iliate u Zagrebu Gra evinski fakultet - grad.unizg.hr · PDF fileEC-8 Seizmika Dio 5: Temelji, potporne konstrukcije i geotehni ki aspekti "Zahtjevi, kriteriji i pravila za lokaciju

Diplomski sveučilišni studij Diplomski sveučilišni studij Smjer:Smjer:GEOTEHNIKAGEOTEHNIKA

Sveučilište u Zagrebu Građevinski fakultet

Seizmičko geotehničko inženjerstvoSeizmičko geotehničko inženjerstvo

Prof. dr. Prof. dr. scsc. Tomislav Ivšić. Tomislav IvšićGraGrađđevinski fakultet Zagrebevinski fakultet Zagreb

Geotehničko inženjerstvo 11 Geotehničko inženjerstvo 11 -- TITI 22Zagreb, svibanj 2012Zagreb, svibanj 2012

Seizmički geotehnički problemiSeizmički geotehnički problemi

ll Utjecaj lokalnog tla na Utjecaj lokalnog tla na promjenu seizmičke promjenu seizmičke pobude od osnovne stijenepobude od osnovne stijene

ll Pojave dinamičkih Pojave dinamičkih nestabilnosti tlanestabilnosti tla

ØØ Povećanje seizmičkog ubrzanja Povećanje seizmičkog ubrzanja (amplifikacija)(amplifikacija)

ØØ Promjene u spektru odzivaPromjene u spektru odziva

ØØ Slom tla i trajne deformacije Slom tla i trajne deformacije ( likvefakcija, slijeganja, klizanja, ( likvefakcija, slijeganja, klizanja, obrušavanjaobrušavanja ))

ØØ Aktivni rasjediAktivni rasjedi



Likvefakcija tla



Klizanja, veliki pomaci



Potporne konstrukcije



Granešina, 1880 – srušena crkva na rasjedu

Bočno rasprostiranje tla u obalnoj konstrukciji


Dubrovnik, 1979 Dubrovnik, 1979 –– karta oštećenjakarta oštećenja

- utjecaj lokalnog tla

- mikrozonacija u pravom mjerilu


ECEC--8 Seizmika8 SeizmikaDio 5: Temelji, potporne konstrukcije i geotehnički Dio 5: Temelji, potporne konstrukcije i geotehnički

aspektiaspekti

•Zahtjevi, kriteriji i pravila za lokaciju i temeljno tlo

•Osnovna pravila i nužne provjere pri projektiranju sustava temeljenja, potpornih konstrukcija i interakcije tla i konstrukcije pri djelovanju potresa

•Razmjerno konzervativan i nepotpun, posebice, za geotehničke konstrukcije

•ISO/CD 23469 Bases for design of structures — Seismic actions for designing geotechnical works – moderniji standard za seizmičke geotehničke aspekte


EC8EC8--5 Sadržaj5 Sadržajll 1. Općenito1. Općenitoll 2. Seizmičko djelovanje2. Seizmičko djelovanjell 3. Svojstva temeljnog tla3. Svojstva temeljnog tlall 4. Zahtjevi za lokaciju i temeljno tlo4. Zahtjevi za lokaciju i temeljno tlo

ll 4.1 lokacija 4.1 lokacija –– aktivni rasjedi, kosine, likvefakcija, zbijanje tlaaktivni rasjedi, kosine, likvefakcija, zbijanje tlall 4.2 istraživanja tla i studije4.2 istraživanja tla i studije

ll 5. Sustav temeljenja5. Sustav temeljenjall 5.1 opći zahtjevi5.1 opći zahtjevill 5.2 pravila za koncept temeljne konstrukcije5.2 pravila za koncept temeljne konstrukcijell 5.3 učinci projektnih djelovanja5.3 učinci projektnih djelovanjall 5.4 kriteriji za provjere i dimenzioniranje5.4 kriteriji za provjere i dimenzioniranje

ll 6. 6. MeMeđđudjelovanje (interakcija tloudjelovanje (interakcija tlo--konstrukcija)konstrukcija)ll 7. Potporne konstrukcije7. Potporne konstrukcijell DODACIDODACI


Seizmičko djelovanjeSeizmičko djelovanjePotres – gibanje na površini terena je posljedica prolaska i modifikacija valova od izvora (rasjed) kroz slojeve stijena i tla do površine terena

