STABILNOSTNA ANALIZA PODPORNE KONSTRUKCIJE

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO

Melita Nečemer

STABILNOSTNA ANALIZA PODPORNE

KONSTRUKCIJE

Diplomsko delo

Maribor, september 2014

I

FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO Smetanova ulica 17 2000 Maribor, Slovenija www.fg.um.si

Diplomsko delo visokošolskega študijskega programa

STABILNOSTNA ANALIZA PODPORNE KONSTRUKCIJE

Študent: Melita NEČEMER

Študijski program: visokošolski, Gradbeništvo

Smer: Operativna

Mentor: dr. Borut Macuh

Maribor, september 2014

II

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju dr. Borutu Macuhu za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.

Posebna zahvala velja staršem in bratu, ki so me podpirali v času študija.

IV

STABILNOSTNA ANALIZA PODPORNE KONSTRUKCIJE

Ključne besede: gradbeništvo, podporna konstrukcija, geotehnično projektiranje

UDK: 624.04(043.2)

Povzetek

Diplomska naloga obravnava splošno klasifikacijo podpornih konstrukcij in geotehnično

analizo sestavljene podporne konstrukcije - armirano betonskega podpornega zidu na pilotih,

ki se bo izvedel v sklopu ureditve Zatona v Krškem. Analiza podporne konstrukcije se je

izvedla analitično, globalno stabilnost smo preverili s pomočjo programa Plaxis 2D.

V

STABILITY ANALYSIS OF RETAINING STRUCTURES

Key words: civil engineering, retaining structure, geotechnical design

UDK: 624.04(043.2)

Abstract

This diploma paper deals with the general classification of retaining structures and the

geotechnical analysis of a composite retaining structure – reinforced concrete wall on piles to

be constructed within the Zaton project in Krško. The analysis of the retaining structure was

made analytically, while the global stability was verified by the use of Plaxis 2D program.

VI

Kazalo vsebine

1 UVOD ............................................................................................................................................... 1

2 PODPORNE KONSTRUKCIJE .............................................................................................................. 2

2.1 ZASNOVA PODPORNE KONSTRUKCIJE ..................................................................................... 2

2.2 KLASIFIKACIJE PODPORNIH KONSTRUKCIJ .............................................................................. 2

2.2.1 TEŽNOSTNE PODPORNE KONSTRUKCIJE.......................................................................... 2

2.2.2 VPETE STENE .................................................................................................................... 5

2.2.3 SESTAVLJENE PODPORNE KONSTRUKCIJE ....................................................................... 8

3 GEOTEHNIČNO PROJEKTIRANJE AB PODPORNEGA ZIDU ................................................................ 9

3.1 VPLIVI NA KONSTRUKCIJO ....................................................................................................... 9

3.2 PRITISK ZEMLJINE NA PODPORNO KONSTRUKCIJO ................................................................. 9

3.2.1 MIRNI ZEMELJSKI PRITISK ................................................................................................ 9

3.2.2 AKTIVNI ZEMELJSKI PRITISK ........................................................................................... 10

3.2.3 PASIVNI ZEMELJSKI PRITISK ........................................................................................... 10

3.3 DODATNI VPLIVI ..................................................................................................................... 11

3.3.1 VPLIV PODTALNE VODE NA KONSTRUKCIJO .................................................................. 11

3.3.2 VPLIV TRENJA MED ZEMLJINO IN ZIDOM ...................................................................... 11

3.3.3 VPLIV DODATNE POVRŠINSKE OBTEŽBE ........................................................................ 11

3.4 MEJNA STANJA ....................................................................................................................... 12

3.4.1 MEJNO STANJE EQU ....................................................................................................... 12

3.4.2 MEJNO STANJE GEO ....................................................................................................... 12

3.4.3 PROJEKTNI PRISTOP ....................................................................................................... 14

4 ANALIZA PODPORNEGA ZIDU ........................................................................................................ 16

4.1 PROGRAM PLAXIS 2D ............................................................................................................. 16

4.2 ZASNOVA AB PODPORNEGA ZIDU ......................................................................................... 16

4.3 RAČUNSKI MODEL .................................................................................................................. 18

4.4 OBTEŽBE NA PODPORNI ZID .................................................................................................. 18

4.4.1 LASTNA TEŽA ZIDU IN TEŽA ZASIPNEGA MATERIALA .................................................... 18

4.4.2 ENAKOMERNA ZVEZNA OBTEŽBA .................................................................................. 18

4.4.3 AKTIVNI ZEMELJSKI PRITISK ZARADI ZEMLJINE IN VODE ............................................... 19

4.4.4 AKTIVNI ZEMELJSKI PRITISK ZARADI SPREMENLJIVE OBTEŽBE ...................................... 19

4.4.5 PASIVNI ZEMELJSKI PRITISK ........................................................................................... 19

4.5 KONTROLA MEJNIH STANJ ..................................................................................................... 20

VII

4.5.1 PREVERITEV NA PREVRNITEV ......................................................................................... 20

4.5.2 PREVERITEV NA ZDRS ..................................................................................................... 20

4.5.3 EKSCENTRIČNOST REZULTANTE ..................................................................................... 21

4.5.4 GLOBALNA STABILNOST ................................................................................................. 21

4.6 MEJNO STANJE UPORABNOSTI .............................................................................................. 22

4.7 VERTIKALNA NOSILNOST PILOTOV ........................................................................................ 22

4.7.1 PROJEKTNI PRISTOPI ...................................................................................................... 23

4.7.2 MIRNI ZEMELJSKI PRITISK .............................................................................................. 24

4.7.3 PROJEKTNE VREDNOSTI SIL ............................................................................................ 25

4.7.4 PREVERITEV TLAČNE NOSILNOSTI PILOTA ..................................................................... 26

5 SKLEP .............................................................................................................................................. 27

6 VIRI IN LITERATURA ....................................................................................................................... 28

7 PRILOGA ......................................................................................................................................... 29

7.1 IZRAČUN ARMIRANOBETONSKEGA PODPORNEGA ZIDU ...................................................... 29

7.1.1 PODATKI ......................................................................................................................... 29

7.1.2 MEJNO STANJE NOSILNOSTI .......................................................................................... 30

7.1.3 VERTIKALNA NOSILNOST PILOTOV ................................................................................ 36

7.2 KAZALO SLIK ........................................................................................................................... 41

7.3 KAZALO PREGLEDNIC ............................................................................................................. 42

7.4 NASLOV ŠTUDENTA................................................................................................................ 43

7.5 KRATEK ŽIVLJENJEPIS ............................................................................................................. 43

Stabilnostna analiza podporne konstrukcije 1

1 UVOD

Podporne konstrukcije so v gradbeništvu nepogrešljive. Uporabljajo se za stabilizacijo plazišč, podpiranje strmih nasipov in terena itd. Vsako geotehnično konstrukcijo, ne glede na namen, je potrebno projektirati tako, da bo zagotovljena nosilnost in bodo predvidene deformacije ostale v dopustnih mejah, kar pomeni, da posedek ali premik konstrukcije ne predstavlja nevarnosti za ljudi in okolico.

Geotehnično projektiranje temelji na evropskem standardu SIST EN 1997-1 za projektiranje geotehničnih objektov. Standard predpisuje temeljne zahteve glede trdnosti, stabilnosti, uporabnosti in trajnosti konstrukcije.

V diplomskem delu bomo izvedli stabilnostno analizo podpornega zidu, ki se bo izgradil v sklopu rekonstrukcije starega mestnega jedra in ureditve Zatona v Krškem.

Predvidena lokacija podpornega zidu je med reko Savo in regionalno cesto Krško−Sevnica. Podporni zid, ki je predmet diplomskega dela, je predviden kot armirano betonski težnostni zid s konzolo. Za izvedbo stabilnostne analize bomo podatke o zemljinah in njihovih lastnostih dobili iz geomehanskega poročila. Za analizo bomo upoštevali Mohr-Coulombov model zemljine. Kot možne vplive na konstrukcijo bomo upoštevali težo zemljin in vode, zemeljske pritiske, lastno težo konstrukcije in prometno obremenitev. Preverjanje mejnih stanj se bo izvedlo po standardu in projektnih pristopih 1 in 2, kot je predpisano v nacionalnem dodatku. Globalno stabilnost bomo preverili s pomočjo programa Plaxis 2D.


