duboko temeljenje i poboljšanje temeljnog tla - Građevinski fakultet
duboko temeljenje i poboljšanje temeljnog tla - Građevinski fakultet
duboko temeljenje i poboljšanje temeljnog tla - Građevinski fakultet
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
TANJA ROJE-BONACCI<br />
DUBOKO TEMELJENJE I<br />
POBOLJŠANJE TEMELJNOG<br />
TLA<br />
SVEUČILIŠTE U SPLITU,<br />
GRAĐEVINSKO–ARHITEKTONSKI FAKULTET<br />
Split, 2008.
1 UVOD 1<br />
2 OSNOVNE VRSTE TEMELJENJA 4<br />
2.1 PLITKO TEMELJENJE 4<br />
2.2 PRODUBLJENO TEMELJENJE 7<br />
2.3 DUBOKO TEMELJENJE 7<br />
2.4 HIBRIDNO TEMELJENJE 10<br />
2.5 TEMELJENJE NA POBOLJŠANOM TLU 11<br />
2.6 POSEBNE VRSTE TEMELJA 11<br />
2.7 PODTEMELJNE GRAĐEVINE 12<br />
3 ODABIR NAČINA I DUBINE TEMELJENJA 14<br />
3.1 ODABIR PREMA ZAHTJEVIMA GRAĐEVINE 14<br />
3.2 ODABIR PREMA KRITERIJU DOZVOLJENOG SLIJEGANJA 15<br />
4 DUBOKO TEMELJENJE 16<br />
4.1 PODJELA DUBOKIH TEMELJA PREMA STUPNJU POREMEĆAJU OKOLNOG TLA16<br />
4.2 PRIJENOS SILA KOD DUBOKIH TEMELJA 19<br />
5 PILOTI 34<br />
5.1 OPĆENITO 34<br />
5.2 PODJELA PILOTA PREMA NAČINU IZVOĐENJA 38<br />
5.3 PODJELA PILOTA PREMA VRSTI MATERIJALA 39<br />
5.4 PRIJENOS SILA 41<br />
5.5 PRORAČUNI NOSIVOSTI PILOTA 42<br />
5.6 NEGATIVNO TRENJE 58<br />
5.7 PILOT OPTEREĆEN VODORAVNOM SILOM 60<br />
5.8 SLIJEGANJE PILOTA 77<br />
5.9 GRUPE PILOTA 78<br />
5.10 PRIMJENA EUROCODE 7 U PROJEKTIRANJU PILOTA 85<br />
5.11 POGLAVLJE 7 EUROKODA 7 –PILOTI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.<br />
5.12 VRSTE I NAČINI IZVOĐENJA PILOTA 103<br />
6 DUBOKI MASIVNI TEMELJI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.<br />
7 VLAČNI TEMELJI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.<br />
7.1 OPĆENITO ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.<br />
7.2 5.2 PLITKI VLAČNI TEMELJI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.<br />
7.3 DUBOKI VLAČNI TEMELJI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.<br />
3
1 UVOD<br />
TEMELJ je dio građevine kojim se opterećenja iz KONTROLIRANE građevine<br />
prenose u PRIRODNU sredinu, tlo, na način da građevina bude trajno upotrebljiva.<br />
TEMELJ je sastavni dio svake građevine, a oblik temelja i dubina temeljenja ovise o<br />
vrsti građevine i osobinama <strong>tla</strong> ispod nje. Temelj nikad nije sam sebi svrha. Na slici<br />
1.1 prikazani su osnovni pojmovi vezani uz temelj.<br />
dodirni pritisak<br />
površina <strong>tla</strong><br />
dubina temeljenja D f<br />
p 0 temeljna ploha<br />
širina temelja B<br />
Slika 1.1 Osnovni pojmovi kod temelja<br />
Izbor načina temeljna može se prikazati dijagramom kao na slici 1.2. Način<br />
temeljenja ovisan je o nizu čimbenika koje je potrebno utvrditi prije projektiranja<br />
temelja. U protivnom <strong>temeljenje</strong> može biti ograničavajući čimbenik u ostvarenju<br />
projektirane građevine kako tehnički tako pogotovo ekonomski. Iz tog razloga<br />
potrebno je vrlo pažljivo pristupiti radnjama opisanim na slici 1.2<br />
.<br />
PRIKUPLJANJE PODATAKA O GRAĐEVINI, POJEDINOSTIMA IZ<br />
PROJEKTA I PODATAKA O PODTEMELJNOM TLU<br />
PODACI O GEOLOGIJI LOKACIJE<br />
PRIKUPLJANJE PODATAKA O TEMELJENJU SUSJEDNIH GRAĐEVINA<br />
PROGRAM I IZVEDBA ISTRAŽNIH RADOVA<br />
OCJENA PODATAKA I ODABIR NAČINA TEMELJENJA<br />
PLITKO<br />
TEMELJENJE<br />
DUBOKO<br />
TEMELJENJE<br />
HIBRIDNO<br />
TEMELJENJE<br />
TEMELJENJE NA<br />
POBOLJŠANOM TLU<br />
Slika 1.2 Postupak projektiranja temeljenja (Collin, 2002. i Lymon i dr. 2006.)<br />
Collin daje izbor između tri mogućnosti. Njegov prijedlog moguće je i proširiti.<br />
Tako Lymon i drugi (2006.) uvodi pojam HIBRIDNOG TEMELJENJA. Radi se o<br />
kombinaciji pilota i ploča za potrebe temeljenja izrazito visokih zgrada. Metoda nije<br />
1
nova, spominje se još 1996. (El-Mossallamy), ali joj je tek Lymon dao odgovarajući<br />
naziv.<br />
Za odabir vrste i načina temeljenja, osim u najjednostavnijim slučajevima plitkog<br />
temeljenja, često je presudan izvođač i oprema s kojom isti raspolaže. Nerijetko<br />
izvođači, za vlastitu tehnologiju, nude i vlastite projekte. Kako se tehnologija i dalje<br />
razvija tako se mogućnosti temeljenja šire do neslućenih razmjera.<br />
U posljednjih dvadesetak godina pojavilo se niz novih tehnologija u području<br />
<strong>duboko</strong>g temeljenja. To se posebno odnosi na tehnologije izrade stupnjaka – pilota.<br />
Tu se može ukazati na tehniku mlaznog injektiranja, tehniku izrade mikropilota,<br />
tehnniku miješanja ja licu mjesta (Mixed in place, MIP) i raznih vrsta nabijenih,<br />
šljunčanih pilota sa ili bez dodatka veziva i armatura.<br />
Nove tehnologije izbrisale su oštru granicu između nosivih, čvrstih tijela, pilota,<br />
uglavnom armiranih i poboljšanja <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong> mikropilotima, šljunčanim pilotima i<br />
mlazno injektiranim pilotima. U tom smislu upozorava se čitatelj da je na<br />
geotehničaru vrlo ozbiljna odluka kako će tretirati neku od mjera poboljšanja <strong>tla</strong>. Dok<br />
je kod pilota djelovanje jasno, kod nekih od novih tehnologija učinci se miješaju, što<br />
može biti opasno po građevinu koja se na takve temelje polaže.<br />
Tehnika mlaznog injektiranja razvila se iz injektiranja za potrebe brtvljenja pri<br />
izgradnji velikih brana. Izgradnja velikih brana je danas gotovo zaboravljena, ali je<br />
tehnologija injektiranja ostala, napredovala i preobrazila se u vrlo korisnu tehnologiju<br />
za izvedbu između ostalog i dubokih temelja. To naravno ne isključuje klasične<br />
izvedbe pilota, ali bitno širi mogućnost njihove primjene.<br />
Tehnika izrade mikropilota razvila se iz potrebe izvedbe pilota na mjestima gdje je<br />
teško doprijeti u tlo glomaznim strojevima, kao na pr. kod sanacije starih temelja kada<br />
je potrebno raditi u niskim podrumima. Osim te primjene mikropiloti su u upotrebi<br />
kao mjera poboljšanja <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong>. Nose razne nazive i izvode se na razne načine i<br />
od različitih materijala, ali se sve svodi na isto, tj. na stupove malih promjera<br />
izvedene na licu mjesta ili zabijene u tlo. Tehnologije su vrlo različite. Betonski<br />
mikropiloti mogu imati armaturu u središtu poprečnog presjeka. Armatura je<br />
obavijena malterom metodom injektiranja. Sve ostalo su varijante.<br />
Tehnika izvedbe poboljšanja <strong>tla</strong>, koju u svom dijagramu odlučivanja spominje<br />
Collin (2002.), sastoji se od niza različitih zahvata. To može biti <strong>poboljšanje</strong><br />
2
svojstava izvedbom šljunčanih pilota, izvedenih različitim tehnologijama, ali u suštini<br />
istog smisla; povećanja gustoće pod<strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong> i ubrzanja procesa konsolidacije<br />
učinkom radijalnog dreniranja. Može biti dinamička stabilizacija, nabijanje površine<br />
<strong>tla</strong> teškim utegom koji sustavno slobodno pada kao i dubinsko vibriranje <strong>tla</strong>. Tu spada<br />
i zamjena površinskih slojeva <strong>tla</strong> uz upotrebu geotekstila koji tlu dodaje vlačnu<br />
čvrstoću i omogućuje odvajanja slojeva razne krupnoće bez potrebe izvedbe filtarskog<br />
sloja. U <strong>poboljšanje</strong> pod<strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong> spadaju razne tehnike zamjene <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong><br />
mješavinom <strong>tla</strong> i veziva. I posljednje, ali ne i konačno, tu spadaju različite tehnike<br />
izvedbe mikropilota, mlazno injektiranih stupnjaka i slični podtemeljni zahvati<br />
U ovom radu pokušati će se prikazati neka novija tehnološka dostignuća u<br />
posebnim zahvatima kod temeljenja. Pri tom valja napomenuti da se gotovo<br />
svakodnevno pojavljuju novosti u tehnološkim mogućnostima ali osnovna ideja ostaje<br />
ista. KAKO GRADITI NA LOŠEM TLU ZAHTJEVNE GRAĐEVINE U BILO<br />
KOJEM SMISLU.<br />
Za podsjetnik čitatelju navesti će se samo nekoliko primjera:<br />
- <strong>temeljenje</strong> nebodera;<br />
- izgradnja mostova u <strong>duboko</strong>j vodi na mulju;<br />
- izgradnja gradova na nepodesnim terenima,<br />
- <strong>temeljenje</strong> naftnih platformi, itd. (čitateljima je prepuštena nadopuna).<br />
3
2 OSNOVNE VRSTE TEMELJENJA<br />
Klasifikacija temeljenja po vrstama naizgled je jednostavna. Razni autori<br />
priklanjaju se raznim podjelama prema vlastitom iskustvu i nahođenju. U ovom radu<br />
prikazat će ih se nekoliko, s tim da je detaljna podjela prijedlog autora, kao rezultat<br />
dugogodišnjeg iskustva.<br />
Jednu od podjela dao je Meyerhof (1951.) na način prikazan na slici 2.1. To je<br />
teoretska podjela po odnosu <strong>tla</strong> izvan temelja i položaja temeljne plohe, a služi za<br />
određivanje faktora nosivosti N c i N γ . Da bi problem mogao riješiti, Meyerhof je<br />
morao odabrati geometriju koja će poslužiti za određivanje potrebnih jednadžbi<br />
ravnoteže. Da bi riješio postavljenu zadaću Meyerhof dijeli temelje na one kružnog<br />
poprečnog presjeka i kavdratičnog poprečnog presjeka.<br />
a)β= -90° b)-90°
Prema ovoj definiciji u plitka temeljenja spadaju i temelji svih podzemnih<br />
građevina bez obzira na njihovu dubinu ispod površine <strong>tla</strong>. Pri njihovom proračunu u<br />
obzir treba uzeti najmanji nadsloj q 0 , koji pruža kontra teret pasivnom klinu.<br />
Po ovoj definiciji u plitka temeljenja spadaju i sva temeljenja na poboljšanom tlu,<br />
što ona u stvari i jesu, ali su uvjeti u tlu izmijenjeni.<br />
2.1.1 Podjela plitkog temeljenja po obliku temeljne stope<br />
Prema ovoj podjeli razlikuju se slijedeći oblici:<br />
- temelji samci, jedan temelj- jedan stup;<br />
- temeljne trake, nose zidove tj. opterećene su po cijeloj svojoj dužini;<br />
- temeljni roštilji, nose zidove i stupove istovremeno (ne treba ih miješati s<br />
konstrukcijama koje imaju vezne grede između elemenata temeljenja iz drugih<br />
razloga, na pr. seizmika)<br />
Slika 2.2 Temelji samci i temeljne trake<br />
Slika 2.3 Temeljni roštilji<br />
5
- temeljne ploče, rasprostiru opterećenje od zidova i stupova građevine na veliku<br />
površinu te smanjuju njegov intenzitet, (ovo nije jedini razlog izvedbe temeljnih ploča)<br />
Slika 2.4 Temeljna ploča<br />
- temeljni nosači, predstavljaju neprekinute temelje, točkasto opterećene stupovima<br />
građevine koju nose ili su podloga kolosijecima raznih šinskih vozila (kranske staze,<br />
kada nosači leže na tlu) kada su opterećeni pokretnim opterećenjem.<br />
A<br />
B<br />
A<br />
TLOCRT<br />
B<br />
PRESJEK A-A<br />
Slika 2.5 Temeljni nosač<br />
PRESJEK B-B<br />
2.1.2 Podjela plitkih temelja po krutosti<br />
Ponašanje plitkih temelja ovisi o njihovoj krutosti te se i proračun mora prilagoditi<br />
ovoj činjenici. Podjela se može izvršiti na:<br />
- krute plitke temelje (samci, trake, ponekad roštilji i ploče)<br />
- savitljive plitke temelje (temeljni nosači, roštilji, ploče)<br />
Za proračun i dimenzioniranje prema ovoj podjeli danas se koriste složeni<br />
proračuni na računalima za koje uglavnom postoje gotovi komercijalni programi.<br />
6
2.2 PRODUBLJENO TEMELJENJE<br />
To je svako ono <strong>temeljenje</strong> koje je dublje od plitkog, tj. temeljna stopa se nalazi<br />
dublje od najmanje potrebne dubine, a da zadovolji potrebe slijeganja i nosivosti. Po<br />
drugoj definiciji pod produbljenim se temeljima smatraju oni temelji čija je dodirna<br />
ploha temelj-tlo na dubini za koju vrijedi da je D f >B.<br />
Produbljeno <strong>temeljenje</strong> se može izvesti s razloga da se izbjegne <strong>temeljenje</strong> na<br />
lošijim, površinskim slojevima <strong>tla</strong> u istovrsnom materijalu ili da se prođe kroz jedan<br />
geološki sloj na pr. kvartarni, i dohvati čvrsta stijenska podloga, dobro zbijeni slojevi<br />
šljunka i slično.<br />
Produbljeno <strong>temeljenje</strong> ne podrazumijeva nikakve dodatne zahvate u zaštiti<br />
građevne jame niti izvedbu bilo kakvih zamjena i poboljšanja <strong>tla</strong> ispod temeljne<br />
plohe. Tim pretpostavkama je određena i moguća dubina izvedbe produbljenog<br />
temeljenja.<br />
2.3 DUBOKO TEMELJENJE<br />
Duboko <strong>temeljenje</strong> je svako ono <strong>temeljenje</strong> pri kojem se opterećenje na tlo osim<br />
preko dodirnog pritiska temeljne plohe na tlo, prenosi i trenjem po plaštu tijela<br />
ugrađenog u tlo ispod najniže kote građevine koju temelj nosi.<br />
Iznimku čine jedino piloti koji opterećenje predaju izravno na čvrstu stijensku<br />
podlogu.<br />
Duboko <strong>temeljenje</strong> primjenjuje se kod složenijih građevinskih zahvata, kada<br />
temeljno tlo, na dohvatljivoj dubini koja odgovara plitkom ili produbljenom<br />
temeljenju, nema svojstva koje mogu zadovoljiti traženu kakvoću s obzirom na<br />
dozvoljena slijeganja i /ili dozvoljenu nosivost. Duboko <strong>temeljenje</strong> primijeniti će se i<br />
kod temeljenja u <strong>duboko</strong>j vodi u kombinaciji sa složenim geotehničkim zahvatima.<br />
Upravo je <strong>temeljenje</strong> u <strong>duboko</strong>j vodi uzrokovalo razvoj tehnologija koje danas<br />
omogućuju radove svrstane pod naziv <strong>duboko</strong> <strong>temeljenje</strong>.<br />
Duboko <strong>temeljenje</strong> velikim je dijelom izvodljivo zahvaljujući naglom razvoju<br />
tehnologije. Duboki temelji se mogu podijeliti na podskupine ovisno o obliku temelja<br />
i prijenosu sila u tlo.<br />
2.3.1 Podjela dubokih temelja<br />
7
Nove tehnologije uvjetovale su pojavu novih vrsta dubokih temelja. Nastavno je<br />
klasična podjela dubokih temelja dopunjena s mogućnošću korištenja nove<br />
tehnologije.<br />
Osnovni oblici dubokih temelja mogu se prikazati kako slijedi:<br />
- duboki masivni temelji; pojedinačni temelji velikih tlocrtnih dimenzija (kesoni,<br />
bunari i sanduci), građevine koje s temeljem čine jedinstvenu cjelinu, kao na<br />
primjer priobalne građevine.<br />
Slika 2.6 Duboki masivni temelji izvedeni iskopom<br />
- duboki masivni temelji –prelazni tip ka pilotima, izvedeni metodom mlaznog<br />
injektiranja, metoda omogućava izvedbu ojačanog masivnog bloka ispod površine<br />
koju je potrebno temeljiti, nosivost ovakvog bloka računa se kao nosivost <strong>duboko</strong>g<br />
masivnog temelja koji nosi na trenje i na dodirnu plohu temelj-tlo. Ako su<br />
stupnjaci dovoljno daleko pretvaraju se u grupu pilota ili u niz pojedinačnih pilota.<br />
GRAĐEVINA<br />
TEMELJ<br />
MLAZNOINJEKTIRANI<br />
GLINA<br />
ŠLJUNKOVITI<br />
PIJESAK<br />
Slika 2.7 Duboki masivni temelj od mlazno injektiranih stupnjaka<br />
8
- piloti ili raščlanjeni duboki temelji; koji mogu opterećenje prenositi po principu<br />
jedan pilot jedan stup (pilon) ili mogu biti s naglavnom konstrukcijom spojeni u<br />
grupe koje prenose opterećenje s građevine preko naglavne konstrukcije na pilote<br />
pa u tlo.<br />
POTPORNI ZID<br />
NAGLAVNA PLOČA<br />
STUP<br />
NAGLAVNA GREDA<br />
PILOTI<br />
uspravni<br />
kosi<br />
Slika 2.8 Duboki, raščlanjeni temelji-piloti<br />
Ovo su samo osnovni primjeri iako nisu svi. Duboki temelji mogu se izvesti od<br />
elemenata dijafragmi. Ovisi o tlocrtnom obliku i rasporedu panela da li će se tretirati<br />
kao piloti izduženog tlocrta ili kao duboki masivni temelj. Na slici 2.9 prikazano je<br />
nekoliko mogućih tlocrtnih oblika ovakvih dubokih temelja.<br />
do 2,5 m<br />
do 2,5 m<br />
Slika 2.9 Tlocrtni oblici dubokih temelja izvedenih od panela tehnologijom dijafragmi<br />
i/ili mixed in place (MIP) tehnologijom<br />
Tehnologija «mixed in place» također omogućava stvaranje određenog tipa<br />
<strong>duboko</strong>g temeljenja. I ovdje ovisi o obliku podzemnog tijela kako će se računski<br />
tretirati ovakav tip <strong>duboko</strong>g temeljenja.<br />
Teško je povući oštru crtu između <strong>duboko</strong>g temeljenja i poboljšanja <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong>. Šljunčani<br />
nabijeni piloti uglavnom služe za <strong>poboljšanje</strong> <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong> ali uz dodatak cementnog veziva<br />
mogu postati nearmirani, nabijeni piloti. Mlazno injektiranje i mikropiloti mogu služiti u obje<br />
svrhe, pitanje je koncepta rješenja i proračunskog tretiranja zahvata. Nove tehnologije proširile<br />
9
su mogućnost primjene istih tehnologija izvedbe za različite geotehničke zahvate jer se isti<br />
tipovi tijela izvedenih u tlu koriste i u druge svrhe, na primjer za zaštitu građevnih jama.<br />
Iz tih razloga je gornju podjelu dubokih temelje potrebno shvatiti veoma uvjetno. Na<br />
geotehničaru je da procijeni o kakvom se zahvatu radi i da ga proračuna i dimenzionira tako da<br />
građevina koju nosi bude sigurna i stabilna, bez obzira na to kako zahvat u tlu nazvali.<br />
Slika 2.10 Uređaj za ″Mixed in place″ (MIP) izvedbu panela u tlu (Bauer, 2004.)<br />
2.4 HIBRIDNO TEMELJENJE<br />
Hibridno <strong>temeljenje</strong> nastaje kada ploča temeljena na pilotima ne leži isključivo na<br />
glavama pilota već preostalom površinom leži i oslanja se na tlo. Javlja se kod temeljenja<br />
nebodera. Lymon (2006.) daje za primjer temeljenja nebodera sa slike 2.8.<br />
10
Slika 2.11 Neboderi u Frankfurtu n/M, na hibridnim temeljima (Reese i dr, 2006.,<br />
prema El-Mossallamy i Franke, 1997)<br />
2.5 TEMELJENJE NA POBOLJŠANOM TLU<br />
Ovdje spadaju svi podtemeljni zahvati koji rezultiraju izvedbom plitkog temelja po<br />
definiciji iz stavka 2.1, ali ne preuzimaju ulogu temelja. Drugim riječima ovdje<br />
spadaju najrazličitiji zahvati za <strong>poboljšanje</strong> pod<strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong> u smislu njegovih<br />
svojstava prvenstveno stišljivosti, a naravno i nosivosti.<br />
Prema današnjem stanju tehnologije to su:<br />
- zamjena materijala sa ili bez upotrebe geotekstila;<br />
- dinamičko zbijanje <strong>tla</strong> s površine;<br />
- dubinsko vibriranje <strong>tla</strong>;<br />
- ubrzavanje procesa konsolidacija uspravnim drenovima;<br />
- povećanje gustoće <strong>tla</strong> ugradnjom šljunčanih pilota;<br />
- <strong>poboljšanje</strong> svojstava <strong>tla</strong> ugradnjom šljunčanih pilota uz vibriranje;<br />
- <strong>poboljšanje</strong> svojstava <strong>tla</strong> mlaznim injektiranjem;<br />
- <strong>poboljšanje</strong> svojstava <strong>tla</strong> sustavom mikropilota.<br />
2.6 POSEBNE VRSTE TEMELJA<br />
U ovu grupu spadaju sve vrste temelja koje nisu prethodno nabrojene.<br />
Posebne vrste dubokih temelja, kod kojih namjena konstrukcije zahtijeva određenu<br />
dubinu, mogu zadirati <strong>duboko</strong> ispod razine podzemne vode. Tada na njih ima učinak<br />
11
uzgon, koji se ne može zanemariti. To također mogu biti građevine koje se jednim<br />
svojim dijelom nalaze potopljene u vodu (suhi dokovi, brodske prevodnice, crpne<br />
stanice). Takve građevine zahtijevaju posebne zahvate osiguranja protiv negativnog<br />
učinka uzgona.<br />
Osim uzgona na temelje ponekad djeluju dovoljno velike vlačne sile, koje<br />
zahtijevaju posebne zahvate za njihovo savladavanje. To također zahtijeva posebne<br />
zahvate kod temeljenja. U toj grupi prema odnosu dodirnih pritisaka i težine<br />
građevine možemo izvršiti podjelu na:<br />
⎯<br />
⎯<br />
⎯<br />
zamjenjujuće temelji; dimenzionirani tako da je u toku korištenja građevine<br />
dodirni pritisak temelj-tlo približno jednak nuli. To su krute, sandučaste<br />
konstrukcije, ukopane u tlo do potrebne dubine. Ovakvi temelji proračunski<br />
(teoretski) ne izazivaju dodatna slijeganja.<br />
plivajući temelji; kod kojih je uzgon u toku korištenja građevine veći od<br />
njene korisne težine. Takve je temelje potrebno dodatno povezati s tlom da<br />
ne dođe do isplivavanja građevine. Pri tom se mogu koristiti vlačni piloti,<br />
geotehnička sidra i neka druga tehnološka rješenja<br />
vlačni temelji, koji moraju savladati vlačne sile da bi građevine bila stabilna i<br />
sigurna. Mogu biti gravitacioni, vlačni piloti, geotehnička sidra i slično,<br />
2.7 PODTEMELJNE GRAĐEVINE<br />
Ove se građevine javljaju u područjima pojave mogućih proloma <strong>tla</strong> ili pojave<br />
12
kaverni i pukotina velikih dimenzija. To su građevine koje moraju preuzeti<br />
opterećenje s površine i pri tom premostiti dio prostora na koji nije moguće osloniti<br />
temelje. Svaka ovakva građevina je sasvim posebna i neponovljiva. Na geotehničaru<br />
je da potraži optimalno rješenje za svaki pojedini slučaj.<br />
Slika 2.12 Kaverna ispod brze ceste Splin –Klis na mjestu umjetnog tunela Klis –<br />
Grlo<br />
Kaverna sa slike otkrivena je slučajno prilikom miniranja za temelj srednjeg stupa<br />
umjetnog tunela Klis-Grlo. Iskop je izveden u površinskoj zoni krša koja je<br />
intenzivno okršena i puna kaverni i pukotina, praznih i/ili ispunjenih glinom<br />
crvenicom. Ovakve pojave su vrlo opasne ako ostanu neotkrivene. Dio temelja za<br />
srednji stup umjetnog tunela i dio ceste na kojem je otkrivena kaverna premošten je<br />
odgovarajućom AB pločom.<br />
13
3 ODABIR NAČINA I DUBINE TEMELJENJA<br />
Minimalna dubina temeljenja određena je propisima. Mora zadovoljiti uvjet da temeljna<br />
ploha bude ispod dubine smrzavanja. Za Hrvatsku je to 0,8 m ispod površine terena.<br />
U klimatskim predjelima koji su dugotrajno pod utjecajem vrlo niskih temperatura vrijede<br />
sasvim drugi uvjeti za <strong>temeljenje</strong>. Čitatelja se upućuje na literaturu (Phukan, 1991.)<br />
3.1 ODABIR PREMA ZAHTJEVIMA GRAĐEVINE<br />
Ovaj odabir prvenstveno se oslanja na potrebe građevine, ne vodi računa o<br />
osobinama pod<strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong>. Odabir je prikazan tabelarno u tabeli 3.1.<br />
Tabela 3.1 Tipična građevina i njeni temelji<br />
GRAÐEVINA SVRHA NOSIVI SKLOP TEMELJ<br />
ZGRADA<br />
MOST<br />
POTPORNA<br />
GRAÐEVINA<br />
BRANE<br />
DIMNJACI,<br />
STUPOVI, PILONI,<br />
TORNJEVI<br />
REZERVOARI,<br />
SILOSI<br />
STAZE DIZALICA<br />
PODOVI<br />
(prostori s teškim<br />
vozilima i sl)<br />
AERODROMSKE<br />
PISTE<br />
Omeđuje i zatvara<br />
prostor<br />
Savladava veće<br />
raspone u prostoru<br />
Savladava visinske<br />
razlike u terenu<br />
Savladava denivelaciju<br />
vode<br />
Dosizanje velikih<br />
visina (antenski,<br />
dalekovodni, žičare)<br />
Skladištenje rasutih<br />
tereta, tekućina i<br />
plinova<br />
Kretanje dizalica<br />
(nema diferencijalnog<br />
slijeganja)<br />
Oslanjanje i prevoz<br />
teških tereta<br />
slijetanje i uzlijetanje<br />
zrakoplova<br />
zidovi, stupovi, ploče,<br />
grede<br />
grede, ploče, okviri,<br />
rešetke, lukovi,<br />
stupovi, piloni, zatege<br />
masivni zid, ploče<br />
masivni zid, ljuska,<br />
nasip<br />
masivne, vitke<br />
konstrukcije, rešetke<br />
kugle, valjci, saćaste<br />
čelije<br />
zidovi, grede na više<br />
ležajeva na stupovima<br />
ploče<br />
kolnička konstrukcija<br />
posebnih zahtjeva<br />
KOLNICI vozila na kotačima kolnička konstrukcija<br />
KOLOSJECI šinska vozila šine na pragovima<br />
samac, traka,<br />
ploča<br />
samci, ploče,<br />
vlačni temelji<br />
trake, sidra<br />
trake, ploče<br />
samci, ploče,<br />
vlačni temelji<br />
ploče, trake,<br />
roštilji<br />
trake,<br />
kontinuirani<br />
nosači, nosač na<br />
el. podlozi<br />
ploče na<br />
elastičnoj<br />
podlozi<br />
plošni elastični<br />
nosač na el.<br />
podlozi<br />
plošni elastični<br />
nosač na el.<br />
podlozi<br />
linijski elastični<br />
nosač na el.<br />
podlozi<br />
14
Općenito gledajući, pobrojane su sve vrste građevina po namjeni, a ne po vrsti<br />
nosive konstrukcije. Odabir pokazuje da u građevinarstvu i nema tako velike<br />
raznolikosti u vrsti građevina, koliko bi se moglo očekivati. U tabeli su pobrojane<br />
isključivo vrste plitkog temeljenja, jer je građevina povezana isključivo s potrebnom<br />
vrste temelja, ali ne i s veličinom dozvoljenog slijeganja.<br />
3.2 ODABIR PREMA KRITERIJU DOZVOLJENOG SLIJEGANJA<br />
Vrstu temelja potrebno je prilagoditi vrsti <strong>tla</strong> te vrsti i namjeni građevine. Vrsta i<br />
namjena građevine uvjetuju dozvoljena ukupna i diferencijalna slijeganja. Vrste<br />
temelja ovisno o kakvoći <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong> i vrsti nosive konstrukcije, mogu se podijeliti<br />
na način prikazan u tabeli 3.2.<br />
Tabela 3.2 Odabir načina temeljenja prema zahtjevima konstrukcije i svojstvima <strong>tla</strong><br />