- Potpuno polje svih djelujućih valova ne može se rekonstruirati samo iz zapisa na površini terena uvode se dodatne pretpostavke

Izvor djelovanja nije dovoljno poznat – grubi opis


Regionalna Regionalna seizmičnostseizmičnost

Granice Euroazijske-Afričke tektonske ploče i lokacije potresa


Povijesna Povijesna seizmičnostseizmičnost ––Hrvatska i susjedne Hrvatska i susjedne

zemljezemlje

Seizmičnost Hrvatske – Hrvatski katalog potresa – preko 15 000 događaja


Povijesni dogaPovijesni događđaji aji –– Dubrovnik, 1667.Dubrovnik, 1667.


Povijesni dogaPovijesni događđaji aji –– Zagreb, 1880.Zagreb, 1880.


Povijesni dogaPovijesni događđaji aji –– Zagreb, 1880.Zagreb, 1880.


Nedavni dogaNedavni događđaj aj –– Ston, 1996.Ston, 1996.

Akcelerogram potresa StonAkcelerogram potresa Ston--Slano (Croatia, M = 6.0, 1996) Slano (Croatia, M = 6.0, 1996)

Naglašeni efekti lokalnih uvjeta tla


Pojednostavljeni pregled seizmičkih zona u HrvatskojPojednostavljeni pregled seizmičkih zona u Hrvatskoj


Pojednostavljeni pregled seizmičkih zona u ZagrebuPojednostavljeni pregled seizmičkih zona u Zagrebu


Tipovi tla u EC8Tipovi tla u EC8

- Pojednostavljena tipizacija tla

-Tipu tla pridruženi su amplifikacijski faktori koji s uglavnom mjerodavni za mala seizmička ubrzanja

-Za važnije građevine potrebna detaljnija geotehnička i geofizička istraživanja

-Studije seizmičkog odziva tla daju bolji uvid i realnije projektne seizmičke parametre


Uspostava seizmičkog geotehničkog profila tlaUspostava seizmičkog geotehničkog profila tla

ll Za važnije građevine ili za nepovoljna temeljna Za važnije građevine ili za nepovoljna temeljna tla (tipovi D, Stla (tipovi D, S11, S, S22) potrebna detaljnija ) potrebna detaljnija geotehnička i geofizička istraživanjageotehnička i geofizička istraživanja

ll Za uspostavu seizmičkog profila potrebni su Za uspostavu seizmičkog profila potrebni su podaci o dubljim slojevima tla podaci o dubljim slojevima tla –– do stijene ili tla do stijene ili tla tipa A tipa A

ll dubina od 30m u dubina od 30m u EC8 jEC8 je kompromisno odree kompromisno određđena ena dubina utjecaja. Za dublje aluvijalne naslage dubina utjecaja. Za dublje aluvijalne naslage preporučljivo barem jedna bušotina od 50m ili preporučljivo barem jedna bušotina od 50m ili do tvrde podloge do tvrde podloge –– kombinirana geotehnička i kombinirana geotehnička i geofizička istraživanjageofizička istraživanja


Karakterizacija temeljnog tla Karakterizacija temeljnog tla –– primjer luka Pločeprimjer luka Ploče

-100

-95

-90

-85

-80

-75

-70

-65

-60

-55

-50

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

nadm

orsk

a vi

sina

(m n

.m.)

C M S SG

CPT klasifikacija0 10 20 30 40 50 60

I p ( % )1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

gustoca ( Mg / m3 )0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

e 0

0 20 40 60

CaCO3 ( % )20 40 60 80 100

C-M-S-G ( % )

CL

CHCLCLCLCLCL-CHCL

CL-CHCL

CHCHCLCLCLCL

CHCLCLCLCLCLCLCL

CL

CLCL

N

S/SM

SM

C/SC

CL

CL-CH

SMC/SM

GM

CH

GM

CL

SC-ML

G / rock

0 2 4 6 8 10

qc - CPT ( MPa )

6 4 2 0FR - CPT ( % )

granicapijeska i praha

MC

S

Gq c FR

B - 4

SS - 1SS - 2SS - 3SS - 4SS - 5SS - 6SS - 9SS - 10SS - 11SS - 17

B - 1B - 2B - 3B - 4B - 5B - 6B - 7B - 8

2.0

1.9

1.95

wetdry

5 %

CaCO3

org

1.0

0.5

e0 - edometare0 = Gs w0


Uspostava seizmičkog profilaUspostava seizmičkog profila

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

brzina posmicnih valova vs ( m / s )

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10na

dmor

ska

visi

na (

m n

.m.)

