TANJA ROJE-BONACCI

POSEBNA POGLAVLJA IZ TEMELJENJA

AUTORIZIRANA PREDAVANJA ZA STUDENTE POSLIJEDIPLOMSKOG STUDIJA

SVEUČILIŠTE U SPLITU, GRAĐEVINSKO–ARHITEKTONSKI FAKULTET

Split, 2007.

3

1 UVOD........................................................................................ 1

2 OSNOVNE VRSTE TEMELJENJA .......................................... 4

3 ODABIR NAČINA I DUBINE TEMELJENJA ........................13

4 DUBOKO TEMELJENJE ........................................................15

5 PILOTI.....................................................................................34

6 DUBOKI MASIVNI TEMELJI .............................................. 113

7 VLAČNI TEMELJI ................................................................ 116

1

1 UVOD

TEMELJ je dio građevine kojim se opterećenja iz KONTROLIRANE građevine

prenose u PRIRODNU sredinu, tlo, na način da građevina bude trajno upotrebljiva.

TEMELJ je sastavni dio svake građevine, a oblik temelja i dubina temeljenja ovise o

vrsti građevine i osobinama tla ispod nje. Temelj nikad nije sam sebi svrha. Na slici

1.1 prikazani su osnovni pojmovi temelja.

dodirni pritisak površina tla

dubina temeljenja Df

p0 temeljna ploha

širina temelja B

Slika 1.1 Osnovni pojmovi kod temelja

Izbor načina temeljna može se prikazati dijagramom kao na slici 1.2. Način temeljenja ovisan je o nizu čimbenika koje je potrebno utvrditi prije projektiranja temelja. U protivnom temeljenje može biti ograničavajući čimbenik u ostvarenju projektirane građevine kako tehnički tako pogotovo ekonomski. Iz tog razloga potrebno je vrlo pažljivo pristupiti radnjama opisanim na slici 1.2.

PRIKUPLJANJE PODATAKA O GRAĐEVINI, POJEDINOSTIMA IZ PROJEKTA I PODATAKA O PODTEMELJNOM TLU

PODACI O GEOLOGIJI LOKACIJE

PRIKUPLJANJE PODATAKA O TEMELJENJU SUSJEDNIH GRAĐEVINA

PROGRAM I IZVEDBA ISTRAŽNIH RADOVA

OCJENA PODATAKA I ODABIR NAČINA TEMELJENJA

Slika 1.2 Postupak projektiranja temeljenja (Collin, 2002.)

PLITKO TEMELJENJE

TEMELJENJE NA POBOLJŠANOM TLU

DUBOKO TEMELJENJE

2

Collin daje izbor između tri mogućnosti. Njegov prijedlog moguće je i proširiti.

Tako Lymon i drugi (2006.) uvodi pojam HIBRIDNOG TEMELJENJA. Radi se o

kombinaciji pilota i ploča za potrebe temeljenja izrazito visokih zgrada.

Za odabir vrste i načina temeljenja, osim u najjednostavnijim slučajevima plitkog

temeljenja, često je presudan izvođač i oprema s kojom isti raspolaže. Nerijetko

izvođači, za vlastitu tehnologiju, nude i vlastite projekte. Kako se tehnologija i dalje

razvija tako se mogućnosti temeljenja šire do neslućenih razmjera.

U posljednjih dvadesetak godina pojavilo se niz novih tehnologija u području

dubokog temeljenja. To se posebno odnosi na tehnologije izrade stupnjaka – pilota.

Tu se može ukazati na tehniku mlaznog injektiranja, tehniku izrade mikropilota,

tehnniku miješanja ja licu mjesta (Mixed in place, MIP) i raznih vrsta nabijenih,

šljunčanih pilota sa ili bez dodatka veziva. Nove tehnologije izbrisale su oštru granicu

između nosivih, čvrstih tijela, pilota, uglavnom armiranih i poboljšanja temeljnog tla

mikropilotima, šljunčanim pilotima i mlazno injektiranim pilotima. U tom smislu

upozorava se čitatelj da je na geotehničaru vrlo ozbiljna odluka kako će tretirati neku

od mjera poboljšanja tla. Dok je kod pilota djelovanje jasno, kod nekih od novih

tehnologija učinci se miješaju, što može biti opasno po građevinu koja se na takve

temelje polaže.

Tehnika mlaznog injektiranja razvila se iz injektiranja za potrebe brtvljenja pri

izgradnji velikih brana. Izgradnja velikih brana je danas gotovo zaboravljena, ali je

tehnologija injektiranja ostala, napredovala i preobrazila se u vrlo korisnu tehnologiju

za izvedbu između ostalog i dubokih temelja. To naravno ne isključuje klasične

izvedbe pilota, ali bitno širi mogućnost njihove primjene.

Tehnika izrade mikropilota razvila se iz potrebe izvedbe pilota na mjestima gdje je

teško doprijeti u tlo glomaznim strojevima, kao na pr. kod sanacije starih temelja kada

je potrebno raditi u niskim podrumima. Osim te primjene mikropiloti su u upotrebi

kao mjera poboljšanja temeljnog tla. Nose razne nazive, ali se sve svodi na isto, tj. na

stupove malih promjera izvedene na licu mjesta. Tehnologije su vrlo različite. Ti

piloti imaju armaturu u središtu poprečnog presjeka. Armatura je obučena u malter

metodom injektiranja. Sve ostalo su varijante.

3

Tehnika izvedbe poboljšanja tla, koju u svom dijagramu odlučivanja spominje

Collin (2002.), sastoji se od niza različitih zahvata. To može biti poboljšanje

svojstava izvedbom šljunčanih pilota, izvedenih različitim tehnologijama, ali u suštini

istog smisla; povećanja gustoće podtemeljnog tla i ubrzanja procesa konsolidacije

učinkom radijalnog dreniranja. Može biti dinamička stabilizacija, nabijanje površine

tla teškim utegom koji sustavno slobodno pada kao i dubinsko vibriranje tla. Tu spada

i zamjena površinskih slojeva tla uz upotrebu geotekstila koji tlu dodaje vlačnu

čvrstoću i omogućuje odvajanja slojeva razne krupnoće bez potrebe izvedbe filtarskog

sloja. U poboljšanje podtemeljnog tla spadaju razne tehnike zamjene temeljnog tla

mješavinom tla i veziva. I posljednje, ali ne i konačno, tu spadaju različite tehnike

izvedbe mikropilota, mlazno injektiranih stupnjaka i slični podtemeljni zahvati

U ovom radu pokušati će se prikazati neka novija tehnološka dostignuća u

posebnim zahvatima kod temeljenja. Pri tom valja napomenuti da se gotovo

svakodnevno pojavljuju novosti u tehnološkim mogućnostima ali osnovna ideja ostaje

ista. KAKO GRADITI NA LOŠEM TLU ZAHTJEVNE GRAĐEVINE U BILO

KOJEM SMISLU.

Za podsjetnik čitatelju navesti će se samo nekoliko primjera:

- temeljenje nebodera;

- izgradnja mostova u dubokoj vodi na mulju;

- izgradnja gradova na nepodesnim terenima,

- temeljenje naftnih platformi, itd. (čitateljima je prepuštena nadopuna).

4

2 OSNOVNE VRSTE TEMELJENJA Klasifikacija temeljenja po vrstama naizgled je jednostavna. Razni autori

priklanjaju se raznim podjelama prema vlastitom iskustvu i nahođenju. U ovom radu prikazat će ih se nekoliko, s tim da je detaljna podjela prijedlog autora, kao rezultat dugogodišnjeg iskustva.

Jednu od podjela dao je Meyerhof (1951.) na način prikazan na slici 2.1. To je teoretska podjela po odnosu tla izvan temelja i položaja temeljne plohe, a služi za određivanje faktora nosivosti Nc i Nγ. Da bi problem mogao riješiti, Meyerhof je morao odabrati geometriju koja će poslužiti za određivanje potrebnih jednadžbi ravnoteže. Da bi riješio postavljenu zadaću Meyerhof dijeli temelje na one kružnog poprečnog presjeka i kavdratičnog poprečnog presjeka.

a)β= -90° b)-90°<β<0° c) β=0° d) 0°<β<90° e) β=90°

β

β

β ββ

Slika 2.1 Pet različitih mogućnosti odnosa temelja i okolnog tla kao rješenja za kut β

Rješenja za faktore nosivosti Meyerhof daje u obliku familije krivulja za kružni i kvadratični poprečni presjek, za kutove β od -90º do +90º i različite kutove unutarnjeg trenja ϕ. Ovime je obuhvatio temeljenje na uspravnom rubu, na kosini, na površini terena, plitko temeljenje, produbljeno temeljenje i duboko temeljenje.

Njegovim rješenjima se i danas koriste naši propisi za proračune nosivosti na vrh kod dubokih temelja.

2.1 PLITKO TEMELJENJE

To je svako ono temeljenje koje zadire u dubinu, dovoljnu da se zadovolje zadani uvjeti slijeganja i nosivosti, a temeljna stopa se nalazi neposredno ispod najniže kote građevine koju na sebi nosi.

Osnovni smisao plitkog temeljenja je da se opterećenje s građevine na tlo prenosi isključivo pritiskom temeljne plohe na tlo.

Definicija se temelji na primjeni modela za proračun, a koji koristi teorije razvijene na Prandtlovom modelu, Terzaghievim dopunama s stvarnim tlom i Mayerhofovim prijedlogom modela za plitke temelje i temelje na kosini. Definicija je primjenjiva i kod proračuna temelja nekom od numeričkih metoda.

5

Prema ovoj definiciji u plitka temeljenja spadaju i temelji svih podzemnih građevina bez obzira na njihovu dubinu ispod površine tla. Pri njihovom proračunu u obzir treba uzeti najmanji nadsloj q0, koji pruža kontrateret pasivnom klinu.

Po ovoj definiciji u plitka temeljenja spadaju i sva temeljenja na poboljšanom tlu, što ona u stvari i jesu, ali su uvjeti u tlu izmijenjeni.

2.1.1 Podjela plitkog temeljenja po obliku temeljne stope

Prema ovoj podjeli razlikuju se slijedeći oblici:

- temelji samci, jedan temelj- jedan stup;

- temeljne trake, nose zidove tj. opterećene su po cijeloj svojoj dužini;

PRO[IRENJE KOJE NIJE OBAVEZNO

ARMATURA STUPA

STUP

ARMATURA TEMELJA U

TEMELJNI ZID

JEDNOM SMJERU

PRESJEK

TLOCRT

SAMAC TRAKA

A AAA

A-ATEMELJARMIRANU OBA SMJERA

GLAVNA

Slika 2.2 Temelji samci i temeljne trake

- temeljni roštilji, nose zidove i stupove istovremeno (ne treba ih miješati s konstrukcijama koje imaju vezne grede između elemenata temeljenja iz drugih razloga, na pr. seizmika)

PRESJEK

TLOCRT

A-A

AAAA

TEMELJNI ROŠTILJ

Slika 2.3 Temeljni roštilji

6

- temeljne ploče, rasprostiru opterećenje od zidova i stupova građevine na veliku površinu te smanjuju njegov intenzitet, (ovo nije jedini razlog izvedbe temeljnih ploča)

KONS TANTNE

PROMJENJIVE

TEMELJNA PLOČA

DEBLJINE

TLOCRT

PRESJEK

A A

A-A

Slika 2.4 Temeljna ploča

- temeljni nosači, predstavljaju neprekinute temelje, točkasto opterećene stupovima građevine koju nose ili su podloga kolosjecima raznih šinskih vozila (kranske staze, kada nosači leže na tlu) kada su opterećeni pokretnim opterećenjem.

TEMELJNI NOSAČ

TLOCRT

PRES JEK

Slika 2.5 Temeljni nosač

2.1.2 Podjela plitkih temelja po krutosti

Ponašanje plitkih temelja ovisi o njihovoj krutosti te se i proračun mora prilagoditi ovoj činjenici. Podjela se može izvršiti na:

- krute plitke temelje (samci, trake, ponekad roštilji i ploče)

- savitljive plitke temelje (temeljni nosači, roštilji, ploče)

7

Za proračun i dimenzioniranje prema ovoj podjeli danas se koriste složeni proračuni na računalima za koje uglavnom postoje gotovi komercijalni programi.

2.2 PRODUBLJENO TEMELJENJE

To je svako ono temeljenje koje je dublje od plitkog, tj. temeljna stopa se nalazi dublje od najmanje potrebne dubine, a da zadovolji potrebe slijeganja i nosivosti. Po drugoj definiciji pod produbljenim se temeljima smatraju oni temelji čija je dodirna ploha temelj-tlo na dubini za koju vrijedi da je Df>B.

Produbljeno temeljenje se može izvesti s razloga da se izbjegne temeljenje na lošijim, površinskim slojevima tla u istovrsnom materijalu ili da se prođe kroz jedan geološki sloj na pr. kvartarni, i dohvati čvrsta stijenska podloga, dobro zbijeni slojevi šljunka i slično.

Produbljeno temeljenje ne podrazumijeva nikakve dodatne zahvate u zaštiti građevne jame niti izvedbu bilo kakvih zamjena i poboljšanja tla ispod temeljne plohe. Tim pretpostavkama je određena i moguća dubina izvedbe produbljenog temeljenja.

2.3 TEMELJENJE NA POBOLJŠANOM TLU

Ovdje spadaju svi podtemeljni zahvati koji rezultiraju izvedbom plitkog temelja po definiciji iz stavka 2.1, ali ne preuzimaju ulogu temelja. Drugim riječima ovdje spadaju najrazličitiji zahvati za poboljšanje podtemeljnog tla u smislu njegovih svojstava prvenstveno stišljivosti, a naravno i nosivosti.

Prema današnjem stanju tehnologije to su:

- zamjena materijala sa ili bez upotrebe geotekstila;

- dinamičko zbijanje tla s površine;

- dubinsko vibriranje tla;

- ubrzavanje procesa konsolidacija uspravnim drenovima;

- povećanje gustoće tla ugradnjom šljunčanih pilota;

- poboljšanje svojstava tla ugradnjom šljunčanih pilota uz vibriranje;

- poboljšanje svojstava tla mlaznim injektiranjem;

- poboljšanje svojstava tla sustavom mikropilota.

2.4 DUBOKO TEMELJENJE

Duboko temeljenje je svako ono temeljenje pri kojem se opterećenje na tlo osim preko dodirnog pritiska temeljne plohe na tlo, prenosi i trenjem po plaštu tijela ugrađenog u tlo ispod najniže kote građevine koju temelj nosi.

8

Iznimku čine jedino piloti koji opterećenje predaju izravno na čvrstu stijensku podlogu.

Duboko temeljenje primjenjuje se kod složenijih građevinskih zahvata, kada temeljno tlo, na dohvatljivoj dubini koja odgovara plitkom ili produbljenom temeljenju, nema svojstva koje mogu zadovoljiti traženu kakvoću s obzirom na dozvoljena slijeganja i /ili dozvoljenu nosivost. Duboko temeljenje primijeniti će se i kod temeljenja u dubokoj vodi u kombinaciji sa složenim geotehničkim zahvatima. Upravo je temeljenje u dubokoj vodi uzrokovalo razvoj tehnologija koje danas omogućuju radove koje svrstavamo pod naslov dubokog temeljenja.

Duboko temeljenje velikim je dijelom izvodljivo zahvaljujući naglom razvoju tehnologije. Duboki temelji se mogu podijeliti na podskupine ovisno o obliku temelja i prijenosu sila u tlo.

2.4.1 Podjela dubokih temelja

Nove tehnologije uvjetovale su pojavu novih vrsta dubokih temelja. Nastavno je klasična podjela dubokih temelja dopunjena s mogućnošću korištenja nove tehnologije.

Osnovni oblici dubokih temelja mogu se prikazati kako slijedi:

– duboki masivni temelji; pojedinačni temelji velikih tlocrtnih dimenzija (kesoni, bunari i sanduci), građevine koje s temeljem čine jedinstvenu cjelinu, kao na primjer priobalne građevine.

DOZIDAVANJE

RADNA KOMORA

KESON

OKNO

SPLAVNICA

STUP

KESONGRABILICABUNAR

NPV

POTKOPAVANJE

Slika 2.6 Duboki masivni temelji izvedeni iskopom – duboki masivni temelji –prelazni tip ka pilotima, izvedeni metodom mlaznog

injektiranja, metoda omogućava izvedbu ojačanog masivnog bloka ispod površine koju je potrebno temeljiti, nosivost ovakvog bloka računa se kao nosivost dubokog masivnog temelja koji nosi na trenje i na dodirnu plohu temelj-tlo. Ako su stupnjaci dovoljno daleko pretvaraju se u grupu pilota ili u niz pojedinačnih pilota.

9

građevina

temelj

glina

šljunkoviti pijesak

mlazno injektiranistupnjaci

Slika 2.7 Duboki masivni temelj od mlazno injektiranih stupnjaka

– piloti ili raščlanjeni duboki temelji; koji mogu opterećenje prenositi po principu jedan pilot jedan stup (pilon) ili mogu biti s naglavnom konstrukcijom spojeni u grupe koje prenose opterećenje s građevine preko naglavne konstrukcije na pilote pa u tlo.

PILOTIuspravnikosi

NAGLAVNAGREDA

STUPNAGLAVNAPLOČA

POTPORNI ZID

Slika 2.8 Duboki, raščlanjeni temelji-piloti

Ovo su samo osnovni primjeri iako nisu svi. Duboki temelji mogu se izvesti od elemenata dijafragmi. Ovisi o tlocrtnom obliku i rasporedu panela da li će se tretirati kao piloti izduženog tlocrta ili kao duboki masivni temelj. Na slici 2.9 prikazano je nekoliko mogućih tlocrtnih raspodjela ovakvih dubokih temelja.

do 2,5 mdo 2

,5 m

Slika 2.9 Tlocrtni oblici dubokih temelja izvedenih od panela tehnologijom dijagfragmi

ili mixed in place (MIP) tehnologijom

10

Tehnologija «mixed in place» također omogućava stvaranje određenog tipa dubokog temeljenja. I ovdje ovisi o obliku podzemnog tijela kako će se računski tretirati ovakav tip dubokog temeljenja.

Teško je povući oštru crtu između dubokog temeljenja i poboljšanja temeljnog tla. Šljunčani nabijeni piloti uglavnom služe za poboljšanje temeljnog tla ali uz dodatak cementnog veziva mogu postati nearmirani, nabijeni piloti. Mlazno injektiranje i mikropiloti mogu služiti u obje svrhe, pitanje je koncepta rješenja i proračunskog tretiranja zahvata. Nove tehnologije proširile su mogućnost primjene istih tehnologija izvedbe za različite geotehničke zahvate jer se isti tipovi tijela izvedenih u tlu koriste i u druge svrhe, na primjer za zaštitu građevnih jama.

Iz tih razloga je gornju podjelu dubokih temelje potrebno shvatiti veoma uvjetno. Na geotehničaru je da procijeni o kakvom se zahvatu radi i da ga proračuna i dimenzionira tako da građevina koju nosi bude sigurna i stabilna, bez obzira na to kako zahvat u tlu nazvali.

Slika 2.10 Uređaj za ″Mixed in place″ (MIP) izvedbu panela u tlu (Bauer, 2004.)

2.5 HIBRIDNO TEMELJENJE

Hibridno temeljenje nastaje kada ploča temeljena na pilotima ne leži isključivo na glavama pilota već preostalom površinom leži i oslanja se na tlo. Javlja se kod temeljenja nebodera. Lymon (2006.) daje za primjer temeljenja nebodera sa slike 2.8.

11

Slika 2.11 Neboderi u Frankfurtu na hibridnim temeljima (Lymon, 2006., prema El-

Mossallamy i Franke, 1997)

2.6 POSEBNE VRSTE TEMELJA

U ovu grupu spadaju sve vrste temelja koje nisu prethodno nabrojene.

Posebne vrste dubokih temelja, kod kojih namjena konstrukcije zahtijeva određenu dubinu, mogu zadirati tako duboko ispod razine podzemne vode da na njih uzgon ima učinak koji se ne može zanemariti. To također mogu biti građevine koje se jednim svojim dijelom nalaze potopljene u vodu (suhi dokovi, brodske prevodnice, crpne stanice). Takve građevine zahtijevaju posebne zahvate osiguranja protiv negativnog učinka uzgona.

Osim uzgona na temelje ponekad djeluju dovoljno velike vlačne sile, koje zahtijevaju posebne zahvate za njihovo savladavanje. To također zahtijeva posebne zahvate kod temeljenja.

U toj grupi prema odnosu dodirnih pritisaka i težine građevine možemo izvršiti podjelu na:

⎯ zamjenjujuće temelji; dimenzionirani tako da je u toku korištenja građevine dodirni pritisak temelj-tlo približno jednak nuli. To su krute, sandučaste konstrukcije, ukopane u tlo do potrebne dubine. Ovakvi temelji proračunski (teoretski) ne izazivaju dodatna slijeganja.

⎯ plivajući temelji; kod kojih je uzgon u toku korištenja građevine veći od njene korisne težine. Takve je temelje potrebno dodatno povezati s tlom da

12

ne dođe do isplivavanja građevine. Pri tom se mogu koristiti vlačni piloti, geotehnička sidra i neka druga tehnološka rješenja

⎯ vlačni temelji, koji moraju savladati vlačne sile da bi građevine bila stabilna i sigurna. Mogu biti gravitacioni, vlačni piloti, geotehnička sidra i slično,

2.7 PODTEMELJNE GRAĐEVINE

Ove se građevine javljaju u područjima pojave mogućih proloma tla ili pojave kaverni i pukotina velikih dimenzija. To su građevine koje moraju preuzeti opterećenje s površine i pri tom premostiti dio prostora na koji nije moguće osloniti temelje. Svaka ovakva građevina je sasvim posebna i neponovljiva. Na geotehničaru je da potraži optimalno rješenje za svaki pojedini slučaj.

13

3 ODABIR NAČINA I DUBINE TEMELJENJA Minimalna dubina temeljenja određena je propisima. Mora zadovoljiti uvjet da

temeljna ploha bude ispod dubine smrzavanja. Za Hrvatsku je to 0,8 m ispod površine terena.

U klimatskim predjelima koji su dugotrajno pod utjecajem vrlo niskih temperatura vrijede sasvim drugi uvjeti za temeljenje. Čitatelja se upućuje na literaturu (U Fang 1991.)

3.1 ODABIR PREMA ZAHTJEVIMA GRAĐEVINE

Ovaj odabir prvenstveno se oslanja na potrebe građevine, ne vodi računa o osobinama podtemeljnog tla. Odabir je prikazan tabelarno u tabeli 3.1.

Tabela 3.1 Tipična građevina i njeni temelji

GRAÐEVINA SVRHA ELEMENTI KONSTRUKCIJE TEMELJ

ZGRADA Omeđuje i zatvara prostor

zidovi, stupovi, ploče, grede

samac, traka, ploča

MOST Savladava veće raspone u prostoru

grede, ploče, rešetke, lukovi; okviri,

stupovi, zatege

samci, ploče, vlačni temelji

POTPORNA GRAÐEVINA

Savladava visinske razlike u terenu masivni zid, ploče trake, sidra

BRANE Savladava denivelaciju vode

masivni zid, ljuska, nasip trake, ploče

DIMNJACI, STUPOVI, PILONI,

TORNJEVI

Dosizanje velikih visina (antenski,

dalekovodni, žičare)

masivne, vitke konstrukcije, rešetke

samci, ploče, vlačni temelji

REZERVOARI, SILOSI

Skladištenje rasutih tereta, tekućina i

plinova

kugle, valjci, saćaste čelije

ploče, trake, roštilji

STAZE DIZALICA Kretanje dizalica

(nema diferencijalnog slijeganja)

zidovi, grede na više ležajeva na

stupovima

kontinuirani nosači

PODOVI (prostori s teškim

vozilima i sl)

Oslanjanje i prevoz teških tereta ploče

ploče na elastičnoj podlozi

AERODROMSKE PISTE

slijetanje i uzlijetanje zrakoplova

kolnička konstrukcija posebnih zahtjeva

elastični nosačna el. podlozi

KOLNICI vozila na kotačima kolnička konstrukcija elastični nosačna el. podlozi

KOLOSJECI šinska vozila šine na pragovima elastični nosačna el. podlozi

14

Općenito gledajući pobrojane su sve vrste građevina po namjeni, a ne po vrsti nosive konstrukcije. Odabir pokazuje da u građevinarstvu i nema tako velike raznolikosti u vrsti građevina, koliko bi se moglo očekivati. U tabeli su pobrojane isključivo vrste plitkog temeljenja, jer je građevina povezana isključivo s potrebnom vrste temelja ali ne i s veličinom dozvoljenog slijeganja.

3.2 ODABIR PREMA KRITERIJU DOZVOLJENOG SLIJEGANJA

Vrstu temelja potrebno je prilagoditi vrsti tla te vrsti i namjeni građevine. Vrsta i namjena građevine uvjetuju dozvoljena ukupna i diferencijalna slijeganja. Vrste temelja ovisno o kakvoći temeljnog tla i vrsti nosive konstrukcije, mogu se podijeliti na način prikazan u tabeli 321.

Tabela 3.2 Odabir načina temeljenja prema zahtjevima gornje konstrukcije

a) malo stišljiva tla, minimalne deformacije;

NOSIVA KONSTRUKCIJA VRSTA TEMELJA

građevine na stupovima temelji samci

građevine sa zidovima temeljne trake

b) jače stišljiva, nehomogena tla, veće deformacije;

NOSIVA KONSTRUKCIJA VRSTA TEMELJA

građevine na stupovima temeljni nosači temeljni roštilji

građevine s nosivim zidovima temeljni roštilji temeljne ploče

kombinacije zidova i stupova temeljni roštilji temeljne ploče

c) slabo nosiva i jako stišljiva tla;

NOSIVA KONSTRUKCIJA VRSTA TEMELJA sve vrste građevina osim nasipa duboko temeljenje sve vrste građevina i nasipi temeljenje na poboljšanom tlu

d) temeljenje na tlu različitih osobina;

NOSIVA KONSTRUKCIJA VRSTA TEMELJA sve vrste građevina osim nasipa podtemeljne građevine

U ovoj se podjeli ne pojavljuje hibridno temeljenje jer je ono više vezano za potrebe nosive konstrukcije nego za svojstva tla.

15

4 DUBOKO TEMELJENJE Prvi tip dubokih temelja bili su piloti (šipovi), na kojima su ljudi još u davna

vremena temeljili nastambe, sojenice, u močvarama i plitkim vodama, da bi se na taj način osigurali od napada neprijatelja. Taj tip dubokog temeljenja je samo sličan današnjem tipu dubokih temeljenja na pilotima, jer je dubina zabijanja tih davnih drvenih pilota reda veličine današnjeg poimanja produbljenog temeljenja.

Razvitkom tehnologije, naročito pojavom parnog stroja, pojavili su se prvi građevinski strojevi na parni pogon. Oni su omogućili nagli razvoj dubokog temeljenja. Nabijači ili makare na parni pogon mogle su zabiti duže i deblje pilote. Industrija čelika uvjetovala je pojavu čeličnih cijevi, koje su ključne u mnogim tehnologijama dubokog temeljenja ili kao elementi temelja ili kao elementi strojeva za izvedbu dubokih temelja. Osim cijevi pojavljuju se različiti čelični profili koji se koriste pri izradi dubokih temelja. Pojavio se prvi kompresor i omogućio izvedbu kesona kao tipa masivnog dubokog temelja na principu ronilačkog zvona.

Kraj 19. i početak 20. stoljeća izvršili su revolucionarne promjene u tehnološkim mogućnostima koje ni danas nisu završile.

U ovom poglavlju razmotriti će se duboko temeljenje na današnjoj razini upotrebe.

4.1 PODJELA DUBOKIH TEMELJA PREMA STUPNJU POREMEĆAJU OKOLNOG TLA

Uz sva teoretska razmatranja i podatke koji se mogu naći u literaturi, vrlo je nesigurna procjena nosivosti dubokih temelja. Teško je dobiti stvarne vrijednosti parametara čvrstoće na smicanje koji su za proračune potrebni, a još je nesigurniji podatak o vodoravnim pritiscima pomoću kojih se računa nosivost po plaštu. Stoga su Ng i ostali (2004.), na temelju analize literature (GEO, 96) i vlastitih iskustava predložili podjelu prema redu veličine poremećenja okolnog tla prilikom izvedbe dubokih temelja. Oni su dali naglasak na pilote ali je njihovu podjelu moguće poopćiti na sve duboke temelje. Poznato je da je trenje po plaštu ovisno o koeficijentu bočnog tlaka Ks koji varira od KA do KP preko K0, ovisno o tome koliko je tlo poremećeno prilikom izvedbe dubokih temelja.