2 PODPORNE KONSTRUKCIJE

Podporni zidovi so zidovi, ki podpirajo vertikalne ali strme zaseke terena, nasuti material ali vodo. Z njimi se varuje prosti prostor, potreben za promet, kot protipoplavna zaščita, zaščita pred plazovi … Da bi zagotovili varnost ljudi in infrastrukture, je potrebno vsako podporno konstrukcijo dimenzionirati in preveriti po mejnem stanju nosilnosti in uporabnosti, da se zagotovijo zahteve, ki jih določa EN SIST 1997.

2.1 ZASNOVA PODPORNE KONSTRUKCIJE

Podporna konstrukcija mora biti zasnovana tako, da je s svojo težo, sidranjem, razpiranjem ali vpetjem ter materialom in obliko dovolj stabilna zunaj in znotraj, da ne bi prišlo do:

- nedovoljenih prekomernih deformacij - kombinirane porušitve v zemljini in konstrukciji - porušitve zaradi prekoračitve nosilnosti tal - porušitev zaradi zdrsa temelja - porušitev zaradi prevrnitve - porušitev zaradi rotacije ali premika konstrukcije

2.2 KLASIFIKACIJE PODPORNIH KONSTRUKCIJ

Pod pojem podporne konstrukcije standard EN SIST 1997 vključuje vse tipe sten in podpornih sistemov, v katerih se v konstrukcijskih elementih pojavijo obremenitve zaradi podpiranega materiala.

Podporne konstrukcije lahko klasificiramo na več načinov glede na:

- material izvedbe: betonske, armirano betonske, kamnite, lesene - obdobje uporabe: trajne ali začasne - mehansko togost: toge, deformabilne oz. upogibne - funkcijo v prostoru: zaščita pred vodo, zaščita zemljin in hribin

Pri projektiranju podporne konstrukcije delimo na:

- težnostne podporne konstrukcije - vpete stene - sestavljene podporne konstrukcije - armirane zemljine

2.2.1 TEŽNOSTNE PODPORNE KONSTRUKCIJE

Težnostne podporne konstrukcije prevzemajo horizontalne ali poševne pritiske zasipnega materiala, ki jih zaradi velike lastne teže prenesejo skozi temelj na podlago. Lastna teža pa pripomore tudi k večji stabilnosti konstrukcije.


Izdelani so iz različnih materialov in oblik.

Kamniti podporni zidovi so izdelani iz lomljenca v kombinaciji z malto, ki rada hitro poči, zato ti zidovi ne prenesejo deformacij.

Kamnita zložba nepravilnih oblik je lahko iz zloženega kamna in zalita z betonom ali pa brez veziva. Slika 2.1 prikazuje kamnito zložbo, zalito z betonom. Videti je tudi možnost odvajanja zaledne vode s pomočjo drenažnih cevi.

Slika 2.1: Kamnita zložba (vir: Kostak)

Armirano betonski zidovi so masivni, zato so lahko armirani z minimalno armaturo, najrazličnejših oblik, čeprav so najpogostejše T in L s konzolo ali brez. Dobra lastnost armiranobetonskih zidov je v tem, da se z uporabo armaturnega jekla zagotovijo minimalne razpoke betona. To pa vpliva na vodno neprepustnost, zato je potrebno zagotoviti odvajanje vode.

Gabioni so podporne konstrukcije, sestavljene iz ogrodja, ki je žična ali plastična mreža, v katerega je ovit kamniti material. Takšne konstrukcije delujejo takoj, ko so končane, zato so primerne za hitro stabilizacijo manjših pobočij. Uporabljajo se tudi pri urejanju vodotokov. Gabioni so kot vse gibke konstrukcije zmožni prenesti velike deformacije, kar pomeni, da svojo nosilnost ohranijo tudi po deformaciji.


Slika 2.2: Gabioni (vir:

http://www.idealnidom.com/gradjevinarstvo/index.php?view=print&product=4710)

Kašte so podobno kot gabioni gibke konstrukcije, kjer ogrodje sestavljajo prefabricirani betonski, kovinski ali leseni elementi s kamnitim polnilom. Uporabljajo se pri urejanju vodotokov in sanaciji erozijskih žarišč ter pogojno stabilnih pobočij.

Slika 2.3: AB kašte (vir: Borut Macuh)


2.2.2 VPETE STENE

Pomembna lastnost vpetih sten je upogibna trdnost, ki ima pomembno vlogo pri podpiranju zalednega materiala. Takšne konstrukcije so relativno tanke in izdelane iz jekla, armiranega betona ali lesa. Primer vpete stene so pilotna stena, diafragma, zagatna ter berlinska stena.

Pilotna stena je upogibna podporna konstrukcija iz armiranobetonskih pilotov okroglega prereza od Φ80 do Φ150 cm, ki se lahko izvedemo tako, da so piloti posamični, ali da tangirajo eden na drugega ali pa se prekrivajo, kot je prikazano na sliki 2.4. Vmesni prostor med piloti se zapolni z brizganim betonom. Piloti, ki so lahko sidrani ali nesidrani, so povezani z gredami. Uporabljajo se za varovanje vkopnih ali nasipnih brežin in globokih gradbenih jam.

Slika 2.4: Primer izvedbe pilotov pilotne stene

Na sliki 2.5 je prikazana pilotna stena, kjer so vidni posamezno stoječi piloti, povezani z gredo in na sliki 2.6, kjer je dodatno sidrana s geotehničnimi sidri.

Slika 2.5: Pilotna stena (vir: http://www.ffgb.be/Referenties/Piles/Referenties-

secanspalenwand---verbuisd-avegaarsyst.aspx?lang=en-US)


Slika 2.6: Sidrana pilotna stena (vir:http://foundation-specialists.com/aligned-

piles%20wall%20system.htm)

Diafragma se izdela na kraju samem po panelih običajne debeline 40 do 100 cm in širine od 3 do 6 m. Uporablja se kot zaščita globokih gradbenih jam zaradi predhodne izvedbe. Na sliki 2.7 je prikazana izvedba diafragme, kjer se najprej izvede linije,kjer bo potekala izvedba diaframge. Nato se izvede izkop panela, armiranje in betoniranje. Izdeluje se po panelih, kjer se izvedejo najprej vsaki drugi panel in nato še vmesni.

Slika 2.7: Izvedba diafragme (vir: http://www.omranista.com/eng/tech5.php)


Zagatne stene so v primerjavi s pilotno steno in diafragmo zelo gibke podporne konstrukcije. Izdelane so iz prefabriciranih elementov, v večini primerov kovinskih. Zagatna stena iz kovinskih elementov omogoča izvedbo različnih oblik podpiranja zaradi ozkih elementov, ki se jih zabije v tla. Uporaba takih sten je namenjena predvsem za zavarovanje gradbenih jam in začasnih vkopov.

Na sliki 2.8 je prikazana izvedba zagatne stene, kjer je najprej potrebno zarisati predvideno linijo poteka stene. Nato sledi vstavljanje profilov eden za drugim, da dobimo celotno podporno steno.

Slika 2.8: Izvedba zagatne stene

Na sliki 2.9 je prikazana kovinska zagatna stena, ki varuje gradbeno jamo.

Slika 2.9: Zagatna stena (vir:

http://www.leedsmet.ac.uk/teaching/vsite/gallery/mixed_7.htm)


Berlinska stena se izdela iz jeklenih I ali H profilov, ki se vgradijo v teren na razdalji 1.00 do 2.00 m v predhodno izvedene vrtine. Po vgradnji profilov se začne z odkopavanjem in zalaganjem z lesenimi plohi. Konstrukcijo se lahko sidra v varno stabilno zaledje ali pa razpira z jeklenimi razporami. Uporablja se za varovanje gradbenih jam.

2.2.3 SESTAVLJENE PODPORNE KONSTRUKCIJE

Takšne podporne konstrukcije so sestavljene iz posameznih elementov masivnih in vpetih podpornih konstrukcij.

