋅10<br />
175.<br />
00 ⋅10<br />
−<br />
−<br />
= 0.<br />
0344MPa<br />
2.<br />
67 5.<br />
33<br />
−3<br />
−3<br />
23.<br />
00⋅10<br />
175.<br />
00⋅10<br />
+ −<br />
= 0.<br />
0516MPa<br />
2.<br />
67 5.<br />
33<br />
max σ = σ 1 =0.1176 MPa < σ zdozv. =0.12 MPa<br />
Naponi su u granicama dozvoljenih.<br />
Slika 39. Dijagram napona u temeljnoj spojnici<br />
- 59 -
5. ŠIPOVI<br />
Šipovi su takva konstrukcija temelja (Slika 40) koja uticaje od objekta<br />
prenose na tlo putem trenja između šipa i tla, po njegovom omotaču,<br />
i pritiska na tlo na njegovom vrha.<br />
Šip je takav konstruktivni element čija je dužina znatno veća od<br />
dimenzija poprečnog preseka, i na njemu razlikujemo "vrh" koji se<br />
nalazi na njegovom donjem kraju, i "glavu" koja se nalazi na njgovom<br />
suprotnom kraju.<br />
Sila od konstrukcije objekta (zida ili stuba) prenosi se na jedan ili<br />
više šipova putem armirano betonskog veznog elementa koji se<br />
naziva "jastuk". Jastuk ima ulogu, osim da prenese silu sa objekta na<br />
šip, da poveže šipove kako bi solidarno primili pripadajuću silu.<br />
Slika 40. Šematski prikaz šipa<br />
Materijali od kojih se mogu izvoditi šipovi su raznovrsni (Slika 41):<br />
drvo (a), čelik (b), nearmirani beton (d) i armirani beton (c i e).<br />
- 60 -
5.1. Drveni šipovi<br />
Slika 41. Vrste šipova<br />
Drveni šipovi (Slika 42) najčešće se izvode od bora, smreke ili jele.<br />
Dužine su do 20 metara. Ređe se koriste tvrda drva, kao hrast ili<br />
bukva. Njihove dužine su do 15 metara.<br />
Vrh šipa ojačava se "kapom" od čeličnog lima radi lakšeg probijanja<br />
tla i sprečavanja da zašiljen vrh drveta ne otupi tom prilikom. Glava<br />
šipa ojačava se prstenovima od čeličnih traka iz razloga da se drvo<br />
ne raspukne usled siline udaranja malja po šipu.<br />
- 61 -
Slika 42. Drveni šip<br />
Ovi šipovi izvode se pobijanjem pomoću malja i makare (Slika 43).<br />
Makara je uređaj koji drži šip u predviđenom položaju i vrši njegovo<br />
pobijanje putem učestalog podizanja i puštanja malja na glavu šipa.<br />
Drveni šipovi, obzirom na proces truljenja drveta u vlažnom tlu,<br />
koriste se za privremene objekte. Ovo je i najveći nedostatak ovih<br />
šipova.<br />
Najčešće se koriste na šumskim terenima.<br />
Slika 43. Nabijanje šipa u tlo<br />
- 62 -
5.2. Čelični šipovi<br />
Čelični šipovi (Slika 44) izvode se od profila raznih oblika poprečnog<br />
preseka. Dužina su do 35 metara.<br />
Slika 44. Čelični šip<br />
Vrh šipa se izvodi zakošen kao bi se mogao laškše pobijati u tlo.<br />
Ovi šipovi se pobijaju pomoću makare, kako je objašnjeno kod<br />
drvenih šipova. Primenjuju se kod privremenih <strong>objekata</strong> gde su<br />
velike sila (do 900 kN) koje treba preneti na tlo.<br />
Nedostatak njihove primene je što su podložni koroziji i imaju veliku<br />
cenu u odnosu na druge vrste šipova.<br />
5.3. Šipovi od nearmiranog i armiranog betona<br />
Šipovi od nearmiranog i armiranog betona najčešće su korišćeni u<br />
praksi. Prema načinu izvođenja dele se na prefabrikovane i izvedene<br />
na samom terenu.<br />
5.3.1. Prefabrikovani šipovi<br />
Prefabrikovani šipovi (Slika 45) redovno su armirani.<br />
- 63 -
Slika 45. Prefabrikovan armirano betonski šip<br />
Duzina su do 20 metara. Poprečni presek je kvadratan, jer je veća<br />
površina omotača kvadratnog preseka od kružnog preseka iste<br />
površine poprečnog preseka.<br />
Armatura šipa proračunava se za dve faze:<br />
- za prijem aksijalne sile od objekta (faza eksploatacije);<br />
- za prijem momenata savijanja koji nastaju tokom vađenja šipa iz<br />
kalupa, manipulisanja i transporta (faza transporta), gde su<br />
dominantni momenti savijanja (Slika 46).<br />
Slika 46. Statička šema šipa u fazi manipulisanja i transporta<br />
- 64 -
Uzengije kod ovih šipova izvode se spiralnog oblika, s tim da su<br />
progušćene kod glave i vrha šipa zbog povećanih uticaja izazvanih<br />
koncentracijom opterećenja tih elemenata šipa od udaranja malja<br />
odnosno probijanja tla. Vrh šipa ojačan je "papučom" od čeličnog<br />
lima.<br />
Ovi šipovi koriste se na gradilištima gde se želi njihovo brzo<br />
izvođenje, s tim da se pre otpočinjanja radova šipovi proizvedu u<br />
fabrici betona.<br />
5.3.2. Šipovi izvedeni na samom terenu<br />
Šipovi izvedeni na samom terenu mogu biti nearmirani (Slika 41d) i<br />
armirani (Slika 41e). Po načinu izvođenja mogu biti izvedni<br />
postupkom utiskivanja u tlo i bušenjem.<br />
Sistem utiskivanja u tlo (Slika 46) izvodi se pomoću makare koja<br />
podizanjem i spuštanjem malja potiskuje u tlo čeličnu cev koja je do<br />
jedne trećine visine napunjena peskom. Prilikom udara malja u<br />
pesak, obzirom da se stvaraju horizotalne sile od peska na čeličnu<br />
cev, to cev, zajedno sa peščanim čepom, prodire kroz tlo. Ovim<br />
načinom stvara se kružni otvor projektovane dubine. Po dostizanju<br />
projektovane dubine čelična cev se fiksira tako da se onemogući<br />
vertikalno pomeranje i sa nekoliko naknadnih udaraca malja u<br />
šljunčni čep formira se proširenje na vrhu šipa. Po završetku ovog<br />
postupka čelična cev se izvlači.<br />
Slika 46. Postupak izvođenja šipa utiskivanjem čelične cevi u tlo<br />
- 65 -
U slučaju da je šip armiran, u otvor u tlu postavlja se unapred<br />
postavljen armaturni koš. Po tom se vrši betoniranje. Ovaj sistem<br />
šipova u praksi je poznat pod imenom "Franki šipovi".<br />
Nedostatak primene ovog postupka je u tome što udari malja<br />
izazivaju potrese tla, što nije preporučljivo raditi na lokacijama koje<br />
su blizu postojećih <strong>objekata</strong>, posebno ako nisu otporni na<br />
horizontalne uticaje. Ovo se posebno odnosi na zidane objekte koji<br />
nisu obezbeđeni za prijem propisanih seizmičkih uticaja.<br />
U ovim slučajevima bušenje rupa za šip izvodi se pomoću svrdla<br />
prečnika koji odgovaraju prečniku šipa (Slika 47). Postupak<br />
armiranja i betoniranja šipa je u svemu isti kao kod sistema<br />
utiskivanja.<br />
Slika 47. Postupak izvođenja šipa bušenjem tla<br />
- 66 -
5.3.3. Šipovi postavljeni ispod postojećih temelja<br />
Pored napred navedenih tipova šipova, postoje i šipovi koji se koriste<br />
za povećanje nosivosti temelja postojećih <strong>objekata</strong> prilikom<br />
nadogradnje. Ovaj sistem šipova poznat je u našoj praksi pod<br />
imenom "Mega" šip (Slika 48).<br />
Slika 48." Mega" šip<br />
Mega šip sastoji se od segmenata dužine oko jednog metra, s tim da<br />
je prvi segment, koji je vrh šipa, zašiljen i ojačan čeličnim limom, u<br />
svemu kao kod betonskog prefabrikovanog šipa. Segmenti se<br />
međusobno povezuju čeličnim "trnovima" kako bi se prilikom<br />
izvođenja sprečilo bočno smicanje susednih elemenata.<br />
Ova vrsta šipova izvodi se na sledeći način. Ispod postojećeg<br />
trakastog temelja, iskopa se tlo za pristup radnika i opreme, a širine<br />
oko 1,5 metara. Postave se hidraulična presa koja se razupire na<br />
postojeći temelj putem valjanih čeličnih profila i na prvi segment šipa.<br />
- 67 -
Stvaranjem pritiska u presi ona potiskuje prvi element do dubine<br />
