POTPORNE KONSTRUKCIJE

Osnovna podjela prema načinu njihove izgradnje:

- zasipane potporne konstrukcije (mogu se graditi samo ako tlo na njih ne pritišće) –

potporni zidovi, itd.....

- ugrađene potporne konstrukcije (grade se u tlu)

Neki tipovi potpornih zidova

Zid od montažnih elemenata:

vezni elementi (prečke)

prostor zaispunu

šljunkom ilidrobinom

Primjeri potpornog zida od montažnih elemenata

Potporni zidovi od "gabiona"

Primjer potporne konstrukcije od gabiona i armiranog tla: armirani nasip sa licem od

gabiona (nasip prije južnog portala tunela Sv. Rok na autocesti A1)

DIMENZIONIRANJE POTPORNIH ZIDOVA

Osnovni uvjeti stabilnosti koje je potrebno provjeriti kod zasipanih potpornih

konstrukcija :

lom temelja klizanje

prevrtanje globalni lom

(+ lom same konstrukcije)

Opterećenja i otpori koji ulaze u proračun potpornog zida:

b

H

Proračun stabilnosti na prevrtanje

Faktor sigurnosti na prevrtanje ("tradicionalni pristup") se definira kao odnos momenata

svih sila oko točke A koje zadržavaju zid da se ne prevrne, prema momentu svih sila koje

prevrću konstrukciju, što u primjeru sa skice iznosi:

A

p

EA

G

srE

rGF

Prema HRN EN 1997-1:2012 za proračun koristiti parcijalne faktore sigurnosti za

opterećenje (A), materijal (M) i otpor (R).

Proračun izvršiti s aktivnim tlakom izračunatim s projektnim parametrima cd i d :

'c

kd

cc

'

kd

tgtg

a uvjet stabilnosti se prikazuje kao (samo za primjer s gornje skice):

R

stb,GGdst,GEA

1rGrE

A

Pri tome se može izraziti stupanj iskorištenosti kao:

1001

rG

r)E((%) stiskorištenoi stupanj

Rstb,GG

dst,GEA A

Proračun stabilnosti na klizanje

EA

EA

G

Gt

G+Gt

Tpotrebno

T

R

R

N

b

Izraz za proračun faktora sigurnosti na klizanje ("tradicionalni pristup") se definira kao

odnos sile trenja na dodiru temelj-tlo prema horizontalnim silama koje guraju zid, za

primjer sa skice:

potrebno

moguces

T

TF

k

Pri tome je za nekoherentne materijale:

Tmoguće =N*tg

pri čemu je = tg tg (koeficijent trenja tlo-temelj zida).

Za koherentno tlo potrebno je uvrstiti adheziju između temelja i tla:

Tmoguće =*c*b+N*tg

Prema HRN EN 1997-1:2012 za proračun koristiti parcijalne faktore sigurnosti za

opterećenje (A), materijal (M) i otpor (R).

Proračun izvršiti s aktivnim tlakom izračunatim s projektnim parametrima cd i d:

'c

kd

cc

(prema EC7 u proračunima klizanja se kohezija isključuje)

'

kd

tgtg

a uvjet stabilnosti na klizanje se prikazuje kao (samo za primjer s gornje skice):

h,R

stb,GvAtdst,GhA

1)E(GGE

Pri tome se može izraziti stupanj iskorištenosti kao:

100

1)E(GG

E(%) stiskorištenoi stupanj

h,Rstb,GvAt

dst,GhA

b >b1 T

moguće

Tpotr.T

1 potr.

RR

N

N1

a) proširenje temeljne stope

b) nagnuta temeljna stopa

PP

c) aktiviranje posivnogotpora uz produbljenje

d) mogući položaji istaka za aktiviranje

pasivnog otpora

Zahvati na temeljnoj stopi sa svrhom povećanja faktora sigurnosti na klizanje

Provjera nosivosti tla ispod temelja i diferencijalnog slijeganja tla ispod temelja

R

b/3 b/3 b/3

bm

ax

R

b/3 b/3 b/3

b

m

ax

m

in

=

0

R

b/3 b/3 b/3

b

b1

m

ax

=

0

Moguće raspodjele naprezanja na plohi temelj – tlo

pasivnog

Rb/6

b/3

b

e

Df

b1

+

+

-

P

P

EA

EA

R

b

e61

F

P2,1

F= b * 1 m' → površina temeljne

plohe na 1m'

e < b/6 1 i 2 tlak

e > b/6 1 tlak, 2 vlak

b1 = 3 [(b/2) – e]

pri tom je:

2 = 0

11'

Redukcija širine temeljne stope za potrebu ponovljenog proračuna dodirnog naprezanja na

temeljnu plohu

Prema Eurokodu 7 (HRN EN 1997-1:2012) za provjeru graničnog stanja nosivosti za

nosivost tla (GEO), kod ekscentrično opterećenog temelja treba odrediti ekvivalentnu

temeljnu plohu površine A'=b' * l':

d

bdb

V

M'e

d

ldl

V

M'e b'e2b'b l'e2l'l

Na toj površini se pretpostavlja jednoliko rasprostrto naprezanje:

'A

Vq d

Ed

koje treba biti manje od projektne otpornosti tla određene za ekvivalentnu površinu A' (ne

za ukupnu površinu A).

,.....)'b,'l(fqf

Rv

fRd

qq

RdEd qq

Ekvivalentna temeljna ploha površine A'

Provjera globalne stabilnosti potpornog zida

Analizira se kao stabilnost kosine.