Tu činjenicu koristi Ng i ostali (2004.) te dijeli duboke temelje (u konkretnom slučaju pilote) na slijedeći način:

- duboki temelji, piloti koji jako zbijaju okolno tlo, svi piloti koji se zabijaju ili nabijaju u tlo, a sami imaju značajnu zapreminu; drveni i armirano betonski predgotovljeni piloti promjera 250 do 450 mm, dužine do 20 m; prednapregnuti armiranobetonski piloti promjera 400 do 600 mm, čelične i betonske cijevi zatvorene na vrhu, nabijeni piloti betonirani u nabijenoj zatvorenoj cijevi na licu mjesta, promjera do 600 mm;

16

- duboki temelji, piloti koji malo zbijaju okolno tlo, valjani čelični profili kao na pr. H–profili, cijevi s otvorenim vrhom i slični profili male vlastite zapremine, koji u tlu zahtijevaju malo prostora i

- duboki temelji i piloti koji ne mijenjaju gustoću okolnog tla, koji se izvode iskopom tla sa ili bez zaštite iskopa i zatim ugradnjom drugog materijala, najčešće betona, u izvedeni iskop. U ovu grupu spadaju svi kopani i bušeni piloti, elementi dijafragme koji se koriste s obzirom na način prenošenja opterećenja kao piloti i slični elementi. Tu se također mogu ubrojiti svi duboki temelji tipa bunara i kesona.

U ovu podjelu autori nisu uključili tehnologije mlaznog injektiranja i mixed in place tehnologije, ali bi se one mogle svrstati u grupu temelja koji malo poremećuju okolno tlo.

Prednosti i mane ovih pilota i dubokih temelja dane su u tabeli 4.1.

Tabela 4.1 Prednosti i mane pilota prema stupnju poremećaja okolnog tla (Ng i dr. 2004.)

a) bez iskopa tla, jako poremećeno tlo

prednosti mane

a) gradivo provjerene kakvoće a) mogu se oštetiti prilikom ugradnje

b) prilagodljiva dužina čeličnih i utisnutih pilota

b) nema mogućnosti provjere podataka iz istražnih radova

c) ugradnja neovisna o razini podzemne vode

c) pomaci tla mogu uzrokovati pomake ili oštetiti već ugrađene pilote, podzemne instalacije i druge građevine

d) nema odlaganja tla d) izvedba je vrlo bučna

e) podaci pri ugradnji mogu se usporediti s podacima istražnih radova

e) vibracije mogu izazvati nepoželjne učinke na okolinu

f) nekoherentno tlo se zbija čime se poboljšava nosivost i krutost f) ne mogu se izvoditi u visinski ograničenom prostoru

g) pogodni su za nastavljanje stupova za gornju građevinu

g) mogu prouzročiti povećane porne pritiske i naknadno negativno trenje

h) relativno su jeftini h) dužina predgotovljenih pilota mora se prilagoditi mogućnostima prijevoza i prilikama na mjestu ugradnje

i) teški strojevi zahtijevaju opsežnu pripremu gradilišta na lošem temeljnom tlu

j) poteškoće pri savladavanju podzemnih prepreka (samci, kruti, krupni otpad)

k) svježe betonirani nabijeni piloti u prvo su vrijeme osjetljivi na razna oštećenja svježeg betona

17

b) bez iskopa tla s malim poremećajem prednosti mane

a) vrijedi isto kao za prethodne po a), b), c), d), e) i g) a) isto kao za prethodne pod a), b), f) i i)

b) prouzrokuju maje poremećaje u tlu i manje vibracije pri ugradnji

c) duboki temelji i piloti izvedeni strojnim iskopom tla

a) nema opasnosti od poremećenja tla

a) rizik od gubitka nekoherentnog tla prilikom iskopa, moguća smanjena nosivost i slijeganje okolnog tla

b) dužina može biti promjenjiva

b) osjetljivi na onečišćenje ili suženje pri betoniranju u nestabilnom tlu

c) moguća usporedba s podacima istražnih radova

c) kakvoću ugrađenog betona moguće je provjeriti jedino jezgrovanjem

d) nosivost je neovisna o uvjetima izvedbe

d) pri značajnom protoku vode može biti smanjena kakvoća betona

e) manja buka i trešnja u usporedbi s zabijenim i nabijenim

e) iskopani materijal zahtijeva odlagalište što povećava trošak

f) mogu postići velike dubine

d) duboki temelji i piloti izvedeni ručnim iskopom tla a) kao od a) do e) za strojni iskop a) kao prethodni a), c) i e)

b) korištenje ekonomski usporedive radne snage b) veliki rizik za sigurnost ljudi

c) ne zahtjeva veliku pripremu terena oko mjesta izvedbe c) mogućnost pojave hidrauličkog sloma

d) ne smetaju samci i slične zapreke

d) mogućnost deformacije tla i susjednih zgrada uslijed spuštanja razine podzemne vode

e) omogućuje neprekidan rad u smjenama e) rad vrlo nezdrav za radnike

g) mogu se izvoditi veliki promjeri

18

4.2 PRIJENOS SILA KOD DUBOKIH TEMELJA

Duboki temelji prenose opterećenja od građevine trenjem po plaštu i dodirnom plohom temelj-tlo. Plašt je kod ovakvih temelja znatnih površina te se njegov udio u prijenosu sila ne smije zanemariti. Samo piloti koji se oslanjaju na čvrstu stijenu, nose isključivo na dodirnu plohu temelj tlo. Tu se trenje po plaštu ne može ostvariti jer nema pomaka plašta koji bi aktivirao trenje.

Na slici 4.1 prikazan je način prenošenja sila u tlo pomoću dubokih temelja.

Q

qf qtqt D

Q

qf

qt q t DW W

masivni duboki temelj pilot ili bunar

q *(A )>>q *O*Df b tq *(A ) q *O*Df b tO

Slika 4.1 Prijenos sila preko vrha i po plaštu

Dopuštena nosivost temelja može se izraziti preko veličine ukupne sile:

Q=Qv+Qp -W (4.1)

gdje je:

( )bfs1

v A*qF1=Q , (4.2)

sila na dodirnoj plohi temelj-tlo, a

∑ ∆n

nntns2

p D*O*qF1=Q (4.3)

sila koju takav temelj može preuzeti trenjem po plaštu. Sila W je vlastita težina temelja.

U jednadžbama 4.1 do 4.3 je:

Fs - odabrani faktor sigurnosti;

19

qf - nosivost na dodirnoj (vodoravnoj) plohi temelj tlo;

Ab -površina dodirne plohe temelj - tlo;

n -broj slojeva sa značajnim trenjem po plaštu;

q tn -nosivost trenjem po plaštu pojedinog sloja;

On -opseg dijela temelja koji nosi po plaštu;

∆Dn -dio dubine temelja na kojem se ostvaruje trenje. *Eurocode 7 uvodi novi pojam: »projektna nosivost» Rcd koja je izražena kao :

Rcd= Rsk/γs+Rbk/γb (4.4)

gdje su γs i γb parcijalni koeficijenti sigurnosti za trenje po plaštu i nosivost na vrh,

sin

1siksk AqR ∑= (4.5)

ukupna sila po plaštu,

bbkbk AqR = (4.6)

ukupna sila na vrh, pri čemu je Asi površina plašta u i-tom sloju, Ab površina poprečnog presjeka vrha pilota, qsik nosivost na trenje po plaštu i-tog sloja, qb nosivost na vrh. Nosivosti se prema EUROCOD 7 računaju statistički iz podataka koji stoje na raspolaganju uz dodatne popravke sve da bi se ostalo na strani sigurnosti. Za precizne proračune potrebno je raspolagati s dobrim podacima iz istražnih radova ili instrumentiranog probnog opterećenja. Primjena na konkretno pilote biti će prikazana u poglavlju o pilotima.

*korištene su identične oznake kao u EUROCODE 7

Za proračun dodirnih pritisaka duboki temelji se ponašaju kao potpuno kruti temelji.

Na slici 4.1 vidljiva je razlika utjecaja pojedinog elementa nosivosti ovisno o obliku dubokog temelja. Pri tome je O-opseg temelja, a D-dubina na koju djeluje trenje po plaštu. Trenje po plaštu mnogo je značajnije kod pilota, pilona i bunara nego kod dubokih masivnih temelja tipa kesoni i sanduci.

Za proračun udjela plašta u prijenosu sila potrebno je dobro poznavanje raspodjele vrsta materijala i parametara čvrstoće na smicanje tih materijala po dubini do dna temelja. Za proračun nosivosti na vrh i dodatnih naprezanja koja bi mogla izazvati

20

slijeganje ispod dubokih temelja, potrebno je poznavanje osobina tla na koti dna temelja kao i na dijelu dubine ispod dodirne plohe temelj-tlo, koja je značajna za proračun i kontrolu slijeganja. Iako su duboki temelji teške građevine, oni zahtijevaju i znatan iskop materijala tla, te vlastita težina iako značajna, ne utječe bitno na povećanje dodatnih naprezanja u tlu koja izazivaju slijeganje. Ovo se ne odnosi na zabijene i nabijene pilote. Prilikom proračuna ukupnog tereta koji temelj prenosi na tlo, težinu ovih temelja treba uzeti u račun.

Plašt, osim što pomaže pri nošenju može biti i jedini prijenosnik sile (na pr. kod pilota malog promjera) ali može u određenim uvjetima doći pod utjecaj negativnog trenja i povećati ukupnu silu koju duboki temelj mora prenijeti na vrh. Detaljnije će o ove pojave opisati u nastavku.

Kod nekih vrsta dubokog temeljenja kao što su kesoni i bunari, koji se izvode na

način da se potkopavaju do trenutka dok ne izazovu slom tla ispod “noža” uslijed

opterećenja vlastitom težinom, može trenje po plaštu biti nepovoljan činilac. Osim

čvrstoće tla ispod noža takav temelj mora savladati i trenje po plaštu u trenutku

spuštanja, jer ako se to ne dogodi temelj će ostati visjeti na plaštu. Prilikom spuštanja

može se tako oblikovati nož da se oko plašta temelja ostvari aktivno stanje granične

ravnoteže što daje najmanju vodoravnu silu od koje ovisi trenje po plaštu. Za

savladavanje takvih problema postoje i drugi niz najrazličitijih tehnoloških rješenja.

4.2.1 Nosivost na vrh

Duboki temelji ne mogu izazvati lom tla zbog prekoračenja čvrstoće na smicanje, koji bi se očitovao na površini terena. Iz tih razloga trebalo je iznaći odgovarajuća teorijska rješenja koja će omogućiti proračun nosivosti dubokih temelja na vodoravnoj dodirnoj plohi temelj-tlo. Mnogi su se autori bavili ovim problemom i za razne oblike plastificiranih zona oko vrha pilota pokušali naći odgovarajuća rješenja. Na slici 4.2 prikazani su usvojeni oblici lomnih ploha koji su poslužili za proračunska rješenja (Vesić, 1967.).

21

qf

Qc )

Qa )

Df

qfqf

Qb )

σ ρv f= gD σ ρv f= gD

σ ρh 0 f= gK D σ ρh 0 f= gK D

Slika 4.2 Oblik plastificiranih zona oko dodirne plohe temelj-tlo kod dubokih temelja Prema modelu sa slike 4.2 a) proračun nosivosti dali su Terzaghi, Prandtl,

Reissner, Buismann i Caquot; sa sl 4.2. b) Meyerhof, Jáky i de Beer; sa slike 4.2 c) Vesić i Berezanstev. Postojeći propisi u Hrvatskoj prihvaćaju Meyerhof-ov model i način proračuna.

Meyerhof (1951.) daje rješenje za sve moguće varijacije dubina temelja, mijenjajući u svom izrazu za nosivost vrijednost kuta β od -90°do +90° (sl. 2.1). Kada je β=+90° radi se o dubokim temeljima. Koristi poznatu Terzaghi-evu jednadžbu za nosivost plitkih temelja u malo modificiranom obliku:

γρ+σ+= gN2BNcNq q0cf (4.7)

u kojoj je za duboke temelje kada je Df/B≥4; σ0=K0∗ρ∗g∗Df Pri tome je K0 koeficijent tlaka mirovanja, koji Meyerhof predlaže da se za pijeske uzima sa vrijednošću oko 0.5, a za gline 1.0.

β β

Dfqf

a) hrapava dodirna površina temelj - tlo

b) glatka dodirna površina temelj - tlo

B

Slika 4.3 Plastificirane zone za duboke temelje po Meyerhofu (1961.)

Ovo proizlazi iz geometrije plohe loma, koja kod dubokih temelja ne može izaći na površinu terena već se lom dešava unutar mase tla. Teorija je prikladna za temelje malih tlocrtnih površina na većoj dubini (piloti). Za temelje velikih tlocrtnih površina potrebno je ovaj odnos provjeriti. Ako je on između 1≤Df/B≤4, treba primijeniti

22

vrijednosti faktora nosivosti za produbljeno temeljenje.Za ovakve slučajeve mogu se koristiti izvorni Meyerhofovi dijagrami.

1

10

100

1000

10000

0 10 20 30 35 40 45

ϕ 0

N

Nc

Nγ

Nq

za kružni i kvadratični

za pravokutni

Slika 4.4 Dijagrami za faktore nosivosti dubokih temelja po Meyerhofu

Na slici 4.4. dati su dijagrami za vrijednosti koeficijenata nosivosti N za duboke temelje prema Meyerhofu (kada je kut β=90° kako je prikazano na slici 4.3). Meyerhof razlikuje vrijednosti faktora nosivosti ovisno o tlocrtnom obliku temelja.

U koherentnim materijalima kada za vrijednost kuta trenja možemo pretpostaviti da je ϕ≅0, faktori nosivosti iznose:

0N 1;=N ;7,5123N qc ==+π= γ (4.8)

U poglavlju o pilotima malog promjera dana je tablica (5.1) vrijednosti faktora Nc za pilote malog promjera u glinama za koje vrijedi da je ϕ≅0 a koji su dobiveni laboratorijskim i terenskim mjerenjima na velikom broju pilota i penetrometra koji odgovaraju modelski pilotima malog promjera.

4.2.2 Nosivost trenjem po plaštu

4.2.2.1 Odnos naprezanje – deformacija

23

Odnos naprezanje – deformacija za pojedinačni piloti, zabijen u pijesak, analizira Tomlinson (2001.) na način prikazan na slici 4.5.

opterećenje glave pilota

opterećenje glave pilota

A

točka A

B

točka B

C

točka C

nosivost pilota

slije

ganj

edu

bina

ispo

d gl

ave

pilo

ta

razina vrha pilota

dio opterećenja koje se prenosi na vrh

Slika 4.5 Ovisnost nosivosti po plaštu o veličini deformacije (slijegana) pilota

Iz slike je jasno da veličina nosivosti po plaštu ovisi o veličini slijeganja. Ako nema pomaka, nema ni aktiviranja trenja po plaštu. Bitna je razlika u nosivosti na trenje po plaštu ovisno o poremećenju okolnog tla prilikom izvedbe dubokih temelja. Uvažavajući da je trenje po plaštu funkcija naprezanja okomitog na površinu na kojoj se ostvaruje, uglavnom vodoravnog naprezanja σh, očito je da je trenutni bočni pritisak na plašt ključan za veličinu trenja, a o čemu je bilo govora u poglavlju 4.1.

Aktivni tlak i pasivni otpor dva su krajnja slučaja bočnih pritisaka u tlu.

Pri vodoravnoj deformaciji u tlu, veličina koeficijenta bočnog tlaka ovisi o veličini i smjeru deformacije. Za postizanje pune vrijednosti koeficijenta aktivnog pritiska dovoljna je vrlo mala deformacija, tj. vrlo malo rastezanje, da bi koeficijent postigao

24

punu vrijednost. Za aktiviranje pune vrijednosti pasivnog otpora potrebna je znatno veća tlačna deformacije tj. značajno zbijanje tla. Na slici 4.6 prikazan je odnos koeficijenata bočnog tlaka za aktivno stanje, KA, za stanje mirovanja K0, i za pasivno stanje KP.

65

2

1K00,50,40,30,20,1

aktivni pritisak

pasivni otpor

KP

KA

rastezanje zbijanje10 105 54 43 32 21 1 876 9

‰ [ ] [ %]l∆−l∆+ H H

Slika 4.6 Odnos koeficijenata bočnog tlaka za granična stanja ravnoteže i stanje mirovanja (Reimbert, 2001.)

Iz slike 4.6 jasno je da su deformacije u tlu, koje nastaju ugradnjom dubokih temelja vrlo bitne za ponašanje odnosno veličinu bočnog pritiska na plašt.

4.2.2.2 Tlak mirovanja

Mehanika tla daje teoretsko rješenje za odnose naprezanja u tlu, na dubini z, uslijed vlastite težine tla. Glavna naprezanja, uspravno i vodoravno, međusobno su zavisna. Ova su dva naprezanja, za tlo vodoravne površine, međusobno povezana koeficijentom bočnog tlaka mirovanja, K0 na način iskazan poznatom jednadžbom. v0h K σ∗=σ

Koeficijentom tlaka mirovanja, K0 bitna je veličina kod proračuna dubokih temelja koji nose pretežno trenjem po plaštu u nekoherentnim materijalima kada je okolno tlo malo poremećenu. To se uglavnom odnosi na pilote koji se zabijaju, a imaju male površine poprečnog presjeka (cijevi otvorenog vrha i različiti čelični profili). Također se može primijeniti kod proračuna kopanih dubokih temelja pod zaštitom cijevi koje se ne vade.

Koeficijent bočnog tlaka, K, koji povezuje veličine glavnih naprezanja nije jednoznačan i teško ga je odrediti. Razni autori predložili su približne vrijednosti ili izraze za koeficijent tlaka mirovanja, K0. Izrazi i vrijednosti dani su u tabeli 4.2

25

U prekonsolidiranim tlima koeficijent bočnog tlaka mirovanja može biti veći od 1 (vidi tablicu 4.3), tj. vodoravno naprezanje u stanju mirovanja je veće od uspravnog. Ovo je posljedica svojstva tla da “pamti” povijest opterećenja. Za vodoravno uslojeno tlo ovaj je odnos prikazan na slici 4.7. Javlja se ne samo u tlu već i u stijenskim masama u područjima reversnih rasjeda.

K>1

K<1

uspravnonaprezanje = *g*zσ ρv

=K*σ σh v

dubina, z

područjevodoravnognaprezanja

Slika 4.7 Područje vrijednost vodoravnih naprezanja za stanje mirovanja

Istraživanja su pokazala da je razlika u vrijednostima računatim, a prema izvornom i pojednostavnjenom Jákyevom izrazu (vidi tabelu 4.2) za kutove unutarnjeg trenja ϕ' između 20° i 45°, od 9 % do 16 % što nije zanemarivo. Tumačenje prihvatljivosti pojednostavljenog Jákyevog izraza leži u činjenici da je greška u određivanju vrijednosti kuta unutarnjeg trenja ϕ' daleko veća.

Tabela 4.2 Koeficijent bočnog tlaka mirovanja prema nekim autorima

Tlo Teorija Autor K0

26

Jáky (1944.) ( za rahli pijesak) )'sin1(

'sin321

)'sin1(ϕ+

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ϕ+

ϕ−

Jáky (1944.) pojednostavnjena 1-sinϕ'

Danski geotehnički institut (1978.)

(nagnuta površina tla iza podupore za kut β)

(1-sinϕ')(1+sinβ)

Brooker i Ireland (1965.)

(daje rezultate sličnije teoretskoj Jákyevoj jednadžbi)

0,95-sinϕ' norm

alno

kon

solid

iran

o

Šuklje (1979.) nekoherentno tlo; <0,5 koherentno tlo; >0,5

prek

onso

-lid

iran

o

plas

tično

sti

Mayne i Kulhway (1982.) (OCR=σp'/σv0, Roje-Bonacci, 2003.)

(1-sinϕ')OCRsinϕ

Terzaghi (1920.) 0,4 – 0,5

zbije

ni

pije

sak

Sherif i sur. (1982.) ρkomp – zbijena gustoća; ρmin – minimalna gustoća.

( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

ρ

ρ−ϕ− 15,5'sin1

min

komp

Moroto i Muramatsu (1987.):

Eh i Ev moduli elastičnosti tla u vodoravnom (h) i uspravnom (v) smjeru

v

h

EE

elas

tično

sti

Tschebotarioff (1973.) (ν, Poissonov koeficijent) ν−

ν1

(νmax=0,5)

U literaturi se mogu naći i preporuke za tipične vrijednosti koeficijenta, K0, te se jedna takva grupa vrijednosti daje u tabeli 4.3.

27

Tabela 4.3 Tipične vrijednosti koeficijenta tlaka mirovanja, K0 (Craig, 1997.)

Vrsta tla K0

zbijeni pijesak 0,35

rahli pijesak 0,60

normalno konsolidirana glina 0,5-0,6

prekonsolidirana glina (OCR=3,5) 1,0

jako prekonsolidirana glina (OCR=20) 3,0

Kako je smisaono bitna razlika u trenju po plaštu u koherentnim i nekoherentnim materijalima to se oni nastavno razmatraju odvojeno.

Nosivost trenjem po plaštu se može pretvoriti i u vlastitu suprotnost (negativno trenje) i vršiti na duboke temelje dodatno opterećenje.

4.2.2.3 Nosivost trenjem po plaštu u koherentnom tlu

Granična nosivost trenjem po plaštu u koherentnom tlu određena je posmičnom čvrstoćom (qt) između plašta temeljne konstrukcije i tla u dodiru, koja prikazana Coulombovim izrazom ima oblik: δσ+= tgcq nat (4.9)

gdje su:

qt - posmična čvrstoća plašt-tlo

ca - adhezija plašt-tlo

σn - pritisak tla okomito na plašt

δ - kut trenja između plašta i tla

Ako se za homogeno tlo po dubini temeljne konstrukcije okomito (normalno) naprezanje σn izrazi preko uspravnog geostatičkog naprezanja tla σvo (vidi sliku 4.8.) dobije se: z g KK svosn ρ=σ=σ (4.10)

gdje su:

KS - koeficijent pritiska tla na plašt temelja, (bočnog tlaka);

ρ*g = γ - jedinična težina tla,

28

z - dubina na kojoj promatramo naprezanja.

Uvrsti li se izraz (4.10) u izraz (4.9) može se posmičnu čvrstoću plašt-tlo prikazati: δρ+= tg z g Kcq sat (4.11)

Ako se prihvati da temeljna konstrukcija po dubini ne mijenja veličinu poprečnog presjeka, odnosno da joj je opseg O stalan, dozvoljena nosivost trenjem po plaštu prikazana preko ukupne sile trenja QP može se izraziti na način :

[ ]dz tg z g K+cFO=dz q O

F1Q

L

osa

S

L

ot

SP ∫∫ δρ= (4.12)

gdje je L debljina sloja ili visina dijela temeljne konstrukcije (D sa slike 4.1), za koju je trenje po plaštu značajno, a Fs faktor sigurnosti.

σ

σσ =Κ σ

vo

vo

vo

σvoσvosn

K

Ks

s

σvo

z

σvo = g z ρqt

Slika 4.8 Posmično i normalno naprezanje uz plašt dubokog temelja za homogeno tlo

Ukoliko tlo, kroz koje prolazi temeljna konstrukcija, nije homogeno nego se sastoji od više slojeva različitih svojstava izraz (4.10) može se napisati u već navedenom obliku u izrazu (4.3), gdje je n - broj slojeva različitih svojstava, a tnq - prosječna

vrijednost granične nosivosti u n-tom sloju određena za σn na sredini pripadajućeg sloja.

Neki autori posmičnu čvrstoću između plašta i tla izražavaju preko jediničnog otpora trenjem. Prema Meyerhof-u (1957.) jedinično trenje (fs) se izražava kao; ϕ= tg*c*5.1f us - za zabijene pilote (4.13a) ϕ= tg*cf us - za bušene pilote (4.13b)

gdje su :

z g KK svosn ρ=σ=σ

29

cu - kohezija u nedreniranim uvjetima

ϕ - kut unutarnjeg trenja koherentnog tla u dreniranom stanju

te je ukupna sila koja se može prenijeti trenjem po plaštu u tlu sa n različitih slojeva: ∑=

nsnnP f*HOQ (4.14)

U tablici 4.4 prikazan je primjer vrijednosti jediničnog otpora trenjem određen za glinu različite jednoosne tlačne čvrstoće.

Tablica 4.4 Vrijednosti fs u ovisnosti prema jednoosnoj tlačnoj čvrstoće gline, Tomlinson, 1975, prema (Poulos &Davis, 1980.)

fs (ovisno o materijalu temelja) (kPa) Jednoosna čvrstoća gline

(kPa) beton ili drvo čelik

0-72 0-34 0-34

72-144 34-48 34-48

144-288 48-62 48-57

288 62 57

Adhezija u nedreniranim uvjetima između tla i plašta (ca) ovisi o nizu uvjeta koji uključuju vrstu tla, vrstu dubokog temelja (materijal od kojeg je izrađen i svojstva površine po plaštu), te način postavljanja temelja u tlo. U idealnim uvjetima ova vrijednost mogla bi se odrediti probnim opterećenjem, ali se u praksi najčešće koriste iskustvene vrijednosti. Neke od tih vrijednosti prikazane u tablicama 4.5 i 4.6, ali se u praksi često koriste izrazi koji adheziju tretiraju kao postotak mobilizirane kohezije tla u koji je temelj postavljen. Ako se u takvom proračunu izostavi analiza svojstava površine plašta i način postavljanja temelja u tlo, takvi izrazi postaju vrlo nepouzdani.

30

Tablica 4.5. Odnos adhezije (ca) i kohezije (cu) u nedreniranim uvjetima za pilote zabijene u čvrsto koherentno tlo prema Tomlison, 1970., [20]

Uvjeti u tlu Odnos dubine zabijanja u čvrstu glinu prema

promjeru pilota

ca / cu

Pijesak ili pjeskovito tlo iznad sloja čvrste gline

< 20

> 20

1.25

0.75 - 1.25

Meka glina ili prah iznad sloja čvrste gline

< 20 (> 8)

> 20

0.40

0.70

Čvrsto kohezivno tlo bez nadsloja

< 20 (> 8)

> 20

0.40

0.40 - 0.90

Veličina koeficijenta pritiska tla na plašt temelja (KS ) izrazito je ovisna o uvjetima u tlu koji su uspostavljeni nakon postavljanja dubokog temelja. Kod kopanih dubokih temelja tlo se razrahljuje te ova vrijednost može pasti na vrijednost koeficijenta aktivnog tlaka KA. Kod zabijenih dubokih temelja tlo se oko temelja zbija, te vrijednosti koeficijenta pritiska tla na plašt temelja mogu narasti do veličine koeficijenta pasivnog otpora tla KP. U idealnim uvjetima kada bi mogli tlo zamijeniti temeljnom konstrukcijom bez vodoravnih deformacija u tlu, KS bi trebao odgovarati koeficijentu tlaka mirovanja Ko.

Tablica 4.6. Odnos adhezije (ca) i kohezije (cu) u nedreniranim uvjetima za bušene pilote u koherentnom materijalu (prema Vesić, 1967.)

Vrsta tla Faktor adhezije Vrijednost Referenca

Londonska glina

ca / cu 0.25-0.7 Tomlinson (1957)

Osjetljiva glina ca / cr 1.0 Golder (1957)

Glina koja buja ca / cu 0.5 Mohan & Chandra (1961)

31

4.2.2.4 Nosivost trenjem po plaštu u nekoherentnom tlu

Granična nosivost trenjem po plaštu u nekoherentnom tlu određena je posmičnom čvrstoćom (qt) između plašta temeljne konstrukcije i tla u dodiru, koja prema izrazu (4.11) za nekoherentno tlo ima oblik δρ= tg z g Kq st (4.15)

odnosno izraz za ukupnu silu koja se može prenijeti trenjem preko plašta postaje:

[ ]dz tg z g KFO=dz q O

F1Q

L

os

s

L

ot

sP ∫∫ δρ= (4.16)

Neke vrijednosti koeficijenta pritiska tla na plašt Ks i kuta trenja plašt-tlo δ, prikazane su u tablicama 4.7 i 4.8 kao iskustvene vrijednosti koje se koriste u praksi. Vrijednosti veličina Ks i δ ovise o vrsti tla, materijalu od kojeg je izrađen temelj, obradi površine plašta i načinu postavljanja dubokog temelja u tlo.

