G-O-43 Mehanika tla · G-O-43: Mehanika tla 26 8.1 Metode za određivanje nosivosti tla Granična...

1

Građevinsko-arhitektonski fakultet Univerziteta u NišuStudijski program Arhitektura

Katedra za građevinsku geotehniku

FUNDIRANJE

6. RASPROSTIRANJE OPTEREĆENJA U TLU.7. SLEGANJE TLA8. NOSIVOST TLA PLITKIH TEMELJA

G-O-43: Mehanika tla 2

◼ Naponi u tlu:

▪ Početni (geostatički) - od sopstvene težine tla.

▪ Dodatni - od dejstva opterećenja na površini ili dubini fundiranja. Izazivaju deformacije u tlu (sleganje tla).

6 Naponi u tlu


6 Rasprostiranje opterećenja u tlu

Temelji – delovi građevinske konstrukcije koji prenose opterećenja

objekta na podlogu (tlo ili stenu).

a) na temelje samce se prenose pojedinačne sile -koncentrisana opterećenja sa stubova,

b) na trakaste temelje se prenosi linijsko opterećenje od zidova i mestimično koncentrisano opterećenje stubova,

c) preko kontinualnih ploča prenosi se površinsko, linijsko, kao i opterećenje od koncentrisanih sila.



▪ Opterećenje temelja raspodeljuje se po kontaktnoj površini

temelja i tla kao ravnomeran ili neravnomeran kontaktni pritisak.



▪ Stvarna raspodela pritisaka na kontaktu temelja i tla:

krut temelj savitljiv temelj

glina pesak pesak glina

▪ Pritisci u tlu u dubini ispod temelja nastaju od:

- sopstvene težine tla (geološki pritisci, geostatički naponi) i- opterećenja od objekta (dodatni naponi).

▪ Ovi pritisci u stišljivom materijalu, kao što je tlo, izazivaju

vertikalna pomeranja – sleganja.


6.1 Geostatički naponi u tlu

▪ Vertikalni pritisak u horizontalnoj ravni na dubini z ispod

horizontalne površine terena:

▪ Za heterogeno (slojevito) tlo:

zp = gv [kN/m2]

=

=n

1i

iigv hp [kN/m2]


6.1 Geostatički naponi u tlu

▪ Horizontalni pritisci od sopstvene težine tla, za tlo u stanju

mirovanja, na dubini z iznose:

00gvghkzkpp == [kN/m2] k0 - koeficijent bočnog

pritiska tla "u miru"

sin10 −k

Vrsta tla k0

šljunkovi i peskovi 0,4 – 0,5

prašine i gline 0,5 – 0,7

G-O-43: Mehanika tla

▪ Po iskopu temeljne jame temeljna spojnica se rastereti za γ·Df ,

pa tlo nabubri (sb). Tokom građenja objekta opterećenje spojnice raste i tek kada dostigne vrednost rasterećenja γ·Df bubrenje se

anulira i počinje sleganje.

8

6.2 Dodatni naponi u tlu

f0 Dp −=

A

Vσ

=

Zbog toga na tlo će od ukupnog kontaktnog pritiska σ = V/(B·L)

delovati tzv. dodatno opterećenje od objekta p0 = σ - γ·Df .



?1z=

f0 Dp −=

Za usvojeni ugao rasprostiranja opterećenja (α)(zavisno od vrste tla α=30º-60º) i za različite dubine, lako se mogu odrediti površine B1L1 i B2L2 a zatim i vertikalni naponi σz1 i σz2 .

▪ Za određivanje napona u dubini od ovog uticaja postoje različite

teorije i metode. Najjednostavnija su uprošćena, približna rešenja, gde se vertikalni napon u dubini dobija iz uslova ravnoteže za vertikalni pravac.

A

Vσ

=

2221110 LBLBLBp zz ==

?2z=


Rešenje Steinbrenner-a (1926) – tačnije rešenje, zasnovano na

rešenju Boussinesque-a (1885).

