AO506 Uvod u Fundiranje 11 - Proracun i Konstrukcija Plitkih Temelja

1

Građevinsko-arhitektonski fakultet Univerziteta u NišuStudijski program ArhitekturaKatedra za građevinsku geotehniku

AO506: UVOD U FUNDIRANJE

II. PRORAČUN I KONSTRUKCIJA PLITKIH TEMELJA.

G-O-43: Mehanika tla 2

Podela temelja u pogledu krutosti

Dimenzije i oblik temelja zavise od:- konstrukcije objekta, - opterećenja,- vrste tla i - materijala temelja.

U pogledu krutosti temelji mogu biti:- аpsolutno krute konstrukcije,- konstrukcije konačne krutosti i- savitljive konstrukcije.


Podela temelja u pogledu krutosti

Apsolutno kruti temelji – neosetljivi na sleganja i deformacije tla. Neznatna zatezanja usled savijanja temelja može da primi sam materijal temelja. Izvode se od nearmiranog betona, kamena ili opeke.

Kod deformabilnih temelja (savitljivi temelji i temelji konačne krutosti) deformacije temelja se ne mogu zanemariti, a pri savijanju temelja se javljaju znatni naponi zatezanja, koje treba da preuzme armatura.

Savitljivi temelji su neosetljivi na deformacije tla, jer se lako prilagođavaju promeni oblika podloge. Izvode se od armiranog betona.


Koeficijent krutosti

Za ocenu ponašanja temeljne konstrukcije sračunava se koeficijent krutosti (K). Prema našim propisima definisan je izrazom:

3

t

s

b

L

h

E12

EK

- za pravougaone stope

3

t

s

b

D

h

E12

EK

- za kružne stope

gde je:

Eb - modul deformacije materijala temelja, u (kN/m2 )Es - modul deformacije tla ili stene, u (kN/m2)ht - visina temelja, u (m)L - dužina temelja, u (m)D - prečnik stope kružnog oblika, u (m)

Za K>0,4 temeljna konstrukcija je kruta.


1 Masivni temelji

Grade se od nearmiranog betona, kamena ili opeke. Dimenzije gornje površine temelja su veće od dimenzija nadtemeljne konstrukcije. Ovim proširenjima se obezbeđuje postavljanje konstrukcije u tačno projektovani položaj, postavljanje oplate ili stubova skele.

Veličina proširenja b iznosi:- za veće inženjerske konstrukcije b= 0,2 – 1.0 m- za stambene i druge zgrade b= 0,05 – 0,10 m


2 Temelji samci

• Stubovi industrijskih, stambenih, javnih i ostalih objekata mogu biti klasični armiranobetonski, montažni armiranobetonski i čelični.

• Ako se svaki stub fundira na posebnom temelju, uobičajeni naziv za takve temelje je temelji samci ili pojedinačni temelji.

• Rade se najčešće od armiranog ili nearmiranog betona, ređe od opeke ili lomljenog kamena.

2.1. Temelji betonskih stubova2.1.1. Određivanje dimenzija osnove temelja

• Dimenzije temelja u osnovi se određuju iz uslova da maksimalni pritisak temelja na tlo, za usvojenu dubinu fundiranja i postojeću vrstu tla, bude jednak dozvoljenom pritisku na tlo (qa).


2.1.1. Određivanje dimenzija osnove temelja

• Opterećenje od konstrukcije, svedeno do donje površine stuba, odnosno gornje površine temelja, može biti:

a) centrično,

b) ekscentrično.

• Površina poprečnog preseka stuba je definisana veličinom strana bs i ls i njihovim odnosom bs/ls. Približno isti odnos strana treba usvojiti i za dimenzije osnove temelja B i L. bs/ls ~ B/L



a) U slučaju centričnog opterećenja, pritisak na tlo u kontaktnoj površini temelja() je ravnomerno raspodeljen i može najviše biti jednak dozvoljenom opterećenju tla (qa) na usvojenoj dubini fundiranja.