Primer sestavljene podporne konstrukcije je podporni zid iz obloženih armiranobetonskih plošč s sidrnimi trakovi ali geomrežami. Slika 2.10 prikazuje že izvedeno konstrukcijo, kjer je možno videti armiranobetonske plošče na licu zidu. V zaledju zidu je izveden nasip, armiran z jeklenimi trakovi, ki prevzemajo natezno silo.

Slika 2.10: Obložne armiranobetonske plošče s sidrnimi trakovi (lastni vir)


3 GEOTEHNIČNO PROJEKTIRANJE AB PODPORNEGA ZIDU

3.1 VPLIVI NA KONSTRUKCIJO

Geotehnični vplivi na konstrukcijo izhajajo iz tal, nasutja ali vode.

V geotehničnem projektiranju je potrebno upoštevati veliko možnih vplivov, kot so:

- teža zemljin, hribin in vode - napetosti v tleh - zemeljski pritiski - pritisk površinske vode - pritisk podtalnice - lastna teža konstrukcije - odstranitev obtežbe ali izkop zemljine - prometna obremenitev - idr.

Vse dobljene karakteristične vrednosti vplivov je potrebno pred nadaljnjo analizo ustrezno reducirati preko delnih varnostnih faktorjev.

Fd = γ ψ Fk (3.1)

γF − delni faktor za vpliv

ψ − korelacijski faktor

Fk − karakteristični vpliv

3.2 PRITISK ZEMLJINE NA PODPORNO KONSTRUKCIJO

3.2.1 MIRNI ZEMELJSKI PRITISK

Mirni zemeljski pritisk se pojavi v primeru stanja mirovanja, kar pomeni, da je naravno napetostno stanje v tleh brez gradbenih posegov.

Definiran je z enačbo:

�� = � ∙ � ∙ �� (3.2)

γ − prostorninska teža zemljine

z − globina obravnavanega sloja zemljine

K0 − koeficient mirnega zemeljskega pritiska


Koeficient mirnega zemeljskega pritiska je za vodoravna in normalno konsolidirana tla definiran kot:

K0 =1-sinφ (Jaky) (3.3)

in za teren, ki je nagnjen za kot β:

K0β = k0 (1+sinβ) (3.4)

Količnik mirnega zemeljskega pritiska je odvisen od vrste zemljine, pogojev nastajanja tal, slojevitosti, nagiba pobočja ter geometrijskih, začetnih in robnih pogojev.

3.2.2 AKTIVNI ZEMELJSKI PRITISK

Aktivni zemeljski pritisk je mejni oz. najmanjši možni pritisk, ki deluje na podporno konstrukcijo in predstavlja obremenitev gradbene konstrukcije, ki je vkopana v tla ali zasuta z zemljino.

Koeficient aktivnega zemeljskega pritiska je definiran kot:

K = �� (��)�� ∙��(��)��(��)� �(!��)� ��(!��)"

(3.5)

Celotni aktivni pritisk, ki deluje na podporno konstrukcijo z upoštevanjem večslojnih tal in nagiba zaledja je definiran kot:

#$ = �$ ∙ (� ∙ ℎ + ') − 2 ∙ *+�$, (3.6)

kjer zadnji člen v enačbi upošteva kohezijo (c ≠ 0).

3.2.3 PASIVNI ZEMELJSKI PRITISK

Pasivni zemeljski pritisk je največji možni pritisk na podporno konstrukcijo. Pri pasivnem pritisku se konstrukcija primika k zaledju.

Koeficient pasivnega zemeljskega pritiska je definiran kot:

K- = �� (�.�)�� ∙��.��(��)��(��)� �(!��)� ��(!��)"

(3.7)


3.3 DODATNI VPLIVI

3.3.1 VPLIV PODTALNE VODE NA KONSTRUKCIJO

V zemljinskih porah je vedno prisotna podtalna voda. Skupni pritisk zemljine tako sestoji iz efektivnih napetosti ϭ' in pornega tlaka u:

# = #/ − 0 = �1 ∙ � − �2 ∙ �2 (3.8)

Slika 3.1 prikazuje, kolikšen doprinos ima pritisk vode k skupnemu pritisku na zid, zato je v praksi zaželjeno, da se zaledna voda drenira in s tem zmanjša pritisk vode.

Slika 3.1: Razpored pritiska zemljine na zid za aktivno stanje, ko je podzemna voda v

hidrostatičnem stanju in nivo vode na površini terena za zidom

3.3.2 VPLIV TRENJA MED ZEMLJINO IN ZIDOM

Premikanje zida, ki vodi do aktiviranja aktivnega pritiska ali pasivnega odpora, povzroča relativno premikanje zida in tal, kar posledično vodi do trenja med njima.

Projektni kot trenja med zidom in zemljino je tako:

δd'= φd za betonski zid izdelan na kraju samem ali jeklene zagatne stene, ki podpirajo pesek ali prodno peščeni material.

δd' = 2/3φd za jeklene ali predizdelane betonske zagatnice.

3.3.3 VPLIV DODATNE POVRŠINSKE OBTEŽBE

Obtežba na površini terena, kot so na primer vozila, stavbe, deponije in podobno, vplivajo na porazdelitev napetosti v zemljini, posledično tudi na aktivni tlak in pasivni odpor.

zemljina zid


3.4 MEJNA STANJA

3.4.1 MEJNO STANJE EQU

Mejno stanje prevrnitve konstrukcije je merodajno za samostojne težnostne zidove, ker predstavlja možnost njihove prevrnitve kot toge konstrukcije okoli zunanje točke temeljne pete pod obremenitvijo aktivnega tlaka in ostalih dodatnih obremenitev. Proti prevrnitvi se zid zoperstavi z lastno težo in pasivnim odporom zemljine pred zidom. Temeljna podlaga se v tem mejnem stanju smatra kot toga in nosilnost tal pod temelji ne sodeluje. Z zagotovitvijo mejnega stanja EQU je potrebno ugoditi pogoju:

Edst,d ≤ Estb,d+Td (3.9)

3.4.2 MEJNO STANJE GEO

3.4.2.1 NOSILNOST TEMELJNIH TAL POD TEMELJEM ZIDA

Obremenitev zasipnega materiala in dodatne zaledne obremenitve, vključno s trenjem med tlemi in steno zida, se prenese preko konstrukcije na temeljna tla, zato je potrebno preveriti nosilnost teh.

Nosilnost temeljnih tal se preverja v primeru, ko podporna konstrukcija dodatno ni temeljena.

Za preverjanje nosilnosti tal je potrebno, da je izpolnjena naslednja neenakost:

Vd ≤ Rd (3.10)

Pri izračunu je potrebno upoštevati naslednje parametre:

- strižna trdnost temeljnih tal, definirana s projektnimi vrednostmi cu', c in φ - ekscentričnost in nagnjenost projektnih obtežb - oblika, nagnjenost in globina temelja - nagnjenost površine tal - pritisk podtalnice in hidravlični gradient - slojevitost temeljnih tal

Projektna nosilnost tal pri dreniranem stanju se izračuna po enačbi (SIST EN 1997 − DODATEK D):

345 = */678797:7 + '/6;8;9;:; + 0,5�/>/?@A@B@C@ , (3.11)


kjer so projektne vrednosti brez dimenzijskih faktorjev:

- za nosilnost Nq = eπtanφ'tan2(45+φ'/2) Nc = (Nq-1)cotφ' Nγ = 2(Nq-1)tanφ'

- naklon osnove temelja

bc = bq-�.AD

?EF$GH/ bq = bγ = (1-αtanφ')2 = 1

- oblika temelja sq = 1 + (B'/L')sinφ' sγ = 1-0,3(B'/L')

sc = BD?D.�?D.�

- nagib obtežbe

m = I�J5/L/��J5/L/

ic = iq -�.CD

?E�F$GH/ iq = M1 − O

P�4/7/7QFH/Rm

iγ = M1 − OP�4/7/7QFH/Rm+1

3.4.2.2 PREVERITEV NA ZDRS

Pri preveritvi na zdrs je potrebno zagotoviti pogoju:

Hd ≤ Rd + Rp.d, (3.12)

kjer je:

Rd − projektna vrednost vpliva in je definirana kot:

Rd = Vd tan δd (3.13)

δd – projektna vrednost strižnega kota med konstrukcijo in tlemi ter velja:

δd = φd betonski temelj, izveden na mestu

δd = 2/3φd gladki montažni temelj

Rp;d − projektna vrednost odpornosti, ki je posledica zemeljskega pritiska ob temelju


3.4.2.3 MEJNO STANJE STR

Mejno stanje STR predstavlja notranjo odpoved ali pretirano deformacijo konstrukcije ali konstrukcijskega elementa. Pri podpornih konstrukcijah je kritična predvsem porušitev konstrukcijskega elementa, kot je stena, sidro, porušitev na stikih med posameznimi elementi. Pri težnostnih konstrukcijah so predvsem nevarni stiki med zid − temeljna peta ali zid − konzola.