njegove dužine. Po tom postavlja se drugi element i postupak se<br />
ponavlja.<br />
Međusobno se šipovi povezuju armirano betonskim serklažom.<br />
Prilikom izvođenja ove vrste šipova veoma je važno voditi računa o<br />
kontroli projektovanog pritiska u hidrauličnoj pumpi, kako se ne bi<br />
dogodilo da šip u slučaju prekoračenja projektovane sile izvrši<br />
odizanje temelja i zida, što bi za posledicu imalo njihovo oštećenje.<br />
Po izvođenju šipa prostor između šipa i temelja se podbetonira.<br />
Zatim se prelazi na sledeći šip, tako da se niz šipova izvodi<br />
sukcesivno jer nije moguće potkopati u isto vreme temelj po celoj<br />
njegovoj dužini.<br />
Ovde treba napomenuti da se ova vrsta šipova ne može primenjivati<br />
za poduhvatanje postojećih <strong>objekata</strong> prilikom izvođenja temeljnih<br />
jama susednih <strong>objekata</strong> jer isti nemaju mogućnost prijema<br />
horizontalnih potisaka tla. U tim slučajevima koriste se čelični šipovi.<br />
Postupak je u svemu isti kao i kod betonskih „"Mega" šipa s tim da<br />
se čelični šipovi izvode od cevastih profila koji se nastavljaju<br />
međusobnim varenjem. Tako formirani šipovi, obzirom da po celoj<br />
svojoj dužini imaju nastavke koji su vareni, mogu da prime<br />
horizontalne potiske tla ispod postojećeg objekta i da time obezbede<br />
temeljnu jamu.<br />
5.4. NAČIN POSTAVLJANJA ŠIPOVA<br />
Osnovni princip postavljanja šipova je da se sila od stuba ili zida<br />
prenese ravnomerno na dva ili više šipova, pri čemu se nastoji da se<br />
izbegne ekscentrično unošenje sile u šipove. Šipovi se postavljaju u<br />
grupe, koje su međusobno povezane jastukom (Slika 49).<br />
Elemet koji prenosi sile stubova i zidova na šipove ("jastuk")<br />
proračunava se na uticaje momenata savijanja i prijem glavnih kosih<br />
zatežućih napona.<br />
Šipovi se mogu postavljati i pod uglom u slučajevima kada postoje<br />
dominantne horizontalne sile i momenti koje ne mogu primiti samo<br />
verikalno postavljeni šipovi (Slika 50).<br />
- 68 -
Slika 49. Načini postavljanje šipova u grupe<br />
Slika 50. Način postavljanja šipova pod uglom<br />
- 69 -
5.5. PRORAČUN NOSIVOSTI ŠIPA<br />
Nosivost šipa, prema Whitlow-u (*), (Slika 51) proračunava se prema<br />
nosivosti šipa na pritisak na vrhu (Svš) i nosivosti šipa trenjam po<br />
omotaču šipa (So), tako da je nosivost šipa data izrazom<br />
S = Svš + So (62)<br />
Slika 51. Proračun nosivosti šipa<br />
Nosivost vrha šipa izračunava se tako da se prvo odredi dozvoljen<br />
napon na koti vrha šipa<br />
<br />
gde je<br />
σvš = σ02 + f g (63)<br />
g = γ2 h2 + γ1 (h1 + Df - 2,00) (64)<br />
σ02 je nosivost na dubini 2,0 metra, Df je dubina fundiranja, f je<br />
koeficijent koji zavisi od vrste tla kako je dato u tabeli V.<br />
Tabela V. Vrenosti koeficijenta f<br />
Vrsta tla f<br />
Nevezani šljunak 2,5<br />
Peskovite gline 2,0<br />
Gline 1,5<br />
Les 1,0<br />
______________________________________________________<br />
(*) Roy Whitlow: BASIC SOIL MECHANICS<br />
- 70 -
a h1 i h2 su visine slojeva tla u kojem se nalazi šip, odnosno γ1 i γ2 su<br />
zapreminske težine odgovarajućeg tla.<br />
Tada je nosivost vrha šipa<br />
gde je F poprečni presek šipa.<br />
Svš = 2 F σvš (65)<br />
Nosivost šipa trenjem po omotaču data je izrazom<br />
So = 1,2 (O h1 t1 + O h2 t2) (66)<br />
gde je O obim poprečnog preseka šipa, a t1 i t2 su dozvoljeni naponi<br />
trenja između šipa i tla, i kreću se u granicama od 0,01 do 0,04 MPa,<br />
zavisno od vrste tla i materijala og kojeg je napravljen šip.<br />
Šipovi koji svojim vrhom ne dosežu nosivo tlo nose samo trenjem<br />
između omotača i tla (Slika 52A), i oni se u praksi nazivaju "lebdeći"<br />
šipovi.<br />
Slika 52.<br />
Oni šipovi koji svojim vrhom ulaze u nosivo tlo nose trenjem između<br />
omotača i tla, i pritiskom vrha na tlo (Slika 52B). U praksi ovakvi<br />
šipovi nazivaju se "oslonjeni".<br />
- 71 -
5.5.1. Primer određivanja nosivosti šipa tipa "Franki":<br />
Slika 53. Šematski prikaz "Frenki" šipa<br />
Za zadate podatke, a prema skici datoj na slici 53, odrediti nosivost<br />
šipa:<br />
Df = 3,00 m 1<br />
Øšipa=50 cm.<br />
f = 1,50<br />
σ02 = 0,12 MPa<br />
h1 = 8,00 m 1 , γ1 = 18,00 kN/m3, t1 = 0,02 MPa<br />
h2 = 4,00 m 1 , γ2 = 19,50 kN/m 3 , t2 = 0,03 MPa<br />
Prvo se odredi vrednost g.<br />
g = 19,50 · 4,00 + 18,00 · (8,00 + 3,00 - 2,00) = 240,00 kN<br />
Dopušteni napon na koti vrha šipa iznosi<br />
σvš = 0,12 + 1,50 · 240,00E-3 = 0,48 MPa<br />
tako da je nosivost vrha šipa<br />
Svš = 2 · (3,14 · 0,50 2 / 4) · 0,48 = 0,188 MN<br />
Kako je obim šipa<br />
O = 0,50 · 3,14 = 1,57 m 1<br />
- 72 -
to je nosivost šipa po omotaču<br />
So = 1,2 · (1,57 · 8,0 · 0,02 + 1,57 · 4,00 · 0,03) = 0,528 MN<br />
Ukupna nosivost šipa je<br />
S = Svš + So = 0,188 + 0,528 = 0,716 MN<br />
5.6. Određivanje sila u šipovima<br />
Kada su vertikalni šipovi, međusobno povezani jednim armirano<br />
betonskim jastukom, opterećeni vertikalnom silom a pri tom je<br />
horizontalna sila mala, što je najčešći slučaj kod fundiranja<br />
<strong>arhitektonskih</strong> objekta, šipovi se postavljau simetrično u odnosu na<br />
vertikalnu silu (Slika 54).<br />
Slika 54. Način rasporeda šipova<br />
- 73 -
Cilj ovoga je da se vertikalna sila ravnomerno rasporedi po svim<br />
šipovima. U tom slučaju ukupna sila V sa ravnomerno deli na svaki<br />
vertikalni šip pa je sila S u svakom šipu<br />
V + G<br />
S = (67)<br />
gde je G sila od mase armirano betonskog jastuka, a n je broj<br />
šipova.<br />
Horizontala sila H deli se ravnomerno na sve šipove<br />
H<br />
H s = (68)<br />
n<br />
U praksi dolazi do odstupanja prilikom postavljanja šipova, ili se<br />
pojedini šipovi ne izvedu, odnosno dogodi se lom šipa tokom<br />
izvođenja. U tim slučajevima moraju se odrediti vrednosti sila u svim<br />
šipovima obzirom na eksentricitet sile V na težište izvedenih šipova<br />
(Slika 55).<br />
Slika 55. Određivanje sila u ekscentrično izvedenim šipovima<br />
n<br />
- 74 -
Verikalna sila V na udaljenjima t<br />
e x i t<br />
e y od težišta šipova može se<br />
zameniti silom koja deluje u težištu T i odgovarajućim momentima<br />
oko x ose i<br />
oko y ose.<br />
M = V ⋅ e<br />
(69)<br />
y<br />
x<br />
- 75 -<br />
t<br />
y<br />
M = V ⋅ e<br />
(70)<br />
Primenjujući izraze za određivanje težišta površine, momenta<br />
inercije i napona u pojedinim tačkama preseka izloženog<br />
eksentričnom pritisku, a obzirom da su površine poprečnih preseka<br />
šipova jednake, to površinu jednog šipa možemo prikazati F s = 1.<br />
Tada je položaj težišta T je određen izrazima<br />
xt<br />
Σei<br />
xt<br />
= (71)<br />
n<br />
i<br />
yt<br />
Σei<br />
yt<br />
= (72)<br />
n<br />
xt yt<br />
gde su e i i e i udaljenja težišta šipova od referentnih osa Y i X, a n<br />
je ukupan broj šipova.<br />
Sila u i - tom šipu iznosi<br />
ΣV<br />
M M<br />
x y y x<br />
Si = ± ⋅ ei<br />
± ⋅ ei<br />
(73)<br />
n<br />
y 2 x 2<br />
Σ(<br />
ei<br />
) Σ(<br />
ei<br />
)<br />
( i = 1,<br />
2,<br />
3,....,<br />
n)<br />
x y<br />