Tablica 4.7 Približne vrijednosti Ks za neke zabijene pilote (prema Poulos&Davis, 1980.)

Vrsta materijala pilota Vrijednost Ks

beton 1.5 ± 10 %

čelik okrugli presjek 1.1 ± 10 %

čelik H presjek 1.6 ± 10 %

Tablica 4.8 Vrijednosti Ks i δ za zabijene pilote prema Broms, 1966. (iz Cernica, 1995.)

Vrsta materijala Ks

pilota δ mala relativna gustoća tla

velika relativna gustoća tla

čelik 20° 0.5 1.0

beton 3/4 ϕ 1.0 2.0

drvo 2/3 ϕ 1.5 4.0

32

Za posmičnu čvrstoću između plašta i tla izraženu pomoću jediničnog otpora trenjem fs u nekoherentnim materijalima također se može upotrijebiti izraz (4.15). Neke vrijednosti veličine fs za temelje u nekoherentnim materijalima date su u tablici 4.9.

Tablica 4.9 Prosječne vrijednosti jediničnog otpora trenjem fs za temelj ravnih površina plašta u nekoherentnom materijalu u ovisnosti o relativnoj gustoći (prema Cernica, 1995. )

Relativna gustoća tla

Dr

Prosječna vrijednost jediničnog otpora trenjem fs (kPa)

< 0.35 10

0.35 - 0.65 10-25

0.65 - 0.85 25-70

> 0.85 70 - 110

33

NEGATIVNO TRENJE

Kod dubokih temelja oko kojih se nalazi nekonsolidirana masa stišljivog tla, javlja se dodatna vučna sila prema dolje zbog relativnog pomaka mase tla u odnosu na temelj prilikom procesa konsolidacije. Ova pojava naziva se negativno trenje. Primjer pojave negativnog trenja kod dubokih temelja koji prenose opterećenje na vrh u nestišljiv kruti sloj, prikazan je na slici 4.9.

Konsolidacija mase stišljivog tla oko pilota može biti posljedica cijelog niza razloga. Neki od njih su: opterećenje površine stišljivog tla oko pilota (cestovni nasip uz upornjak mosta), konsolidacija uslijed vlastite težine tla (svježi, nedovoljno zbijeni nasip), spuštanja nivoa podzemne vode, efekta zabijanja temelja u meko tlo.

Veličina negativnog trenja određuje se na isti način kao i veličina naprezanja koja se može prenijeti trenjem na tlo, kako je to objašnjeno u poglavljima 4.2.2.3 (nosivost trenjem po plaštu u koherentnom tlu) i 4.2.24. (nosivost trenjem po plaštu u nekoherentnom tlu). Međutim ova veličina predstavlja opterećenje na konstrukciju te je rezultantu silu negativnog trenja QNP potrebno u izrazu (4.1.), za veličinu sile koja se može prenijeti na temelj, oduzeti umjesto dodati: WQQQ NPv −−= (4.17)

Q

qtneg.

W

stišljivo tlonegativno trenjepo plaštu

slijeganje temelja

slijeganje tla

nosivi, nestišljivi sloj

Slika 4.9 Relativni pomak mase stišljivog tla oko dubokog temelja - pojava negativnog trenja

Na negativno trenje osjetljivi su piloti malog promjera koji imaju malu nosivost na vrh. Kod slabo propusnih materijala ono se razvija kroz dugo vrijeme usporedno s konsolidacijom.

34

5 PILOTI 5.1 OPĆENITO

Piloti su duboki temelji kod kojih je dužina bitno veća od poprečnog presjeka. Predstavljaju stupove koji silu s konstrukcije prenose duboko u tlo. Mogu djelovati kao pojedinačni temelji ili kao piloti u grupi, spojeni naglavnom konstrukcijom. Češća je njihova primjena u grupi. Piloti mogu u tlo prenositi i vlačnu silu koja se javlja u slučaju kada piloti djeluju kao par kod prijenosa momenata u tlo. Piloti se mogu izvoditi i kao kosi. Naglavna konstrukcija prenosi i preraspodjeljuje opterećenja od građevine na pilote. Piloti su najstarija vrsta dubokog temeljenja.

Prema Das, (2000.) piloti se koriste u uvjetima i na način prikazan na slici 5.1.

Slika 5.1 Uvjeti korištenja pilota

Na slici 5.1 (a) je piloti koji opterećenje prenosi kroz loše tlo u čvrstu stijensku podlogu, na vrh, bez sudjelovanja trenja po plaštu. Na slici 5.1 (b) pilot prenosi opterećenje dijelom na vrh a dijelom trenjem po plaštu u homogenom tlu. Pilot na slici 5.1 (c ) prenosi u tlo i vodoravna opterećenja nastala djelovanjem momenata iz gornje konstrukcije uslijed djelovanja vjetra ili potresa. Na slici 5.1 (d) pilot prolazi

35

kroz tlo koje reagira na promjenu vlage, buja ili se radi o tlu koje može kolabirati ka na pr. les. Tada je temeljenje na pilotima jedino moguće rješenje ako se dobro nosivo tlo nalazi na razumno dohvatljivoj dubini. Na slici 5.1 (e) prikazan je pilot koji je opterećen na vlak. Ovakvi se piloti mogu pojaviti kod dalekovodnih stupova, platformi za vađenje nafte, i građevina pod značajnim utjecajem uzgona. Na slici 5.1 (f) prikazana je primjena temeljenja na pilotima stupa mosta kod kojeg postoji mogućnost pojave erozije riječnog korita oko stupnog mjesta.

Na slici 5.2 prikazano je niz slučajeva primjene temeljenja na pilotima uz raspravu o opravdanosti odnosno neopravdanosti primjene takvog načina temeljenja.

a)

e) f) g) h)

b) c) d)

Slika 5.2 Uvjeti prikladni za temeljenje na pilotima, Kleiner (1981.)

Za preporučiti je primjenu pilota u slučajevima sa slike 5.2 a, i c. Za slučaj 5b postouje mogućnosti poboljšanja podtemeljnog tla pa piloti nisu uvijek optimalno rješenje. U slučajevima sa slike 5.2 d i e nema potrebe za temeljenjem na pilotima osim ako se ne radi kao i na slici 5.1 f o mogućoj pojavi erozije ispod temelja. U ostalim slučajevima potrebno je razmotriti opravdanost izvedbe pilota ovisno o kakvoći glina i stvarnom stanju na terenu.

U nastavku je dan dijagram toka odlučivanja pri odabiru vrste pilota prema preporukama Ureda za geotehničko inženjerstva, Građevinskog odjela, Gradske uprave Hong Konga (GEO 96)

36

Dijagram toka odlučivanja pri odabiru vrste pilota (Prema GEO Puvlication No. 1/96)

Sličan dijagram toka za odabir načina temeljenja preporuča i Američki institut za očuvanje šuma (Collin 2002.). Dijagram toka dan je u nastavku.

procjena poterećen ja na temelje

procj ena uvjeta u tlu i zahtjeva kon strukcije

jesu li p iloti n užni

pli tkotemeljenje

uvjeti u tlu

u vjeti opte rećenja

uvjeti u tj ecaja

na oko liš

ograničenja lokacije

razmatrenje tehničkih uvjeta za odabir vrste pilota

rang lista odgovara jućih tipova pilota prema tehničkim pokaza teljima

rang lis ta odgovarajućih tipova pilota prema cijen i koštan ja

rang lista odgovara jućih tipova pilota prema izvod ljivost i

konačn a rang l ista prema svim pokazate ljima

PR IKAZ DOBIVENIH PODATAKA INVE STITO RU S PREPORU KOM ZA ODABIR

DA

NE

37

Dijagram toka za odabir načina temeljenja - Američki institut za očuvanje šuma (Collin 2002.)

Prikupljane podataka o g rađevini, detalji projekta, podaci o lokaciji

generalna geološka si tuaci ja na lokaciji

prikup ljanje podataka o temeljenju okolnih građevina

izraditi program i izv esti is tražne radove

oc jeniti podatke i odabrati način temel jenja

poboljšanje podtemeljno g tla

druge vrstedubokog teme ljen ja

dubo ko temeljenje

zabijen i pilot i

o dabit vrstezabijenih pilota

proračun nosivosti i dužine

proračun p otrebn og nabijača

proračun zadovol java

priprema nacrta i troškovnika

plitko temeljenje

DA

NE

38

5.2 PODJELA PILOTA PREMA NAČINU IZVOĐENJA

Ovo je podjela prema tehnologiji izvođenja. Moguće ju je povezati s podjelom dubokog temeljenja općenito, kako je to učinjeno u poglavlju 4.1, jer i ona ovisi o tehnologiji. Kod ove podjele težište je na tehnologiji i načinu izvedbe, a ne toliko na utjecaju na okolno tlo u kojem se piloti izvode. Pojavom novih tehnologija ovo se područje znatno proširilo u posljednje vrijeme.

Piloti se klasičnim tehnologijama izvode kao zabijeni, utisnuti i kopani. Kada su malog promjera izvode se kao zabijeni, nabijeni, utisnuti i svrdlani. Prva tri tipa prilikom izvedbe izazivaju zbijanje tla u prostoru u kojem se izvode pa spadaju prema prethodnoj podjeli u pilote koji zbijaju okolno tlo.

Kopani piloti se izvode kada su većih promjera. Mogu se kopati bez zaštite, pod zaštitom bentonitne isplake ili pod zaštitom cijevi-kolone, koja se tijekom betoniranja pilota vadi. U ovu grupu spadaju i elementi dijafragmi, najčešće za ovu svrhu armiranobetonskih, koje kao zasebni elementi predstavljaju pilota pravokutnog poprečnog presjeka i njihovu kombinaciju. Izvode se iskopom pod zaštitom bentonitne isplake. Primjenom ove tehnologije ne zbija se okolno tlo.

Metoda mlaznog injektiranja donijela je novu vrstu pilota – stupnjaka, izvedenih u prethodno razrahljenom – razbijenom tlu u koje se pod pritiskom ugrađuje vezno sredstvo. Time se u tlu dobiva čvrsto tijelo nepravilnog vanjskog ruba.

Metoda mixed in place stvara u tlu stupnjake izvedene od autohtonog tla pomiješanog s veznim sredstvom.

ZACJEVLJENI

NABIJENI SVRDLANI

BEZ OBLOGE

cijev cijevpromjenjivog

presjeka

Frankisa cijevi bez cijevi

Raymond cijev izva|ena

Slika 5.3 Nekoliko primjera pilota izvedenih u tlu

Piloti se često koriste za temeljenje u vodi. Tada dio pilota ujedno služi kao stup.

39

5.3 PODJELA PILOTA PREMA VRSTI MATERIJALA

Drveni piloti su najstarija vrsta pilota po materijalu. Ako se nalaze u području s visokom podzemnom vodom moraju se izvesti tako da se uvijek nalaze ispod razine podzemne vode jer u tom slučaju ne trunu. Na slici 5.4 prikazano je temeljenje na pilotima stare jezgre Stockholma i posljedice spuštanja razine podzemne vode ispod glava pilota.

Slika 5.4 Rezultat istražne jame ispod temelja zgrade u staroj jezgri Stickholma (Bohm i

Stjerngren, 1981.)

Danas se malo ili gotovo uopće ne koriste. Čitatelju za proširenje znanja dana je slika 5.5 koja prikazuje opremanje glave i vrha drvenog pilota za zaštitu od oštećenja prilikom zabijanja,

Slika 5.5 Okivanje glave, vrha i nastavljanje drvenih pilota (Kleiner 1891.)

Čelični piloti mogu biti različitih oblika i različito utjecati na zbijanje okolnog tla. prethodno je rečeno da cijev zatvorenog vrha zbijaju okolno tlo dok ta ista cijev

40

otvorenog vrha, zabijena u tlo vrši vrlo mali poremećaj okolnog tla. Na slici 5.6 prikazano je nekoliko mogućih oblika čeličnih pilota.

Slika 5.6 Presjeci i detalji čeličnih pilota (Kleiner, 1981.)

Čelični piloti se ne preporučuju kao trajna vrsta temelja zbog korozije, iako su im sve druge osobine vrlo povoljne. Ako se primjene treba izvesti antikorozivnu zaštitu (premazi, elektroosmoza, debljina stijenki). Ukoliko se upotrebljavaju potrebno ih je zaštititi protiv korozije. Za slučajeve ugradnje pilota u agresivnoj sredini koriste se predgotovljeni, armiranobetonski piloti koji su manje osjetljivi na agresivno djelovanje vode.

Armirano-betonski predgotovljeni prednapregnuti piloti

Pojavili su se kao zamjena za drvene pilote. U prvom su trenutku imitirali drvene i po obliku. Kasnije im poprečni presjek postaje višekutan, a zatim pravokutan. Dobra im je strana što predstavljaju provjereni proizvod kod kojeg se može postići standardizirana kakvoća. Mana im je ograničenje dužine kako prilikom prijevoza tako i prilikom ugradnje. Ne mogu se nastavljati, a i višak dužine predstavlja poteškoću. Potrebno ih je proračunati na savijenje prilikom prijevoza na gradilište i podizanja pri zabijanju. Na slici 5.7 prikazano je nekoliko poprečnih presjeka ovih pilota i armatura. Na slici 5,8 prikazan je način podizanja pilota ovisno o dužini.

41

Slika 5.7 Predgotovljeni prednapregnuti AB piloti, presjeci i detalji armaturnog koša

Slika 5.8 Mjesta pridržanja i maksimalni momenti predgotovljenih pilota

Betonski piloti izvedeni na licu mjesta. Ovi piloti nemaju armature. Može ih se koristiti samo onda ako piloti nije opterećen na savijanje. Često se koriste u grupi kao poboljšanje temeljnog tla. Najčešće se izvode kao nabijeni i ili vibrirani.

42

Armirano-betonski piloti izvedeni na licu mjesta. Tehnologije izvedbe su različite. Prostor za pilote može se izvesti nabijanjem, zabijanjem, bušenjem i kopanjem. Zajedničko im je da se armatura ugrađuje na licu mjesta pa se dužina koševa može prilagoditi potrebama na terenu. Betoniraju se također na licu mjesta a način ugradnje betona ovisi o vrsti tehnologije izvođenja. Betoniraju se kontraktor postupkom ili ugradnjom suhog betona u otvor izveden u tlu, što ovisi o tipu tehnologije izvođenja. Ove tehnologije opisati će se naknadno. U ovu skupinu spadaju piloti izvedeni tehnologijom dijafragme.

Šljunčani piloti izvode se na licu mjesta nabijanjem šljunka u tlo. Služe kao poboljšanje temeljnog tla. Ovi piloti zbijaju okolno tlo, što im je i svrha. Ujedno djeluju kao uspravni drenovi te ubrzavaju proces konsolidacije. Treba ih pažljivo primjenjivati jer u sitnozrnom tlu mogu izazvati povećanje pornih pritisaka i smanjenje efektivnih naprezanja. Time izazivaju upravo suprotan učinak od poboljšanja uvjeta u tlu.

Piloti od kombiniranih materijala. Najčešće se radi o kombinaciji čelika i betona. Mogu se izvoditi i kombiniranjem plasitčnih cijevi, metalnih umetaka (I profila, željezničkih šina i slično) i betonske ispune ili češće zbog malih profila ispune malterom ili smjesama za injektiranje. Miješani se materijali najčešće koriste kod mikropilota.

Slika 5.9 Izrada mikropilota s plastičnom košuljicom u skučenom prostoru

Piloti od mješavine tla i veziva. U ovu grupu spadaju mlaznoinjektirani stupnjaci i piloti izvedeni Mix in place tehnologijom. Nastaju miješanjem tla i veziva koje se ubacuje različitim postupcima. Proizvođači opreme tvrde da se u svježu smjesu tla i veziva može ugraditi i armatura te teko nastaju armirane, nosive konstrukcije. Mnogo

43

se koriste za izvedbu zaštite građevnih jama jer su ujedno i vodonepropusne ako se ugrađuju u kontinuiranu stijenku.

5.4 PRIJENOS SILA

Piloti uvijek zadovoljavaju uvjet da je D/B>4 te se mogu računati prema Meyerhofovim izrazima. Prema prijenosu sila razlikujemo:

− pilote koji nose na vrh;

− pilote koji nose isključivo trenjem po plaštu (lebdeći piloti)

− pilote koji nose kombinirano.

Kod pilota koji nose na vrh i trenjem po plaštu, može se trenje po plaštu usvojiti samo za tla sa većim čvrstoćama na smicanja i to samo onda kada je moguće mobilizirati trenje po plaštu za što je potreban relativni pomak između tla i pilota (vidi sliku 4.2). Ukoliko pilot prolazi kroz izrazito stišljive slojeve ili slojeve podložne naknadnom slijeganju dolazi do pojave negativnog trenja koje povećava ukupnu silu koju pilot vrhom prenosi u tlo.

Q

Q

Q

QvQp

Q

QvQp

Q

Q >Qvz z

rahlo

čvrsto

nasip

zbijeno

c) d)

z

zbijeno

b)

-Qp max

negativno trenje

Qv

Qv Qv

Q

Q

Q

QvQpz

meko

tvrdo

a)

Qv

stišljivo

naknadno dodatno opterećenje nasipom

Slika 5.10 Odnos veličina sila koje pilot u tlo prenosi vrhom i trenjem po plaštu ovisno o kakvoći slojeva kroz koje prolazi (vodoravno šrafirani dijagram je raspodjela vrijednosti

trenja po plaštu). Vlastita težina pilota nije uključena. Slika 5.4 a) prikazuje pilot koji nosi uglavnom na vrh i nešto vrlo malo trenjem po

plaštu. Slika 5.4 b) prikazuje način prijenosa sila kod lebdećih pilota. Slika 5.4 c) prikazuje prijenos sile trenjem i na vrh sa dominantnom nosivošću u čvrstom sloju. Slika 5.4 d) prikazuje povećanje ukupne sile koju pilot nosi na vrh zbog pojave negativnog trenja.

44

5.5 PRORAČUNI NOSIVOSTI PILOTA

Nosivost pilota može se definirati kao :

- ono opterećenje koje uvjetuje slom u materijalu pilota;

- ono opterećenje pri kojem je u tlu mobilizirana puna čvrstoća na smicanje.

Međutim, u inženjerskom smislu, nosivost može biti postignuta pri mnogo manjem opterećenju. To je ono opterećenje pri kojem pilot postiže tolerantnu granicu slijeganja za građevinu kojoj je namijenjen.

U tom je smislu prihvaćen Terzaghi-ev prijedlog, da se za graničnu nosivost pilota uzme ono opterećenje, koje kao tolerantnu granicu slijeganja izaziva veličinu od 1/10 promjera ili širine pilota. Ova tolerancija može biti dobra kod pilota manjih promjera. Kod pilota velikih promjera ovo ne daje zadovoljavajuće rješenje.

Najčešće zadovoljavajuće rješenje, najgrublje rečeno, daje proračun granične nosivosti koja se zatim dijeli s odabranim faktorom sigurnosti. Tako se dobiva radno ili dozvoljeno opterećenje.

Ovaj pristup ne zadovoljava u slučajevima kada se radi o građevinama koje su vrlo osjetljive slijeganja i još više na diferencijalna slijeganja. Tada je potrebno izvršiti precizne proračune nošenja pilota po plaštu i na vrh. Ukupno slijeganje sastojati će se tada od elastične deformacije samog pilota, elastoplastične deformacije tla u koje je pilot ugrađen i slijeganja ispod vrha pilota.

Za grupe pilota analiza je još složenija u slučaju oštrih zahtjeva u pogledu slijeganja.

Najbolja rješenja daju rezultati probnih ispitivanja pilota, ali se ona rijetko rade jer su skupa.

5.5.1 Proračun nosivosti prema teoriji graničnog stanja plastične ravnoteže

Usvojimo li jednadžbu (4.1) za proračun ukupne sile koju jedan pilot može preuzeti, općenito možemo pisati, koristeći rješenje prema teoriji graničnih stanja plastične ravnoteže za nosivost na vrh i Coulomb-ov zakon za trenje po plaštu:

( ) ( ) WdztgzK cOdN 5.0NcNAQL

0saq0cbf −δγ++γ+σ+= ∫γ (5.1)

gdje je Ab-površina poprečnog presjeka vrha pilota promjera φ = d, O-opseg pilota a W-vlastita težina pilota.

Za pilote izvedene u glini, uvažavajući da je ϕ≅0, vrijedi da je Nq=1 a Nc je konstanta, izraz (5.1) se može pojednostavniti u slijedeći oblik:

45

( ) WdzcOcNAQL

0a0cbf −+σ+= ∫ (5.2)

Kohezija c je vrijednost dobivena za nedrenirane uvjete iz troosnog pokusa u laboratoriju ili dobivena iz rezultata krilne sonde (Roje-Bonacci, 2007). Za pilote koji nemaju proširenje baze na vrhu, moguće je slijedeće pojednostavljenje ako vrijedi da je Ab∗σ0≅W:

∫+=L

0acbf dzcOcNAQ (5.3)

U tablici 5.1 date su vrijednosti faktora nosivosti Nc prema nekim autorima.

Za pilote u nekoherentnim materijalima, kada je c=0, iz izraza 4.15 dobiva se:

WdztgzK OFNAQL

0sq

,0bbf −δγ+σ= ∫ ω (5.4)

pri čemu je ,0bσ efektivno uspravno naprezanje na razini vrha pilota, a ωF korekcioni

faktor za pilote koji se sužavaju prema vrhu (za konstantan poprečni presjek ωF =1). U

izrazu (5.4) zanemaren je član (0.5γd Nγ) s razloga što je njegova vrijednost vrlo mala u odnosu na član uz Nq.

Nosivost pilota može se proračunati i prema jednadžbi Terzagija koja glasi: ( ) WfLOdN 5.0NcNAQ sq0cbf −∗∗+γ+σ+= γ (5.5)

gdje je L duljina pilota na kojoj se ostvaruje trenje a fs je jedinični otpor na trenje između plašta pilota i tla koje ovisi o vrsti materijala tla i pilota. Za koherentne materijale dati su podaci za fs u tablici 4.1, a za nekoherentne u tablici 4.6. Za proračun se mogu koristiti i izrazi (4.13a) i (4.13b).

Tabela 5.1 Vrijednosti Nc za gline kod kojih vrijedi da je ϕ≅0 (prema Mayerhof, 1959.) Izvor Nc

Sanglerat: izduženi temelj 5,7 kvadratični ili kružni temelj 6,8

Craig: 5,7 Skempton:

izduženi poprečni presjek (za elemente dijafragmi) 7,5 Skempton, Meyerhof:

teoretsko rješenje, modelska ispitivanja i potvrda terenskim ispitivanjima

9

Sowers, na modelima 5<Nc<8 Mohan, za ekspanzivne gline 5,7<Nc<8,2 Rezultati penetracijskih testova:

Ladanyi, Eden: normalne gline (prema [20]) 7,4<Nc<9,3

46

osjetljive gline, laboratorij 5,7<Nc<8 osjetljive gline, terenski rezultati 5,5<Nc<7,5

Kanadski testovi 5,71<Nc<8 prosječna vrijednost 7,23

Gloucesterska glina 6,85 Delft laboratorij 5,14 Sowers; Ward i dr. Nc >5 i Nc <25

Preporuča se upotrijebiti postupak proračuna dozvoljene nosivosti na način da se

faktori nosivosti uzimaju za mobilizirani kut trenja ϕm na način da je ϕ

ϕ=ϕ

sm F

tgtg a

1,2≤Fsϕ≤ 1,8 i mobilizirana vrijednost kohezije kao cm=c/ Fsc sa 2 ≤ Fsc ≤ 3.

U nastavku se daju još neke vrijednosti otpora trenja po plaštu.

Tabela 5.2Vrijednosti faktora trenja za proračun nosivosti po plaštu bušenih pilota,

dobivenih iz rezultata laboratorijskih ispitivanja

47

Tabela 5.3 Odnos trenja po plaštu i rezultata standardnog penetracijskog pokusa (SPT)

Tabela 5.4 Odnos trenja po plaštu i rezultata standardnog penetracijskog pokusa (SPT)

Nosivost na vrh računa se iz podataka o parametrima čvrstoće na smicanje (c i ϕ), koji se

dobiju nekim od terenskih ili laboratorijskih postupaka. U tabeli 5.5 daju se podaci o jednadžbama prikladnim za korištenje kada su na raspolaganju laboratorijski podaci.

48

Tabela 5.5 Faktor nosivosti na vrh fb određen iz podataka dobivenih u laboratoriju (Ng 2004.)

Tabela 5.5 Korelacija nosivosti na vrh fb i rezultata dinamičke penetracije (Ng 2004.)

49

Caquot i Kerissel (1967.), dali su svoje izraze za proračun nosivosti temelja kod kojih je lomna ploha elipsa [26]. Uvažavajući izraz (4.15) dobiva se slijedeći izraz:

W)scc(LOsdL2N)1N(

tg1*cN

2BAQ 43

2

q0qbf −∗+∗β∗+⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡∗γ+′σ+−

ϕ+γ= γ (5.6)

pri čemu su Nq i Nγ faktori nosivosti dani u dijagramu na slici 5.8, a s3 i s4 faktori nosivosti za trenje po plaštu dani nastavno u dijagramu na slici 5.9. Koeficijent β daje odnos između adhezije na plašt i kohezije u nedreniranim uvjetima, a utvrdili su ga autori empirijski iz niza pokusa penetracije.

50

05

101520253035404550

1 10 100 1000γ qN ; N ; N’q

ϕ0 Nq - punaNγ

N'q- crtkana

Slika 5.11 Dijagrami faktora nosivosti po Caquot-Keriselu (1967)

Jednadžbu (5.5) može se raščlaniti kao i jed.(5.1), ovisno o vrsti materijala u kojem se duboki temelji nalaze. Za pilote u glini kada je ϕ≅0 dobivamo konačno jednadžbu koja odgovara jednadžbi (5.3): cLOcN*AQ cbf ∗β∗∗+= (5.7)

pri čemu je Nc=ϕ−

tg1Nq ; za ϕ=0, Nc=7, a 2

2

c7100c100

++

=β .

U koliko u glini ne možemo zanemariti kut trenja ϕ, potrebno je račun provesti prema jednadžbi (5.6). Kod pilota izrazito malih promjera može se član uz faktor nosivosti Nγ zanemariti.

Za pilote u nekoherentnim materijalima sa c=0 i dubinom sloja koji nosi na trenje L, dobiva se:

W)sd

L2N(AQ 3

2

q,0bf −∗γ+′σ= (5.8)

Faktor nosivosti s3 je funkcija kuta trenja δ između tla i plašta pilota koji se za bušene pilote uzima sa vrijednošću δ=(2/3)ϕ, a za zabijene sa δ=ϕ.

51

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0.1 1 10 100

ϕ0

δ=2/3ϕ

δ=ϕ

s3

s4

Slika 5.12 Dijagram faktora nosivost za trenje po plaštu prema Caquot-Keriselu

Proračuni po Caquot-Keriselu rađeni su za pilote okruglog poprečnog presjeka.

5.5.2 Proračun nosivosti iz rezultata statičkog penetracijskog pokusa

Statički penetracijski pokus izravno daje podatak o nosivosti vrha pilota kao vrijednost qc i podatak o sili trenja po plaštu preko vrijednosti Fl (Roje-Bonacci, 2007.). Pomoću ova dva podatka može se proračunati ukupna granična sila nošenja jednog pilota u tlu u kojem je izvršena statička penetracija kao:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

p

rlcf O

OFA*qQ (5.9)

gdje je A-površina poprečnog presjeka vrha pilota, Or-opseg pilota na dijelu koji nosi trenjem po plaštu a Op-opseg penetrometra. (qc i Fl su podaci iz statičke penetracije, Roje-Bonacci, 2007.). Dozvoljeno opterećenje jednog pilota tada iznosi:

s

fd F

QQ = (5.10)

pri čemu je Fs=2-3, faktor sigurnosti odabran u zavisnosti o tome koliko je lokacija na kojoj se piloti izvode detaljno istražena.

s3 i s4

52

Slika 5.13 Projektne vrijednosti trenja po plaštu za pilote u glini iz rezultata statičke

penetracije (Ng 2004.) str.47)

Slika 5.14 Projektne vrijednosti trenja po plaštu za pilote u pijesku (Ng 2004.)