T1

T2

T3

Tn

EA

W1

W2

W3

G

R

lP

lW1

lW2

lG

pijesak

glina

potencijalnaploha loma

jedno od mogućih središta potencijalnog kliznog kruga kroz glinu

Koja granična stanja nosivosti analizirati?

EQU – kruti zid na stijenskoj masi

STR i GEO – klizanje i prevrtanje na stišljivom tlu

HYD – strujanje podzemne vode ispod temelja

UPL – uzgon vode ili bujanje tla

HRN EN 1998-5:2011 dodatak E (utjecaj potresa na opterećenje potpornog zida)

UKUPNA proračunska sila Ed kojom tlo djeluje na potpornu konstrukciju

(dio opterećenja od potresa – koje se određuje tako da se os ukupne sile oduzme statički

aktivni tlak tla, djeluje u sredini visine H):

wdws

2

v

*

d EEHKk15,0E

H – visina zida

Ews – statička sila prouzročena djelovanjem vode

Ewd – hidrodinamička sila prouzročena djelovanjem vode

K – koeficijent tlaka tla (statički + dinamički)

Mononobe & Okabe:

Za aktivni tlak:

2

2

2

sinsin

sinsin1sinsincos

sinK

sinsincos

sinK

2

2

Za pasivni tlak: bolje je uzeti formulu za vertikalno lice zida (ψ = 90)

2

2

2

sinsin

sinsin1sinsincos

sinK

Kut θ se određuje iz izraza:

Podzemna voda je ispod potpornog zida:

*

v

h

k1

ktg

Ewd = 0

Tlo ispod razine podzemne vode:

wzas*

vwzas

hzas

k1

ktg

Ewd = 0

Za potpuno upete konstrukcije kod kojih se ne može pojaviti aktivno stanje u tlu

DODATNI POVEĆANI TLAK tla radi dinamičkog djelovanja može se uzeti prema izrazu:

2

d HP sila djeluje na sredini visine zida H

rkh

hv k5,0k

- omjer proračunskog

ubrzanja tla i ubrzanja sile

teže

VI 0,05

VII 0,1

VIII 0,2

IX 0,3

Prema HRN EN 1998-1:2012/NA:2012, - omjer proračunskog ubrzanja tla i ubrzanja

sile teže definiran je kartom potresnih područja republike Hrvatske

vrsta potporne konstrukcije r

Slobodni gravitacijski zidovi koji podnose pomake dr < 300

(mm)

2,0

Kao gore uz dr < 200 (mm) 1,5

Savitljivi armirano betonski zidovi, usidreni ili ukrućeni

zidovi, armirano betonski zidovi temeljeni na vertikalnim

pilotima, pridržani zidovi podruma i upornjaci mosta

1,0

Za zasićena nekoherentna tla faktor r ne smije biti veći od 1,0.

DRENAŽA potpornog zida

zid tlo

drenažni zasipod krupnogšljunka okoprocjednica

sitni šljunak ikrupni pijesak

procjednicaili barbakana

odvodnikanal

šljunčani zasip

krupnijifilterzid

tlo

drenažna cijevod složenih kamenihploča

posteljicaod pijeska

procjednicaili barbakana

a) b)

Drenaža iza zida: a) bez cijevi; b) cijev od kamenih ploča

Drenažne cijevi sa filterskom zaštitom

betonski rigol

naboj gline

šljunčani zasip geotekstil

tlo

zid

Detalj vrha drenaže

Razvoj drenaže (a, b, c – drenažni rov bez uporabe geosintetika; d, e, f – drenažni rov sa

uporabom geosintetika)

ARMIRANO TLO

Armiranje tla

DIMENZIONIRANJE POTPORNIH GRAĐEVINA OD ARMIRANOG TLA

translacija

zaokret

slijeganje+

klizanje pucanjearmature

proklizavanjearmature

opći slom kroz tlo i građevinu

moguće deformacije

prevrtanjepri prekoračenju nosivosti

Mogući mehanizmi loma za koje treba provesti proračun za potporne građevine od

armiranog tla

Proračun na čupanje – proklizavanje armature (dužina sidrenja)

Armatura u tlu treba biti "usidrena" u zoni izvan aktivnog klina

Svaki sloj armature prihvaća pripadajući dio aktivnog tlaka (primjer tlo sa c=0 kPa)

Dužina "sidrenja" armature određuje se kao dužina na kojoj će se ostvariti dovoljno trenja

da bi se prihvatio pripadajući dio aktivnog tlaka

0.1H2

eeF i

aai

i1i

sčie FFTi

("tradicionalni pristup")

Fsč – faktor sigurnosti na čupanje

Uvjet stabilnosti: tgN2lT iee ii

HnNi

tgN2

FFl

i

sčiei

("2" – zbog trenja s obje strane armature)

- prividni kut trenja između armature i nasipnog materijala

le - je dužina armature potrebna da se trenjem između armature i nasipa savlada

sila čupanja armature

Ukupna potrebna dužina je:

lu = lr + le

-------------------------------------

Armaturu treba dimenzionirati da može prenijeti vlačnu silu svi FF (FSV – faktor

sigurnosti za vlačno opterećenje -"tradicionalni pristup").

Prema HRN EN 1997-1 za proračun koristiti parcijalne faktore sigurnosti za opterećenje

(A), materijal (M) i otpor (R).

Proračun izvršiti s aktivnim tlakom izračunatim s projektnim parametrima cd i d:

'c

kd

cc

'

k

d

tgtg

a uvjet stabilnosti na klizanje se prikazuje kao:

h,Rstb;Giedst;Gi

1tgN2lF

i

h,Rstb;Gi

dst;Gie 1

tgN2

Fl

i