3.4.2.4 GLOBALNA STABILNOST

Eden od možnih mejnih stanj nosilnosti podporne konstrukcije je globalni zlom tal, pri katerem konstrukcija ne sodeluje v odpornosti na to mejno stanje. Na Slika 3.2 so prikazana tri možna mejna stanja globalne nenosilnosti tal pod podpornimi konstrukcijami. Zlom tal se lahko pojavi za, pod in pred podporno konstrukcijo.

l

Slika 3.2: Možne globalne nestabilnosti tal pod podpornimi konstrukcijami

Poleg mejnega stanja STR in GEO, Eurocode 7 zahteva preveritev še ostalih mejnih stanj nosilnosti, posebno problem hidravličnega lomljenja dna jame (mejno stanje HYD), kjer je to potrebno zaradi neugodnega pronicanja podtalne vode.

3.4.3 PROJEKTNI PRISTOP

Za zagotavljanje mejnega stanja nosilnosti (MSN) je potrebno preveriti notranjo porušitev ali prekomerne deformacije konstrukcije (STR) in porušitev ali prekomerne deformacije tal, v katerih je pri zagotavljanju odpora pomembna trdnost zemljine (GEO).

Za preverjanje zanesljivosti konstrukcije z ozirom na mejno stanje nosilnosti STR in GEO daje Eurocod 7 možnost izbire enega od treh projektnih pristopov:

Projektni pristop 1:

- kombinacija 1: A1˝+˝M1˝+˝R1 - kombinacija 2: A2˝+˝M2˝+˝R1


projektni pristop 2: A1˝+˝M1˝+˝R2

projektni pristop 3: A1˝ ali A2˝+˝M2˝+˝R3

V Preglednica 3.1 so prikazani delni faktorji za vplive ali učinke vplivov (A1 in A2), za parametre zemljin (M1 in M2) in delni faktorji odpornosti (R1, R2 in R3).

Preglednica 3.1: Delni količniki GEO/STR

PARAMETER SIMBOL GEO/STR delni količniki

A1 A2 M1 M2 R1 R2 R3

Stalni vpliv Neugodno γG 1.35 1.00

Ugodno γG 1.00 1.00

Spremenljivi vpliv Neugodno γQ 1.50 1.30

Ugodno - - -

Nezgodni vpliv Neugodno γA 1.00 1.00

Ugodno - - -

Kot strižnega odpora (tanφ') γφ' 1.00 1.25

Efektivna kohezija γc' 1.00 1.25

Nedrenirana strižna trdnost γcu 1.00 1.40

Enoosna tlačna trdnost γqu 1.00 1.40

Prostorninska teža γγ 1.00 1.00

Nosilnost γR;v 1.00 1.40 1.00

Odpornost proti zdrsu γR;h 1.00 1.10 1.00

Odpornost zemljine γR;e 1.00 1.40 1.00


4 ANALIZA PODPORNEGA ZIDU

4.1 PROGRAM PLAXIS 2D

Stabilnostna analiza podpornega zidu se bo izvedla s programom PLAXIS. Programski paket je namenjen za dvodimenzionalno analizo deformacij in stabilnosti v geotehničnem projektiranju. Geotehnične aplikacije omogočajo konstruiranje modelov za nelinearno, časovno neodvisno in anizotropno obnašanje zemljin in/ali kamnin.

4.2 ZASNOVA AB PODPORNEGA ZIDU

Gradnja podpornega zidu se bo izvajala v sklopu rekonstrukcije krške obvoznice − glavne ceste G 1-5, kjer bodo morali poleg stabilnosti zagotoviti tudi protipoplavno varnost zaradi širitve struge reke Save na desnem bregu.

Povprečna višina podpornega zidu od spodnje kote terena bo ca. 4.75 m. Koto terena predstavlja vzdrževalna pot na ca. 154.95 n.m.v. in sega ca. 3.00 do 3.50 m do skalometa.

Globina od kote ureditve vzdrževalne poti do lapornate podlage je ca. 6.00 m, lapornata podlaga pa se nahaja ca. 3.50 do 4.50 m pod srednje obstoječo gladino reke Save.

Monolitni del AB zidu je stena, s čelno stranjo, izdelano v nagibu. Stena je vpeta v AB temeljno peto.

Na zaledni strani zidu se na višini 2.50 m pod nivojem cestne ureditve izvede razbremenilno konzolo.

AB temeljna peta je širine 4.50 m in debeline 1.00 m ter je položena na dve vrsti uvrtanih pilotov. Osna razdalja med piloti sprednje vrste je 3.00−5.00 m, med piloti zaledne vrste pilotov pa 5.00 m. Piloti so vpeti v kompaktno lapornato podlago za min 2 premera pilotov.


Slika 4.1: Zasnova armiranobetonskega podpornega zidu

Preglednica 4.1: Geometrijski podatki

H 5.25 m

H1 2.5 m

H2 0.5 m

H3 0.8 m

X1 1.5 m

XX 1.0 m

V1 1.88 m

V2 1.38 m

V3 2.2 m

X2 1.0 m

X3 3.5 m

X' 0.84 m

k 0.8 m


4.3 RAČUNSKI MODEL

Slika 4.2: Računski model podpornega zidu

4.4 OBTEŽBE NA PODPORNI ZID

4.4.1 LASTNA TEŽA ZIDU IN TEŽA ZASIPNEGA MATERIALA

Lastna teža zidu veliko pripomore k sami stabilnosti konstrukcije. K lastni teži konstrukcije pa prištejemo še težo zasipnega materiala na konzoli in na peti zidu. V Preglednica 4.2 so prikazane karakteristične vrednosti lastne teže zidu in teže zasipnega materiala ter ročice na točko A.

Preglednica 4.2: Karakteristična lastna teža zidu in teža zasipnega materiala

W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 Sila (kN/m) 12.00 108.00 52.92 72.60 26.40 100.10 56.51 17.47 Ročica A (m) 0.50 2.25 2.44 4.53 4.34 4.34 3.91 0.95

4.4.2 ENAKOMERNA ZVEZNA OBTEŽBA

Kot spremenljiva obtežba na zaledni strani zidu je upoštevana prometna obtežba karakteristične vrednosti 20.00 kN/m2. Vpliv obtežbe na podporni zid znaša 44 kN/m'.


4.4.3 AKTIVNI ZEMELJSKI PRITISK ZARADI ZEMLJINE IN VODE

Na višini 2.5 m pod koto terena na zaledni strani je upoštevan nivo podtalne vode. Prisotnost vode v tleh povzroča dodatni horizontalni pritisk na zid. Karakteristična vrednost aktivnega zemeljskega pritiska, ki zajema vpliv lastne teže zemljine in prisotnost vode, je prikazan v Preglednica 4.3. Do globine 2.5 m je upoštevano trenje na namišljeni vertikali nad koncem konzole, kjer je trenje med zidom in zaledno zemljino enako 0 ° (δa = 0°) in zadosti pogoju:

V3 (2,20 m) ≥ bmin = (H1 + H2)·tg(45 - HSI ) = 3,0·tg(45 -

ITI ) = 1,77 m.