gde su e i i e i udaljenja težišta i - tog šipa od tačke težišta T.<br />
t<br />
x
III. POTPORNI ZIDOVI<br />
Potporni zidovi su konstrukcije koje prihvataju aktivni zemljani<br />
pritisak, na mestima gde su projektovane kaskade ili useci u terenu.<br />
Dimenzionisanje zidova vrši se iz uslova dozvoljenih napona u tlu,<br />
stabilnosti na klizanje i stabilnosti na preturanje.<br />
Određivanje napona u tlu<br />
Naponi u tlu određuju se za zbirne uticaje momenata i vertikalnih sila<br />
koji deluju u tezištu spojnice T (Slika 56). Za zbirni moment M i<br />
vertikalnu silu V, naponi u vlaknima 1 i 2 su :<br />
V M σ 1 = + ≤σ<br />
(78)<br />
F W z.<br />
dozv.<br />
V M<br />
σ 2 = − ≥ 0<br />
(79)<br />
F W<br />
gde je M = H ⋅ s moment sile H u odnosu na težište temeljne<br />
spojnice T, F površina temeljne spojnice, i W otporni moment<br />
temeljne spojnice.<br />
Za određivanje zemljanog pritiska vidi poglavlje I-9., izrazi od 23 do<br />
42.<br />
Slika 56. Šematski prikaz potpornog zida<br />
- 76 -
U slučaju kad je σ 2
gde je k - dozvoljeni koeficijent sigurnosti na klizanje a ϕ je ugao<br />
unutrašnjeg trenja tla.<br />
Vrednosti dozvoljenog koeficijenta sigurnosti na klizanje k zavise od<br />
vrste tla i opterećenja<br />
k = 1.5 (1.8) - za peskovito i šljunkovito tlo;<br />
k = 2.0 (2.5) - za glinovito tlo.<br />
Navedene vrednosti važe za ukupno dejstvo svih sila, uključujući i<br />
seizmičko dejstvo, a vrednosti u zagradama važe samo za dejstvo<br />
glavnih opterećenja.<br />
Stabilnost na preturanje<br />
Stabilnost na preturanje određuje se iz uslova da ne dođe do<br />
preturanja oko tačke 1, odnosno najisturenije tačke poprečnog<br />
preseka zida. Koeficijent stabilnosti na preturanje dat je izrazom<br />
M<br />
n =<br />
s<br />
≥ 1.<br />
5<br />
(84)<br />
p<br />
M p<br />
gde je M p moment preturanja, odnosno moment svih sila koje deluju<br />
tako da teže da preture zid oko tačke 1, a M s je moment stabilnosti,<br />
odnosno moment svih sila koje deluju tako da spreče preturanje oko<br />
te<br />
tačke.<br />
- 78 -
1. Primer dimenzionosanja potpornog zida<br />
Za dati potporni zid i navedene podatke (Slika 58), izvršiti kontrolu<br />
nosivosti potpornog zida.<br />
Podaci:<br />
hk = 2.50 m - slobodna visina zida<br />
Df = 1.00 m - dubina fundiranja<br />
Slika 58. Primer potpornog zida<br />
- 79 -
γ = 18.0 kN/m 2 - zapreminska tezina tla<br />
p = 5.0 kN/m 2 - korisno opterćenje na tlu<br />
σ zdozv. = 0.14 MPa - dozvoljeno naprezanje u tlu<br />
ϕ= 30° - ugao unutrašnjeg trenja<br />
nk = 1.8 - dozvoljen koeficijent stabilnosti na klizanje<br />
np = 1.5 - dozvoljen koeficijent stabilnosti na preturanje<br />
MB 20<br />
GA 240/360<br />
Prvo određujemo koeficijent aktivnog zemljanog pritiska<br />
λ a = tg 2 ·(45°-30°/2) = 0.333<br />
Slika 59. Uticaji na potporni zid<br />
Horizontalni pritisci u karakterističnim nivoima su<br />
po = 5.0 ⋅ 0.333 = 1.665 kN/m<br />
p1 = (5.0+18.0 ⋅ 3.50) ⋅ 0.333 = 22.644 kN/m<br />
Sila horizontalnog pritiska H1 iznosi<br />
H1 = (1.665+22.644) ⋅ 0.5 ⋅ 3.50 = 42.54 kN<br />
Položaj sile H1 nalazi se u težištu dijagrama horizontalnih sila<br />
pritisaka<br />
s1 = (3.50/3) ⋅ (2 ⋅ 1.665+22.644)/(1.665+22.644) = 1.25 m<br />
- 80 -
Horizontalna sila pritiska H2 se određuje analogno prethodno<br />
navednom postupku<br />
p2 = 18.0 ⋅ 1.0 ⋅ 0.333 = 5.994 kN/m<br />
H2 = (5.994 ⋅ 1.0)/2 = 2.997 kN<br />
s2 = 1.0/3 = 0.333 m<br />
Tada je ukupna horizotala sila koja deluje na potporni zid<br />
ΣH = H1 - H2 = 42.54 - 2.997 = 39.54 kN<br />
Moment horizontalnih sila u odnosu na ravan temeljne spojnice je<br />
Mh = 42.54 ⋅ 1.25 - 2.997 ⋅ 0.333 = 52.18 kNm<br />
Za pretpostavljene dimenzije potpornog zida, određuju se vertikalne<br />
sile:<br />
V1 = 1.80 ⋅ 0.40 ⋅ 25.0 = 18.00 kN<br />
V2 = 0.30 ⋅ 3.10 ⋅ 25.0 = 23.25 kN<br />
V3 = 1.10 ⋅ 3.10 ⋅ 18.0 = 61.38 kN<br />
V4 = 0.40 ⋅ 0.60 ⋅ 18.0 = 4.32 kN<br />
V5 = 1.10 ⋅ 5.0 = 5.50 kN<br />
ΣV =112.45 kN<br />
Kontrola stabilnosti na klizanje<br />
Koeficijent sigurnosti na klizanje je<br />
n k<br />
112.<br />
45 ⋅ tg30<br />
=<br />
39.<br />
54<br />
o<br />
= 1.<br />
64 ≥<br />
1.<br />
5<br />
Ukoliko je koeficijent sigurnosti na klizanje manji od dozvoljenog,<br />
mora se korigovati geometrija stope.To se može postići formiranjem<br />
zakošenja u ravni temeljne spojnice ili povećanjem širine stope što<br />
nije ekonomično obzirom na povećanje utroška materijala za<br />
potporni zid.<br />
Način obezbeđenja od klizanja potpornog zida zakošenjem u ravni<br />
temeljne spojnice dat je na slici 60.<br />
- 81 -
Slika 60. Zakošenje temeljne spojnice<br />
Zakošenje temeljne spojnice izvodi se tako da rezultanta svih<br />
vertikalnih i horizontalnih sila R deluje pod uglom od 90 o na tu kosu<br />
ravan.<br />
R +<br />
pa je tada ugao nagiba ravni temeljne spojnice<br />
2 2<br />
= H V<br />
(85)<br />
H<br />
α = arctg ⋅<br />
V<br />
Kontrola stabilnosti na preturanje<br />
(86)<br />
Moment preturanja u odnosu na tačku 1 je<br />
Mp = 42.54 ⋅ 1.25 = 53.18 kNm<br />
Moment stabilnosti u odnosu na tačku 1 je<br />
Ms = 2.997 ⋅ 0.333+18.00 ⋅ 0.90+23.25 ⋅ 0.55+61.38 ⋅ 1.25+4.32 ⋅<br />
0.20+5.50 ⋅ 1.25<br />
Ms = 114.45 kNm<br />
- 82 -
Koeficijent stabilnosti na preturanje je<br />
114.<br />
45<br />
n p = = 2.<br />
15 ≥ 1.<br />
5<br />
53.<br />
18<br />
Kontrola naprezanja u tlu<br />
Kontrola naprezanja u tlu na nivou temeljne spojnice vrši se u<br />
odnosu na težište preseka 1-2.<br />
Moment savijanja u odnosu na težište preseka je<br />
Mt = Mh + ΣV(i) x e(i), i=1,2,3,4,5<br />
gde je e(i) odstojanje i-te sile V(i) od težišta preseka T.<br />
Mt = 52.18+23.25 ⋅ 0.35-61.38 ⋅ 0.35+4.32 ⋅ 0.70-5.50 ⋅ 0.35<br />
Mt = 39.94 kNm<br />
Površina stope temelja je<br />
F = 1.00 ⋅ 1.80 = 1.80 m 2<br />
Otporni moment stope temelja iznosi<br />
W = 1.00 ⋅ 1.80 2 /6 = 0.54 m 3<br />
Tada su naponi u tačkama 1 i 2 (Slika 61)<br />
σ 1 = 112.45 ⋅ 10 -3 /1.80 + 39.94 ⋅ 10 -3 /0.54 = 0.137 MPa < σ zdozv.<br />
σ 2 = 112.45 ⋅ 10 -3 /1.80 - 39.94 ⋅ 10 -3 /0.54 = -0.0115 MPa < 0<br />
Slika 61. Dijagram napona u tlu<br />
- 83 -
Kako je σ 2 < 0 to se koriguje širina stope temelja koja prima samo<br />
pritiske.<br />
Slika 62. Dijagram napona u tlu sa isključenim naponom zatezanja<br />
Ekscentricitet vertikalne sile iznosi<br />
e = 39.94/112.45 = 0.36 m<br />
gde je c udaljenje sile od ivice preseka<br />
c = 0.90-0.36 = 0.54 m<br />
Obzirom da je dimenzija jezgra preseka B/3 to za slučaj kada je sila<br />
na ivici jezgra preseka maksimalni napon je<br />
max<br />
σ<br />
−3<br />
V 112.<br />
45⋅10<br />
= 2 ⋅ = 2 ⋅<br />
= 0.<br />
139MPa<br />
<<br />
3⋅<br />
c 3⋅<br />
0.<br />
54 ⋅1.<br />
0<br />
1<br />
- 84 -<br />
σ<br />
z<br />
dozv<br />
= 0.<br />
14MPa<br />
Zaključak: potporni zid, usvojenih dimenzija, zadovoljava sva tri<br />
merodavna parametra.<br />
Prema odredbama Pravilnika o tehničkim normativima za temeljenje<br />
građevinskih <strong>objekata</strong> (član 64) napon u tlu se određuje iz uslova da<br />
ekscentrično postavljena sila deluje centrično u težištu dela površine<br />
temeljne spojnice (Slika 63).
