Armiranobetonski temelji

ARMIRANOBETONSKI TEMELJI

V.pred. mr. sc. V. Herak-Marović, d.i.g.

ARMIRANOBETONSKE KONSTRUKCIJE

mr. sc. V. Herak-Marović, 2006/07 2

FUNKCIJA TEMELJA

- Trebaju biti projektirani tako da prenesu vertikalno i horizontalno opterećenje jednostavno i sigurno u tlo.

OBLIKOVANJE TEMELJA

- Oblik temelja zavisi o vrsti konstrukcije, veličini i prirodi opterećenja (centrični tlak, moment savijanja oko jedne osi, moment savijanja oko dvije osi), geoloških i hidrogeoloških uvjeta gradilišta (kvaliteta tla, dubina nosivih slojeva).

- Bitno je da se projektirani temelji mogu brzo i jednostavno izvesti radi otežanih radnih uvjeta.

TIPOVI TEMELJA:

- TEMELJI SAMCI- TRAKASTI TEMELJI- TEMELJNE PLOČE

3

TEMELJI SAMCI

- Temelji samci se predviđaju za temeljenje stupova.- Oblici temelja samaca: pločasti, piramidalni, stepenasti, stepenasto piramidalni


NEKE KARAKTERISTIKE:

- Pločasti oblik temelja – najjednostavnija izvedba- Piramidalni oblik temelja - zahtijeva manje armature, ali je složenija izvedba

(potrebna gornja oplata).- Stepenasti oblik temelja – za temelje veće visine; broj stepenica ovisi o

ukupnoj visini temelja.- Stepenasto-piramidalni oblik temelja – najzahtjevnija izvedba, za temelje velike

visine

ODABIR OBLIKA TEMELJA S OBZIROM NA VRSTU OPTEREĆENJA(centrični tlak, moment savijanja oko jedne osi, moment savijanja oko dvije osi):

- ako je temelj centrično opterećen treba (ako je moguće zbog situacije na terenu) predvidjeti kvadratni oblik,

- za ekscentrično opterećenje projektira se pravokutni oblik,- u slučajevima izrazitog ekscentričnog opterećenja rade se nesimetrični temelji.

- Raspodjela napona na temeljnoj plohi zavisi od krutosti temelja, karakteristika materijala temelja te od svojstava tla.


Ekstremni primjeri raspodjele napona na temeljnoj plohi za:

a) krute temelje

b) temelje male krutosti

- U praktičnim proračunima najčešće se pretpostavlja da je temelj velike krutosti i da je napon na temeljnoj plohi jednoliko raspoređen (ps).


Kako odabrati dimenzije temelja?

- Ukupnu visinu temelja treba odrediti iz uvjeta nosivosti i kontrole da ne dođe do proboja stupa kroz plohu temelja, a minimalna dubina temelja je 1.0 m od kote terena, što je uvjetovano smrzavanjem tla na manjim dubinama.

- Iz uvjeta da tlačni napon na temeljnoj plohi bude u granicama dopuštenog, ili iz uvjeta nosivosti ili deformabilnosti, dobiva se potrebna površina temelja.

- Duboki nearmirani temelj:


Rasprostiranje pritiska ispod stupa računa se prema izrazu:

gdje je:fck - karakteristična čvrstoća betonap - prosječni tlačni napon na temeljnoj plohi

Iz gornjeg izraza slijedi:

pf120

bhtg

ck, ==α

'120

ck

dbp

f

≤

TEMELJ C 16/20p (MPa) 0.05 0.1 0.2 0.5 1.0b'/h 1.80 1.30 0.94 0.58 0.42

TEMELJ C 25/30p (MPa) 0.05 0.1 0.2 0.5 1.0b'/h 2.20 1.60 1.12 0.70 0.50


PRORAČUN I ARMIRANJE TEMELJA SAMACA

- Temelji samci mogu biti: armirani i nearmirani.

- Temelje nije potrebno armirati (u praksi se svi temelji najčešće armiraju) ako je temeljna stopa unutar površine na koju se rasprostire pritisak stupa, kao na slijedećem crtežu:

Duboki nearmirani temelj

9

- Ako je širina temelja veća od širine rasprostiranja opterećenja, temelje treba armirati, što je prikazano na slijedećem crtežu:

Plitki armiranobetonski temelj


POSTUPCI DIMENZIONIRANJA TEMELJA

A) Primjer plitkog armiranobetonskog pločastog temelja:

Dio temelja u širini stupa uzima se kao sakriveni nosač, pa se moment na temelj dobiva kao kod konzolne ploče (za reaktivno opterećenje tla računa se moment za 1.0 m širine ili za cijelu širinu temelja ''b'‘).


Za b1 = b2 = b jednoliko reaktivno opterećenje tla izazvano opterećenjem stupa silom N proračuna se po izrazu:

a potom se računa moment savijanja koji djeluje na lice stupa:

- Moment savijanja proračunat po ovom postupku daje nešto veću vrijednost od momenta proračunatoga po točnom postupku. Naime, opterećenje na šrafiranom dijelu temelja uračunato je dva puta (za svaki smjer posebno).