a) malo stišljiva <strong>tla</strong>, minimalne deformacije;<br />
NOSIVA KONSTRUKCIJA<br />
građevine na stupovima<br />
građevine sa zidovima<br />
VRSTA TEMELJA<br />
temelji samci<br />
temeljne trake<br />
b) jače stišljiva, nehomogena <strong>tla</strong>, veće deformacije;<br />
NOSIVA KONSTRUKCIJA<br />
građevine na stupovima<br />
građevine s nosivim zidovima<br />
kombinacije zidova i stupova<br />
VRSTA TEMELJA<br />
temeljni nosači<br />
temeljni roštilji<br />
temeljni roštilji<br />
temeljne ploče<br />
temeljni roštilji<br />
temeljne ploče<br />
c) slabo nosiva i jako stišljiva <strong>tla</strong>;<br />
NOSIVA KONSTRUKCIJA<br />
sve vrste građevina osim nasipa<br />
sve vrste građevina i nasipi<br />
VRSTA TEMELJA<br />
<strong>duboko</strong> <strong>temeljenje</strong><br />
<strong>temeljenje</strong> na poboljšanom tlu<br />
d) <strong>temeljenje</strong> na tlu različitih osobina;<br />
NOSIVA KONSTRUKCIJA<br />
sve vrste građevina osim nasipa<br />
VRSTA TEMELJA<br />
podtemeljne građevine<br />
U ovoj se podjeli ne pojavljuje hibridno <strong>temeljenje</strong> jer je ono više vezano za<br />
potrebe nosive konstrukcije nego za svojstva <strong>tla</strong>.<br />
15
4 DUBOKO TEMELJENJE<br />
Prvi tip dubokih temelja bili su piloti (šipovi), na kojima su ljudi još u davna<br />
vremena temeljili nastambe, sojenice, u močvarama i plitkim vodama, da bi se na taj<br />
način osigurali od napada neprijatelja. Taj tip <strong>duboko</strong>g temeljenja je samo sličan<br />
današnjem tipu dubokih temeljenja na pilotima, jer je dubina zabijanja tih davnih<br />
drvenih pilota reda veličine današnjeg poimanja produbljenog temeljenja.<br />
Razvitkom tehnologije, naročito pojavom parnog stroja, pojavili su se prvi<br />
građevinski strojevi na parni pogon. Oni su omogućili nagli razvoj <strong>duboko</strong>g<br />
temeljenja. Nabijači ili makare na parni pogon mogle su zabiti duže i deblje pilote.<br />
Industrija čelika uvjetovala je pojavu čeličnih cijevi, koje su ključne u mnogim<br />
tehnologijama <strong>duboko</strong>g temeljenja ili kao elementi temelja ili kao elementi strojeva za<br />
izvedbu dubokih temelja. Osim cijevi pojavljuju se različiti čelični profili koji se<br />
koriste pri izradi dubokih temelja. Pojavio se prvi kompresor i omogućio izvedbu<br />
kesona kao tipa masivnog <strong>duboko</strong>g temelja na principu ronilačkog zvona.<br />
Kraj 19. i početak 20. stoljeća izvršili su revolucionarne promjene u tehnološkim<br />
mogućnostima koje ni danas nisu završile.<br />
U ovom poglavlju razmotriti će se <strong>duboko</strong> <strong>temeljenje</strong> na današnjoj razini upotrebe.<br />
4.1 PODJELA DUBOKIH TEMELJA PREMA STUPNJU POREMEĆAJU<br />
OKOLNOG TLA<br />
Uz sva teoretska razmatranja i podatke koji se mogu naći u literaturi, vrlo je<br />
nesigurna procjena nosivosti dubokih temelja. Teško je dobiti stvarne vrijednosti<br />
parametara čvrstoće na smicanje koji su za proračune potrebni, a još je nesigurniji<br />
podatak o vodoravnim pritiscima pomoću kojih se računa nosivost po plaštu. Stoga su<br />
Ng i ostali (2004.), na temelju analize literature (GEO, 96) i vlastitih iskustava<br />
predložili podjelu prema redu veličine poremećenja okolnog <strong>tla</strong> prilikom izvedbe<br />
dubokih temelja. Oni su dali naglasak na pilote ali je njihovu podjelu moguće poopćiti<br />
na sve duboke temelje. Poznato je da je trenje po plaštu ovisno o koeficijentu bočnog<br />
<strong>tla</strong>ka K s koji varira od K A (koeficijent aktivnog pritiska) do K P (koeficijent pasivnog<br />
otpora) preko K 0 (koeficijent <strong>tla</strong>ka mirovanja), ovisno o tome koliko je tlo<br />
poremećeno prilikom izvedbe dubokih temelja.<br />
Tu činjenicu koristi Ng i ostali (2004.) te dijeli duboke temelje (u konkretnom<br />
slučaju pilote) na slijedeći način:<br />
- duboki temelji, piloti koji jako zbijaju okolno tlo, svi piloti koji se zabijaju<br />
ili nabijaju u tlo, a sami imaju značajnu zapreminu; drveni i armirano betonski<br />
predgotovljeni piloti promjera 250 do 450 mm, dužine do 20 m; prednapregnuti<br />
armiranobetonski piloti promjera 400 do 600 mm, čelične i betonske cijevi<br />
16
zatvorene na vrhu, nabijeni piloti betonirani u nabijenoj zatvorenoj cijevi na<br />
licu mjesta, promjera do 600 mm;<br />
- duboki temelji, piloti koji malo zbijaju okolno tlo, valjani čelični profili kao<br />
na pr. H–profili, cijevi s otvorenim vrhom i slični profili male vlastite<br />
zapremine, koji u tlu zahtijevaju malo prostora i<br />
- duboki temelji i piloti koji ne mijenjaju gustoću okolnog <strong>tla</strong>, koji se izvode<br />
iskopom <strong>tla</strong> sa ili bez zaštite iskopa i zatim ugradnjom drugog materijala,<br />
najčešće betona, u izvedeni iskop. U ovu grupu spadaju svi kopani i bušeni<br />
piloti, elementi dijafragme koji se koriste s obzirom na način prenošenja<br />
opterećenja kao piloti i slični elementi. Tu se također mogu ubrojiti svi duboki<br />
temelji tipa bunara i kesona.<br />
U ovu podjelu autori nisu uključili tehnologije mlaznog injektiranja i mixed in<br />
place tehnologije, ali bi se one mogle svrstati u grupu temelja koji malo poremećuju<br />
okolno tlo.<br />
Prednosti i mane ovih pilota i dubokih temelja dane su u tabeli 4.1.<br />
Tabela 4.1 Prednosti i mane pilota prema stupnju poremećaja okolnog <strong>tla</strong> (Ng i dr.<br />
2004.)<br />
a) bez iskopa <strong>tla</strong>, jako poremećeno tlo<br />
prednosti<br />
mane<br />
a) gradivo provjerene kakvoće a) mogu se oštetiti prilikom ugradnje<br />
b) prilagodljiva dužina čeličnih i<br />
utisnutih pilota<br />
c) ugradnja neovisna o razini<br />
podzemne vode<br />
d) nema odlaganja <strong>tla</strong> d) izvedba je vrlo bučna<br />
e) podaci pri ugradnji mogu se<br />
usporediti s podacima istražnih<br />
radova<br />
f) nekoherentno tlo se zbija čime se<br />
poboljšava nosivost i krutost<br />
g) pogodni su za nastavljanje<br />
stupova za gornju građevinu<br />
h) relativno su jeftini<br />
b) nema mogućnosti provjere podataka iz istražnih<br />
radova<br />
c) pomaci <strong>tla</strong> mogu uzrokovati pomake ili oštetiti već<br />
ugrađene pilote, podzemne instalacije i druge građevine<br />
e) vibracije mogu izazvati nepoželjne učinke na<br />
okolinu<br />
f) ne mogu se izvoditi u visinski ograničenom prostoru<br />
g) mogu prouzročiti povećane porne pritiske i<br />
naknadno negativno trenje<br />
h) dužina predgotovljenih pilota mora se prilagoditi<br />
mogućnostima prijevoza i prilikama na mjestu ugradnje<br />
i) teški strojevi zahtijevaju opsežnu pripremu gradilišta<br />
na lošem temeljnom tlu<br />
j) poteškoće pri savladavanju podzemnih prepreka<br />
(samci, kruti, krupni otpad)<br />
17
) bez iskopa <strong>tla</strong> s malim poremećajem<br />
k) svježe betonirani nabijeni piloti u prvo su vrijeme<br />
osjetljivi na razna oštećenja svježeg betona<br />
prednosti<br />
a) vrijedi isto kao za prethodne po<br />
a), b), c), d), e) i g)<br />
b) prouzrokuju maje poremećaje u<br />
tlu i manje vibracije pri ugradnji<br />
mane<br />
a) isto kao za prethodne pod a), b), f) i i)<br />
c) duboki temelji i piloti izvedeni strojnim iskopom <strong>tla</strong><br />
a) nema opasnosti od<br />
poremećenja <strong>tla</strong><br />
b) dužina može biti<br />
promjenjiva<br />
c) moguća usporedba s<br />
podacima istražnih radova<br />
d) nosivost je neovisna o<br />
uvjetima izvedbe<br />
e) manja buka i trešnja u<br />
usporedbi s zabijenim i<br />
nabijenim<br />
f) mogu postići velike dubine<br />
d) duboki temelji i piloti izvedeni ručnim iskopom <strong>tla</strong><br />
a) rizik od gubitka nekoherentnog <strong>tla</strong><br />
prilikom iskopa, moguća smanjena nosivost<br />
i slijeganje okolnog <strong>tla</strong><br />
b) osjetljivi na onečišćenje ili suženje pri<br />
betoniranju u nestabilnom tlu<br />
c) kakvoću ugrađenog betona moguće je<br />
provjeriti jedino jezgrovanjem<br />
d) pri značajnom protoku vode može biti<br />
smanjena kakvoća betona<br />
e) iskopani materijal zahtijeva odlagalište<br />
što povećava trošak<br />
a) kao od a) do e) za strojni<br />
iskop<br />
b) korištenje ekonomski<br />
usporedive radne snage<br />
c) ne zahtjeva veliku pripremu<br />
terena oko mjesta izvedbe<br />
d) ne smetaju samci i slične<br />
zapreke<br />
e) omogućuje neprekidan rad<br />
u smjenama<br />
g) mogu se izvoditi veliki<br />
promjeri<br />
a) kao prethodni a), c) i e)<br />
b) veliki rizik za sigurnost ljudi<br />
c) mogućnost pojave hidrauličkog sloma<br />
d) mogućnost deformacije <strong>tla</strong> i susjednih<br />
zgrada uslijed spuštanja razine podzemne<br />
vode<br />
e) rad vrlo nezdrav za radnike<br />
18
4.2 PRIJENOS SILA KOD DUBOKIH TEMELJA<br />
Duboki temelji prenose opterećenja od građevine u tlo trenjem po plaštu i<br />
dodirnom plohom temelj-tlo. Plašt je kod ovakvih temelja znatnih površina te se<br />
njegov udio u prijenosu sila ne smije zanemariti. Samo piloti koji se oslanjaju na<br />
čvrstu stijenu, nose isključivo na dodirnu plohu temelj tlo, na vrh. Tu se trenje po<br />
plaštu ne može ostvariti jer nema pomaka plašta koji bi aktivirao trenje.<br />
Na slici 4.1 prikazan je način prenošenja sila u tlo pomoću dubokih temelja.<br />
Q<br />
Q<br />
q *(A )>>q *O*D<br />
f b t<br />
W<br />
q t<br />
q t D<br />
W<br />
q *(A ) O q *O*D<br />
f b t<br />
q f<br />
q t<br />
q f<br />
qt<br />
D<br />
masivni duboki temelj<br />
pilot ili bunar<br />
Slika 4.1 Prijenos sila preko vrha i po plaštu<br />
Dopuštena nosivost temelja može se izraziti preko veličine ukupne sile:<br />
Q=Q v +Q p -W (4.1)<br />
gdje je:<br />
sila na dodirnoj plohi temelj-tlo, a<br />
1<br />
Q<br />
v<br />
= ( qf<br />
* Ab<br />
), (4.2)<br />
F<br />
1<br />
F<br />
s1<br />
Q<br />
p<br />
= ∑ qtn<br />
*On<br />
* ∆Dn<br />
(4.3)<br />
s2<br />
n<br />
19
sila koju takav temelj može preuzeti trenjem po plaštu. Sila W je vlastita težina<br />
temelja.<br />
U jednadžbama 4.1 do 4.3 i na slici 4.1 je:<br />
F s - odabrani faktor sigurnosti;<br />
q f - nosivost na vrh, na dodirnoj (vodoravnoj) plohi temelj tlo;<br />
A b - površina vrha pilota, dodirne plohe temelj - tlo;<br />
n - broj slojeva sa značajnim trenjem po plaštu;<br />
q tn – prosječna nosivost trenjem po plaštu pojedinog sloja;<br />
O n - opseg dijela temelja koji nosi po plaštu;<br />
∆D n - dio dubine temelja na kojem se ostvaruje trenje.<br />
*Eurocode 7 uvodi novi pojam: »projektna nosivost» R cd koja je izražena kao :<br />
R cd = R sk /γ s +R bk /γ b (4.4)<br />
gdje su γ s i γ b parcijalni koeficijenti sigurnosti za trenje po plaštu i nosivost na vrh;<br />
sk<br />
n<br />
R = ∑ q<br />
1<br />
sik<br />
A<br />
si<br />
(4.5)<br />
ukupna sila po plaštu;<br />
R = q<br />
bk<br />
bk<br />
A<br />
b<br />
(4.6)<br />
ukupna sila na vrh. Pri tome je A si površina plašta u i-tom sloju, A b površina<br />
poprečnog presjeka vrha pilota, q sik nosivost na trenje po plaštu i-tog sloja, q bk<br />
nosivost na vrh. Nosivosti se prema EUROCOD 7 računaju statistički iz podataka koji<br />
stoje na raspolaganju uz dodatne popravke sve da bi se ostalo na strani sigurnosti. Za<br />
precizne proračune potrebno je raspolagati s dobrim podacima iz istražnih radova ili<br />
instrumentiranog probnog opterećenja. Primjena na konkretno pilote biti će prikazana<br />
u poglavlju o pilotima.<br />
*korištene su identične oznake kao u EUROCODE 7<br />
Za proračun dodirnih pritisaka duboki temelji se ponašaju kao potpuno kruti temelji.<br />
Na slici 4.1 vidljiva je razlika utjecaja pojedinog elementa nosivosti ovisno o<br />
obliku <strong>duboko</strong>g temelja. Pri tome je O-opseg temelja, a D-dubina na koju djeluje<br />
20
trenje po plaštu. Trenje po plaštu mnogo je značajnije kod pilota, pilona i bunara nego<br />
kod dubokih masivnih temelja tipa kesoni i sanduci.<br />
Za proračun udjela plašta u prijenosu sila potrebno je dobro poznavanje raspodjele<br />
vrsta materijala i parametara čvrstoće na smicanje tih materijala po dubini do dna<br />
temelja. Za proračun nosivosti na vrh i dodatnih naprezanja koja bi mogla izazvati<br />
slijeganje ispod dubokih temelja, potrebno je poznavanje osobina <strong>tla</strong> na koti dna<br />
temelja kao i na dijelu dubine ispod dodirne plohe temelj-tlo, koja je značajna za<br />
proračun i kontrolu slijeganja. Iako su duboki temelji teške građevine, oni zahtijevaju<br />
i znatan iskop materijala <strong>tla</strong>, te vlastita težina iako značajna, ne utječe bitno na<br />
povećanje dodatnih naprezanja u tlu koja izazivaju slijeganje. Ovo se ne odnosi na<br />
zabijene i nabijene pilote. Prilikom proračuna ukupnog tereta koji temelj prenosi na<br />
tlo, težinu ovih temelja treba uzeti u račun.<br />
Plašt, osim što pomaže pri nošenju može biti i jedini prijenosnik sile (na pr. kod<br />
pilota malog promjera), ali može u određenim uvjetima doći pod utjecaj negativnog<br />
trenja i povećati ukupnu silu koju duboki temelj mora prenijeti na vrh. Detaljnije će o<br />
ove pojave opisati u nastavku.<br />
Kod nekih vrsta <strong>duboko</strong>g temeljenja kao što su kesoni i bunari, koji se izvode na<br />
način da se potkopavaju do trenutka dok ne izazovu slom <strong>tla</strong> ispod “noža” uslijed<br />
opterećenja vlastitom težinom, može trenje po plaštu biti nepovoljan činilac. Osim<br />
čvrstoće <strong>tla</strong> ispod noža takav temelj mora savladati i trenje po plaštu u trenutku<br />
spuštanja, jer ako se to ne dogodi temelj će ostati visjeti na plaštu. Prilikom spuštanja<br />
može se tako oblikovati nož da se oko plašta temelja ostvari aktivno stanje granične<br />
ravnoteže što daje najmanju vodoravnu silu od koje ovisi trenje po plaštu. Za<br />
savladavanje takvih poteškoća postoji i drugi niz najrazličitijih tehnoloških rješenja.<br />
4.2.1 Nosivost na vrh<br />
Duboki temelji ne mogu izazvati lom <strong>tla</strong> zbog prekoračenja čvrstoće na smicanje,<br />
koji bi se očitovao na površini terena. Iz tih razloga trebalo je iznaći odgovarajuća<br />
teorijska rješenja koja će omogućiti proračun nosivosti dubokih temelja na vrh, na<br />
vodoravnoj dodirnoj plohi temelj-tlo. Mnogi su se autori bavili analizom stanja<br />
naprezanja na dubini vrha pilota. Za razne oblike plastificiranih zona oko vrha pilota<br />
21
pokušali su naći odgovarajuća rješenja. Na slici 4.2 prikazani su usvojeni oblici<br />
lomnih ploha, koji su poslužili za proračunska rješenja (Vesić, 1967.).<br />
Slika 4.2 Oblik plastificiranih zona oko dodirne plohe temelj-tlo kod dubokih temelja<br />
Prema modelu sa slike 4.2 a) proračun nosivosti dali su Terzaghi, Prandtl,<br />
Reissner, Buismann i Caquot; sa sl 4.2. b) Meyerhof, Jáky i de Beer; sa slike 4.2 c)<br />
Vesić i Berezanstev. Postojeći propisi u Hrvatskoj prihvaćaju Meyerhof-ov model i<br />
način proračuna.<br />
U ovom radu oznaka γ zamjenjuje umnožak ρ*g u svim izrazima, predstavlja<br />
prostornu težinu <strong>tla</strong>.<br />
Meyerhof (1951.) daje rješenje za sve moguće varijacije dubina temelja,<br />
mijenjajući u svom izrazu za nosivost vrijednost kuta β od -90°do +90° (sl. 2.1). Kada<br />
je β=+90° radi se o dubokim temeljima. Koristi poznatu Terzaghi-evu jednadžbu za<br />
nosivost plitkih temelja u malo modificiranom obliku:<br />
B<br />
q<br />
2<br />
u kojoj je za duboke temelje kada je D f /B≥4;<br />
f = cNc<br />
+ σ0Nq<br />
+ γN<br />
γ<br />
(4.7)<br />
σ 0 =K 0 ∗γ ∗D f<br />
Pri tome je K 0 koeficijent <strong>tla</strong>ka mirovanja, koji Meyerhof predlaže da se za pijeske<br />
uzima sa vrijednošću oko 0,5, a za gline 1,0.<br />
22
B<br />
a) hrapava dodirna površina<br />
temelj - tlo<br />
D f<br />
β<br />
q f<br />
β<br />
b) glatka dodirna površina<br />
temelj - tlo<br />
Slika 4.3 Plastificirane zone za duboke temelje po Meyerhofu (1961.)<br />
Ovo proizlazi iz geometrije plohe loma, koja kod dubokih temelja ne može izaći na<br />
površinu terena već se lom dešava unutar mase <strong>tla</strong>. Teorija je prikladna za temelje<br />
malih tlocrtnih površina na većoj dubini (piloti). Za temelje velikih tlocrtnih površina<br />
potrebno je ovaj odnos provjeriti. Ako je on između 1≤D f /B≤4, treba primijeniti<br />
vrijednosti faktora nosivosti za produbljeno <strong>temeljenje</strong>. Za ovakve slučajeve mogu se<br />
koristiti izvorni Meyerhofovi dijagrami.<br />
10000<br />
1000<br />
za pravokutni<br />
presjek<br />
za kružni i kvadratični<br />
presjek<br />
Nγ q<br />
N<br />
100<br />
Nc<br />
Nqγ<br />
10<br />
1<br />
0 10 20 30 35 40 45<br />
ϕ 0<br />
Slika 4.4 Dijagrami za faktore nosivosti dubokih temelja po Meyerhofu<br />
23
Na slici 4.4. dati su dijagrami za vrijednosti koeficijenata nosivosti N za duboke<br />
temelje prema Meyerhofu (kada je kut β=90° kako je prikazano na slici 4.3).<br />
Meyerhof razlikuje vrijednosti faktora nosivosti ovisno o tlocrtnom obliku temelja.<br />
U koherentnim materijalima, kada se za vrijednost kuta trenja može pretpostaviti<br />
da je ϕ≅0, faktori nosivosti iznose:<br />
3<br />
N<br />
c<br />
= π + 1 = 5,7; N<br />
q<br />
= 1; N<br />
γ<br />
= 0<br />
(4.8)<br />
2<br />
U poglavlju o pilotima malog promjera dana je tablica (5.1) vrijednosti faktora N c<br />
za pilote malog promjera u glinama za koje vrijedi da je ϕ≅0 a koji su dobiveni<br />
laboratorijskim i terenskim mjerenjima na velikom broju pilota i penetrometra koji<br />
odgovaraju modelski pilotima malog promjera.<br />
4.2.2 Nosivost trenjem po plaštu<br />
4.2.2.1 Odnos naprezanje – deformacija<br />
Odnos naprezanje – deformacija za pojedinačni piloti, zabijen u pijesak, analizira<br />
Tomlinson (2001.) (prema Ng. i dr. 2004.) na način prikazan na slici 4.5.<br />
24
Slika 4.5 Ovisnost nosivosti po plaštu o veličini deformacije (slijegana) pilota<br />
Iz slike je jasno da veličina nosivosti po plaštu ovisi o veličini slijeganja. Ako<br />
nema pomaka, nema ni aktiviranja trenja po plaštu. Bitna je razlika u nosivosti na<br />
trenje po plaštu ovisno o poremećenju okolnog <strong>tla</strong> prilikom izvedbe dubokih temelja.<br />
Uvažavajući da je trenje po plaštu funkcija naprezanja okomitog na površinu na kojoj<br />
se ostvaruje, uglavnom vodoravnog naprezanja σ h , očito je da je trenutni bočni<br />
pritisak na plašt ključan za veličinu trenja, a o čemu je bilo govora u poglavlju 4.1.<br />
Aktivni <strong>tla</strong>k i pasivni otpor dva su krajnja slučaja bočnih pritisaka u tlu.<br />
Pri vodoravnoj deformaciji u tlu, veličina koeficijenta bočnog <strong>tla</strong>ka ovisi o veličini<br />
i smjeru deformacije. Za postizanje pune vrijednosti koeficijenta aktivnog pritiska<br />
dovoljna je vrlo mala deformacija, tj. vrlo malo rastezanje, da bi koeficijent postigao<br />
punu vrijednost. Za aktiviranje pune vrijednosti pasivnog otpora potrebna je znatno<br />
veća <strong>tla</strong>čna deformacije tj. značajno zbijanje <strong>tla</strong>. Na slici 4.6 prikazan je odnos<br />
koeficijenata bočnog <strong>tla</strong>ka za aktivno stanje, K A , za stanje mirovanja K 0 , i za pasivno<br />
stanje K P .<br />
Slika 4.6 Odnos koeficijenata bočnog <strong>tla</strong>ka za granična stanja ravnoteže i stanje<br />
mirovanja (Reimbert, 2001.)<br />
Iz slike 4.6 jasno je da su deformacije u tlu, koje nastaju ugradnjom dubokih<br />
temelja, vrlo bitne za ponašanje, odnosno veličinu bočnog pritiska na plašt.<br />
4.2.2.2 Tlak mirovanja<br />
25
Mehanika <strong>tla</strong> daje teoretsko rješenje za odnose naprezanja u tlu, na dubini z,<br />
uslijed vlastite težine <strong>tla</strong>. Glavna naprezanja, uspravno i vodoravno, međusobno su<br />
zavisna. Ova su dva naprezanja, za tlo vodoravne površine, međusobno povezana<br />
koeficijentom bočnog <strong>tla</strong>ka mirovanja, K 0 na način iskazan poznatom jednadžbom.<br />
σ<br />
h = K 0 ∗ σv<br />
Koeficijentom <strong>tla</strong>ka mirovanja, K 0 bitna je veličina kod proračuna dubokih temelja koji<br />
nose pretežno trenjem po plaštu u nekoherentnim materijalima kada je okolno tlo malo<br />
poremećenu. To se uglavnom odnosi na pilote koji se zabijaju, a imaju male površine<br />
poprečnog presjeka (cijevi otvorenog vrha i različiti čelični profili). Također se može<br />
primijeniti kod proračuna kopanih dubokih temelja pod zaštitom cijevi koje se ne vade.<br />
Koeficijent bočnog <strong>tla</strong>ka, K, koji povezuje veličine glavnih naprezanja nije<br />
jednoznačan i teško ga je odrediti. Razni autori predložili su približne vrijednosti ili<br />
izraze za koeficijent <strong>tla</strong>ka mirovanja, K 0 . Izrazi i vrijednosti dani su u tabeli 4.2<br />
Tabela 4.2 Koeficijent bočnog <strong>tla</strong>ka mirovanja prema nekim autorima<br />
Tlo Teorija Autor K 0<br />
normalno konsolidirano<br />
plastičnosti<br />
Jáky (1944.) ( za rahli pijesak)<br />
Jáky (1944.) pojednostavnjena<br />
Danski geotehnički institut (1978.)<br />
(nagnuta površina <strong>tla</strong> iza podupore<br />
za kut β)<br />
Brooker i Ireland (1965.)<br />
(daje rezultate sličnije teoretskoj<br />
Jákyevoj jednadžbi)<br />
⎛ 2 ⎞<br />
⎜1+<br />
sin ϕ'<br />
⎟<br />
⎝ 3 ⎠<br />
(1 − sin ϕ'<br />
)<br />
(1 + sin ϕ'<br />
)<br />
1-sinϕ'<br />
(1-sinϕ')(1+sinβ)<br />
0,95-sinϕ'<br />
Šuklje (1979.)<br />
nekoherentno tlo; 0,5<br />
prekonsolidirano<br />
normalno i<br />
prekonsolidirano,<br />
za pilote<br />
Mayne i Kulhway (1982.)<br />
(OCR=σ p '/σ v0 , Roje-Bonacci,<br />
2003.)<br />
Burland (1973.) i Parry i Swain<br />
(1977)<br />
(1-sinϕ')OCR sinϕ<br />
(1-sinϕ') i cos 2 ϕ'/(1+sin 2 ϕ')<br />
Terzaghi (1920.) 0,4 – 0,5<br />
26
zbijeni<br />
pijesak<br />
Sherif i sur. (1982.)<br />
ρ komp – zbijena gustoća;<br />
ρ min – minimalna gustoća.<br />
⎡ρ<br />
⎢<br />
⎣ ρ<br />
komp ⎤<br />
( 1 − sin ϕ'<br />
) − 5,5 − 1⎥ ⎦<br />
min<br />
elastičnosti<br />
Moroto i Muramatsu (1987.):<br />
E h i E v moduli elastičnosti <strong>tla</strong> u<br />
vodoravnom (h) i uspravnom (v)<br />
smjeru<br />
Tschebotarioff (1973.)<br />
(ν, Poissonov koeficijent)<br />
ν<br />
1−<br />
ν<br />
E<br />
E<br />
h<br />
v<br />
(ν max =0,5)<br />
U literaturi se mogu naći i preporuke za tipične vrijednosti koeficijenta, K 0 , te se<br />
jedna takva grupa vrijednosti daje u tabeli 4.3.<br />
U prekonsolidiranim tlima koeficijent bočnog <strong>tla</strong>ka mirovanja može biti veći od 1<br />
(vidi tablicu 4.3), tj. vodoravno naprezanje u stanju mirovanja je veće od uspravnog.<br />
Ovo je posljedica svojstva <strong>tla</strong> da “pamti” povijest opterećenja.<br />
Tabela 4.3 Tipične vrijednosti koeficijenta <strong>tla</strong>ka mirovanja, K 0 (Craig, 1997.)<br />
Vrsta <strong>tla</strong> K 0<br />
zbijeni pijesak 0,35<br />
rahli pijesak 0,60<br />
normalno konsolidirana glina 0,5-0,6<br />
prekonsolidirana glina (OCR=3,5) 1,0<br />
jako prekonsolidirana glina (OCR=20) 3,0<br />
Za vodoravno uslojeno tlo ovaj je odnos prikazan na slici 4.7. Javlja se ne samo u<br />
tlu već i u stijenskim masama u područjima reversnih rasjeda.<br />
Slika 4.7 Područje vrijednost vodoravnih naprezanja za stanje mirovanja<br />
27
Istraživanja su pokazala da je razlika u vrijednostima računatim, a prema izvornom<br />
i pojednostavnjenom Jákyevom izrazu (vidi tabelu 4.2) za kutove unutarnjeg trenja ϕ'<br />
između 20° i 45°, od 9 % do 16 % što nije zanemarivo. Tumačenje prihvatljivosti<br />
pojednostavljenog Jákyevog izraza leži u činjenici da je greška u određivanju<br />
vrijednosti kuta unutarnjeg trenja ϕ' daleko veća.<br />
Kako je smisaono bitna razlika u trenju po plaštu u koherentnim i nekoherentnim<br />
materijalima to se oni nastavno razmatraju odvojeno.<br />
Nosivost trenjem po plaštu se može pretvoriti i u vlastitu suprotnost (negativno<br />
trenje) i vršiti na duboke temelje dodatno opterećenje.<br />
4.2.2.3 Nosivost trenjem po plaštu u koherentnom tlu<br />
Granična nosivost trenjem po plaštu u koherentnom tlu određena je posmičnom<br />
čvrstoćom (q t ) između plašta temeljne konstrukcije i <strong>tla</strong> u dodiru, koja prikazana<br />
Coulombovim izrazom ima oblik:<br />
q<br />
t<br />
= ca<br />
+ σntgδ<br />
(4.9)<br />
gdje su:<br />
q t - posmična čvrstoća plašt-tlo<br />
c a - adhezija plašt-tlo<br />
σ n - pritisak <strong>tla</strong> okomito na plašt<br />
δ - kut trenja između plašta i <strong>tla</strong><br />
Ako se za homogeno tlo po dubini temeljne konstrukcije naprezanje σ n okomito<br />
(normalno) na plašt, izrazi preko uspravnog geostatičkog naprezanja <strong>tla</strong> σ vo (vidi sliku<br />
4.8.) dobije se:<br />