• Ukupno vertikalno opterećenje koje deluje na donju površinu stope, biće u ravnoteži sa reaktivnim opterećenjem tla:

atk qAGN Nk – opterećenje na gornjoj površini temelja

Gt – težina temelja i tla iznad temelja

A – potrebna naležuća površina temelja



• Težina temelja i tla iznad temelja:

asrfk qAγDAN

γb - zapreminska težina materijala temelja

β – faktor prosečne težine (uzima u obzir razliku između zapreminske težine temelja i nasipa iznad temelja). Može se usvojiti = 0,85.

srfbft γDAβγDAG

=>

• Potrebna površina osnove temelja:fsra

k

Dγq

NA

• Za temelj kvadratne osnove:fsra

k

Dγq

NBL

• Za temelj pravougaone osnove, sa odnosom strana B/L bs/ls=m:

)Dγm(q

NL

fsra

k



b) Za ekscentrično opterećenje temelja pritisci na tlo se mogu odrediti prema izrazu:

Nk+Gt – vertikalno opterećenje u težištu

naležuće površine temelja (A),

∑M – suma momenata u težištu naležuće površine temelja (A).

W

ΣM

A

GNσ tk

minmax

a2srfK q

BL

M6

A

ADN

Za poznato k=ls/bs L/B: 0M6BkNB)Dq(k k3

fsra2

Rešavanjem jednačine dobija se širina temelja B, a preko poznatog k i dužina temelja L.


2.1.2. Dimenzionisanje temelja od nearmiranog betona

• Kada je izabran materijal za temelj i određena veličina kontaktne površine, određuje se visina temelja (ht):

mintt hh htmin - najmanja visina temelja koja obezbeđuje prenošenje pritisaka kroz temelj, zavisno od materijala temelja, pod uglom .

a) Temelj neposredno ispod stuba b) Temelj sa jastukom ispod stuba



Prelazni element - Jastuk

Uloga jastuka: • da smanji napon na kontaktu između

armiranog i nearmiranog betona,• da omogući sidrenje armature stuba.

• Jastuk se izvodi od betona istog kvaliteta kao i stub.

ssjs lb2

1hb • Visina jastuka (hj) treba da je:

• Dužina prepusta jastuka (c):

cm 50hcm 30 j

jhc



ctgatgaha

htg mint

t

• Fuchssteiner:

1f

1009.0

a

hctgtg

bk

nt

• DIN 1045: 0.2tg0.1 fbk – marka betona (kN/m2),

σn – reaktivni pritisak tla u kontaktnoj površini bez uticaja težine temelja – neto (kN/m2).



• Potrebna visina temelja (ht) se može odrediti iz uslova da temeljna konzola, uklještena u preseku uz zid, ima graničnu nosivost.

• Naponi zatezanja, koji nastaju pri savijanju, se poveravaju samo betonu pa je:

bzsu

bz fW

M

• u sređenom obliku: nut 'ah 1bzs

'

B

B

f

3

Mu – granična vrednost momenta savijanja u preseku uz stub

W – otporni moment istog preseka 6

hBW

2t1

fbzs - čvrstoća betona na zatezanje pri savijanju (kN/m2)

a – dužina konzole (prepusta)

- reaktivni pritisak tla od graničnog opterećenja (kN/m2)nuB1 – širina gornjeg stepenika temelja


2.1.3. Dimenzionisanje temelja od armiranog betona

• Temelji samci od armiranog betona se koriste kada su opterećenja nadtemeljne konstrukcije znatna, kada je potrebna manja dubina fundiranja i kada je to ekonomski opravdano.

• Oblik poprečnog preseka temelja zavisi od njegove visine. Najčešće su konstantne visine ili promenljive visine sa trapezastim ili stepenastim proširenjima.



• Armiranobetonski temelji se izvode preko podloge od nearmiranog betona ili podloge od nearmiranog betona i tampon sloja šljunka.

• Podloga ima ulogu da:- olakša montažu armature temelja- spreči prljanje armature- obezbedi tačno izvođenje temelja po projektovanim

dimenzijama- spreči u suvom tlu upijanje vode iz sveže betonske mase.• Podloga od nearmiranog betona je MB10 i debljine sloja 5-10cm.• Tamponski sloj šljunka ne treba da ima debljinu manju od 10 cm.

• Radi uštede visina temelja se smanjuje ka krajevima. • Stepenasto smanjivanje visine je lakše za građenje, dok se

smanjivanjem visine nagibom bolje prate trajektorije napona u samom telu temelja.