NS/SMSMC/SC

CL

CL-CHSMC/SM

GM

CH

GM

CL

SC-MLG / rock

-1

-7-11-15

-27

-33-36-38

-54

-60.5

-74

-83

-88

-95

LUKA PLOCE -TERMINAL ZA RASUTE TERETE

projektni seizmicki geotehnicki profil

Geotehnicki model lokacijevs (SPT)vs (SPT) za B-1 i B-2vs (CPT)down-holeReMi

projektnevrijednosti

IGH downhole B-4 ( do 79 m )

SPT nijemjerodavan

bedrock

od 0 - 95 m dubine p osnovni period prosjecni vs ave

1 T0 = 0.98 sec 387 m / s2 T0 = 0.87 sec 438 m / s

1 2


Geotehnička istraživanja Geotehnička istraživanja -- nelinearna svojstva tla nelinearna svojstva tla –– moduli posmikamoduli posmika

1E-005 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

ciklička posmična deformacija, γ ( % )

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

redu

cira

ni m

odul

pos

mik

a, G

/ G

max

1E-005 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

DSDSSResonant columnProjektne vrijednostiVučetić i Dobry (1991)raspon za IP 30 - 50Krivulja za prosječno tlo( Seed i dr, 1986)


Geotehnička istraživanja Geotehnička istraživanja -- nelinearna svojstva tla nelinearna svojstva tla –– prigušenjeprigušenje

1E-005 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

ciklička posmična deformacija, γ ( % )

0

5

10

15

20

25

prig

ušen

je ,

D (

% )

1E-005 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10

DSDSSResonant columnProjektne vrijednostiVučetić i Dobry (1991)raspon za IP 30 - 50Krivulja za prosječno tlo( Seed i dr, 1986)


Seizmički odziv tla na lokaciji Seizmički odziv tla na lokaciji –– iskustvena očekivanjaiskustvena očekivanja

Za mekša tla :

Amplifikacija samo pri manjim seizmičkim ubrzanjima podloge

Pri većim ubrzanjima problem postaju znatni pomaci


Seizmički odziv lokacije Seizmički odziv lokacije –– promjene spektra odzivapromjene spektra odziva

0.01 0.10 1.00 10.000.02 0.05 0.20 0.50 2.00 5.00

Period T ( sec )

0.01

0.1

1

10

0.02

0.05

0.2

0.5

2

5

Spe

ktra

lno

ubrz

anje

( g

)

SPEKTRI ODZIVA NA VRHU PROJEKTNOG PROFILA 1

akcelerogram: ULCINJ

izvorni akcelerogramsloj 2 linearno elasticna analizasloj 2 nelinearna analiza

Modifikacije spektra odziva - akcelerogram ULCINJ

EC 8 GT-D Type 1

amax base = 0.25 g profil 1T = 0.98 sec

0.01 0.10 1.00 10.000.02 0.05 0.20 0.50 2.00 5.00

Period T ( sec )

0.01

0.1

1

10

0.02

0.05

0.2

0.5

2

5

Spe

ktra

lno

ubrz

anje

( g

)

SPEKTRI ODZIVA NA VRHU PROJEKTNOG PROFILA

akcelerogram: STON

izvorni akcelerogramsloj 2 linearno elasticna analizasloj 2 nelinearna analiza

Modifikacije spektra odziva - akcelerogram STON

EC 8 GT-D Type 1

profil 1T = 0.98 sec

amax base = 0.25 g


Seizmički odziv lokacije Seizmički odziv lokacije –– amplifikacija signalaamplifikacija signala

200 400 600 800

brzina posmicnih valova vs ( m / s )

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0 1 2 3 4

DAF = amax / amax base

0 0.2 0.4 0.6 0.8

a max ( g )0.001 0.01 0.1 1 10

max. posm. def ( % )

0 10 20

prigušenje ( % )