σ = K σ = K γ z<br />
(4.10)<br />
gdje su:<br />
K S - koeficijent pritiska <strong>tla</strong> na plašt temelja, (bočnog <strong>tla</strong>ka);<br />
γ - prostorna, jedinična težina <strong>tla</strong>,<br />
z - dubina na kojoj promatramo naprezanja.<br />
n<br />
s<br />
vo<br />
s<br />
Uvrsti li se izraz (4.10) u izraz (4.9) može se posmičnu čvrstoću plašt-tlo prikazati:<br />
qt = ca<br />
+ Ks<br />
γ z tgδ<br />
(4.11)<br />
Ako se prihvati da temeljna konstrukcija po dubini ne mijenja veličinu poprečnog<br />
presjeka, odnosno da joj je opseg O stalan, dozvoljena nosivost trenjem po plaštu<br />
prikazana preko ukupne sile trenja Q P može se izraziti na način :<br />
28
Q<br />
P<br />
L<br />
L<br />
1<br />
O<br />
= ∫ O qt<br />
dz = ∫ [ ca<br />
+ Ks<br />
γ z tgδ]dz<br />
(4.12)<br />
F<br />
F<br />
S o<br />
S o<br />
gdje je L debljina sloja ili visina dijela temeljne konstrukcije (D f sa slike 4.1), za koju<br />
je trenje po plaštu značajno, a F s faktor sigurnosti. Rsdpodjela naprezanja u tlu oko<br />
plašta <strong>duboko</strong>g temelja prikazana je na slici4.8.<br />
Slika 4.8 Posmično i normalno naprezanje uz plašt <strong>duboko</strong>g temelja za homogeno tlo<br />
Ukoliko tlo, kroz koje prolazi temeljna konstrukcija, nije homogeno nego se sastoji<br />
od više slojeva različitih svojstava, izraz (4.10) može se napisati u već navedenom<br />
obliku u izrazu (4.3), gdje je n - broj slojeva različitih svojstava, a q - prosječna<br />
vrijednost granične nosivosti u n-tom sloju određena za σ n na sredini pripadajućeg<br />
sloja.<br />
Neki autori posmičnu čvrstoću između plašta i <strong>tla</strong> izražavaju preko jediničnog<br />
otpora trenjem. Prema Meyerhof-u (1957.) jedinično trenje (f s ) se izražava kao;<br />
fs = 1.5* cu<br />
* tg ϕ - za zabijene pilote (4.13a)<br />
fs = cu<br />
* tg ϕ - za bušene pilote (4.13b)<br />
gdje su :<br />
c u - kohezija u nedreniranim uvjetima;<br />
ϕ - kut unutarnjeg trenja koherentnog <strong>tla</strong> u dreniranom stanju,<br />
te je ukupna sila koja se može prenijeti trenjem po plaštu u tlu s n različitih slojeva:<br />
tn<br />
29
∑<br />
Q = O H * f<br />
(4.14)<br />
P<br />
n<br />
n<br />
U tablici 4.4 prikazan je primjer vrijednosti jediničnog otpora trenjem određen za<br />
glinu različite jednoosne <strong>tla</strong>čne čvrstoće.<br />
Tablica 4.4 Vrijednosti f s u ovisnosti prema jednoosnoj <strong>tla</strong>čnoj čvrstoće gline,<br />
Tomlinson, 1975, prema (Poulos &Davis, 1980.)<br />
sn<br />
Jednoosna čvrstoća gline<br />
(kPa)<br />
f s (ovisno o gradivu temelja)<br />
(kPa)<br />
beton ili drvo<br />
čelik<br />
0-72 0-34 0-34<br />
72-144 34-48 34-48<br />
144-288 48-62 48-57<br />
288 62 57<br />
Adhezija u nedreniranim uvjetima između <strong>tla</strong> i plašta (c a ) ovisi o nizu uvjeta koji<br />
uključuju vrstu <strong>tla</strong>, vrstu <strong>duboko</strong>g temelja (gradivo od kojeg je izrađen i svojstva<br />
površine po plaštu), te način ugradnje u tlo. U idealnim uvjetima ova vrijednost mogla<br />
bi se odrediti probnim opterećenjem, ali se u praksi najčešće koriste iskustvene<br />
vrijednosti. Neke od tih vrijednosti prikazane u tablicama 4.5 i 4.6, ali se u praksi<br />
često koriste izrazi koji adheziju tretiraju kao postotak mobilizirane kohezije <strong>tla</strong> u<br />
koji je temelj ugrađen. Ako se u takvom proračunu izostavi analiza svojstava površine<br />
plašta i način postavljanja temelja u tlo, takvi izrazi postaju vrlo nepouzdani.<br />
Tablica 4.5. Odnos adhezije (c a ) i kohezije (c u ) u nedreniranim uvjetima za pilote<br />
zabijene u čvrsto koherentno tlo prema Tomlison, 1970., (Poulos, Davis1980.)<br />
Odnos dubine zabijanja u<br />
čvrstu glinu prema<br />
promjeru pilota (D/d)<br />
< 20<br />
> 20<br />
< 20 (> 8)<br />
> 20<br />
Uvjeti u tlu<br />
Pijesak ili pjeskovito tlo<br />
iznad sloja čvrste gline<br />
Meka glina ili prah iznad<br />
sloja čvrste gline<br />
c a / c u<br />
1.25<br />
0.75 - 1.25<br />
0.40<br />
0.70<br />
30
20 (> 8)<br />
> 20<br />
Čvrsto kohezivno tlo bez<br />
nadsloja<br />
0.40<br />
0.40 - 0.90<br />
Veličina koeficijenta pritiska <strong>tla</strong> na plašt temelja (K S ) izrazito je ovisna o<br />
uvjetima u tlu koji su uspostavljeni nakon ugradnje <strong>duboko</strong>g temelja. Kod kopanih<br />
dubokih temelja tlo se razrahljuje te ova vrijednost može pasti na vrijednost<br />
koeficijenta aktivnog <strong>tla</strong>ka K A . Kod zabijenih dubokih temelja tlo se oko temelja<br />
zbija, te vrijednosti koeficijenta pritiska <strong>tla</strong> na plašt temelja mogu narasti do veličine<br />
koeficijenta pasivnog otpora <strong>tla</strong> K P . U idealnim uvjetima, kada bi mogli tlo zamijeniti<br />
temeljem, a da nema vodoravnih deformacija u tlu, K S bi trebao odgovarati<br />
koeficijentu <strong>tla</strong>ka mirovanja K 0 .<br />
Tablica 4.6. Odnos adhezije (c a ) i kohezije (c u ) u nedreniranim uvjetima za bušene<br />
pilote u koherentnom materijalu (prema Vesić, 1967.)<br />
Vrsta <strong>tla</strong> Faktor adhezije Vrijednost Referenca<br />
Londonska<br />
glina<br />
c a / c u 0.25-0.7 Tomlinson (1957)<br />
Osjetljiva glina c a / c r 1.0 Golder (1957)<br />
Glina koja buja c a / c u 0.5 Mohan & Chandra (1961)<br />
4.2.2.4 Nosivost trenjem po plaštu u nekoherentnom tlu<br />
Granična nosivost trenjem po plaštu u nekoherentnom tlu određena je posmičnom<br />
čvrstoćom (q t ) između plašta temeljne konstrukcije i <strong>tla</strong> u dodiru, koja prema izrazu<br />
(4.11) za nekoherentno tlo ima oblik<br />
qt = Ks<br />
γz<br />
tgδ<br />
(4.15)<br />
odnosno izraz za ukupnu silu koja se može prenijeti trenjem preko plašta postaje:<br />
Q<br />
P<br />
L<br />
L<br />
1<br />
O<br />
= ∫ O qt<br />
dz = ∫ [ Ks<br />
γ z tgδ]dz<br />
(4.16)<br />
F<br />
F<br />
s o<br />
s o<br />
Neke vrijednosti koeficijenta pritiska <strong>tla</strong> na plašt K s i kuta trenja plašt-tlo δ,<br />
prikazane su u tablicama 4.7 i 4.8 kao iskustvene vrijednosti koje se koriste u praksi.<br />
Vrijednosti veličina K s i δ ovise o vrsti <strong>tla</strong>, gradivu od kojeg je izrađen temelj, obradi<br />
površine plašta i načinu ugradnje <strong>duboko</strong>g temelja u tlo.<br />
31
Za posmičnu čvrstoću između plašta i <strong>tla</strong> izraženu pomoću jediničnog otpora<br />
trenjem f s u nekoherentnim materijalima može se upotrijebiti izraz (4.14). Neke<br />
vrijednosti veličine f s za temelje u nekoherentnim materijalima date su u tablici 4.9.<br />
Tablica 4.7 Približne vrijednosti Ks za neke zabijene pilote (prema Poulos&Davis,<br />
1980.)<br />
Vrsta materijala pilota<br />
Vrijednost K s<br />
beton 1.5 ± 10 %<br />
čelik okrugli presjek 1.1 ± 10 %<br />
čelik H presjek 1.6 ± 10 %<br />
Tablica 4.8 Vrijednosti K s i δ za zabijene pilote prema Broms, 1966. (iz Cernica,<br />
1995.)<br />
Vrsta materijala<br />
K s<br />
pilota δ mala relativna<br />
gustoća <strong>tla</strong><br />
velika relativna<br />
gustoća <strong>tla</strong><br />
čelik 20° 0.5 1.0<br />
beton 3/4 ϕ 1.0 2.0<br />
drvo 2/3 ϕ 1.5 4.0<br />
Tablica 4.9 Prosječne vrijednosti jediničnog otpora trenjem f s za temelj ravnih<br />
površina plašta u nekoherentnom materijalu u ovisnosti o relativnoj<br />
gustoći (prema Cernica, 1995. )<br />
Relativna gustoća <strong>tla</strong><br />
D r<br />
Prosječna vrijednost jediničnog<br />
otpora trenjem f s (kPa)<br />
< 0.35 10<br />
0.35 - 0.65 10-25<br />
0.65 - 0.85 25-70<br />
> 0.85 70 - 110<br />
4.2.2.5 Nosivost trenjem po plaštu u stijeni<br />
32
Iako je na izgled besmisleno izvoditi duboke temelje, u ovom slučaju pilote, na<br />
način da im je značajni dio izveden u stijeni, u praksi se to ipak događa. U tom<br />
slučaju trenje po plaštu postaje vrijedno pažnje, naročito ako se radi o pilotima većih<br />
promjera – pilonima. Postoji značajna literatura koja se bavi samo ovom<br />
problematikom (Willie, 1991). Novija istraživanja ukazala su na znatan utjecaj trenja po plaštu<br />
kod ovakvih dubokih temelja. Pregled ovih rezultata moguće je naći u literaturi (Zertsalov i<br />
Konyukhov, 2007.). Prema Serranoa i Olalla (2007.) postoje dvije grupe autora koji daju<br />
terenska rješenja trenja po plaštu kod dubokih temelja u stijeni. Obje grupe vezuju tu nosivost za<br />
jednoosnu čvrstoću intaktne stijene, σ c . Jedna grupa daje teoretsko rješenje preko linearne<br />
zavisnosti, a druga preko funkcije kvadratnog korijena iz jednoosne čvrstoće σ c . Obije grupe<br />
daju i koeficijente za popravke. Autori navode konačan izraz za proračun trenja po plaštu kako<br />
slijedi:<br />
pri čemu je:<br />
gr<br />
k<br />
c<br />
2<br />
[ MN/m ]<br />
τ = ασ<br />
(4.17)<br />
α - bezdimenzionalni koeficijent popravka, ovisan o jednoosnoj čvrstoći stijene i<br />
kreće se od 0,1 do 0,4 za linearni odnos, odnosno od 0,1 do 0,8 – češće od 0,2-0,6 za<br />
odnos preko drugog korjena ;<br />
k - je eksponent koji za prvu grupu autora iznosi 1, a za drugu 0,5 ili vrlo blizu<br />
njemu;<br />
σ c – u [MN/m 2 ].<br />
U spomenutom radu od Serranoa i Olalla (2007.) autori daju rezultate svojih<br />
istraživanja preko niza dijagrama.<br />
Standard DIN 4014 predlažu nosivost na plašt u ovisnosti o jednoosnoj čvrstoći, σ c<br />
prikazane u tabeli<br />
Tabela 4.10 Nosivost trenja po plaštu u ovisnosti o jednoosnoj čvrstoći<br />
σ c [MN/m 2 ] τ gr. [MN/m 2 ]<br />
0,5 0,08<br />
5,0 0,5<br />
20 0,5<br />
33
5 PILOTI<br />
5.1 OPĆENITO<br />
Piloti su duboki temelji kod kojih je dužina bitno veća od poprečnog presjeka.<br />
Predstavljaju stupove koji silu s građevine prenose <strong>duboko</strong> u tlo. Mogu djelovati kao<br />
pojedinačni temelji ili u grupi, spojeni naglavnom konstrukcijom. Češća je njihova<br />
primjena u grupi. Piloti mogu u tlo prenositi i vlačnu silu koja se javlja u slučaju kada<br />
piloti djeluju kao par kod prijenosa momenata u tlo. Piloti se mogu izvoditi i kao kosi.<br />
Naglavna konstrukcija prenosi i preraspodjeljuje opterećenja od građevine na pilote.<br />
Piloti su najstarija vrsta <strong>duboko</strong>g temeljenja.<br />
Prema Das, (2000.) piloti se koriste u uvjetima i na način prikazan na slici 5.1.<br />
Slika 5.1 Uvjeti korištenja pilota<br />
Na slici 5.1 (a) je piloti koji opterećenje prenosi kroz loše tlo u čvrstu stijensku<br />
podlogu, na vrh, bez sudjelovanja trenja po plaštu. Na slici 5.1 (b) pilot prenosi<br />
opterećenje dijelom na vrh a dijelom trenjem po plaštu u homogenom tlu. Pilot na<br />
slici 5.1 (c ) prenosi u tlo i vodoravna opterećenja nastala djelovanjem momenata iz<br />
nadzemnog dijela građevine, uslijed djelovanja vjetra ili potresa. Na slici 5.1 (d) pilot<br />
prolazi kroz tlo koje reagira na promjenu vlage, buja ili se radi o tlu koje može<br />
34
kolabirati ka na pr. les. Tada je <strong>temeljenje</strong> na pilotima jedino moguće rješenje ako se<br />
dobro nosivo tlo nalazi na razumno dohvatljivoj dubini. Na slici 5.1 (e) prikazan je<br />
pilot koji je opterećen vlačnom silom. Ovakvi se piloti mogu pojaviti kod<br />
dalekovodnih stupova, platformi za vađenje nafte, i građevina pod značajnim<br />
utjecajem uzgona. Na slici 5.1 (f) prikazana je primjena temeljenja na pilotima stupa<br />
mosta kod kojeg postoji mogućnost pojave erozije riječnog korita oko stupnog mjesta.<br />
Na slici 5.2 prikazano je niz slučajeva primjene temeljenja na pilotima uz raspravu<br />
o opravdanosti odnosno neopravdanosti primjene takvog načina temeljenja.<br />
Slika 5.2 Uvjeti prikladni za <strong>temeljenje</strong> na pilotima, Kleiner (1981.)<br />
Za preporučiti je primjenu pilota u slučajevima sa slike 5.2 a, i c. Za slučaj 5.2 b<br />
postoje mogućnosti poboljšanja pod<strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong> pa piloti nisu uvijek optimalno<br />
rješenje. U slučajevima sa slike 5.2 d i e nema potrebe za <strong>temeljenje</strong>m na pilotima<br />
osim ako se ne radi kao i na slici 5.1 f o mogućoj pojavi erozije ispod temelja. U<br />
ostalim slučajevima potrebno je razmotriti opravdanost izvedbe pilota ovisno o<br />
kakvoći glina i stvarnom stanju na terenu.<br />
U nastavku je dan dijagram toka odlučivanja pri odabiru vrste pilota prema<br />
preporukama Ureda za geotehničko inženjerstva, Građevinskog odjela, Gradske<br />
uprave Hong Konga (GEO 96).<br />
35
procjena pote rećen ja na tem elje<br />
procjena uvjeta u tlu i zahtjeva konstrukcije<br />
uvjeti<br />
u tlu<br />
uvjeti<br />
optereć enj a<br />
uvjeti<br />
utjecaja<br />
na<br />
oko liš<br />
jesu li<br />
piloti nužni<br />
DA<br />
razmatrenje tehničkih uvjeta za od abir vrste pilota<br />
ogr aničenja<br />
loka cije<br />
NE<br />
plitko<br />
<strong>temeljenje</strong><br />
rang l ista o d gova ra jućih tipova pilota prema tehničkim pokaza teljima<br />
ra ng lis ta od g o vara j ućih tipova pilota prema cijen i koštan ja<br />
rang li sta odgovara jućih tipova pilota pr ema izvod ljivosti<br />
konačn a rang lista prema svim pokazate ljima<br />
PR IKAZ DOBIV ENIH POD ATAKA INVE STITO RU<br />
S PREPORUKOM ZA ODABIR<br />
Dijagram toka (1) odlučivanja pri odabiru vrste pilota (Prema GEO Publication No.<br />
1/96)<br />
Sličan dijagram toka za odabir načina temeljenja preporuča i Američki institut za<br />
očuvanje šuma (Collin 2002.). Dijagram toka dan je u nastavku.<br />
36
Prikupljane podataka o građevini, detalji projekta, podaci o lokaciji<br />
generalna geološka situacija na lokaciji<br />
prikup ljanje podataka o temeljenju okolnih građevina<br />
izraditi program i izv esti istražne radove<br />
oc jeniti podatke i odabrati način temeljenja<br />
<strong>poboljšanje</strong><br />
podtemeljno g <strong>tla</strong><br />
dubo ko <strong>temeljenje</strong><br />
plitko <strong>temeljenje</strong><br />
druge vrste<br />
<strong>duboko</strong>g temeljenja<br />
za bijen i pilot i<br />
o dabit vrste<br />
zabijenih pilota<br />
proračun nosivosti<br />
i dužine<br />
proračun potrebnog<br />
nabijača<br />
pro ra čun zadovoljava<br />
DA<br />
priprema nacrta<br />
i troškovnika<br />
NE<br />
Dijagram toka (2) za odabir načina temeljenja - Američki institut za očuvanje šuma<br />
(Collin 2002.)<br />
37
5.2 PODJELA PILOTA PREMA NAČINU IZVOĐENJA<br />
Ovo je podjela prema tehnologiji izvođenja. Moguće ju je povezati s podjelom<br />
<strong>duboko</strong>g temeljenja općenito, kako je to učinjeno u poglavlju 4.1, jer i ona ovisi o<br />
tehnologiji. Kod ove podjele težište je na tehnologiji i načinu izvedbe, a ne toliko na<br />
utjecaju na okolno tlo u kojem se piloti izvode. Pojavom novih tehnologija ovo se<br />
područje znatno proširilo u posljednje vrijeme. Nekoliko primjera dano je na slici 5.3.<br />
Piloti se klasičnim tehnologijama izvode kao zabijeni, utisnuti i kopani. Kada su<br />
malog promjera izvode se kao zabijeni, nabijeni, utisnuti i svrdlani. Prva tri tipa<br />
prilikom izvedbe izazivaju zbijanje <strong>tla</strong> u prostoru u kojem se izvode pa spadaju prema<br />
prethodnoj podjeli u pilote koji zbijaju tlo. To ne vrijedi onda kada se zabijaju čelični<br />
profili ili cijevi s otvorenim dnom.<br />
Kopani piloti se izvode kada su većih promjera. Mogu se kopati bez zaštite, pod<br />
zaštitom bentonitne isplake ili pod zaštitom cijevi-kolone, koja se tijekom betoniranja<br />
pilota vadi. U ovu grupu spadaju i elementi dijafragmi, najčešće za ovu svrhu<br />
armiranobetonskih, koje kao zasebni elementi predstavljaju pilote pravokutnog<br />
poprečnog presjeka i njihovu kombinaciju. Izvode se iskopom pod zaštitom<br />
bentonitne isplake. Primjenom ove tehnologije ne zbija se okolno tlo.<br />
Metoda mlaznog injektiranja donijela je novu vrstu pilota – stupnjaka, izvedenih<br />
u prethodno razrahljenom – razbijenom tlu u koje se pod pritiskom ugrađuje vezivno<br />
sredstvo. Time se u tlu dobiva čvrsto tijelo nepravilnog vanjskog ruba.<br />
Metoda mixed in place stvara u tlu stupnjake izvedene od autohtonog <strong>tla</strong><br />
pomiješanog s veznim sredstvom.<br />
Slika 5.3 Nekoliko primjera pilota izvedenih u tlu<br />
Piloti se često koriste za <strong>temeljenje</strong> u vodi. Tada dio pilota, koji izlazi iz <strong>tla</strong> i<br />
prolazi kroz vodu, ujedno služi kao stup.<br />
38
5.3 PODJELA PILOTA PREMA VRSTI MATERIJALA<br />
Drveni piloti su najstarija vrsta pilota po materijalu. Ako se nalaze u području s visokom<br />
podzemnom vodom moraju se izvesti tako da se uvijek nalaze ispod razine podzemne vode<br />
jer u tom slučaju ne trunu. Na slici 5.4 prikazano je <strong>temeljenje</strong> na pilotima stare jezgre<br />
Stockholma i posljedice spuštanja razine podzemne vode ispod glava pilota.<br />
Slika 5.4 Rezultat istražne jame ispod temelja zgrade u staroj jezgri Stockholma<br />
(Bohm i Stjerngren, 1981.)<br />
Danas se u Europi koriste malo, ali su u SAD još uvijek u upotrebi u znatnim<br />
količinama.<br />
Čelični piloti mogu biti različitih oblika i različito utjecati na zbijanje okolnog <strong>tla</strong>.<br />
prethodno je rečeno da cijev zatvorenog vrha zbijaju okolno tlo dok ta ista cijev<br />
otvorenog vrha, zabijena u tlo, vrši vrlo mali poremećaj okolnog <strong>tla</strong>.<br />
Čelični piloti se ne preporučuju kao trajna vrsta temelja zbog korozije, iako su im<br />
sve druge osobine vrlo povoljne. Ako se primjene treba izvesti antikorozivnu zaštitu<br />
(premazi, elektroosmoza, debljina stijenki). Za slučajeve ugradnje pilota u agresivnu<br />
sredinu, koriste se predgotovljeni, armiranobetonski piloti, koji su manje osjetljivi na<br />
agresivno djelovanje vode.<br />
Armirano-betonski, predgotovljeni, prednapregnuti piloti su se pojavili kao<br />
zamjena za drvene pilote. U prvom su trenutku imitirali drvene i po obliku. Kasnije<br />
im poprečni presjek postaje višekutan, a zatim pravokutan. Dobra im je strana što<br />
predstavljaju provjereni proizvod kod kojeg se može postići standardizirana kakvoća.<br />
Mana im je ograničenje dužine kako prilikom prijevoza tako i prilikom ugradnje. Ne<br />
39
mogu se nastavljati, a i višak dužine predstavlja poteškoću. Potrebno ih je proračunati<br />
na savijanje prilikom prijevoza na gradilište i podizanja pri zabijanju.<br />
Betonski piloti izvedeni na licu mjesta. Ovi piloti nemaju armature. Može ih se<br />
koristiti samo onda ako piloti nije opterećen na savijanje. Često se koriste u grupi kao<br />
<strong>poboljšanje</strong> <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong>. Najčešće se izvode kao nabijeni, utisnuti i/ ili vibrirani.<br />
Armirano-betonski piloti izvedeni na licu mjesta. Tehnologije izvedbe su<br />
različite. Prostor za pilote može se izvesti nabijanjem, zabijanjem, bušenjem i<br />
kopanjem. Zajedničko im je da se armatura ugrađuje na licu mjesta pa se dužina<br />
koševa može prilagoditi potrebama na terenu. Betoniraju se također na licu mjesta a<br />
način ugradnje betona ovisi o vrsti tehnologije izvođenja. Betoniraju se kontraktor<br />
postupkom ili ugradnjom suhog betona u otvor izveden u tlu, što ovisi o tipu<br />
tehnologije izvođenja. Ove tehnologije opisati će se naknadno. U ovu skupinu spadaju<br />
piloti izvedeni tehnologijom dijafragme.<br />
Šljunčani piloti izvode se na licu mjesta nabijanjem šljunka u tlo. Služe kao<br />
<strong>poboljšanje</strong> <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong>. Ovi piloti zbijaju okolno tlo, što im je i svrha. Ujedno<br />
djeluju kao uspravni drenovi te ubrzavaju proces konsolidacije. Treba ih pažljivo<br />
primjenjivati jer u sitnozrnom tlu mogu izazvati povećanje pornih pritisaka i<br />
smanjenje efektivnih naprezanja. Time izazivaju upravo suprotan učinak od<br />
poboljšanja uvjeta u tlu.<br />
Piloti od kombiniranih materijala. Najčešće se radi o kombinaciji čelika i<br />
betona. Mogu se izvoditi i kombiniranjem plastičnih cijevi, metalnih umetaka (I<br />
profila, željezničkih šina i slično) i betonske ispune. Kod malih profila ispune je<br />
malter ili smjese za injektiranje. Miješani se materijali najčešće koriste kod<br />
mikropilota.<br />
Piloti od mješavine <strong>tla</strong> i veziva. U ovu grupu spadaju mlaznoinjektirani stupnjaci<br />
i piloti izvedeni Mix in place tehnologijom. Nastaju miješanjem <strong>tla</strong> i veziva koje se<br />
ubacuje različitim postupcima. Proizvođači opreme tvrde da se u svježu smjesu <strong>tla</strong> i<br />
veziva može ugraditi i armatura te teko nastaju armirane, nosive konstrukcije. Mnogo<br />
se koriste za izvedbu zaštite građevnih jama jer su ujedno i vodonepropusne ako se<br />
ugrađuju u kontinuiranu stijenku.<br />
40
5.4 PRIJENOS SILA<br />
Piloti uvijek zadovoljavaju uvjet da je D/B>4 te se mogu računati prema<br />
Meyerhofovim izrazima za temelje kod kojih je β=90°. Prema prijenosu sila<br />
razlikujemo:<br />
− pilote koji nose na vrh;<br />
− pilote koji nose isključivo trenjem po plaštu (lebdeći piloti)<br />
− pilote koji nose kombinirano.<br />
Kod pilota koji nose na vrh i trenjem po plaštu, može se trenje po plaštu usvojiti<br />
samo za <strong>tla</strong> sa većim čvrstoćama na smicanja i to samo onda kada je moguće<br />
mobilizirati trenje po plaštu za što je potreban relativni pomak između <strong>tla</strong> i<br />
pilota (vidi sliku 4.5 i 5.5). Ukoliko pilot prolazi kroz izrazito stišljive slojeve ili<br />
slojeve podložne naknadnom slijeganju dolazi do pojave negativnog trenja koje<br />
povećava ukupnu silu koju pilot vrhom prenosi u tlo.<br />
Slika 5.5 Odnos veličina sila koje pilot u tlo prenosi vrhom i trenjem po plaštu ovisno<br />
o kakvoći slojeva kroz koje prolazi (vodoravno šrafirani dijagram je raspodjela<br />
vrijednosti trenja po plaštu). Vlastita težina pilota nije uključena.<br />
Slika 5.5 a) prikazuje pilot koji nosi uglavnom na vrh i nešto vrlo malo trenjem po<br />
plaštu. Slika 5.5 b) prikazuje način prijenosa sila kod lebdećih pilota. Slika 5.5 c)<br />
prikazuje prijenos sile trenjem i na vrh s dominantnom nosivošću u čvrstom sloju.<br />
41
Slika 5.5 d) prikazuje povećanje ukupne sile koju pilot nosi na vrh zbog pojave<br />
negativnog trenja.<br />
Uobičajena je pretpostavka da se za ostvarenje punog trenja po plaštu treba<br />
ostvariti pomak (slijeganje) pilota od 2,5 mm (vidi: Smith 1960. i Paikowsky i dr.<br />
1995.). Nasuprot tome prema Bowles (1988.), potreban je pomak pilota pod<br />
opterećenjem od oko 0.1B, gdje je B promjer pilota, da bi se ostvarila nosivost na vrh.<br />
Kod pilona i pilota velikog promjera ovo je nedopustivo velika, a i malo vjerojatna<br />
vrijednost, pa se pretpostavlja da to vrijedi isključivo za pilote malog promjera, reda<br />
veličine do 400 mm. Iz ukupnog pomaka potrebno je isključiti elastično deformaciju<br />
samog pilota. U stvari, svi piloti nose na trenje više ili manje. Tek kad je mobilizirano<br />
puno trenje po plaštu može se ostvariti nosivost na vrh. Odnos nosivosti na trenje po<br />
plaštu i na vrh je ovdje od bitne važnosti, ali je jasno da se trenje po plaštu ne može<br />
izbjeći. Prema istraživanjima FHWA (US Savezna administracija za autoceste,<br />
(Paikowsky i Hart, 2000.) pokazalo se u praksi da postoji značajno trenje po plaštu i<br />
kod onih pilota koji su projektirani kao da nose samo na vrh. Za ekonomično<br />
projektiranje pilota važno je poznavati stvarni odnos Q v /Q p . Kod pilota koji<br />
završavaju na čvrstoj stijeni, nosivost na vrh je i pored svega toliko veća od nosivosti<br />
po plaštu da zahtijeva posebno izučavanje.<br />
Piloti dijelom izvedeni u stijeni neosporno nose trenjem po plaštu u dijelu koji<br />
prolazi kroz stijenu. Trenjem po plaštu za ovakve slučajeve bavi se niz autora te se<br />
podaci mogu naći u literaturi, (Serranoa, Olallab, 2004; Zertsalov, Konyukhov, 2007)<br />
5.5 PRORAČUNI NOSIVOSTI PILOTA<br />
42<br />
Nosivost pilota može se odrediti kao :<br />
- ono opterećenje koje uvjetuje slom u gradivu pilota;<br />
- ono opterećenje pri kojem je u tlu mobilizirana puna čvrstoća na smicanje.<br />
U inženjerskom smislu, nosivost može biti postignuta pri mnogo manjem<br />
opterećenju. To je ono opterećenje pri kojem pilot postiže tolerantnu granicu<br />
slijeganja za građevinu kojoj je namijenjen.<br />
U tom je smislu prihvaćen Terzaghi-ev prijedlog, da se za graničnu nosivost pilota<br />
uzme ono opterećenje, koje kao tolerantnu granicu slijeganja izaziva veličinu od 1/10<br />
promjera ili širine pilota. Ova tolerancija može biti dobra kod pilota manjih promjera.<br />
Kod pilota velikih promjera ovo ne daje zadovoljavajuće rješenje.
