1

1.3 OSNOVE ZA 1.3 OSNOVE ZA PRORAPRORAČČUN UN

HIROTEHNIHIROTEHNIČČKIH KIH GRAĐEVINAGRAĐEVINA

TIPOVI PRORAČUNA

DOKUMENTIRANJE PRORAČUNA – PROJEKTI

RAZINE PROJEKTIRANJA

SLIJED PROJEKTIRANJA

SPECIFIČNOST HG GLEDE OPTEREĆENJA VODOM

1.3.1. UVOD1.3.1. UVOD

2

Hidrotehničke građevine (HG) su vrlo složene građevine koje se sastoje od niza konstrukcija.

Građevina je općenito sve što je sagrađeno na tlu

Konstrukcija je sustav povezanih izgrađenih dijelova koji tvore cjelinu

MOST

AB BRANA S PRELJEVOM I SLAPIŠTEM ZEMLJANA BRANA(HIDROTEHNIČKI NASIP)

DOVODNI KANAL

3

STROJARNICA

MALA HIDROELEKTRANA

KANAL ZA PROCJEDNU VODU

Građevinske konstrukcijeGrađevinske konstrukcije

InInžženjerske konstrukcijeenjerske konstrukcijeArhitektonske konstrukcijeArhitektonske konstrukcije

4

Pouzdanost

Sigurnost Funkcionalnost(uporabivost) Trajnost

+

EKOLOŠKI PRIHVATLJIVE

EKONOMIČNE

ESTETSKI OBLIKOVANE

nužni proračuniza osiguravanje

pouzdanostigrađevina

Proračunfunkcionalnosti

Proračunkonstrukcija

Proračunstabilnosti

ProračunMehaničkeOtpornosti(čvrstoće)

Proračuntrajnosti

Proračunima se u stvari dokazuje zadovoljavanje postavljenih projektnih kriterija. Za svaki od navedenih proračuna određuju se projektni kriteriji koji se sastoje od projektnih uvjeta okruženja (npr. djelovanja) i graničnih vrijednosti za te uvjete (npr. naprezanja u konstrukciji). Projektni kriteriji određeni su propisima (npr. opterećenje željeznicom, širina ceste na kruni brane) ili ih je potrebno odrediti temeljem zahtjeva naručitelja i proračuna provedenih po pravilima struke (npr. visina brane, ).

5

Zakon o prostornom uređenju i gradnji

Navedeni proraNavedeni proraččuni provode se i dokumentiraju u uni provode se i dokumentiraju u studijama i projektima.studijama i projektima.

Studije

Idejna rješenja

Idejni projekt

Glavni projekt

Izvedbeni projekt

Planski dokumenti,SUO

Zahtjev (potreba, Zahtjev (potreba, žželja, cilj) investitoraelja, cilj) investitora

Ugovor

Studija

Idejno rješenje

Idejni projekt

Glavni projekt

Za p

otre

be o

dluk

ein

vest

itora

o g

radn

ji

SUO

Za p

otre

be

izvođe

nja

Građe

vins

ka

dozv

ola

Lokacijskadozvola

FP

FP

PK

PK

Projektni zadatakProjektni zadatak

Izvedbeni projektIzvedbeni projekt

TroTrošškovnikkovnik

Dokaznica mjeraDokaznica mjera

Detaljni proraDetaljni proraččun konstrukcijeun konstrukcije

Odabir tipa konstrukcijeOdabir tipa konstrukcije

Osnovno oblikovanje građevineOsnovno oblikovanje građevine

Osnovna trasiranjaOsnovna trasiranja

Program istraProgram istražžnih radovanih radova

6

SpecifiSpecifiččnost hidrotehninost hidrotehniččkih građevina je da kih građevina je da se projektni kriteriji vezani uz vodu mahom se projektni kriteriji vezani uz vodu mahom vevežžu uz vjerojatnost njihova pojavljivanja.u uz vjerojatnost njihova pojavljivanja.U hidrotehniU hidrotehniččkoj se praksi vjerojatnost koj se praksi vjerojatnost pojavljivanja opisuje pojavljivanja opisuje tzvtzv. povratnim . povratnim periodom.periodom.