α

p0

M

⇨

= 2

0z mkNp

z se računa od kote dna temelja


p0

=

b

a,

b

zf



( )2

0z mkN4 p=

α se očitava sa dijagrama Steinbrenner-a za z/b i a/b

a - duža polustranica opterećene površineb - kraća polustranica opterećene površine

=

b

a,

b

zf



Raspodela vertikalnih napona od dopunskog opterećenja po dubini i po horizontali po Steinbrenner-u:



Dijagram ukupnih vertikalnih napona u tlu u osi temelja:


7 Sleganje tla usled statičkog opterećenja

Kada na sloj zasićene gline deluje statičko opterećenje,

zasićena glina

voda sporo napušta napregnutu zonu (zbog toga što je glina slabo propusna).



Zato se sleganje odvija tokom dugog vremenskog perioda,

koji u sitnozrnom tlu može da traje i više godina.

vreme (t)

sleganje

(s)



Krupnozrno tlo je vrlo propusno (slobodno se drenira), pa se sleganje odvija vrlo brzo.

vreme (t)

sleganje

(s)



Usled dejstva statičkog opterećenja q na površini terena, u tački A

zasićena glina

q [kPa]

A

dolazi do porasta napona i pornih pritisaka.

u

’

… i oni se menjaju tokom vremena.

u

’

ukupan pritisak.

pritisak u vodi (porni pritisak)

pritisak na čestice tla



ostaje isti (=q) tokom konsolidacije.

zasićena glina

q [kPa]

A

u

’

u opada (zbog dreniranja),

pa se opterećenje prenosi sa vode na skelet (zrna) tla.

dok istovremeno ’ raste,

vreme (t)

na početku:

u=

’=0

na kraju:

u=0

’=



• Ukupno sleganje tla (s) – zbir 3 komponente:

sci ssss ++=

si – inicijalno (početno) sleganje – posledica istiskivanja vazduha iz nezasićenog tla. Odvija se u roku od nekoliko sati ili dana po nanošenju opterećenja. Najizraženije u pesku i šljunku (iznosi i do 85% ukupnog sleganja, pa se s računa kao si).

sc – konsolidaciono sleganje – posledica smanjenja zapremine tla tokom procesa konsolidacije (u toku koga porni pritisak u opada do nule).

ss – sekundarno sleganje – posledica plastičnih deformacija zrna gline. Izraženo samo u slabije konsolidovanim glinama (10-15% s)


7 Sleganje tla

▪ Uticajni koeficijent I za proračun trenutnog sleganja:

Oblik temeljne

stope

Uticajni koeficijent I za savitljiv i krut temelj

prema Gorbunov-Posadovu (1984)

L/B=1

L/B=2

L/B=3

L/B=5

L/B=10

krug

1.12 0.87

1.53 1.27

1.78 1.51

2.10 1.81

2.58 2.24

1.00 0.79

▪ Inicijalno(trenutno) sleganje se računa prema:

p0 – dopunsko opterećenjeEu – modul elastičnosti tlaI – uticajni koeficijent, zavisan od odnosa L/B

IE

Bpsu

2

u0t

1 −=


7 Sleganje tla

▪ Dijagram vertikalnih pritisaka u dubini od sopstvene težine tla

(pg) i dopunskog opterećenja (σz) (potreban za proračun sleganja):

- Ukupno sleganje:

==

==n

1iizi

n

1ii zss

i

v i

iizii z

Mzs

==

ii

si

ii z

Es

=

ili:

i

2i

i

2i

i1

21

1

21

−

−=

−

−−=


7 Sleganje tla

▪ Dubina aktivne zone (za) do koje se sleganja uzimaju u obzir

određena- položajem nestišljivog sloja ili stene- od dna temelja do dubine na kojoj je:-prema preporuci:

gz p%10B2za

▪ Dozvoljena sleganja prema našim propisima za temeljenje iz 1990

- na krupnozrnom tlu do 2,5cm- na sitnozrnom tlu do 5,0cm

▪ Skempton i McDonald (1955) - dozvoljena sleganja:

- pojedinačni temelj na glini 65mm- pojedinačni temelj na pesku 40mm- ploča ispod objekta na glini 65-100mm- ploča ispod objekta na pesku 40-65mm


8 Nosivost temeljnog tla plitkih temelja

Pri proračunu temelja treba ispuniti 2 osnovna uslova:

1) sleganja treba da budu u dozvoljenim granicama,

2) pritisci koji se od temelja prenose na tlo moraju nekoliko puta biti manji od graničnog opterećenja koje bi izazvalo lom tla.

Granična nosivost tla (qf) – opterećenje u trenutku kada nastupa

lom tla (kada opterećenje prekorači njegovu čvrstoću na smicanje).

AGD i BGC – linije najmanjeg otpora



Lom tla



Dozvoljeno opterećenje tla (qa) – opterećenje koje se može

dopustiti da deluje na tlo, a da ne izazove lom tla pri najnepovoljnijim uslovima.

Temelji se računaju sa dozvoljenim opterećenjem.

S

fa

F

qq =

FS – faktor sigurnosti (najčešće 2,0÷3,0). Zavisi od pouzdanosti parametara tla (c, φ, γ).


8.1 Metode za određivanje nosivosti tla

Granična nosivost tla (qf) može se odrediti:

- primenom računskih metoda - zasnivaju se na Coulomb-ovom uslovu loma tla i rešavanju sistema diferencijalnih jednačina za tlo kao krutoplastičan materijal. Najpoznatije su metode Terzaghi-ja i Brinch-Hansen-a.

- probnim opterećenjem tla - preko kvadratne ili kružne ploče površine 0,5÷1,0m2, do loma.

-Nedostaci: opterećena površina mnogo manja od stvarne površine temelja, vreme delovanja probnog opterećenja mnogo kraće u odnosu na stvarno vreme konsolidacije.


8.2 Nosivost tla prema tehničkim propisima

Prema našem Pravilniku (1990) - varijanta rešenja Brinch-Hansena prema kojoj se direktno računa dozvoljeno opterećenje (qa), uvođenjem parcijalnih faktora sigurnosti Fc i Fφ:

( )32c

c

m == FF

cc ( )8,12,1

tgtg m ==

F

F

( ) qidsNtgqcidsNB,q ccccmma +++= 50

aqLB

V



▪ Pošto se statičkim proračunom konstrukcije dobijaju uticaji

(V,H,M) u dnu temelja, određuje se e = M/V, pretpostavljaju se

dimenzije osnove temelja (B,L) i sračunava qa i Va=qaB'L' dok se

ne ostvari . VV a



▪ Orijentacione vrednosti dozvoljenog opterećenja (qa) nevezanog i

vezanog tla:

Nevezano tlo:

pesak i šljunak

Dozvoljeni pritisci qa [kN/m2] za q=γ·Df (kN/m2)

10 20 40

rastresit 100 140 180

srednje zbijen 150 250 320

zbijen 210 360 600

vrlo zbijen 330 590 800

Konzis

tencija

Vezano tlo:

prašine i gline

Indeks

konzistencije Ic

Dozvoljeno opterećenje qa [kN/m2]

vrlo meka < 0.25 20

meka 0.25 - 0.50 50

srednje plastična 0.50 - 0.75 100

kruto plastična 0.75 - 1.00 200

polutvrda 1.00 - 1.25 400


Hvala na pažnji !Pitanja, komentari, sugestije...

[email protected]

www.gaf.ni.ac.rs/geotehnika

mailto:[email protected]

G-O-43 Mehanika tla · G-O-43: Mehanika tla 26 8.1 Metode za određivanje nosivosti tla Granična...

Documents

Transcript of G-O-43 Mehanika tla · G-O-43: Mehanika tla 26 8.1 Metode za određivanje nosivosti tla Granična...