V preostalem delu je upoštevano;

δa = �IUV. (4.1)

Preglednica 4.3: Aktivni zemeljski pritisk zaradi zemljine in prisotnosti vode

Eah Eav

Sila (kN/m) 140.50 31.24

Ročica A 1.89 4.85

4.4.4 AKTIVNI ZEMELJSKI PRITISK ZARADI SPREMENLJIVE OBTEŽBE

V Preglednica 4.4 je prikazan prispevek k skupni vrednosti aktivnih zemeljskih pritiskov zaradi dodatne obtežbe.

Preglednica 4.4: Aktivni zemeljski pritisk zaradi dodatne obtežbe

Qah1 Qav1 Qah2 Qav2

Sila (kN/m) 17.32 0 25.81 6.68

Ročica A 5.50 0 1.88 5.3

4.4.5 PASIVNI ZEMELJSKI PRITISK

Pasivni zemeljski pritisk, ki se pojavi v zemljini pred zidom, predstavlja odpor zemljine in ga izkoriščamo za prevzem obremenitev, kot je odpornost na zdrs. Skupna vrednost pasivnega odpora znaša Eph = 104.72 kN/m, vertikalna komponenta pasivnega odpora je Epv = 0, ker je trenje med zidom in zemljino δa = 0°.


4.5 KONTROLA MEJNIH STANJ

V sklopu diplomskega dela se bo izvedla analiza mejnega stanja nosilnosti s preveritvijo podpornega zidu na prevrnitev in zdrs, ekscentričnost rezultante in globalno stabilnost. Preveritev nosilnosti temeljnih tal ni potrebna, ker je zid temeljen na pilotih, zato se bo preverila vertikalna nosilnost pilotov.

4.5.1 PREVERITEV NA PREVRNITEV

Pri preveritvi na prevrnitev smo za neugodni vpliv upoštevali momente komponent horizontalnega aktivnega pritiska na točko A. Prevrnitvi nasprotuje moment lastne teže zidu, teža zasipnega materiala na konzoli in temeljni peti, koristna obtežba na zeleni strani in vertikalna komponenta aktivnega zemeljskega pritiska.

Iz Preglednica 4.5 je razvidno, da v vseh treh kombinacijah ne pride do prevrnitve.

Preglednica 4.5: Preveritev na prevrnitev

PP1-1 PP1-2 PP2 Md,dst 358.69 477.29 358.69 Md,stb 1771.67 1675.65 1676.75 OK OK OK

4.5.2 PREVERITEV NA ZDRS

Za sile, ki bi povzročile premik konstrukcije, smo upoštevali horizontalne komponente aktivnega zemeljskega pritiska. Kot odpor proti pomiku delujejo sile lastne teže, teža zemljine na konzoli in temeljni peti, koristna obtežba, vertikalne komponente aktivnega zemeljskega pritiska in pasivni zemeljski pritisk, ki dodatno pripomore k odporu .

Trenje med osnovo temelja zidu in zemljino smo upoštevali δd = φd ter drenirano stanje. Kontrola na zdrs se je izvedla po projektnih pristopih in načinu delovanja stalne obtežbe, kot je prikazano v Preglednica 4.6. Kontrola je zadovoljiva pogoju in posledično ni možnosti zdrsa.

Preglednica 4.6: Preveritev na zdrs

PP1-1 PP1-2 PP2 Ugodno Neugodno Ugodno Neugodno Ugodno Neugodno

Hd 254.37 254.37 254.37 254.37 254.37 254.37 Rd 417.45 503.98 325.10 325.10 359.10 437.76 OK OK OK OK OK OK


4.5.3 EKSCENTRIČNOST REZULTANTE

Jedro prereza je B/6 = 4.50/6 = 0.75 m, kar pomeni, da so vrednosti ekscentričnosti iz Preglednica 4.7 manjše od jedra prereza. V tem primeru gre za malo ekscentričnost, kjer je rezultanta znotraj jedra prereza. Negativna vrednost ekscentričnosti pomeni, da je lega rezultante desno od težišča prereza.

Preglednica 4.7: Ekscentričnost rezultante

PP1-1 PP1-2 PP2 xR 2.58 2.76 2.58

Ekscentričnost -0.33 -0.51 -0.33

4.5.4 GLOBALNA STABILNOST

Globalna stabilnost je zagotovljena.

Slika 4.3: Globalna stabilnost: prisotnost zaledne vode, varnostni faktor F = 1.42


4.6 MEJNO STANJE UPORABNOSTI

Na sliki 4.4 je prikazan maksimalni pomik konstrukcije.

Slika 4.4: Mejno stanje uporabnosti

4.7 VERTIKALNA NOSILNOST PILOTOV

Glede na to, da je možnost izpiranja materiala izpod temelja zidu, se bo izvedlo globoko temeljenje s pilotiranjem v nosilno laporasto podlago.

Poleg tega, da je globoko temeljenje predlagano v geomehanske poročilu, je izbrano tudi zato:

- ker bi bili za izvedbo težnostnega zidu potrebni izkopi pod gladino reke Save, izvedba varovanja in tesnjenje gradbene jame

- da se v največji možni meri skrajša poseg izkopov ob izvedbi zidu v telo ceste, se pravi, da se zniža višina izkopa kolikor je mogoče.

AB temeljna peta bo širine 4.50 m in debeline 1.00 m ter bo položena na dve vrsti uvrtanih pilotov. Osna razdalja med piloti sprednje vrste bo 3.00 - 5.00 m, med piloti zaledne vrste pilotov pa 5.00 m. Piloti bodo vpeti v kompaktno lapornato podlago za min 2 premera pilotov.


4.7.1 PROJEKTNI PRISTOPI

Za preveritev tlačne nosilnosti uvrtanih pilotov se uporabljajo naslednji projektni pristopi:

- Projektni pristop 1

Kombinacija 1: A1 "+" M1 "+" R1 A1 M1 R1

γG;dst = 1.35 γφ' = 1.00 γb = 1.25 γG; st = 1.00 γc' = 1.00 γs = 1.00 γQ;dst = 1.50 γcu = 1.00 γt = 1.10

γqu = 1.00 γs;t = 1.25 γϒ = 1.00

Kombinacija 2: A2 "+" M1 ali M2 "+" R4 A1 M1 R1


γqu = 1.40 γs;t = 1.60 γϒ = 1.00


Kombinacija: A1 "+" M1 "+" R2 A1 M1 R1


γqu = 1.00 γs;t = 1.15 γϒ = 1.00


Kombinacija: A1 ali A2* "+" M2 "+" R3 A1 M1 R1


γG;dst* = 1.00 γqu = 1.40 γs;t = 1.10 γQ;dst* = 1.30 γϒ = 1.00


4.7.2 MIRNI ZEMELJSKI PRITISK

Koeficient mirnega zemeljskega pritiska smo izračunali s pomočjo enačbe (3.3).

Mirni zemeljski pritiski so zemeljski pritiski, ko ni horizontalnih premikov in prevladuje naravno napetostno stanje pred gradbenimi posegi. Rezultantni zemeljski pritisk smo dobili z enačbo:

Ei = 0,5·(p0 + p0-1)·∆z, (4.2)

kjer sta:

∆z − debelina obravnavanega sloja

p0 − mirni zemeljski pritisk na globini z in se izračuna z enačbo:

W�CX�� ∙ �C ∙ (�CY − �CL) + �2C ∙ �2C (4.3)

W�C��XWC.� + �� ∙ �C ∙ (∆�CY − ∆�CL) + �2C ∙ ∆�2C (4.4)

Za rezultanto smo upoštevali mirne pritiske, ki delujejo na podporno konstrukcijo in pritiske, delujoče na pilot, s predpostavko, da upoštevamo samo polovico mirnih pritiskov na pilot oz. polovico pilota. Na Slika 4.5 je prikazana razporeditev mirnih zemeljskih pritiskov, šrafirani del pritiskov pomeni upoštevanje tlaka za izračun rezultante. Ročice posameznih rezultant so razdalje do točke A.


