-
Predavanje: POTPORNE KONSTRUKCIJEProf.dr.sc. Leo MATEI
2012/13
GEOTEHNIKE KONSTRUKCIJE POTPORNE KONSTRUKCIJE
-
2Sadraj predavanja1 TLAK I OTPOR TLA (ponavljanje)
1.1 Openito - Horizontalni (boni) pritisci u tlu
1.2 Tlak mirovanja
1.3 Aktivni i pasivni tlak na potporne konstrukcije
2 POTPORNE KONSTRUKCIJE
2.1 Podjela potpornih konstrukcija prema vrsti materijala
2.2 Vrste potpornih konstrukcija prema nainu preuzimanja i
prenoenja optereenja
2.3 Dimenzioniranje potpornih konstrukcija
-
31 TLAK I OTPOR TLA
1.1 Openito - Horizontalni (boni) pritisci u tlu
Horizontalni (boni) pritisci u tlu ovise o deformaciji tla u
horizontalnom smjeru. Za sluaj kada je tlo nevezano (nekoherentno)
gdje je parametar vrstoe, kohezija c = 0:
mirovanje tlak mirovanja h=e0=v*K0 rastezanje aktivni tlak
h=eA=v*KA kompresija pasivni tlak (otpor) h=eP=v*KP
-
41 TLAK I OTPOR TLA
1.2 Tlak mirovanja
U beskonanom homogenom poluprostoru odsipkog materijala s
vodoravnom povrinomdjeluje glavno naprezanje v na
horizontalneravnine koje su okomite na smjer gravitacije, teglavno
naprezanje h na vertikalne ravnine
Stanje mirovanja je stanje u kome je horizontalna deformacija
sprijecena.
Odnos izmeu veliine glavnih naprezanja v i h ovisi o nainu kako
se taloi materijal u poluprostoru i o nastalim deformacijama, pa se
ne moe odrediti iz poznatih osobina materijala. Odnos izmeu glavnih
naprezanja iznosi:
h=K*v=K**zgdje je K koeficijent tlaka.
U materijalu taloenu pod djelovanjem vlastite teine koji nije
pretrpio nikakvu bonu deformaciju (h=0), naprezanja na
horizontalnim plohama jednaka su teini nadsloja.
z=v=*z
-
51 TLAK I OTPOR TLA
1.2 Tlak mirovanja
Promatramo prizmu abcd na omeenu dvjema vertikalnim ravninama i
zamislimo da stoji slobodno na podlozi ad bez trenja. Ona bi se pod
djelovanjem vertikalnih naprezanja deformirala u trapez zbog bonog
rastezanja, koje prema Hookeovu zakonu iznosi:
U sedimentiranom sloju to je rastezanje sprijeeno uinkom
naprezanja u oba vodoravna smjera, to izaziva horizontalne
deformacije:
Izjednae li se deformacije koje su nastale zbog normalnog i
horizontalnog dobivamo da je:
**
*E
z
Ez
c ==
( ) = 1*E
hh
=
1** zh
-
61 TLAK I OTPOR TLA
1.2 Tlak mirovanja
Tlak mirovanja, dakle, raste od povrine sloja linearno s
dubinom, pa se moe izraziti kao linearna funkcija vertikalnih
naprezanja: h=K0*z
U tom izrazu je: K0= / (1 - )
koeficijent tlaka mirovanja neporemeenog sedimenta.
Poissonov koeficijent kree se izmeu 0 i 0,5. On ovisi o stanju
konsolidacije i o drugim osobinama materijala te se moe odrediti
eksperimentalno za neporemeene uzorke tla. Mjerene su vrijednosti u
granicama od oko:
=0,400,45 za glinu, K0=0,67-0,69=0,300,35 za pijesak,
K0=0,43-0,54
Pri rastereenju, tj. za prekonsolidirana tla, K0 raste. U
literaturi se mogu nai korelacije K0 sa stupnjem prekonsolidacije.
Vrijednosti horizontalnog naprezanja mogu se izmjeriti in situ, ili
se mogu preraunati iz u laboratoriju izmjerene vrijednosti K0.