- Armatura temelja približno se proračunava prema izrazu:

gdje je:MSd - računski moment savijanja (u presjeku I-I / II-II)fyd - računska granica popuštanja

1 1 0.9Sd

s x s yyd

MA Ad f

= =⋅ ⋅

2bNp =

212 2I II

b aM M p −⎛ ⎞= = ⎜ ⎟⎝ ⎠


- Nadalje je potrebno izvršiti kontrolu proboja:

* ako je zadovoljen uvjet VSd ≤ VRd1 temelj neće trebati dodatno armirati protiv proboja

* ako je VSd > VRd1 proračunava se i postavlja u temelj poprečna armatura za preuzimanje glavnih vlačnih napona (kose šipke ili spone):

gdje je:VSd - računska poprečna silaVRd1 - računska nosivost na poprečne sile


B) Primjer plitkog armiranobetonskog piramidalnog temelja:

Za b1 = b2 = b jednoliko reaktivno opterećenje tla izazvano opterećenjem stupa silom N proračuna se po izrazu:

2bNp =


a potom se računa moment savijanja koji djeluje na lice stupa:

Ako se uvrste vrijednosti za:

dobiva se:

- Ovaj postupak proračuna u odnosu na točan postupak daje nešto manji moment savijanja.

( )1 1 2 22x yM M p Ae A e= = +

21

2abA

2

1 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

= ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=2

ab32e1

a2

abA2 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

= ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=2

ab21e2

( ) ( )ab2abb24

NMM 22yx +−==


- Armatura se proračunava prema slijedećim izrazima:

gdje je:MSd - računski moment savijanja (u presjeku I-I ili II-II)fyd - računska granica popuštanjaζ – koeficijent kraka unutarnjih sila

(Koeficijent kraka unutarnjih sila ζ može se naći u tablicama ili uzeti da je približno 0.8 - 0.9).

- Proračunatu armaturu treba postaviti gušće u području stupa na širini b/3.

1 1Sd

s x s yyd

MA Ad fζ

= =⋅ ⋅


Armiranje simetričnog temelja Armiranje nesimetričnog temelja

- Temelji se mogu armirati s križno položenim šipkama φ10 mm, ali ga treba nastojati armirati zavarenim mrežama (ako nisu temelji dinamički opterećenih konstrukcija).

- Veza temelja sa stupom ostvaruje se pomoću armature u obliku sidara. Profil, broj i raspored sidara odgovara armaturi stupa na spoju s temeljem.

ARMIRANJE TEMELJA SAMCA

17

- U temelj se trebaju ugraditi sidra, koja moraju imati istu površinu kao i armatura stupa na spoju s temeljem.

- Sidra stupa treba saviti u temeljnu ploču prema suprotnoj strani.- Duljina preklopa šipki = duljini nastavka armature.- Na mjestu preklopa armature progušćuju se spone na 0.6 sw- Kada stup ima veliku površinu armature te kada je manje visine, može se

armatura iz temelja, bez prekida, voditi do vrha stupa.- Kod malih posmičnih naprezanja treba temelj armirati samo ravnim šipkama

dostatno usidrenim, odnosno sa zavarenim mrežama.

ARMIRANJE SPOJA STUP - TEMELJ


Simetrični temelj Nesimetrični temelj

19

- Kada je pritisak temelja samaca na tlo velik, odnosno kada je potrebna velika ležajna površina pojedinačnog temelja, temelji samci se povezuju temeljnim trakama / gredama u jednom ili oba glavna smjera.

- Povezivanjem temelja samaca veznim gredama sprječava se horizontalno razmicanje pojedinih temelja, te se omogućuje jednolika raspodjela horizontalnih sila (n. pr. sila vjetra i potresa) na sve temelje samce tj. omogućuje se zajedničko djelovanje.

- Ako razmak stupova nije jednak u oba smjera, temeljne trake se predviđaju u jednom smjeru, a u drugom (okomitom) smjeru temelji se međusobno povezuju gredama.


TEMELJI SAMCI POVEZANI GREDAMA

(a) grede male krutosti na savijanje (prihvaćaju uglavnom aksijalne sile)(b) krute grede (prihvaćaju aksijalne sile i momente savijanja)

21

- Trakasti temelji se izvode ispod niza stupova ili zidova, te kada je pritisak na temeljno tlo ispod temelja samaca velik.

- Temeljne trake služe i kao ležajevi fasadnih i pregradnih zidova te sprječavaju horizontalno razmicanje pojedinih temelja i ukrućuju ih.

TRAKASTI TEMELJI


- Temeljne trake u dva glavna smjera:

23

- U uzdužnom smjeru trakasti temelj nosi kao kontinuirani nosač na savijanje pod djelovanjem koncentriranih sila od stupova i od raspodijeljenih reaktivnih napona na temeljnoj plohi.

- Visina temelja odabire se iz uvjeta osiguranja dovoljne krutosti trakastog temelja. Krutost protiv savijanja trakastog temelja i cijele konstrukcije nad temeljem mora biti tolika da ne nastane koncentracija napona ispod stupova i da nejednoliko slijeganje ne bude veće od 1/1000 dijela razmaka osi stupova.