Povratni period (PP, RP, period Povratni period (PP, RP, period ponavljanja, razdoblje ponavljanja) ponavljanja, razdoblje ponavljanja) P(x)=1/PP P(x)=1/PP

P(x) P(x) -- vjerojatnost pojavljivanja događaja vjerojatnost pojavljivanja događaja jednom u povratnom periodu (PP) jednom u povratnom periodu (PP)

PP=1/ p(x) [godina]PP=1/ p(x) [godina]

7

Kako dolazimo do podataka?Kako dolazimo do podataka?

Temeljem izmjerenih hidroloTemeljem izmjerenih hidrološških velikih veliččina ina (protoci, vodostaji, oborine) kroz du(protoci, vodostaji, oborine) kroz dužže e vremensko razdoblje (10 vremensko razdoblje (10 –– 50 50 -- >100 >100 godina)godina)osnovna hidroloosnovna hidrološška obrada (statistika obrada (statističčka ka obrada)obrada)korikorišštenjem ratenjem raččuna vjerojatnosti una vjerojatnosti prognoziramo vjerojatnost pojave. prognoziramo vjerojatnost pojave.

Ne moNe možžemo predvidjeti pojavu nekog emo predvidjeti pojavu nekog događajadogađaja, ve, većć samo mosamo možžemo teorijski emo teorijski odrediti vjerojatnost da se taj događaj desi odrediti vjerojatnost da se taj događaj desi u nekom vremenskom razdoblju. Na u nekom vremenskom razdoblju. Na primjer, ne moprimjer, ne možžemo znati kada emo znati kada ćće se e se pojaviti velika voda u rijeci povratnog pojaviti velika voda u rijeci povratnog perioda od 100 godina, koja moperioda od 100 godina, koja možže e poplaviti neko podrupoplaviti neko područčje. Ali zato moje. Ali zato možžemo emo izraizraččunati rizik da se ta velika voda pojavi unati rizik da se ta velika voda pojavi u nekom vremenskom razdoblju. u nekom vremenskom razdoblju.

8

Rizik pojave događajaRizik pojave događaja

gdje su:gdje su:R[1R[1°°] ] rizik izlaganja građevine projektnim rizik izlaganja građevine projektnim

uvjetima i teuvjetima i težžim od njihim od njihPR[god]PR[god] povratno razdoblje razmatranog povratno razdoblje razmatranog

djelovanja na građevinudjelovanja na građevinuLT[god]LT[god] projektni vijek uporabe građevineprojektni vijek uporabe građevine,,

1LTPR111R

LT

>∀⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−=

0.0200.0100.0050.0020.0010.000210,000

0.0950.0490.0250.0120.0050.0012,000

0.1810.0950.0490.0250.0100.0021,000

0.3300.1810.0950.0490.0200.004500

0.6330.3940.2220.1180.0490.010200

0.8660.6340.3950.2220.0960.020100

0.9820.8670.6360.3970.1830.04050

~1.000~1.0000.9950.9280.6510.19010

~1.000~1.000~1.000~1.0000.9990.7502

2001005025102

Projektni vijek uporabe građevine[god.]

Projektni povratni period [god.]

Tablica Rizik - vjerojatnost pojave (ili premašenja) događaja projektnog povratnogperioda jednom u vremenu projektnog vijeka uporabe građevine

9

Projektni kriteriji se određuju za proraProjektni kriteriji se određuju za proraččune funkcionalnosti i za une funkcionalnosti i za proraproraččune konstrukcije. Ako une konstrukcije. Ako nprnpr. govorimo o djelovanju vode, kao . govorimo o djelovanju vode, kao jednom od projektnih kriterija, tada jednom od projektnih kriterija, tada ććemo se susresti sa razliemo se susresti sa različčitim itim povratnim periodima djelovanja za istu građevinupovratnim periodima djelovanja za istu građevinu. Za primjer . Za primjer momožžemo uzeti opet pojednostavljeni primjer brane. Neka je namjena emo uzeti opet pojednostavljeni primjer brane. Neka je namjena brane formiranje akumulacije za vodoopskrbu nekoga podrubrane formiranje akumulacije za vodoopskrbu nekoga područčja koje ja koje trotrošši 250 l/stanovniku/dan. Funkcionalni je kriterij da se osigura i 250 l/stanovniku/dan. Funkcionalni je kriterij da se osigura volumen vode koji volumen vode koji ćće biti dostatan da osigura navedenu kolie biti dostatan da osigura navedenu količčinu za inu za povratno razdoblje od 25 godina. Prema tome kriteriju povratno razdoblje od 25 godina. Prema tome kriteriju ćće se odrediti e se odrediti veliveliččina akumulacije, odnosno poloina akumulacije, odnosno položžaj i visina brane. Znaaj i visina brane. Značči, i, pojednostavljeno, akumulacija pojednostavljeno, akumulacija ćće biti dovoljna da nee biti dovoljna da nećće biti nestae biti nestaššice ice vode vode ččeeššćće nego li jednom u 25 godina. Nikakva tragedija se nee nego li jednom u 25 godina. Nikakva tragedija se nećće e desiti ukoliko jedan dan u 25 godina nedesiti ukoliko jedan dan u 25 godina nećće biti osigurana svim e biti osigurana svim stanovnicima maksimalna kolistanovnicima maksimalna količčina vode od 250 l/stanovniku. S ina vode od 250 l/stanovniku. S druge strane, kriterij za proradruge strane, kriterij za proraččune konstrukcije mora biti puno stroune konstrukcije mora biti puno strožži i s puno ves puno veććim povratnim periodom. Razlog je da smanjimo opasnost im povratnim periodom. Razlog je da smanjimo opasnost od ruod ruššenja zbog kojeg bi moglo doenja zbog kojeg bi moglo doćći do ljudskih i do ljudskih žžrtava i velikih rtava i velikih materijalnih materijalnih ššteta. Tako teta. Tako ćće za prorae za proraččune konstrukcije brane une konstrukcije brane mjerodavni povratni periodi biti reda velimjerodavni povratni periodi biti reda veliččine 1.000 do 10.000 ine 1.000 do 10.000 godina. godina.

1.3.2. PRORA1.3.2. PRORAČČUNI FUNKCIONALNOSTIUNI FUNKCIONALNOSTI

ProraProraččuni funkcionalnosti hidrotehniuni funkcionalnosti hidrotehniččkih građevina su kih građevina su specifispecifiččni. ni. Funkcionalni zahtjevi hidrotehniFunkcionalni zahtjevi hidrotehniččkih građevina uglavnom kih građevina uglavnom su vezani uz vjerojatnost pojavljivanja vodostaja i su vezani uz vjerojatnost pojavljivanja vodostaja i protoka protoka To znaTo značči da u pravilnicima, normama i preporukama za i da u pravilnicima, normama i preporukama za projektiranje neprojektiranje neććemo imati definirane apsolutne emo imati definirane apsolutne vrijednosti protoka i vodostaja mjerodavnih za vrijednosti protoka i vodostaja mjerodavnih za funkcionalne analize hidrotehnifunkcionalne analize hidrotehniččkih građevinakih građevina. Imat . Imat ććemo samo određene povratne periode pojavljivanja emo samo određene povratne periode pojavljivanja mjerodavnih događajamjerodavnih događaja, a primjerim hidrolo, a primjerim hidrološškim i kim i hidraulihidrauliččkim prorakim proraččunima morat unima morat ććemo odrediti emo odrediti pripadajupripadajućće velie veliččine (protoke i vodostaje). ine (protoke i vodostaje).

10

Funkcionalni zahtjevi hidrotehniFunkcionalni zahtjevi hidrotehniččkih građevina kih građevina za zaza zašštitu podrutitu područčja od poplavaja od poplava

Građevine za zaGrađevine za zašštitu od poplava moraju titu od poplava moraju sprijespriječčiti poplavljivanje podruiti poplavljivanje područčja za ja za hidrolohidrološške pojave povratnih perioda 25, ke pojave povratnih perioda 25, 100 i 1000 i vi100 i 1000 i višše godina.e godina.SprjeSprječčavanje poplava se postiavanje poplava se postižže odabirom e odabirom sustava, prostornim rasporedom te sustava, prostornim rasporedom te oblikovanjem geometrije pojedinih oblikovanjem geometrije pojedinih građevina sustavagrađevina sustava. .

Odabir mjerodavnog povratnog perioda vezan je Odabir mjerodavnog povratnog perioda vezan je uz nauz naččin koriin korišštenja zemljitenja zemljiššta koje se brani.ta koje se brani.Za zaZa zašštitu poljoprivrednog zemljititu poljoprivrednog zemljiššta uglavnom se ta uglavnom se odabire povratni period od 25 godina, odabire povratni period od 25 godina, za zaza zašštitu manjih naselja 100 godina, titu manjih naselja 100 godina, a za zaa za zašštitu gradova i vrijednih podrutitu gradova i vrijednih područčja 1000 ja 1000 godina. godina. Navedene vrijednosti se uglavnom koriste kod Navedene vrijednosti se uglavnom koriste kod nas, s nas, s time da ih određuje strutime da ih određuje struččna sluna služžba ba Hrvatskih voda u okviru Hrvatskih voda u okviru tzvtzv. Vodopravnih uvjeta. . Vodopravnih uvjeta.

Povratni periodi hidrotehniPovratni periodi hidrotehniččkih građevina za kih građevina za zazašštitu podrutitu područčja od poplavaja od poplava

11

<2,5E1,25-10D

5-50C25-100B50-200A

Povratni period [god]

Korištenje zemljišta

[kategorija]

Kriteriji stupnja rizika za zaštitu od poplava - DEFRA (UK Department for Environment, Food and Rural Affairs)

Slabo razvijena ruralna zona0 - <1,25E

Srednje razvijena ruralna zona

>1,25 - <5D

Razvijena ruralna zona>5 - <25C

Manje razvijena urbana zona>25 – 50B

Razvijena urbana zona>50A

OpisBroj stambenih

jedinica/km´obale

Korištenje zemljišta [kategorij

a]

Kategorija korištenja zemljišta za zaštitu od poplava - DEFRA (UK Department for Environment, Food and Rural Affairs)

12

Odabir povratnog perioda uvelike je vezan uz Odabir povratnog perioda uvelike je vezan uz stupanj povjerenja u prognoze mjerodavnih stupanj povjerenja u prognoze mjerodavnih veliveliččina. Ukoliko nemamo dovoljno pouzdane ina. Ukoliko nemamo dovoljno pouzdane podatke o hidrolopodatke o hidrološškim velikim veliččinama temeljem kojih inama temeljem kojih prognoziramo događaje veprognoziramo događaje veććih povratnih perioda, ih povratnih perioda, sigurnost funkcioniranja objekta je upitna.sigurnost funkcioniranja objekta je upitna.U tim sluU tim sluččajevima, uz inajevima, uz inžženjersku argumentaciju, enjersku argumentaciju, momožžemo odabrati veemo odabrati većći povratni period (i povratni period (nprnpr. . povratni period od 200 godina umjesto 100 povratni period od 200 godina umjesto 100 godina).godina).Drugi pristup je uvođenje stroDrugi pristup je uvođenje strožžih kriterija prilikom ih kriterija prilikom oblikovanja konstrukcije (na primjer odaberemo oblikovanja konstrukcije (na primjer odaberemo vevećće e nadvinadviššenjeenje krune nasipa iznad krune nasipa iznad mjerodavnog vodostaja: umjesto kod nas mjerodavnog vodostaja: umjesto kod nas uobiuobiččajenih 1,2 m odaberemo ajenih 1,2 m odaberemo nadvinadviššenjeenje od 1,5 od 1,5 m). m).

Funkcionalni zahtjevi hidrotehniFunkcionalni zahtjevi hidrotehniččkih građevina kih građevina za povrza površšinsku odvodnjuinsku odvodnju

Odvodnja podrazumijeva sustav Odvodnja podrazumijeva sustav hidrotehnihidrotehniččkih građevina kojima se kih građevina kojima se prikuplja voda s povrprikuplja voda s površšine terena te se ine terena te se provodi i ispuprovodi i ispuššta u za to sposoban ta u za to sposoban prijemnik.prijemnik.U hidrotehniU hidrotehniččkoj praksi povrkoj praksi površšinska inska odvodnja se radi za poljoprivredna odvodnja se radi za poljoprivredna zemljizemljiššta, naseljene sredine, te ta, naseljene sredine, te prometnice. prometnice.