Najčešće zadovoljavajuće rješenje, najgrublje rečeno, daje proračun granične<br />
nosivosti koja se zatim dijeli s odabranim faktorom sigurnosti. Tako se dobiva radno<br />
ili dozvoljeno opterećenje. EUROKOD 7 daje drugo rješenje.<br />
Ovaj pristup ne zadovoljava u slučajevima kada se radi o građevinama koje su vrlo<br />
osjetljive na slijeganja i još više, na diferencijalna slijeganja. Tada je potrebno<br />
izvršiti precizne proračune nošenja pilota po plaštu i na vrh. Ukupno slijeganje<br />
sastojati će se tada od elastične deformacije samog pilota, elastoplastične deformacije<br />
<strong>tla</strong> u koje je pilot ugrađen i slijeganja ispod vrha pilota.<br />
Za grupe pilota analiza je još složenija u slučaju oštrih zahtjeva u pogledu slijeganja.<br />
Najbolja rješenja daju rezultati probnih ispitivanja pilota, ali se ona rijetko rade jer su<br />
skupa. EUROKOD 7 ih pretpostavlja kao standardni postupak.<br />
5.5.1 Proračun nosivosti prema teoriji graničnog stanja plastične ravnoteže<br />
Usvoji li se jednadžba (4.1) za proračun ukupne sile koju jedan pilot može<br />
preuzeti, općenito se može pisati, koristeći rješenje prema teoriji graničnih stanja<br />
plastične ravnoteže za nosivost na vrh i Coulomb-ov zakon za trenje po plaštu:<br />
Q<br />
f<br />
L<br />
( cN + σ N + 0.5γ<br />
dN ) + O ( c + γ zK tgδ) dz − W<br />
= Ab<br />
c 0 q<br />
γ ∫ a<br />
s<br />
(5.1)<br />
0<br />
gdje je A b -površina poprečnog presjeka vrha pilota promjera φ=d, O-opseg pilota a<br />
W-vlastita težina pilota.<br />
Za pilote izvedene u glini, uvažavajući da je ϕ≅0, vrijedi da je Nq=1 a N c je<br />
konstanta, izraz (5.1) se može pojednostavniti u slijedeći oblik:<br />
Q<br />
f<br />
( cN + σ ) + O c dz − W<br />
L<br />
= A<br />
∫ (5.2)<br />
b<br />
c<br />
0<br />
0<br />
a<br />
Kohezija c je vrijednost dobivena za nedrenirane uvjete iz troosnog pokusa u<br />
laboratoriju ili dobivena iz rezultata krilne sonde (Roje-Bonacci, 2007). Za pilote koji<br />
nemaju proširenje baze na vrhu, moguće je slijedeće pojednostavljenje ako vrijedi da<br />
je A b ∗σ 0 ≅W:<br />
L<br />
Q<br />
f<br />
= AbcNc<br />
+ O∫<br />
cadz<br />
(5.3)<br />
U tablici 5.1 date su vrijednosti faktora nosivosti N c prema nekim autorima.<br />
0<br />
43
Tabela 5.1 Vrijednosti N c za gline kod kojih vrijedi da je ϕ≅0 (Mayerhof, 1959.)<br />
Izvor<br />
N c<br />
Sanglerat:<br />
izduženi temelj 5,7<br />
kvadratični ili kružni temelj 6,8<br />
Craig: 5,7<br />
Skempton:<br />
izduženi poprečni presjek (za elemente dijafragmi) 7,5<br />
Skempton, Meyerhof:<br />
teoretsko rješenje, modelska ispitivanja i potvrda<br />
9<br />
terenskim ispitivanjima<br />
Sowers, na modelima 5
Preporuča se upotrijebiti postupak proračuna dozvoljene nosivosti na način da se<br />
tgϕ<br />
faktori nosivosti uzimaju za mobilizirani kut trenja ϕ m na način da je tg ϕm<br />
= , a<br />
F<br />
1,2 ≤ F sϕ ≤ 1,8 i mobilizirana vrijednost kohezije kao c m =c/ F sc sa 2 ≤ F sc ≤ 3.<br />
Na slici 5.6 dan je niz dijagrama za faktor nosivosti N q prema raznim autorima.<br />
sϕ<br />
Slika 5.6 Vrijednosti faktora nosivosti Nq prema nizu autora<br />
45
U nastavku se daju vrijednosti otpora trenja po plaštu dobivene temeljem raznih<br />
podataka o svojstvima materijala . (5.2 -5.6, izvorno Paulos, 1989.; preneseno iz Ng i<br />
dr., 2004.)<br />
Tabela 5.2 Faktor trenja f s za proračun nosivosti po plaštu zabijenih pilota, dobivenih<br />
iz rezultata laboratorijskih ispitivanja čvrstoće<br />
Vrsta <strong>tla</strong> Jednadžba Primjedba Izvor<br />
Glina f s =αc u α=1,0(c u ≤25kPa)<br />
API (1984)<br />
α=0,5(c u ≥70kPa)<br />
Za međuvrijednosti koristiti linearnu<br />
promjenu<br />
α=1,0(c u ≤35kPa)<br />
α=0,5(c u ≥80kPa)<br />
Za međuvrijednosti koristiti linearnu<br />
promjenu<br />
Primjenjivo za faktor duljine pilota<br />
L/d>50<br />
Semple i Rigden<br />
(1984.)<br />
Silikatni<br />
pijesci<br />
Nevezani<br />
vapnenački<br />
pijesci<br />
0,5<br />
−0,5<br />
⎛ c u<br />
⎞ ⎛ c u<br />
⎞ ⎛ c u<br />
⎞<br />
α = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />
za<br />
≤ 1<br />
Fleming i dr. (1985.)<br />
⎝ σ′<br />
v ⎠ ⎝ σ′<br />
v ⎠ ⎝ σ′<br />
nc<br />
v ⎠ (indeks nc kazuje da<br />
se radi o normalno<br />
0,5 −0,25<br />
⎛ c u ⎞ ⎛ c u ⎞ ⎛ c u ⎞ konsolidiranom<br />
α = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />
za<br />
> 1<br />
⎝ σ′<br />
v ⎠ ⎝ σ′<br />
v ⎠ ⎝ σ′<br />
stanju)<br />
nc<br />
v ⎠<br />
f s =βσ' v β=(1-sinϕ')tanϕ' (OCR) 0,5 Burland(1973.)<br />
Meyerhof(1976.)<br />
f s =βσ' v β=0,15-0,35 (pritisak)<br />
McClelland<br />
(f s >f slim ) 0,10-0,24 (vlak)<br />
(1974.)<br />
Meyerhof (1976.)<br />
β=0,44 za ϕ'=28°<br />
0,75 za ϕ'=35°<br />
1,2 za ϕ'=37°<br />
β=(K/K 0 )·K 0 tan(ϕ·δ/ϕ)<br />
δ/ϕ ovisi o vrsti materijala pilota<br />
(raspon 0,5-1,0)<br />
K/K 0 ovisi o načinu ugradnje<br />
(raspon 0,5-2,0)<br />
K 0 =koeficijent <strong>tla</strong>ka mi rovanja, koji<br />
je funkcija OCR<br />
Stas i Kulhawy<br />
(1984)<br />
f s =βσ' v β=0,05-0,1 Poulos (1988d)<br />
46
Tabela 5.3 Faktor trenja f s za proračun nosivosti po plaštu bušenih pilota, dobivenih<br />
iz rezultata laboratorijskih ispitivanja čvrstoće (Paulos, 1989.)<br />
Vrsta <strong>tla</strong> Jednadžba Primjedba Izvor<br />
Glina f s =αc u α=0,45 (Londonska glina)<br />
α=0,7 puta vrijednost za pomak<br />
zabijenog pilota<br />
(1985.)<br />
Silikatni<br />
pijesci<br />
Nevezani<br />
vapnenački<br />
pijesci<br />
f s =Ktanδσ' v Κ < Κ 0 ili 0,5(1+K 0 )<br />
K/K 0 =2/3 do 1; K 0 ovisi o OCR;<br />
δ ovisi o gradivu pilota<br />
f s =βσ' v<br />
f s =βσ' v<br />
(f s >f slim )<br />
β=0,1 za ϕ'=33°<br />
0,2 za ϕ'=35°<br />
0,35 za ϕ'=37°<br />
β=F tan(ϕ'-5)<br />
gdje je F=0,7 (pritisak) i 0,5 (vlak)<br />
β=0,05do0,8<br />
f slim =60 do100 kPa<br />
Skempton (1959)<br />
Fleming i dr.<br />
Fleming i dr.<br />
(1985.)<br />
Stas i Kulhawy<br />
(1984.)<br />
Meyerhof (1976.)<br />
Kraft i Lyons<br />
(1974)<br />
Poulos (1988d)<br />
Tabela 5.4 Korelacija između trenja po plaštu f s i rezultata standardnog penetracijskog<br />
pokusa (SPT) f s =α+βN [kPa]<br />
Način<br />
ugradnje<br />
Vrsta <strong>tla</strong> α β Primjedba Izvor<br />
Zabijeni<br />
sa zbijanjem <strong>tla</strong><br />
Nekoherentno 0 2 f s =prosječna vrijednost<br />
duž plašta<br />
Nekoherentno<br />
i koherentno<br />
N-prosječan broj<br />
udaraca SPT-a duž<br />
plašta<br />
Za pilote koji malo<br />
poremećuju tl<br />
raspoloviti vrijednost f s<br />
10 3.3 Vrsta pilota nije<br />
naznačena 50≥N≥3; f s<br />
≤170 kPa<br />
Meyerhof (1956.)<br />
Shioi i Fukui (1982.)<br />
Decourt (1982.)<br />
Koherentno 0 10 Shioi i Fukui (1982.)<br />
Kopani Nekoherentno 30 2 f s ≤200 kPa Yamashita i dr.<br />
(1987.);<br />
0 5 Shioi i Fukui (1982.)<br />
Koherentno 0 5 f s ≤150 kPa Yamashita i dr.<br />
(1987.);<br />
0 10 Shioi i Fukui (1982.)<br />
47
Tabela 5.4 -nastavak Korelacija između trenja po plaštu f s i rezultata standardnog<br />
penetracijskog pokusa (SPT) f s =α+βN [kPa]<br />
Bušeni Nekoherentno 0 1 Findlay (1984.);<br />
Shioi i Fukui (1982.)<br />
0 3,3 Wright and Reese<br />
(1979.)<br />
Koherentno 0 5 Shioi i Fukui (1982.)<br />
Koherentno 10 3,3 Iskop pridržan<br />
bentonitom<br />
Decourt (1982.)<br />
50≤N≤3; f s ≤170 kPa<br />
Vapnenac -125 12,5 30>N>15; f s ≤250 kPa Fletcher&Mizon<br />
(1984.)<br />
Nosivost na vrh računa se iz podataka o parametrima čvrstoće na smicanje (c i ϕ), koji se<br />
dobiju nekim od terenskih ili laboratorijskih postupaka. U tabelama 5.5 i 5.6 (Ng 2004.), daju<br />
se podaci o jednadžbama prikladnim za korištenje kada su na raspolaganju laboratorijski<br />
podaci odnosno podaci SPP-a.<br />
Tabela 5.5 Faktor nosivosti na vrh f b određen iz podataka dobivenih u laboratoriju<br />
(Poulos 1989.)<br />
Vrsta <strong>tla</strong> Jednadžba Primjedba Izvor<br />
Glina f s =N c c ub Ν χ =9 za L/d ≥ 3<br />
c ub = vrijednost c u u blizini<br />
vrha<br />
Silikatni<br />
pijesci*<br />
Nevezani<br />
vapnenački<br />
pijesci<br />
f s =N q σ' v<br />
**f blim ne<br />
veći od<br />
graničnog<br />
f s = N q σ' v<br />
f blim ne<br />
veći od<br />
graničnog<br />
Ν q =40<br />
Ν q prikazan u odnosu na ϕ'<br />
Ν q ovisi o ϕ', relativnoj<br />
gustoći i prosječnom<br />
efektivnom naprezanju<br />
Ν q kod teorije širenja<br />
šupljina kao funkcija od ϕ' i<br />
zapreminske stišljivosti<br />
Ν q =20<br />
Tipičan raspon za Ν q =8-20<br />
Ν q određen za reduciranu<br />
vrijednost ϕ' (tj. 18)<br />
Skempton (1959)<br />
API (1984.)<br />
Berezatzev i dr.<br />
(1961.)<br />
Fleming i dr. (1985.)<br />
Vesić(1972.)<br />
Datta i dr. (1980.)<br />
Poulos (1988d)<br />
Dutt i Ingram (1984.)<br />
*Za silikatne i vapnenačke pijeske gornje izraze preporuča se koristiti jedino za<br />
zabijene pilote.<br />
**Tipične granične vrijednosti f blim kreću se od 10-15 MPa za silikatne pijeske a 3-5<br />
MPa za vapnenačke pijeske. Posljednje vrijednosti ovise o stišljivosti <strong>tla</strong> (Nauroy i dr.<br />
1986.)<br />
48
Tabela 5.6 Korelacija nosivosti na vrh f b i rezultata dinamičke penetracije, SPP, pri<br />
čemu je f b =K*N[MPa] (Poulos 1989.)<br />
Vrsta<br />
pilota<br />
Zabijeni<br />
piloti<br />
Kopani s<br />
isplakom<br />
Bušeni<br />
Vrsta <strong>tla</strong> K Primjedba Izvor<br />
Pijesak 0,45 N=prosječna<br />
vrijednost SPP-a u<br />
području vrha pilota<br />
Martin i dr.<br />
(1987.)<br />
Pijesak 0,40 Decourt (1982.)<br />
Prah, prah pjeskovit 0,35 Martin i dr.<br />
(1987.)<br />
Glacijalne naslage<br />
krupnog do sitnog<br />
praha<br />
0,25 Thorburn i Mac<br />
Vicar (1971)<br />
Rezidualni pjeskoviti 0,25 Decourt (1982.)<br />
prah<br />
Rezidualni glinoviti 0,20 Decourt (1982.)<br />
prah<br />
Glina 0,20 Martin i dr.<br />
(1987.)<br />
Glina 0,12 Shioi i Fukui<br />
(1982.)<br />
Sva <strong>tla</strong> 0,30 Za L/d≥5<br />
ako je L/d7,5 MPa<br />
f b =0,09(1+0,16z)<br />
gdje je z=dubina vrha<br />
u [m]<br />
Yamashita i dr.<br />
(1987.)<br />
Pijesak 0,1 Shioi i Fukui<br />
(1982.)<br />
Glina 0,15 Shioi i Fukui<br />
(1982.)<br />
Kreda 0,25<br />
0,20<br />
N40<br />
Hobbs (1977.)<br />
Caquot i Kerissel (1967.), dali su svoje izraze za proračun nosivosti temelja kod<br />
kojih je lomna ploha elipsa. Uvažavajući izraz (5.1) dobiva se slijedeći izraz:<br />
2<br />
⎡ B 1<br />
L ⎤<br />
Qf<br />
= Ab<br />
⎢ γN<br />
γ<br />
+ c * (N<br />
q<br />
−1)<br />
+ σ0N′<br />
q<br />
+ 2γ<br />
∗s3⎥<br />
+ O ∗ L( β ∗c<br />
+ c ∗s4<br />
) − W (5.6)<br />
⎣ 2 tgϕ<br />
d ⎦<br />
49
pri čemu su N q i N γ faktori nosivosti dani u dijagramu na slici 5.7, a s 3 i s 4 faktori<br />
nosivosti za trenje po plaštu dani nastavno u dijagramu na slici 5.8. Koeficijent β daje<br />
odnos između adhezije na plašt i kohezije u nedreniranim uvjetima, a utvrdili su ga<br />
autori empirijski iz niza pokusa penetracije.<br />
50<br />
45<br />
40<br />
N' q - crtkana<br />
35<br />
30<br />
ϕ 0<br />
25<br />
20<br />
N γ<br />
N q - puna<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
1 10<br />
N ; N ; N’<br />
100 1000<br />
γ<br />
q<br />
Slika 5.7 Dijagrami faktora nosivosti po Caquot-Keriselu (1967)<br />
Jednadžbu (5.6) može se raščlaniti kao i jed.(5.1), ovisno o vrsti materijala u<br />
kojem se duboki temelji nalaze. Za pilote u glini kada je ϕ≅0 dobivamo konačno<br />
jednadžbu koja odgovara jednadžbi (5.3):<br />
Q = A * cN + O ∗ L ∗β ∗c<br />
(5.7)<br />
f<br />
2<br />
N −1<br />
pri čemu je N c =<br />
q 100 + c<br />
; za ϕ=0, Nc =7, a β = .<br />
2<br />
tgϕ<br />
100 + 7c<br />
b<br />
c<br />
Ukoliko se u glini ne može zanemariti kut trenja ϕ, potrebno je račun provesti<br />
prema jednadžbi (5.6). Kod pilota izrazito malih promjera može se član uz faktor<br />
nosivosti N γ zanemariti.<br />
Za pilote u nekoherentnim materijalima sa c=0 i dubinom sloja koji nosi na trenje L,<br />
dobiva se:<br />
2<br />
, L<br />
Q f = A b ( σ 0 N′<br />
q + 2γ<br />
∗s3)<br />
− W<br />
(5.8)<br />
d<br />
Faktor nosivosti s 3 je funkcija kuta trenja δ između <strong>tla</strong> i plašta pilota koji se za<br />
bušene pilote uzima sa vrijednošću δ=(2/3)ϕ, a za zabijene sa δ=ϕ.<br />
q<br />
50
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
δ=2/3ϕ<br />
s 3<br />
s 4<br />
ϕ 0<br />
25<br />
20<br />
15<br />
δ=ϕ<br />
10<br />
5<br />
0<br />
0.1 1 10 100<br />
s 3 i s 4<br />
Slika 5.8 Dijagram faktora nosivost za trenje po plaštu prema Caquot-Keriselu<br />
Proračuni po Caquot-Keriselu rađeni su za pilote okruglog poprečnog presjeka.<br />
5.5.2 Proračun nosivosti iz rezultata statičkog penetracijskog pokusa<br />
Statički penetracijski pokus izravno daje podatak o nosivosti vrha pilota kao<br />
vrijednost q c i podatak o sili trenja po plaštu preko vrijednosti F l (Roje-Bonacci,<br />
2007.). Pomoću ova dva podatka može se proračunati ukupna granična sila nošenja<br />
jednog pilota u tlu u kojem je izvršena statička penetracija kao:<br />
⎛ ⎞<br />
⎜ O<br />
Q = +<br />
r ⎟<br />
f qc<br />
*A Fl<br />
(5.9)<br />
⎜ ⎟<br />
⎝<br />
Op<br />
⎠<br />
gdje je A-površina poprečnog presjeka vrha pilota, O r -opseg pilota na dijelu koji nosi<br />
trenjem po plaštu a Op-opseg penetrometra. q c i F l su podaci iz statičke penetracije,<br />
(Roje-Bonacci, 2007.). Dozvoljeno opterećenje jednog pilota tada iznosi:<br />
Na slici 5.9 dan je dijagram vrijednosti otpora trenja po plaštu za razne vrste pilota u<br />
glini u odnosu na otpor vrha statičkog penetrometra q c , a na slici 5.10 isto za pilote<br />
izvedene u pijesku.<br />
Q<br />
Q d = (5.10)<br />
F<br />
f<br />
s<br />
pri čemu je F s =2-3, faktor sigurnosti odabran u zavisnosti o tome koliko je lokacija na<br />
kojoj se piloti izvode detaljno istražena.<br />
51
Slika 5.9 Projektne vrijednosti trenja po plaštu za pilote u glini iz rezultata statičke<br />
penetracije (Poulos 1989.)<br />
Slika 5.10 Projektne vrijednosti trenja po plaštu za pilote u pijesku iz rezultata<br />
statičke penetracije (Poulos 1989.)<br />
U tabeli 5.7 dane su kategorije pilota na koje se odnose prethodni dijagrami.<br />
52
Tabela 5.7 Klasifikacija pilota prema vrsti (Bustamante i Gianeselli, 1982. prema<br />
Poulos, 1989.)<br />
Kategorija pilota<br />
IA<br />
IB<br />
IIA<br />
IIB<br />
IIIA<br />
Vrsta pilota<br />
Bušeni piloti bez zaštite, s bentonitnom<br />
zaštitom, piloti izvedeni šupljim svrdlom<br />
piloti s vijkom na vrhu<br />
Tip I mikropilota, piloni, dijafragme<br />
Bušeni betonski piloti<br />
Nabijni betonski piloti<br />
Zabijeni betonski piloti<br />
Prednapregnuti piloti kružnog presjeka<br />
Utisnuti betonski piloti<br />
Zabijeni čelični piloti<br />
Utisnuti čelični piloti<br />
Vođeni naliveni piloti<br />
Vođeni nabijeni piloti<br />
IIIB Mlaznoinjektirani piloti (d>0,25 m)<br />
Tip II mikropilota<br />
Napomena: U gornjoj tabeli su neki engleski nazivi neprevodivi – vidi izvor Poulos 1989.<br />
5.5.3 Proračun nosivosti iz dinamičkih jednadžbi<br />
Ovaj je proračun predviđen postojećim propisima. Osniva se na podacima koji se<br />
dobiju tokom zabijanja pilota na određenoj lokaciji. Prvi zabijeni piloti mogu se<br />
smatrati pokusnim. Postoji čitav niz izraza za ukupnu silu koju može preuzeti jedan<br />
pilot uz pomoć podataka koji se dobiju prilikom zabijanja (Vesić, 1967.). Postojeći<br />
propisi predviđaju upotrebu izraza od Jambu-a koji glasi:<br />
⎛ 1 ⎞⎛<br />
WH ⎞<br />
Q f = ⎜ ⎟<br />
⎜ ⎟<br />
(5.11)<br />
⎝ k u ⎠⎝<br />
s ⎠<br />
gdje je: k C ( 1+<br />
1+<br />
λ C );<br />
u<br />
pri čemu je:<br />
= C = 0.75 0.15W W;<br />
d<br />
e<br />
d<br />
d<br />
+<br />
- W težina malja s kojim se pilot zabija;<br />
- H visina pada malja;<br />
- s prodiranje pilota pri posljednjem udarcu;<br />
- Wp težina pilota i naglavka za zabijanje;<br />
- A poprečni presjek pilota;<br />
- E modul elastičnosti pilota;<br />
p<br />
λ = WHL AEs ;<br />
e<br />
2<br />
53
Slika 5.11 Dijagram za određivanje k u u jednadžbi 5.11, Jambu-a<br />
Dozvoljena nosivost računa se po izrazu (5.10) uz isti način odabira faktora<br />
sigurnosti.<br />
5.5.4 Proračun nosivosti iz pokusnog opterećenja<br />
Naši propisi predviđaju i ovu mogućnost za određivanje nosivosti pilota. Pokusno<br />
opterećenje zahtijeva osiguranje znatnog balasta i dobru, preciznu, 24-satnu<br />
organizaciju geodetske službe. Jedan pokus traje oko tjedan dana. Procedura je<br />
relativno skupa i upotrebljava se u tijesnoj suradnji sa investitorom. Osim za <strong>tla</strong>čno,<br />
pokusno opterećenje se vrši i za vlačno opterećenje. Na slici 5.12 prikazan je balast<br />
usidren u tlo geotehničkim sidrima za pokusno opterećenje pilota u luci Gruž u<br />
Dubrovniku.<br />
Na slici 5.13 prikazani su rezultati pokusnog ispitivanja pilota u Gružu Na slici<br />
5.14 prikazani su mogući načini nanošenja opterećenja na probni pilot.<br />
54
Slika 5.12 Kontrateret za pokusno opterećenje pilota, luka Gruž, Dubrovnik<br />
Na slici 5.14 prikazani su rezultati ispitivanja pokusnog opterećenja. Rezultati se<br />
prikazuju grafički na način da se u gornjem lijevom kvadrantu prikazuje nanošenje i<br />
trajanje opterećenja u vremenu; u donjem lijevom kvadrantu su prikazani opaženi<br />
pomaci u vremenu s tim da se posebno prikazuje pomak glave pilota, a posebno<br />
pomak naglavne grede ako ona služi kao nosač tereta. U donjem desnom kvadrantu<br />
prikazana je krivulja pomaka. Nastaje tako da se na ordinatu nanesu vrijednosti<br />
najvećih pomaka glave pilota pri određenom stupnju opterećenja prikazanog na<br />
apscisi. Na krivulji su vidljive i povratne deformacije nastale prilikom rasterećenja.<br />
55
Slika 5.13 Grafikon rezultata pokusnog ispitivanja pilota na uspravnu silu u luci Gruž<br />
u Dubrovniku<br />
a) b) c)<br />
opterećenje<br />
čelična konstrukcija<br />
za prenos opterećenja<br />
W max tijesak W max tijesak W max<br />
vlačni piloti<br />
Slika 5.14 Načini opterećivanja pokusnog pilota, W max najveće opterećenje<br />
Slika 5.14a) prikazuje izravno nanošenje opterećenja na pilot. Slika 5.14b)<br />
prikazuje prenos sile tijeskom sa stalka za balast na pilot. Slika 5.14c) prikazuje<br />
prijenos sile tijeskom sa konstrukcije pridržane vlačnim pilotima na pokusni pilot.<br />
Na slici 5.15 prikazan je tipičan dijagram rezultata probnog opterećenja pilota.<br />
56
Slika 5.15 Grafički prikazi pokusnog opterećenja pilota prema (Caquot, Kerisel, 1967)<br />
Prema važećem Pravilniku, prilikom izvođenja pokusnog opterećenja treba voditi<br />
računa o slijedećem:<br />
„Član 187.<br />
Probno opterećenje pilota na pritisak ili na zatezanje vrši se na taj način što se<br />
reakcije tereta prenose na tlo na udaljenosti na kojoj ne utječu bitno na tlo duž pilota i što se<br />
mjerenja vezuju . na stalnu točku van područja deformacija koje izaziva probno opterećenje.<br />
Član 188.<br />
Stupnjevi opterećenja moraju vremenski trajati onoliko koliko je potrebno da se<br />
mogu jasno registrirati utjecaji hidirodinamičke konsolidacije i puzanja t1a.<br />
Član 189.<br />
Najveće opterećenje mora biti u homogenom, tlu najmanje za 50% veće od<br />
predviđenog opterećenja pilota, a u heterogenom tlu najmanje za 100% veće od tog<br />
opterećenja ili najmanje jednako predviđenoj moći nošenja pilota (opterećenje za F s =1)“<br />
Prema EUROKOD 7, pokusno opterećenje pilota je metoda za određivanje<br />
nosivosti kojoj se daje prednost pred svim drugim načinima proračuna nosivosti i<br />
dimenzioniranja pilota.<br />
57
5.6 NEGATIVNO TRENJE<br />
Kod dubokih temelja, naročito pilota, oko kojih se nalazi nekonsolidirana masa<br />
stišljivog <strong>tla</strong>, javlja se dodatna vučna sila prema dolje zbog relativnog pomaka mase<br />
<strong>tla</strong> u odnosu na temelj prilikom procesa konsolidacije. Ova pojava naziva se negativno<br />
trenje. Primjer pojave negativnog trenja kod dubokih temelja koji prenose opterećenje<br />
na vrh u nestišljiv kruti sloj, prikazan je na slici 5.16.<br />
Q<br />
W<br />
slijeganje temelja<br />
slijeganje <strong>tla</strong><br />
q tneg.<br />
stišljivo tlo<br />
negativno trenje<br />
po plaštu<br />
nosivi, nestišljivi sloj<br />
Slika 5.16 Relativni pomak mase stišljivog <strong>tla</strong> oko <strong>duboko</strong>g temelja - pojava<br />
negativnog trenja<br />
Različita je raspodjela negativnog trenja kod pilota koji nose na vrh, a prolaze<br />
kroz stišljiv sloj i pilota koji pretežno nose na trenje. Na slici 5.17 a i 5.17 b,<br />
prikazane su raspodjele (Fleming i dr. 1992.) posmičnog naprezanja po plaštu za<br />
gornja dva slučaja.<br />
58<br />
Slika 5.17 a) Raspodjela egativnog trenja na pilot koji nosi na vrh
Slika 17 b) Raspodjela negativnog trenja na pilot koji nosi na trenje<br />
Razvoj i veličina negativnog trenja uvjetovani su gradivom pilota, načinom<br />
izvedbe, vrstom okolnog <strong>tla</strong> i iznosom relativnog pomaka između <strong>tla</strong> i pilota<br />
(Bjerrum, 1973.). Da bi se odredio iznos negativnog trenja potrebno je odrediti<br />
položaj neutralne točke tj. dubinu na kojoj je slijeganje pilota jednako slijeganju<br />
okolnog <strong>tla</strong>. Za pilote koji nose na vrh ta je točka vrlo blizu dna stišljivog sloja. Za<br />
pilote koji nose na trenje postoje rješenja više autora. (GEO 1996.; Fleming i dr.<br />
1992.).<br />
Konsolidacija mase stišljivog <strong>tla</strong> oko pilota može biti posljedica cijelog niza<br />
razloga. Neki od njih su: opterećenje površine stišljivog <strong>tla</strong> oko pilota (cestovni nasip<br />
uz upornjak mosta), konsolidacija uslijed vlastite težine <strong>tla</strong> (svježi, nedovoljno zbijeni<br />
nasip), spuštanja razine podzemne vode, učinka zabijanja temelja u meko tlo.<br />
Veličina negativnog trenja određuje se na isti način kao i veličina naprezanja koja<br />
se može prenijeti trenjem na tlo, kako je to objašnjeno u poglavljima 4.2.2.3 (nosivost<br />
trenjem po plaštu u koherentnom tlu) i 4.2.2.4. (nosivost trenjem po plaštu u<br />
nekoherentnom tlu). Međutim, ova veličina predstavlja opterećenje na pilot, pa je<br />
rezultantu silu negativnog trenja Q NP potrebno u izrazu (5.12), za veličinu sile koja se<br />
može prenijeti na pilot, oduzeti umjesto dodati:<br />
Q = Q − Q − W<br />
(5.12)<br />
v<br />
NP<br />
Na negativno trenje osjetljivi su piloti malog promjera koji imaju malu nosivost na<br />
vrh. Kod slabo propusnih materijala ono se razvija kroz dugo vrijeme usporedno s<br />
konsolidacijom.<br />
Utjecaj negativnog trenja može se smanjiti na razne načine. Jedna od mogućnosti<br />
je da se dopusti slijeganje građevine na pilotima zajedno s pilotima i okolnim tlom.<br />
59
Druga je mogućnost premazivanje pilota tvarima s minimalnim trenjem u dodiru s<br />
okolnim tlom (Fleming i dr. 1992.).<br />
5.7 PILOT OPTEREĆEN VODORAVNOM SILOM<br />
Kod prijenosa vodoravnih sila pilotom u tlo, potrebno je postići izvjesno<br />
uklještenje da bi se preuzeo moment savijanja nametnut konstrukciji. Do točke dodira<br />
pilot - tlo, statički se javlja čista konzola. Ulaskom pilota u tlo javlja se reakcija <strong>tla</strong><br />
(podloge) u obliku otpora <strong>tla</strong>. Veličina dopuštene vodoravne sile ili djelujućeg<br />
momenta na glavu pilota, češće je ograničena veličinom dozvoljenog otklona glave<br />
pilota nego čvrstoćom <strong>tla</strong> u koje je pilot ugrađen.<br />
Bitna je razlika u prijenosu vodoravnih sila i momenata pomoću pilota samca i<br />
pomoću grupe pilota. U grupi se naglavnom konstrukcijom djelujuće opterećenje<br />
prenosi na par ili parove sila koje piloti preuzimaju kao opterećenje duž osi (<strong>tla</strong>čno i<br />
vlačno) te se savijanje svodi na minimum. U takvim se konstrukcijama najčešće<br />
koriste grupe kosih pilota.<br />
Pilot samac, opterećen vodoravnom silom naginje se u tlu i izaziva reakciju<br />
podloge kao i savitljivi nosač. Reakcija podloge ovisi o veličini deformacije. Veličina<br />
deformacije pak ovisi o krutosti sustava pilot - tlo.<br />
5.7.1 Teorija prvog reda<br />
Ova se teorija koristi kod proračuna nosača na elastičnoj podlozi. Kako je veoma<br />
pogodna za proračun na računalu, tek je njihovim razvojem dobila na značaju. Danas<br />
se metoda koristi za proračuna slijeganja temelja rezervoara. Metoda se sastoji u tome<br />
da se tlo zamjeni nizom opruga. Karakteristike opruga izražavaju se modulom reakcije<br />
podloge. Metoda se još naziva i Winklerova metoda prema njenom autoru (Winkler,<br />
1867.). Na slici 5.18 je prikazan Winklerov model s oprugama i greška koja nastaje<br />
njegovim korištenjem.<br />
60
P<br />
s(<br />
x)<br />
Winklerov model<br />
s oprugama<br />
nestišljiva podloga<br />
P<br />
stvarno stanje<br />
u tlu<br />
Slika 5.18 Greška kod modela proračuna stvarnog nosača na tlu pomoću Winklerovog<br />
koeficijenta<br />
Postavi li se nosač u uspravan položaj u kakvom se nalaze piloti, dobiva se nosač<br />
na elastičnoj podlozi koja se odupire deformaciji u vodoravnom smjeru. To je jedina<br />
razlika između kontinuiranog nosača opterećenog točkasto (temeljni nosač opterećen<br />
stupovima i/ili zidovima) ili pokretnim opterećenjem (kranska staza) i pilota,<br />
opterećenog na glavi vodoravnom silom i/ili momentom savijanja. Na slici 5.19<br />
prikazan je proračunski model kod kojeg je tlo zamijenjeno nizom opruga.<br />
s(<br />
x)<br />
H<br />
1<br />
2<br />
M<br />
pomak reakcija podloge<br />
z<br />
I<br />
S(z)<br />
K(z)*s(z)=q(z)<br />
N<br />
Slika 5.19 Winklerov model pilota u tlu<br />
Prethodno je pokazano da greška nastaje na rubovima izvan opterećenog područja,<br />
što je bitno kod vodoravnih nosača, dok kod proračuna pilota i zagatnih stijena ovaj<br />
nedostatak nije toliko uočljiv. Teoretsko je rješenje opće poznato i rješivo. Ostaje da<br />
se odredi ulazni parametar – reakcija podloge i rubni uvjeti potrebni za određivanje<br />
statičkog sustava nosača.<br />
5.7.1.1 Reakcija podloge ili Winklerov koeficijent<br />
61
Potrebno je odrediti pojmove da bi se moglo koristiti podatke iz literature. U tom<br />
smislu je najbolju odrednicu dao Vesić (1961.a). On razlikuje koeficijent reakcija<br />