Slika 63. Određivanje napona u tlu prema Pravilniku o tehničkim normativima za<br />
temeljenje građevinskih <strong>objekata</strong><br />
Tada je napon u tlu za širinu stope (2 á c) koja prima silu V u svom<br />
težištu<br />
−3<br />
V 112.<br />
45⋅10<br />
maxσ<br />
z = =<br />
= 0.<br />
104MPa<br />
< σ z = 0.<br />
14MPa<br />
dozv<br />
2 ⋅ c 2 ⋅ 0.<br />
54<br />
Napominje se da postupak sa kontrolom maksimalnih ivičnih<br />
naprezanja u tlu u odnosu na propisima datog postupka daje stvarno<br />
stanje napona pa time i podatak o realnom sleganju ivice temelja<br />
koje je u funkciju napona u tlu.<br />
Određivanje potrebne armature u zidu u spojnici c-c<br />
Pritisak zemlje meraodavan za spojnicu c-c iznosi<br />
p3 = (5.00+3.10 ⋅ 18.0) ⋅ 0.333 = 20.246 kN/m<br />
pa je merodavna sila<br />
H3 = (1.665+20.246) ⋅ 0.5 ⋅ 3.10 = 33.96 kN<br />
koja deliuje na udaljenju od preseka c-c<br />
s 3 = (3.10/3) ⋅ (2 ⋅ 1.665+20.246)/(1.665+20.246) = 1.111 m<br />
- 85 -
Analogno napred navedenom postupku<br />
p4 = 0.60 ⋅ 18.0 ⋅ 0.333= 3.596 kN/m<br />
H4 = 3.596 ⋅ 0.60 ⋅ 0.5 = 1.08 kN<br />
s4 = 0.60/3 = 0.20 m<br />
Moment u preseku c-c je<br />
Mc = 33.96 ⋅ 1.111-1.08 ⋅ 0.20 = 37.48 kNm<br />
Za pretpostavljenu debljinu zida 30.0 cm. određuje se potrebna<br />
armatura (veliki ekscentricitet).<br />
dz=30cm h=30.0-3.0=27.0cm<br />
kr<br />
M c = υ sr ⋅ M c = 1 . 63⋅<br />
37.<br />
48 = 61.<br />
09kNm<br />
V kr<br />
e =<br />
= 1 . 63⋅<br />
23.<br />
25 = 37.<br />
89kN<br />
M<br />
V<br />
kr<br />
c<br />
kr<br />
=<br />
61.<br />
09<br />
37.<br />
89<br />
= 1.<br />
61m<br />
kr<br />
M a = Vkr<br />
⋅ ea<br />
e = e + 0 . 5 ⋅ d − a = 1.<br />
61+<br />
0.<br />
5 ⋅ 0.<br />
3 − 0.<br />
03 = 1.<br />
73m<br />
a<br />
M kr<br />
a<br />
kr<br />
z<br />
= 37 . 89 ⋅1.<br />
73 = 65.<br />
55kNm<br />
= 0.<br />
06555MNm<br />
Za MB 20 i GA 240/360 εa=10‰, εb=3.5‰ ⇒ r = 0.<br />
618<br />
M<br />
kr<br />
b<br />
⎛<br />
=<br />
⎜<br />
⎝<br />
h<br />
r<br />
kr<br />
2<br />
⎞ ⎛ 0.<br />
27 ⎞<br />
⎟ ⋅ b = ⎜ ⎟<br />
⎠ ⎝ 0.<br />
618 ⎠<br />
Presek će biti jednostruko armiran.<br />
2<br />
- 86 -<br />
kr<br />
⋅1.<br />
0 = 0.<br />
19MNm<br />
> M<br />
kr<br />
a<br />
= 0.<br />
06555MNm
kr<br />
=<br />
h<br />
kr<br />
M a<br />
=<br />
0.<br />
27<br />
−3<br />
65.<br />
55⋅10<br />
= 1.<br />
054<br />
b 1.<br />
0<br />
rkr<br />
= 1.<br />
054 ⇒ ε a = 10‰<br />
; ε b = 1.<br />
42‰<br />
; k z = 0.<br />
9555<br />
kr<br />
M a Vkr<br />
Fa<br />
= −<br />
σ vi ⋅ k z ⋅ h σ vi<br />
−3<br />
−3<br />
65.<br />
55 ⋅10<br />
37.<br />
89 ⋅10<br />
=<br />
−<br />
240 ⋅ 0.<br />
9555 ⋅ 0.<br />
27 240<br />
Fa<br />
2<br />
= 10.<br />
6cm<br />
2<br />
−1.<br />
578cm<br />
2<br />
= 9.<br />
02cm<br />
2<br />
za ∅12 f ′ a = 1. 13cm<br />
f ′ a 1.<br />
13<br />
t = ⋅100<br />
= ⋅100<br />
= 12.<br />
52cm<br />
usvojeno ∅12/12.5<br />
Fa<br />
9.<br />
02<br />
Fa pod<br />
2<br />
= 0. 2 ⋅ Fa<br />
= 0.<br />
2 ⋅ 9.<br />
02 = 1.<br />
804cm<br />
2<br />
za ∅6 f ′ a = 0. 28cm<br />
f ′ a 0.<br />
28<br />
t = ⋅100<br />
= ⋅100<br />
= 15.<br />
52cm<br />
usvojeno ∅6/15<br />
F 1.<br />
804<br />
a<br />
Šematski raspored potrebne armature dat je na slici 64.<br />
Slika 64. Šematski prikaz rasporeda potrebne armature<br />
Napominje se da se na spoljnoj površini zida usvaja konstruktivna<br />
armatura ∅6/20, u oba ortogonalna pravca. Cilj ove armature je da<br />
primi napone zatezanja u betonu, koji se javljaju usled velikih<br />
temperaturnih promena kojima je izložen zid u spoljnom prostoru<br />
- 87 -
(Slika 65). Na istoj slici dat je prikaz usvojene armature koja je data<br />
sprovedenim proračunom.<br />
Slika 65. Način armiranja potpornog zida<br />
2. Uticaj podzemne vode na potporni zid<br />
U slučajevima kada u tlu iza potpornog zida postoji prisustvo<br />
podzemnih voda tada se ukupna horizontala sila koja potiskuje zid<br />
povećava za vrednost horizontalnog potiska vode (Slika 66).<br />
Slika 66. Uticaj podzemen vode na potporni zid<br />
- 88 -
Kako je intenzitet potiska vode pw jednak visini hw to je potisak vode<br />
na potpornu konstrukciju<br />
hw<br />
⋅ pw<br />
H w =<br />
2<br />
(87)<br />
i deluje na visini<br />
hw<br />
s w =<br />
3<br />
(88)<br />
pa je moment sile u odnosu na temeljnu spojnicu<br />
M = H ⋅ s<br />
(89)<br />
w<br />
w<br />
Ovi uticaji se superponiraju sa aktivnim pritiskom tla koji je određen<br />
izrazima 29 i 30. Tada je ukupna horizontalna sila koja deluje na<br />
potporni zid<br />
w<br />
H +<br />
Odnosno merodavni moment iznosi<br />
= H1<br />
− H 2 H w<br />
(90)<br />
M = H1<br />
⋅ s1<br />
− H 2 ⋅ s2<br />
+ H w ⋅ sw<br />
(91)<br />
O ovoj pojavi treba vodi računa jer ako se potporni zid projektuje bez<br />
uticaja podzemne vode a tokom eksplaotacije dodje do pojave<br />
podzemnih voda, povećanje potisaka od podzemne vode može<br />
dovesti do rušenja potporne konstrukcije.<br />
Sprečavanje stvaranja prisustva podzemnih voda može se<br />
najednostavnije postićii postavljanjem drenažnih otvora u zidu kako<br />
bi se omogućilo dreniranje vode u tlu iza potpornog zida, odnosno<br />
smanjila visina nivoa podzemnih voda. Način za drenažu tla iza<br />
potpornog zida dat je u poglavlju Konstruktivnii detalji.<br />
3. Uticaj kohezije tla na potporni zid<br />
Kada tlo poseduje koheziju c tada uticaj kohezije smanjuje aktivni<br />
zemljani pritisak na potporni zid (Slika 67).<br />
- 89 -
Slika 66. Uticaj kohezije tla na potporni zid<br />
Horizontalni uticaj kohezije iznosi<br />
H c = c ⋅ sc<br />
(92)<br />
Tada je momet koji je rezultat sila kohezije<br />
M c = H c ⋅ sc<br />
(93)<br />
gde<br />
hc<br />
s c =<br />
2<br />
(94)<br />
Ukupna horizontala sila koja deluje na potporni zid iznosi<br />
H = H1<br />
− H 2 − H c<br />
Odnosno merodavni momet iznosi<br />
(95)<br />
M = H1<br />
⋅ s1<br />
− H 2 ⋅ s2<br />
− H c ⋅ sc<br />
(96)<br />
Iz navedenih izraza uočljivo je da kohezija tla može znatno smanjiti<br />
uticaje na potporni zid pa time se mogu reducirati njegove dimenzije.<br />
Napominje se da u praksi treba biti veoma oprezan sa uzimanjem<br />
kohezije u proračun uticaja na potporne konstrukcije, posebno u tlu<br />
koje se sastoji od gline ili lesa. Naime, naknadnim provlažavanjem<br />