- Proračun se provodi na slijedeći način: pretpostavi se krutost temelja; odrede se naponi u tlu za rezultantno vanjsko opterećenje, a uz jednoliko naprezanje temeljnog tla; za poznato vanjsko djelovanje proračunaju se unutarnje sile (M i V) kao na štapnom sustavu; izvrši se dimenzioniranje nosača na savijanje i poprečnu silu.

PRORAČUN TRAKASTIH TEMELJA

24

- Proračun trakastih temelja često se provodi kao proračun nosača na elastičnoj podlozi. Temeljno tlo se zamijeni gusto raspoređenim diskretnim oprugama (elastični ležajevi) čije krutosti su ekvivalentne krutostima zamijenjenih dionica temeljnog tla širine ∆b i dužine ∆l, što je prikazano na crtežu:

Proračunski model

- Prednost ove metode je što se proračun može obaviti elektroničkim računalom sa standardnim programima za štapne i površinske sustave. Sustav mora biti horizontalno pridržan radi stabilnosti.

25

- Za točniji proračun treba uzeti u obzir i dio tla ispod temelja. Numeričkim postupkom kao što je MKE, tlo se modelira kao elastični poluprostor. Dio se tla podijeli na elemente u obliku paralelopipeda do potrebne dubine gdje se može smatrati da su rubni uvjeti izjednačeni. Dio tla, temelji i konstrukcija ulaze u proračunsku analizu kao cjelina. Mogu se koristiti ravninski (2D) modeli ili prostorni (3D) modeli.

Ravninski model


POPREČNI PRESJECI TRAKASTIH TEMELJA:

27

- Armiraju se po principima koji vrijede za kontinuirane nosače:

1) Armiranje trakastog temelja ispod dva stupa:

2) Armiranje trakastog temelja ispod više stupova (srednje polje):

- Donja uzdužna armatura raspoređuje se po cijeloj širini temelja, s tim što su 2/3 armature u granicama širine rebra.

ARMIRANJE TRAKASTIH TEMELJA

28

- Kad se ispod cijele građevine temelji samci ili trakasti temelji nalaze blizu jedan drugome, radi se temeljna ploča.

- Na temeljnim pločama se temelje visoki objekti te oni s velikim opterećenjem (industrijski objekti kao na pr. skladišta), ili ako je tlo male nosivosti.

- Tipovi armiranobetonskih temeljnih ploča: pune, rebraste, šuplje, sandučaste:

TEMELJNE PLOČE


- Izbor tipa temeljne ploče zavisi od konstrukcijske sheme građevine koja se temelji, veličine i rasporeda opterećenja u tlocrtu i od nosivosti i deformabilnostitla.

- Puna temeljna ploča je s gledišta izvedbe i proračuna najjednostavnija, ali je nešto veći utrošak gradiva. Preporučuje se debljina ploče 1/6 razmaka stupova.

- Rebrasta temeljna ploča je za veće razmake stupova i veće opterećenje po stupu. Debljina ploče je 1/10 - 1/8 razmaka stupova, a rebra su u osima stupova.

- Šuplji sandučasti temelji imaju najveću krutost, ali oni zahtijevaju velik utrošak gradiva, a i složeni su za izvedbu.


- Temeljna ploča se u proračunu tretira kao površinski nosač (vrlo kruta u horizontalnoj ravnini), ili se dijeljenjem u uzdužne i poprečne trake paralelne s osima stupova, aproksimira štapnim sustavom.

- Prema približnom postupku temeljno se tlo zamjenjuje gusto raspoređenim diskretnim oprugama na razmacima l i b. Krutost vertikalnog stupića zglobno spojenoga na svojim krajevima (elastična opruga), ekvivalentna je krutosti pravokutne dionice temeljnog tla širine b i dužine l.

- Detaljniji proračun pomoću proračunskog modela temeljne ploče kao prostornog sustava treba se koristiti elektroničko računalo sa programima za štapne i površinske nosače, kao na slici:

PRORAČUN TEMELJNE PLOČE


Proračunski model

32

- Još točnije ponašanje cijele konstrukcije ćemo dobiti ako zajednički promatramo ploču i temeljno tlo, kao prostorni model pomoću MKE. Vrlo su ''skupi'' pa se ne rabe često u inženjerskoj praksi (a).

- Za detaljnije analize potrebno je promatrati konstrukciju, temelj i temeljno tlo kao jedinstveni sustav. Moguće su linearne i nelinearne analize konstrukcije i tla, uz uključivanje geometrijske nelinearnosti (b).


- Temeljne ploče se armiraju po principima armiranja ploča nosivih u dva smjera opterećenih kontinuiranim opterećenjem.

- Preporučuje ih se armirati u gornjoj i donjoj zoni (prihvaćaju se momenti savijanja izazvani reaktivnim pritiskom tla, temperaturnim razlikama i nejednolikim skupljanjem).

- Najčešće se armiraju sa zavarenim mrežama.

ARMIRANJE TEMELJNE PLOČE





Izvedba temeljenja na pilotima mosta preko Žrnovnice







Temelj rasvjetnog stupa

Documents

Armiranobetonski temelji