podloge K 0 , dobiven ispitivanjem krutom probnom pločom 1×1 stopa (prema<br />
jednadžbi 5.14) i modul reakcije podloge K V , koji se koristi za simulaciju krutosti<br />
opruge u proračunima, a koji je između ostalog i funkcija širine i krutosti nosača.<br />
Iz gore rečenog je vidljivo da modul reakcije podloge nije konstanta <strong>tla</strong>, jer<br />
njegova vrijednost ovisi o veličini opterećene površine, obliku opterećene površine i<br />
intenzitetu opterećenja. Primjena brojčanih vrijednosti mora se uzeti s velikim<br />
oprezom.<br />
Postoji nekoliko načina kako se mogu kontrolirati odabrane veličine. Najčešće se<br />
to radi pomoću proračuna slijeganja neke točke uz upotrebu modula kompresije (M k )<br />
kao kontrolnog svojstva, kojeg se može mnogo pouzdanije odrediti pokusom u<br />
edometru ili probnom pločom.Prema raznim autorima postoje veze između<br />
Winklerovog koeficijenta <strong>tla</strong> K i drugih deformacijskih svojstava, dobivene<br />
uspoređivanjem.<br />
Kod korištenja Winklerovog modela za proračun pilota potrebno je poznavati<br />
vrijednost ovog koeficijenta u vodoravnom smjeru. I za to postoje empirijski izrazi<br />
veza po raznim autorima.<br />
U svom radu iz 1943. Terzaghi razmatra primjenu teorije elastičnosti u mehanici<br />
<strong>tla</strong>. U tom poglavlju govori o koeficijentu reakcije podloge potrebnom za proračun i<br />
dimenzioniranje pilota. On doslovno kaže „Vrijednost koeficijenta reakcije <strong>tla</strong> K, ne<br />
zavisi samo o prirodi <strong>tla</strong>, već i o veličini i obliku opterećene površine. Ako se ostali<br />
uvjeti ne mijenjaju, reakcija <strong>tla</strong> se smanjuje povećanjem intenziteta opterećenja.<br />
Prema tome, vrijednosti K nije konstanta određenog <strong>tla</strong>, a odnos izražen jednadžbom:<br />
3<br />
[ gr/cm ]<br />
p = K<br />
(5.12)<br />
s<br />
samo je gruba zamjena za stvarni odnos.“<br />
U kasnijem radu Terzaghi, (1955.) predlaže određivanje koeficijenta (prema<br />
Vesiću modula) reakcija podloge K v pomoću jediničnog koeficijenta K 0 i širine<br />
stvarnog temelja B prema jednadžbi:<br />
62
K<br />
v<br />
2<br />
3<br />
[ kg/cm ]<br />
⎛ B + 30 ⎞<br />
= K0⎜<br />
⎟ (5.13)<br />
⎝ 2B ⎠<br />
Jednadžba je dimenzionalna. Pri tom je:<br />
K v ─ uspravni modul reakcije podloge;<br />
K 0 ─ jedinični koeficijent reakcije podloge;<br />
B ─ širina temelja u centimetrima.<br />
Jedinični koeficijent reakcije podloge K 0 , određuje se probnom pločom stranice<br />
30×30 cm (u stvari je to jedna stopa ili 0,305m).<br />
Za kriterij je rješenje predložio Vesić (1961.) na slijedeći način:<br />
s [cm]<br />
s 1<br />
σ 1<br />
s =<br />
σ K<br />
s= s ( σ)<br />
σ [kPa]<br />
1<br />
K = σ<br />
(5.14)<br />
s<br />
1<br />
Prema Vesiću (1961.) K 0 se određuje<br />
za s 1 =2.5 cm<br />
U svim ovim rješenjima radi se o reakciji vodoravne podloge. Za proračune<br />
savijanja pilota potrebno je odrediti koeficijent reakcije u vodoravnom smjeru što<br />
postaje još složenije. Dok se za vodoravne podloge može vršiti ispitivanje probnom<br />
pločom, to za uspravne ravnine nije moguće. Ostaju na raspolaganju samo približne,<br />
izvedene veličine.<br />
Za nekoherentne materijale Terzaghi (1955.) predlaže vrijednost jediničnog<br />
koeficijenta reakcije podloge u vodoravnom smjeru koja raste proporcionalno s<br />
dubinom prema izrazu:<br />
p<br />
K0 h = = mh<br />
* z<br />
(5.15)<br />
s<br />
Za pilote koji leže u koherentnom materijalu Terzaghi (1955.) predlaže raspodjelu<br />
reakcije podloge neovisnu o dubini tj.:<br />
p<br />
0 = =konst. (5.16)<br />
s<br />
K h<br />
63
U literaturi je moguće naći vrijednosti za m h kao i neke druge izraze za određivanje<br />
vodoravnog koeficijenta reakcije podloge (Frisch & Simon 1974.).<br />
U prilogu se daju vrijednosti za proračun reakcije podloge u vodoravnom smjeru<br />
prema Terzaghiju (1955.) za nekoherentne i koherentne materijale.<br />
64
Tabela 5.8 Koeficijenti reakcije podloge u vodoravnom smjeru K 0h [N/m 3 ]<br />
pijesak<br />
glina<br />
gustoća<br />
rahla srednja gusta<br />
nepotpljeni 0,22×10 7 [N/m 3 ] 0,67×10 7 [N/m 3 ] 1,79×10 7 [N/m 3 ]<br />
potopljeni 0,13×10 7 [N/m 3 ] 0,44×10 7 [N/m 3 ] 1,08×10 7 [N/m 3 ]<br />
konzistancija<br />
kruta vrlo kruta tvrda<br />
2,4×10 7 [N/m 3 ] 4,8×10 7 [N/m 3 ] 9,6×10 7 [N/m 3 ]<br />
Ova je tablica prikladna za korištenje u izrazima za proračun vodoravnog modula<br />
reakcije podloge prema Terzaghuju:<br />
za nekoherentne materijale, (c u ⇒); K<br />
odnosno za koherenta <strong>tla</strong>, (c u ⇒);<br />
K<br />
h<br />
h<br />
z<br />
= K0h<br />
∗ [N/m 3 ], (5.15a)<br />
B<br />
[ m]<br />
0,2<br />
= K0h<br />
∗ [N/m 3 ]. (5.16a)<br />
B<br />
c u – koeficijent ovisan o koeficijentu reakcije podloge (K 0 ); (modul reakcije podloge) u<br />
vodoravnom smjeru, K 0h i vrsti <strong>tla</strong>, prema Terzaghiju.<br />
Kubo (prema Yokohama 1971.) povezuje vodoravni koeficijent reakcije podloge s<br />
brojem N udaraca SPT-a na način:<br />
K 0h =0,2 N [kg/cm 3 ]<br />
Prave podatke moglo bi se dobiti probnim opterećenjem pilota opterećenog<br />
vodoravnom silom.<br />
5.7.1.2 Rješenje diferencijalne jednadžbe progibne linije<br />
Općenito se može reći da je proračun pilota opterećenog vodoravnom silom vrlo<br />
složen. Za praktičnu su upotrebu mnogi autori dali metode s određenim<br />
pojednostavljenjima. One omogućuju brze i dovoljno točne proračune potrebne za<br />
praksu.<br />
Neka je pilot nosač dužine L i širine (promjera) B na savitljivoj podlozi, opterećen<br />
vanjskim teretom p x i reakcijom <strong>tla</strong> q x . Diferencijalna jednadžba progibne linije<br />
elastičnog nosača na elastičnoj podlozi prema teoriji prvog reda ili teoriji koeficijenta<br />
reakcije podloge glasi:<br />
4<br />
sz<br />
4<br />
d<br />
dz<br />
B<br />
= − ( qz<br />
− pz<br />
)<br />
(5.17)<br />
EI<br />
65
Gdje je:<br />
s z – vodoravni pomak osi štapa na udaljenosti z od površine poluprostora;<br />
B – promjer pilota;<br />
EI – krutost elastičnog štapa-pilota;<br />
q z – reakcija podloge;<br />
p z – vanjsko opterećenje na dubini z.<br />
Prema ovoj teoriji, na po volji odabranoj dubini z, kontinuiranog elastičnog ležaja,<br />
pomak s z proporcionalan je reakciji podloge q z . Pri tom je koeficijent<br />
proporcionalnosti ništa drugo nego koeficijent reakcije podloge, ali u vodoravnom<br />
smjeru K h , odnosno:<br />
q<br />
s z = (5.18)<br />
K<br />
Uvrsti li se vrijednost za slijeganje u jednadžbu 5.17 dobije se :<br />
z<br />
h<br />
Gdje je:<br />
d<br />
4<br />
sz<br />
4<br />
dz<br />
x<br />
4<br />
= −4s<br />
* λ<br />
(5.19)<br />
c<br />
4 u * B<br />
λ = . (5.20)<br />
4EI<br />
Da bi se jednadžba riješila moraju se uvesti još neki rubni uvjeti. Poznato je<br />
rješenje od Wernera (1970.). On razmatra dva slučaja pilota i dva slučaja opterećenja<br />
prikazanih na slici 5.20. Rješenja daje u obliku familije grafikona.<br />
Slika 5.20 a) piloti i njihova opterećenja; b) raspodjela reakcije podloge<br />
66
Pri tom razmatra lebdeće pilote (1 i 2) opterećene vodoravnom silom ili momentom<br />
i pilote koji imaju vodoravni otpor, ležaj na vrhu (3 i 4), s istim prethodno<br />
spomenutim opterećenjem. U nastavku je dana tablica vrijednosti reakcije podloge po<br />
dubini za četiri promatrana slučaja i za slučaj kada pilot leži u krutoj glini kada je<br />
koeficijent otpora podloge nepromjenjiv s dubinom.<br />
Tabela 5.9 Promjena modula reakcije podloge po dubini c u (x)/c u Prema Werneru (1970.)<br />
Modul reakcije podloge c u (x)/c u za slučaj br.<br />
x/l<br />
1 2 3 4 5<br />
0,0 0,00 0,00 0,00 0,00 1,0<br />
0,1 0,10 0,19 0,36 0,64 1,00<br />
0,2 0,20 0,36 0,64 0,96 1,00<br />
0,3 0,30 0,51 0,84 1,00 1,00<br />
0,4 0,40 0,64 0,96 1,00 1,00<br />
0,5 0,50 0,75 1,00 1,00 1,00<br />
0,6 0,60 0,84 1,00 1,00 1,00<br />
0,7 0,70 0,91 1,00 1,00 1,00<br />
0,8 0,80 0,96 1,00 1,00 1,00<br />
0,9 0,90 0,99 1,00 1,00 1,00<br />
1,0 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00<br />
U proračunima je c u modul reakcije <strong>tla</strong> izračunat prema prethodno iznesenim<br />
preporukama od Terzaghija (1955.).<br />
5.7.1.3 Terzaghi-evo rješenje i rješenja koja se na njega naslanjaju<br />
Većina se proračuna svodi na određivanje dubine ispod koje se računski može<br />
uzeti da pilot ostaje nepomičan.<br />
Na slici 5.21 prikazana je proračunska shema kratkog i dugog pilota malog<br />
promjera prema Terzaghi-u, pomoću koje je on dao jed. (5.21).<br />
Klasičan izraz Terzaghi-a za fiktivnu duljinu uklještenja iznosi:<br />
216 EI<br />
= 5<br />
d m h<br />
L (5.21)<br />
gdje je:<br />
L- fiktivna duljina uklještenja;<br />
E- modul elastičnosti pilota<br />
I- moment inercije pilota;<br />
d- poprečni presjek pilota (u nekim izrazima označeno kao B, ovisno o izvoru)<br />
67
m<br />
h<br />
K<br />
= γ<br />
P<br />
− K<br />
s<br />
A<br />
s-pomak glave pilota na razini terena<br />
K A , K P -koeficijenti vodoravnog pritiska u tlu<br />
Slika 5.21 Kratki a) i dugi b) pilot opterećen vodoravnom silom; c) shema za<br />
proračun momenata savijanja (Terzaghi, 1943.)<br />
Za lebdeće pilote sa slobodnom glavom postoji jednostavno rješenje za graničnu<br />
vrijednost vodoravne sile H u na slijedeći način (slika 5.22):<br />
Slika 5.22 Skica raspodjele otpora <strong>tla</strong> duž pilota potrebna za proračun granične<br />
vrijednosti sile H=H u (Poulos & Davis 1980.)]<br />
Usvoji li se sliku 5.22 kao model za proračun, može se pisati:<br />
zr<br />
L<br />
H u = ∫ pu<br />
∗ d ∗ dz − ∫ pu<br />
∗ d ∗ dz<br />
(5.22)<br />
0<br />
z<br />
r<br />
68
zr<br />
L<br />
M u = Hu<br />
∗ e = − ∫ pu<br />
∗ d ∗ z ∗ dz + ∫ pu<br />
∗ d ∗ z ∗ dz (5.23)<br />
0<br />
z<br />
Rješenja postoje za dva rubna slučaja kada je:<br />
1) p 0 =p L =p u ; tj. za nepromjenjivu raspodjelu otpora <strong>tla</strong> po dubini (koherentno tlo);<br />
2) p 0 =0 i linearno raste do vrijednosti p L (nekoherentno tlo).<br />
Rješenja se mogu naći u obliku dijagrama za pojedine pretpostavljene rubne uvjete<br />
u literaturi (Poulos&Davis 1980.),(Lisac, 1981.).<br />
Werner (1970.) daje rješenje za maksimalno dozvoljenu vodoravnu silu u obliku:<br />
r<br />
gdje je:<br />
EI – krutost pilota;<br />
w<br />
3<br />
EI * w(0) * λ<br />
H = (5.24)<br />
κ<br />
w(o) – dozvoljeni pomak glave;<br />
d *c<br />
4EI<br />
4 u<br />
λ = - koeficijent ovisan o tlu, geometriji i gradivu pilota;<br />
κ w =EI*w(0).<br />
Svi ovi proračuni daju maksimalno moguće vrijednosti vodoravne sile koju pilot može<br />
preuzeti u zavisnosti o kakvoći <strong>tla</strong>, bez obzira kolika pri tom nastaje deformacija (otklon)<br />
glave pilota. Stoga je potrebno još jednom naglasiti da je češće kritična vrijednost<br />
dozvoljenog otklona, nego najveća moguća vodoravna sila ili moment savijanja kojeg ona<br />
proizvede.<br />
Teoretsko rješenje moguće je naći u području teorije elastičnosti. Teorija daje rješenje za<br />
pomak glave pilota, a što i jest stvarno potrebno odrediti. Da bi se ono moglo odrediti mora<br />
se definirati rubne uvjete.<br />
5.7.1.4 Rubni uvjeti<br />
Iz gornjih razmatranja vidi se da je proračun ovisan o nizu rubnih uvjeta koje je nužno<br />
odrediti i pojednostavniti prije oblikovanja proračunskog modela. Nastavno će se ukazati<br />
na moguće rubne uvjete i njihove kombinacije o kojima ovise pojednostavljeni proračuni<br />
pilota opterećenih vodoravnom silom. Iza rubnih uvjeta dani su crteži i pripadna<br />
pojednostavljena rješenja za proračune. Podjela se može izvršiti kako slijedi:<br />
69
1. Prema odnosu dužine i poprečnog presjeka pilota, može ih se podijeliti na krute i<br />
savitljive. Kako raspodjela reakcije podloge ovisi izravno o nametnutoj deformaciji u tlu,<br />
to ovaj čimbenik ima važan utjecaj na model odabran za proračun.<br />
2. Prema učvršćenju u naglavnu konstrukciju može ih se podijeliti na pilote<br />
slobodne glave (glava se ponaša kao slobodni rub konzole) sl. 5.23, upete u naglavnu<br />
konstrukciju, (što onemogućava zaokret glave pilota) i, gdj e sl. 5.24.<br />
3. Prema dužini mogu biti kratki i dugi piloti što je donekle vezano sa stavom<br />
1. i prikazano na slici 5.21.<br />
4. Prema načinu oblikovanja reakcije podloge razlikuju se piloti izvedene u glini<br />
i piloti izvedene u pijesku a razlika u oblikovanju reakcije podloge je vidljiva na<br />
slikama 5.23 i 5.24.<br />
5. Prema načinu učvršćenja donjeg kraja pilota mogu biti upeti u čvrstu<br />
podlogu (na pr. stijensku masu ili glinu čvrste konzistencije ili jako zbijene<br />
nekoherentne materijala) ili slobodno lebdeći u masi <strong>tla</strong>.<br />
a) H u<br />
b) H u<br />
e<br />
1.5 d<br />
e<br />
f<br />
f<br />
L<br />
h/2<br />
L<br />
h<br />
h<br />
h/2<br />
F<br />
9c d<br />
Otklon krutog štapa u M max 3γ dLK p M max<br />
Otklon krutog štapa<br />
Reakcija podloge<br />
Reakcija podloge<br />
Moment savijanja<br />
Moment savijanja<br />
H u H u<br />
e<br />
1.5 d<br />
e<br />
f<br />
f<br />
d<br />
d<br />
9c d u<br />
M max<br />
M max<br />
Otklon sa plastičnim zglobom Moment savijanja<br />
Reakcija podloge<br />
Otklon sa plastičnim zglobom Moment savijanja<br />
Reakcija podloge<br />
Slika 5.23 Kruti i savitljivi pilot slobodne glave a) u glini, koherentno i b) pijesku<br />
70
a1) M max<br />
b1) M max<br />
1<br />
K p<br />
= + sinϕ<br />
1−<br />
sinϕ<br />
H u<br />
H u<br />
1.5 d M max<br />
M max<br />
a3) Mpopušt. b3) M popušt.<br />
H u<br />
H<br />
M u<br />
popušt.<br />
1.5 d<br />
Mpopušt.<br />
L<br />
d<br />
L<br />
d<br />
9c u d<br />
3γ LdKp<br />
otklon reakcija <strong>tla</strong> moment savijanja otklon reakcija <strong>tla</strong>moment savijanja<br />
a2) M popuštanja<br />
H u<br />
1.5 d M popuštanja<br />
f<br />
b2) M popuštanja<br />
H u<br />
L<br />
M popuštanja<br />
h<br />
d<br />
9c u d M max<br />
3γ LdKp M max<br />
otklon reakcija <strong>tla</strong> moment savijanja otklon reakcija <strong>tla</strong> moment savijanja<br />
f<br />
f<br />
d<br />
d<br />
9c d u<br />
otklon<br />
reakcija <strong>tla</strong> moment savijanja<br />
otklon<br />
3γ LdKp<br />
reakcija <strong>tla</strong>moment savijanja<br />
Slika 5.24 Piloti pridržane glave, različitih duljina, u glini a) i pijesku b); 1) kratki;<br />
2) srednji; 3) dugi (prema Broms, 1964)<br />
Uvažavajući sve naprijed rečeno Broms (1964.) je prikupio podatke pokusnih<br />
ispitivanja pilota opterećenih vodoravnom silom. Temeljem toga dao je niz praktičnih<br />
rješenja koja slijede.<br />
Rješenja za lebdeći pilot u beskonačnom poluprostoru. Postoje dvije mogućnosti:<br />
pilot slobodne glave i pilot ukliještene glave.<br />
71
Rješenje za pilote sa slike 5. 23 a), za koherentno tlo, je:<br />
odnosno :<br />
a kako je<br />
H u<br />
f = (5.25)<br />
9cud<br />
( e + 1,5d 0,5f )<br />
M<br />
max<br />
= H<br />
u<br />
+<br />
(5.26)<br />
2<br />
M<br />
max<br />
= 2,25 d h c<br />
u<br />
(5.27)<br />
L = 1,5d + f + h<br />
(5.28)<br />
javljaju se tri jednadžbe sa tri nepoznanice ( f, h, H u ) koje daju rješenje za H u .<br />
Pri tom je c u ⇒K v prema preporukama Terzaghija (jedn. 5.16 i 5.16a)<br />
Za savitljivi pilot sa slike 5.28a) rješenje je vezano uz poznavanje granične<br />
vrijednosti M max , koja ovisi o svojstvima pilota. Rješenje za graničnu vrijednost sile<br />
H u se dobiva uvrštavajući vrijednost M max u jednadžbu (5.26). Tako nastaju dvije<br />
jednadžbe s dvije nepoznanice.<br />
Za pilote u nekoherentnim materijalima, kod kojih je reakcija podloge na razini<br />
terena jednaka nuli i mijenja se s dubinom, a ovisi o veličini deformacije štapa, slika<br />
5.23 b), rješenja su slijedeća:<br />
H<br />
u<br />
3<br />
0,5ρgdL<br />
Kp<br />
= (5.29)<br />
e + L<br />
maksimalni se moment pojavljuje na dubini:<br />
f = 0,82<br />
Hu<br />
dK pρg<br />
(5.30)<br />
a iznosi:<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎛ 2<br />
M +<br />
max = H<br />
u<br />
e f ⎟<br />
(5.31)<br />
⎝ 3 ⎠<br />
Ako se desi da je M max veći od maksimalno mogućeg momenta kojeg može preuzeti<br />
pilot zadanih dimenzija, tada se pilot ponaša kao “dugi, savitljivi” pilot te račun za<br />
graničnu silu treba ponoviti uvrštavajući granični moment koji pilot može preuzeti u<br />
jed. (5.31). U svim ovim jednadžbama kao i na slici 5.23 b), K p je koeficijent koji<br />
ovisi o kutu trenja ϕ i jednak je:<br />
72
K p<br />
= (1 + sin ϕ)<br />
/(1 − sin ϕ)<br />
Na slici 5.24 prikazani su piloti s glavom učvršćenom u naglavnu konstrukciju, a)<br />
u koherentnm tlu i b) nekoherentnm tlu, kao i u tri različite mogućnosti dužina: kratki<br />
(kruti), srednji, i dugi (savitljivi). Za svaku je podvrstu u pojednostavljenom obliku<br />
moguće dati rješenje za najveću moguću vodoravnu silu i odgovarajući moment. I<br />
ovdje vrijedi da je:<br />
za pilote u koherentnim materijalima.<br />
L=1,5d+f+h (5.32)<br />
Za pilote sa slike 5.24 a), tj. kratke pilote u koherentnim materijalima<br />
pojednostavljeni proračuni glase:<br />
H u =9c u d(L-1,5d) (5.33)<br />
M maks. =H u (0,5L+0,75d) (5.34)<br />
Za srednje duge pilote, koji imaju ograničenje sa momentom uklještenja glave u<br />
naglavni blok može se koristiti jednadžba (5.25), a za moment vrijedi jednadžba:<br />
M pop. =2,25c u dh 2 -9c u df(1,5d+0,5f) (5.35)<br />
Uvažavajući da vrijedi jed. (5.28), može se proračunati vrijednost H u . Pri tom je<br />
nužno provjeriti da li je najveći moment, koji se javlja na dubini (f+1,5d), manji od<br />
momenta M pop. . Ako je moment veći onda odgovara rješenje za dugi pilot sa slike 5.24<br />
a3).<br />
2M<br />
pop.<br />
H<br />
u<br />
= (5.36)<br />
(1,5d + 0,5f )<br />
Za pilote sa ukliještenom glavom izvedene u nekoherentnim materijalima rješenja<br />
dana nastavno za kratki pilot:<br />
H u =1,5ρghL 2 dK p (5.37)<br />
Maksimalni moment iznosi:<br />
2<br />
M<br />
maks.<br />
= H<br />
uL<br />
(5.38)<br />
3<br />
Ako se desi da je M maks. ≥ M popušt. tada vrijedi slučaj pilota srednje dužine sa slike<br />
5.24 2b). Za vodoravno uravnoteženje sustava potrebno je dodati silu:<br />
⎛ 3 2 ⎞<br />
F = ⎜ ρghdL<br />
Kp<br />
⎟ − Hu<br />
(5.39)<br />
⎝ 2 ⎠<br />
Uzme li se u obzir momente koji djeluju na glavu pilota i uvrsti li se vrijednost sile<br />
F iz jednadžbe (5.39):<br />
M pop. =(0,5ρghdL 3 K p )-H u L (5.40)<br />
može se izračunati vrijednost sile H u . Proračun vrijedi kada je maksimalni moment na<br />
dubini f manji od M pop. , a dubina f može se izračunati iz jed. (5.40).<br />
73
Za dugi pilot sa slike 5.24 b3), gdje se maksimalni moment M pop. pojavljuje na dva<br />
mjesta vrijedi izraz:<br />
⎛ 2 ⎞<br />
H<br />
u ⎜e<br />
+ f ⎟ = 2M pop.<br />
(5.41)<br />
⎝ 3 ⎠<br />
5.7.1.5 Rješenja temeljen analize pokusnog opterećenja<br />
Pokusno opterećenje pilota vodoravnom silom je najpouzdaniji podatak za njegovo<br />
dimenzioniranje. Radi se samo u iznimnim slučajevima jer je veoma skupo. U luci<br />
Gruž u Dubrovniku izvedeno je jedno takvo probno opterećenje prilikom izvedbe<br />
novog pristana za velike putničke brodove. Radilo se o izvedbi velikog broja kopanih<br />
(Benoto) pilota koji su između ostalog morali preuzeti vodoravni pritisak od udara<br />
broda u pristan (Masopust, 2006.). Na slikama 5.25 do 5.27 prikazani su uređaji za<br />
ispitivanje i rezultati ispitivanja.<br />
Slika 5.25 Pokusno vodoravno opterećenje pilota – razupora između dva pilota<br />
74
Slika 5.26 Tijesak i oprema za nanošenje vodoravnog opterećenja na jednoj strani<br />
razupore s prethodne slike<br />
Slika 5.27 Grafički prikaz rezultata pokusnog vodoravnog opterećenja<br />
75
5.7.1.6 Završne napomene<br />
Kod pilota kojima vrh leži u čvrstim materijalima, a tijelo prolazi kroz meke<br />
slojeve, pretežni će dio momenta savijanja preuzeti vrh koji za takva opterećenja mora<br />
biti ukliješten u čvrstu podlogu najmanje za dubinu jednaku dvostrukom promjeru<br />
pilota. I upeti piloti se proračunski razlikuju ovisno o tome da li su dugi ili kratki.<br />
Kod lebdećih pilota nema ove mogućnosti. Moment ili vodoravna sila izazivaju<br />
savijanje pilota na način da se na nekoj dubini L, javlja točka u kojoj deformacija<br />
mijenja smjer te otpor prelazi na drugu stranu pilota. Deformacija je približno<br />
sinusoidalna i prigušuje se s dubinom. Za pilot velike duljine javiti će se nekoliko<br />
točaka promjene smjera savijanja. Ovo je prikazano na slici 5.21.<br />
Današnje mogućnosti proračuna pilota, koji mora preuzeti vodoravnu silu, pomoću<br />
numeričkih metoda, svode se na to da se pilot promatra kao greda na elastičnoj<br />
podlozi, opterećena okomitom silom ili momentom na jednom rubu. U ovakvom<br />
sustavu, ležajevi mogu preuzeti <strong>tla</strong>čna i vlačna naprezanja simulirajući aktivno i<br />
pasivno stanje naprezanja u tlu. Može se primijeniti Winklerova metoda gdje je tlo<br />
zamijenjeno nizom opruga, metoda konačnih elemenata, konačnih razlika i sl. Pri tom<br />
je potrebno poznavati deformacijska svojstva <strong>tla</strong> za vodoravni smjer. Upravo ovaj<br />
detalj pravi poteškoće, jer su sve nabrojene metode monogostruko preciznije od<br />
mogućnosti određivanja vodoravnog koeficijenta reakcije i momenta reakcije podloge<br />
podloge.<br />
Za brze provjere moći nošenja pilota opterećenog vodoravnom silom može<br />
poslužiti neki od postojećih dijagrama iz literature (Poulos i Davis, 1980.).<br />
76
5.8 SLIJEGANJE PILOTA<br />
Slijeganje glave pilota (prikazano na slici 5.13 i 5.15 za pokusni pilot), sastoji se od;<br />
− elastične deformacije pilota kao stupa pod <strong>tla</strong>čnim opterećenjem,<br />
− deformacije, koja nastaje uslijed slijeganja <strong>tla</strong> opterećenog posmičnim silama<br />
oko pilota koji nosi na trenje,<br />
− deformacije <strong>tla</strong> ispod vrha pilota, kao kod svakog drugog temelja.<br />
Za pilote koji nose na vrh, u stišljivom tlu, može se primijeniti proračun kao i za<br />
plitke temelje. Za pilote u pijesku je Meyerhof (1959), na temelju analize većeg broja<br />
rezultata probnog opterećenja daje izraz za slijeganje “s”, koji vrijedi, ako ispod vrha<br />
nema jače stišljivog sloja:<br />
d<br />
b<br />
s = (5.42)<br />
30F<br />
s<br />
i u koliko je korisno opterećenje pilota manje od 1/3 graničnog opterećenja. Pri tom je:<br />
d b - promjer vrha pilota;<br />
F s - faktor sigurnosti (>3) za granično opterećenje.<br />
Ovo je deformacija samo vrha bez deformacije stupa. Za gline daje Focht (1967)<br />
također analizom rezultata probnog opterećenja takozvani “koeficijent pomaka”<br />
s/s stupa koji veže na elastičnu deformaciju stupa s stupa na način:<br />
− za duge jako opterećene pilote sa deformacijom stupa s stupa >8mm; s/s stupa je reda<br />
veličine 0.5;<br />
− za krute pilote kod kojih je s stupa
5.9 GRUPE PILOTA<br />
5.9.1 Proračun nosivosti grupe pilota<br />
Kada se iz razloga nosivosti mora izvesti više pilota da bi se preuzelo vanjsko<br />
opterećenje, govori se o grupi pilota. Prema važećim propisima smatra se da piloti<br />
djeluju u grupi ako je osni razmak između pilota:<br />
− koji nose na vrh veći od 2.5 d;<br />
− koji nose na trenje u nekoherentnom tlu veće zbijenosti veći od 3d;<br />
− koji nose na trenje u nekoherentnom tlu male zbijenosti veći od 5d;<br />
gdje je d-promjer pilota.<br />
Grupa pilota može biti slobodno stojeća, sa naglavnom konstrukcijom koja ne<br />
dodiruje tlo i vezana sa temeljnim blokom koji leži i na tlu (Vesić, 1967; Poulod &<br />
Davis, 1980.). Sustav pilota povezanih naglavnom pločom koja leži na tlu predstavlja<br />
ono što je prethodno nazvano „hibridno <strong>temeljenje</strong>“. U tom slučaju nose i piloti i<br />
ploča.<br />
Kada se radi o grupi pilota potrebno je izvršiti smanjenje nosivosti grupe u odnosu<br />
na ukupno opterećenje koji mogu preuzeti svi piloti svojom pojedinačnom nosivošću.<br />
Smanjenje se vrši pomoću koeficijenta η za koje postoji više načina određivanja.<br />
nosivost pilota u grupi<br />
η =<br />
≤ 1<br />
(5.43)<br />
nosivost pojedinog pilota<br />
Za slobodnostojeću grupu postoji nekoliko empirijskih izraza:<br />
− Prema Converse-Labarre-u (Shroff & Shah, 2003.):<br />
gdje je:<br />
m=broj redova pilota;<br />
n=broj pilota u redu;<br />
ξ=arctg d/s u stupnjevima;<br />
d=promjer pilota;<br />
s=osni razmak pilota.<br />
( n −1) m + ( m − )<br />
⎡<br />
1 n ⎤<br />
η = 1 − ξ⎢<br />
⎥<br />
(5.43a)<br />
⎣ 90m ⋅ n ⎦<br />
78
− Nosivost grupe se smanjuje na način da se svakom pilotu (slika 5.28) nosivost<br />
smanji za 1/16 za svaki susjedni pilot kojim je promatrani pilot okružen . Vrijedi<br />
za S
Odnos dubine pilota i veličine tlocrta temelja bitan je za preraspodjelu dodatnih<br />
naprezanja po dubini. Da bi piloti izvršili svoju zadaću prenosa dodatnih naprezanja u<br />
dublje slojeve <strong>tla</strong>, potrebno je da budu dublji od barem dvostruke širine temeljne<br />
konstrukcije, koja na njima leži. Ukoliko je dubina pilota manja od širine temelja,<br />
učinak pilota je neznatan. Oni tada mogu poslužiti jedino da premoste površinske loše<br />
slojeve malih debljina. Ovaj učinak prikazan je na slici 5.30.<br />
Današnje tehnologije izvedbe omogućuju izvođenje pilota velikih dužina tj.<br />
dubina. Omogućuju i izvedbu pilota sa proširenim vrhom na tim velikim dubinama te<br />
se time može povećati i njihova nostivost. To omogućuje i njihovu tlocrtnu<br />
preraspodjelu i izbjegavanje grupnog djelovanja.<br />
Slika 5.30 Dubina utjecaja dodatnih naprezanja kod grupe pilota za različite odnose<br />
dubine pilota D i širine temeljne plohe B (Terzaghi, Peck, 1948)<br />
Piloti u grupi upotrebljavaju se redovito kada je potrebno preuzeti vodoravne sile<br />
ili momente savijanja koje tvori par sila. Tada neki od pilota iz grupe preuzimaju<br />
vlačne sile kako je to prikazano na slici 5.31. Sile u grupi pilota mogu se jednostavno<br />
odrediti metodama klasične grafostatike.<br />
80<br />
Slika 5.31 Kada pilot preuzima vlačnu silu<br />
Ovisno o smjeru vanjskih sila postoji mogućnost da svaki od pilota iz takve grupe<br />
bude <strong>tla</strong>čni odnosno vlačni te ih je tako potrebno i dimenzionirati.