53

5.5.3 Proračun nosivosti iz dinamičkih jednadžbi

Ovaj je proračun predviđen postojećim propisima. Osniva se na podacima koji se dobiju tokom zabijanja pilota na određenoj lokaciji. Prvi zabijeni piloti mogu se smatrati pokusnim. Postoji čitav niz izraza za ukupnu silu koju može preuzeti jedan pilot uz pomoć podataka koji se dobiju prilikom zabijanja (Vesić, 1967.). Postojeći propisi predviđaju upotrebu izraza od Jambu-a koji glasi:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

SWH

k1Qu

f (5.11)

gdje je: ( ) ;C11Ck dedu λ++= ;WW15.075.0C pd += 2e AESWHL=λ ;

pri čemu je:

- W težina malja s kojim se pilot zabija; - H visina pada malja; - S prodiranje pilota pri posljednjem udarcu; - Wp težina pilota i naglavka za zabijanje; - A poprečni presjek pilota; - E modul elastičnosti pilota;

Slika 5.15 Dijagram za određivanje ku u jednadžbi Jambu-a

Dozvoljena nosivost računa se po izrazu (5.10) uz isti način odabira faktora sigurnosti.

54

5.5.4 Proračun nosivosti iz pokusnog opterećenja

Naši propisi predviđaju i ovu mogućnost za određivanje nosivosti pilota. Pokusno opterećenje zahtijeva osiguranje znatnog balasta i dobru, preciznu, 24-satnu organizaciju geodetske službe. Jedan pokus traje oko tjedan dana. Procedura je relativno skupa i upotrebljava se u tijesnoj suradnji sa investitorom. Osim za tlačno, probno opterećenje se vrši i za vlačno opterećenje. Na slici 5.16 prikazan je balast usidren u tlo geotehničkim sidrima za pokusno opterećenje pilota u luci Gruž u Dubrovniku.

Slika 5.16 Kontrateret za pokusno opterećenje pilota, luka Gruž, Dubrovnik

Na slici 5.17 prikazani su rezultati pokusnog ispitivanja pilota u Gružu Na slici 5.18 prikazani su mogući načini nanošenja opterećenja na probni pilot.

Na slici 5.19 prikazani su rezultati ispitivanje probnog opterećenja. Rezultati se prikazuju grafički na način da se u gornjem lijevom kvadrantu prikazuje nanošenje i trajanje opterećenja u vremenu; u donjem lijevom kvadrantu su prikazani opaženi pomaci u vremenu s tim da se posebno prikazuje pomak glave pilota a posebno

55

pomak naglavne grede ako ona služi kao nosač tereta. U donjem desnom kvadrantu prikazana je deformaciona krivulja u kojoj su nanesene vrijednosti najvećih pomaka glave pilota pri određenom stupnju opterećenja. Na krivuli su vidljive i povratne deformacije nastale prilikom rasterećenja.

Slika 5.17 Grafikon rezultata pokusnog ispitivanja pilota na uspravnu silu u luci Gruž u

Dubrovniku

a) b) c)opterećenje čelična konstrukcija

za prenos opterećenja

vlačni piloti

Wmax Wmax Wmaxtijesak tijesak

Slika 5.18 Načini opterećivanja probnog pilota

Slika 5.10a) prikazuje izravno nanošenje opterećenja na pilot. Slika 5.10b) prikazuje prenos sile tijeskom sa stalka za balast na pilot. Slika 5.10c) prikazuje prijenos sile tijeskom sa konstrukcije pridržane vlačnim pilotima na pokusni pilot.

56

Slika 5.19 Grafički prikazi pokusnog opterećivanja pilota prema (Caquot, Kerisel, 1967)

Prema važećem Pravilniku prilikom izvođenja probnog opterećenja treba voditi računa o slijedećem:

Član 187.

Probno opterećenje pilota na prit isak il i na zatezanje vrši se na taj način što se reakcije tereta prenose na tlo na udaljenosti na kojoj ne utječu bitno na tlo duž pilota i što se mjerenja vezuju. na stalnu točku van područja deformacija koje izaziva probno opterećenje.

Član 188.

Stupnjevi opterećenja moraju vremenski trajati onoliko koliko je potrebno da se mogu jasno registrirati utjecaji hidirodinamičke konsolidacije i puzanja t1a.

Član 189.

Najveće opterećenje mora biti u homogenom, tlu najmanje za 50% veće od predviđenog opterećenja pilota, a u heterogenom tlu najmanje za 100% veće od tog opterećenja ili najmanje jednako predviđenoj moći nošenja pilota (opterećenje za Fs=1)

57

5.6 PILOT OPTEREĆEN VODORAVNOM SILOM

Kod prijenosa vodoravnih sila pilotom u tlo, potrebno je postići izvjesno uklještenje da bi se preuzeo moment savijanja nametnut konstrukciji. Do točke dodira pilot - tlo, statički se javlja čista konzola. Ulaskom pilota u tlo javlja se reakcija tla (podloge) u obliku otpora tla. Veličina dopuštene vodoravne sile ili djelujućeg momenta na glavu pilota, češće je ograničena veličinom dozvoljenog otklona glave pilota nego čvrstoćom tla u koje je pilot ugrađen.

Bitna je razlika u prijenosu vodoravnih sila i momenata pomoću pilota samca i pomoću grupe pilota. U grupi se naglavnom konstrukcijom djelujuće opterećenje prenosi na par ili parove sila koje piloti preuzimaju kao opterećenje duž osi (tlačno i vlačno) te se savijanje svodi na minimum. U takvim se konstrukcijama najčešće koriste grupe kosih pilota.

Pilot samac, opterećen vodoravnom silom naginje se u tlu i izaziva reakciju podloge kao i savitljivi nosač. Reakcija podloge ovisi o veličini deformacije. Veličina deformacije pak ovisi o krutosti sustava pilot - tlo.

5.6.1 Teorija prvog reda

Ova se teorija koristi kod proračuna nosača na elastičnoj podlozi. Kako je veoma pogodna za proračun na računalu, tek je njihovim razvojem dobila na značaju. Danas se metoda koristi za proračuna slijeganja temelja rezervoara. Metoda se sastoji u tome da se tlo zamjeni nizom opruga. Karakteristike opruga izražavaju se modulom reakcije podloge. Metoda se još naziva i Winklerova metoda prema njenom autoru (Winklwr, 1867.). Na slici 5.20 je prikazan Winklerov model s oprugama i greška koja nastaje njegovim korištenjem.

P

P s

s

(

(

x

x

)

)

Winklerov models oprugama

stvarno stanjeu tlu

nestišljiva podloga

Slika 5.20 Greška kod modela proračuna stvarnog nosača na tlu pomoću Winklerovog

koeficijenta

58

Postavi li se nosač u uspravan položaj u kakvom se nalaze piloti, dobiva se nosač na elastičnoj podlozi koja se odupire deformaciji u vodoravnom smjeru. To je jedina razlika između kontinuiranog nosača opterećenog točkasto (temeljni nosač opterećen stupovima i/ili zidovima) ili pokretnim opterećenjem (kranska staza) i pilota, opterećenog na glavi vodoravnom silom i/ili momentom savijanja. Na slici 5.21 prikazan je proračunski model kod kojeg je tlo zamijenjeno nizom opruga.

z

1

2

I

N

pomak

S(z)

reakcija podloge

K(z)*s(z)=q(z)

H M

Slika 5.21 Winklerov model pilota u tlu

Prethodno je pokazano da greška nastaje na rubovima izvan opterećenog područja, što je bitno kod vodoravnih nosača, dok kod proračuna pilota i zagatnih stijena ovaj nedostatak nije toliko uočljiv. Teoretsko je rješenje opće poznato i rješivo. Ostaje da se odredi ulazni parametar – reakcija podloge i rubni uvjeti potrebni za određivanje statičkog sustava nosača.

5.6.1.1 Reakcija podloge ili Winklerov koeficijent

Potrebno je odrediti pojmove da bi se moglo koristiti podatke iz literature. U tom smislu je najbolju odrednicu dao Vesić (1961.a). On razlikuje koeficijent reakcija podloge K0, dobiven ispitivanjem krutom probnom pločom 1×1 stopa (prema jednadžbi 5.14) i modul reakcije podloge KV, koji se koristi za simulaciju krutosti opruge u proračunima, a koji je između ostalog i funkcija širine i krutosti nosača.

Iz gore rečenog je vidljivo da modul reakcije podloge nije konstanta tla, jer njegova vrijednost ovisi o veličini opterećene površine, obliku opterećene površine i intenzitetu opterećenja. Primjena brojčanih vrijednosti mora se uzeti s velikim oprezom.

Postoji nekoliko načina kako se mogu kontrolirati odabrane veličine. Najčešće se to radi pomoću proračuna slijeganja neke točke uz upotrebu modula kompresije kao kontrolnog svojstva, kojeg se može mnogo pouzdanije odrediti pokusom u edometru ili probnom pločom.Prema raznim autorima postoje veze između Winklerovog koeficijenta tla K i drugih deformacijskih svojstava, dobivene uspoređivanjem.

59

Kod korištenja Winklerovog modela za proračun pilota potrebno je poznavati vrijednost ovog koeficijenta u vodoravnom smjeru. I za to postoje empirijski izrazi veza po raznim autorima.

U svom radu iz 1943. Terzaghi razmatra primjenu teorije elastičnosti u mehanici tla. U tom poglavlju govori o koeficijentu reakcije podloge potrebnom za proračun i dimenzioniranje pilota. On doslovno kaže „Vrijednost koeficijenta reakcije tla K, ne zavisi samo o prirodi tla, već i o veličini i obliku opterećene površine. Ako se ostali uvjeti ne mijenjaju, reakcija tla se smanjuje povećanjem intenziteta opterećenja. Prema tome, vrijednosti K nije konstanta određenog tla, a odnos izražen jednadžbom:

[ ]3gr/cm Ksp

= (5.12)

samo je gruba zamjena za stvarni odnos.“

U kasnijem radu Terzaghi, (1955.) predlaže određivanje koeficijenta (prema Vesiću modula) reakcija podloge Kv pomoću jediničnog koeficijenta K0 i širine stvarnog temelja B prema jednadžbi:

[ ]32

0v kg/cm B230BKK ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

= (5.13)

Jednadžba je dimenzionalna. Pri tom je:

Kv ─ uspravni modul reakcije podloge;

K0 ─ jedinični koeficijent reakcije podloge;

B ─ širina temelja u centimetrima.

Jedinični koeficijent reakcije podloge K0, određuje se probnom pločom stranice 30×30 cm (u stvari je to jedna stopa ili 0,305m).

Za kriterij je rješenje predložio Vesić (1961.) na slijedeći način:

s [cm]

s1

σ1

s =σK

s= ( )σs

σ [kPa]

1

1

sK

σ= (5.14)

Pema Vesiću (1961.) K0 se određuje za s1=2.5 cm

U svim ovim rješenjima radi se o reakciji vodoravne podloge. Za proračune savijanja pilota potrebno je odrediti koeficijent reakcije u vodoravnom smjeru što još osložnjava problem. Dok se za vodoravne podloge može vršiti ispitivanje probnom

60

pločom, to za uspravne ravnine nije moguće. Ostaju na raspolaganju samo približne izvedene veličine.

Za nekoherentne materijale Terzaghi (1955.) predlaže vrijednost jediničnog koeficijenta reakcije podloge u vodoravnom smjeru koja raste proporcionalno s dubinom prema izrazu:

z*mspK h0h == (5.15)

Za pilote koji leže u koherebtnom materijalu Terzaghi (1955.) predlaže da je reakcija podloge neovisna o dubini tj.:

spK 0h = (5.16)

U literaturi je moguće naći vrijednosti za mh kao i neke druge izraze za određivanje vodoravnog koeficijenta reakcije podloge. (Frisch &Simon 1974.).

U prilogu se daju vrijednosti za proračun reakcije podloge u vodoravnom smjeru prema Terzaghiju (1955.) za nekoherentne i koherentne materijale.

Tabela 5.6 Koeficijenti reakcije podloge u vodoravnom smjeru Kh [N/m3] gustoća

pijesak rahla srednja gusta

nepotpljeni 0,22×107 [N/m3] 0,67×107 [N/m3] 1,79×107 [N/m3]

potopljeni 0,13×107 [N/m3] 0,44×107 [N/m3] 1,08×107 [N/m3]

konzistancija

kruta vrlo kruta tvrda glina

2,4×107 [N/m3] 4,8×107 [N/m3] 9,6×107 [N/m3]

Ova je tablica prikladna za korištenje u izrazima za proračun vodoravnog modula reakcije podloge prema Terzaghuju:

za nekoherentne materijale BzKK hv ∗= [N/m3], (5.15a)

odnosno za koherenta tla, B

m2,0KK hv ∗= [N/m3]. (5.16a)

Kubo (prema Yokohama 1971.) povezuje vodoravni koeficijent reakcije podloge s brojem N udaraca SPT-a na način:

K0h=0,2 N [kg/cm3]

Prave podatke moglo bi se dobiti probnim opterećenjem pilota opterećenog vodoravnom silom.

61

5.6.1.2 Rješenje diferencijalne jednadžbe progibne linije

Općenito se može reći da je proračun pilota opterećenog vodoravnom silom vrlo složen. Za praktičnu su upotrebu mnogi autori dali metode sa određenim pojednostavljenjima. One omogućuju brze i dovoljno točne proračune potrebne za praksu.

Neka je pilot nosač dužine L i širine (promjera) B na savitljivoj podlozi, opterećen vanjskim teretom px i reakcijom tla qx. Diferencijalna jednadžba progibne linije elastičnog nosača na elastičnoj podlozi prema teoriji prvog reda ili teoriji koeficijenta reakcije podloge glasi:

( )zz4z

4pq

EIB

dzsd

−−= (5.17)

Gdje je:

sz – vodoravni pomak osi štapa na udaljenosti z od površine poluprostora;

B – promjer pilota;

EI – krutost elastičnog štapa-pilota;

qz – reakcija podloge;

pz – vanjsko opterećenje na dubini z.

Prema ovoj teoriji, na po volji odabranoj dubini z, kontinuiranog elastičnog ležaja, pomak sz proporcionalan je reakciji podloge qz. Pri tom je koeficijent proporcionalnosti ništa drugo nego koeficijent reakcije podloge, ali u vodoravnom smjeru Kh, odnosno:

h

zz K

qs = (5.18)

Uvrsti li se vrijednost za slijeganje u jed. 5.17 dobije se :

4x4

z4

*s4dz

sdλ−= (5.19)

Gdje je:

4 tla

EI4B*C

=λ . (5.20)

Da bi se jednadžba riješila moraju se uvesti još neki rubni uvjeti. Poznato je rješenje od Wernera (1970.). On razmatra dva slučaja pilota i dva slučaja opterećenja prikazanih na slici 5.22. Rješenja daje u obliku familije grafikona.

62

Slika 5.22 a) piloti i njihova opterećenja; b) raspodjela reakcije podloge

Pri tom razmatra lebdeće pilote (1 i 2) opterećene vodoravnom silom ili momentom i pilote koji imaju vodoravni otpor, ležaj na vrhu (3 i 4), s istim prethodno spomenutim opterećenjem. U izvornom radu (1970.) daje tablicu vrijednosti reakcije podloge po dubini za četiri promatrana slučaja i za slučaj kada pilot leži u krutoj glini kada je koeficijent otpora podloge nepromjenjiv s dubinom.

U proračunima je cu modul reakcije tla izračunat prema prethodno iznesenim preporukama od Terzaghija (1955.).

5.6.1.3 Terzaghi-evo rješenje i rješenja koja se na njega naslanjaju

Većina se proračuna svodi na određivanje dubine ispod koje se računski može uzeti da pilot ostaje nepomičan.

Na slici 5.23 prikazana je proračunska shema kratkog i dugog pilota malog promjera prema Terzaghi-u, pomoću koje je on dao jed. (5.21).

Klasičan izraz Terzaghi-a za fiktivnu duljinu uklještenja iznosi:

5hm dEI 216=L (5.21)

gdje je:

63

L- fiktivna duljina uklještenja; s

KKm APh

−γ=

E- modul elastičnosti pilota s-pomak glave pilota na razini terena

I- moment inercije pilota; KA, KP -koeficijenti vodoravnog pritiska u tlu

d- poprečni presjek pilota ( u nekim izrazima označeno kao B, ovisno o izvoru)

a) b) c)H H H

DL

D=

O

O

1

2∝

Slika 5.23 Kratki a) i dugi b) pilot opterećen vodoravnom silom; c) shema za proračun

momenata savijanja (Terzaghi, 1943.)

Za lebdeće pilote sa slobodnom glavom postoji jednostavno rješenje za graničnu vrijednost vodoravne sile Hu na slijedeći način (slika 5.24):

He

zrL

pL

p0

d

uu

pu

z

M =H *eu

d= promjer pilota

Slika 5.24 Skica raspodjele otpora tla duž pilota potrebna za proračun granične

vrijednosti sile H=Hu (Poulos & Davis 1980.)]

Usvoji li se sliku 5.24 kao model za proračun, može se pisati:

∫∫ ∗∗−∗∗=L

zu

z

0uu

r

r

dzdpdzdpH (5.22)

64

∫∫ ∗∗∗+∗∗∗−=∗=L

zu

z

0uuu

r

r

dzzdpdzzdpeHM (5.23)

Rješenja postoje za dva rubna slučaja kada je:

1) p0=pL=pu ; tj. za konstantnu raspodjelu otpora tla po dubini (koherentno tlo);

2) p0=0 i linearno raste do vrijednosti pL (nekoherentno tlo).

Rješenja se mogu naći u obliku dijagrama za pojedine pretpostavljene rubne uvjete u literaturi (Poulos&Davis 1980.),(Lisac, 1981.).

Werner (1970.) daje rješenje za maksimalno dozvoljenu vodoravnu silu u obliku:

w

3*)0(w*EIHκ

λ= (5.24)

gdje je:

EI – krutost pilota;

w(o) – dozvoljeni pomak glave;

4 u

EI4c*d

=λ - koeficijent ovisan o tlu, geometriji i gradivu pilota;

κw=EI*w(0).

cu – koeficijent ovisan o koeficijentu reakcije podloge (modul reakcije podloge) u vodoravnom smjeru, Kh i vrsti tla, kako je prethodno pokazano, prema Terzaghiju.

Svi ovi proračuni daju maksimalno moguće vrijednosti vodoravne sile koju pilot može preuzeti u zavisnosti o kakvoći tla, bez obzira kolika pri tom nastaje deformacija (otklon) glave pilota. Stoga je potrebno još jednom naglasiti da je češće kritična vrijednost dozvoljenog otklona, nego najveća moguća vodoravna sila ili moment savijanja kojeg ona proizvede.

Teoretsko rješenje moguće je naći u području teorije elastičnosti. Teorija daje rješenje za pomak glave pilota, a što i jest stvarno potrebno odrediti. Da bi se ono moglo odrediti mora se definirati rubne uvjete.

5.6.1.4 Rubni uvjeti

Iz gornjih razmatranja vidi se da je proračun ovisan o nizu rubnih uvjeta koje je nužno odrediti i pojednostavniti prije oblikovanja proračunskog modela. Nastavno će se ukazati na moguće rubne uvjete i njihove kombinacije o kojima ovise pojednostavljeni proračuni pilota opterećenih vodoravnom silom. Iza rubnih uvjeta dani su crteži i pripadna pojednostavljena rješenja za proračune. Podjela se može izvršiti kako slijedi:

65

Prema odnosu dužine i poprečnog presjeka pilota, može ih se podijeliti na krute i savitljive. Kako raspodjela reakcije podloge ovisi izravno o nametnutoj deformaciji u tlu to ovaj čimbenik ima važan utjecaj na model odabran za proračun.

Prema učvršćenju u naglavnu konstrukciju može ih se podijeliti na pilote upete u naglavnu konstrukciju, sl. 5.29 (što onemogućava zaokret glave pilota) i slobodne, gdje se glava ponaša kao slobodni rub konzole, sl. 5.28.

Prema dužini mogu biti kratki i dugi piloti što je donekle vezano sa stavom 1. i prikazano na slici 5.23.

Prema načinu oblikovanja reakcije podloge razlikuju se piloti izvedene u glini i piloti izvedene u pijesku a razlika u oblikovanju reakcije podloge je vidljiva na slikama 5.28 i 5.29.

Prema načinu učvršćenja donjeg kraja pilota mogu biti upeti u čvrstu podlogu (na pr. stijensku masu ili glinu čvrste konzistencije ili jako zbijene nekoherentne materijala) ili slobodno lebdeći u masi tla.

5.6.1.5 Rješenja temeljen analize pokusmpg opterećenja

Pokusno opterećenje pilota vodoravnom silom je najpouzdaniji podatak za njegovo dimenzioniranje. Radi se samo u iznimnim slučajevima jer je veoma skupo. U luci Gruž u Dubrovniku izvedeno je jedno takvo probno opterećenje prilikom izvedbe novog pristana za velike putničke brodove. Radilo se o izvedbi velikog broja kopanih (Benoto) pilota koji su između ostalog morali preuzeti vodoravni pritisak od udara broda u pristan (Masopust, 2006.). Na slikama 5.25 do 5.27 prikazani su uređaji za ispitivanje i rezultati ispitivanja.

Slika 5.25 Pokusno vodoravno opterećenje pilota – razupora između dva pilota

66

Slika 5.26 Tijesak i oprema za nanošenje vodoravnog opterećenja na jednoj strani razupore s prethodne slike

Slika 5.27 Grafički prikaz rezultata pokusnog vodoravnog opterećenja (Masopust 2006.),

luka Gruž, Dubrovnik

67

Uvažavajući sve naprijed rečeno Broms (1964.) je prikupio podatke pokusnih ispitivanja pilota opterećenih vodoravnom silom. Temeljem toga dao je niz praktičnih rješenja koja slijede.

Rješenja za lebdeći pilot u beskonačnom poluprostoru. Postoje dvije mogućnosti: pilot slobodne glave i pilot ukliještene glave.

Slika 5.28 Kruti i savitljivi pilot slobodne glave a) u glini, koherentno i b) pijesku

Rješenje za pilote sa slike 5. 28 a), za koherentno tlo, je:

dc9

Hf

u

u= (5.25)

( )f5,0d5,1eHM umax ++= (5.26)

odnosno : u2

max ch d 25,2M = (5.27)

a kako je hfd5,1L ++= (5.28)

javljaju se tri jednadžbe sa tri nepoznanice ( f, h, Hu) koje daju rješenje za Hu.

Otklon krutog štapa

Otklon sa plasti nim zglobomč

Hu

Hu

e

L

a)

Reakcija podlogeMoment savijanja

1.5 d

f

hh/2

h/2

9c du Mmax

b)

Otklon krutog štapaReakcija podloge

Moment savijanja

Hu

Hu

e

L

Mmax

f

h

3γ dLKp

e 1.5 d

f

9c du Mmax

Reakcija podlogeMoment savijanja

d

Otklon sa plasti nim zglobomč

e

Mmax

Reakcija podlogeMoment savijanja

d

f

F

68

Pri tom je cu⇒Kv prema preporukama Terzaghija (jedn. 5.16 i 5.16a)

Za savitljivi pilot sa slike 5.28a) rješenje je vezano uz poznavanje granične vrijednosti Mmax, koja ovisi o svojstvima pilota. Rješenje za graničnu vrijednost sile Hu se dobiva uvrštavajući vrijednost Mmax u jednadžbu (5.26). Tako nastaju dvije jednadžbe s dvije nepoznanice.

Za pilote u nekoherentnim materijalima, kod kojih je reakcija podloge na razini terena jednaka nuli i mijenja se s dubinom, a ovisi o veličini deformacije štapa, slika 5.28 b), rješenja su slijedeća:

Le

KgdL5.0H p

3

u +

ρ= (5.29)

maksimalni se moment pojavljuje na dubini:

gdK

H82.0f

p

uρ

= (5.30)

a iznosi:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += f

32eHM umax (5.31)

Ako se desi da je Mmax veći od maksimalno mogućeg momenta kojeg može preuzeti pilot zadanih dimenzija, tada se pilot ponaša kao “dugi, savitljivi” pilot te račun za graničnu silu treba ponoviti uvrštavajući granični moment koji pilot može preuzeti u jed. (5.31). U svim ovim jednadžbama kao i na slici 5.28 b), Kp je koeficijent koji ovisi o kutu trenja ϕ i jednak je:

)sin1/()sin1(Kp ϕ−ϕ+=

Na slici 5.29 prikazani su piloti s glavom učvršćenom u naglavnu konstrukciju, a) u koherentnm tlu i b) nekoherentnm tlu, kao i u tri različite mogućnosti dužina: kratki (kruti), srednji, i dugi (savitljivi). Za svaku je podvrstu u pojednostavljenom obliku moguće dati rješenje za najveću moguću vodoravnu silu i odgovarajući moment. I ovdje vrijedi da je:

L=1.5d+f+h (5.32)

69

za pilote u koherentnim materijalima.

Slika 5.29 Piloti pridržane glave, različitih duljina, u glini a) i pijesku b); 1) kratki; 2) srednji; 3) dugi (prema Broms, 1964)

Za pilote sa slike 5.29 a) tj. kratke pilote u koherentnim materijalima pojednostavljeni proračuni glase:

Hu=9cud(L-1.5d) (5.33)

a1)

Hu

Mmax

L d

1.5 d Mmax

9c du

a2)

1.5 d

9c du

f

h

Mmax

Mpopuštanja

MpopuštanjaHu

otklon reakcija tla moment savijanja

otklon reakcija tla moment savijanja

Hu1.5 d

f

9c du

Mpopušt.

d

a3)

otklon reakcija tla moment savijanja

b1)

Hu

Mmax

L d

Mmax

b2)

d

Mmax

Mpopuštanja

MpopuštanjaHu

otklon reakcija tlamoment savijanja

otklon reakcija tla moment savijanja

Hu Mpopušt.

d

b3)

otklon reakcija tlamoment savijanja

3γ LdKp

L

3γ LdKp

f

3γ LdKp

Mpopušt.Mpopušt.

K p =+−

11

sinsin

ϕϕ

70

Mmaks.=Hu(0.5L+0.75d) (5.34)

Za srednje duge pilote, koji imaju ograničenje sa momentom uklještenja glave u naglavni blok može se koristiti jednadžba (5.25), a za moment vrijedi jednadžba:

Mpop.=2.25cudh2-9cudf(1.5d+0.5f) (5.35)

Uvažavajući da vrijedi jed. (5.28), može se proračunati vrijednost Hu. Pri tom je nužno provjeriti da li je najveći moment, koji se javlja na dubini (f+1.5d), manji od momenta Mpop.. Ako je moment veći onda odgovara rješenje za dugi pilot sa slike 5.29 a3).

)f5,0d5,1(

M2H .pop

u += (5.36)

Za pilote sa ukliještenom glavom izvedene u nekoherentnim materijalima rješenja dana nastavno za kratki pilot:

Hu=1,5ρhL2dKp (5.37)

Maksimalni moment iznosi:

LH32=M umaks. (5.38)

Ako se desi da je Mmaks.≥ Mpopušt. tada vrijedi slučaj pilota srednje dužine sa slike 5.25 2b). Za vodoravno uravnoteženje sustava potrebno je dodati silu:

up2 HKhdL

23F −⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ρ= (5.39)

Uzme li se u obzir momente koji djeluju na glavu pilota i uvrsti li se vrijednost sile F iz jednadžbe (5.39):

Mpop.=(0,5ρhdL3Kp)-HuL (5.40)

može se izračunati vrijednost sile Hu. Proračun vrijedi kada je maksimalni moment na dubini f manji od Mpop., a dubina f može se izračunati iz jed. (5.40).

Za dugi pilot sa slike 5.29 b3), gdje se maksimalni moment Mpop. pojavljuje na dva mjesta vrijedi izraz:

.popu M2f32eH =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ + (5.41)

71

5.6.1.6 Završne napomene

Kod pilota kojima vrh leži u čvrstim materijalima, a tijelo prolazi kroz meke slojeve, pretežni će dio momenta savijanja preuzeti vrh koji za takva opterećenja mora biti ukliješten u čvrstu podlogu najmanje za dubinu jednaku dvostrukom promjeru pilota. I upeti piloti se proračunski razlikuju ovisno o tome da li su dugi ili kratki.