13

Odabir povratnog perioda mjerodavnog za Odabir povratnog perioda mjerodavnog za dimenzioniranje odvodnje je ekonomska dimenzioniranje odvodnje je ekonomska kategorija.kategorija.PovePoveććanjem mjerodavnog povratnog perioda anjem mjerodavnog povratnog perioda povepoveććavaju se mjerodavni protoci i vodostaji, a avaju se mjerodavni protoci i vodostaji, a time se poskupljuje tehnitime se poskupljuje tehniččko rjeko rješšenje. enje. Potrebno je naPotrebno je naččiniti tehniiniti tehniččkoko--ekonomsku analizu ekonomsku analizu kojom se utvrđuje isplativost izvedbe sustava za kojom se utvrđuje isplativost izvedbe sustava za odvodnju. Cijena izgradnje sustava mora biti odvodnju. Cijena izgradnje sustava mora biti prihvatljiva i ne bi trebala prelaziti vrijednost prihvatljiva i ne bi trebala prelaziti vrijednost sprijespriječčenih enih ššteta koje bi nastale uslijed teta koje bi nastale uslijed potapanja potapanja šštitiććenog podruenog područčja.ja.To nije jedini kriterij!To nije jedini kriterij!

Za sustave za odvodnju poljoprivrednih Za sustave za odvodnju poljoprivrednih zemljizemljiššta, povratni period mjerodavne oborine ta, povratni period mjerodavne oborine iznosi 5iznosi 5--25 godina.25 godina.Za odvodnju naselja koristi se povratni period Za odvodnju naselja koristi se povratni period mjerodavne oborine od 0,5 mjerodavne oborine od 0,5 –– 2 2 -- 5 godina.5 godina.Za prometnice, taj kriterij je propisan i vezan je Za prometnice, taj kriterij je propisan i vezan je uz sigurnost vouz sigurnost vožžnje. Za odvodnju prometne nje. Za odvodnju prometne povrpovrššine za autoceste i ceste rezervirane za ine za autoceste i ceste rezervirane za promet motornim vozilima mjerodavni povratni promet motornim vozilima mjerodavni povratni period oborine je 10 godina, dok je za ostale period oborine je 10 godina, dok je za ostale ceste 2ceste 2--5 godina.5 godina.

14

Postavlja se pitanje zaPostavlja se pitanje zaššto je za odvodnju poljoprivrednog to je za odvodnju poljoprivrednog zemljizemljiššta postavljen strota postavljen strožži kriterij nego li za i kriterij nego li za oborinskuoborinskuodvodnju naselja. Opravdanje se vidi upravo u usporedbi odvodnju naselja. Opravdanje se vidi upravo u usporedbi trotrošškova izgradnje i koristi (sprijekova izgradnje i koristi (spriječčenih enih ššteta) sustava za teta) sustava za odvodnju. Slijedi vrlo pojednostavljena principijelna odvodnju. Slijedi vrlo pojednostavljena principijelna analiza. Sustav odvodnje poljoprivrednog zemljianaliza. Sustav odvodnje poljoprivrednog zemljiššta ta uglavnom se oslanja na mreuglavnom se oslanja na mrežžu otvorenih zemljanih u otvorenih zemljanih kanala kanala ččija je izgradnja relativno jeftina, a poljoprivredno ija je izgradnja relativno jeftina, a poljoprivredno zemljizemljiššte koje se zauzima njihovom izgradnjom puno je te koje se zauzima njihovom izgradnjom puno je jeftinije nego zemljijeftinije nego zemljiššte u naseljima. S druge strane, te u naseljima. S druge strane, potapanje usjeva ima za posljedicu znatno smanjenje potapanje usjeva ima za posljedicu znatno smanjenje prinosa, prinosa, ššto uzrokuje velike materijalne to uzrokuje velike materijalne šštete. tete. Usporedno, izgradnja sustava za Usporedno, izgradnja sustava za oborinskuoborinsku odvodnju odvodnju naselja sa podzemnim kolektorima je skupa, a potapanje naselja sa podzemnim kolektorima je skupa, a potapanje povrpovrššina u naselju obiina u naselju običčno izaziva blokadu prometa bez no izaziva blokadu prometa bez nekih velikih izravnih nekih velikih izravnih ššteta.teta.