Slika 4.5: Mirni zemeljski pritiski in njihova rezultanta

4.7.3 PROJEKTNE VREDNOSTI SIL

Za projektno vrednost Vd smo upoštevali vertikalne sile zaradi lastne teže, zasipnega materiala na konzoli in peti, dodatno spremenljivo obremenitev in vertikalno komponento aktivnega tlaka. Hd je rezultanta mirnih zemeljskih pritiskov. V projektno osno tlačno obtežbo na pilotiran temelj v mejnem stanju nosilnosti Fc;d smo upoštevali maksimalno osno silo v pilotu, dobljeno iz statičnega ravnovesja, kjer je maksimalno obremenjen levi – sprednji pilot in lastno težo pilota, ki znaša Wpilot;k = 6.28 kN. V preglednici 4.8 so prikazane projektne vrednosti pri posameznih pristopih, barvno označene vrednosti Fc;d so projektne vrednosti za nadaljnji izračun.

Preglednica 4.8: Projektne vrednosti sil

PP1-1 PP1-2 PP2 Ugodno Neugodno Ugodno Neugodno Ugodno Neugodno

Vd 564.19 720.29 539.44 539.44 564.19 720.29 Hd 798.37 798.37 641.78 641.78 798.37 798.37 Fc;d 484.49 471.13 376.85 376.85 484.49 471.13


4.7.4 PREVERITEV TLAČNE NOSILNOSTI PILOTA

Vertikalno nosilnost pilota dokažemo z neenačbo:

Fc;d ≤ Rc;d (4.5)

Kjer je Rc;d projektna vrednost tlačnega odpora določena iz:

Rc;d = Rb;d + Rs;d= [\;^_\∙`+

[a;^_a∙` (4.6)

Karakteristične vrednosti:

Rb;k = Ab ·qb;k = �b∙c d ∙ (γ ∙ r ∙ Nh + σj ∙ K� ∙ Nk + c ∙ N) (4.7)

Rs;k = As;i ·qs;i = 2·π·r·di + (ca;i + ϭv·K0·tan δa) (4.8)

ca = �mno (4.9)

δa = pno (4.10)

Preglednica 4.9: Vertikalna nosilnost

PP1-1 PP1-2 PP2 Rc;d 24942.24 56819.14 80099.22 Fc;d 484.49 376.85 484.49 OK OK OK

Izračun vertikalne nosilnosti pilota v Preglednica 4.9 je pokazal, da so piloti zmožni prenesti obremenitev.


5 SKLEP

V diplomskem delu smo predstavili tipe in sisteme podpornih konstrukcij. Obravnavano je geotehnično projektiranje sestavljene podporne konstrukcije, in sicer, podpornega zidu, ki je temeljen na pilotih. Cilj diplomskega dela je bilo preveriti obravnavani praktični primer podpornega zidu po mejnih stanjih nosilnosti, s poudarkom preveritve na zdrs, prevrnitve, nosilnosti temeljnih tal ter globalne stabilnosti. Dodatno je bilo potrebno preveriti mejno stanje tlačne nosilnosti pilotov. Celotna analiza je temeljila na evropskem standardu za projektiranje geotehničnih objektov EN 1997-1.

Projektiranje smo izvedeli po projektnih pristopih PP1 in PP2, pri čemer smo upoštevali ugodno in neugodno delovanje obtežbe. Po izvedenih analizah lahko na osnovi dobljenih rezultatov ugotovimo, da daje najmanj ugodne rezultate izračun po PP1 kombinacija 1 z upoštevanjem neugodnega delovanja obtežbe.

Analiza mejnega stanja tlačne nosilnosti pilotov je pokazala, da nosilnost na nogi pilota zadošča pogoju, kar pomeni, da ni možnosti porušitve temeljnih tal zaradi tlačne obremenitve pilotov.


6 VIRI IN LITERATURA

[1] Logar J.: Podporne konstrukcije, http://www.fgg.uni-lj.si/kmtal-gradiva/Gradiva%20za%20vec%20predmetov/Skripta%20Janko%20Logar/PODPORNE%20KONSTRUKCIJE.pdf (14. 6. 2014)

[2] Macuh B.: Zemeljska dela in temeljenje, Fakulteta za gradbeništvo, Maribor 2008 [3] Macuh B.: Zbirka enačb, diagramov in tabel s področja geotehnike, Fakulteta za

gradbeništvo, Maribor 2008 [4] Nonveiller E.: Mehanika tla i temeljenje građevina, Školska knjiga, Zagreb 1979 [5] SIST EN 1997-1, 2005, Evrocod 7: Geotehnično projektiranje-1. Del: splošna pravila [6] Kolymbas D.: Geotechnik, 3., neu bearbeitete Auflage, Springer, Innsbruck 2011 [7] Bonacci-Roje T.: Duboko temeljenje i poboljšanje temeljnog tla; Sveučilište u splitu,

Građevinsko-arhitektonski fakultet, Split 2008 [8] Szavits-Nossan A.: Potporne konstrukcije, Građevinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu,

zapiski predavanj, Dokumentacija:

[9] Geostern, d. o. o.: POROČILO O GEOLOŠKO-GEOMEHANSKIH PREISKAVAH TAL za izvedbo Projektne dokumentacije faza PGD/PZI- infrastrukturne ureditve na akumulacijskem bazenu HE Krško na območju Zatona in sicer na glavni cesti G1-5: Impoljca–Krško, odsek 1–8; april 2012

[10] Dolenjska projektiva, d. o. o.: 3.1. Načrt gradbenih konstrukcij, podpori zidovi, KRŠKO, februar 2012


7 PRILOGA

7.1 IZRAČUN ARMIRANOBETONSKEGA PODPORNEGA ZIDU

7.1.1 PODATKI

7.1.1.1 Parametri zemljine

Prostor. teža

Enoosna tlačna trdnost

Kohezija Strižni kot

Nedrenirana strižna trdnost

Modul stisljivosti

Globina* material γ qu c Φ su Mv [Eeod]

[kN/m3] [kPa] [kPa] ° [kPa] [kPa]

0-3.00 GC 18.2 - 0 29.0 15,000

3.00-5.00

GC-GS 18.7 60 - 30.0 30.0 15,000-20,000

5.00-6.00

GS 19.0 - 20 32.0 50,000

6.00-8.00

PREPEREL LAPOROVEC

18.2 - 184 23.43 20,000-25,000

8.00-12.00

LAPORAST APNENEC

21.9 - 290 31.86 60,000-80,000

*Globina se meri od nivoja terena pred zidom

7.1.1.2 Ostali podatki

Prostorninska teža betona γb 24 kN/m3

Spremenljiva obtežba na zaledju

qk 20 kN/m2


7.1.1.3 Karakteristične vrednosti vertikalnih obtežb in ročice na točko A

• Teža zidu in zemljine

Oznaka Sile Ročica Wk,1 12 kN/m' 0.5 m Wk,2 108 kN/m' 2.25 m Wk,3 52.92 kN/m' 2.44 m Wk,4 63 kN/m' 2.97 m Wk,5 26.4 kN/m' 4.34 m Wk,6 100.10 kN/m' 4.34 m Wk,7 56.51 kN/m' 3.91 m Wk,8 17.47 kN/m' 0.95 m 446.00 kN/m'

• Obtežba na zaledju

Oznaka Qk 44 kN/m' rQ 4.22 m

7.1.2 MEJNO STANJE NOSILNOSTI

7.1.2.1 MSN-izračun PP1, kombinacija 1: A2+M2+R1

7.1.2.1.1 PROJEKTNI PARAMETRI

cd = 0.00 ϕd = 29.00° δad = 14.50°

δpd = 0

7.1.2.1.1.1 AKTIVNI ZEMELJSKI PRITISKI

• Zaradi zemljine in podtalne vode

z [m] u [kPa] δa = 0.5*φd

Ka pa [kPa] Eah

[kPa/m'] rh [m] Eav

[kPa/m'] rv

[m] Ea

[kPa/m'] 0 0 0 0.346 0.00 19.70 5.08

0 0 19.70

2.5z 0 0 0.346 15.76 2.5s 10 11.96 0.304 6.23 4.67

4

1.21

5.3 4.83 3 10 11.96 0.304 12.47

5.96 10 11.96 0.304 49.44 73.17 1.78 18.92 4.5 75.58 6.25 10 11.96 0.304 53.06 14.86 0.65 3.84 4.5 15.35 6.75 10 11.96 0.304 59.31 28.09 0.25 7.27 1 29.02


• Zaradi obtežbe v zaledju

z [m] qk

[kN/m2] Ka pa [kPa] Eah

[kPa/m'] rh [m] Eav

[kPa/m'] rv [m] Ea

[kPa/m'] 0 20 0.346 8.44 17.32

5.5 0 0 17.32

2.5z 20 0.346 8.44 2.5s 20 0.304 7.5 25.81

1.88 6.68

5.3 26.66

6.75 20 0.304 7.5

7.1.2.1.1.2 PASIVNI ZEMELJSKI PRITISKI

z [m] δp = 0 Kp Pp [kPa] Eph [kPa/m'] rh

0 0 2.882 0 6,54

1,67 0.5 0 2.882 26.17904 2 0 2.882

104.7162 98,17

0,75

SKUPAJ 104.72

7.1.2.1.2 PROJEKTNE VREDNOSTI OBTEŽB

OBTEŽBA KARATK.