tla koje se može pojaviti tokom eksploatacije konstrukcije vrednost<br />
intenziteta kohezije opada. U tim slučajevima stabilnost potpornog<br />
zida je ugrožena jer vrednosti Hc i Mc postaju beznačajno male u<br />
izrazima 95. i 96. što za posledicu ima znatno povećanje uticaja na<br />
potpornu konstrukciju a za koje nije kontrolisana.<br />
- 90 -
IV. ZAŠTITA TEMELJNIH JAMA<br />
Prilikom iskopa temeljnih jama za izvođenje temelja objekta koju su<br />
projektovani na kotama nižim od fundiranja suseda, ulice ili okolnog<br />
terena, neophodno je, u fazi izrade temelja, izvršiti njeno<br />
obezbeđenje kako ne bi došlo do obrušavanja zasečene zemlje.<br />
Postoje više načina za obezbeđenje temeljnih jama. Ovde su data<br />
neka od rešenja koji se koriste u praksi.<br />
1. Obezbeđenje rovova<br />
Rovovi se izvode radi postavljanja instalacionih razvoda u tlu.<br />
Slobodna visina rova bez obezbeđenje moguće je izvesti do visine<br />
od 1,5 m 1 jer do te visine eventualno obrušavanja tla ne može<br />
ugroziti radnike u jami.<br />
Za sve zaseke u tlu koje ima malu vrednost kohezije mora se izvršiti<br />
obezbeđenje i to posebno sa stanovišta bezbednosti radnika u rovu.<br />
Slika 66. Dijagram napona pritiska tla za dubine do 5,0 m 1<br />
Za dubine do D = 5,0 m 1 , shodno odredbama Pravilnika o tehničkim<br />
normativima za temeljenje građevinskih <strong>objekata</strong> (član 137) može se<br />
- 91 -
usvojiti pojednostavljena šema potisaka tla kako je dato na slici 66,<br />
gde je<br />
D – dubina iskopa<br />
2 0<br />
λa = tg ⋅ ( 45 − ϕ / 2)<br />
- koeficijent horizontalnog zemljanog pritiska<br />
γ - zapreminska masa tla<br />
c - kohezija<br />
ϕ - ugao otpornosti protiv smicanja<br />
p = 0 , 8⋅<br />
γ ⋅ D ⋅ λa<br />
Po dobijanju dijagrama pritisaka tla, dimenzionise se konstrukcija<br />
obezbeđenja temeljne jame. Ta konstrukcija može biti od drvene<br />
građe ili od čeličnih profila.<br />
2. Dijafragme<br />
Dijafragame su takve konstrukcije koje svojim ukljestenjem u tlo<br />
ispod kote iskopa formiraju sistem konzole koja nosi horizontalne<br />
potiske tla i time obezbeđuju temeljnu jamu.<br />
Postoji više metoda za proračun stabilnosti ove konstrukcije i<br />
presečnih sila. Ovde se daje rešenje autora Roja Whitlow-a (Slika<br />
67).<br />
Slika 67. Određivanje uticaja na dijafragmu<br />
- 92 -
Aktivni pritisak tla je<br />
1<br />
Pa = ⋅<br />
2<br />
gde je<br />
γ +<br />
2⋅<br />
0<br />
λa = tg ( 45 − ϕ / 2)<br />
γ - zapreminska masa tla<br />
Pasivni otpor tla je<br />
gde je<br />
2⋅<br />
0<br />
λ p = tg ( 45 + ϕ / 2)<br />
2<br />
λ a ⋅ ⋅ ( H d)<br />
(97)<br />
1<br />
Pp = ⋅ p ⋅γ<br />
⋅ d<br />
2<br />
2<br />
λ (98)<br />
Za uslov da je suma momenat u tački C jednaka nuli<br />
ΣMc=0 (99)<br />
uz uvođenja faktora sigurnosti F=2, moment savijanja u tački C je<br />
1 Pp<br />
⋅ d 1<br />
Σ M c = 0 = ⋅ = ⋅ Pa<br />
⋅ ( H + d)<br />
(100)<br />
3 F 3<br />
1<br />
⋅<br />
6<br />
Kada se jednačina reši po d<br />
1<br />
6<br />
γ<br />
3<br />
3<br />
λ a ⋅γ<br />
⋅ d = ⋅ F ⋅ λa<br />
⋅ ⋅ ( H + d)<br />
(101)<br />
3<br />
2<br />
d = F ⋅ λ a ⋅ H +<br />
tada je dubina ukopavanja dijafragme<br />
H<br />
d =<br />
2<br />
λp<br />
( )<br />
F<br />
1<br />
3<br />
−1<br />
- 93 -<br />
( d)<br />
3<br />
(102)<br />
(103)
Preporuka, na osnovu eksperimentalnih istraživanja, je da se ova<br />
vrednost poveća za 20%, pa bi ukupna dubina ukopavanja<br />
dijafragme bila<br />
Ds = 1 . 2 ⋅ d<br />
(104)<br />
Maksimalni moment savijanja na dijafragmi biće na mestu zs ispod<br />
tačke B gde je suma transverzalnih sila nula<br />
1<br />
1<br />
⋅ γ<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
λ p ⋅γ<br />
⋅ zs<br />
/ F = ⋅ λa<br />
⋅ ⋅ ( H + zs<br />
)<br />
(105)<br />
z +<br />
tada je<br />
zs =<br />
H<br />
λp<br />
−1<br />
F<br />
(107)<br />
Maksimalni moment je<br />
1 3 1<br />
3<br />
M max.<br />
= ⋅ λ a ⋅γ<br />
⋅ ( H + zs<br />
) − ⋅ λp<br />
⋅γ<br />
⋅ zs<br />
/ F<br />
(108)<br />
6<br />
6<br />
2<br />
2<br />
2<br />
s = F ⋅ λ a ⋅ ( H z s )<br />
(106)<br />
Kako dijafragme mogu biti projektovane kao armirano betonske<br />
konstrukcije ili od profilisanih čeličnih limova, to se prema momentu<br />
savijanja datom u izrazu 108. vrši njihovo dimenzionisanje.<br />
2.1. Primer određivanja uticaja na dijafragmu<br />
Za dijafragmu datu na slici 67. i zadate sledeće podatke:<br />
H = 6,00 m1<br />
γ = 18,00 kN/m3<br />
ϕ= 30 (ugao unutrašnjeg trenja tla)<br />
F = 2<br />
odrediti dubinu ukopavanja dijafragme kao i maksimalni momnet<br />
savijanja.<br />
Koeficijent aktivnog pritiska tla je<br />
2⋅<br />
0<br />
λ a = tg ( 45 − 30 / 2)<br />
= 0.<br />
333<br />
Koeficjient pasivnog otpora tla je<br />
2⋅<br />
0<br />
λ<br />
p = tg ( 45 + 30 / 2)<br />
= 3.<br />
000<br />
- 94 -
Dubina ukopavanja dijafragme iznosi<br />
6.<br />
00<br />
1<br />
d =<br />
= 9.<br />
23m<br />
2 1<br />
3.<br />
00 3 ( ) −1<br />
2<br />
ova vrednost se povećava za 20% pa je ukupna dubina ukopavanja<br />
d s<br />
= 1. 2 ⋅9.<br />
23 = 11.<br />
08m<br />
Mesto maksimalnog momenta je<br />
6.<br />
00<br />
1<br />
zs = = 5.<br />
35m<br />
3.<br />
00<br />
−1<br />
2<br />
1<br />
Maksimalni moment savijanja dijafragme iznosi<br />
1 3 1<br />
3<br />
M max . = ⋅ 0.<br />
333⋅18.<br />
0 ⋅ ( 6.<br />
00 + 5.<br />
35)<br />
− ⋅ 3.<br />
00 ⋅18.<br />
0 ⋅ 5.<br />
35 / 2 = 771.<br />
59kNm<br />
6<br />
6<br />
3. Obezbeđenje temeljnih jama razupiranjem i ankerovanjem<br />
Dijafragme se mogu razupirati međusobno ako to omogućava<br />
geometrija jame (Slika 68).<br />
Slika 68. Razupiranje dijafragmi<br />
- 95 -
Na mestima gde postoji mogućnost postavljanja horizontalnih zatega<br />
izvodi se prihvatanje dijafragmi zategama koje se ankeruju u<br />
ankerne blokove (Slika 69) i u vertikalne privremene šipove (Slika<br />
70).<br />
Slika 69. Ankerovanje dijafragmi u ankerne blokove<br />
Slika 70. Ankerovanje dijafragmi za šipove<br />
Kod velikih visina iskopa temeljnih jama koriste se sistemi<br />
prednapregnutih zatega koji se ankeruju u tlo putem injektiranja<br />
betona u zonu ankerovanja. Ovaj sistem omogućava otkop temeljne<br />
- 96 -
jame u više koraka tako da je tokom svih faza iskopa obezbeđena<br />
stabilnost tla (Slika 71).<br />
Slika 71. Ankerovanje dijafragmi pomoću prednapregnutih zatega<br />
Kod ovog načina ankerovanja buše se otvori u tlu u koje se<br />
postavljau kablovi za prednaprezanje i injektiraju sitnozrnim<br />
betonom. Po ostvarivanju proračunate marke injektiranog betona vrši<br />
se utezanje kablova čime se postiže stabilnost dijafragme.<br />
Prihvatanjem dijafragmi putem razupiranja ili ankerovanjem u<br />
gornjim delovima, obzirom na promenu statičke šeme, smanjuju se<br />
momenti savijanja u poprečnom preseku dijafragme, kao i dubina<br />
ukopavanja.<br />
- 97 -
V. PRORAČUN FUNDIRANJA NA ELASTIČNOJ PODLOZI<br />
Obzirom na deformabilnost tla i činjenice da temeljna konstrukcija<br />
nije apsolutna kruta, to se uzimajući u obzir interakciju tla i temeljne<br />
konstrukcije prilikom proračuna presečnih sila u temeljnoj konstrukciji<br />
i deformacija tla dobijaju rezultati različiti od onih kada se<br />
proračunava sa usvojenom pretpostavkom da je temeljna<br />
konstrukcija apsolutno kruta i da se napon u tlu linearno raspoređuje.<br />
Ova metoda proračuna zasniva se na kompatibilosti deformacija<br />
temeljne konstrukcije i tla u funkciji njihovih deformacionih<br />
karakteristika. Postupak se praktično svodi na proračun temeljne<br />
kostrukcije opterećene silama od objekta oslonjenom na nizu<br />
elastičnih oslonaca. Ovaj proračun se u praksi sprovodi nekim od<br />
kompjuterskih programa kao što su STAAD, SAP i Radimpex.<br />
Temeljna konstrukcija se oslanja na tlo koje je simulirano elastičnim<br />
osloncima (Slika 72).<br />
Slika 72. Simulacija elastičnih oslonaca tla<br />
Temeljna konstrukcija ima svoje karakteristike preseka (moment<br />
inercije i površinu poprečnog preseka) i modul elastičnosti (Eb).<br />
Elastični oslonci definisani su koeficijentom posteljice tla, koji<br />
stv.<br />
pretstavlja odnos stvarnog napona u tlu, σ z , i istovremene<br />
deformacije, odnosno sleganja, tla, s.<br />
stv.<br />
σ z<br />
k = (109)<br />
s<br />
- 98 -
Da bi se rešio ovaj izraz potrebno je odrediti sleganje tla za stvarnu<br />
stv.<br />
vrednost napona σ .<br />
z<br />
Za vrednost modula stišljivosti tla Ms i Poasonov koeficijent tla ν<br />
odredi se modul elastićnosti tla Eo<br />
2 ⎛ 2 ⋅ν<br />
⎞<br />
E o = M s ⋅ ⎜<br />
⎜1−<br />
⎟<br />
(110)<br />
⎝ 1−ν<br />
⎠<br />
Poasonov koeficijent tla zavisi od vrste tla i dat je u tabeli VI<br />
Tabela VI. Vrenosti posaonovog koeficijenta za pojedine vrste tla<br />
Tlo ν<br />
Šljunak 0.25<br />
Pesak 0.30<br />
Prašina 0.35<br />
Glina 0.40<br />
Sleganje temelja s iznosi<br />
2 ( 1−ν ) ⋅ p<br />
s = ⋅ k<br />
(111)<br />
Eo<br />
⋅ F<br />
gde je p dodatni pritisak u tlu od objekta umanjen za težinu<br />
iskopanog tla<br />
stv.<br />
p = ( σ z − γ ⋅ D f ) ⋅ F<br />
(112)<br />
U ovom izrazu γ je zapreminska masa tla, D f je dubina fundiranja<br />
odnosno visina iskopanog tla i F je površina temelja.<br />
Koeficijent k je odnos dimenzija osnove temelja (dužine L i širine B)<br />
čija je vrednost data u tabeli VII.<br />
Tabela VII. Vrednosti koeficijenta k za odnose dimenzja temelja L-B<br />
L/B k<br />
1 0.88<br />
2 0.86<br />
3 0.83<br />
4 0.80<br />
5 0.77<br />
- 99 -
1. Primer određivanja vrednosti koeficijenta posteljeice tla<br />
Za zadate vrednosti<br />
Ms = 9000 MPa<br />
stv.<br />
σ z = 0.09 MPa<br />
Vrsta tla: glina<br />
Dimenzije temelja: L = 21.00 m 1 , B = 7.00 m 1<br />
Df = 3.00 m 1<br />
Zapreminska težina tla: g = 18.50 kN/m 3<br />
odrediti koeficijent posteljice tla.<br />
Prvo se odredi modul elastičnost Ms tla s tim da je ν = 0,4 za<br />
glinovito tlo.<br />
2 ⎛ 2 ⋅ 0.<br />
4 ⎞<br />
Eo = 9000 ⋅ ⎜<br />
⎜1−<br />
= 4200MPa<br />
1 0.<br />
4 ⎟<br />
⎝ − ⎠<br />
Površina temelja je<br />
2<br />
F = 21. 00 ⋅ 7.<br />
00 = 147.<br />
00m<br />
Dodatni pritisak na tlo umanjen za težinu iskopanog tla iznosi<br />
p = ( 90.<br />
0 −18.<br />
5⋅<br />
3.<br />
00)<br />
⋅147.<br />
00 = 5071.<br />
50kN<br />
Sleganje iznosi<br />
2 ( 1− 0.<br />
4 ) ⋅5071.<br />
50<br />
1<br />
⋅ 0.<br />
83 = 0.<br />
006m<br />
6.<br />
00mm.<br />
s =<br />
=<br />
4200 ⋅147.<br />
00<br />
Tada je vrednost koeficijenta posteljice tla<br />
0.<br />
09<br />
k =<br />
⋅1000<br />
= 15000kN<br />
/ m<br />
0.<br />
006<br />
3<br />
- 100 -
2. Uporedni prikaz rezultata proračuna po pretpostavci<br />
nedeformabilnog temelja i bez uticaja deformabilnosti tla, i<br />
temelja fundiranog na elastičnoj podlozi<br />
Za skicu temelja datog na slici 72. sa datim vrednostima sila P =<br />
360.00 kN, raspona l = 8.0 m1, dimenzija poprečnog preseka temelja<br />
b/d = 100/60 cm., MB 30, napona u temeljnoj spojnici σ = 0.09 MPa i<br />
koeficijenta posteljice tla k = 15000 kN/m 3 , dati su uporedni rezultati<br />
proračuna po pretpostavci nedeformabilnog temelja i bez uticaja<br />
deformabilnosti tla, i temelja fundiranog na elastičnoj podlozi.<br />
Na slici 73. dati su rezultati proračuna po pretpostavci<br />
nedoformabilnog temelja i bez uticaja deformabilnosti tla.<br />
[dT]<br />
(kN)<br />
360.0<br />
[dM]<br />
(kNm)<br />
f Y<br />
(cm)<br />
90<br />
1 I<br />
2<br />
360 360<br />
8<br />
720.0<br />
0.89<br />
Slika 73. Rezultati proračuna po pretpostavci nedeformabilog temelja<br />
Rezultati proračuna koji je rađen uzimajući u obzir deformacione<br />
karakteristike tla i temelja prikazani su na slici 74.<br />
- 101 -<br />
360.0
Dijagram momenata savijanja (kNm)<br />
Dijagram napona u tlu (kN/m2)<br />
Dijagram sleganja tla – deformacije temelja (mm.)<br />
Slika 74. Rezultati proračuna po metodi fundiranja na elastičnoj podlozi<br />
Upoređujući rezultate proračuna uočljive su sledeće razlike:<br />
- Moment savijanja u temelju je za 21% manji u kada se<br />
proračunava po metodi fundiranja na elastičnoj podlozi.<br />
- Naponi u tlu za slučaj proračuna metodom fundiranja na<br />
elastičnoj podlozi nisu ravnomerni po celoj dužini temelja već<br />
su veći ispod sila P a manji na sredini raspona. Ovo je<br />
sasvim logično obzirom da su u proračunu uzete<br />
deformacione karakteristike tla i temelja.<br />
- Sleganje tla, odnosno deformacija temelja, za slučaj<br />
proračuna metodom fundiranja na elastičnoj podlozi su veća<br />