NS/SM

SMC/SC

CL

CL-CHSM

C/SM

GM

CH

GM

CL

SC-MLG / rock

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

nadm

orsk

a vi

sina

m

n.m

.

razina mora

projektnevrijednostivs ( m / s )

profil 1

bedrock

ELASTICNO D = 8% NELINEARNO amax = 0.35g

Akcelerogrami

NEPH4

STON

BAR

ULCINJ

LUKA PLOCE Analiza seizmickog odziva tla profil - 1

T0 = 0.98 secvs ave = 387 m/s

8


Seizmički odziv lokacije Seizmički odziv lokacije –– amplifikacija signalaamplifikacija signala

100 150 200 250 300 350 400 450prosjecna brzina posmicnih valova, vs ave ( m / s )

0

0.5

1

1.5

2

osno

vni p

erio

d pr

ofila

, T

( sec

)

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

12 3 43

1 NEPH42 STON3 BAR4 ULCINJ

amax = 0.19 g amax = 0.30 g amax = 0.40 g

PROMJENA OSNOVNOG PERIODA TLA IZNAD STIJENE TIJEKOM POTRESA ( nelinearne analize seizmickog odziva )

osnovni periodi za Gmax profil 1 profil 2 reducirani profil 1

a)

0 0.2 0.4 0.6 0.8maksimalno ubrzanje na osnovici profila a max base ( g )

0

0.2

0.4

0.6

0.8

mak

sim

alno

ubr

zanj

e na

vrh

u pr

ofila

a m

ax to

p ( g

)

12

3

4

123

4

123

4

1

23

4

1

23

4

1

23

4

33

0.19 0.250.30.350.4

1234

23

2323

23

PROSJECNA KRIVULJAza akcelerograme 2 i 3

a top = 0.29 * ln(a base) + 0.79

R2= 0.981325

DAF 2.0 1.5 1.0

Maksimalna ubrzanja tla na površini terena u zavisnosti o maksimalnom ubrzanju na osnovnoj stijeni

profil 1profil 2profil1 - vrhreduciraniprofil 1

b)


Ocjena likvefakcijskog potencijalaOcjena likvefakcijskog potencijala

Prema broju udaraca SPT


Korelacije iz literature Korelacije iz literature –– oprezna upotrebaoprezna upotreba


Kalibracija energije SPT Kalibracija energije SPT -- NN6060


Sustav temeljenjaSustav temeljenja

ll Treba izbjegavati tzv. miješani sustav Treba izbjegavati tzv. miješani sustav dubokog i plitkog temeljenja na istoj dubokog i plitkog temeljenja na istoj konstrukciji.konstrukciji.

ll Analogno nisu preporučljiva plitka Analogno nisu preporučljiva plitka temeljenja iste konstrukcije na bitno temeljenja iste konstrukcije na bitno različitim tlima različitim tlima –– tvrdotvrdo--meko, poboljšanomeko, poboljšano--nepoboljšanonepoboljšano

ll Povezivanje temelja samaca ili traka Povezivanje temelja samaca ili traka veznim gredama ili pločom veznim gredama ili pločom


Elementi sustava temeljenjaElementi sustava temeljenja

Interakcija – međudjelovanje temeljnog tla i konstrukcije koje rezultira kompatibilnim silama i pomacima u kontaktnom (interface) elementu –temelju konstrukcije


Interakcija tlo Interakcija tlo –– temelj temelj –– konstrukcija 1konstrukcija 1

ll U statičkim uvjetima U statičkim uvjetima –– trajna opterećenja trajna opterećenja od gornje konstrukcije ili tla i vode u od gornje konstrukcije ili tla i vode u potpornim konstrukcijamapotpornim konstrukcijama

ll Prolazna opterećenja Prolazna opterećenja –– vozila, plovila..vozila, plovila..ll Dinamička djelovanja strojevaDinamička djelovanja strojeva

