Geotehničko inženjerstvo 9

Duboki i vlačni temelji,

dio II Duboki masivni i vlačni temelji

predmetni nastavnik: prof. dr. sc. T. Roje-Bonacci

Kod složenih uvjeta tla, ograničenog ili složenog okoliša i građevine većih težina, dolaze u obzir izvedbe dubokih masivnih temelja. Oni zbog svoje veličine, debljine temeljne ploče i stijenki i udjela u statici građevine, predstavljaju potpuno krutu konstrukciju. Općenito gledajući oni se ponašaju jednako kao temelj samac ali golemih dimenzija. Duboki masivni temelji se najčešće sastoje iz dva dijela što je uvjetovano tehnologijom izvođenja. Prvi dio je armirano-betonska košuljica, koja služi kao zaštita tijekom iskopa (bunari i kesoni) ili oplata koja se polaže na mjesto ugradnje (sanduci).

U engleskoj i francuskoj literaturi riječ „caisson“ (keson) znači sanduk i podrazumijeva, u proračunskom smislu, svaki masivni temelj izrazito velikih dimenzija. Naziv proizlazi i od tuda što se ovi temelji izvode na način da se prvo načini košuljice (oplata, sanduk) koja se ugrađuje na za to predviđeno mjesto, a zatim se tako ugrađeni sanduk puni balastom koji može biti beton slabije kakvoće, zrnati materijali – drobljeni kamen, šljunak, a u nekim slučajevima i voda. Punjenje može biti potpuno i djelomično. Ima slučajeva kada sanduk služi da se u njega ugradi oprema ili uređaji.

Tehnološki gledano postoji više načina na koje se ovi temelji mogu izvesti, a za što u hrvatskom jeziku postoje zasebni nazivi.Većina ovih temeljenja izvodi se u dubokoj vodi ili duboko ispod razine podzemne vode. Služe za temeljenje stupova mostova , izdvojenih građevina kao što su svjetionici, platforme za vađenje nafte (offshore structure), pristana u lukama i slično. Bunari služe i kao zaštita građevne jame.

Bunari zidani opekom, Bangladeš

Razvojem tehnologije uspravnog iskopa – bušenja, danas se većina ovih temelja može zamijeniti pilotima velikih promjera, sa ili bez proširenih vrhova, koji se u literaturi nazivaju i pilon. Ovi temelji, za razliku od pilota, imaju dovoljno velike površine nalijeganja na tlo da pretežni dio opterećenja prenose upravo preko te površine. Osim pilota velikog promjera danas se još izvode i bunari – sanduci velikog promjera, otvoreni prema gore i prema dolje.

Duboki, masivni temelj od niza pojedinačnih pilota

prelazni oblik od pilota ka masivnom temelju

gra evinađ

temelj

glina

šljunkovipijesak

mlazno injektiranistupnjaci ili nekadruga vrsta grupepilota malog promjera

U hrvatskoj geotehničkoj praksi, podjela ovih temelja (sanduka) je nastala prema načinu izvođenja (slično nalazimo i u starijoj francuskoj i njemačkoj literaturi):

─bunari (sanduci otvoreni s obje strane);

─kesoni (pneumatski sanduci otvoreni prema dolje a zatvoreni prema gore);

─plivajući sanduci (otvoreni prema gore s zatvorenim dnom.

Vrste i način izvođenja dubokih masivnih temelja

Kopani piloti velikog promjera izvode se kao i oni malog promjera. Koriste se kada je potrebno temeljenje izvršiti na stijenskoj podlozi koja se nalazi ispod kvartarnog pokrivača. Mogu se izvoditi i sa plovnog objekta na način da se kroz vodu izvode kao stupovi u čeličnoj oplati koju predstavlja zaštitna kolona. Piloti velikog promjera (u literaturi nazvani i piloni) najčešće nose po principu jedan pilot jedan temelj odnosno stup. Kod temeljenja mostova većih poprečnih presjeka ovi se piloti upotrebljavaju u paru ili nizu. Mogu se produžiti u stupove i tek na nivou oslonca za vodoravne nosače spojiti u cjelinu preko naglavne konstrukcije.

Bunari i kesoni izvode se potkopavanjem unutar armirano-betonske košuljice budućeg temelja. Na taj se način provocira prolom tla s unutarnje strane temelja i on se postepeno spušta na projektiranu dubinu. Upravo elementi potrebni za spuštanje predstavljaju geotehnički dio projekta ovakvih temelja. Za olakšavanje spuštanja oblikuje se na donjem kraju armirane košuljice nož,

RADNI PROSTORPOTKOPI

UTOR ZA SMANJENJE TRENJA PO PLA[TUARM. BET. TIJELO TEMELJA

TLO U KOJE ULAZI DUBOKI TEMELJ

NO@

Bunar velikog promjera

Keson i oprema

Sanduci su vrsta dubokih temelja koji se upotrebljavaju za temeljenje u dubokoj vodi. Najčešće se pomoću njih izvode obalni zidovi. Sanduci se izvode na suhom, porinu u vodu kao brod te zatim dotegle na mjesto ugradnje. Spuštaju se pomoću reguliranog punjenja vodom na unaprijed pripremljenu podlogu koja se priprema uz pomoć ronilaca. Kada je sanduk sjeo na predviđeno mjesto puni se balastom prema projektu. Sanduci uglavnom djeluju kao potporni zidovi, jer se najčešće prostor sa uzvodne strane zatrpava i na njemu oblikuje korisni plato. Način temeljenja na sanducima prikazan je na gornjoj slici.

sanduci s dnom

složeno temeljenje sanduka na podtemeljnoj građevini od pilota

tehnike polaganja sanduka na dno

Uređenje podloge

armatura sanduka

Vlačni temelji

- plitki vlačni temelji (kod kojih je odnos D/B<4);- duboki vlačni temelji (kod kojih je odnos D/B>4);- geotehnička sidra.

Qvl.

W

D

Linija iskopa u autohtonom tlu

zasip zasipplitko vlačni temelj

Proračun plitkih vlačnih temeljaMetoda opterećenja i metoda otpora tla

Qvl.

D

Linija iskopa u autohtonom tluB

β β

Qvl.

W

D

B

T T

σ h σ h

σ =ρ∗h g z ∗ ∗ k

T O dz c tgD

h= ∗ ∗ = + ∗∫ τ τ σ ϕ0

;

W

Wtla Wtla

β= f(c, ϕ)

a) b)

Metoda analize pasivnog loma u tluvl.

W

D

B (L), d

TT

tla Wtla W

temelja λ =D/B β

Qβ

45−ϕ/2

l

r0

r1

α

B

β=α−

π

ctg=k ;err)

2(k

0

β−β−ϕ

+π

∗=

α+π

cos)24

3sin(e

Dr)

4(k0