ispod sila a manja na sredini raspona.<br />
Iz napred navedenog može se zaključiti da primena metode<br />
proračuna temelja na elastičnoj podlozi u odnosu na proračun<br />
temelja kao nedeformabilne konstrukcije daje manje momente<br />
savijanja u temeljnoj konstrukciji pa time i ekonomičniji utrošak<br />
armature u temelju, i realan raspored napona u temeljnoj spojnici<br />
kao i deformacije temeljne konstrukcije.<br />
- 102 -
VI. KONSTRUKTIVNE POJEDINOSTI TEMELJENJA<br />
Prilikom projektovanja i izvođenja temeljnih konstrukcija neophodno<br />
je voditi računa o određenim principima i detaljima koji su propisani<br />
Pravilnikom o normativima za temeljenje građevinskih <strong>objekata</strong><br />
(Službeni list SFRJ, br.:15/89) i Pravilnikom o tehničkim normativima<br />
za izgradnju <strong>objekata</strong> visokogradnje u seizmičkim područjima<br />
(Službeni list SFRJ, od 25.02.1981. godine).<br />
1. MEĐUSOBNA POVEZANOST TEMELJA<br />
Temelji moraju biti međusobno povezani veznim gredama u oba<br />
ortogonalna pravca (Slika 75).<br />
Slika 75. Način povezivanja temelja<br />
- 103 -
Vezne grede se usvajaju kao konstruktivni elementi približnih<br />
dimenzija 40/40 cm. sa minimalno propisanim procentom armiranja.<br />
Njihova uloga je dvostruka - da spreče međusobno razmicanje<br />
temelja i da smanje diferencijalna sleganja susednih temelja.<br />
2. TEMELJENJE NA ISTOJ I RAZLIČITIM KOTAMA<br />
Treba težiti da temelji objekta budu fundirani na istoj dubini. Razlog<br />
za ovo je sadržan u činjenici da temelji fundirani na višoj koti<br />
prouzrokuju horizntalne pritiske tla koji se prenose na konstrukciju<br />
objekta koja je na nižoj koti fundirana.<br />
Kako ovo nije uvek moguće ostvariti, bilo zbog projektantskih<br />
zahteva ili prirodnog nagiba terena, tada se vrši postepeno<br />
kaskadiranje temelja (Slika 76).<br />
Slika 76. Kaskadiranje temelja<br />
U ovakvim sluajevima denivelisanje temelja se izvodi u kaskadama<br />
odnosa visine prema dužini 1/2, odnosno u praksi 50/100 cm.<br />
Na ovaj nain vrši se kaskadiranje kako trakastih temelja, tako i<br />
veznih greda i kontra ploča.<br />
U slučajevima fundiranja uz, postojeće, susedne objekte obaveza je<br />
da se temelji novog objekta izvedu na dubini fundiranja susednog<br />
objekta. Tu postoje dva slučaja:<br />
- 104 -
a/ Temelj suseda je dublje fundiran od potrebne kote fundiranja<br />
novog objekta (Slika 77). Tada se temelj novog objekta mora spustiti<br />
na kotu fundiranja susednog objekta.<br />
Slika 77. Slučaj fundiranja kada je postojeći temelj dublje fundiran od<br />
novoprojektovanog<br />
b/ Temelj suseda je pliće fundiran od potrebne kote fundiranja novog<br />
objekta (Slika 78). Tada se vrši spuštanje temelja suseda na kotu<br />
fundiranja temelja novog objekta. Ova operacija se radi pre<br />
izvođenja novog objekta.<br />
Slika 78. Slučaj fundiranja kada je postojeći temelj pliće fundiran od<br />
novoprojektovanog<br />
- 105 -
Spuštanje postojećeg temelja na projektovanu kotu izvodi se putem<br />
podbetoniranja istog. Da bi se izvelo podbetoniranje, potrebno je<br />
prvo izvršiti iskop ispod temelja, pa potom betonirati prostor ispod<br />
temelja. Da bi se obezbedio dobar kontakt između postojećeg<br />
temelja i podbetoniranog dela, potrebno je donju površinu<br />
postojećeg temelja dobro očistiti od zemlje, a da bi umanjili efekte<br />
skupljanja betona deo prostora visine oko 25 cm. ispod postojećeg<br />
temelja betonira se betonom sa malim vodocementnim faktorom<br />
(beton "vlažan kao zemlja"). Ovaj sloj betona ugrađuje se nabijanjem<br />
pomoću drvenih oblica ili vibratorom.<br />
Kako nije moguće izvršiti podbetoniranje temelja odjednom po celoj<br />
njegovoj dužini, jer bi se ugrozila stabilnost objekta, to se postupak<br />
iskopa zemlje i podbetoniranje vrši u lamelama duzine 1,0 do 1,2<br />
metra, sa preskokom ("u šah poretku"), kako je prikazanona slici 78.<br />
Ovim načinom se sprečavaju deformacije postojećeg temelja i zida<br />
iznad njega.<br />
3. ZAŠTITA ARMATURE TEMELJA<br />
Prilikom izvođenja armiranih temelja neophodno je da armatura bude<br />
postavljena na istu podlogu. To podrazumeva da se ne sme<br />
postavljati armatura direktno na tlo kao što su glina, peskovita glina i<br />
les, jer zaprljana armatura ne može ostvariti atheziju sa betonom.<br />
Zato se ili izvodi sloj "mršavog" betona (beton čvrstoće MB5 do<br />
MB10) debljine 5 cm. na koji se postavlja armatura (Slika 79), ili se,<br />
u slučajevim postavljanja tampon sloja šljunka armatura postavlja<br />
direktno na šlunak (Slika 80).<br />
Slika 79. Izvođenje temelja na sloju betona male čvrstoće<br />
- 106 -
Slika 80. Izvođenje temelja na tampon sloju šljunka<br />
4. MINIMALNA DUBINA FUNDIRANJA<br />
Minimalna dubina fundiranja uslovljena je sa dva parametra:<br />
- oslanjanje temalja na nosivo tlo;<br />
- dubina mržnjenja tla.<br />
Temelji se moraju postaviti tako da zadovolje oba navedena uslova.<br />
Često pri samoj površini tla nalaze se slojevi sa organskim<br />
primesama, koje su podložne truljenju. U ovim slučajevima<br />
temeljenje se obavlja na dubini ispod ovih slojeva.<br />
Dubina mržnjenja tla zavisi od lokalnih klimatskih uslova. Temelji se<br />
moraju postaviti na dubinu 10 do 20 cm. veću od dubine smrzavanja<br />
tla. U suprotnom voda koja se nalazi u porama tla, prilikom<br />
mržnjenja menja zapreminu pa time dolazi do promene uslova<br />
oslanja temelja na tlo i do razaranja samog tla.<br />
U našim klimatskim prilikama preporuka je da se objekat fundira na<br />
dubini od najmanje 80,0 cm.<br />
5. NAČIN IZVOĐENJA POTPORNIH ZIDOVA<br />
Potporni zidovi se izvode u segmentima, odnosno dužinama od 4.00<br />
do 5.00 metara (Slika 81). Razlozi za ovaj način izvođenja je<br />
sadržan u sledećim činjenicama:<br />
- 107 -
- Prilikom iskopa, odnosno zasecanja tla, većih dužina<br />
potrebno je obezbediti da se ceo zasečeni front zemlje ne<br />
obruši;<br />
- Obzirom da ovakvim načinom izvođenja elementi potpornog<br />
zida su međusobno dilatirani, time je sprečen negativni efekat<br />
uticaja temperaturnih dilatacija koje na većim dužinama<br />
poprečni presek zida ne može da prihvati pa bi došlo do<br />
pojave prslina u zidu.<br />
Slika 81. Postupak izvođenja potpornih zidova po fazama<br />
Ovaj način izvođenja potpornih zidova u praksi naziva se "izvođenje<br />
u kampadama".<br />
Kod potpornih zidova potrebno je voditi računa i o sledećim detaljima<br />
(Slika 82).<br />
Slika 82. Detalj izvođenja potpornog zida<br />
- 108 -
Prednju, vidnu, stranu zida treba izvesti sa otklonom od vertikale za<br />
5 do 10 cm. Ovo treba učiniti iz dva razloga:<br />
- Obzirom da su naponi u temeljnoj spojnici veći u tački 1 nego<br />
u tački 2, to će i sleganja tla biti veče u tački 1. Iz tog razloga<br />
može doći do delimične rotacije potpornog zida pa se<br />
predviđenim otklonom sprečava mogućnost da zid zauzme<br />
položaj sa negativnim otklonom.<br />
- U slučaju kada je zid izveden tako da je prednja strana zida<br />
apsolutno vertikalna i da nema nikakvog otklona, u tom<br />
slučaju, a posebno kod većih visina zida, pojavljuje se<br />
neprijatan psihološki efekat kod ljudi koji se nalaze ispred<br />
zida.<br />
Da bi se sprečila pojava podzemnih voda iza potpornog zida i time<br />
se povećala sila pritiska na zid koji bi mogao da ugrozi stabilnost<br />
zida, posebno ako zid nije računat na pritisak od podzemne vode,<br />
izvode se otvori za dreniranje vode iza zida. Ti otvori se postavljaju<br />
na međusobnom razmaku od 1.00 do 1.20 m 1 . Poprečni presek<br />
otvora je oko 5.00 cm. U praksi ovi otvori se nazivaju "barbakane".<br />
U cilju da se obezbedi pouzdano dreniranje tla iza zida prvo se<br />
nasipa sloj krupnozrnog šljunka, zatim se nasipa sloj sitnozrnog<br />
šljunka i na kraju sloj tla koje je uzeto iz samoniklog tla prilikom<br />
iskopa.<br />
- 109 -
VII. GEOMEHANIČKI ELABORAT<br />
Ovo poglavlje obuhvata objašnjenja šta projektant konstrukcije<br />
dostavlja inženjeru geomehanike i koje podatke dobija u<br />
geomehaničkom elaboratu a neophodni su za korektni projekat i<br />
proračun fundiranja objekta.<br />
Slika 83. Situaciona podloga sa prikazanim bušotinama<br />
- 110 -
Projektant dostavlja geomehaničaru osnovu objekta na situacionom<br />
planu (Slika 83), presek kroz objekat (Slika 84) gde je definisana<br />
kota planiranog fundiranja objekta, spratnost, konstruktivni sistem i<br />
opterećenje od objekta.<br />
TAVAN<br />
IV SPRAT<br />
IIII SPRAT<br />
II SPRAT<br />
I SPRAT<br />
PODRUM<br />
Slika 84. Presek kroz objekat sa prikazom slojeva tla<br />
Na osnovu datih podataka inženjer geomehanike vrši ispitivanje tla<br />
na kojem će se obaviti <strong>fundiranje</strong> objekta. Na licu mesta se rade<br />
istražene bušotine i jame. Tom prilikom uzimaju se uzorci tla. Na<br />
osnovu uzoraka tla određuju se dubine pojedinih slojeva tla, njihov<br />
međusobni položaj, geomehaničke karakteristike svakog sloja tla i<br />
nivo podzemnih voda (*).<br />
______________________________________________________<br />
(*) Podaci uzeti iz Geomehaničkog elaborata preduzeća Omni Projekt, Beograd<br />
- 111 -
Slika 85. Prikaz nalaza uzoraka uzetih iz bušotine<br />
- 112 -
Dubina ispitivanja tla određena je sledećim izrazom<br />
p ⋅ B<br />
D = (113)<br />
100<br />
Gde je D dubina ispitivanja izražena u metrima, p prosečno<br />
specifično opterećenje u temeljnoj spojnici izraženo u kN/m 2 i B<br />
širina objekta pri dnu temelja izražena u metrima.<br />
U geomehaničkom elaboratu za svaku bušotinu daju se navedeni<br />
podaci sa opisom svakog sloja tla (Slika 85).<br />
Takođe, daju se preseci kroz istražne bušotine iz kojih se vide<br />
dubine i međusobni položaj slojeva tla (Slika 84).<br />
U okviru geomehaničkog elaborata projektant konstrukcije objekta<br />
dobija sledeće podatke:<br />
1. Saglasnost geomehanišara da se <strong>fundiranje</strong> obavi u<br />
predviđenom sloju ili sugestiju da se <strong>fundiranje</strong> izvrši u<br />
nekom drugom sloju ako je to neophodno.<br />
2. Sugestiju geomehaničara za način fundiranja i eventualne<br />
intervencije u tlu ako se za njih ukaže potreba, kao što je<br />
zamena tla na primer.<br />
3. Geomehaničke karakteriske tla kao što su modul stišljivosti<br />
Ms, ugao unutrašnjeg trenja ϕ, vrednost kohezije c, jedinična<br />
dozv.<br />
zapremiska težina tla γ, dozvoljena nosivost tla σ z ,<br />
predviđeno ukupno sleganje objekta s i razliku sleganja<br />
pojedinih tačaka temelja po dužini objekta odnosno<br />
diferencijalna sleganja ∆ s.<br />
Svi navedeni podaci predstavljaju podlogu za projetovanje i<br />
dimenzionisanje temelja predmetnog objekta.<br />
- 113 -
VIII. LITERATURA<br />
Stevanović Stevan: Fundiranje I, Naučna knjiga, Beograd, 1989<br />
Whitlow Roy: Basic Soil Mechanics, Longman, New York, 1989<br />
Vujičić Čedomir: Fundiranje I, Naučna knjiga, Beograd, 1985<br />
Vujičić Čedomir: Fundiranje II, Naučna knjiga, Beograd, 1991<br />
Todorović Tiosav: Osnovi geotehnike u bujičarstvu, Univerzitet u Beogradu,<br />
Beograd, 1991<br />
Bowles J.E.: Foundation Analysis and Design, Mc Graw-Hill Book Co.,<br />
New York, 1970<br />
Leonhardt F.: Forlesungen uber Massivbau, Dritter Teil, Berlin, 1977<br />
Dimitrijević Milorad: Osnovi mehanike tla, AS 0.3.7, <strong>Arhitektonski</strong> <strong>fakultet</strong>,<br />
Beograd, 1974<br />
Kasagrande L.: Geomehanika omogućuje uštedu, Građevinska knjiga,<br />
Beograd, 1955<br />
Pravilnik o normativima za temeljenje građevinskih<br />
<strong>objekata</strong>, Službeni list SFRJ, br.:15, 1989<br />
Pravilnik o tehničkim normativima za izgradnju <strong>objekata</strong><br />
visokogradnje u seizmičkim područjima, Službeni list<br />
SFRJ, 25.02.1981<br />
Pravilnik o tehničkim normativima za beton i armirani<br />
beton, Službeni list SFRJ, br.: 11, 1987<br />
- 114 -
Prof. dr Milan Gli{i} , dipl.ing.arh., ro |en je u<br />
Beogradu 1949. godine. U svojoj dugogodi{njoj<br />
praksi radio je na izradi projekata konstrukcija<br />
<strong>arhitektonskih</strong> <strong>objekata</strong>, izvo|enju i nadzoru<br />
radova, a dvadeset pet godina u ~estvujeu nastavi<br />
na Arhitektonskom <strong>fakultet</strong>u Univerziteta u<br />
Beogradu na Katedri za statiku konstrukcija.<br />
Poslednjih petnaest godina dr`i predavanja na<br />
predmetima : Betonske konstrukcije, Fundiranje<br />
<strong>arhitektonskih</strong> <strong>objekata</strong> i Konstruisanje skloni{ta.