Kod lebdećih pilota nema ove mogućnosti. Moment ili vodoravna sila izazivaju savijanje pilota na način da se na nekoj dubini L, javlja točka u kojoj deformacija mijenja smjer te otpor prelazi na drugu stranu pilota. Deformacija je približno sinusoidalna i prigušuje se s dubinom. Za pilot velike duljine javiti će se nekoliko točaka promjene smjera savijanja. Ovo je prikazano na slici 5.24.

Današnje mogućnosti proračuna pilota, koji mora preuzeti vodoravnu silu, pomoću numeričkih metoda, svode se na to da se pilot promatra kao greda na elastičnoj podlozi, opterećena okomitom silom ili momentom na jednom rubu. U ovakvom sustavu, ležajevi mogu preuzeti tlačna i vlačna naprezanja simulirajući aktivno i pasivno stanje naprezanja u tlu. Može se primijeniti Winklerova metoda gdje je tlo zamijenjeno nizom opruga, metoda konačnih elemenata, konačnih razlika i sl. Pri tom je potrebno poznavati deformacijska svojstva tla za vodoravni smjer. Upravo ovaj detalj pravi poteškoće, jer su sve nabrojene metode monogostruko preciznije od mogućnosti određivanja vodoravnog koeficijenta reakcije i momenta reakcije podloge podloge.

Za brze provjere moći nošenja pilota opterećenog vodoravnom silom može poslužiti neki od postojećih dijagrama iz literature (Poulos i Davis, 1980.).

72

5.7 SLIJEGANJE PILOTA

Slijeganje glave pilota (prikazano na slici 5.17 i 5.19 za pokusni pilot), sastoji se od;

− elastične deformacije pilota kao stupa pod opterećenjem tlačnom silom,

− deformacije koja nastaje uslijed slijeganja tla opterećenog posmičnim silama oko

pilota koji nosi na trenje,

− deformacije tla ispod vrha pilota kao kod svakog drugog temelja.

Za pilote koji nose na vrh, u stišljivom tlu, može se primijeniti proračun kao i za plitke temelje. Za pilote u pijesku je Meyerhof (1959) na temelju analize većeg broja rezultata probnog opterećenja dao izraz za slijeganje “s”, koji vrijedi ako ispod vrha nema jače stišljivog sloja:

s

b

F30ds = (5.42)

i u koliko je korisno opterećenje pilota manje od 1/3 graničnog opterećenja. Pri tom je: db - promjer vrha pilota; Fs - faktor sigurnosti (>3) za granično opterećenje. Ovo je deformacija samo vrha bez deformacije stupa. Za gline daje Focht (1967) također analizom rezultata probnog opterećenja takozvani “koeficijent pomaka” s/sstupa koji veže na elastičnu deformaciju stupa sstupa na način:

* za duge jako opterećene pilote sa deformacijom stupa sstupa>8mm; s/sstupa je

reda veličine 0.5;

* za krute pilote kod kojih je sstupa<8mm; s/sstupa je veći i reda veličine 1.

Elektronička su računala omogućila vrlo raznolike i sofisticirane proračune u koje ulaze analize naprezanja raspodjeljenih duž pojedinog pilota i time izazvanih deformacija u tlu. Za takve analize predlaže se konzultirati literaturu (Bowles, J.H. 1974.) . Najpoznatije su metode:

− Metoda prenosa opterećnja (koristi mjerene podatke u raznim točkama duž pilota, odnosa otpora i pomaka pilota);

− Metoda teorije elastičnosti (primjenjuje jednadžbu od Mindlin-a za opterećeno podzemlje u polubeskonačnoj masi);

− Numeričke metode (konačni elementi).

Potrebno je odabrati metodu koja najbolje opisuje stvarni način prijenosa opterećenja pilotom u tlo. Bitna je razlika proračuna slijeganja lebdećih pilota od onih koji nose isključivo na vrh.

73

5.8 GRUPE PILOTA

5.8.1 Proračun nosivosti grupe pilota

Kada se iz razloga nosivosti mora izvesti više pilota da bi se preuzelo vanjsko opterećenje, govori se o grupi pilota. Prema važećim propisima smatra se da piloti djeluju u grupi ako je osni razmak između pilota:

* koji nose na vrh veći od 2.5 d; * koji nose na trenje u nekoherentnom tlu veće zbijenosti veći od 3d; * koji nose na trenje u nekoherentnom tlu male zbijenosti veći od 5d;

gdje je d-promjer pilota.

Grupa pilota može biti slobodno stojeća, sa naglavnom konstrukcijom koja ne dodiruje tlo i vezana sa temeljnim blokom koji leži i na tlu (Vesić, 1967; Poulod & Davis, 1980.). Sustav pilota povezanih naglavnom pločom koja leži na tlu predstavlja ono što je prethodno nazvano „hibridno temeljenje“. U tom slučaju nose i piloti i ploča.

Kada se radi o grupi pilota potrebno je izvršiti smanjenje nosivosti grupe u odnosu na ukupno opterećenje koji mogu preuzeti svi piloti svojom pojedinačnom nosivošću. Smanjenje se vrši pomoću koeficijenta η za koje postoji više načina određivanja.

1pilota pojedinognosivost

grupi upilota nosivost ≤=η (5.43)

Za slobodnostojeću grupu postoji nekoliko empirijskih izraza:

* Prema Converse-Labarre-u (Shroff & Shah, 2003.):

( ) ( )⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

⋅−+−

ξ−=ηnm90

n1mm1n1 (5.43a)

gdje je:

m=broj redova pilota;

n=broj pilota u redu;

ξ=arctg d/s u stupnjevima;

d=promjer pilota;

s=osni razmak pilota.

74

− Nosivost grupe se smanjuje na način da se svakom pilotu (slika 5.30) nosivost

smanji za 1/16 za svaki susjedni pilot kojim je promatrani pilot okružen . Vrijedi

za S<3d.

0,94 0,87 0,82 0,80 0,77 0,72

S<3d d= promjer pilota

Slika 5.30 Vrijednosti koeficjenta η za nekoliko vrsta grupa pilota

− Nosivost grupe se smanjuje na način da se svakom pilotu nosivost pomnoži sa koeficijentom

I za svaki susjedni pilot kojim je promatrani pilot okružen pri čemu je sd81I = .

5.8.2 Djelovanje grupe pilota

Grupa pilota može djelovati kao temeljni blok na velikoj dubini. U tom slučaju, preporuča se provjeriti nosivost grupe pilota tako da se odabere manja vrijednost nosivosti iz usporednih proračuna; a) zbrajanja nosivosti svih pilota u grupi i b) rezultata proračuna nosivosti dubokog masivnog temelja dimenzija Lg×Bg, tlocrt i dubina kojega odgovara onima za promatranu grupu pilota.

Zbog utjecaja preklapanja dodatnih naprezanja koje grupa prenosi u tlo, utjecaj grupe pilota seže daleko dublje od utjecaja pojedinog pilota. Iz tog razloga potrebno je poznavati svojstva tla na većoj dubini ispod grupe pilota nego, ispod pojedinog pilota, da ne dođe do utjecaja dodatnih naprezanja u dubljim slojevima tla, koji su slabiji od plićih, i na taj način do nepovoljnog utjecaja grupe pilota po slijeganje takvog temelja kao cjeline.

Q Q Q Q

slabo tlo

dobro tlo

slabo tlo

σv50%σv25%σv10%

QvQv Qv Qv

Slika 5.31 Dubina utjecaja dodatnih naprezanja kod pojedinog pilota i pilota u grupi

75

Odnos dubine pilota i veličine tlocrta temelja bitan je za preraspodjelu dodatnih naprezanja po dubini. Da bi piloti izvršili svoju zadaću prenosa dodatnih naprezanja u dublje slojeve tla, potrebno je da budu dublji od barem dvostruke širine temeljne konstrukcije, koja na njima leži. Ukoliko je dubina pilota manja od širine temelja, učinak pilota je neznatan. Oni tada mogu poslužiti jedino da premoste površinske loše slojeve malih debljina. Ovaj učinak prikazan je na slici 4.19.

Današnje tehnologije izvedbe omogućuju izvođenje pilota velikih dužina tj. dubina. Omogućuju i izvedbu pilota sa proširenim vrhom na tim velikim dubinama te se time može povećati i njihova nostivost. To omogućuje i njihovu tlocrtnu preraspodjelu i izbjegavanje grupnog djelovanja.

B

σv50%σv25%

σv75%

D>2B D<<B

B

σv25%

σv75%

σv25%

σv50%

σv75%σv50%

Slika 5.32 Dubina utjecaja dodatnih naprezanja kod grupe pilota za različite odnose

dubine pilota D i širine temeljne plohe B (Terzaghi, Peck, 1948)

Piloti u grupi upotrebljavaju se redovito kada je potrebno preuzeti vodoravne sile ili momente savijanja koje tvori par sila. Tada neki od pilota iz grupe preuzimaju vlačne sile kako je to prikazano na slici 5.33. Sile u grupi pilota mogu se jednostavno odrediti metodama klasične grafostatike.

vla~ni pilot

dalekovodni stup privez za brod

zagatna stijena

Slika 5.33 Kada pilot prezuima vlačnu silu

Ovisno o smjeru vanjskih sila postoji mogućnost da svaki od pilota iz takve grupe bude tlačni odnosno vlačni te ih je tako potrebno i dimenzionirati.

76

5.8.3 Proračun slijeganja grupe pilota

Slijeganje pojedinog pilota iz grupe pilota ovisi o:

- načinu prenošenja opterećenja s pilota na tlo (trenjem po plaštu, prijenos na vrh ili kombinacija);

- stišljivosti slojeva tla kroz koje piloti prolaze;

- odnosu krutosti naglavne konstrukcije i pilota koje povezuje u grupu (raspodjela opterećenja sa naglavne konstrukcije na pilote) ;

- načinu oslanjanja naglavne konstrukcije (da li je naglavna konstrukcija oslonjena na tlo ili se nalazi iznad tla).

a)

Q Q Q

b)Q Q Q

Q Q Q

c)

Slika 5.34 Modeli grupe pilota za proračun slijeganja (a), grupa nepovezanih glava; b) grupa povezanih glava sa naglavnom konstrukcijom koja ne leži na tlu; c) grupa

povezanih glava sa naglavnom konstrukcijom koja leži na tlu – hibridno temeljenje)

Najjednostavniji pristup proračunu predviđanja slijeganja pilota u grupi zasnovan je na pretpostavci homogenog i izotropnog poluprostora. Tlo se promatra kao homogeno izotropno, a grupa pilota se zamjenjuje s elastičnim temeljem na dubini vrha pilota, ili kod opreznijeg pristupa problemu, na 2/3 dubine postavljanja pilota. Dimenzija zamjenjujućeg temelja određuje se uz pretpostavku da se sila trenja rasprostire postepeno oko pilota pod kutom ϕ/4 (vidi sliku 5.35), a dobivena površina zamjenjuje se s pravokutnikom dimenzija Bg×Lg. Opterećenje, p, na tako dobivenoj površini može se odrediti, uz pretpostavku da je jednoliko raspodijeljeno, prema izrazu:

gg

PNGPNG

L*B)VV(*WWQp ∑ ∑+γ−++

= (5.34)

gdje su:

77

Q - opterećenje koje se prenosi preko naglavne konstrukcije;

WNG - težina naglavne konstrukcije;

WP - težina pojedinog pilota;

VNG - zapremina naglavne konstrukcije;

VP - zapremina pojedinog pilota.

linija {irenjanaprezanja

L

BK K K1 2 3

Si

Q

NG

W

W

PW

P WP

D

p

Slika 5.35 Pojednostavljena teorija rasprostiranja opterećenja ispod grupe pilota

Određivanje dodatnih naprezanja u tlu ispod pojedine točke Ki svodi se na proračun dodatnih naprezanja u tlu ispod savitljive opterećene plohe na površini tla. Predviđanja slijeganja iz tako dobivenih dodatnih naprezanja (označena na slici 5.35 sa si) mogu se odrediti prema nekoj od teorija za proračun slijeganja objašnjenih u teoriji mehanike tla. Gornja zona tla iznad dubine vrha pilota postaje vlačna zona. I ona se djelomično deformira ali s obzirom na pretpostavke unesene u proračun slijeganja, ove deformacije ne prate u potpunosti liniju slijeganja si. Iz tih razloga potrebno je napraviti popravak dobivenih vrijednosti slijeganja. Prema Fox-u (Lisac, 1981.) popravljena vrijednost iznosi

ω= *ss ip (5.35)

78

gdje je ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ω=ω

L*BD čimbenik popravka prikazan na slici 5.36.

Slika 5.36 Čimbenici popravka prema Fox-u

Ako piloti prenose opterećenje samo preko vrha, ova teorija može se dodatno pojednostavniti na način da se proračun predviđanja slijeganja izvrši za međusobni utjecaj niza neovisnih temelja na razini vrha temelja, a s površinom pojedinog temelja koja odgovara poprečnom presjeku pilota na vrhu i opterećenjem koje se prenosi preko pojedinog pilota.

"Točnije" metode određivanja predviđanja slijeganja grupe pilota su analitičke metode zasnovane na teoriji elastičnosti. U ovim teorijama se piloti iz grupe promatraju kao zasebni duboki temelji i računa se utjecaj pojedinog pilota na raspodjelu naprezanja ispod promatranog pilota i okolnih pilota. Utjecaj susjednih pilota na promatrani se zbraja. Utjecaj naglavne konstrukcije u ovim proračunima se obuhvaća samo kroz raspodjelu naprezanja, koje se prenosi s građevine, oslonjene na naglavnu konstrukciju, na pojedini pilot, odnosno kontrolira se difiencijalno slijeganje između pilota.

U ovim proračunima se utjecaj pojedinog dijela trenja na plaštu, na dodatno naprezanje na nekoj dubini ispod promatranog pilota, analizira kao utjecaj koncentrirane sile na dodatno naprezanje na promatranoj dubini (vidi sliku 5.37). Veličina koncentrirane sile odgovara rezultanti naprezanja trenja na odsječku plašta. Bolje rezultate proračuna slijeganja može se danas dobiti numeričkim metodama posebno metodom konačnih elemenata.

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

L/B= 1002591

1

L*BD

DL*B

79

D

d

Qp

z

r

T z∆σ

W

Slika 5.37 Utjecaj trenja po plaštu na raspodjelu dodatnog naprezanja

Ovakvi proračuni moraju obuhvatiti i odnos krutosti sustava pilot-naglavna greda-tlo, te se sam proračun neće posebno izlagati. Postupak proračuna može se pronaći u literaturi Broms (1980.), Vesić (1967.). Radi pojednostavljenja proračuna razni autori dali su tablice i dijagrame korekcionih faktora kojima se može obuhvatiti utjecaj krutosti na raspodjelu dodatnog naprezanja.

80

5.9 PRIMJENA EUROCODE 7 U PROJEKTIRANJU PILOTA

5.9.1 Općenito

Projektant mora poznavati odgovarajuće propise jer projekti pilota podliježu zakonskoj regulativi i nizu raznih propisa. Približavanjem Europskoj zajednici i izlaskom na vanjska tržišta, potrebno je poznavati europske norme (Eurokod) za projektiranje, koje uvode nov način projektiranja, bitno različit od onog u nas do sada uobičajenog (Babić i sur., 1995.; Szavitz-Nossan i Ivšić, 1994.; Szavits-Nossan i sur., 2002.).

Zato se u ovom radu daju osnove europske regulative, te pristup projektiranju po Eurokodu. Budući da piloti pripadaju području geotehnike, najveća pozornost bit će posvećena Eurokodu 7 koji obrađuje tu oblast, a koji je preveden i na hrvatski jezik. Iako on još nije obavezan za projektante, prema važećim zakonima, dobro se s njim upoznati jer uvodi neke vrlo zanimljive i prihvatljive novine u projektiranje, a koje su prisutne i u našem zakonodavstvu.

Prema Zakonu o prostornom uređenju i gradnji (Narodne novine br.: 76 od 23. 7.

2007.), Članak 14. «Bitni zahtjevi za građevinu koji se osiguravaju u projektiranju i građenju građevine su: – mehanička otpornost i stabilnost tako da predvidiva djelovanja tijekom građenja i uporabe ne

prouzroče: – rušenje građevine ili njezina dijela, – deformacije nedopuštena stupnja, – oštećenja građevnog sklopa ili opreme zbog deformacije nosive konstrukcije, – nerazmjerno velika oštećenja u odnosu na uzrok zbog kojih su nastala.»

Također se građenjem i uporabom građevine ne smije ugroziti pouzdanost drugih građevina, stabilnost tla na okolnom zemljištu, prometne površine, komunalne i druge instalacije i dr.

Ispunjenje zahtjeva iz gore navedenog Zakona odnosi se na planiranje, projektiranje, gradnju, i održavanje građevine. Osim toga, potrebna je kontrola nad svojstvima, ponašanjem i uporabom građevnih materijala. Postupak osiguranja kakvoće mora biti određen za projektiranje, proizvodnju i izvedbu.

Osnovni zahtjevi u Zakonu o prostornom uređenju i gradnji preneseni su iz Interpretativnog dokumenta ID1 (mehanička otpornost i stabilnost), na temelju kojega je nastala skupina europskih pravilnika, Eurokodova, koji u tehničkom smislu određuju mjerodavne i obvezatne uvjete za razradu "Strukturnih Eurokodova". U ID1 se navodi da osnovni zahtjevi moraju biti zadovoljeni tijekom "ekonomski opravdanog radnog vijeka" građevine.

81

Eurokod promatra građevinu kao nešto što ima svoj vijek trajanja. Taj vijek trajanja je zapravo ekonomska kategorija. S GRAĐEVINOM SE POSTUPA KAO S PROIZVODNOM KOJI NE TRAJE VJEČNO, VEĆ ODREĐENO UPORABNO VRIJEME.

Zakon o prostornom uređenju i gradnji u članku 193. stav (4) predviđa da u glavnom projektu mora biti naznačen projektirani vijek uporabe građevine.

U skladu s predviđenim ekonomski opravdanim radnim vijekom uporabe obavljaju se: istraživanja sa svrhom da se odrede osobine tla, izbor odgovarajućih građevnih materijala, postupak projektiranja, građenja i nadzora. Ekonomski opravdani vijek uporabe ne može se ni zamisliti bez prosudbe o izboru materijala.

5.9.2 Granična stanja

Osnovni su zahtjevi u primjeni Eurokoda, povezani s odgovarajućim graničnim stanjem. Određenjem graničnih stanja, uvode se mjere pouzdanosti u inženjerstvo. U projektiranju i građenju ne mogu se izbjeći stanovite nesigurnosti. Subjektivne se nesigurnosti mogu umanjiti osiguranjem kakvoće. Za objektivne se nesigurnosti, u procesu projektiranja određuju čimbenici, koji će osigurati tražene stupnjeve pouzdanosti građevine. Svi Eurokodovi, pa tako i Eurokod 7 imaju pristup proračunima koji se temelje na PARCIJALNIM FAKTORIMA SIGURNOSTI za opterećenja i za sva svojstva gradiva od kojih se predmetna građevina izvodi. Parcijalni se faktori vežu uz određeno granično stanje.

U fazi projektiranja, da bi se odredilo stanje građevine u odnosu na neko granično stanje, primjenjuju se odgovarajući proračunski modeli koji se, ako je potrebno, mogu dopuniti rezultatima probnog opterećenja.

Osnovna je podjela na: – krajnje granično stanje; – granično stanje uporabivosti.

Krajnje granično stanje je stanje sloma ili nestabilnosti građevine (ili njezinih dijelova) u bilo kom obliku, koje može ugroziti sigurnost ljudi i/ili samu građevinu. Granično stanje uporabivosti nastaje kad građevina ne može više služiti predviđenoj svrsi zbog:

– prevelikih deformacija, pomaka, progiba i sl., pri čemu se misli i na ometanje rada strojeva i tehnoloških procesa vezanih uz tu građevinu;

– vibracija koje ometaju rad ljudi, oštećuju građevinu ili njezine dijelove.

Ovdje će se izložiti preporuke za projektiranje geotehničkih građevina prema, Eurokodu 7, u koje spadaju piloti.

5.9.2.1 Projektni zahtjevi i projektne okolnosti

82

Građevinu treba projektirati u suglasju s općim načelima iz Eurokoda 1: Osnove projektiranja i djelovanja na konstrukcije – 1. dio: Osnove projektiranja. Pritom je nužno identificirati složenost svakog geotehničkog projekta. U tom smislu Eurokoda 7 predviđa dvije mogućnosti:

– jednostavne, manje zahtjevne građevine za koje je moguće na osnovi iskustva i kvalitativnih istražnih radova osigurati temeljne zahtjeve uz zanemarivanje opasnosti za vlasništvo i živote;

– sve ostale geotehničke građevine.

GEOTEHNIČKI RAZRED

Eurokod 7, predviđa da se prije pristupa projektiranju građevina odrede geotehnički projektni zahtjevi. To se može učiniti tako da se buduća građevina svrsta u pripadni GEOTEHNIČKI RAZRED. Predviđena su tri geotehnička razreda. Pri tom se u obzir uzima: značenje i veličina građevine, njen utjecaj na okolinu (rizik za okolinu), uvjete tla i vode, seizmičnost i sl. Može se dogoditi da u kasnijim fazama projektiranja treba promijeniti početno odabranu kategoriju, a moguće je i to da se pojedini dijelovi iste građevine svrstaju u različite kategorije.

Prvi geotehnički razred

Piloti ne spadaju u ovaj geotehnički razred

Drugi geotehnički razred

Najveći dio temeljenja na pilotima spada u ovaj geotehnički razred.

Treći geotehnički razred

U njega su svrstane sve građevine koje ne pripadaju u prvi i drugi razred. To su velike i neuobičajene građevine, s velikim rizikom, te građevine u predjelima s velikom opasnošću od djelovanja potresa. Za ove građevine treba provjeriti sve najnepovoljnije moguće projektne okolnosti.

Svrstavanjem građevine u geotehničke razrede, mogu se jednostavnije definirati odnosi investitor-projektant-izvođač, jer su u kategorijama navedeni minimalni zahtjevi koji uvjetuju razinu istražnih (geotehničkih), projektantskih, građevinskih i ostalih radova.

PROJEKTNE OKOLNOSTI

To su sva predvidivo moguća stanja opterećenja za vrijeme izvođenja i korištenja građevine, za koja treba dokazati da će se građevina ponašati u skladu s kriterijima za zadano granično stanje.

Projektna okolnost mora obuhvatiti:

83

– opće stanje temeljnog tla, (geološke, geotehničke, hidrogeološke i druge podatke);

– razne prirodne procese i pojave, (poplave, potresi, erozija, pojava leda i sl.); – opterećenja.

Za ocjenu stanja, odnosno prekoračenja graničnog stanja, treba odrediti dopuštene deformacije i pomake, te utjecaj nove građevine na već postojeće. Projektne okolnosti mogu biti trajne, povremene (za vrijeme gradnje ili popravljanja) i izvanredne.

Pri projektiranju u obzir treba uzeti sve relevantne projektne okolnosti. PRO-JEKTNI ZAHTJEVI se sastoje u tome da za svaku projektnu okolnost treba dokazati kako neće biti prijeđene granice odgovarajućeg graničnog stanja. Zadovoljenje projektnih zahtjeva može se dokazati:

– proračunom; – usvajanjem propisanih mjera; – primjenom modela i probnih opterećenja; – pomoću metode opažanja.

Eurokodom se uzima u obzir činjenicu da se sve projektne okolnosti ne mogu opisati i dokazati proračunom. Mnogi su se postupci i detalji izvedbe u inženjerskoj praksi pokazali dovoljno pouzdanima, prije svega na osnovi iskustva, mjerenja, praćenja konstrukcije tijekom izvođenja i slično. Eurokod nastoji takve iskustvene i slične metode, zajedno s onim računskima, uklopiti u dokazivanje stabilnosti ili uporabivosti građevine.

5.9.2.2 Trajnost

U IDl se predviđa da osnovni zahtjevi moraju biti zadovoljeni tijekom "ekonomski opravdanog radnog vijeka građevine". Trajnost građevine treba shvatiti kao razdoblje zadovoljenja osnovnih zahtjeva.

Na osnovi očekivanih unutarnjih i vanjskih djelovanja okoline treba ocijeniti njihov utjecaj na trajnost građevine i mjere zaštite, odnosno treba predvidjeti odgovarajuća svojstva ugrađenih materijala.

5.9.2.3 Provjera graničnih stanja (proračun) primjenom parcijalnih faktora

U proračunima se koriste modeli, koji uključuju sve bitne utjecaje na građevinu. Modeli moraju biti dovoljno precizni da se može predvidjeti ponašanje građevine kad se uzmu u obzir norme koje pri građenju treba zadovoljiti i stupanj pouzdanosti informacija na kojima se proračun temelji. Treba razmotriti i slučajeve kad je potrebno odstupiti od stanja (npr. opterećenja) i djelovanja koja su u proračunu predviđena. Treba odrediti međusobno djelovanje tla i građevine. Kad god je to

84

moguće, rezultate proračuna treba usporediti s opažanjima na već izvedenim građevinama. Projektiranje pomoću proračuna uključuje:

– odabir proračunskog modela; – odabir opterećenja i pomaka koji djeluju na tlo i građevinu, svojstva tla i

ostalih materijala; – dimenzije; – ograničenja, na pr. prihvatljiva slijeganja, naginjanja i sl.

Odabrani model mora moći dobro opisati granično stanje tla za promatrani slučaj. Ako za takav slučaj nema provjerenog modela, u analizama ostalih graničnih stanja treba primijeniti takve faktore da, promatrani slučaj bude dovoljno malo vjerojatan.

Projektne veličine

Projektne veličine su: opterećenja, nametnuti pomaci, svojstva tla i materijala, dimenzije i ograničenja, u projektnim modelima pri projektiranju pomoću proračuna. Svaka projektna veličina ulazi u proračun sa svojim stupnjem (faktorom) sigurnosti, a to se odnosi i na proračunski model.

NEMA GLOBALNOG FAKTORA SIGURNOSTI!

Pri odabiru projektnih veličina, treba voditi računa o posljedicama postizanja graničnog stanja, mogućnosti nepovoljne kombinacije parametara, pouzdanosti pokusa za njihovo mjerenje te traženoj kakvoći izvedbe i kontrole.

Proračunski model

Proračunski model je najčešće analitički model s mogućim pojednostavljenjima, koja moraju biti na strani sigurnosti i u skladu s opažanjima na izvedenim građevinama i/ili pouzdanijim proračunskim modelima.

Opterećenja

Opterećenja na građevinu su sile, pritisci, slijeganja i predviđene deformacije izazvane raznim utjecajima izvana (temperatura, vjetar i sl.). Opterećenja su u proračunima uvijek poznate veličine, a prema trajanju mogu biti:

– stalna (G, npr. od vlastite mase);

– povremena (Q, pokretna opterećenja, snijeg i vjetar);

– izvanredna (A, potresi, udari vozila).

Opterećenja imaju stalan položaj za različite okolnosti (G) ili promjenljiv (Q i A). Zbog svojstava tla važno je razlikovati i povremena opterećenja, (primjerice vjetrom) pri kojima tlo može imati i povećanu čvrstoću i krutost; kratkotrajna, kad treba uzeti u obzir mogućnost porasta pornih tlakova i dugotrajna opterećenja.

85

Za geotehničko su projektiranje svojstvena djelovanja: mase tla, vode i stijena, tlakova u pornoj vodi (od stalne razine i procjeđivanja), od nasipavanja i iskapanja, od opterećenja prometom, bujanje i stezanje, dugotrajnih pomaka zbog konsolidacije, negativnog trenja, pomaka i ubrzanja prouzročenih eksplozijom, potresa i dinamičkog opterećenja, leda, napregnutih sidara, i sl.

Trajanje opterećenja je bitno, pogotovo kad je povezano sa svojstvima materijala kao što je konsolidacija sitnozrnih tala. Za izvanredna opterećenja pretpostavljaju se prosječne vrijednosti.

Određivanje projektnih veličina

U geotehničkim je građevinama često prisutna voda, kao vanjska i/ili podzemna, sa stalnom i promjenljivom razinom. Zbog toga u obzir treba uzimati opterećenja od djelovanja vode i to:

– kod graničnih stanja s ozbiljnim posljedicama (obično krajnjeg graničnog stanja) projektne vrijednosti pornih tlakova i sila strujnog tlaka treba uzeti za najnepovoljnije vrijednosti koje se mogu pojaviti u ekstremnim slučajevima;

– kod graničnih stanja s manje ozbiljnim posljedicama (obično graničnog stanja uporabivosti) projektne vrijednosti zbog djelovanja vode određuju se kao najnepovoljnije u normalnim uvjetima.

Projektne vrijednosti opterećenja, Fd, procjenjuju se ili određuju obzirom na svojstveno opterećenje, Fk , prema izrazu: Fd = Fk∗γF ( 5.36)

gdje je, γF, parcijalni faktor sigurnosti za promatrano opterećenje. Svojstvene vrijednosti opterećenja, kod pilota, određene su u Eurokodovima za konstrukcije.

Na taj se način ne određuju projektne vrijednosti utjecaja tla za geotehničke proračune. Utjecaji od tla proračunavaju se sa projektnim vrijednostima gustoće tla i ostalih parametara geotehničkih materijala kako je opisano u 8. poglavlju Eurokoda 7. Na kraju ovog poglavlja priložena je tabela parcijalnih faktora za granična stanja nosivosti.

Parcijalni faktor sigurnosti, za granično stanje uporabivosti je, γF =1. Manje vrijednosti ovog faktora posljedica su mogućnosti preraspodjele opterećenja na temelje kod statički neodređenih sustava. Kod statički određenih sustava i kod neodređenih s malom mogućnošću preraspodjele opterećenja treba uzeti, γF = 1,5. Za izvanredna opterećenja, γF, je uvijek jednak 1,0.

Pri određivanju projektnih vrijednosti svojstava gradiva treba uzeti u obzir moguću razliku između svojstava gradiva ustanovljenih in situ i u laboratoriju, krtost i krutost tla i stijena te moguće vremenske učinke.

86

Projektne vrijednosti svojstava gradiva, Xd, mogu se određivati izravno ili prema svojstvenim vrijednostima, Xk, pomoću jednadžbe: Xd = Xk/γm ( 5.37)

gdje je, γm, parcijalni faktor sigurnosti svojstva gradiva. Svojstvene vrijednosti svojstava tla i stijena moraju se procijeniti uzimajući u obzir njihov utjecaj na ponašanje građevine tijekom radnog vijeka. Posebno su važni i geološki podaci te podaci o sličnim, već izvedenim građevinama.

Svojstvenu vrijednost treba, odrediti tako, da je vjerojatnost pojave nepovoljnijeg svojstva, za isto granično stanje, manja od 5%. U geotehničkoj praksi najčešće nema dovoljno podataka da se statističkom obradom dođe do svojstvenih vrijednosti. Schneider, 1997. preporuča izraz za svojstvene vrijednosti: Xk=(Xm-0,5,σ )= Xm (1-0,5 V) ( 5.18)

gdje je, Xm, srednja vrijednost promatranog svojstva tla, σ, standardna devijacija, a koeficijent varijacije, V=σ/Xm. Izraz (1-0,5V) naziva se koeficijent homogenosti. Prema Maslovu i sur., 1975., ovakvi se izrazi mogu koristit dok je, V<30%. Za veće vrijednosti koeficijenta varijacije, V>30%, potrebno je obilježja preraspodijeliti na način da određene vrijednosti s kojima se vrši proračun pripadaju (statistički) istom osnovnom skupu (V<30%), za kojeg onda vrijedi računsko obilježje.

Veće ili manje vrijednosti faktora sigurnosti uzimaju se u slučaju povećane ili smanjene sigurnosti svojstava gradiva. Za granična stanja, uporabivosti i izvanredne okolnosti su vrijednosti, γm=1, a za objekte u izgradnji, čije rušenje neće ugroziti život ljudi, ili neće imati neke druge značajnije posljedice, mogu se uzeti vrijednosti iz pripadne tablice u Eurokodu 7.

U dimenzije spadaju: visine, promjeri, nagibi i raspored slojeva, razina podzemne vode, konture iskopa, nasipa, temelja i sl. Najčešće se uzimaju stvarne dimenzije, dok se u nekim slučajevima, za krajnja granična stanja, uzimaju najnepovoljnije dimenzije.

Ograničenje je dopuštena vrijednost apsolutne ili relativne deformacije za odgovarajuće granično stanje.

Projektiranje uz pomoć proračuna omogućava, da se ustanovi osjetljivost proračunskog modela na variranje pojedinih projektnih vrijednosti. U projektne su vrijednosti uključeni elementi sigurnosti, pa se primjerice parametarskom analizom može odrediti utjecaj svake pojedine vrijednosti na ukupnu sigurnost građevine. Takav je pristup bitno drugačiji od dosadašnjega, kada su svi pojedinačni utjecaji bili prekriveni zajedničkim faktorom sigurnosti.

87

Proračunom se određuju projektne veličine Ed;U, koje su posljedica opterećenja. Ed;U je funkcija projektne veličine opterećenja Fd, svojstava gradiva Xd i dimenzija ad, odnosno: Ed;U = E (Fd, Xd, ad) (5.39)

Projektne se veličine Fd, Xd izračunavaju iz svojstvenih veličina Fk, prema jednadžbi 2.27 i Xk prema jednadžbi 2.28 a ak prema jednadžbi: ad=ak±∆a ( 5.40)

gdje su, γF, i, γm, parcijalni faktori sigurnosti za pojedino opterećenje, odnosno svojstvo materijala, dok je, ∆a, dodatak u dimenziji. Veličine, γF, i, γm, ovise i o tipu graničnog stanja (za granično je stanje uporabivosti, γm = 1,0).

Za krajnje granično stanje, tj. stanje loma ili nestabilnosti građevine (ili njezinih dijelova), koje može ugroziti sigurnost ljudi i/ili samu građevinu, treba biti: Ed;U ≤ Rd;U ( 5.41)

gdje je, Rd;U, računska otpornost izražena kao: Rd;U = R (Fd, Xd, ad) ( 5.42) Fd=γF∗Fk (5.43) Xd=Xk/γm ( 5.44) ad=ak±∆a ( 5.45)

Više nema odabira jednoznačnog faktora sigurnosti za neku građevinu u vrijednosti od 1,2; 1,3 ili čak 6. Nesigurnosti su locirane po mjestima nastajanja, pa proračunski modeli mogu stvarno opisati pojavu koju modeliraju, tj. može se izolirati utjecaj svake promjenjive u modelu.

Za granično stanje uporabivosti potrebno je proračunom odrediti projektnu veličinu, Cd;S, koja može biti prevelika deformacija, kad građevina više ne može služiti predviđenoj namjeni. To može biti i preveliki utjecaj vibracija, buke i drugih smetnji koje ometaju rad ljudi, oštećuju građevinu ili njezine dijelove i onemogućuju njenu upotrebu u punoj namjeni. Za to se stanje traži da je: Ed;S ≤Cd;S ( 5.46)

pri čemu je Ed;S proračunska vrijednost učinka djelovanja pri graničnom stanju uporabivosti: Ed;S=E(Fk, Xk, ak) ( 5.47)

Geotehničko projektiranje po Eurokodu 7, sastoji se od niza pretpostavljenih projektnih okolnosti za pojedina granična stanja (loma i pomaka), koja daju najnepovoljniji utjecaj za pojedino granično stanje. Treba paziti da se opterećenja, koja se iz fizikalnih razloga ne mogu istodobno pojaviti, ne pojave u istoj projektnoj okolnosti.

Nizanjem projektnih okolnosti stvara se projektni scenarij. Za svaku okolnost treba obrazložiti ulazne parametre (opterećenja, svojstva tla, geometrijske podatke i sl.), ustanoviti projektne zahtjeve, odabrati metodu proračuna i pokazati da će projektnim

88

zahtjevima biti udovoljeno. S obzirom na više očekivanih projektnih okolnosti, projektant će, možda i nesvjesno, odabirati oprobana rješenja, što sve zajedno vodi u određeni konzervativizam. Osim toga piloti su najčešće podloga, za vidljivi dio građevine, te stoga imaju "dvostruku odgovornost".

5.9.2.4 Projektiranje pomoću propisanih mjera, probnog opterećenja i metode opažanja

U nekim slučajevima nema proračunskih modela, ili nisu potrebni, već se postupa prema propisanim mjerama. To je, primjerice slučaj, kod projektiranja, uobičajenih, često konzervativnih detalja izvedbe te specifikacije i kontrole materijala, mjera zaštite i održavanja, pri projektiranju zaštite protiv smrzavanja, kemijskog ili biološkog razaranja.

Pri projektiranju se može oslanjati i na rezultate probnog opterećenja, i ispitivanja na modelima, ali tada treba voditi računa o:

razlikama u tlu, u pokusu i kod građevine,

brzini izvođenja pokusa, posebice ako je trajanje probnog ispitivanja znatno kraće od opterećenja građevine,

utjecajima mjerila, posebice ako je riječ o malim modelima, gdje je važna razina naprezanja i odnos veličina čestica tla.

Budući da nije uvijek moguće predvidjeti ponašanje geotehničkih građevina, može se pomoći metodom opažanja. To je postupak, kojim se projekt ispravlja, dopunjuje i mijenja usporedno s građenjem, stoga prije početka gradnje treba:

– odrediti granice ponašanja građevine;

– predvidjeti, s velikom vjerojatnošću, da će ponašanje građevine ostati unutar zadanih granica;

– osigurati promatranje građevine kako bi se moglo pravodobno intervenirati;

– predvidjeti razne moguće ishode, kojima se treba prilagoditi, ako ponašanje prijeđe dopuštene granice.

5.9.2.5 Geotehnički projektni izvještaj

Osim, u nas uobičajenoga, geotehničkog izvještaja, Eurokod 7 predviđa i tzv. geotehnički projektni izvještaj, koji može biti vrlo kratak, ali treba sadržavati:

– opis lokacije i njezine okoline;

– opis temeljnog tla;

– opis buduće građevine i opterećenja;

89

– projektne vrijednosti svojstava tla i stijena (s obrazloženjima, ako je po-trebno), proračune i rezultate provjere sigurnosti i uporabivosti građevine;

– zahtjeve u vezi sa sigurnošću;

– podroban plan nadzora, i potrebne provjere za vrijeme građenja i zahtjeve u vezi s održavanjem.

Prema važećem Zakonu o prostornom uređenju i gradnji iz 2007. godine, geotehnički projektni izvještaj treba biti sastavni dio glavnog projekta za one gređevine za koje je potrebno dokazati mehaničku otpornost i stabilnost (podliježu reviziji). Investitoru treba dostaviti izvadak iz geotehničkog projektnog izvještaja sa zahtjevima za opažanjima i održavanjem građevine.

Pri proračunu konstrukcijskih elemenata na granično stanje uporabivosti, uzimaju se karakteristične vrijednosti svojstava tla.

Tabela 5.7 Parcijalni faktori za granična stanja nosivosti u trajnim i privremenim projektnim situacijama

Djelovanja (γF) Svojstva temeljnoga tla (γm)

Stalna Promjenljiva Slučaj

Nepovoljna Povoljna Nepovoljna tan ϕ c' cu

qua

Slučaj A [1,00] [0,95] [1,50] [1,1] [1,3] [1,2] [1,2]

Slučaj B [1,35] [1,00] [1,50] [1,0] [1,0] [1,0] [1,0]

Slučaj C [1,00] [1,00] [1,30] [1,25] [1,6] [1,4] [1,4]

a tlačna čvrstoća tla ili stijene

Slučaj A – koristiti samo kada je kritičan utjecaj uzgona;

Slučaj B – koristiti za proračune nosivih dijelova temelja ili potpornih građevina;

Slučaj C – koristi se za proračune stabilnosti kosina gdje se ne pojavljuju nosivh dijelovi. Može biti kritičan i za dimenzioniranje nosivih dijelova temelja i potpornih građevina, a ponekad i za njihovu čvrstoću.

90

5.10 SIROVI TEKST POGLAVLJA 7 EUROKODA 7 –PILOTI

Ovaj dio teksta je isključivo za internu upotrebu studenata doktorskog studija na Građevinsk-arhitektonskom fakultetu u Splitu

7 Temeljenje na pilotima

7.1 Općenito

(1)P Odredbe u ovom poglavlju primjenjuju se na pilote oslonjene na osnovicu, na lebdeće pilote, vlačne pilote i poprečno opterećene pilote, koji se ugrađuju zabijanjem, utiskivanjem, uvrtanjem ili bušenjem, s injektiranjem ili bez njega.

7.2 Granična stanja

(1)P Mora se načiniti popis graničnih stanja. Razmatraju se sljedeća granična stanja: gubitak sveukupne stabilnosti, slom dosezanjem nosivosti temelja na pilotima, uzdizanje ili nedovoljna vlačna otpornost temelja na pilotima, slom u temeljnom tlu uslijed poprečno opterećenog temelja na pilotima, slom konstrukcije pilota u tlaku, vlaku, savijanju, izvijanju ili posmiku, istodobni slom temeljnoga tla i temelja na pilotima, istodobni slom temeljnoga tla i konstrukcije, prekomjerno slijeganje tla, prekomjerno uzdizanje tla, neprihvatljive vibracije.

7.3 Djelovanja i projektne situacije

7.3.1 Općenito

(1)P Za proračune graničnih stanja, moraju se razmotriti djelovanja koja su popisana u 2.4.2.

(2)P Projektne se situacije mora odabrati u suglasju s načelima koja su navedena u 2.2.

(3) Predlaže se ako zatreba analiza međudjelovanja konstrukcije i temeljnoga tla, radi određivanja onih djelovanja na konstrukcije, koja se moraju usvojiti za projektiranje temelja na pilotima. Za ovu se analizu predlaže razmotriti ako zatreba kako male tako i velike karakteristične vrijednosti krutosti.

7.3.2 Djelovanja uslijed pomaka temeljnoga tla

7.3.2.1 Općenito

(1)P U temeljnom tlu, u kojemu se nalaze piloti, može doći do pomaka uslijed konsolidacije ili bubrenja tla, uslijed susjednih opterećenja, puzanja ili klizanja tla, ili uslijed potresa. Ove pojave utječu na pilote tako što su povod za stvaranje negativnoga trenja na plaštu, za uzdizanje, istezanje, poprečno opterećenje i pomake. U ovim situacijama, projektne vrijednosti čvrstoće i krutosti temeljnoga tla obično moraju biti gornje vrijednosti.

91

(2)P Za projektiranje se mora usvojiti jedan od sljedeća dva pristupa: pomak temeljnoga tla se uzima kao djelovanje; tada se provodi analiza

međudjelovanja radi određivanja sila, pomaka i deformacija u pilotu, kao projektno se djelovanje mora uvesti gornju graničnu vrijednost one sile,

koju temeljno tlo može prenijeti u pilot; za određivanje ove sile mora se uzeti u obzir čvrstoću tla i izvor opterećenja uslijed težine ili slijeganja tla, ili uslijed onog djelovanja koje remeti tlo.

7.3.2.2 Negativno trenje na plaštu

(1)P Ako se u projektnom proračunu sila od negativnog trenja na plaštu uzima kao djelovanje, tada njezina vrijednost mora biti ona najveća koju veliko slijeganje tla može proizvesti u odnosu na pilot.

(2) Za proračun najveće sile od negativnog trenja na plaštu, mora se uzeti u obzir posmičnu otpornost tla uzduž plašta pilota, dubinu stišljivog tla, težinu tla i površinsko opterećenje oko svakog pilota koji prouzrokuje slijeganje.

Za skupinu pilota, gornja se granična vrijednost sile od negativnog trenja na plaštu može izračunati na temelju težine onog opterećenja koje izaziva slijeganje, vodeći pri tom računa o promjenama pornog tlaka uslijed sniženja razine vode, konsolidacije ili zabijanja pilota.

(3)P Ako se očekuje malo slijeganje temeljnog tla nakon ugradnje pilota, štedljiv se projekt može postići tako da se slijeganje temeljnog tla uzme kao djelovanje te se provede analiza međudjelovanja. Projektnu vrijednost slijeganja temeljnog tla određuje se uporabom jedinične težine i stišljivosti materijala u suglasju s 2.4.3.

(4) Za proračun međudjelovanja uzimaju se u obzir pomaci pilota u donosu na okolno temeljno tlo koje se sliježe, posmična otpornost tla uzduž plasta pilota i težina tla te očekivano površinsko opterećenje oko svakog pilota koji je povod stvaranju negativnoga trenja na plaštu.

7.3.2.3 Uzdizanje tla

(1)P Pri razmatranju učinka uzdizanja tla ili sila usmjerenih prema površini terena, koje se mogu pojaviti duž plašta pilota, pomake temeljnog tla obično se mora uzimati kao djelovanja.

(2) Bubrenje ili uzdizanje tla može se pojaviti uslijed rasterećenja, iskopa, djelovanja mraza ili zabijanja susjednih pilota. Također se može pojaviti uslijed povećanja vlažnosti tla nakon uklanjanja drveća, prestanka crpenja vode iz vodonosnih slojeva, nakon što se spriječi isparavanje (zbog nove građevine) ili uslijed izvanrednih situacija.

Do uzdizanja tla može doći tijekom gradnje, prije opterećenja pilota gornjom konstrukcijom, a ono može izazvati neprihvatljivo uzdizanje pilota ili strukturni lom pilota.

92

7.3.2.4 Poprečno opterećenje

(1)P Poprečni pomaci temeljnog tla poprečno opterećuju temelje na pilotima. Ovo se poprečno opterećenje mora razmotriti ako se pojavi jedna ili više od sljedećih situacija:

različite veličine opterećenja na bilo kojoj strani temelja na pilotima, različite razine iskopa na bilo kojoj strani temelja na pilotima, temelj na pilotima koji se nalazi na rubu nasipa, temelj na pilotima koji je izgrađen na puzajućoj kosini, nagnuti piloti u tlu koje se sliježe, piloti u seizmičkom području.

(2) Poprečno opterećenje temelja na pilotima obično treba odrediti tako da se pilote uzme kao da su grede u masi tla koja se deformira.

Ako je horizontalna deformacija gornjih slabih slojeva tla velika, a piloti su široko razmješteni, tada rezultirajuće poprečno opterećenje ovisi o posmičnim čvrstoćama ovih slabih slojeva tla.

7.4 Projektne metode i razmatranje projekta

7.4.1 Projektne metode

(1)P Proračun se mora temeljiti na jednom od sljedećih pristupa: upotrebljavaju se rezultati ispitivanja statičkim opterećenjem, za koje se

pokazalo da su u suglasju s drugim mjerodavnim iskustvom, i to na temelju proračuna ili na koji drugi način,

upotrebljavaju se empirijske ili analitičke metode proračuna, čija je valjanost pokazana na temelju ispitivanja statičkim opterećenjem u usporedivim situacijama,

upotrebljavaju se rezultati ispitivanja dinamičkim opterećenjem, čija je valjanost pokazana na temelju ispitivanja statičkim opterećenjem u usporedivim situacijama.

(2) Projektne vrijednosti parametara za proračune trebaju biti u općem suglasju s 3.3, no pri odabiru vrijednosti parametara, također se mogu uzeti u obzir rezultati probnog opterećenja pilota.

Ispitivanje statičkim opterećenjem može se provesti na probnim pilotima, koji su izvedeni jedino za ispitivanje i to prije završetka projekta, ili na radnim pilotima, koji čine dio temelja.

Ponekad je prihvatljivo upotrijebiti rezultate opažanja dobivene za neki usporedivi postojeći temelj na pilotima, umjesto da se provodi probno opterećenje pilota, uz uvjet da je ovaj pristup potkrijepljen rezultatima terenskih istražnih radova i ispitivanja temeljnoga tla.

Za konstrukcije, koje su razvrstane u prvi geotehnički razred, temelje na pilotima se može projekti-rati na osnovi usporedivog iskustva, što znaci da se ne mora

93

provoditi probno opterećenje pilota ni proračuni, sve to uz uvjet da vrsta pilota i uvjeti u tlu ostaju unutar područja iskustva, da je izvršena provjera uvjeta u tlu i da se izvedba pilota nadzire u suglasju s načelima iz poglavlja 4.

7.4.2 Razmatranje projekta

(1)P Treba razmotriti ponašanje pojedinih pilota i skupine pilota, kao i krutost i čvrstoću konstrukcije koja pilote povezuje.

(2)P Kad se odabiru proračunske metode i vrijednosti parametara te kad se upotrebljavaju rezultati probnog opterećenja pilota, treba razmotriti trajanje opterećenja kao i njegove promjene u vremenu.

(3)P Pri proračunu i kad se upotrebljavaju rezultati probnog opterećenja pilota, treba uzeti u obzir planirano buduće nasipavanje ili odstranjivanje nadsloja, ili moguće promjene režima podzemne vode.

(4)P Kad se odabire vrsta pilota, kao i kakvoća materijala pilota i postupak izvedbe, mora se uzeti u obzir:

uvjete u tlu na lokaciji, uključujući prisutne ili moguće zapreke u temeljnom tlu,

naprezanja izazvana u pilotima uslijed njihove izvedbe, mogućnost očuvanja i provjere cjelovitosti izvedenog pilota, učinke postupka i slijeda izvedbe pilota na one pilote koji su već izvedeni,

kao i na susjedne konstrukcije ili instalacije, dopuštena odstupanja unutar kojih se pilote mote pouzdano izvesti, škodljive učinke kemikalija u temeljnom tlu.

(5) Pri razmatranju gore navedenog, treba obratiti pozornosti na slijedeće: razmak pilota u skupini pilota, pomake ili vibracije susjednih konstrukcija uslijed izvedbe pilota, vrstu malja ili vibratora, dinamička naprezanja u pilotu tijekom zabijanja, za one vrste bušenih pilota, gdje se u bušotini upotrebljava tekućina, potrebu

za održavanjem tlaka tekućine na takvoj razini koja jamči da se bušotina neće urušiti i da neće doći do hidrauličkog sloma na njezinom dnu,

čišćenje dna i ponekad cijele bušotine, naročito pod bentonitom, radi odstranjivanja pregnječenoga materijala,

lokalne nestabilnosti bušotine za pilot tijekom njegova betoniranja, zbog kojih može doći do upadanja tla u bušotinu,

prodor tla ili vode u presjek pilota betoniranih na licu mjesta, poremećenost betona prije njegova vezivanja, i to uslijed strujanja podzemne vode, učinke nezasićenih pješčanih slojeva oko pilota, dok ovi slojevi izvlače vodu iz

betona, odgođen utjecaj kemikalija u tlu, ili učinke dotoka podzemne vode na vlažni

beton, za one pilote, betonirane na licu mjesta, koji nisu trajno zacjevljeni,

94

zbijanje tla uslijed izvođenja utiskivanih pilota, poremećenost tla uslijed izvođenja bušotina za bušene pilote.

7.5 Probno opterećenje pilota

7.5.1 Općenito

(1)P Probno se opterećenje pilota mora provesti u sljedećim situacijama: ako se upotrebljava ona vrsta pilota ili postupak njegove izvedbe koji je izvan

usporedivog iskustva i koji nije bio ispitan pod usporedivim uvjetima u tlu ni pod usporedivim uvjetima opterećenja,

ako se upotrebljava onaj sustav pilota za koji radnici koji izvode radove nemaju iskustva,

ako će piloti biti pod takvim opterećenjem za koje ni teorija ni iskustvo ne nude dovoljnu pouzdanost za projektiranje; probno opterećenje pilota treba u tom slučaju provesti pod onim opterećenjem koje je slično predviđenom opterećenju,

ako opažanja tijekom izvedbe pilota ukazuju na takvo ponašanje pilota, koje znatno i nepovoljno odstupa od onog ponašanja koje je predviđeno na temelju istražnih radova ili iskustva, te ako niti daljnja istraživanja temeljnog tla ne daju objašnjenje za povod ovim odstupanjima.

(2) Probno opterećenje pilota mote se upotrijebiti za: donošenje suda o primjerenosti postupka gradnje, određivanje odziva tipičnog pilota i okolnog temeljnog tla na opterećenje,

kako u pogledu slijeganja tako i u pogledu graničnog opterećenja, provjeru ponašanja pojedinog pilota i donošenje suda o cjelokupnom temelju

na pilotima.

Tamo gdje probno opterećenje pilota nije praktično zbog poteškoća u modeliranju promjena opterećenja (npr. za cikličko opterećenje), treba vrlo oprezno upotrebljavati projektne vrijednosti svojstava materijala.

(3)P Ako se provodi jedno probno opterećenje pilota, obično ga se mora provesti tamo gdje se očekuju najnepovoljniji uvjeti u tlu. Ako to nije moguće, to treba uzeti u obzir pri određivanju karakteristične vrijednosti nosivosti.

Ako se provodi probno opterećenje dva ili više pilota, moraju se za to odabrati one lokacije koje su tipične za temelj na pilotima, a jedno od ovih probnih opterećenja se mora provesti tamo gdje se očekuju najnepovoljniji uvjeti u tlu.

(4)P Mora proći određeno vrijeme između izvedbe pilota i početka njegova probnog opterećenja, radi postizanja zahtijevane čvrstoće materijala pilota, kao i vraćanja pornog tlaka na njegovu početnu vrijednost.

(5) U nekim slučajevima treba zabilježiti vrijednost pornog tlaka, koji je izazvan izvedbom pilota, i zatim vraćanje na njegovu početnu vrijednost, radi donošenja ispravne odluke o početku probnog opterećenja.

95

7.5.2 Ispitivanje statičkim opterećenjem

7.5.2.1 Postupak opterećenja

(1)P Postupak probnog opterećenja pilota, naročito u pogledu broja koraka opterećenja, trajanja ovih koraka i primjene ciklusa opterećenja, mora biti takav da se, na temelju mjerenja na pilotu, može donijeti zaključke o ponašanju u pogledu deformacija, puzanja i povratnog pomaka temelja na pilotima. Probno opterećenje mora biti takvo da se također mote donijeti zaključke o graničnom opterećenju sloma.

(2) Ispitivanje statičkim opterećenjem treba provesti u suglasju s preporučenim postupkom ISSMFE Pododbora za terenska i laboratorijska ispitivanja, pod nazivom Osno probno opterećenje pilota, preporučeni postupak, koji je objavljen u ASTM Geotechnical Testing Journal, lipanj 1985., pp 79-90.

Prije pokusa treba baždariti uređaje za mjerenje sila, naprezanja ili deformacija i pomaka.

Smjer primijenjene sile za tlačno ili vlačno probno opterećenje pilota, treba se podudarati s uzdužnom osi pilota.

Probno opterećenje pilota, koje se provodi radi projektiranja temelja na vlačnim pilotima, općenito treba provesti do sloma. Obično se ne smije rabiti ekstrapolaciju krivulje sila-pomak za vlačno ispitivanje, a to se naročito odnosi na slučaj kad djeluje intenzivno privremeno opterećenje.

7.5.2.2 Probni piloti

(1)P Broj probnih pilota, koji se traže radi provjere projekta, treba odabrati na temelju: uvjeta u tlu i njihove promjenljivosti na cijeloj lokaciji, geotehničkoga razreda kojemu pripada konstrukcija, prethodno dokumentiranih dokaza o ponašanju iste vrste pilota u sličnim

uvjetima u temeljnom tlu, ukupnog broja i vrste pilota u projektu temelja.

(2)P Uvjeti u temeljnom tlu se moraju temeljito istražiti na lokaciji ispitivanja. Dubina bušenja, ili terenskih ispitivanja, mora biti dovoljna da se može utvrditi vrsta temeljnog tla, kako oko tako i ispod šiljate osnovice pilota. Moraju se uključiti svi slojevi koji će znatno pridonijeti ponašanju pilota u pogledu njegovih deformacija, to jest najmanje do dubine od pet promjera pilota ispod šiljate osnovice pilota, osim ako se na manjoj dubini ne nalazi čvrsta stijena ili vrlo tvrdo tlo.

(3)P Postupak izvedbe probnih pilota mora biti u potpunosti dokumentiran u suglasju s 7.10.

7.5.2.3 Radni piloti

(1)P Broj radnih pilota za probno opterećenje treba odabrati na temelju zabilježenih nalaza tijekom gradnje.

96

(2) Odabir radnih pilota za probno opterećenje može biti propisan u ugovornim dokumentima. Ovo se može vezati na zapise o izvedbi pilota.

(3)P Opterećenje radnih pilota mora biti najmanje jednako onom projektnom opterećenju koje je mjerodavno za projekt temelja.

7.5.3 Ispitivanje dinamičkim opterećenjem

(1)P Rezultati ispitivanja dinamičkim opterećenjem mogu služiti za projektiranje, uz uvjet da su provedeni odgovarajući geotehnički istražni radovi i da je postupak baždaren na ispitivanjima statičkim opterećenjem za istu vrstu pilota, slične dužine i presjeka, te za usporedive uvjete u tlu.

(2)P Rezultate ispitivanja dinamičkim opterećenjem uvijek treba razmatrati u odnosu na druge rezultate takvih ispitivanja.

(3) Ispitivanje dinamičkim opterećenjem može poslužiti kao pokazatelj za ravnomjernost pilota i za otkrivanje slabih pilota.

7.5.4 Izvješće o probnom opterećenju

(1)P Izvješće treba načiniti za sva probna opterećenja. Ovo izvješće, ako zatreba treba uključiti:

opis lokacije, uvjete u temeljnom tlu uz upućivanje na istražne radove, vrstu pilota, opis uređaja za opterećenje i mjerenje te sustav reakcije, dokumente o baždarenju osjetila za silu, hidrauličke prese i mjerača, zapis o izvedbi probnih pilota, fotografije pilota i lokacije ispitivanja, brojčane rezultate ispitivanja, dijagram slijeganja u vremenu za svako opterećenje za postupak opterećenja u

koracima, mjerene vrijednosti opterećenje-slijeganje, opravdanje razloga za svako odstupanje od gore navedenih preporuka.

7.6 Tlačno opterećeni piloti

7.6.1 Projektiranje za granično stanje

(1)P Projektom se mora pokazati da su sljedeća granična stanja dovoljno nevjerojatna:

granično stanje nosivosti pri gubitku sveukupne stabilnosti, granično stanje nosivosti pri dosezanju nosivosti temelja na pilotima, granično stanje nosivosti pri urušavanju ili teškom oštećenju gornje

konstrukcije uslijed pomaka temelja na pilotima, granično stanje uporabljivosti gornje konstrukcije uslijed pomaka pilota.

97

(2) Sveukupnu stabilnost treba provjeriti u suglasju sa 7.6.2. U proračunu tada treba obično razmotriti zalihu sigurnosti u odnosu na slom dosezanjem nosivosti, kad se piloti beskonačno pomiču dublje u temeljno tlo uz zanemariv porast otpornosti. Ovo se stanje obrađuje u 7.6.3.

Slijeganje se pilota razmatra u 7.6.4. Za pilote, koji zahtijevaju velika slijeganja za dosezanje svoje nosivosti, granično stanje nosivosti može nastupiti u gornjoj konstrukciji prije dosezanja nosivosti pilota. U ovom slučaju pristup iz 7.6.3 za određivanje karakterističnih i projektnih vrijednosti, također treba primijeniti i na cijelu krivulju opterećenje-slijeganje s istim brojčanim koeficijentima.

7.6.2 Sveukupna stabilnost

(1)P Mora se razmotriti slom uslijed gubitka sveukupne stabilnosti temelja koji uključuje tlačne pilote.

(2) Ako postoji mogućnost nestabilnosti, treba razmotriti kako one klizne plohe koje prolaze ispod pilota tako i one koje pilote presijecaju.

(3)P Točke iz 6.5.1, koje se odnose na sveukupnu stabilnost plitkih temelja, također se primjenjuju i na temelje koji uključuju tlačne pilote.

7.6.3 Nosivost

7.6.3.1 Općenito

(1)P U cilju pokazivanja kako će temelj nositi projektno opterećenje s primjerenom sigurnošću s obzirom na slom dosezanjem nosivosti, sljedeća nejednakost mora biti zadovoljena za sve slučajeve opterećenja za granično stanje nosivosti i za sve kombinacije opterećenja:

Fcd ≤ Rcd gdje je:

Fcd projektno osno tlačno opterećenje za granično stanje nosivosti,

Rcd zbroj svih komponenti projektne nosivosti osno opterećenih temelja na pilotima za granično stanje nosivosti, tako da se uzmu u obzir učinci nagnutog i ekscentričnog opterećenja.

Načelno, Fcd treba uključiti težinu samoga pilota, a Rcd treba uključiti pritisak nadslojeva iznad osnovice temelja. Ovo se dvoje, međutim, smije zanemariti ako se oni približno poništavaju. Oni se ne moraju poništavati ako je: - negativno trenje na plaštu veliko, - tlo vrlo lagano, ili, - se pilot proteže iznad površine temeljnoga tla.

(3)P Za pilote u skupini moraju se razmotriti dva mehanizma sloma: - slom dosezanjem nosivosti pojedinih pilota, - slom dosezanjem nosivosti pilota i tla koje se nalazi između njih, a koji djeluju kao cjelina.

Za projektnu se nosivost mora uzimati manju od ovih dviju vrijednosti.

98

(4) Općenito, nosivost skupine pilota, koja djeluje kao cjelina, mote se izračunati uzimajući cjelinu kao pojedinačni pilot velikoga promjera. Ako piloti služe za smanjivanje slijeganja temeljne ploče, njihova se otpornost, koja odgovara opterećenju puzanja, može uzeti za analizu stanja uporabljivosti konstrukcije.

(5)P Kad se određuje nosivosti pojedinih pilota, treba uzeti u obzir moguće nepovoljne učinke susjednih pilota.

(6)P Ako nosivi sloj pilota leži iznad sloja slabog tla, tada treba razmotriti učinak slabog sloja na nosivost temelja.

(7)P Ako se projektna nosivost izvodi za skupinu pilota, tada treba razmotriti prirodu konstrukcije koja povezuje pilote u skupinu.

(8) Ako piloti podupiru savitljivu konstrukciju, tada treba pretpostaviti da je nosivost najslabijeg pilota ključna za pojavu graničnoga stanja.

Ako piloti podupiru krutu konstrukciju, tada se može iskoristiti sposobnost konstrukcije da izvrši novu razdiobu opterećenja medu pilotima. Granično će se stanje pojaviti jedino ako za znatan broj pilota istodobno nastupi slom; zbog toga se ne mora razmatrati slom samo jednoga pilota.

Posebno treba razmotriti mogući slom rubnih pilota uslijed nagnutog ili ekscentričnog opterećenja gornje konstrukcije.

7.6.3.2 Nosivost na temelju probnog opterećenja pilota

(1)P Način na koji se provode probna opterećenja mora biti u suglasju s 7.5 i treba ga navesti u projektnom izvješću.

(2)P Probne pilote treba izvesti na isti način kao i one pilote koji će činiti temelj i to u istom sloju tla.

(3) Ako se promjer probnog pilota razlikuje od promjera radnog pilota, tada pri određivanju nosivosti treba razmotriti moguće razlike u ponašanju pilota različitih promjera.

U slučaju pilota vrlo velikog promjera, često nije praktično provoditi probno opterećenje na pilotu pune veličine. Probno opterećenje na pilotima manjeg promjera može se razmotriti uz uvjet da:

omjer promjera probnog i promjera radnog pilota nije manji od 0,5, su probni piloti manjeg promjera proizvedeni i izvedeni u tlu na isti način kao

i oni piloti koji služe za temelj, probni pilot ima takve mjerne instrumente da se otpornost osnovice i plasta

mogu iz mjerenja odvojeno izvesti.

Ovaj pristup treba oprezno primjenjivati za zabijene pilote otvorenog dna, zbog utjecaja promjera pilota na dosezanje nosivosti tla koje se zatiskuje u pilot na njegovu dnu.

(4)P U slučaju pojave negativnog trenja na plaštu pilota, nosivost pilota ili onaj njegov pomak koji je jednak pomaku za potvrdu graničnog stanja nosivosti, koji se pak određuje na temelju rezultata probnog opterećenja, mora se popraviti tako da se

99

mjerene, ili najnepovoljnije projektne sile pozitivnog trenja na plastu u stišljivom sloju, oduzmu od sila mjerenih na glavi pilota.

(5) Tijekom probnog opterećenja, pozitivno će se trenje na plaštu razviti na ukupnoj dužini pilota i treba ga razmotriti u suglasju s 7.3.2.2. Najveće opterećenje na radni probni pilot treba biti veće od zbroja projektnog vanjskog opterećenja i dvostrukog negativnog trenja na plaštu.

(6)P Ako se karakteristična nosivost Rck izvodi na temelju vrijednosti Rcm koje se mjere tijekom jednog ili više probnih opterećenja pilota, tada treba uzeti u obzir promjenljivost temeljnog tla i promjenljivost učinka izvedbe pilota. Kao najmanje moguće, moraju se zadovoljiti oba uvjeta (a) i (b) iz tablice 7.1, uz jednadžbu:

Rck = Rcm / ξ

Tablica 7.1 - Koeficijenti ξ za izvođenje Rck

Broj probnih opterećenja 1 2 > 2

(a Koeficijent ξ za srednji Rcm [ 1,5 [ 1,35 [1,3 ]

( Koeficijent ξ za najmanji Rcm [ 1,5 [ 1,25 [1,1 ]

(7) Pri interpretaciji rezultata probnog opterećenja pilota treba razlikovati sustavne i slučajne razlike u temeljnom tlu. Procjena sustavnih razlika u temeljnom tlu mote se načiniti razmatranjem raznih homogenih područja ili trenda uvjeta u tlu ovisno o položaju na gradilištu. Treba provjeriti zapise o izvedbi probnih pilota i uzeti u obzir svako odstupanje od uobičajenih uvjeta izvedbe. Ove razlike treba dijelom pokriti ispravnim odabirom probnih pilota.

(8)P Za izvođenje projektne nosivosti, karakterističnu vrijednost, Rck treba podijeliti na komponente, tj. na nosivost osnovice, Rbk i nosivost plasta, Rsk , tako da je: Rck = Rbk + Rsk (7.3)

(9) Omjer ovih komponenti može se izvesti iz rezultata probnog opterećenja, npr. kad su provedena mjerenja komponenti, ili ga se može procijeniti primjenom postupaka iz 7.6.3.3.

(10)P Projektnu nosivost, Rcd treba izvesti iz: Rcd = Rbk / γb + Rsk / γs (7.4)

gdje se γb i γs uzimaju iz tablice 7.2.

Tablica 7.2 - Vrijednosti γb , γs i γt

Koeficijent komponente γb γs γt

Zabijeni piloti

Bušeni piloti

[1,3]

[1,6]

[1,3] [1,3]

[1,3] [1,5]

Uvrtani piloti (CFA [1,45] [1,3] [1,4]

100

(11) Probno opterećenje obično daje samo dijagrame opterećenje-slijeganje i vrijeme-slijeganje, bez razlike između otpornosti osnovice i plašta. Zbog toga često nije moguće razlikovati parcijalne koeficijente za određivanje projektnih vrijednosti otpornosti stope i plasta. Umjesto toga se za karakterističnu nosivost pilota Rck može uzeti parcijalni koeficijent γt iz tablice 7.2.

7.6.3.3 Nosivost na osnovu rezultata ispitivanja temeljnoga tla

(1)P Projektnu nosivost, Rcd pilota treba odrediti iz : Rcd = Rbd + Rsd (7.5)

gdje je:

Rbd projektna otpornost osnovice,

Rsd projektna otpornost plašta.

(2)P Rbd i Rsd treba izvesti iz: Rbd = Rbk / γb (7.6)

i Rsd = Rsk / γs (7.6) gdje je: Rbk = qbk A b(7.7)

∑=

=n

1isisiksk AqR

a upotrebljavaju se sljedeće oznake:

Rbk i Rsk karakteristične vrijednosti otpornosti osnovice i plašta,

Ab nazivna tlocrtna površina osnovice pilota

Asi nazivna površina pilota u i-tom sloju tla,

qbk karakteristična vrijednost otpornosti po jedinici površine osnovice,

qsik karakteristična vrijednost otpornosti po jedinici površine plasta u i-tom sloju tla.

(3)P Vrijednosti γb i γs moraju se uzimati iz tablice 7.2.

(4)P Karakteristične vrijednosti qbk i qsik moraju se izvesti iz proračunskih pravila koja se temelje na uspostavljenim korelacijama između rezultata ispitivanja statičkim opterećenjem i rezultata terenskih i laboratorijskih ispitivanja temeljnog tla. Ova proračunska pravila moraju biti takva da nosivosti, koje se dobiju s pomoću karakterističnih vrijednosti qbk i qsik, ne premaše mjerene nosivosti, koje se u prosjeku podijeli s [1,5], a koje služe za korelacije.

(5)P Proračunska pravila treba odrediti na temelju usporedivog iskustva, kao što je to definirano u 1.4.2.

(6) Pri ocjenjivanju valjanosti proračunskog pravila, treba uzeti u obzir: vrstu tla, uključujući gradaciju, mineralogiju, uglatost zrna, gustoću,

prekonsolidaciju, stišljivost i vodopropusnost,

101

izvedbu pilota, uključujući postupak bušenja ili zabijanja (ili koji drugi postupak izvedbe), dužinu, promjer i materijal,

postupak ispitivanja temeljnog tla.

(7)P Kad se računa otpornost osnovice pilota, mora se uzeti u obzir čvrstoću područja temeljnog tla iznad i ispod osnovice.

(8) Područje temeljnog tla, koje utječe na otpornost osnovice, proteže se za više promjera iznad i ispod stope pilota. U projektu treba uzeti u obzir slabo tlo u ovom području, koje ima razmjerno velik utjecaj na otpornost osnovice.

Ako je slabo temeljno tlo prisutno ispod osnovice pilota na dubini koja je manja od četiri promjera osnovice, tada treba razmotriti mehanizam sloma probojem.

(9)P Za cjevaste ili sandučaste zabijene pilote otvorenog dna, koji imaju otvore veće od 500 mm u bilo kojemu smjeru, bez posebnih uređaja unutar cijevi ili sanduka koji potiču zapunjavanje, otpornost osnovice mora se ograničiti na manju vrijednost od:

posmičnog otpora između čepa od tla i unutarnje stjenke cijevi ili sanduka, otpornosti osnovice, koja je izvedena uporabom površine poprečnog presjeka

osnovice.

(10)P Ako se izvode piloti s proširenjima na osnovici, treba razmotriti moguće nepovoljne učinke povećane ploče na otpornost osnovice i plašta pilota.

7.6.3.4 Nosivost na temelju izraza za zabijanje pilota

(1)P Ako se nosivost pojedinačnih tlačno opterećenih pilota određuje s pomoću izraza za zabijanje pilota, tada se valjanost ovih izraza mora potvrditi prethodno dobivenim eksperimentalnim dokazima o zadovoljavajućem ponašanju pri ispitivanju iste vrste pilota statičkim opterećenjem, za sličnu dužinu i poprečni presjek pilota te u sličnim uvjetima u temeljnom tlu.

(2)P Izraze za zabijanje pilota smije se upotrijebiti tek nakon sto je utvrđena uslojenost temeljnoga tla.

(3)P U projektu treba navesti koliki je broj pilota koji se moraju ponovno zabijati. Ako ponovno zabijanje daje lošije rezultate, upravo se oni moraju upotrebljavati kao osnova za određivanje nosivosti. Ako ponovno zabijanje daje bolje rezultate, njih se može uzeti u obzir.

(4) Ponovno zabijanje treba obično provoditi u prašinastom tlu, osim ako lokalno usporedivo iskustvo ne pokazuje da to nije potrebno.

7.6.3.5 Nosivost na temelju analize širenja valova

(1)P Ako se nosivost pojedinačnih tlačno opterećenih pilota određuje primjenom analize širenja valova, tada se njezina valjanost mora potvrditi prethodno dobivenim dokazima o zadovoljavajućem ponašanju pri ispitivanju iste vrste pilota statičkim opterećenjem, za sličnu dužinu i poprečni presjek pilota te u sličnim uvjetima u temeljnom tlu. Pri ispitivanju dinamičkim opterećenjem, ulazna energija mora biti

102

dovoljno velika da se nosivost pilota može zadovoljavajuće interpretirati pri odgovarajuće velikim deformacijama.

(2)P Ulazne parametre za analizu širenja valova može se preinačiti, ako se provodi dinamičko ispitivanje probnih pilota.

(3) Dinamičko ispitivanje pilota može pridonijeti boljem uvidu u mogućnosti malja i dinamičke parametre temeljnog tla.

(4)P Analiza širenja valova obično se smije primijeniti tek nakon što je bušenjem i terenskim ispitivanjima utvrđena uslojenost temeljnog tla.

7.6.4 Slijeganje temelja na pilotima

(1)P Moraju se odrediti slijeganja za granično stanje uporabljivosti i granično stanje nosivosti te ih treba usporediti s odgovarajućim graničnim vrijednostima pomaka, koje se daju u 2.4.5.

(2)P Ako se granična stanja nosivosti mogu pojaviti u gornjoj konstrukciji prije nego li se u potpunosti dosegne nosivost pilota, tada se postupci iz 7.6.3 za izvođenje karakterističnih i projektnih vrijednosti moraju primijeniti i na cijelu krivulju opterećenje-slijeganje, s istim brojčanim koeficijentima i tako da se negativno trenje na plastu pilota jednako uzme u obzir.

(3)P Pri određivanju slijeganja treba uzeti u obzir: slijeganje pojedinačnog pilota, dodatno slijeganje uslijed djelovanja skupine.

U analizu slijeganja moraju se uključiti i moguća diferencijalna slijeganja.

7.7 Vlačno opterećeni piloti

7.7.1 Općenito

(1)P Tamo gdje se to može primijeniti, projektiranje vlačno opterećenih pilota mora biti u skladu sa pravilima projektiranja koja se daju u 7.6. U ovom su poglavlju posebno prikazana pravila projektiranja za one temelje koji uključuju pilote pod vlačnim opterećenjem.

7.7.2 Vlačna nosivost

7.7.2.1 Općenito

(1)P Može se pokazati da će temelj prihvatiti projektno opterećenje s primjerenom sigurnošću u odnosu na slom vlakom, ako zadovoljava sljedeću nejednakost za sve slučajeve i kombinacije opterećenja za granično stanje nosivosti: Ftd ≤ Rtd (7.8)

gdje je:

Ftd projektno osno vlačno opterećenje za granično stanje nosivosti,

Rtd projektna vlačna otpornost temelja na pilotima za granično stanje nosivosti.

(2)P Za vlačne pilote se moraju razmotriti dva mehanizma sloma:

103

izvlačenje pilota iz mase temeljnog tla, uzdizanje bloka temeljnog tla koji sadrži pilote.

(3) Za zasebni se vlačni pilot ili za skupinu vlačnih pilota slom može pojaviti izvlačenjem klina temeljnog tla, što naročito vrijedi za pilote s proširenom osnovicom i za one koji su uglavljeni u stijenu.

(4)P Može se pokazati da postoji primjerena sigurnost u odnosu na slom vlačno opterećenih pilota uslijed uzdizanja bloka tla koji sadrži pilote, kao što je to prikazano na slici 7.1, ako je zadovoljena sljedeća nejednakost za sve slučajeve i kombinacije opterećenja za granično stanje nosivosti:

Ftd ≤ Wd - ( U 2d - U 1d) + Fd

gdje je:

Ftd projektna vlačna sila koja djeluje na skupinu pilota,

Wd projektna težina bloka tla koji sadrži pilote (uključujući vodu) i samih pilota,

Fd projektna posmična otpornost na granici bloka tla koji sadrži pilote,

Uld projektna sila, usmjerena prema dolje, uslijed tlaka vode na gornjoj površini temelja na pilotima,

U2d projektna sila, usmjerena prema gore, uslijed tlaka vode na osnovicu bloka tla koji sadrži temelj.

(tekst na slici: Ground surface = Površina trena; GWL = razina podzemne vode)

Slika 7.1 - Slom uzdizanjem skupine vlačno opterećenih pilota

104

(5) Obično će učinak bloka tla koji sadrži pilote biti ključan za projektnu vlačnu otpornost, ako je udaljenost između pilota jednaka ili manja od drugog korijena umnoška dužine pilota i njegova promjera.

(6)P Ako se određuje vlačna otpornost skupine pilota, tada treba razmotriti učinak skupine, koji može smanjiti efektivna vertikalna naprezanja u tlu, a time i otpornost plašta kod pojedinih pilota u skupini.

(7)P Treba razmotriti ozbiljan nepovoljan učinak cikličkog opterećenja i promjene smjera opterećenja na vlačnu otpornost.

(8) Usporedivo iskustvo stečeno na temelju probnog opterećenja pilota, može poslužiti za procjenu ovog učinka.

7.7.2.2 Vlačna nosivost na temelju probnog opterećenja pilota

(1)P Probno opterećenje pilota za određivanje vlačne nosivosti Rt zasebnog pilota, mora se provesti u suglasju s 7.5, tako da se uzmu u obzir odredbe iz 7.6.3.2.

(2)P Ako se karakteristična nosivost Rtk izvodi na temelju vrijednosti Rtm koje se mjere tijekom jednog ili više probnih opterećenja pilota, tada treba uzeti u obzir promjenljivost temeljnoga tla i promjenljivost učinka izvedbe pilota. Kao najmanje moguće, moraju se zadovoljiti oba uvjeta (a) i (b) iz tablice 7.3, uz jednadžbu: Rtk = Rtm / ξ (7.10)

Tablica 7.3 - Koeficijenti ξ za izvođenje Rtk

Broj probnih opterećenja 1 2 > 2

(a Koeficijent ξ za srednji Rtm [ 1,5 [ 1,35 [1,3 ]

(b Koeficijent ξ za najmanji Rtm [ 1,5 [ 1,25 [1,1 ]

(3) Ako su piloti vlačno opterećeni, treba obično ispitati više od jednoga pilota. U slučaju velikog broja vlačno opterećenih pilota treba ispitati najmanje 2 % ukupnog broja pilota.

Treba provjeriti zapise o izvedbi probnih pilota, a pri interpretaciji rezultata ispitivanja treba uzeti u obzir svako odstupanje od uobičajenih uvjeta izvedbe.

(4)P Projektnu vlačnu otpornost, Rtd treba izvesti iz:

Rtd = Rtk / γm (7.11)

gdje je γm = [1,6].

(5)P Za skupine pilota treba uzeti u obzir utjecaj međudjelovanja, ako se vlačna otpornost određuje na temelju rezultata probnog opterećenja pojedinačnih pilota.

7.7.2.3 Vlačna nosivost na temelju rezultata ispitivanja temeljnog tla

105

(1)P Metode proračuna, koje se temelje na rezultatima ispitivanja tla, mogu se primijeniti jedino ako su prethodno provjerene probnim opterećenjem sličnih pilota, slične dužine i poprečnog presjeka te za shodne uvjete u tlu.

(2)P Ako se projektnu vrijednost vlačne otpornosti zasebnog vlačnog pilota ili skupine vlačnih pilota određuje na temelju parametara čvrstoće tla, tada treba razmotriti posmičnu otpornost između pilota i tla u onim slojevima koji pridonose vlačnoj otpornosti pilota.

(3) U dodatku F se daje ogledni proračunski model za vlačni otpor pojedinog pilota ili skupine.

7.7.3 Vertikalni pomaci

(1)P Vertikalni se pomaci moraju odrediti za uvjete graničnog stanja uporabljivosti te ih treba usporediti s odgovarajućim graničnim vrijednostima pomaka.

(2) Pri tom treba slijediti opća načela iz 7.6.4. Provjera vlačne nosivosti obično jamci da vertikalni pomaci neće prouzročiti oštećenja konstrukcije te da neće doći do graničnog stanja uporabljivosti. U nekim se situacijama ipak mogu postaviti vrlo oštra mjerila za granično stanje uporabljivosti, te se može zahtijevati odvojena provjera pomaka.

7.8 Poprečno opterećeni piloti

7.8.1 Općenito

(1)P Tamo gdje se to može primijeniti, projektiranje poprečno opterećenih pilota mora biti u skladu s pravilima projektiranja koja se daju u 7.6. U ovom su poglavlju posebno prikazana pravila projektiranja za one temelje koji uključuju pilote pod poprečnim opterećenjem.

7.8.2 Poprečna nosivost

7.8.2.1 Općenito

(1)P Može se pokazati da će temelj prihvatiti projektno poprečno opterećenje s primjerenom sigurnošću u odnosu na slom, ako zadovoljava sljedeću nejednakost za sve slučajeve i kombinacije opterećenja za granično stanje nosivosti: Ftrd ≤ Rtrd (7.12)

gdje je:

Ftrd projektno poprečno opterećenje za granično stanje nosivosti,

Rtrd projektna otpornost na poprečno opterećenje za granično stanje nosivosti, tako da se uzmu u obzir učinci svih tlačnih i vlačnih osnih opterećenja.

(2) Treba razmotriti jedan od sljedećih mehanizama sloma: za kratke pilote, zaokret i translaciju kao kruto tijelo, za duge vitke pilote, slom savijanjem pilota popraćen lokalnim popuštanjem i

pomacima tla u blizini glave pilota.

106

(3)P Kad se određuje otpornost poprečno opterećenih pilota, treba razmotriti učinak skupine pilota.

(4) Poprečno opterećenje, koje se primjenjuje na skupinu pilota, može izazvati kombinaciju tlačnih, vlačnih i poprečnih sila u pojedinim pilotima.

7.8.2.2 Poprečna nosivost na temelju probnog opterećenja pilota

(1)P Tamo gdje se to mote primijeniti, ispitivanje horizontalnih pomaka glave pilota, mora se provesti u suglasju s 7.5, tako da se uzmu u obzir odredbe iz 7.6.3.2.

(2) Nasuprot postupku za probno opterećenja pilota, koji se opisuje u 7.5, ispitivanje poprečno opterećenih pilota obično nije potrebno provoditi sve do sloma. Veličina i smjer djelovanja probnog opterećenja trebaju odgovarati projektnom opterećenju pilota.

(3)P Pri odabiru broja probnih pilota ili izvođenju projektne otpornosti na poprečno opterećenje na temelju rezultata probnog opterećenja, treba uzeti u obzir promjenljivost temeljnog tla, naročito onog uz gornjih nekoliko metara pilota.

(4) Treba provjeriti zapise o izvedbi probnih pilota, a pri interpretaciji rezultata ispitivanja treba uzeti u obzir svako odstupanje od uobičajenih uvjeta izvedbe. Ako se za skupinu pilota, otpornost na poprečno opterećenje izvodi na temelju rezultata probnog opterećenja pojedinih pilota, tada treba uzeti u obzir međudjelovanje i učinak upetosti glave.

7.8.2.3 Poprečna nosivost na temelju rezultata ispitivanja temeljnog tla i parametara čvrstoće pilota

(1)P Poprečna otpornost pilota ili skupine pilota mora se računati uz uzajamno spojiv skup konstrukcijskih uzdužnih sila, momenata savijanja, posmičnih sila, reakcija temeljnog tla i pomaka.

(2)P Analiza poprečno opterećenog pilota mora uključiti mogućnost sloma konstrukcije pilota u temeljnom tlu i to u području ispod površine terena, u suglasju s 7.9.

(3) Za duge vitke pilote, proračun poprečne otpornosti se može provesti primjenom teorije grede, koja je opterećena na jednom svom kraju i koja je poduprta deformabilnom sredinom, sa zadanim modulom horizontalne reakcije podloge.

(4)P Kad se određuje poprečna otpornost pilota, treba uzeti u obzir stupanj slobode zaokreta pilota na spoju s konstrukcijom.

7.8.3 Poprečni pomaci

(1)P Kad se određuju poprečni pomaci gornjeg kraja temelja na pilotima, treba razmotriti:

- krutost temeljnog tla i kako se mijenja s veličinom deformacije,

- krutost pojedinih pilota na savijanje,

107

- upetost pilota na spoju s konstrukcijom,

- učinak skupine,

- učinak promjene smjera opterećenja ili cikličkog opterećenja.

7.9 Projektiranje konstrukcije pilota

(1)P Pilote treba provjeriti na slom konstrukcije u suglasju s 2.4.

(2)P Konstrukciju pilota mora se projektirati tako da se ona može prilagoditi svim situacijama u kojima će se pilot naći, kako tijekom njegove izvedbe, uključujući ako treba prijevoz i zabijanje, tako i tijekom njegove uporabe. Vlačno opterećene pilote mora se projektirati tako da mogu preuzeti punu vlačnu silu i to ako zatreba po cijeloj svojoj dužini.

