7. АНАЛИЗА ОПТЕРЕЋЕЊА

Оптерећења и утицаји који делују на ХК узимају се на основу:

• важећих норми и прописа• препорука стручних организација • резултата истражних радова• пројеката опреме• одговарајуће стручне литературе• лабораторијских испитивања• препорука инвеститора.

7.1. ОПТЕРЕЋЕЊА И УТИЦАЈИ

Анализа оптерећења је први и један од најважнијих делова сваког статичког и динамичког прорачуна ХК.

7.2. ОСНОВНА ОПТЕРЕЋЕЊА

Сва оптерећења и утицаји деле се на: • основна • допунска • изузетна • у току грађења • у току прегледа и поправке.

Оптерећења и утицаји могу бити: • стални (непрекидно делују на ХК) • повремени (делују у дужим или краћим периодима са различитим вероватноћама појаве)

Основна оптерећења делују у току нормалног рада конструкције и деле се на:

1) Сопствена тежина ХК и у њу уграђене опреме 2) Притисак воде на Znu (узв. и низ., H и V)3) Узгон за воду на Znu (раде антифилтрационе мере)4) Порни притисак5) Динамички притисак воде6) Притисак таласа7) Притисак леда8) Притисак наноса9) Притисак земље (активан, пасиван и у миру)10)Тежина средине (изнад равни клизања)11)Силе претходног напрезања, или анкеровања12)Брдски притисак

7.3. ДОПУНСКА ОПТЕРЕЋЕЊА И УТИЦАЈИ

13) Утицаји од температуре 14) Утицаји од скупљања и бубрења бетона15) Утицаји од деформације темеља16) Допунски притисак (услед 13) или 15) ).

Зависе од особина материјала, начина преношења оптерећења на темеље и температуре. Деле се на:

7.4. ИЗУЗЕТНА ОПТЕРЕЋЕЊАРетко се јављају, па се везују за вероватноћу појаве и интервал поверења да ће се та вероватноћа остварити.

Веома мала вероватноћа да се више изузетних оптер. јави у истом (малом) интервалу, па се узима да не могу да делују заједно.

7.5. ОПТЕРЕЋЕЊА У ТОКУ ГРАЂЕЊА

17) Притисак воде на Zmu (тада не постоји опт. 2) )18) Узгон за воду на Zmu (тада не постоји опт. 3) )19) Порни притисак за Zmu (тада не постоји опт. 4) )20) Динамички притисак воде за Zmu (тада нема 5) )21) Притисак таласа услед ветра изузетне јачине (тада не постоји основно оптерећење 6) )22) Притисак леда катастрофалних размера (нема 7) )23) Притисак ветра изузетне јачине24) Притисак воде при хидрауличком удару25) Сеизмички утицаји.

Јављају се само код ХК код којих у току грађења могу да се јаве другачија оптерећења од оних у току рада.

7.6. ОПТЕР. У ТОКУ ПРЕГЛЕДА И ПОПРАВКИЗависе од типа ХК и треба их узети прописивањем најнеповољнијих услова при којим се може извршити преглед, или поправка.

Примери: слапиште, водозахватна кула, преводница.

7.7. КОМБИНАЦИЈЕ ОПТЕРЕЋЕЊА

Пошто постоји близу 30 различитих врста оптерећења и утицаја, а на најсложеније ХК може да делује близу 20, морају се одредити меродавне комбинације (КО) и за сваку од њих коефицијенти сигурности.

За гравитационе бетонске бране дефинишу се 4 КОкоје се (генерално) могу примењивати и за друге ХК.

• I КО – делује само оптерећење 1) • II КО – сва основна оптерећења (нормалан рад) • III КО – Zmu, тј. 1), 4), 6) до 12), 17), 18) и 20) ако поплава дуже траје, уместо 4) иде 19). • IV КО – сеизмика, тј. 1) до 12) и 25).

Понекад постоји и Пета КО и то је пројектантова комбинација (ако пројектант оцени да још нека реална КО може да изазове неповољније напоне или деформације од претходне четири).

У наведеним КО се не помињу допунска оптерећења, која ако постоје могу ући у било коју комбинацију.

• не може 17), 18) и 20) са 21) или 22) Zmu и ветар, лед• не може 17), 18) и 20) са 25) Zmu и сеизмика• може заједно 21) и 23) (таласи и ветар)

7.8. СНиП У Србији не постоје прописи који се односе на ХК, поготово не у вези са оптерећењима, утицајима, КО, коефицијентима сигурности, итд.