Funkcionalni zahtjevi hidrotehniFunkcionalni zahtjevi hidrotehniččkih građevina kih građevina za koriza korišštenje vodetenje vode

Voda se moVoda se možže koristiti kao sirovina, kao medij, a e koristiti kao sirovina, kao medij, a momožže se koristiti i njen potencijal. Kao sirovina e se koristiti i njen potencijal. Kao sirovina se koristi za pise koristi za pićće, za navodnjavanje, kao e, za navodnjavanje, kao rashladna voda i rashladna voda i slsl. gdje nakon uporabe voda . gdje nakon uporabe voda mijenja svoje fizikalno mijenja svoje fizikalno –– kemijske osobine. Kao kemijske osobine. Kao medij vodu koristimo za potrebe plovidbe, medij vodu koristimo za potrebe plovidbe, ššporta porta i rekreacije i i rekreacije i slsl., a vodni potencijal se koristi za ., a vodni potencijal se koristi za potrebe proizvodnje energije. U ova dva potonja potrebe proizvodnje energije. U ova dva potonja slusluččaja ne mijenjaju se fizikalnoaja ne mijenjaju se fizikalno--kemijske kemijske osobine vode. osobine vode. Kako je veliki dijapazon naKako je veliki dijapazon naččina koriina korišštenja voda, tenja voda, tako je i veliki raspon razlitako je i veliki raspon različčitih funkcionalnih itih funkcionalnih kriterija. kriterija.

15

Funkcionalni zahtjevi hidrotehniFunkcionalni zahtjevi hidrotehniččkih građevina kih građevina za koriza korišštenje voda vezani su uz zahtjeve tenje voda vezani su uz zahtjeve korisnika, ali voda je prirodni resurs sa svojim korisnika, ali voda je prirodni resurs sa svojim zakonitostima pojavljivanja. Tako, na primjer, zakonitostima pojavljivanja. Tako, na primjer, akumulacija vode treba biti toliko velika da akumulacija vode treba biti toliko velika da zadovolji potrebe korisnika vode iz akumulacije. zadovolji potrebe korisnika vode iz akumulacije. Međutim tu nikako ne smijemo zaboraviti da se Međutim tu nikako ne smijemo zaboraviti da se akumulacije uglavnom rade na prirodnim akumulacije uglavnom rade na prirodnim vodotocima koji na nju utjevodotocima koji na nju utječču vodama svoga u vodama svoga sliva. To znasliva. To značči da i da ćće se pojaviti neki hidroloe se pojaviti neki hidrološški ki događaj koji događaj koji ćće imati svoju vjerojatnost e imati svoju vjerojatnost pojavljivanja, a kada pojavljivanja, a kada ćće dotok u akumulaciju biti e dotok u akumulaciju biti vevećći od potreba korisnika. i od potreba korisnika.

16

1.3.2. PRORA1.3.2. PRORAČČUN TRAJNOSTIUN TRAJNOSTI

Proračuni trajnosti se ne provode direktno nego su propisani EC-om kroz zahtjeve u proračunima nosivosti i uporabljivosti (na pr. zaštitni sloj betona i dozvoljene pukotine prema razredima izloženosti) te kroz tehnološke zahtjeve za gradiva, gradnju i kontrolu kakvoće (min. količina cementa, količina uzoraka za kontrolu kakvoće gradiva, ...).

Da bi se osigurala trajnost konstrukcije (ENV 1991-1) moraju se uzeti u obzir međuzavisni čimbenici:

•planirana i moguća buduća uporaba•zahtijevani kriteriji ponašanja•očekivani utjecaji okoliša (okruženja)•sastav, svojstva i ponašanje gradiva•izbor konstrukcijskog sustava•oblik elemenata i oblikovanje konstrukcijskih pojedinosti•kvaliteta izvedbe i razina nadzora•posebne mjere zaštite•održavanje tijekom predviđenog vijeka konstrukcije

17

konstrukcije monumentalnih građevina, mostovi i druge inženjerske konstrukcije1004

konstrukcije zgrada i druge uobičajene konstrukcije503

zamjenjivi dijelovi konstrukcije, npr. hidromehanička oprema, grede pokretnih kranova, ležajevi252

privremene konstrukcije1-51

PrimjerProračunski

radni vijek[god.]

Razred

Tablica Razredi proračunskog radnog vijeka građevina (ENV 1991-1)