(3)P Dopuštena izvedbena odstupanja moraju se uzeti u obzir pri projektiranju konstrukcije pilota i to prema uputama za danu vrstu pilota, komponente djelovanja i ponašanje temelja.

(4)P Vitke pilote, koji prolaze kroz vodu ili debele naslage vrlo slabog tla, mora se provjeriti na izvijanje.

(5) Za pilote koji su potpuno ukopani u temeljno tlo, nije vjerojatna pojava sloma izvijanjem. Prema uvriježenoj praksi, izvijanje treba provjeriti za one pilote koji se nalaze u slojevima tla s manjom karakterističnom nedreniranom čvrstoćom od 15 kPa.

7.10 Nadzor nad izvedbom

(1)P Plan izvedbe pilota mora biti podloga za građevinske radove.

(2) Plan treba sadržavati sljedeće projektne podatke: - vrstu pilota s naznakom je li normiran ili ima koje drugo tehničko odobrenje, - položaj i nagib svakog pilota i dopušteno odstupanje od položaja, - poprečni presjek pilota, - duzinu pilota, - broj pilota, - zahtijevanu nosivost pilota, - razinu stope pilota (u odnosu na fiksiranu razinu unutar ili u blizini gradilišta)

ili zahtijevani otpor prodiranju, - slijed izvedbe, - poznate zapreke, - svako drugo ograničenje koje se odnosi na izvođenje pilota.

(3)P Izvedbu svakog pilota se mora pratiti i o tome voditi zapisnik na gradilištu. Zapisnik s potpisom nadzornog inženjera i proizvođača pilota, mora se čuvati za svaki pilot.

(4) Zapisnik za svaki pilot ako zatreba sadržava: - vrstu pilota i opremu za izvedbu, - brojčanu oznaku pilota,

108

- poprečni presjek pilota, dužinu i armaturu (za betonske pilote), - nadnevak i vrijeme izvedbe (uključujući i prekide tijekom izvedbe), - betonsku mješavinu, volumen betona i postupak ugradnje za pilote koji su

betonirani na licu mjesta, - jediničnu težinu, pH, viskozitet po Marshu i sadržaj sitnih čestica

za bentonitnu isplaknu (ako treba), - pritisak ugradnje injekcione smjese ili betona, unutarnji i vanjski promjer,

dužinu navoja i prodiranje po okretu (za uvrtane i ostale injekcijske pilote),

- za zabijene pilote, vrijednosti mjerenog otpora zabijanju, kao sto su težina i visina pada ili

potrošnja energije za malj, frekvencija i broj udaraca barem za zadnjih 0,25 m prodiranja,

- snagu vibratora (ako treba), - snagu obrtanja bušaćeg motora (ako treba), - za busene pilote, slojeve tla u bušotinama i stanje osnovice, ako je ponašanje

osnovice kritično, - zapreke tijekom izvedbe pilota, - odstupanje od položaja i nagiba te kotu izvedenog pilota.

(5)P Zapisnici se moraju čuvati najmanje pet godina nakon završetka radova na pilotima, kad treba načiniti nacrte izvedenog stanja, koje treba čuvati s dokumentima o izvođenju pilota.

(6)P Ako opažanje na terenu ili pregled zapisnika dovede u pitanje kakvoću izvedenih pilota, tada se moraju provesti daljnja istraživanja radi utvrđivanja stanja izvedenih pilota i potrebe za primjenom sanacijskih mjera. Ova istraživanja moraju uključivati bilo ponovno zabijanje ili ispitivanje cjelovitosti pilota, uz geotehnička terenska ispitivanja u blizini sumnjivih pilota i ispitivanje statičkim opterećenjem pilota.

(7)P Ako se postupak izvedbe pilota ne može pouzdano pratiti, tada treba provesti ispitivanje cjelovitosti onih pilota čija je kakvoća osjetljiva na postupak izvedbe.

(8) Dinamičko ispitivanje cjelovitosti pilota pri malim deformacijama može poslužiti za opću procjenu pilota, koji bi mogli biti ozbiljno oštećeni ili su tijekom izvedbe mogli izazvati ozbiljan gubitak čvrstoće tla. Budući da se nedostaci, kao što su nedovoljna kakvoća betona ili debljina betonskog zaštitnog sloja, koji utječu na dugoročno ponašanje pilota, često ne mogu otkriti dinamičkim ispitivanjem, za nadzor nad izvedbom mogu biti neophodna i neka druga ispitivanja, kao sto su ultrazvučna ili vibracijska ispitivanja ili jezgrovanje.

109

5.11 VRSTE I NAČINI IZVOĐENJA PILOTA

5.11.1.1 Klasične izvedbe

Piloti se mogu izvoditi kao zabijeni, nabijeni, kopani (bušeni , svrdlani), mlazno injektirani i utisnuti.

Zabijati se mogu drveni, armirano-betonski i čelični piloti. Zabijaju se makarama i vibro-nabijačima. Tehnologija najčešće ovisi o izvođaču i nema je smisla striktno propisivati. Kod zabijanja svih vrsta pilota koriste se zaštitne kape sa glavama zaštićenim posebno oblikovanim kapama. Kape obavezno imaju udarnu plohu zaštićenu uloškom od tvrdog drveta. Ovaj uložak služi između ostalog za smanjenje buke pri radu.

Veće grupe pilota zabijaju se uvijek takvim redoslijedom da se prvo zabiju oni u sredini a zatim se zabijaju piloti bliži vanjskom rubu tlocrta. Na ovaj se način smanjuje utjecaj zbijanja tla koji bi otežao zabijanje pilota.

Metoda nabijanja koristi se na način da se u tlo zabije cijev u koju se ugrađuje beton ili šljunak. Pri tom se ovisno o tehnonologiji cijev vadi (sistem Franki) ili ostavlja kao košuljica pilota (sistem Raymond), a materijal koji se ugrađuje nabija batom sa površine. U nekim se slučajevima kao na pr. kod Franki pilota, može u košuljicu prije ispune betonom, ugraditi i potrebna armatura. Kod šljunčanih pilota koji služe kao uspravni drenovi, košuljica se obavezno mora izvaditi.

Slika 5.38 Nabijanje pilota (Franki tehnologija s vađenjem cijevi)

110

Utisnuti piloti služe u posebne svrhe kod sanacija temelja. Utiskuju se između temelja i podtemeljnog tla pomoću hidrauličkih tijesaka. Ova vrsta dubokog temeljenja spada u posebne zahvate.

Slika 5.39 Tehnologija izvedbe utisnutih pilota

Kopani piloti izvode se na način da se do projektirane dubine izvede iskop tla i u tako pripremljenu šupljinu ugradi armatura i beton (ili šljunak ovisno o namjeni). Tehnologija iskopa je različita ovisno o proizvođaču opreme.

Slika 5.40 Vrste grabilica i razbijača za izvedbu kopanih (bušenih) pilota

U Hrvatskoj je poznatija Benoto tehnologija koja za iskop koristi grabilicu, a za zaštitu od urušavanja zaštitnu kolonu (cijev) koja se vadi u toku betoniranja.

stari temelj

tijesak

111

ISKOP UGRADNJA ARMATURE

BETONIRANJE

Slika 5.41 Benoto tehnologija izvedbe pilota sa zaštitnom kolonom Salzgitter i Rodio tehnologija vrši iskop pomoću glodanja materijala. Za transport

iskopanog materijala i razupiranje iskopa koristi se glinobetonska isplaka koja cirkulira pomoću sustava crpki.

Slika 5.42 Rodio tehnologija izvedbe bušenog pilota

Kopani piloti pogodni su za izvedbu pri kojoj je potrebno da vrh pilota uđe u površinski sloj stijene jer takva tehnologija omogućuje razbijanje površinskog sloja

112

stijenske mase. Ukoliko je pilot ušao u stijensku masu cca 1.5 vlastitog promjera, možemo smatrati da se na vrhu može ostvariti upetost. Ova činjenica koji puta pomaže pri statičkom proračunu konstrukcije na pilotima.

Piloti ispunjeni šljunkom koriste se kao uspravni drenovi za potrebe ubrzane konsolidacije velikih zapremina tla, na pr. ispod nasipa za autoceste. Oni poboljšavaju svojstva tla u koje su nabijeni povećavajući njegovu gustoću do koje dolazi uslijed zbijanja tla kod utiskivanja pilota ili cijevi za njihovu izvedbu.

Razvojem novih tehnologija pojavila se primjena MLAZNOG INJEKTIRANJA za izvedbu pilota (30cm≤d≤80 cm). Tehnologija se svodi na ubrizgavanje injekcione mase u tijeku bušenje u tlo, pod visokim pritiskom, pri čemu se u potpunosti razbija struktura tla i izvodi valjkasto nosivo tijelo. Ovi se piloti mogu i armirati na način da se nakon izvršenog injektiranja kroz središte valjkastog tijela ugradi šipka rebraste armature. Piloti dobiveni pomoću mlaznog injektiranja upotrebljavaju se u raznim uvjetima naročito kada nikakvi iskopi ili potresi zbog nabijanja nisu preporučljivi. Ova se tehnologija osim za izvedbu pilota upotrebljava i u najrazličitije druge svrhe.

SLIKA 5.43 Tri načina izvedbe mlaznoinjektiranih stupnjaka

Slika 5.44 Otkopane glave mlaznoinjektiranih pilota s armaturnom šipkom u osi

113

6 DUBOKI MASIVNI TEMELJI

6.1.1 Općenito

Kod složenih uvjeta tla, ograničenog ili složenog okoliša i građevine većih težina, dolaze u obzir izvedbe dubokih masivnih temelja. Oni zbog svoje veličine, debljine temeljne ploče i stijenki i udjela u statici građevine, predstavljaju potpuno krutu konstrukciju. Općenito gledajući oni se ponašaju jednako kao temelj samac ali golemih dimenzija. Duboki masivni temelji se najčešće sastoje iz dva dijela što je uvjetovano tehnologijom izvođenja. Prvi dio je armirano-betonska košuljica koja sluši kao zaštita tokom iskopa (bunari i kesoni) ili oplata koja se polaže na mjesto ugradnje (sanduci). Kada se ovaj dio postavi na projektom predviđeno mjesto, duboki se masivni temelj puni balastom koji može biti voda, krupnozrni nekoherentni materijal ili beton male čvrstoće.

U geotehničko - proračunskom smislu ne razlikuju se od temelja samaca, što znači da je za njih potrebno provesti proračun dozvoljene nosivosti i slijeganja kao i za plitki temelj samac ali uvažavajući dubinu temeljenja i neke uvjete za nosivost i slijeganje dubokih temelja koji su navedeni u poglavlju 4.2.

Dimenzioniranje prvog, armiranog dijela konstrukcije takvog temelja potrebno je provesti posebno, uvažavajući tehnologiju prenosa na mjesto ugradnje i polaganje na predviđenu dubinu, odnosno način spuštanja u tlo.

6.1.2 Vrste i način izvođenja dubokih masivnih temelja

Duboki masivni temelji izvode se tehnologijom bunara, sanduka i kesona kako je to prikazano na slici 1.6. Mogu se izvoditi i kao kopani piloti velikog promjera. Postoji tehnologija izvođenja kopanih pilota sa proširenjam vrha.

Kopani piloti velikog promjera izvode se kao i oni malog promjera. Koriste se kada je potrebno temeljenje izvršiti na stijenskoj podlozi koja se nalazi ispod kvartarnog pokrivača. Mogu se izvoditi i sa plovnog objekta na način da se kroz vodu izvode kao stupovi u čeličnoj oplati koju predstavlja zaštitna kolona. Piloti velikog promjera (u literaturi nazvani i piloni) najčešće nose po principu jedan pilot jedan temelj odnosno stup. Kod temeljenja mostova većih poprečnih presjeka ovi se piloti upotrebljavaju u paru ili nizu. Mogu se produžiti u stupove i tek na nivou oslonca za vodoravne nosače spojiti u cjelinu preko naglavne konstrukcije.

Bunari i kesoni izvode se potkopavanjem unutar armirano-betonske košuljice budućeg temelja. Na taj se način provocira prolom tla s unutarnje strane temelja i on se postepeno spušta na projektiranu dubinu. Upravo elementi potrebni za spuštanje predstavljaju geotehnički dio projekta ovakvih temelja.

114

Za olakšavanje spuštanja oblikuje se na doljnjem kraju armirane košuljice nož, kako je to prikazano na slici 4.30.

RADNI PROSTORPOTKOPI

UTOR ZA SMANJENJE TRENJA PO PLA[TUARM. BET. TIJELO TEMELJA

TLO U KOJE ULAZI DUBOKI TEMELJ

NO@

Slika 6.1 Nož na dnu bunara ili kesona

Za smanjenje trenja po plaštu prilikom spuštanja ovih temelja, najčešće se nož oblikuje sa istakom prema tlu. Tada takav oblik noža oblikuje nešto veći otvor od vanjskog gabarita armirano-betonske košuljice. U tom se prostoru oblikuje razrahljena zona koja olakšava spuštanje temelja. Unutar radnog prostora detaljno se proračuna koliki dio površine oko noža treba podkopati da bi uslijed prekoračenja čvrstoće na smicanje na nepodkopanom dijelu oboda došlo do proloma tla i spuštanja košuljice. Bitan element proračuna je da na malim dubinama, zbog male težine konstrukcije, koja se stalno nadograđuje na površini, košuljica ipak klizne pod vlastitom težinom a da na većim dubinama ne dođe do nepredviđenih proloma tla zbog velikih težina košuljice. Najveći problem koji se kod ovih temelja može dogoditi je da se košuljica počne naginjati u toku spuštanja. Za smanjenje trenja prilikom spuštanja može se utor sa slike 4.30 ispuniti bentonitnom isplakom. Ona ujedno zbog veće gustoće hidrostatskim tlakom sprečava vodoravnu deformacijutla oko košuljice bunara.

Sanduci su vrsta dubokih temelja koji se upotrebljavaju za temeljenje u dubokoj vodi. Najčešće se pomoći njih izvode obalni zidovi. Sanduci se izvode na suhom, porinu u vodu kao brod te zatim dotegle na mjesto ugradnje. Spuštaju se pomoću reguliranog punjenja vodom na unapred pripremljanu podlogu koja se priprema uz pomoć ronilaca. Kada je sanduk sjeo na predviđeno mjesti puni se balastom prema projektu. Sanduci uglavnom djeluju kao potporni zidovi, jer se najčešće prostor sa uzvodne strane zatrpava i na njemu oblikuje korisni plato. Način temeljenja na sanducima prikazan je na slici 1.6(b)

115

Kod temeljenja u dubokoj vodi i na lošem tlu postoji mogućnost kombinacije temeljnja pomoći pilota i sanduka slično konstrukciji na slici 1.7.

Projekt dubokog masivnog temelja mora sadržavati dimenzioniranje elemenata temelja za sve faze od izvođenja na predviđenoj lokaciji, transporta, ugradnje do konačnog korištenja. Dimenzioniranje elemenata konstrukcije dubokih temelja je predmet izučavanja šireg od područja geotehničkih konstrukcija. Iz navedenog se vidi da duboki masivni temelji nisu isključivo geotehničke konstrukcije već zahtijevaju suradnju većeg broja građevinskih inženjera različitih specijalnosti. Za izvođenje ovakvih vrsta temeljenja najčešće postoje specijalizirana izvođačka poduzeća.

116

7 VLAČNI TEMELJI 7.1 OPĆENITO

Pojava temelja koji moraju preuzeti vlačnu silu posljedica je tehnološkog razvoja. Visoke armirano-betonske konstrukcije malog tlocrta u odnosu na visinu (dimnjaci, vodo-tornjevi i sl.), a pogotovo metalne rešetkaste konstrukcije male vlastite težine (dalekovodni stupovi, relejni tornjevi i sl.), viseći mostovi i još neke građevine, prenose u tlo vlačnu uspravnu silu. Ovakav je statički sustav za tlo neprirodan, jer ono prema svim dosadašnjim razmatranjima ne može trajno prihvatiti vlačne sile. Od svih gore nabrojenih konstrukcija povijesno su bili poznati jedino viseći mostovi, građeni za mala opterećenja pješačkog prometa. Kako je problem stvaran to je za njega potrebno pronaći odgovarajuće rješenje.

Najjednostavnije rješenje je dovoljno veliki kontrateret u obliku sidrenog bloka koji može savladati nametnutu vanjsku vlačnu silu. Ovakvo je rješenje međutim neekonomično. Iz tih razloga razvili su se različiti sustavi prijenosa vlačnih sila u tlo. Generalno ih možemo podijeliti u tri skupine:

- plitki vlačni temelji (kod kojih je odnos D/B<4);

- duboki vlačni temelji (kod kojih je odnos D/B>4);

- geotehnička sidra.

7.2 5.2 PLITKI VLAČNI TEMELJI

7.2.1 Općenito

Do određene veličine vlačne sile problem se može riješiti masivnim temeljnim blokom. Kada takav blok postane preglomazan i neekonomičan pribjegava se drugim rješenjima, kod kojih u prenosu sile osim temeljnog bloka sudjeluje i okolno tlo i to vlastitom težinom i otporom na smicanje. Vlačni se temelji zbog svog oblika izvode u iskopu koji se naknadno zasipa tlom do površine terena. Postoji više metoda koje će biti nastavno opisane.

7.2.2 Proračuni

Svi proračuni se svode na ugradnju temelja prikazanog na slici 5.1 na određenu dubinu D u tlo. Pod utjecajem vlačne sile proširena temeljna stopa aktivira na određeni način dio tla sa kojim je prekrivena. Postoji više metoda za proračun.

117

Qvl.

W

D

Linija iskopa u autohtonom tlu

zasip zasip

Slika 7.1 Osnovni oblik plitkog vlačnog temelja

7.2.2.1 Metoda opterećenja i metoda otpora tla

Temeljne pretpostavke za ove dvije metode prikazane su na slici 5.2.

Qvl.

D

Linija iskopa u autohtonom tluB

β β

Qvl.

W

D

B

T T

σ h σ h

σ =ρ∗h g z ∗ ∗ k

T O dz c tgD

h= ∗ ∗ = + ∗∫ τ τ σ ϕ0

;

W

Wtla Wtla

β= f(c, ϕ)

a) b)

Slika 7.2 Pretpostavke za proračun vlačnih temelja a) po metodi opterećenja i b) metodi

otpora tla

Metoda opterećenja u račun uzima težinu temelja i tla iznad njegovog proširenja. Pri tom je potrebno ovisno o vrsti tla odrediti kut β=f(ϕ) pomoću kojeg se određuje sudjelujuća zapremina tla.

Metoda pritiska tla uzima u obzir težinu temelja i težinu dijela tla iznad osnovice temeljne plohe unutar uspravnih stranica plašta tako nastalog geometrijskog tijela. Osim tog u račun se uzima trenje po plaštu tako nastalog geometrijskog tijela uvažavajući vodoravna naprezanja okomita na plašt. Problem se javla u odabiru

118

koeficijenta bočnog pritiska k pogotovo jer se redovito radi o materijalu zasipa, a ne o autohtonom tlu.

Ni jedna od ovih dviju pretpostavki na odgovara stvarnom stanju u tlu koje preuzima vlačnu silu putem proširene temeljne plohe.

7.2.2.2 Metoda analize pasivnog loma u tlu

Prilikom čupanja temelja pokazanog na slici 6.1 dolazi do zbijanja tla iznad temeljne ploče. Prema Rankinovoj teoriji graničnih stanja plastične ravnoteže ovo izaziva pojavu plastificiranih zona i na kraju pasivni lom. Iz tih je razloga logično zaključiti da plohe loma nisu ravne već slijede neku zakrivljenost plohe sa minimalnom čvrstoćom na smicanje u pasivnim uvjetima loma. Ovim se problemom bavio Dž. Sarač [10, 25].

Na slici 6.3 prikazan je model za proračun uz uvažavanje pasivnog loma u tlu po plohi za koju je usvojeno da joj je presjek sa uspravnom ravninom koja prolazi kroz os temelja, logaritamska spirala.

vl.

W

D

B (L), d

TT

tla Wtla W

temelja λ =D/B β

Qβ

45−ϕ/2

l

r0

r1

α

B

Slika 7.3 Geometrija vlačnog temelja za proračun pasivnog otpora duž logaritamske

spirale

Za geometriju sa slike 6.3 vrijede slijedeći izrazi:

119

β=α−

π

ctg=k ;err)

2(k

0 ; β−β−

ϕ+

π∗

=α+

π

cos)24

3sin(e

Dr)

4(k0 ; ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ β−

ϕ−

π−β=

243cosrsinrl 10

WKDCKgDS cp2

mp3 ++′ρ= ϕ

7.3 DUBOKI VLAČNI TEMELJI

Duboki vlačni temelji izvode se kao piloti. Posebnost ovih pilota je što silu prenose isključivo trenjem po plaštu. Proračuna prijenosa sile trenjem po plaštu isti je kao kod tlačnih pilota. Prilikom proračuna valja voditi računa o tome da u prenosu sile sudjeluje i vlastita težina pilota. Detalji o dimenzioniranju ovih pilota mogu se pronaći u specijaliziranoj literaturi [20].

Vlačni piloti mogu se izvoditi kao piloti jednakog promjera, ali im današnje tehnologije omogućuju proširenje glave. U tom slučaju aktivira se veća zapremina tla oko pilota u prenosu vlačne sile.

Za potrebe posebnih, izrazito visokih građevina ili građevina koje se ponavljaju kao što su dalekovodni stupovi, preporučljivo je vlačne pilote dimenzionirati uvažavajući rezultate probnog opterećenja. O rezultatima ovakvih ispitivanja ima malo podataka u literaturi.

U koliko vlačni piloti iz nekih razloga ne mogu zadovoljiti funkciju vlačnih temelja, mogu se za tu svrhu koristiti i sidra. Sidra spadaju u posebne geotehničke konstrukcije i nisu predmet razmatranja u ovoj knjizi.

120

Literatura: Babić, B., Jašarević, I., Kvasnička, P., Prager, A., Schwabe, Ž., Šimetin, V. (1995.)

Geosintetici u graditeljstvu. HDGI, Zagreb

Bohm, H., Stjerngren, U., (1980.), Comvatting subsidence im the old town of Stodkholm, Swedish council four building research, Stockholm, Sweden

Bowles, J.H. (1974.) Analytical and Computer Methods in Foundatioj Engineering Ex-library

Broms, B.B. (1964), Lateral Resistance of Piles in Cohesive Soils, J.S.M.F.D., ASCE, vol. 90, SM2: 27-63

Caquot, A., Kerisel, J. (1967.), Grundlagen der Bodenmechanik, Springre-Verlag, Berlin

Cernica, J.H., (1995.), Foundation Design, John Wiley &Sons, N.Y.,

Collin, J., G.,(2002.), Timber pile, Design and Constructioj Manual, Timber Piling Council, American Wood Preservers Institute

Craig, R.F. (1997.) Soil Mechanics, 6th Edition, Lateral Earth Pressure, E & FN Spon, Chapter 6, pp 179 – 247

Das, B.M. (2000.), Foundamentals of Geotechnical Engineering. Brookers/Cole, Thomson Learning (www.wwpinstitute.com)

EI-Mossallamy, Y., and Franke, E. (1997), Pile Rafts-Numerical Modeling to Simulate the Behavior of Pile-Raft Foundations. Published by the authors, Darmstadt, Germany.

Focht, J.A. (1967.)Discusion to paper by Coyle and Reese, J.S.M.F.D., ASCE, Vol 93, SM1: 133-138Fox, E.N.,(1948.) The mean elastic settlement of a uniformly-loaded area at depth below the round surface. Proceedings of the 2nd International Conference ISSMFE, Rotterdam, Vol.1. 129-132.

Frisch, H.; Simon, A. B., (1974.), Beitrag zur Ermittlung der vertikalen und horizontalen Bettungsziffer. Bautechnik, Heft 8, 259-262

GEO (1996). Pile design and construction. GEO Publication 1/96, Geotechnical Engineering Office, Civil Engineering Department, Hong Kong

http://www.haywardbaker.com/services/micropiles.htm

http://subsurfaceconstructors.com/pdfs/case/IllinoisDOT.pdf

http://tc17.poly.edu/mp.html Jaky, J. (1944.) The Coefficient of Earth Pressure at Rest. Journal for Society of

Hungarian Architects and Engineers, October, 355-358

121

Kleiner, I. (1981.), Temeljenje na pilotima. (F. Verić, ur.), Autorizirana predavanja za seminar Temeljenje, Društvo građevinskih inženjera i tehničara – Zagreb

Lisac Z. (1981.) proračun pilota. U Verić, F., Temeljenje, poglavlje 2.3, autorizirana predavanja za seminar, Društvo građevinskih inženjera i tehničara, Zagreb

Masopust, J., (2006.), Zatěžovaci zkušky pilot v Dubrovniku, Zakládání 3/2006, god XVIII, Zakládání staveb, a.s., Prag

Maslov N.N. i grupa autora (1975.), Složeno fundiranje, stabilnost kosina i drenaže. Građevinska knjiga, Beograd

Meyerhof, G., G. (1951.), The Ultinate Bearing Capacity of Foundations, Geotehnique, Vol II, 4, pp. 301- 332

Meyerhof, G.G., (1959), Compaction of Sands and Bearing Capacity of Piles, J.S.M.F.D., ASCE, vol. 85: SM6:1-29

Meyerhof, G.G., (1961.), The Ultimate Bearing Capacity of Wedge-shaped Foundations, Proc. V ICSMFE, pp. 105-109, Paris

Ng, C.W.W., Simons, N., Menzies, B. (2004.) Soil-structure Engineering of Deep Foundations, Excavations and Tunells, Thomas Telford, London

Poulos, H.G., Davis, E.H. (1980.), Pile fpundation analysis and design, John Wiley and sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto

Reimbert, M.L., Reimbert, A.M. (2001.) Retaining structure and silos, experimental and theoretical comparisons. Lavoisier Publishing, Paris

Roje - Bonacci, T, (2007.), Mehanika tla, Građevinsk0-arhitektonski fakultet Sveučilišta u Splitu, Split

Sarač, ž., Verić, F., Horvat, K., (1976.) Dimenzioniranje temelja dalekovodnih stupova prema vlačnoj sili, “Geotehnika “, OOUR“Georxpert” Interna publikacija, Zagrb 1976.

Shoff, A.V., Shahh, D.L. (2003) Soil mechanic and geotechnical engineering, A.A.Balkema Publishers

Szavitz-Nossan, A., Ivšić, T. (1994.) EUROCODE 7 – geotehnika. Građevinski godišnjak ’95, Hrvatsko društvo građevinskih inženjera, Zagreb, 153-208

Szavits-Nossan, A., Stanić, B. (2002.) Geotehničko projektiranje prema Eurokodu 7. U M. Mulabdić (ur.) Geotehnika kroz Eurokod 7, Priopćenja 3. Savjetovanja Hrvatske udruge za mehaniku tla i geotehničko inženjerstvo, 2.-5.listopad 2002., Hvar, 199-208

Terzaghi, K., (1943), Theoretical Soil Mechanic. John Wiley&Sons, New York.

Terzaghi, K. (1955), Evaluaation of Coeffiocient of Subgrade Reactions, Geotechnique, Vol 4, 297-326

Terzaghi, K., Peck, R.B.,(1948), Soil Mechanic in Engineering Practice. John Wiley&Sons, New York.

122

Tomlinson, M.J., (2001.), Foundation Design and Construction, 7th ed. Prentice Hall, London.

Vesic, A.B. (1961.a) Bending of beams resting on isotropic elastic solid. ASCE Jnl Engineering Mech. Div. 87, EM2: 35-53.

Vesic A.B. (1961.b), Beam on Elastic Subgrade and The Winckler’s Hypothesis, Proc. 5th Int. Conf. On Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol.1, p. 845-850.

Vesić, A. S., (1967.), A study of bearing capacity of deep foundation , Georgia Inst. of Technology, Atlanta.

Werner, H. (1970.) Biegemomente elastisch eingespannter Pfähle, Beton - und Stahlbetonbau, no.2. 0.39, 1970.

Winkler, E. (1867.). Die Lehre von Elastisität und Festigkeit. Dominicus, Prague, pp. 182. http//:www.bauer-spetialtiefbau/at/dt/spetialtiefbau/bauverfahren/pdf