• Nagib gornje površine temelja treba da je manji od 1:4.



• Oblik kontaktne površine u osnovi zavisi od veličine i vrste (prirode) opterećenja i od oblika poprečnog preseka stuba.



• Dimenzije temeljne površine u osnovi se određuju prema dozvoljenom opterećenju tla, s tim što se najpre odrede dimenzije na osnovu ivičnih napona:

• Za centrično opterećenje, koristeći uslov:

atk qAGN

dobija se potrebna površina osnove temelja:

fsra

k

Dγq

NA

• Rešavanjem jednačine dobija se širina temelja B, a preko poznatog k=L/B ≥ 1 i dužina temelja L.



• Za ekscentrično opterećenje sa alternativnim uticajima, stopa je simetrična:

i poznato k=L/B > 1 dobija se:

• Rešavanjem jednačine dobija se širina temelja B, a preko poznatog k=L/B ≥ 1 i dužina temelja L.

atk

max qW

M

A

GN

• Koristeći uslov:

0M6BkNB)Dq(k k3

fSRa2



• Za ekscentrično opterećenje sa stalnim smerom, vrši se pomeranje položaja težišta kontaktne površine u odnosu na osovinu stuba - centrisanje temelja, koje obezbeđuje ravnomerne pritiske na tlo.

• Na temelj se preko stuba prenosi ukupno opterećenje – zbir stalnog i povremenog:

Nk = Ng + Np

H = Hg + Hp

M = Mg + Mp



• Sleganje temelja u koherentnom tlu je dugotrajan proces, pa povremeno opterećenje (često i kratkotrajno - stub kranske staze) nema uticaja na sleganje.

• Zato temelj koji je ekscentrično opterećen od stalnog i povremenog opterećenja, a oslanja na koherentno tlo, treba centrisati samo za stalno opterećenje.

g

tgg

g

g

N

hHM

N

Me



• Kada podlogu čini pretežno nekoherentno (nevezano) tlo, sleganja se vrlo brzo dešavaju (i pri povremenim, kratkotrajnim opterećenjima).

• Centrisanje temelja treba sprovesti prema ukupnom opterećenju, tako da pri jednoznačnom povremenom opterećenju pritisci na tlo budu ravnomerni ili pri dvoznačnom (alternativnom) opterećenju maksimalni ivični pritisci σ1max i σ2max budu jednaki.



• Dimenzije temelja u poprečnom preseku se određuju prema merodavnim momentima savijanja (M) i transverzalnim silama (Q) uz kontrolu na probijanje temelja usled opterećenja velikom koncentrisanom silom.

• Merodavni statički uticaji za dimenzionisanje temelja (M i Q) se mogu sračunati preko reaktivnog opterećenja, po tzv. teoriji ploča.

• Analiza stvarnog naponskog stanja u temeljnoj stopi je složena, jer stopa predstavlja ploču oslonjenu na deformabilnu podlogu opterećenu sa druge strane preko stuba. U praksi se najčešće primenjuju približne metode zasnovane na pretpostavci o linearnoj raspodeli kontaktnog pritiska.



• Karakteristični preseci i opterećenje za proračun temelja po teoriji ploča:

Reaktivno opterećenje bez uticaja težine temelja (neto): LB

Nσ k

n

Transverzalne sile u presecima uz stub:

BlσQ nΙΙΙΙΙΙ LbσQ nΙVΙV

;

Momenti savijanja u presecima u osovini temelja :

4

LB

2

LσM nΙΙ

4

BL

2

BσM nIIII



• Prema Pravilniku za beton i armirani beton (BAB 87), granične vrednosti MuI, MuII, QuIII i QuIV na osnovu kojih se dimenzioniše temelj, dobijaju se tako što se sračunati statički uticaji MI-I, MII-II, QIII-III i QIV-IV pomnože sa propisanim koeficijentima sigurnosti.

• Armatura se raspoređuje tako što se u središnjoj polovini širine B i dužine L ugradi 80%, a u krajnjim četvrtinama po 10% armature.

;


Hvala na pažnji !Pitanja, komentari, sugestije...

[email protected]

www.gaf.ni.ac.rs/geotehnika

mailto:[email protected]



Documents

AO506 Uvod u Fundiranje 11 - Proracun i Konstrukcija Plitkih Temelja