5.9.3 Proračun slijeganja grupe pilota<br />
Slijeganje pojedinog pilota iz grupe pilota ovisi o:<br />
- načinu prenošenja opterećenja s pilota na tlo (trenjem po plaštu, prijenos na vrh<br />
ili kombinacija);<br />
- stišljivosti slojeva <strong>tla</strong> kroz koje piloti prolaze;<br />
- odnosu krutosti naglavne konstrukcije i pilota koje povezuje u grupu (raspodjela<br />
opterećenja s naglavne konstrukcije na pilote);<br />
- načinu oslanjanja naglavne konstrukcije (da li je naglavna konstrukcija oslonjena<br />
na tlo ili se nalazi iznad <strong>tla</strong>).<br />
Slika 5.32 Modeli grupe pilota za proračun slijeganja: a) grupa nepovezanih glava;<br />
b) grupa povezanih glava sa naglavnom konstrukcijom koja ne leži na tlu;<br />
c) grupa povezanih glava sa naglavnom konstrukcijom koja leži na tlu – hibridno <strong>temeljenje</strong><br />
Najjednostavniji pristup proračunu predviđanja slijeganja pilota u grupi zasnovan<br />
je na pretpostavci homogenog i izotropnog poluprostora. Tlo se promatra kao<br />
homogeno izotropno, a grupa pilota se zamjenjuje s elastičnim temeljem na dubini<br />
vrha pilota, ili kod opreznijeg pristupa problemu, na 2/3 dubine postavljanja pilota.<br />
Dimenzija zamjenjujućeg temelja određuje se uz pretpostavku da se sila trenja<br />
rasprostire postepeno oko pilota pod kutom ϕ/4 (vidi sliku 5.33), a dobivena površina<br />
zamjenjuje se s pravokutnikom dimenzija B g ×L g . Opterećenje, p, na tako dobivenoj<br />
površini može se odrediti, uz pretpostavku da je jednoliko raspodijeljeno, prema<br />
izrazu:<br />
gdje su:<br />
Q + WNG<br />
+ ∑ WP<br />
− γ * (VNG<br />
+ ∑VP<br />
)<br />
p = (5.44)<br />
B * L<br />
g<br />
g<br />
81
Q<br />
W NG<br />
W P<br />
V NG<br />
V P<br />
- opterećenje koje se prenosi preko naglavne konstrukcije;<br />
- težina naglavne konstrukcije;<br />
- težina pojedinog pilota;<br />
- zapremina naglavne konstrukcije;<br />
- zapremina pojedinog pilota.<br />
Slika 5.33 Pojednostavljena teorija rasprostiranja opterećenja ispod grupe pilota<br />
Određivanje dodatnih naprezanja u tlu ispod pojedine točke K i svodi se na<br />
proračun dodatnih naprezanja u tlu ispod savitljive opterećene plohe na površini <strong>tla</strong>.<br />
Predviđanja slijeganja iz tako dobivenih dodatnih naprezanja (označena na slici<br />
5.33sa s i ) mogu se odrediti prema nekoj od teorija za proračun slijeganja objašnjenih<br />
u teoriji mehanike <strong>tla</strong>. Gornja zona <strong>tla</strong> iznad dubine vrha pilota postaje vlačna zona. I<br />
ona se djelomično deformira, ali s obzirom na pretpostavke unesene u proračun<br />
slijeganja, ove deformacije ne prate u potpunosti liniju slijeganja s i . Iz tih razloga<br />
potrebno je napraviti popravak dobivenih vrijednosti slijeganja. Prema Fox-u (Lisac,<br />
1981.) popravljena vrijednost iznosi<br />
sp = si<br />
*ω<br />
(5.45)<br />
82
gdje je<br />
⎛<br />
ω = ω⎜<br />
⎝<br />
D<br />
B* L<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
čimbenik popravka prikazan na slici 5.34.<br />
1<br />
0.95<br />
0.9<br />
0.85<br />
0.8<br />
0.75<br />
0.7<br />
0.65<br />
L/B= 100<br />
25<br />
9<br />
1<br />
1<br />
0.95<br />
0.9<br />
0.85<br />
0.8<br />
0.75<br />
0.7<br />
0.65<br />
0.6<br />
0.55<br />
D<br />
B * L<br />
0.5<br />
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9<br />
0.6<br />
B * L<br />
0.55<br />
D<br />
0.5<br />
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0<br />
Slika 5.34 Čimbenici popravka prema Fox-u<br />
Ako piloti prenose opterećenje samo preko vrha, ova teorija može se dodatno<br />
pojednostavniti na način da se proračun predviđanja slijeganja izvrši za međusobni<br />
utjecaj niza neovisnih temelja na razini vrha temelja, a s površinom pojedinog temelja<br />
koja odgovara poprečnom presjeku pilota na vrhu i opterećenjem koje se prenosi<br />
preko pojedinog pilota.<br />
"Točnije" metode određivanja predviđanja slijeganja grupe pilota su analitičke<br />
metode zasnovane na teoriji elastičnosti. U ovim teorijama se piloti iz grupe<br />
promatraju kao zasebni duboki temelji i računa se utjecaj pojedinog pilota na<br />
raspodjelu naprezanja ispod promatranog pilota i okolnih pilota. Utjecaj susjednih<br />
pilota na promatrani se zbraja. Utjecaj naglavne konstrukcije u ovim proračunima se<br />
obuhvaća samo kroz raspodjelu naprezanja, koje se prenosi s građevine, oslonjene na<br />
naglavnu konstrukciju, na pojedini pilot, odnosno kontrolira se difiencijalno<br />
slijeganje između pilota.<br />
U ovim proračunima se utjecaj pojedinog dijela trenja na plaštu, na dodatno<br />
naprezanje na nekoj dubini ispod promatranog pilota, analizira kao utjecaj<br />
koncentrirane sile na dodatno naprezanje na promatranoj dubini (vidi sliku 5.35).<br />
Veličina koncentrirane sile odgovara rezultanti naprezanja trenja na odsječku plašta.<br />
Bolje rezultate proračuna slijeganja može se danas dobiti numeričkim metodama<br />
posebno metodom konačnih elemenata.<br />
83
Slika 5.35 Utjecaj trenja po plaštu na raspodjelu dodatnog naprezanja<br />
Ovakvi proračuni moraju obuhvatiti i odnos krutosti sustava pilot-naglavna gredatlo,<br />
te se sam proračun neće posebno izlagati. Postupak proračuna može se pronaći u<br />
literaturi Broms (1980.), Vesić (1967.). Radi pojednostavljenja proračuna razni autori<br />
dali su tablice i dijagrame korekcionih faktora kojima se može obuhvatiti utjecaj<br />
krutosti na raspodjelu dodatnog naprezanja.<br />
84
5.10 PRIMJENA EUROCODE 7 U PROJEKTIRANJU PILOTA<br />
5.10.1 Općenito<br />
Projektant mora poznavati odgovarajuće propise jer projekti pilota podliježu<br />
zakonskoj regulativi i nizu raznih propisa. Približavanjem Europskoj zajednici i<br />
izlaskom na vanjska tržišta, potrebno je poznavati europske norme (Eurokod) za<br />
projektiranje, koje uvode nov način projektiranja, bitno različit od onog u nas do sada<br />
uobičajenog (Babić i sur., 1995.; Szavitz-Nossan i Ivšić, 1994.; Szavits-Nossan i sur.,<br />
2002.).<br />
Zato se u ovom radu daju osnove europske regulative, te pristup projektiranju po<br />
Eurokodu. Budući da piloti pripadaju području geotehnike, najveća pozornost bit će<br />
posvećena Eurokodu 7 koji obrađuje tu oblast, a koji je preveden i na hrvatski jezik.<br />
Iako on još nije obavezan za projektante, prema važećim zakonima, dobro se s njim<br />
upoznati jer uvodi neke vrlo zanimljive i prihvatljive novine u projektiranje, a koje su<br />
prisutne i u našem zakonodavstvu.<br />
Prema Zakonu o prostornom uređenju i gradnji (Narodne novine br.: 76 od 23. 7.<br />
2007.), Članak 14. «Bitni zahtjevi za građevinu koji se osiguravaju u projektiranju i<br />
građenju građevine su:<br />
– mehanička otpornost i stabilnost tako da predvidiva djelovanja tijekom građenja i uporabe ne<br />
prouzroče:<br />
– rušenje građevine ili njezina dijela,<br />
– deformacije nedopuštena stupnja,<br />
– oštećenja građevnog sklopa ili opreme zbog deformacije nosive konstrukcije,<br />
– nerazmjerno velika oštećenja u odnosu na uzrok zbog kojih su nastala.»<br />
Također se građenjem i uporabom građevine ne smije ugroziti pouzdanost drugih<br />
građevina, stabilnost <strong>tla</strong> na okolnom zemljištu, prometne površine, komunalne i druge<br />
instalacije i dr.<br />
Ispunjenje zahtjeva iz gore navedenog Zakona odnosi se na planiranje,<br />
projektiranje, gradnju, i održavanje građevine. Osim toga, potrebna je kontrola nad<br />
svojstvima, ponašanjem i uporabom građevnih materijala. Postupak osiguranja<br />
kakvoće mora biti određen za projektiranje, proizvodnju i izvedbu.<br />
Osnovni zahtjevi u Zakonu o prostornom uređenju i gradnji preneseni su iz<br />
Interpretativnog dokumenta ID1 (mehanička otpornost i stabilnost), na temelju kojega<br />
je nastala skupina europskih pravilnika, Eurokodova, koji u tehničkom smislu<br />
određuju mjerodavne i obvezatne uvjete za razradu "Strukturnih Eurokodova". U ID1<br />
se navodi da osnovni zahtjevi moraju biti zadovoljeni tijekom "ekonomski<br />
opravdanog radnog vijeka" građevine.<br />
85
Eurokod promatra građevinu kao nešto što ima svoj vijek trajanja. Taj vijek<br />
trajanja je zapravo ekonomska kategorija. S GRAĐEVINOM SE POSTUPA KAO S<br />
PROIZVODNOM KOJI NE TRAJE VJEČNO, VEĆ ODREĐENO UPORABNO<br />
VRIJEME.<br />
Zakon o prostornom uređenju i gradnji u članku 193. stav (4) predviđa da u<br />
glavnom projektu mora biti naznačen projektirani vijek uporabe građevine.<br />
U skladu s predviđenim ekonomski opravdanim radnim vijekom uporabe obavljaju<br />
se: istraživanja sa svrhom da se odrede osobine <strong>tla</strong>, izbor odgovarajućih građevnih<br />
materijala, postupak projektiranja, građenja i nadzora. Ekonomski opravdani vijek<br />
uporabe ne može se ni zamisliti bez prosudbe o izboru materijala.<br />
5.10.2 Granična stanja<br />
Osnovni su zahtjevi u primjeni Eurokoda, povezani s odgovarajućim graničnim<br />
stanjem. Određenjem graničnih stanja, uvode se mjere pouzdanosti u inženjerstvo. U<br />
projektiranju i građenju ne mogu se izbjeći stanovite nesigurnosti. Subjektivne se<br />
nesigurnosti mogu umanjiti osiguranjem kakvoće. Za objektivne se nesigurnosti, u<br />
procesu projektiranja određuju čimbenici, koji će osigurati tražene stupnjeve<br />
pouzdanosti građevine. Svi Eurokodovi, pa tako i Eurokod 7 imaju pristup<br />
proračunima koji se temelje na PARCIJALNIM FAKTORIMA SIGURNOSTI za<br />
opterećenja i za sva svojstva gradiva od kojih se predmetna građevina izvodi.<br />
Parcijalni se faktori vežu uz određeno granično stanje.<br />
U fazi projektiranja, da bi se odredilo stanje građevine u odnosu na neko granično<br />
stanje, primjenjuju se odgovarajući proračunski modeli koji se, ako je potrebno, mogu<br />
dopuniti rezultatima probnog opterećenja.<br />
86<br />
Osnovna je podjela na:<br />
– krajnje granično stanje;<br />
– granično stanje uporabivosti.<br />
Krajnje granično stanje je stanje sloma ili nestabilnosti građevine (ili njezinih<br />
dijelova) u bilo kom obliku, koje može ugroziti sigurnost ljudi i/ili samu građevinu.<br />
Granično stanje uporabivosti nastaje kad građevina ne može više služiti predviđenoj<br />
svrsi zbog:<br />
– prevelikih deformacija, pomaka, progiba i sl., pri čemu se misli i na ometanje<br />
rada strojeva i tehnoloških procesa vezanih uz tu građevinu;<br />
– vibracija koje ometaju rad ljudi, oštećuju građevinu ili njezine dijelove.<br />
Ovdje će se izložiti preporuke za projektiranje geotehničkih građevina prema,<br />
Eurokodu 7, u koje spadaju piloti.<br />
5.10.2.1 Projektni zahtjevi i projektne okolnosti
Građevinu treba projektirati u suglasju s općim načelima iz Eurokoda 1: Osnove<br />
projektiranja i djelovanja na konstrukcije – 1. dio: Osnove projektiranja. Pritom je<br />
nužno identificirati složenost svakog geotehničkog projekta. U tom smislu Eurokoda 7<br />
predviđa dvije mogućnosti:<br />
– jednostavne, manje zahtjevne građevine za koje je moguće na osnovi<br />
iskustva i kvalitativnih istražnih radova osigurati temeljne zahtjeve uz<br />
zanemarivanje opasnosti za vlasništvo i živote;<br />
– sve ostale geotehničke građevine.<br />
GEOTEHNIČKI RAZRED<br />
Eurokod 7, predviđa da se prije pristupa projektiranju građevina odrede<br />
geotehnički projektni zahtjevi. To se može učiniti tako da se buduća građevina svrsta<br />
u pripadni GEOTEHNIČKI RAZRED. Predviđena su tri geotehnička razreda. Pri tom<br />
se u obzir uzima: značenje i veličina građevine, njen utjecaj na okolinu (rizik za<br />
okolinu), uvjete <strong>tla</strong> i vode, seizmičnost i sl. Može se dogoditi da u kasnijim fazama<br />
projektiranja treba promijeniti početno odabranu kategoriju, a moguće je i to da se<br />
pojedini dijelovi iste građevine svrstaju u različite kategorije.<br />
Prvi geotehnički razred<br />
Piloti ne spadaju u ovaj geotehnički razred<br />
Drugi geotehnički razred<br />
Najveći dio temeljenja na pilotima spada u ovaj geotehnički razred.<br />
Treći geotehnički razred<br />
U njega su svrstane sve građevine koje ne pripadaju u prvi i drugi razred. To su<br />
velike i neuobičajene građevine, s velikim rizikom, te građevine u predjelima s<br />
velikom opasnošću od djelovanja potresa. Za ove građevine treba provjeriti sve<br />
najnepovoljnije moguće projektne okolnosti.<br />
Svrstavanjem građevine u geotehničke razrede, mogu se jednostavnije definirati<br />
odnosi investitor-projektant-izvođač, jer su u kategorijama navedeni minimalni<br />
zahtjevi koji uvjetuju razinu istražnih (geotehničkih), projektantskih, građevinskih i<br />
ostalih radova.<br />
PROJEKTNE OKOLNOSTI<br />
To su sva predvidivo moguća stanja opterećenja za vrijeme izvođenja i korištenja<br />
građevine, za koja treba dokazati da će se građevina ponašati u skladu s kriterijima za<br />
zadano granično stanje.<br />
Projektna okolnost mora obuhvatiti:<br />
87
– opće stanje <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong>, (geološke, geotehničke, hidrogeološke i druge<br />
podatke);<br />
– razne prirodne procese i pojave, (poplave, potresi, erozija, pojava leda i sl.);<br />
– opterećenja.<br />
Za ocjenu stanja, odnosno prekoračenja graničnog stanja, treba odrediti dopuštene<br />
deformacije i pomake, te utjecaj nove građevine na već postojeće. Projektne<br />
okolnosti mogu biti trajne, povremene (za vrijeme gradnje ili popravljanja) i<br />
izvanredne.<br />
Pri projektiranju u obzir treba uzeti sve relevantne projektne okolnosti. PRO-<br />
JEKTNI ZAHTJEVI se sastoje u tome da za svaku projektnu okolnost treba dokazati<br />
kako neće biti prijeđene granice odgovarajućeg graničnog stanja. Zadovoljenje<br />
projektnih zahtjeva može se dokazati:<br />
– proračunom;<br />
– usvajanjem propisanih mjera;<br />
– primjenom modela i probnih opterećenja;<br />
– pomoću metode opažanja.<br />
Eurokodom se uzima u obzir činjenicu da se sve projektne okolnosti ne mogu<br />
opisati i dokazati proračunom. Mnogi su se postupci i detalji izvedbe u inženjerskoj<br />
praksi pokazali dovoljno pouzdanima, prije svega na osnovi iskustva, mjerenja,<br />
praćenja konstrukcije tijekom izvođenja i slično. Eurokod nastoji takve iskustvene i<br />
slične metode, zajedno s onim računskima, uklopiti u dokazivanje stabilnosti ili<br />
uporabivosti građevine.<br />
5.10.2.2 Trajnost<br />
U IDl se predviđa da osnovni zahtjevi moraju biti zadovoljeni tijekom "ekonomski<br />
opravdanog radnog vijeka građevine". Trajnost građevine treba shvatiti kao razdoblje<br />
zadovoljenja osnovnih zahtjeva.<br />
Na osnovi očekivanih unutarnjih i vanjskih djelovanja okoline treba ocijeniti<br />
njihov utjecaj na trajnost građevine i mjere zaštite, odnosno treba predvidjeti<br />
odgovarajuća svojstva ugrađenih materijala.<br />
5.10.2.3 Provjera graničnih stanja (proračun) primjenom parcijalnih faktora<br />
U proračunima se koriste modeli, koji uključuju sve bitne utjecaje na građevinu.<br />
Modeli moraju biti dovoljno precizni da se može predvidjeti ponašanje građevine kad<br />
se uzmu u obzir norme koje pri građenju treba zadovoljiti i stupanj pouzdanosti<br />
informacija na kojima se proračun temelji. Treba razmotriti i slučajeve kad je<br />
potrebno odstupiti od stanja (npr. opterećenja) i djelovanja koja su u proračunu<br />
predviđena. Treba odrediti međusobno djelovanje <strong>tla</strong> i građevine. Kad god je to<br />
88
moguće, rezultate proračuna treba usporediti s opažanjima na već izvedenim<br />
građevinama. Projektiranje pomoću proračuna uključuje:<br />
– odabir proračunskog modela;<br />
– odabir opterećenja i pomaka koji djeluju na tlo i građevinu, svojstva <strong>tla</strong> i<br />
ostalih materijala;<br />
– dimenzije;<br />
– ograničenja, na pr. prihvatljiva slijeganja, naginjanja i sl.<br />
Odabrani model mora moći dobro opisati granično stanje <strong>tla</strong> za promatrani slučaj.<br />
Ako za takav slučaj nema provjerenog modela, u analizama ostalih graničnih stanja<br />
treba primijeniti takve faktore da, promatrani slučaj bude dovoljno malo vjerojatan.<br />
Projektne veličine<br />
Projektne veličine su: opterećenja, nametnuti pomaci, svojstva <strong>tla</strong> i materijala,<br />
dimenzije i ograničenja, u projektnim modelima pri projektiranju pomoću proračuna.<br />
Svaka projektna veličina ulazi u proračun sa svojim stupnjem (faktorom) sigurnosti, a<br />
to se odnosi i na proračunski model.<br />
NEMA GLOBALNOG FAKTORA SIGURNOSTI!<br />
Pri odabiru projektnih veličina, treba voditi računa o posljedicama postizanja<br />
graničnog stanja, mogućnosti nepovoljne kombinacije parametara, pouzdanosti pokusa<br />
za njihovo mjerenje te traženoj kakvoći izvedbe i kontrole.<br />
Proračunski model<br />
Proračunski model je najčešće analitički model s mogućim pojednostavljenjima,<br />
koja moraju biti na strani sigurnosti i u skladu s opažanjima na izvedenim<br />
građevinama i/ili pouzdanijim proračunskim modelima.<br />
Opterećenja<br />
Opterećenja na građevinu su sile, pritisci, slijeganja i predviđene deformacije<br />
izazvane raznim utjecajima izvana (temperatura, vjetar i sl.). Opterećenja su u<br />
proračunima uvijek poznate veličine, a prema trajanju mogu biti:<br />
– stalna (G, npr. od vlastite mase);<br />
– povremena (Q, pokretna opterećenja, snijeg i vjetar);<br />
– izvanredna (A, potresi, udari vozila).<br />
Opterećenja imaju stalan položaj za različite okolnosti (G) ili promjenljiv (Q i A).<br />
Zbog svojstava <strong>tla</strong> važno je razlikovati i povremena opterećenja, (primjerice vjetrom)<br />
pri kojima tlo može imati i povećanu čvrstoću i krutost; kratkotrajna, kad treba uzeti u<br />
obzir mogućnost porasta pornih <strong>tla</strong>kova i dugotrajna opterećenja.<br />
89
Za geotehničko su projektiranje svojstvena djelovanja: mase <strong>tla</strong>, vode i stijena,<br />
<strong>tla</strong>kova u pornoj vodi (od stalne razine i procjeđivanja), od nasipavanja i iskapanja,<br />
od opterećenja prometom, bujanje i stezanje, dugotrajnih pomaka zbog konsolidacije,<br />
negativnog trenja, pomaka i ubrzanja prouzročenih eksplozijom, potresa i dinamičkog<br />
opterećenja, leda, napregnutih sidara, i sl.<br />
Trajanje opterećenja je bitno, pogotovo kad je povezano sa svojstvima materijala<br />
kao što je konsolidacija sitnozrnih tala. Za izvanredna opterećenja pretpostavljaju se<br />
prosječne vrijednosti.<br />
Određivanje projektnih veličina<br />
U geotehničkim je građevinama često prisutna voda, kao vanjska i/ili podzemna,<br />
sa stalnom i promjenljivom razinom. Zbog toga u obzir treba uzimati opterećenja od<br />
djelovanja vode i to:<br />
– kod graničnih stanja s ozbiljnim posljedicama (obično krajnjeg graničnog<br />
stanja) projektne vrijednosti pornih <strong>tla</strong>kova i sila strujnog <strong>tla</strong>ka treba uzeti za<br />
najnepovoljnije vrijednosti koje se mogu pojaviti u ekstremnim slučajevima;<br />
– kod graničnih stanja s manje ozbiljnim posljedicama (obično graničnog<br />
stanja uporabivosti) projektne vrijednosti zbog djelovanja vode određuju se<br />
kao najnepovoljnije u normalnim uvjetima.<br />
Projektne vrijednosti opterećenja, F d , procjenjuju se ili određuju obzirom na<br />
svojstveno opterećenje, F k , prema izrazu:<br />
F d = F k ∗γ F ( 5.46)<br />
gdje je, γ F , parcijalni faktor sigurnosti za promatrano opterećenje. Svojstvene<br />
vrijednosti opterećenja, kod pilota, određene su u Eurokodovima za konstrukcije.<br />
Na taj se način ne određuju projektne vrijednosti utjecaja <strong>tla</strong> za geotehničke<br />
proračune. Utjecaji od <strong>tla</strong> proračunavaju se sa projektnim vrijednostima gustoće <strong>tla</strong> i<br />
ostalih parametara geotehničkih materijala kako je opisano u 8. poglavlju Eurokoda 7.<br />
Na kraju ovog poglavlja priložena je tabela parcijalnih faktora za granična stanja<br />
nosivosti.<br />
Parcijalni faktor sigurnosti, za granično stanje uporabivosti je, γ F =1. Manje<br />
vrijednosti ovog faktora posljedica su mogućnosti preraspodjele opterećenja na<br />
temelje kod statički neodređenih sustava. Kod statički određenih sustava i kod<br />
neodređenih s malom mogućnošću preraspodjele opterećenja treba uzeti, γ F = 1,5. Za<br />
izvanredna opterećenja, γ F , je uvijek jednak 1,0.<br />
Pri određivanju projektnih vrijednosti svojstava gradiva treba uzeti u obzir moguću<br />
razliku između svojstava gradiva ustanovljenih in situ i u laboratoriju, krtost i krutost<br />
<strong>tla</strong> i stijena te moguće vremenske učinke.<br />
90
Projektne vrijednosti svojstava gradiva, X d , mogu se određivati izravno ili prema<br />
svojstvenim vrijednostima, X k , pomoću jednadžbe:<br />
X d = X k /γ m ( 5.47)<br />
gdje je, γ m , parcijalni faktor sigurnosti svojstva gradiva. Svojstvene vrijednosti<br />
svojstava <strong>tla</strong> i stijena moraju se procijeniti uzimajući u obzir njihov utjecaj na<br />
ponašanje građevine tijekom radnog vijeka. Posebno su važni i geološki podaci te<br />
podaci o sličnim, već izvedenim građevinama.<br />
Svojstvenu vrijednost treba, odrediti tako, da je vjerojatnost pojave nepovoljnijeg<br />
svojstva, za isto granično stanje, manja od 5%. U geotehničkoj praksi najčešće nema<br />
dovoljno podataka da se statističkom obradom dođe do svojstvenih vrijednosti.<br />
Schneider, 1997. preporuča izraz za svojstvene vrijednosti:<br />
X k =(X m -0,5,σ )= X m (1-0,5 V) ( 5.48)<br />
gdje je, X m , srednja vrijednost promatranog svojstva <strong>tla</strong>, σ, standardna devijacija, a<br />
koeficijent varijacije, V=σ/X m . Izraz (1-0,5V) naziva se koeficijent homogenosti.<br />
Prema Maslovu i sur., 1975., ovakvi se izrazi mogu koristit dok je, V30%, potrebno je obilježja preraspodijeliti na<br />
način da određene vrijednosti s kojima se vrši proračun pripadaju (statistički) istom<br />
osnovnom skupu (V
Proračunom se određuju projektne veličine E d;U , koje su posljedica opterećenja.<br />
E d;U je funkcija projektne veličine opterećenja F d , svojstava gradiva X d i dimenzija a d ,<br />
odnosno:<br />
E d;U = E (F d , X d , a d ) (5.49)<br />
Projektne se veličine F d , X d izračunavaju iz svojstvenih veličina F k , prema<br />
jednadžbi 2.27 i X k prema jednadžbi 2.28 a a k prema jednadžbi:<br />
a d =a k ±∆a ( 5.50)<br />
gdje su, γ F , i, γ m , parcijalni faktori sigurnosti za pojedino opterećenje, odnosno<br />
svojstvo materijala, dok je, ∆a, dodatak u dimenziji. Veličine, γ F , i, γ m , ovise i o tipu<br />
graničnog stanja (za granično je stanje uporabivosti, γ m = 1,0).<br />
Za krajnje granično stanje, tj. stanje loma ili nestabilnosti građevine (ili njezinih<br />
dijelova), koje može ugroziti sigurnost ljudi i/ili samu građevinu, treba biti:<br />
E d;U ≤ R d;U ( 5.51)<br />
gdje je, R d;U , računska otpornost izražena kao:<br />
R d;U = R (F d , X d , a d ) ( 5.52)<br />
F d =γ F ∗F k (5.53)<br />
X d =X k /γ m ( 5.54)<br />
a d =a k ±∆a ( 5.55)<br />
Više nema odabira jednoznačnog faktora sigurnosti za neku građevinu u<br />
vrijednosti od 1,2; 1,3 ili čak 6. Nesigurnosti su locirane po mjestima nastajanja, pa<br />
proračunski modeli mogu stvarno opisati pojavu koju modeliraju, tj. može se izolirati<br />
utjecaj svake promjenjive u modelu.<br />
Za granično stanje uporabivosti potrebno je proračunom odrediti projektnu<br />
veličinu, C d;S , koja može biti prevelika deformacija, kad građevina više ne može<br />
služiti predviđenoj namjeni. To može biti i preveliki utjecaj vibracija, buke i drugih<br />
smetnji koje ometaju rad ljudi, oštećuju građevinu ili njezine dijelove i onemogućuju<br />
njenu upotrebu u punoj namjeni. Za to se stanje traži da je:<br />
E d;S ≤C d;S ( 5.56)<br />
pri čemu je E d;S proračunska vrijednost učinka djelovanja pri graničnom stanju<br />
uporabivosti:<br />
E d;S =E(F k , X k , a k ) ( 5.57)<br />
Geotehničko projektiranje po Eurokodu 7, sastoji se od niza pretpostavljenih<br />
projektnih okolnosti za pojedina granična stanja (loma i pomaka), koja daju<br />
najnepovoljniji utjecaj za pojedino granično stanje. Treba paziti da se opterećenja,<br />
92
koja se iz fizikalnih razloga ne mogu istodobno pojaviti, ne pojave u istoj projektnoj<br />
okolnosti.<br />
Nizanjem projektnih okolnosti stvara se projektni scenarij. Za svaku okolnost treba<br />
obrazložiti ulazne parametre (opterećenja, svojstva <strong>tla</strong>, geometrijske podatke i sl.),<br />
ustanoviti projektne zahtjeve, odabrati metodu proračuna i pokazati da će projektnim<br />
zahtjevima biti udovoljeno. S obzirom na više očekivanih projektnih okolnosti,<br />
projektant će, možda i nesvjesno, odabirati oprobana rješenja, što sve zajedno vodi u<br />
određeni konzervativizam. Osim toga piloti su najčešće podloga, za vidljivi dio<br />
građevine, te stoga imaju "dvostruku odgovornost".<br />
5.10.2.4 Projektiranje pomoću propisanih mjera, probnog opterećenja i metode<br />
opažanja<br />
U nekim slučajevima nema proračunskih modela, ili nisu potrebni, već se postupa<br />
prema propisanim mjerama. To je, primjerice slučaj, kod projektiranja, uobičajenih,<br />
često konzervativnih detalja izvedbe te specifikacije i kontrole materijala, mjera<br />
zaštite i održavanja, pri projektiranju zaštite protiv smrzavanja, kemijskog ili<br />
biološkog razaranja.<br />
Pri projektiranju se može oslanjati i na rezultate probnog opterećenja, i<br />
ispitivanja na modelima, ali tada treba voditi računa o:<br />
razlikama u tlu, u pokusu i kod građevine,<br />
brzini izvođenja pokusa, posebice ako je trajanje probnog ispitivanja znatno<br />
kraće od opterećenja građevine,<br />
utjecajima mjerila, posebice ako je riječ o malim modelima, gdje je važna razina<br />
naprezanja i odnos veličina čestica <strong>tla</strong>.<br />
Budući da nije uvijek moguće predvidjeti ponašanje geotehničkih građevina,<br />
može se pomoći metodom opažanja. To je postupak, kojim se projekt ispravlja,<br />
dopunjuje i mijenja usporedno s građenjem, stoga prije početka gradnje treba:<br />
– odrediti granice ponašanja građevine;<br />
– predvidjeti, s velikom vjerojatnošću, da će ponašanje građevine ostati<br />
unutar zadanih granica;<br />
– osigurati promatranje građevine kako bi se moglo pravodobno<br />
intervenirati;<br />
– predvidjeti razne moguće ishode, kojima se treba prilagoditi, ako<br />
ponašanje prijeđe dopuštene granice.<br />
5.10.2.5 Geotehnički projektni izvještaj<br />
93
Osim, u nas uobičajenoga, geotehničkog izvještaja, Eurokod 7 predviđa i tzv.<br />
geotehnički projektni izvještaj, koji može biti vrlo kratak, ali treba sadržavati:<br />
– opis lokacije i njezine okoline;<br />
– opis <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong>;<br />
– opis buduće građevine i opterećenja;<br />
– projektne vrijednosti svojstava <strong>tla</strong> i stijena (s obrazloženjima, ako je potrebno),<br />
proračune i rezultate provjere sigurnosti i uporabivosti građevine;<br />
– zahtjeve u vezi sa sigurnošću;<br />
– podroban plan nadzora, i potrebne provjere za vrijeme građenja i zahtjeve<br />
u vezi s održavanjem.<br />
Prema važećem Zakonu o prostornom uređenju i gradnji iz 2007. godine,<br />
geotehnički projektni izvještaj treba biti sastavni dio glavnog projekta za one<br />