Poznat ili definiran izvor djelovanja


Eurocode 8Eurocode 8--5 i interakcija tlo5 i interakcija tlo--konstrukcija konstrukcija

ll Poglavlje 6. MPoglavlje 6. Meeđđudjelovanje (interakcija tloudjelovanje (interakcija tlo--konstrukcija)konstrukcija)ll Za većinu građevina djeluje povoljno, pa se ne uzima Za većinu građevina djeluje povoljno, pa se ne uzima

u obziru obzirll Treba je uzeti u obzirTreba je uzeti u obzir (potencijalno nepovoljna) za: (potencijalno nepovoljna) za: ll konstrukcije gdje se uzimaju u obzir efekti 2 reda, konstrukcije gdje se uzimaju u obzir efekti 2 reda, ll masivne ili duboke temeljne konstrukcije (stupovi masivne ili duboke temeljne konstrukcije (stupovi

mostova, mostova, offshoreoffshore kesoni, silosi), kesoni, silosi), ll uske visoke konstrukcije (dimnjaci, tornjevi),uske visoke konstrukcije (dimnjaci, tornjevi),ll konstrukcije na vrlo mekom tlu s konstrukcije na vrlo mekom tlu s vvss < 100 m/s< 100 m/s


Opća skicaOpća skica problema interakcije tloproblema interakcije tlo--konstrukcijakonstrukcija

- Slojevi tla daleko od konstrukcije podvrgnuti su seizmičkoj pobudi koju čine razni nadolazeći valovi: P,S,R,L

-Seizmički pomaci tla prisiljavaju na pomake ukopani temelj, i posljedično gornju konstrukciju. Pomaci temelja razlikuju se od pomaka tla (razlika krutosti temelja i tla)

kinematska interakcija

- pomaci temelja izazivaju vibracije gornje konstrukcije; razvijaju se inercijalne sile i momenti koji se prenose na osnovicu – temelje i okolno tlo

inercijalna interakcija


Eurocode 8Eurocode 8--5 i interakcija tlo5 i interakcija tlo--konstrukcija 2konstrukcija 2

ll Efekti Efekti kinematskekinematske interakcije se zanemaruju interakcije se zanemaruju osim osim kod pilotakod pilota kad se istodobno pojave kad se istodobno pojave sljedeći uvjeti:sljedeći uvjeti:

ll Temeljno tlo je tipa D, STemeljno tlo je tipa D, S11 ili Sili S22 (meke gline ili (meke gline ili likvefabilnalikvefabilna tla)tla)

ll Područje umjerene ili visoke seizmičnostiPodručje umjerene ili visoke seizmičnosti-- aaggSS> 0.1 g> 0.1 g

ll Važnost građevine III ili IVVažnost građevine III ili IV


Piloti Piloti –– primjeri inercijskih i primjeri inercijskih i kinematskihkinematskih opterećenja opterećenja

Shema pseudo-statičke analize pilota upotrebom p-y krivulja (nelinearne opruge)


Piloti Piloti –– primjeri inercijskih i primjeri inercijskih i kinematskihkinematskihopterećenja (most Pelješac)opterećenja (most Pelješac)


Procjena seizmičke stabilnosti kosinaProcjena seizmičke stabilnosti kosina

TRADICIONALNO:

- dodatna horizontalna sila – “ekvivalentna” statička sila

- Seizmički koeficijent ks = 1/3-1/2 a max

- F s > 1.0


ALTERNATIVNO: određivanje kritičnog ubrzanja i procjena pomaka

Procjena seizmičke stabilnosti kosina 2Procjena seizmičke stabilnosti kosina 2


Ocjena seizmičke stabilnosti nasutih branaOcjena seizmičke stabilnosti nasutih brana

- Analiza seizmičkog odziva

- ciklička svojstva tla

- procjena trajnih pomaka


Procjena seizmičkih zemljanih pritisaka na potporne Procjena seizmičkih zemljanih pritisaka na potporne konstrukcije 1konstrukcije 1

Volumenske sile (statičke)



Mononobe – Okabe , oko 1920. godine



E AE = E AS + Δ E AD



EC 8:

k h = a max za ukopane stijene i sidrene zidove (mali pomaci)

k h = 1/2 a max za gravitacijske zidove s dopuštenim pomacima

k v = 1/2 do 2/3 k h

ALTERNATIVNO:

- Procjena trajnih pomaka

Documents

iliate u Zagrebu Gra evinski fakultet - grad.unizg.hr · PDF fileEC-8 Seizmika Dio 5: Temelji, potporne konstrukcije i geotehni ki aspekti "Zahtjevi, kriteriji i pravila za lokaciju