-
71 TLAK I OTPOR TLA
1.2 Tlak mirovanja
Terzaghi je pokusima mjerio tlak mirovanja i dobio ove
vrijednosti: pijesak K0 = 0,42;
glina K0 = 0,70 do 0,75 (pregnjeeno i ponovno konsolidirano)
Tschebotarioff (1952) je izveo opsene pokuse da bi odredio tlak
mirovanja i naao je da on znatno ovisi o uvjetima u kojima se
eksperimentira.
U literaturi se esto navodi koeficijent tlaka mirovanja: K0= 1
sin Taj je izraz izveo Jaky (1944). No njegov se izvod temelji na
pretpostavkama koje nisu u skladu s uvjetima djelovanja tlaka
mirovanja, pa i taj izraz nema teorijskog opravdanja i ne daje
pouzdane rezultate, no esto je u primjeni za normalno konsolidirana
tla.
Govorimo li o pritiscima tla na potpornu konstrukciju, pritisci
tla bliski su onima u stanju mirovanja ako tijekom izvedbe potpornu
konstrukcije ne dolazi do deformacije u horizontalnom smjeru niti
do zbijanja tla, to je rijedak sluaj.
-
81 TLAK I OTPOR TLA
1.2 Tlak mirovanja
Tlak mirovanja za praksu nema posebnog znaenja jer sve nae
konstrukcije to podupiru tlo ili se na njega oslanjaju izazivaju
deformacije, pa se time naruava osnovni preduvjet za djelovanje
tlaka mirovanja. Njegova nam je veliina potrebna kad u laboratoriju
elimo uspostaviti naprezanja koja su djelovali u prirodi na
neporemeene uzorke, da bi se to tonije utvrdili elastini parametri
E, G i .
-
91 TLAK I OTPOR TLA
1.3 Aktivni i pasivni tlak na potporne konstrukcije
U vodoravnom tlu izvedemo denivelaciju iskopom dubine H.Sluaj 1-
teko ostvarivNastalu stjenku podupiremo vertikalnim zidom na nain
da se sprijee deformacijevolumena tla iza zida. Na zid bi tada
djelovao tlak mirovanja h=K0**zSluaj 2 - realanNastalu stjenku
podupiremo vertikalnim zidom na nain da se tijekom
izvedbedenivelacije odigraju deformacije volumena tla iza zida
(rastezanje). Ako je tadeformacija dovoljno velika u toj zoni e se
uspostaviti aktivno stanje ravnotee. Nazid bi tada djelovala
horizontalna naprezanja
=
=
245
;2*2
tgKtlakaaktivnogtkoeficijenjegdjeKcK
A
AvAA
-
10
1 TLAK I OTPOR TLA
1.3 Aktivni i pasivni tlak na potporne konstrukcije
Rezultanta naprezanja na zid je sila PA koja djeluje u teitu
dijagrama naprezanjana visini H/3 od donjeg ruba denivelacije.Sila
PA naziva se aktivni tlak, koji predstavlja najmanju silu koju zid
preuzima.Jednolina specifina deformacija podruja ABC iza zida
nastaje kad zid rotiraoko donje toke A pa na gornjem rubu zida
nastaje pomak prema vani veliine sA.Klin ABC naziva se aktivni
klin
-
11
1 TLAK I OTPOR TLA
1.3 Aktivni i pasivni tlak na potporne konstrukcije
Obratno e biti kada zid prenosi u tlo neku silu koja potiskuje i
zbija tlo u klinu ABC.Jednolina specifina deformacija nastat e
rotacijom oko donje toke, a pomakgornjeg ruba zida toke prema tlu
sp. Ako je deformacija dovoljno velika, uspostavite se pasivno
granino ravnoteno stanje, a na zid e djelovati
horizontalnanaprezanja prema izrazu
+=
+=
245
;2*2
tgKtlakapasivnogtkoeficijenjegdjeKcK
P
PvPP
Rezultanta naprezanja na zid je sila PP koja djeluje u teitu
dijagrama naprezanja navisini H/3 od donjeg ruba denivelacije. Sila
PP naziva se sila pasivnog otpora.Klin ABC naziva se pasivni
klin