VREDNOST DELNI

FAKTOR PROJEKTNA VREDNOST

Ugodno Neugodno

LASTNA TEŽA

WSKUP. 436.40 γG,st/γG,dst 446.00 602.10

KORISTNA OBTEŽBA

Q (kN/m') 44 γQ,dst 66

ZEMELJSKI PRITISKI NA ZALEDNI STRANI ZIDU ZARADI TEŽE ZEMLJINE IN VODE

Eahd 140.50 γG.dst

189.68

Eavd 31.24 γG.dst

42.18

ZEMELJSKI PRITISKI NA ZALEDNI STRANI ZIDU ZARADI SPREMENLJIVE OBTEŽBE

Qaqhd 43.13 γQ.dst 64.70

Qaqvd 6.68 γQ.dst 10.01

ZEMELJSKI PRITISKI NA ČELNI STRANI ZARADI LASTNE TEŽE ZEMLJINE

Ephd 104.72 γG.st

104.72

Epvd 0 γG,st 0


7.1.2.1.3 KONTROLA NA PREVRNITEV

Vsota momentov projektnih horizontalnih

sil

Ed 358.69

Vsota momentov projektnih vertikalnih sil

Rd 1771.67

OK

7.1.2.1.4 KONTROLA NA ZDRS

Ugodno Neugodno Vsota projektnih horizontalnih sil

Ed 254.37 254.37

Vsota projektnih vertikalnih sil in pasivni

odpor

Rd 417.45 503.98

OK OK

7.1.2.2 MSN-izračun PP1, kombinacija 2: A2+M2+R1


cd = 0.00 ϕd = 23.91° δad = 11.96° δpd = 0



z [m] u [kPa]

δa=0.5*φd Ka pa [kPa]

Eah

[kPa/m'] rh [m] Eav

[kPa/m'] rv

[m] Ea

[kPa/m'] 0 0 0 0.422 0.00 24.02 5.08

0 0 24.02

2.5z 0 0 0.422 19.22 2.5s 10 11.96 0.375 7.69 5.48

4 1.16

5.3 5.60

3 10 11.96 0.375 14.23 5.96 10 11.96 0.375 52.93 78.33 1.78 16.59 4.5 80.07 6.25 10 11.96 0.375 56.72 15.90 0.65 3.37 4.5 16.25 6.75 10 11.96 0.375 63.26 29.99 0.25 6.35 1 30.66


z [m] qk


[kPa/m'] rh [m] Eav

[kPa/m'] rv [m] Ea

[kPa/m'] 0 20 0.422 8.44 21.12 5.5 0 0 21.12

2.5z 20 0.422 8.44 2.5s 20 0.375 7.5 31.88 1.88 6.75 5.3 32.59 6.75 20 0.375 7.5



z [m] δp=0 Kp pp [kPa] Eph [kPa/m'] rh [m] 0 0 2.359 0 5.37 1.67 0.5 0 2.359 21.47 2 0 2.359 85.88 80.51 0.75 SKUPAJ 85.88


OBTEŽBA KARATK.

VREDNOST DELNI


Ugodno Neugodno

LASTNA TEŽA

WSKUP. 436.40 1 446.00 446.00

KORISTNA OBTEŽBA

Q 44 1.3 57.20


Eahd 153.73 1

153.73

Eavd 27.47 1

27.47


Qaqhd 53.00 1.3

68.89

Qaqvd 6.75 1.3

8.78


Ephd 85.88 1 85.88

Epvd 0 1 0


Ugodno Vsota momentov projektnih horizontalnih sil

Ed 477.29


Rd 1675.65

OK




Ed 222.62 222.62

Vsota projektnih vertikalnih sil

Rd 325.10 325.10

OK OK

7.1.2.3 MSN-izračun PP2, kombinacija: A1+M1+R2


cd = 0.00 ϕd = 29.00° δad = 14.50°

δpd = 0



z [m] u [kPa]

δa=0.5*φd Ka pa [kPa]

Eah

[kPa/m'] rh [m] Eav

[kPa/m'] rv

[m] Ea

[kPa/m'] 0 0 0 0.346 0.00 19.70 5.08

0 0 19.70

2.5z 0 0 0.346 15.76 2.5s 10 11.96 0.304 6.23 4.67

4 1.21

5.3 4.83

3 10 11.96 0.304 12.47 5.96 10 11.96 0.304 49.44 73.17 1.78 18.92 4.5 75.58 6.25 10 11.96 0.304 53.06 14.86 0.65 3.84 4.5 15.35 6.75 10 11.96 0.304 59.31 28.09 0.25 7.27 1 29.02


z [m] qk


[kPa/m'] rh [m] Eav

[kPa/m'] rv [m] Ea

[kPa/m'] 0 20 0.346 8.44 17.32

5.5 0 0 17.32

2.5z 20 0.346 8.44 2.5s 20 0.304 7.5 25.81

1.88 6.68

5.3 26.66

6.75 20 0.304 7.5


z (m) δp=0 Kp pp [kPa] Eph [kPa/m'] rh [m] 0 0 2.882 0 6.54

1.67

0.5 0 2.882 26.17 2 0 2.882

104.71 98.17

0.75

SKUPAJ 104.72



OBTEŽBA KARATK.

VREDNOST DELNI


Ugodno Neugodno

LASTNA TEŽA

WSKUP. 436.40 γG.st/γG.dst 446.00 602.10

KORISTNA OBTEŽBA

Q 44 γQ.dst 66.00


Eahd 140.50 γG.dst

189.68

Eavd 31.24 γG.dst

42.18


Qaqhd 43.13 γQ.dst 64.70

Qaqvd 6.68 γQ.dst 10.01


Ephd 104.72 1 104.72

Epvd 0 1 0


Vsota momentov projektnih horizontalnih

sil

Ed 358.68


Rd 1675.65

OK



Ed 254.37 254.37

Vsota projektnih vertikalnih sil in pasivni

odpor

Rd 359.10 437.76

OK OK


7.1.3 VERTIKALNA NOSILNOST PILOTOV

7.1.3.1 PROJEKTNI PRISTOP 1-KOMBINACIJA 1

7.1.3.1.1 PROJEKTNE VREDNOSTI STRIŽNIH KARAKTERISTIK

UV = qr*sqt F$GH5uv *V = 75

uE

UVwx�= 29° *Vwx= 0 kPa

UVwx.wy= 30° *Vwx.wy= 0 kPa

UVwy= 32° *Vwy�= 20 kPa

UVL4z{3= 29.7° *VL4z{3= 61 kPa

UV4z?|?|x= 31.9° *V4z?|?|x= 290 kPa

7.1.3.1.2 KOEFICIENT MIRNEGA ZEMELJSKEGA PRITISKA

K0 = 1-sinϕd ��wx= 0.515

��wx.wy= 0.500 ��L4z{3= 0.505

��wy= 0.470 ��4z?|?|x= 0.472

7.1.3.1.3 MIRNI ZEMELJSKI PRITISKI

7.1.3.1.3.1 REZULTANTNI MIRNI ZEMELJSKI PRITISK

W�CX�� ∙ �C ∙ (�CY − �CL) + �2C ∙ �2C W0:+1=W:−1 + �0 ∙ �: ∙ (∆�:} − ∆�:~) + ��: ∙ ∆��: Točka 1 2 3 4z 4s 5z

P0i 23.44 67.04 87.04 97.04 97.09 117.09

7.1.3.1.3.2 REZULTANTA REZULTANTNIH MIRNIH ZEMELJSKIH PRITISKOV

Karakteristične vrednosti mirnega zemeljskega pritiska in rezultanta:

Točka E0i ri Ei·ri

1 29.30 5.08 148.85

2 101.79 2.95 300.28

3 154.08 0.96 147.91

4 92.04 0.49 45.10

5 214.18 1.97 421.94

Ek = 591.39 rh = 1.82 1164.08


7.1.3.1.4 PROJEKTNE VREDNOSTI

Vd Hd Fc;d Max. sila pilota Ugodno 564.19 798.37 471.13

Neugodno 720.29 798.37 484.49

7.1.3.1.5 MEYERHOFOVI KOEFICIENTI ZA DOLOČITEV VERTIKLANE NOSILNOSTI PILOTOV

Nϒ = 10.65

Nc = 475.91

Nq = 91.97

7.1.3.1.6 ODPOR NA NOGI PILOTA

Vertikalni tlak v globini pete temelja: #�X�u∙1�u�∙1�= 400.15 kPa

Vrednost odpora na nogi: 'A;� = � ∙ r ∙ 6u + #� ∙ �� ∙ 6; + * ∙ 67 = 155506.65��q

Efektivna površina noge pilota: Ab = π·r2 = 0.785 m2

Karakteristični odpor na nogi: Rb;k = Ab·qb;k = 122072.72 kN

Projektni odpor na nogi pilota: �7;V = �A;V = 3�;Su�∙� = �II��I.�I

�.�∙�.d = 54496.75��6 > �471.13�6

7.1.3.2 PROJEKTNI PRISTOP 1-KOMBINACIJA 2



uE

UVwx= 23.9° *Vwx= 0 kPa

UVwx.wy= 24.8° *Vwx.wy= 0 kPa

UVwy= 24.1° *Vwy= 16 kPa

UVL4z{3= 22.2° *VL4z{3= 48.8 kPa

UV4z?|?|x= 26.4° *V4z?|?|x= 232 kPa


K0 = 1-sinϕd ��wy= 0.592

��wx= 0.595 ��L4z{3= 0.623

��wx.wy= 0.581 ��4z?|?|x= 0.555




Točka 1 2 3 4z 4s 5z P0i 27.05 73.91 93.91 103.91 103.83 123.83


Karakteristične vrednosti mirnega zemeljskega pritiska in rezultanta

Točka

E0i ri Ei·ri

1 33.82 5.08 171.91

2 113.58 2.95 335.21

3 167.81 0.96 161.16

4 98.91 0.49 48.48

5 227.66 1.97 448.63

Ek = 641.78 rh = 1.82

1164.92


Vd Hd Fc;d Max. sila pilota Ugodno 539.44 641.78 376.85 Neugodno 539.44 641.78 376.85


Nϒ = 10,72

Nc = 200

Nq = 33,11




Efektivna površina noge pilota: Ab = π·r2=0.785 m2


Projektni odpor na nogi pilota: �7;V = �A;V = 3�;Su�∙� = d�I�I.d�

�.I�∙�.d = 23001.38��6� > 376.85��6�


7.1.3.3 PROJEKTNI PRISTOP 2



uE

UVwx= 29° *Vwx= 0 kPa

UVwx.wy= 30° *Vwx.wy= 0 kPa

UVwy= 32° *Vwy= 20 kPa

UVL4z{3= 29.7° *VL4z{3= 61 kPa

UV4z?|?|x= 31.9° *V4z?|?|x= 290 kPa


K0 = 1-sinϕd ��wy= 0.470

��wx= 0.515 ��L4z{3= 0.505

��wx.wy= 0.500 ��4z?|?|x= 0.400



Točka 1 2 3 4z 4s 5z p0i 23.44 67.04 87.04 97.04 97.09 117.09


Karakteristične vrednosti mirnega zemeljskega pritiska in rezultanta

Točka

E0i ri Ei·ri

1 29.30 5.08 148.85

2 101.79 2.95 300.28

3 154.08 0.96 147.91

4 92.04 0.49 45.10

5 214.18 1.97 421.94

Ek = 591.39 rh = 1.80

1064.08


Vd Hd Fc;d Ugodno 564.19 798.37 478.21 Neugodno 720.29 798.37 462.65



Nϒ = 10.65

Nc = 475.91

Nq = 91.97




Efektivna površina noge pilota: Ab = π·r2 = 0.785 m2


Projektni odpor na nogi pilota: �7;V = �A;V = 3�;Su�∙� = ��I�d.��

�.�∙�.d = 76145.86��6 > 471.13��6


7.2 KAZALO SLIK

Slika 2.1: Kamnita zložba (vir: Kostak) ......................................................................... 3

Slika 2.2: Gabioni (vir:

http://www.idealnidom.com/gradjevinarstvo/index.php?view=print&product=471

0) ............................................................................................................................. 4

Slika 2.3: AB kašte (vir: Borut Macuh) .......................................................................... 4

Slika 2.4: Primer izvedbe pilotov pilotne stene .............................................................. 5

Slika 2.5: Pilotna stena (vir: http://www.ffgb.be/Referenties/Piles/Referenties-

secanspalenwand---verbuisd-avegaarsyst.aspx?lang=en-US) ................................ 5

Slika 2.6: Sidrana pilotna stena (vir:http://foundation-specialists.com/aligned-

piles%20wall%20system.htm) ................................................................................ 6

Slika 2.7: Izvedba diafragme (vir: http://www.omranista.com/eng/tech5.php) ............. 6

Slika 2.8: Izvedba zagatne stene ..................................................................................... 7

Slika 2.9: Zagatna stena (vir:

http://www.leedsmet.ac.uk/teaching/vsite/gallery/mixed_7.htm) .......................... 7

Slika 2.10: Obložne armiranobetonske plošče s sidrnimi trakovi (lastni vir) ................. 8

Slika 3.1: Razpored pritiska zemljine na zid za aktivno stanje, ko je podzemna voda v

hidrostatičnem stanju in nivo vode na površini terena za zidom .......................... 11

Slika 3.2: Možne globalne nestabilnosti tal pod podpornimi konstrukcijami .............. 14

Slika 4.1: Zasnova armiranobetonskega podpornega zidu ........................................... 17

Slika 4.2: Računski model podpornega zidu ................................................................ 18

Slika 4.3: Globalna stabilnost: prisotnost zaledne vode, varnostni faktor F = 1.42 ..... 21

Slika 4.4: Mejno stanje uporabnosti ............................................................................. 22


Slika 4.5: Mirni zemeljski pritiski in njihova rezultanta .............................................. 25

7.3 KAZALO PREGLEDNIC

Preglednica 3.1: Delni količniki GEO/STR .................................................................. 15

Preglednica 4.1: Geometrijski podatki .......................................................................... 17

Preglednica 4.2: Karakteristična lastna teža zidu in teža zasipnega materiala ............. 18

Preglednica 4.3: Aktivni zemeljski pritisk zaradi zemljine in prisotnosti vode ........... 19

Preglednica 4.4: Aktivni zemeljski pritisk zaradi dodatne obtežbe .............................. 19

Preglednica 4.5: Preveritev na prevrnitev ..................................................................... 20

Preglednica 4.6: Preveritev na zdrs ............................................................................... 20

Preglednica 4.7: Ekscentričnost rezultante ................................................................... 21

Preglednica 4.8: Projektne vrednosti sil ....................................................................... 25

Preglednica 4.9: Vertikalna nosilnost ........................................................................... 26


7.4 NASLOV ŠTUDENTA

Melita Nečemer

Gorica 5

8273 Leskovec pri Krškem

Tel.: +386 51 848388

E-mail: [email protected]

7.5 KRATEK ŽIVLJENJEPIS

Rojena: 09. 08. 1991

Šolanje: 1998–2006 Osnovna šola Leskovec pri Krškem

2006–2010 ŠC Novo mesto, Srednja gradbena in lesarska šola

2010–2014 Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo

Documents

STABILNOSTNA ANALIZA PODPORNE KONSTRUKCIJE