gređevine za koje je potrebno dokazati mehaničku otpornost i stabilnost (podliježu<br />
reviziji). Investitoru treba dostaviti izvadak iz geotehničkog projektnog izvještaja sa<br />
zahtjevima za opažanjima i održavanjem građevine.<br />
Pri proračunu konstrukcijskih elemenata na granično stanje uporabivosti, uzimaju<br />
se karakteristične vrijednosti svojstava <strong>tla</strong>.<br />
Tabela 5.10 Parcijalni faktori za granična stanja nosivosti u trajnim i privremenim<br />
projektnim situacijama<br />
Djelovanja (γ F ) Svojstva <strong>temeljnog</strong>a <strong>tla</strong> (γ m )<br />
Slučaj<br />
Stalna<br />
Promjenljiva<br />
Nepovoljna Povoljna Nepovoljna<br />
tan ϕ c' c u q u<br />
a<br />
Slučaj A [1,00] [0,95] [1,50] [1,1] [1,3] [1,2] [1,2]<br />
Slučaj B [1,35] [1,00] [1,50] [1,0] [1,0] [1,0] [1,0]<br />
Slučaj C [1,00] [1,00] [1,30] [1,25] [1,6] [1,4] [1,4]<br />
a <strong>tla</strong>čna čvrstoća <strong>tla</strong> ili stijene<br />
Slučaj A – koristiti samo kada je kritičan utjecaj uzgona;<br />
Slučaj B – koristiti za proračune nosivih dijelova temelja ili potpornih građevina;<br />
Slučaj C – koristi se za proračune stabilnosti kosina gdje se ne pojavljuju nosivh dijelovi.<br />
Može biti kritičan i za dimenzioniranje nosivih dijelova temelja i potpornih građevina, a<br />
ponekad i za njihovu čvrstoću.<br />
94
5.10.3 Poglavlje 7 –piloti<br />
Daljnje odredbe odnose se na sve vrste pilota; pilote koji nose na vrh, lebdeće<br />
pilota, vlačne pilote i pilote opterećene vodoravnom silom i momentom savijanja, bez<br />
obzira na način izvedbe odnosno ugradnje. U tekstu je dan nagflasak samo na one<br />
dijelove koji nisu prije spomenuti a odnose se isključivo na pilote.<br />
Ovaj tekst nije zamjena za EUROCODE-7 poglavlje 7, Piloti.<br />
5.10.3.1 Granična stanja za potporne građevine<br />
Za sve tipove pilota treba analizirati slijedeće slučajeve:<br />
− gubitak sveukupne stabilnosti,<br />
− slom dosezanjem nosivosti temelja na pilotima,<br />
− uzdizanje ili nedovoljna vlačna otpornost temelja na pilotima,<br />
− slom u temeljnom tlu uslijed poprečno opterećenog temelja na pilotima,<br />
− slom konstrukcije pilota u <strong>tla</strong>ku, vlaku, savijanju, izvijanju ili posmiku,<br />
− istodobni slom <strong>temeljnog</strong>a <strong>tla</strong> i temelja na pilotima,<br />
− istodobni slom <strong>temeljnog</strong>a <strong>tla</strong> i konstrukcije, prekomjerno slijeganje <strong>tla</strong>,<br />
− prekomjerno uzdizanje <strong>tla</strong>,<br />
− neprihvatljive vibracije.<br />
5.10.3.2 Djelovanja i projektne situacije<br />
Za proračune graničnih stanja, moraju se razmotriti djelovanja koja su prethodno<br />
propisana i moguća za ovu vrstu građevina..<br />
Projektne se situacije mora odabrati u suglasju s prethodno danim načelima.<br />
Potrebno je analizirati međudjelovanja konstrukcije i <strong>temeljnog</strong>a <strong>tla</strong>, radi<br />
određivanja onih djelovanja na konstrukcije, koja se moraju usvojiti za projektiranje<br />
temelja na pilotima.<br />
Kod pilota javljaju se i neka posebna djelovanja vezana na utjecaj okolnog<br />
<strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong>. To su djelovanja uslijed pomaka <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong>, a mogu nastati uslijed:<br />
- može doći do pomaka uslijed konsolidacije ili bubrenja <strong>tla</strong>,<br />
- uslijed susjednih opterećenja,<br />
- puzanja ili klizanja <strong>tla</strong>,<br />
-uslijed potresa.<br />
Ove pojave su povod za stvaranje negativnoga trenja na plaštu, za uzdizanje,<br />
istezanje, poprečno opterećenje i pomake.<br />
Za projektiranje se mora usvojiti jedan od sljedeća dva pristupa:<br />
− pomak <strong>temeljnog</strong>a <strong>tla</strong> se uzima kao djelovanje; tada se provodi analiza<br />
međudjelovanja radi određivanja sila, pomaka i deformacija u pilotu,<br />
95
− kao projektno se djelovanje mora uvesti gornju graničnu vrijednost one sile, koju<br />
temeljno tlo može prenijeti u pilot; za određivanje ove sile mora se uzeti u obzir<br />
čvrstoću <strong>tla</strong> i izvor opterećenja uslijed težine ili slijeganja <strong>tla</strong>, ili uslijed onog<br />
djelovanja koje remeti tlo.<br />
U razmatranje treba uzeti tri moguća djelovanja <strong>tla</strong> na pilot:<br />
1) Negativno trenje;<br />
2) Uzdizanje <strong>tla</strong>, koje nastaje bubrenjem ili iz nekih drugih razlota;<br />
3) Opterećenje uslijed bočnog pomaka <strong>tla</strong> (za deralje vidi Fleming i dr., 1992.)<br />
5.10.3.3 Projektne metode i razmatranje projekta<br />
Projektne metode<br />
Proračun se mora temeljiti na jednom od sljedećih pristupa:<br />
− rezultatima ispitivanja statičkim opterećenjem;<br />
− empirijskim ili analitičkim metodama proračuna, čija je valjanost pokazana na<br />
temelju ispitivanja statičkim opterećenjem u usporedivim situacijama;<br />
− rezultatima ispitivanja dinamičkim opterećenjem, čija je valjanost pokazana na<br />
temelju ispitivanja statičkim opterećenjem u usporedivim situacijama.<br />
Vidljivo je da EUROCODe-7 daje, u proračunima i dimenzioniranju nosivosti<br />
pilota, prednost rezultatima probnih opterećenja pilota.<br />
Razmatranje projekta<br />
U ovom odjeljku navodi se detaljno što sve treba razmotriti priliko projektiranja<br />
temeljenja na pilotima.<br />
Temeljno treba razmotriti da li se radi o samcima ili grupi pilota; odnos pilota i<br />
konstrukcije; odnos budućeg okolnog terena i sadašnje kote <strong>tla</strong>, režim podzemnih<br />
voda i td. Osim navedenog nabraja se još niz detalja o kojima pri razmatranju projekta<br />
treba voditi računa.<br />
5.10.3.4 Pokusno opterećenje pilota<br />
Općenito<br />
Daje naputak kada se treba provesti pokusno opterećenje pilota i za što se rezultati<br />
istog mogu upotrijebiti.<br />
Bitne su dvije napomene o kojima u prethodnom tekstu nije bilo riječi, ali se više<br />
podataka o tome može naći u literaturi (Fleming i dr. 1992.). Stoga se ove dvije<br />
napomene citiraju:<br />
„Mora proći određeno vrijeme između izvedbe pilota i početka opterećivanja, da bi<br />
se postigla tražena čvrstoća materijala pilota, kao i vraćanje pornog <strong>tla</strong>ka na početnu<br />
vrijednost.“<br />
96
„U nekim slučajevima treba zabilježiti vrijednost pornog <strong>tla</strong>ka, koji je izazvan<br />
izvedbom pilota i sačekati vraćanje na početnu vrijednost, radi donošenja ispravne<br />
odluke o početku probnog opterećenja.“<br />
Nastavno je detaljno opisan postupak probnog opterećenja koji se vezuje na<br />
preporuku ISSMFE Pododbora za terenska i laboratorijska ispitivanja, pod nazivom<br />
Osno probno opterećenje pilota, preporučeni postupak, koji je objavljen u ASTM<br />
Geotechnical Testing Journal, lipanj 1985., pp 79-90.<br />
Navode se ispitivanja Statičkim opterećenjem, dinamičkim opterećenjem kao i<br />
sadržaj izvješća o provedenim pokusnim opterećenjima.<br />
5.10.3.5 Tlačno opterećeni piloti<br />
Projektiranje za granično stanje mora pokazati da su određena granična stanja, kao<br />
na pr.; stanje nosivosti pri gubitku sveukupne stabilnosti; stanje nosivosti pri<br />
dosezanju nosivosti temelja na pilotima; stanje nosivosti pri urušavanju ili teškom<br />
oštećenju gornje konstrukcije uslijed pomaka temelja na pilotima; stanje<br />
uporabljivosti gornje konstrukcije uslijed pomaka pilota, dovoljno nevjerojatna.<br />
Za pilote, koji zahtijevaju velika slijeganja za dosezanje svoje nosivosti, granično<br />
stanje nosivosti može nastupiti u gornjoj konstrukciji prije dosezanja nosivosti pilota.<br />
Za dokaz sveukupne stabilnosti potrebno je razmotriti slom uslijed gubitka<br />
sveukupne stabilnosti temelja koji uključuje <strong>tla</strong>čne pilote. Potrebno je primijeniti sve<br />
zahtjeve koji se odnose na sveukupnu stabilnost plitkih temelja.<br />
Nosivost<br />
Za dokaz nosivosti mora, za sve slučajeve opterećenja za granično stanje nosivosti<br />
i za sve kombinacije opterećenja, biti zadovoljena sljedeća nejednakost:<br />
F cd ≤ R cd<br />
gdje je:<br />
projektno osno <strong>tla</strong>čno opterećenje za granično stanje nosivosti,<br />
F cd<br />
R cd zbroj svih komponenti projektne nosivosti osno opterećenih temelja na<br />
pilotima za granično stanje nosivosti, tako da se uzmu u obzir učinci nagnutog i<br />
ekscentričnog opterećenja.<br />
Pri tom u F cd treba uključiti težinu pilota, a u R cd treba uključiti pritisak nadslojeva<br />
iznad osnovice temelja. Ovo se dvoje, međutim, smije zanemariti ako se oni približno<br />
poništavaju.<br />
U ovom odlomku daju se upute za projektiranje pilota samca i pilota u grupi.<br />
Ako nosivi sloj pilota leži iznad sloja slabog <strong>tla</strong>, tada treba razmotriti učinak<br />
slabog sloja na nosivost temelja.<br />
97
Ako piloti podupiru savitljivu konstrukciju, tada treba pretpostaviti da je nosivost<br />
najslabijeg pilota ključna za pojavu graničnoga stanja. Ako piloti podupiru krutu<br />
konstrukciju, tada se može iskoristiti sposobnost konstrukcije da izvrši novu razdiobu<br />
opterećenja medu pilotima.<br />
Posebno treba razmotriti mogući slom rubnih pilota uslijed nagnutog ili<br />
ekscentričnog opterećenja gornje konstrukcije.<br />
Nosivost na temelju pokusnog opterećenja pilota<br />
Ovaj način proračuna nosivosti posebno je obrađen, što ukazuje na to koliko je<br />
značenje dano rezultatima pokusnog opterećenja. U nastavku se daje skraćeni oblik<br />
načina proračuna nosivosti iz rezultata probnog opterećenja.<br />
Ako se karakteristična nosivost R ck izvodi na temelju vrijednosti R cm koje se mjere<br />
tijekom jednog ili više pokusnih opterećenja pilota, u obzir treba uzeti promjenljivost<br />
<strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong> i promjenljivost učinka izvedbe pilota. Kao najmanje moguće, moraju se<br />
zadovoljiti oba uvjeta (a) i (b) iz tablice 5.12, uz jednadžbu:<br />
Tabela 5.11 Koeficijenti ξ za izvođenje R ck<br />
R ck = R cm / ξ (5.58)<br />
Broj probnih opterećenja 1 2 > 2<br />
(a) Koeficijent ξ za srednji R cm [ 1,5 ] [ 1,35 ] [1,3 ]<br />
(b) Koeficijent ξ za najmanji R cm [ 1,5 ] [ 1,25 ] [1,1 ]<br />
Za izvođenje projektne nosivosti, karakterističnu vrijednost, R ck treba podijeliti na<br />
komponente, tj. na nosivost osnovice, R bk i nosivost plašta, R sk , tako da je:<br />
R ck = R bk + R sk (5.59)<br />
Omjer ovih komponenti može se izvesti iz rezultata pokusnog opterećenja, npr. kad<br />
su provedena mjerenja komponenti, ili ga se može procijeniti.<br />
Projektnu nosivost, R cd treba izvesti iz:<br />
gdje se γ b i γ s uzimaju iz tablice 5.12.<br />
R cd = R bk / γ b + R sk / γ s (5.60)<br />
Tabela 5.12 Vrijednosti γ b , γ s i γ t<br />
Koeficijent komponente γ b γ s γ t<br />
Zabijeni piloti<br />
Bušeni piloti<br />
[1,3]<br />
[1,6]<br />
[1,3]<br />
[1,3]<br />
[1,3]<br />
[1,5]<br />
98<br />
Uvrtani piloti (CFA piloti) [1,45] [1,3] [1,4]<br />
Rezultati pokusno opterećenja obično su prikazani kao dijagrami opterećenjeslijeganje<br />
i vrijeme-slijeganje, bez razlike između otpora vrha i plašta, pa često nije
moguće odvojiti parcijalne koeficijente za određivanje projektnih vrijednosti<br />
otpornosti vrha i plasta. U tom slučaju se za karakterističnu nosivost pilota R ck može<br />
uzeti parcijalni koeficijent γ t iz tablice 5.12.<br />
i<br />
Nosivost na osnovu rezultata ispitivanja <strong>temeljnog</strong>a <strong>tla</strong><br />
Projektnu nosivost, R cd pilota određuje sa kao :<br />
R cd = R bd + R sd (5.61)<br />
gdje je:<br />
R bd projektna otpornost vrha,<br />
R sd projektna otpornost plašta.<br />
R bd i R sd treba popraviti kako slijedi:<br />
gdje je:<br />
R<br />
R bd = R bk / γ b (5.62)<br />
R sd = R sk / γ s (5.63)<br />
R bk = q bk A b (5.64)<br />
sk<br />
=<br />
n<br />
∑<br />
i=<br />
1<br />
q<br />
sik<br />
A<br />
pri tom su:<br />
R bk i R sk karakteristične vrijednosti otpornosti osnovice i plašta;<br />
A b površina poprečnog presjeka vrha pilota;<br />
A si površina plašta pilota u i-tom sloju <strong>tla</strong>;<br />
q bk specifična nosivost na vrh,;<br />
q sik specifična nosivost po površini plašta u i-tom sloju <strong>tla</strong>.<br />
Vrijednosti γ b i γ s uzimju se iz tablice 5.12.<br />
Svojstvene vrijednosti q bk i q sik izvode se korištenjem izraza koji se temelje na<br />
dokazanim korelacijama između rezultata ispitivanja statičkim opterećenjem i<br />
rezultata terenskih i laboratorijskih ispitivanja <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong>.<br />
Ako je slabo temeljno tlo prisutno ispod osnovice pilota na dubini koja je manja od<br />
četiri promjera osnovice, tada treba razmotriti mehanizam sloma probojem.<br />
Nosivost na temelju izraza za zabijanje pilota<br />
Ovo poglavlje daje kratke upute za korištenje dinamičkih jednadžbi za proračun i<br />
dimenzioniranje pilota<br />
Nosivost na temelju analize širenja valova<br />
Daje se osvrt na provjere kojima se mora popratiti ovakav način proračuna.<br />
si<br />
99
Slijeganje temelja na pilotima<br />
Daju se kratke upute o načinu proračuna slijeganja pilota<br />
Pri određivanju slijeganja treba uzeti u obzir:<br />
− slijeganje pojedinačnog pilota,<br />
− dodatno slijeganje uslijed djelovanja skupine.<br />
U analizu slijeganja moraju se uključiti i moguća diferencijalna slijeganja.<br />
5.10.3.6 Vlačno opterećeni piloti<br />
U ovom su poglavlju prikazana pravila projektiranja za one temelje koji uključuju<br />
pilote pod vlačnim opterećenjem.<br />
Vlačna nosivost<br />
Temelj će prihvatiti projektno opterećenje s zadovoljavajućom sigurnošću na slom<br />
vlakom, ako zadovoljava sljedeću nejednakost za sve slučajeve i kombinacije<br />
opterećenja za granično stanje nosivosti:<br />
F td ≤ R td (5.65)<br />
gdje je:<br />
F td projektno osno vlačno opterećenje za granično stanje nosivosti,<br />
R td projektna vlačna otpornost temelja na pilotima za granično stanje nosivosti.<br />
Za zasebni se vlačni pilot ili za skupinu vlačnih pilota slom može pojaviti<br />
izvlačenjem klina <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong>, što naročito vrijedi za pilote s proširenom osnovicom<br />
i za one koji su uglavljeni u stijenu.<br />
(4)P Može se pokazati da postoji pzadovoljavajuća sigurnost na slom vlačno<br />
opterećenih pilota uslijed uzdizanja bloka <strong>tla</strong> koji sadrži pilote, kao što je to<br />
prikazano na slici 5.36, ako je zadovoljena sljedeća nejednakost za sve slučajeve i<br />
kombinacije opterećenja za granično stanje nosivosti:<br />
F td ≤ W d - ( U 2d - U 1d ) + F d<br />
gdje je:<br />
F td projektna vlačna sila koja djeluje na skupinu pilota,<br />
W d projektna težina bloka <strong>tla</strong> koji sadrži pilote i samih pilota,<br />
F d projektna posmična otpornost na granici bloka <strong>tla</strong> koji sadrži pilote,<br />
projektni hidrostatski <strong>tla</strong>k vode na gornjoj površini temelja na pilotima,<br />
U ld<br />
100
U 2d<br />
projektni uzgon od vode na osnovici bloka <strong>tla</strong> na kojem leži temelj.<br />
Površina terena<br />
Slika 5.36 Slom uzdizanjem skupine vlačno opterećenih pilota<br />
Nastavno se daju upute o mogućim učincima vlačnih opterećenja na pilote u grupi,<br />
učinak cikličkog opterećenja i još neke napomene. Nastavno se daju načini proračuna<br />
nosivosti pilota opterećenih vlačnom silom<br />
Vlačna nosivost na temelju pokusnog opterećenja pilota<br />
Kada se svojstvena nosivost R tk izvodi iz vrijednosti R tm koje se mjere tijekom<br />
jednog ili više pokusnih opterećenja pilota, tada treba uzeti u obzir promjenljivost<br />
<strong>temeljnog</strong>a <strong>tla</strong> i promjenljivost učinka izvedbe pilota. Kao najmanje moguće, moraju<br />
se zadovoljiti oba uvjeta (a) i (b) iz tablice 5.13, uz jednadžbu:<br />
R tk = R tm / ξ (5.66)<br />
Tabela 5.13 Koeficijenti ξ za izvođenje Rtk<br />
Broj pokusnih opterećenja 1 2 > 2<br />
(a) Koeficijent ξ za srednji R tm [ 1,5 ] [ 1,35 ] [1,3 ]<br />
(b) Koeficijent ξ za najmanji R tm [ 1,5 ] [ 1,25 ] [1,1 ]<br />
Ako su piloti vlačno opterećeni, treba obično ispitati više od jednoga pilota. U<br />
slučaju velikog broja vlačno opterećenih pilota treba ispitati najmanje 2 % ukupnog<br />
broja pilota.<br />
Projektnu vlačnu otpornost, R td treba izvesti iz:<br />
R td = R tk / γ m (5.67)<br />
gdje je γ m = [1,6].<br />
Za pilote u grupi treba uzeti u obzir utjecaj međudjelovanja, ako se vlačna<br />
otpornost određuje na temelju rezultata probnog opterećenja pojedinačnih pilota.<br />
101
102<br />
Vlačna nosivost na temelju rezultata ispitivanja <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong><br />
Metode proračuna, koje se temelje na rezultatima ispitivanja <strong>tla</strong>, mogu se<br />
primijeniti jedino ako su prethodno provjerene probnim opterećenjem sličnih pilota,<br />
slične dužine i poprečnog presjeka te za shodne uvjete u tlu.<br />
Uspravni pomaci<br />
Uspravni se pomaci moraju odrediti za uvjete graničnog stanja uporabljivosti te ih<br />
treba usporediti s odgovarajućim graničnim vrijednostima pomaka.<br />
5.10.3.7 Poprečno opterećeni piloti<br />
Tamo gdje se to može primijeniti, projektiranje poprečno opterećenih pilota mora<br />
biti u skladu s pravilima projektiranja koja vrijede za <strong>tla</strong>čno opterećene pilote. U<br />
ovom su poglavlju posebno prikazana pravila projektiranja za one temelje koji<br />
uključuju pilote pod poprečnim opterećenjem.<br />
Poprečna nosivost<br />
Temelj će zadovoljiti projektno poprečno opterećenje s zadovoljavajućom<br />
sigurnošću u odnosu na slom, ako zadovoljava sljedeću nejednakost za sve slučajeve i<br />
kombinacije opterećenja za granično stanje nosivosti:<br />
F trd ≤ R trd (5.68)<br />
gdje je:<br />
F trd projektno poprečno opterećenje za granično stanje nosivosti,<br />
R trd projektna otpornost na poprečno opterećenje za granično stanje nosivosti,<br />
tako da se uzmu u obzir učinci svih <strong>tla</strong>čnih i vlačnih osnih opterećenja.<br />
Treba razmotriti jedan od sljedećih mehanizama sloma:<br />
− za kratke pilote, zaokret i translaciju kao kruto tijelo,<br />
− za duge vitke pilote, slom savijanjem pilota popraćen lokalnim popuštanjem i<br />
pomacima <strong>tla</strong> u blizini glave pilota.<br />
Kad se određuje otpornost poprečno opterećenih pilota, treba razmotriti učinak<br />
grupe pilota.<br />
Piloti se mogu na poprečno opterećenje dimenzionirati na temelju:<br />
− probnog opterećenja pilota;<br />
− rezultata ispitivanja <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong> i parametara čvrstoće pilota.<br />
Poprečni pomaci<br />
Kad se određuju poprečni pomaci gornjeg kraja temelja na pilotima, treba<br />
razmotriti:<br />
- krutost <strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong> i kako se mijenja s veličinom deformacije,<br />
- krutost pojedinih pilota na savijanje,
- upetost pilota na spoju s konstrukcijom,<br />
- učinak skupine,<br />
- učinak promjene smjera opterećenja ili cikličkog opterećenja.<br />
5.10.3.8 Projektiranje konstrukcije pilota<br />
Daju se određene upute za projektiranje konstrukcije na pilotima i upućuje na<br />
suglasje s određenim prethodnim stavkama koje se odnose općenito na <strong>temeljenje</strong>.<br />
5.10.3.9 Nadzor nad izvedbom<br />
Daju se opće upute o tome na što treba obratiti pažnju prilikom nadzora nad<br />
izvedbom pilota. Najvažnija napomena daje se nastavno<br />
„Budući da se nedostaci, kao što su nedovoljna kakvoća betona ili debljina<br />
betonskog zaštitnog sloja, koji utječu na dugoročno ponašanje pilota, često ne mogu<br />
otkriti dinamičkim ispitivanjem, za nadzor nad izvedbom mogu biti neophodna i neka<br />
druga ispitivanja, kao sto su ultrazvučna ili vibracijska ispitivanja ili jezgrovanje.“<br />
5.11 VRSTE I NAČINI IZVOĐENJA PILOTA<br />
Piloti se mogu izvoditi kao zabijeni, nabijeni, kopani (bušeni, svrdlani), mlazno<br />
injektirani, utisnuti i na niz raznih drugih načina (vidi tabelu .5.7)<br />
5.11.1 Zabijeni piloti<br />
To su su svi oni piloti, koji se kao gotovi stupovi na gradilištu zabijaju u tlo<br />
pomoću najrazličitijih vrsta nabijača. Drveni i betonski piloti bitno zbijaju okolno tlo.<br />
Čelični piloti zbijaju okolno tlo ako imaju zatvoreni vrh. Ako se zabijaju cijevi<br />
otvorenog vrha ili različiti čelični profili drugih oblika (H, I profili, željezničke šine),<br />
okolno tlo se ne zbija bitno. Veličina im je ograničena mogućnostima prijevoza i<br />
strojeva na radilištu. U principu se koriste kao piloti manjih profila (do 0,5 m).<br />
Najstarija tehnologije je ručno nabijanje maljem kojeg na skeli podižu dva radnika.<br />
Slijedeći je korak malj, koji slobodno pada a podiže se pomoću koloture ljudskom<br />
snagom. Ljudski je rad zatim zamijenio parni stroj, a iza njega najrazličitije vrste<br />
strojnih nabijača i vibronabijača. Neki su prikazani na slici 5.37.<br />
103
Slika 5.37 Nabijači, lijevo parni, u sredini eksplozioni, desno vibro<br />
Da bi se smanjila buka i zaštitila glava pilota prilikom nabijanja koriste se različiti<br />
nastavci. Prikazani su na slici 5.38.<br />
Slika 5.38 Nastavci, zaštite glave pilota koji se zabijaju<br />
Na slici 5.39 prikazan je pilot spreman za zabijanje vibro-nabijačem. Pilot je<br />
čelični, cijev promjera Φ 60mm. Na pilotu se vide oznake dužine.<br />
(www.zakladani.cz).<br />
104
Slika 5.39 Pilot spreman za zabijanje<br />
105
Čitatelju je, za proširenje znanja, dana slika 5.40 koja prikazuje opremanje glave i<br />
vrha drvenog pilota za zaštitu od oštećenja prilikom zabijanja. Napominje se da neke<br />
države, bogate drvetom i danas masovno koriste drvene pilote. U SAD je 2002 godine<br />
izdan priručnih za projektiranje i izvođenje drvenih pilora od strane Američkog<br />
instituta za zaštitu drveta ((Collin, 2002.)<br />
Slika 5.40 Okivanje glave, vrha i nastavljanje drvenih pilota (Kleiner 1891.)<br />
Osim drvenih zabijaju se čelični i armirano-betonski piloti. Na slici 5.41 prikazani<br />
su poprečni presjeci i detalji čeličnih pilota.<br />
Slika 5.41 Presjeci i detalji čeličnih pilota (Kleiner, 1981.)<br />
106
Na slici 5.42 prikazano je nekoliko poprečnih presjeka predgotovljenih armiranobetonskih<br />
pilota i načina armiranja ovakvih pilota.<br />
Slika 5.42 Predgotovljeni prednapregnuti AB piloti, presjeci i detalji armaturnog koša<br />
Da bi se ovakvi piloti mogli ugraditi zabijanjem potrebno ih je dimenzionirati za<br />
potrebe dopreme na gradilište i prihvaćanje prilikom podizanja na mjesto ugradnje.<br />
Na slici 5.42 prikazan je način prihvaćanja i podizanja pilota ovisno o dužini. Svaki<br />
ovakav pilot mora biti proračunat, dimenzioniran i armiran za ovakav zahvat.<br />
Slika 5.43 Mjesta pridržanja pri prijenosu i maksimalni momenti pri radu s pilotima<br />
koji se zabijaju<br />
107
Veće grupe pilota zabijaju se uvijek takvim redoslijedom da se prvo zabiju oni u<br />
sredini a zatim se zabijaju piloti bliži vanjskom rubu tlocrta. Na ovaj se način<br />
smanjuje utjecaj zbijanja <strong>tla</strong> koji bi otežao zabijanje pilota.<br />
Mana predgotovljenih armirano betonskih zabijenih pilota je što imaju unaprijed<br />
određenu duljinu. Stoga ih je vrlo teško ili gotovo nemoguće nastavljati, a i smanjenje<br />
dužine nije jednostavno. Kod čeličnih i drvenih pilota, nastavak i kraćanje je relativno<br />
jednostavno (kao na slikama 5.40 i 5.41).<br />
5.11.2 Nabijeni piloti<br />
To su piloti koji jako remete gustoću <strong>tla</strong> u koje se ugrađuju. Izvode se na način da<br />
se u tlo zabije cijev u koju se ugrađuje beton ili šljunak. Može se ugraditi i cijev sa<br />
zatvorenim vrhom. Pri tom se, ovisno o tehnologiji, cijev vadi (sistem Franki) ili<br />
ostavlja kao košuljica pilota (sistem Raymond), a materijal koji se ugrađuje nabija<br />
batom sa površine. U nekim se slučajevima kao na pr. kod Franki pilota, može u<br />
košuljicu prije ispune betonom, ugraditi i potrebna armatura. Kod šljunčanih pilota<br />
koji služe kao uspravni drenovi, košuljica se obavezno mora izvaditi.<br />
Slika 5.44 Nabijanje pilota (Franki tehnologija s vađenjem cijevi)<br />
108<br />
5.11.3 Utisnuti piloti<br />
Služe u posebne svrhe kod sanacija temelja. Utiskuju se između temelja i<br />
pod<strong>temeljnog</strong> <strong>tla</strong> pomoću hidrauličkih tijesaka. Prethodno je potrebno izvršiti sanaciju
i ukrutiti postojeće temelje, kako bi se opterećenje od građevine ravnomjerno<br />
prenijelo na utisnute pilote. Pri ugradnji ovih pilota remeti se odnosno zbija okolno<br />
tlo. Prilikom izvođenja treba voditi računa da se sila utiskivanja pravilno odabere, da<br />
ne dođe do oštećenja temelja.<br />
Slika 5.45 Tehnologija izvedbe utisnutih pilota<br />
Kopani piloti koriste se za izvedbe većih promjera, od 0,6 m na više. Pogodni su<br />
kada je potrebno pilot nastaviti u slobodni prostor kao stup jer je moguća izvedba u<br />
jednom komadu. Pogodni su i za izvođenje u <strong>duboko</strong>j vodi. Redovito se koriste za<br />
prihvat velikih tereta i velikih vodoravnih opterećenja. Mogu se izvoditi s proširenom<br />
glavnom. Mogu biti samci i u grupi.<br />
Izvode se na slijedeći način:<br />
1) Do projektirane dubine izvede se iskop <strong>tla</strong>;<br />
2) U tako pripremljenu šupljinu se ugradi armatura koja je unaprijed oblikovana<br />
bilo u armiračnici, bilo na licu mjesta;<br />
3) Kroz armaturni koš se ugradi beton kontraktor postupkom.<br />
Ovi piloti gotovo da ne remete okolno tlo. Zaštita iskopa može biti sa cijevi, koja<br />
prati iskop, s bentonitnom isplakom, kao pri izvedbi panela armirano-betonske<br />
dijafragme ili potpuno bez zaštite u tlu, koje može određeno vrijeme održati bušotinu<br />
bez zaštite. Tehnologija iskopa je različita, ovisno o proizvođaču opreme. Na slici<br />
5.46 prikazano je nekoliko alata za iskope pilota.<br />
U Hrvatskoj je najpoznatija tehnologija koja za iskop koristi grabilicu, a za zaštitu<br />
od urušavanja zaštitnu kolonu (cijev) koja se vadi u toku betoniranja. Za iskop u<br />
stijeni koristi se razbijač koji pada kroz cijev i lomi dno bušotine. Odlomljeni se<br />
komadi vade grabilicom. Danas se koriste i tehnologije rotirajućih glava za iskope u<br />
109
stijeni (kao krtica za iskop tunela), iskop svrdlom u za to pogodnim tlima i druge<br />
tehnike.<br />
Slika 5.46 Vrste grabilica i razbijača za izvedbu kopanih (bušenih) pilota<br />
Na slici 5.47 prikazan je shematski način izvedbe kopanog pilota, kada je bušotina<br />
zaštićena sa cijevi – zaštitnom kolonom.<br />
Slika 5.47 Tehnologija izvedbe kopanih pilota sa zaštitnom kolonom (Zakladani 2003.)<br />
110
Na slikama 5.48, 5.49 i 5.50 prikazani su neki detalji strojeva i izvedbe kopanih<br />
pilota sa zaštitnom cijevi (Zakladani 2003.).<br />
Slika 5.48 Iskop bušotine za pilot pod zaštitom cijevi (zaštitne kolone)<br />
111
Slika 5.49 Zaštitna cijev, s krunom na dnu, lijevo i koš spreman za ugradnju u iskop,<br />
desno<br />
112
Slika 5.50 Vješanje armaturnog koša na vrh zaštitne cijevi, iskop svrdlom<br />
Na slici 5.51 prikazani su piloti na gradilištu mosta preko Rijeke dubrovačke. Na<br />
slici se vide glave pilota iz kojih izlazi vezna armatura, gotovi armaturni koševi i<br />
113
jedan pilot u tijeku izvedbe. Na koševima se vide ukrute – temeljni dio armaturnog<br />
koša o kojem ovisi promjer armaturnog koša.<br />
Slika 5.51 Piloti na radilištu temelja mosta na Rijeci Dubrovačkoj<br />
Na slici 5.52 prikazana je shematski izvedba pilota tehnologijom dijafragme i<br />
mogući tlocrtni oblici.<br />
Slika 5.52 Shematski prikaz izrade pilota tehnologijom dijafragme (Zakladani, 2003.)<br />
114
Kopani piloti pogodni su za izvedbu pri kojoj je potrebno da vrh pilota uđe u<br />
površinski sloj stijene jer takva tehnologija omogućuje razbijanje površinskog sloja<br />
stijenske mase. Ukoliko je pilot ušao u stijensku masu cca 1.5 vlastitog promjera,<br />
može se smatrati da je na vrhu moguće ostvariti upetost. Ova činjenica koji puta<br />
pomaže pri statičkom proračunu konstrukcije na pilotima.<br />
Osim grabilicom, u nekim je vrstama <strong>tla</strong> moguć iskop svrdlom. Neovisno o načinu<br />
iskopa može se koristiti zaštita bušotina kao na pri na slici 5.50, kolonom, ali i ne<br />
mora. Na slici 5.53 prikazan je stroj za iskop bušotina za pilote svrdlom i detalj<br />
svrdla.<br />
Slika 5.53 Stroj za iskop svrdlom i detalj svrdla<br />
Na slici 5.54 prikazan je shematski iskop svrdlom bez zaštite bušotine. Kod<br />
tehnologija iskopa grabilicom i svrdlom, iskopani se materijal vadi mehanički na<br />
površinu i odvozi na deponiju. Tako nastaje čist, prazan otvor u kojem se izvodi pilot.<br />
Tijelo pilota je armirano betonski nosivi stup, tj. izveden u čistoj (zaštićenoj ili<br />
nezaštićenoj) bušotini u koju je prethodno ugrađena je armatura, a zatim beton. Nema<br />
miješanja betona i okolnog <strong>tla</strong>.<br />
Neke druge tehnologije koriste iskop pomoću glodanja materijala. Za vađenje<br />
iskopanog materijala i razupiranje iskopa koristi se glinobetonska isplaka koja<br />
cirkulira pomoću sustava crpki. Ovdje se tlo vadi hidrauličkim pute, taloži u za to<br />
namijenjenom prostoru i naknadno odvozi na deponiju.<br />
Na slici 5.55 prikazana je shematski jedna takva tehnologija iskopa.<br />
115
Slika 5.54 Shema iskopa svrdlom<br />
116<br />
Slika 5.55 Tehnologija izvedbe bušenog pilota rotirajućom glavom uz zaštitu<br />
glinobetonskom isplakom<br />
Armiranje ovih pilota izvodi se tako da se u gotovu bušotinu ugradi na površini<br />
izrađeni armaturni koš (vidi slike 5.49 i 5.50). Armaturni se koš sastoji od osnovnih<br />
prstenova, ukruta, kojima je određen proračunski promjer armaturnog koša, zatim
glavne (uzdužne) armature, spiralne vilice koja je nešto gušća na mjestu buduće glave<br />
pilota i razmaknica (distancera) koji moraju osigurati, da armaturni koš stoji u sredini<br />
bušotine, tj. moraju osigurati da se prilikom betoniranja zaista ostvari projektom<br />
predviđeni zaštitni sloj betona između <strong>tla</strong> i armature.<br />
Slika 5.56 Armaturni koševi za pilote<br />
Prilikom projektiranja armaturnog koša treba voditi računa o svijetom otvoru<br />
bušotine. Ponuđač i izvođač pri spomenu promjera pilota govore o vanjskom<br />
promjeru bušotine, a što je znatno više od prostora u koji se može ugraditi armaturni<br />
koš. Ovo je naročito izraženo kod pilota koji se izvode pod zaštitom čeličnih cijevi<br />
(kolona), koje također imaju značajnu debljinu stijenki koja smanjuje svijetli promjer<br />
u koji se može ugraditi koš.<br />
Betoniranje se kod svih bušenih i kopanih pilota vrši na isti način, kontraktor<br />
postupkom. To je način ugradnje betona od dna iskopa prema površini. Beton se<br />
pomoću cijevi ugrađuje u dno bušotine. Kako se bušotina puni, cijev se vadi na način,<br />
da uvijek ostaje barem 1.0 m u svježem betonu (kao na slici 5.55 desno). Ovo je vrlo<br />
važno stoga što svježi beton gura ispred sebe nečistoće, vodu i glinobetonsku isplaku.<br />
U slučaju prekida betoniranja, ako bi cijev kontraktora izašla iz svježeg betona, sve bi<br />
ove nečistoće ostale u tijelu pilota. Pri ispravnom betoniranju, sve ove nečistoće<br />
ostaju na glavi pilota te se odstranjuju prije povezivanja pilota s naglavnicom ili<br />
dijelom građevine kojeg nose.<br />
Kod svih pilota izvedenih iskopom u tlu, potrebno je izvršiti betoniranje oko 0,5 m<br />
iznad projektirane kote. To je onaj dio pilota, koji se mora se odstraniti jer sadrži<br />
beton loše kakvoće, sadrži nečistoće.<br />
117
6 HIBRIDNO TEMELJENJE<br />
6.1 OPĆENITO<br />
U uvodu je spomenuto hibridno <strong>temeljenje</strong>, kao jedna od metoda koje se<br />
primjenjuju kod temeljenja visokih zgrada na stišljivom tlu. Ovo je složeni način<br />
temeljenja, sastavljen od ploče i pilota. Prema dostupnim podacima spominje se u<br />
literaturi (Butterfield i Banerjee, 1971.) već 1971 godine, kao analiza sudjelovanja<br />
pilota i naglavne ploče koja leži na tlu. Način temeljenja počeo se primjenjivati 80-tih<br />
godina prošlog stoljeća, kada je naglo porastao broj visokih građevina u gusto<br />
naseljenim gradovima (El-Mossallamy, 2008.). Uz visoke građevine javlja se potreba<br />
građenja na tlima koja nisu naročito pogodna za <strong>temeljenje</strong> s obzirom na dugotrajno,<br />
konsolidaciono slijeganje..<br />
Najčešće spominjane građevine temeljene na ovaj način su niz visokih zgrada u<br />
središtu Frankfurta n/M u Njemačkoj (El-Mossallamy, 2008., Ahner, Sukhov, 1996.),<br />
a ima ih i drugdje.<br />
U ovom radu dati će se samo neke naznake o proračunima ovih sustava i određeni<br />
rezultati istraživanja vezano za slijeganje temeljenja na ploči, pilotima i njihovoj<br />
kombinaciji.<br />
6.2 SUSTAV I NJEGOVO DJELOVANJE<br />
Na slici 6.1 prikazan je sustav ploča – piloti – tlo i njihov međusobni utjecaj.<br />
Slika 6.1 Osnova proračuna hibridnog temelja<br />
118
Model sa slike 6.1 odgovara modelu sa slike 5.32 c). Osnovni smisao je da se<br />
opterećenje preraspodijeli između, u ravninskom modelu, naglavne grede koja leži na<br />
tlu i pilota, a u prostornom modelu, ploče koja leži na tlu i pilota. U rješavanju ovih<br />
sustava ključ nije u povećanju nosivosti već u smanjenju slijeganja.<br />
Na slici 6.2 prikazan je odnos slijeganja prema preraspodjeli opterećenja između<br />
ploče i pilota u rasponu od uobičajene ploče preko hibridnog temelja do uobičajenih<br />
pilota (El Mossallamy, 2008.). Oznake na slici znače slijedeće:<br />
α L =Opterećenje na pilotima/Ukupno opterećenje;<br />
α s = Slijeganje hibridnog temelja/Slijeganje ploče<br />
pri čemu se ukupno opterećenje ploče dobije kao:<br />
Q .<br />
a ukupno opterećenje pilota kao:<br />
∫ σ( x, y)<br />
ploč = dA , (6.1)<br />
= i ∑ = n<br />
pilot<br />
i=<br />
1<br />
Q Q n : broj pilota<br />
(6.2)<br />
pi<br />
Slika 6.2 Odnos slijeganja α s i udjela ploče i pilota u prijenosu opterećenja α L<br />
Iz priloženih podataka vidljivo je da je smisao ovog sustava temeljenja, svesti<br />
slijeganje na razumnu mjeru, tako da bude manje nego na ploči (koja se i onako mora<br />
izvesti), a uštedjeti na broju pilota koji povećavaju trošak temeljenja. Očito je da je na<br />
projektantima da sami izaberu taj odnos tj. da izvrše optimalizaciju u smislu<br />
uporabljivosti građevine s jedne strane i troškova izgradnje s druge.<br />
Proračuni ovakvih sustava vrlo su složeni stoga, što su stvarni sustavi hibridnog<br />
temeljena trodimenzionalni. Prve analize provođene su na ravninskom sustavu<br />
sastavljenom od dva pilota međusobno povezana gredom koja leži na tlu. U literaturi<br />
(Bakholdin 2003.) je moguće naći podatke o modelskim ispitivanjima ovakvih sustava<br />
hibridnog temeljenja.<br />
119
Da bi se potvrdile pretpostavke iz proračuna, provedena su opsežna mjerenja za<br />
vrijeme gradnje i po njenom završetku, na više hibridno temeljenih građevina u<br />
Frankfurtu n/M, gdje je ovakav način temeljenja široko primijenjen. Ovim se<br />
mjerenjima željela dokazati i uporabljivost ovih građevina u smislu slijeganja i<br />
diferencijalnog slijeganja koje izaziva naginjanje. Naginjanje je naročito neugodno<br />
kod visokih građevina čak i onda kada nije opasno po njihovu stabilnost.<br />
Na slici 6.3 prikazan je niz podataka prikupljenih opsežnim mjerenjima na visokim<br />
građevinama u središtu Frankfurta. Građevine su temeljene na različite načine, od<br />
temeljne ploče preko hibridnog temelja do čistih pilota. Zanimljivo je vidjeti utjecaj<br />
hibridnog temeljenja na slijeganje u odnosu na udio prijenosa opterećenja pločom i<br />
pilotima. Na slici 6.3 oznaka α L znači isto što i na slici 6.2.<br />
Oznake •1, •2, •3, i •4 odnose se na 1Kommerz bank (stara), 2Drezdenska banka,<br />
3SGZ banka i 4Marriot Hotel. Ove su građevine <strong>temeljenje</strong> klasično, na ploči.<br />
Oznake X1, X2, X3, X$, X5, X6, X7 i X8 odnose se na 1Torhaus, 2Messeturm,<br />
3DG Banka, 4Japan centar, 5Kastor/Pollux, 6Kongresni centar, 7Main toranj i<br />
8Eurotheum. Ove su građevine na hibridnim temeljima.<br />
Oznaka 1 odnosi se na novu zgradu Kommerz bank, koja je temeljena na pilotima.<br />
Slika 6.3 Slijeganja visokih građevina u Frankfurtu u odnosu na način temeljenja<br />
Uočljiv je doprinos hibridnog temeljenja smanjenju slijeganja.<br />
U ovakve proračune uključuje se tlo svojim konstitutivnim jednadžbama kojima se<br />
opisuje njegovo ponašanje pri promjeni stanja naprezanja. Najčešće se koriste modeli<br />
s očvršćavanjem. Fizikalno gledajući do je dobar opis ponašanja <strong>tla</strong> u ovakvim<br />
120
sustavima. Ovakvo se <strong>temeljenje</strong> koristi uglavnom kod glinovitih tala, koja su<br />
podložna procesu konsolidacije. El-Mossallamy (2008.) navodi da se koristi za kruto<br />
kao i za meko temeljno tlo. U tom procesu smanjuje se porozitet i povećava krutost<br />
gline, njena deformaciona svojstva se poboljšavaju s vremenom kao i s povećanjem<br />
opterećenja, što odgovara konstitutivnim modelima s očvršćavanjem. .<br />
Posljedica procesa konsolidacije je slijeganje. Ono će djelovati na trenja po plaštu<br />
pilota koji se nalaze u sustavu hibridnog temeljenja. Sve do završetka procesa<br />
konsolidacije na pilote će djelovati negativno trenje.<br />
Veliku ulogu u proračunu ove vrste temeljenja igra krutost ploče, nelinearno<br />
svojstvo oslonaca pilota kao i razvoj posmičnog naprezanja duž plašta pilota. O<br />
učincima krutosti ploče i pilota govori Maharaj (2004.). Daje se kratki izvod njegovih<br />
rezultata proračuna hibridnih temelja, metodom izoparametarskih trodimenzionalnih<br />
konačnih (brick) elemenata.<br />
Uvažavajući izraze za relativnu krutost ploče koja leži na tlu, K r i pilota koji leže u<br />
tlu, K p , prema Hain i Lee, (1978.) Maharaj (2004.) je analizirao učinke krutosti ploče<br />
i pilota na slijeganje sustava. Pri tom je:<br />
K<br />
r<br />
2<br />
( 1 − ν )<br />
4Ert<br />
rB<br />
= (6.1)<br />
3πE<br />
r<br />
4<br />
sLr<br />
pri čemu je E r modul ploče; E s , nedrenirani modul <strong>tla</strong>; t r , debljina ploče; B r, širina<br />
ploče; L r , dužina ploče<br />
E p<br />
K p = (6.2)<br />
E s<br />
Na slikama 6.4 do 6.7 se daju rezultati ovog rada, iz kojih je vidljiv značajan<br />
utjecaj krutosti na ovakav sustav.<br />
Slika 6.4 Utjecaj promjene krutosti pilota na slijeganje-savitljiva ploča<br />
121
Slika 6.5 Utjecaj promjene krutosti pilota na slijeganje-kruta ploča<br />
Slika 6.6 Usporedba slijeganja ploča različite krutosti i istih ploča na krutim pilotima<br />
122
Slika 6.7 Učinak promjene krutosti ploče i grede na odnos opterećenje-slijeganje<br />
Može se primijetiti da povećanje krutosti pilota ima smisla do određenog reda<br />
veličine. Preko toga nema učinka na slijeganje. Krutost ploče pak bitno utječe na<br />
veličinu slijeganja (slika 6.6).<br />
Ispitivanje je rađeno za nepromjenjiva svojstva <strong>tla</strong> kako slijedi: Nedrenirani modul<br />
<strong>tla</strong> E=25000kN/m 2 ; Nedrenirana kohezija c u =20,83 kN/m 2 kut trenja ϕ=0; kut<br />
dilatancije ψ=0, Poisonov koeficijent µ=0,45.<br />
Svojstva pilota i ploče su promjenjiva da bi se mogla simulirati promjenjiva<br />
krutost.<br />
Piloti su dužine 48 m poprečnog presjeka 0,4m×0,4m. Model je osno simetričan.<br />
Površina ploče je u oba smjera dvostruko veća od površine na kojoj se nalaze piloti<br />
Ova učešća nije bilo moguće proračunati klasičnim statičkim metodama koje su se<br />
koristile ranih 70-tih godina.<br />
Primjenom računala danas je moguće relativno dobro opisati ponašanje sustava.<br />
Jedan od prvih numeričkih trodimenzionalnih modela izradio je El-Mossallamy u<br />
svojoj doktorskoj disertaciji 1996. U to doba bilo je više doktorskih disertacija na<br />
istu temu (Mandolini i Viggiani1997.; Maharaj 1996. i drugi), što ukazuje da se<br />
zadatak mogao riješiti na tehnički zadovoljavajući način.<br />
123
6.3 PRIMJER<br />
U nastavku je prikazano hibridno <strong>temeljenje</strong> Građevine sa slike 2.11 E – Japan<br />
Center. Građevina je zanimljiva s toga što ima asimetrično hibridno <strong>temeljenje</strong> s<br />
pločom promjenjive krutosti.<br />
Temeljno tlo na kojem je izvršeno <strong>temeljenje</strong> je morski sediment svojstava<br />
prekonsolidirane gline, poznat kao Frankfurtska glina, nastala taloženjem u Mainz<br />
bazenu u tercijaru. Naslage gline deblje su od 100 m s proslojcima vapnenaca, lećama<br />
lignita i vapnenačkog pijeska. Razina podzemne vode je na razini površine glinenog<br />
sloja a vodonosnik se nalazi u raspucalim slojevima vapnenca i lećama pijeska s<br />
različitim pornim pritiscima.<br />
Na takvom je tlu izgrađena zgrada visine 120 m s četiri podrumske etaže. Na slici<br />
6.8 prikazano je nekoliko elemenata ove građevine.<br />
Slika 6.8 Osnovni dijelovi temeljenja Japan centra u Frankfurtu (Maharaj, 2004.)<br />
Iz crteža na slici 6.8 vidi se da se radi o ekscentričnom opterećenju. Podzemni dio<br />
građevine – garaže, izlazi jednostrano izvan gabarita tornja. Nastaje lik L oblika. Dio<br />
temelja ispod tornja neusporedivo je više opterećen nego dio ispod garaža izvan<br />
tornja. Smisao hibridnog temeljenja je bila izbjeći dilataciju između niskog i visokog<br />
dijela građevine.<br />
124
Ekscentrično, ispod tornja, postavljeno je svega 25 pilota promjera 1,3 m, dužine<br />
22m. Temeljna ploča je promjenjive krutosti, tj. debljine. Na području pilota je debela<br />
3,5 m a na rubu – kraju niskog objekta svega 1,0 m. Ukupno opterećenje iznosi oko<br />
900 MN.<br />
Za proračun ploče i pilota uzete su stvarne vrijednosti težine i krutosti. Tlo je<br />
simulirano modelom s očvršćavanjem, koji omogućuje kontrolu traga naprezanja i<br />
učinak na promjenu krutosti <strong>tla</strong>. Granično trenje na plaštu pilota uzeto je s 60 kPa na<br />
glavi pilota i raste s dubinom na 120 kPa na vrhu pilota. Granična nosivost na vrhu<br />
uzeta je s 2,0 MPa.<br />
Zanimljivi su rezultati preraspodjele opterećenja na pilote. Vanjski prsten nosi<br />
nerazmjerno manje opterećenje od unutarnjeg prstena (odnos je 1:6). Daljnjom<br />
analizom utvrđeno je da je razlog tome vanjski zid tornja, koji je kruto spojen s<br />
temeljnom pločom kao i glave pilota.<br />
Primjer pokazuje da hibridno <strong>temeljenje</strong> daje mogućnost ekonomičnog temeljenja u<br />
vrlo složenim uvjetima.I u ovom slučaju se pokazuje kako su krutosti pojedinih<br />
dijelova temelja ali i same građevine, ključni za ekonomična rješenja općenito, pa<br />
tako i hibridnog temeljenja.<br />
Analiza ovog temeljenja rađena je sa svrhom, da se odredi slijeganje za granično<br />
stanje uporabivosti građevine. Proračun je do kao rezultat, slijeganje od 4 cm u<br />
sredini ploče. Rezultat je u suglasju s mjerenjima izvedenim na građevini što dokazuje<br />
ispravnost odabira ovakvog tipa temeljenja.<br />
Literatura:<br />
Ahner, C., Sukhov, D. (1996.), Combined Piled-Raft Foundation (CBRF) Safety<br />
Concept, Leipzig Annual Civil Engineering Report, vol.1, str. 333-345<br />
Babić, B., Jašarević, I., Kvasnička, P., Prager, A., Schwabe, Ž., Šimetin, V. (1995.),<br />
Geosintetici u graditeljstvu. HDGI, Zagreb<br />
Bakholdin, B.V., (2003.), Piled-raft foundations, design and characteristics of<br />
construction procedures, Soil Mechanic and Foundation Engineering, Vol.<br />
40, No. 5, str. 185-189.<br />
Bjerrum, L. (1973.), Problem of Soil Mechanics and Construction on Silt Clays,<br />
State-of-the-art Report, Eighth International Conference on Soil Mechanics<br />
and Foundation Engineering, Vol 3, pp 111-158.<br />
125
Bohm, H., Stjerngren, U., (1980.), Comvatting subsidence im the old town of<br />
Stodkholm, Swedish council four building research, Stockholm, Sweden<br />
Bowles, J.H. (1974.), Analytical and Computer Methods in Foundation Engineering<br />
Ex-library<br />
Bowles, J.E., (1988.), Foundation Analysis and Design, 4th ed., McGraw-Hill, Inc.,<br />
New York.<br />
Broms, B.B. (1964), Lateral Resistance of Piles in Cohesive Soils, J.S.M.F.D., ASCE,<br />
vol. 90, SM2: 27-63.<br />
Burland, J.B., (1973.), Shaft friction of piles in clay-a simple fundamental approach.<br />
Ground Engineering 6 (3), 30-42.<br />
Butterfield, R., Banarjee, P.K., (1971.), The problem og pile group cap interaction.<br />
Geotechnique, Vol. 21, No. 2, str. 135-142.<br />
Caquot, A., Kerisel, J. (1967.), Grundlagen der Bodenmechanik, Springre-Verlag,<br />
Berlin<br />
Cernica, J.H., (1995.), Foundation Design, John Wiley &Sons, N.Y.,<br />
Collin, J., G.,(2002.), Timber pile, Design and Constructioj Manual, Timber Piling<br />
Council, American Wood Preservers Institute<br />
Craig, R.F. (1997.) Soil Mechanics, 6 th Edition, Lateral Earth Pressure, E & FN<br />
Spon, Chapter 6, pp 179 – 247<br />
Das, B.M. (2000.), Foundamentals of Geotechnical Engineering. Brookers/Cole,<br />
Thomson Learning (www.wwpinstitute.com)<br />
Din 4014. Bored cast-in-place piles. Formation, design and bearing capacity. Deutsche Nor.<br />
Germany, 1980<br />
EI-Mossallamy, Y. ((1996.), Ein Berechnungsmodell zum Tragverhalten der<br />
kombinirten Pfahl-Plattengründung. Dissertation, Fachberich Bauingenieurwesen<br />
der Technichen Hochschule Darmstadt.<br />
EI-Mossallamy, Y. ((2008.), Modelling the behaviour of piled raft applying Plaxis 3D<br />
Foundation Version 2,Plaxis Bulletin, issue 23/March 2008. str 10-13.Plaxix<br />
BV, Delft<br />
EI-Mossallamy, Y., and Franke, E. (1997), Pile Rafts-Numerical Modeling to Simulate<br />
the Behavior of Pile-Raft Foundations. Published by the authors, Darmstadt,<br />
Germany.<br />
Fleming, W.G.K., Weltman, A.J., Randolph, M.F:, Elson, W.K., (1992.), Piling<br />
Engineering, Blackie&Son Ltd, Glasgow and London.<br />
126
Focht, J.A. (1967.)Discusion to paper by Coyle and Reese, J.S.M.F.D., ASCE, Vol 93,<br />
SM1: 133-138Fox, E.N.,(1948.) The mean elastic settlement of a uniformlyloaded<br />
area at depth below the round surface. Proceedings of the 2nd<br />
International Conference ISSMFE, Rotterdam, Vol.1. 129-132.<br />
Focht, J.A., Koch, K.J., (1973), Rational Analysis of the Lateral Performance of<br />
Offshore Pile Groups. PROC. 5TH Offshore Tech. Conf., Huston, Vol. 2,<br />
paper OTC 1896: 701-708.<br />
Frisch, H.; Simon, A. B., (1974.), Beitrag zur Ermittlung der vertikalen und horizontalen<br />
Bettungsziffer. Bautechnik, Heft 8, 259-262<br />
GEO (1996). Pile design and construction. GEO Publication 1/96, Geotechnical<br />
Engineering Office, Civil Engineering Department, Hong Kong<br />
Hain, S. J., Lee I. K. (1978) The analysis of flexible raft pile system, Geotechnique,<br />
Vol.28, No.1 str.65-83.<br />
http://www.haywardbaker.com/services/micropiles.htm<br />
http://subsurfaceconstructors.com/pdfs/case/IllinoisDOT.pdf<br />
http://tc17.poly.edu/mp.html<br />
Jaky, J. (1944.) The Coefficient of Earth Pressure at Rest. Journal for Society of<br />
Hungarian Architects and Engineers, October, 355-358<br />
Kleiner, I. (1981.), Temeljenje na pilotima. (F. Verić, ur.), Autorizirana predavanja za<br />
seminar Temeljenje, Društvo građevinskih inženjera i tehničara – Zagreb<br />
Lisac Z. (1981.), Proračun pilota. U Verić, F., Temeljenje, poglavlje 2.3, autorizirana<br />
predavanja za seminar, Društvo građevinskih inženjera i tehničara, Zagreb<br />
Maharaj, D.K. (1996.) Application of Elastic and Elasto-Plastic Analysis for Piled<br />
Raft Foundation Ph. D. Thesis, IIT, Madras, Chennai<br />
Maharaj, D.K. (2004.), Three Dimensional Nonlinear Finite Element Analysis to<br />
Study the Effect of Raft and Pile Stiffness on the Load-Settlement Behaviour<br />
of Piled Raft Foundations. EJGE 2004<br />
Mandolini, A., and Viggiani, C. (1997), Modellazione ed analisi di piastre su pali.<br />
PhD thesis, Univ. di Napoli Federico II.<br />
Masopust, J., (2006.), Zatěžovaci zkušky pilot v Dubrovniku, Zakládání 3/2006, god<br />
XVIII, Zakládání staveb, a.s., Prag<br />
Maslov N.N. i grupa autora (1975.), Složeno fundiranje, stabilnost kosina i drenaže.<br />
Građevinska knjiga, Beograd<br />
127
Meyerhof, G., G. (1951.), The Ultinate Bearing Capacity of Foundations,<br />
Geotehnique, Vol II, 4, pp. 301- 332<br />
Meyerhof, G.G., (1959), Compaction of Sands and Bearing Capacity of Piles,<br />
J.S.M.F.D., ASCE, vol. 85: SM6:1-29<br />
Meyerhof, G.G., (1961.), The Ultimate Bearing Capacity of Wedge-shaped<br />
Foundations, Proc. V ICSMFE, pp. 105-109, Paris<br />
Ng, C.W.W., Simons, N., Menzies, B. (2004.) Soil-structure Engineering of Deep<br />
Foundations, Excavations and Tunells, Thomas Telford, London<br />
Paikowsky, S.G., Player, C.M., and Connors, P.J., 1995, A Dual Interface Apparatus<br />
for Testing Unrestricted Friction of Soil Along Solid Surfaces, Geotechnical<br />
Testing Journal, GTJODJ, Vol. 18, No. 2, pp. 168-193.<br />
Paikowsky, S.G., Hart, L. J., 2000, Development and Field Testing of Multiple Deployment<br />
Model Pile (FHWA-RD-99-194), US Department of Transportation, Federal<br />
Higway Administration, (http://www.tfhrc.gov/structur/pubs/99194/index.htm)<br />
Parry, R.H.G. and Swain, C.W (1977) Effective stress methods of calculating skin friction of<br />
driven piles in soft clay. Ground Engineering 10(3), 24-26.<br />
Parry, R.H.G. and Swain, C.W. (1977). A study of skin friction on piles in stiff clay. Ground<br />
Engineering 10(8), 33-37.<br />
Phukan, A., (1991.) Foundation in cold regions, (u Fang, H-Y, ur. Foundation<br />
engineering), Chapman&Hall, London<br />
Poulos, H.G., Davis, E.H. (1980.), Pile fpundation analysis and design, John Wiley<br />
and sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto<br />
Reese, C. L, Isenhower, W. M., Wang S.-T. (2006.), Analysis and Design of Shallow<br />
and Deep Foundations, Wiley<br />
Reimbert, M.L., Reimbert, A.M. (2001.) Retaining structure and silos, experimental<br />
and theoretical comparisons. Lavoisier Publishing, Paris<br />
Roje - Bonacci, T, (2007.), Mehanika <strong>tla</strong>, Građevinsk0-arhitektonski <strong>fakultet</strong><br />
Sveučilišta u Splitu, Split<br />
Roje-Bonacci, T., Samardžija, I. (1985.) Zaštita stambenog objekta „Kamena kuća“<br />
uz usjek željezničke pruge u Splitu, Zbornik radova „Trajnost konstrukcija“,<br />
Društvo građevinskih konstruktora Hrvatske, Brijuni, 06-09. XI. 1985.<br />
Sarač, Dž., Verić, F., Horvat, K., (1976.) Dimenzioniranje temelja dalekovodnih<br />
stupova prema vlačnoj sili, “Geotehnika “, OOUR“Georxpert” Interna<br />
publikacija, Zagrb 1976.<br />
128
Serranoa A., Olallab C., (2004) Shaft resistance of a pile embedded in rock, International<br />
Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Volume 41, Issue 1, 21-<br />
35.<br />
Shoff, A.V., Shahh, D.L. (2003) Soil mechanic and geotechnical engineering,<br />
A.A.Balkema Publishers<br />
Smith, E.A.L. (1960). “Pile-Driving Analysis by the Wave Equation”, ASCE Journal<br />
of the Soil Mechanics and Foundations Division, Volume 86, No. SM4,<br />
August 1960, Part 1, pp. 35-61.<br />
Szavits-Nossan, A., Ivšić, T. (1994.) EUROCODE 7 – geotehnika. <strong>Građevinski</strong><br />
godišnjak ’95, Hrvatsko društvo građevinskih inženjera, Zagreb, 153-208<br />
Szavits-Nossan, A., Stanić, B. (2002.) Geotehničko projektiranje prema Eurokodu 7.<br />
U M. Mulabdić (ur.) Geotehnika kroz Eurokod 7, Priopćenja 3. Savjetovanja<br />
Hrvatske udruge za mehaniku <strong>tla</strong> i geotehničko inženjerstvo, 2.-5.listopad<br />
2002., Hvar, 199-208<br />
Terzaghi, K., (1943), Theoretical Soil Mechanic. John Wiley&Sons, New York.<br />
Terzaghi, K. (1955), Evaluaation of Coefficient of Subgrade Reactions, Geotechnique,<br />
Vol 4, 297-326<br />
Terzaghi, K., Peck, R.B.,(1948), Soil Mechanic in Engineering Practice. John<br />
Wiley&Sons, New York.<br />
Tomlinson, M.J., (1979.), Some effects of pile driving on skin friction, Conf. on Beh.<br />
of piles, Inst. Civ. Engrs., London: 59-66<br />
Tomlinson, M.J., (2001.), Foundation Design and Construction, 7th ed. Prentice Hall,<br />
London.<br />
Vesic, A.B. (1961.a) Bending of beams resting on isotropic elastic solid. ASCE Jnl<br />
Engineering Mech. Div. 87, EM2: 35-53.<br />
Vesic A.B. (1961.b), Beam on Elastic Subgrade and The Winckler’s Hypothesis, Proc.<br />
5th Int. Conf. On Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol.1, p.<br />
845-850.<br />
Vesić, A. S., (1967.), A study of bearing capacity of deep foundation , Georgia Inst.<br />
of Technology, A<strong>tla</strong>nta.<br />
Werner, H. (1970.) Biegemomente elastisch eingespannter Pfähle, Beton - und<br />
Stahlbetonbau, no.2. 0.39, 1970.<br />
Willie, D. C., 1991, Foundations on Rock, London: Chapman & Hall;<br />
Winkler, E. (1867.). Die Lehre von Elastisität und Festigkeit. Dominicus, Prague, pp.<br />
182.<br />
Zakladani staveb (2003.), Vyrobni program, Praha (www.zakladani.cz)<br />
Zertsalov, M. G., Konyukhov, D. S., 2007 Analysis of piles in rock, Soil Mechanics<br />
and Foundation Engineering, Vol. 44, No. 1, 2007, 9-14<br />
http//:www.bauer-spetialtiefbau/at/dt/spetialtiefbau/bauverfahren/pdf<br />
129
Fellenius, B. H., 1984. Negative skin friction and settlement of piles. Proceedings of<br />
the Second International Seminar, Pile Foundations, Nanyang Technological<br />
Institute, Singapore, 18 p.<br />
Can. Geotech. J. 36(6): 1185–1194 (1999) | doi:10.1139/cgj-36-6-1185 | ©<br />
1999 NRC Canada; Axial capacity of tapered piles established from model tests<br />
M. Hesham El Naggar and Jin Qi Wei<br />
ANALYSIS OF STATIC AXIAL LOAD CAPACITY OF SINGLE PILES AND<br />
LARGE DIAMETER SHAFTS USING NONLINEAR LOAD TRANSFER CURVES<br />
Journal<br />
KSCE Journal of Civil Engineering<br />
Publisher<br />
ISSN<br />
Korean Society of Civil Engineers<br />
1226-7988 (Print) 1976-3808 (Online)<br />
Issue Volume 11, Number 6 / November, 2007<br />
Category<br />
DOI<br />
Pages 285-292<br />
Subject Collection<br />
Geotechnical Engineering<br />
10.1007/BF02885899<br />
Engineering<br />
SpringerLink Date Wednesday, April 09, 2008<br />
Alawneh A.S.; Nusier O.; Husein Malkawi A.I.; Al-Kateeb M.: Axial compressive<br />
capacity of driven piles in sand: a method including post-driving residual stresses;<br />
Canadian Geotechnical Journal, Volume 38, Number 2, April 2001 , pp. 364-377(14);<br />
NRC Research Press<br />
130