Ни EUROCODЕ, нити EN до сада нису дефинисали оптерећења, утицаје и прорачун ХК.

Према СНиП-у оптерећења се деле на: • стална оптерећења – 1) до 4) и 9) до 11) • повремена оптерећења и утицаји * дуготрајна (нанос, земља, температура) * краткотрајна - таласи, лед, пловна тела, ветар ... * посебна - Zmu, таласи, лед, хидр. удар, сеизмика, рушење дела ХК, обрушавања обала, ...

Комбинације оптерећења према СНиП-у су: • основна - стална, повремена дуготрајна и могућа повремена краткотрајна • посебна – основна + једно посебно оптерећење, или

више, ако стварно могу да делују заједно

7.9. USBR (United States Bureau of Reclamation)

Према USBR-а, за ГББ главна оптерећења су: 1) Сопствена тежина ХК и сталне опреме 2) Притисак воде 3) Узгон 4) Притисак леда 5) Притисак наноса 6) Утицај температуре 7) Сеизмички утицаји.

Према USBR постоје 4 основне КО: • уобичајена – вода на Znu, као наша II KO • неуобичајена – вода на Zmu, раде антифилтр. мере • изузетна – уобичајена + сеизмика, као наша IV KO • остала оптерећења и испитивања садржи 3 КО * као неуобичајена али не раде антифилтрационе

мере – као наша III KO * само сопствена тежина - као наша I KO * пројектантова КО - као наша V KO.

У недостатку домаћих прописа могуће је користити СНиП или USBR, али мора доследна примена.

Није дозвољено мешати прописе (оптерећења, КО, коефицијенте сигурности, типове конструкција и сл.), јер могу настати озбиљне грешке у пројектовању.

8. СОПСТВЕНА ТЕЖИНАСопствена тежина (G) је основно оптерећење ХК које улази у састав свих комбинација оптерећења.

Обухвата тежину ХК (Gk), уграђене опреме (Guo) и тежину опреме која је стално на ХК (Gso), тј.

G = Gk + Guo + Gso , у (kN)

Teжина ХК се рачуна као производ запремине (V) у m3 и запреминске тежине материјала (γ) у kN/m3 од кога је ХК, тј.

Gk = γ·V , у (kN)

при чему се димензије ХК одређују из плана оплате, а запреминска тежина посебно за све материјале од којих су направљени поједини делови ХК.

Уобичајене запреминске тежине материјала ХК: • хидротехнички бетон 24 kN/m3 • армирани хидротехнички бетон 25 kN/m3 • челик 78,5 kN/m3 • насути материјал ~ 17 ÷ 19 kN/m3

Тежине уграђене опреме (Guo) и сталне опреме (Gso) добијају се од испоручиоца опреме.

8.1. КОНСТРУКЦИЈЕ НЕПРАВИЛНОГ ОБЛИКА

ХК је неправилног облика ако су пресеци управни на подужну осу међусобно различити.

Запремина ХК се тада одређује на основу положаја и површина већег броја карактеристичних пресека.

Пошто се запремина (Vi) дела ХК између два узастопна пресека i и i+1 мења постепено, постоје делови запремине који се од пресека до пресека не мењају (Vni) и променљиви делови запремине (Vpi).

Запремина Vi тада се рачуна као

Vi = Vni + ΣVpiј , ј =1, rгде је r број променљивих делова запремине Vpi у делу запремине Vi.

Запремина читаве ХК тада износи V = ΣVi , i =1, mгде је m број делова запремине, на које смо помоћу m+1 карактеристичног пресека поделили ХК неправилног облика.

8.1. КОНСТРУКЦИЈЕ ПРАВИЛНОГ ОБЛИКА

ХК је правилног облика ако су сви пресеци управни на подужну осу, међусобно истог облика и површине.

Запремина се тада рачуна преко површине попречног пресека и дужине конструкције у правцу подужне осе, или се прорачун ради “по дужном метру ХК”, тј. за d = 1,0 m.

Попречни пресек се дели на већи број једноставнијих геометријских слика познатих површина и положаја тежишта.

Прорачун се ради табеларно: редни број, димензије, Fi, xi, Fi·xi, yi, Fi·yi

Положај тежишта S у односу на усвојен координатни систем:

Сопствена тежина конструкције:

Моменат у тежишту од сопствене тежине: