19.06.2013 Views

fundiranje arhitektonskih objekata - Arhitektonski fakultet ...

fundiranje arhitektonskih objekata - Arhitektonski fakultet ...

fundiranje arhitektonskih objekata - Arhitektonski fakultet ...

SHOW MORE
SHOW LESS

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.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!