View
16
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 1
Diplomski sveučilišni studij Smjer: GEOTEHNIKA
Sveučilište u Zagrebu Građevinski fakultet
Nasute i potporne građevine 13
Prof. dr. sc. Tomislav IvšićGrađevinski fakultet Zagreb
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 2
Proračuni ukopanih stijena
PROJEKTNI ZAHTJEVI
• Stabilnost zida i sustava pridržanja / sidrenja
• Stabilnost dna iskopa (mehanički i hidraulički slom)
• Ukupna stabilnost pokosa s potpornom konstrukcijom
• Rezne sile u zidu i poduporama (nosivost, radne sile)
• Pomaci konstrukcije i tla → susjedne građevine i
instalacije
• Dodatne sile u susjednim građevinama ili instalacijama
zbog izgradnje
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 3
Proračuni ukopanih stijena
PRORAČUNSKI POSTUPCI → ciljano predviđanje
ispunjenja projektnih zahtjeva
TRADICIONALNO – pojednostavljeni postupci, empirijski
pristup
RAZVOJ RAČUNALNE TEHNIKE → znatan napredak
proračunskih i projektnih postupaka, jednostavnije uključivanje
novih spoznaja
SADAŠNJE STANJE (prakse, propisa, znanja) → mnogo
različitih metoda
Kako usporediti i kako vrednovati ?
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 4
OSNOVNI NAGLASAK : Potporne konstrukcije predstavljaju
primjer međudjelovanja (interakcije) tla i konstrukcije → bitno različita obilježja – materijali, dimenzije, ponašanje
• Kod potpornih zidova – relativno jednostavno međudjelovanje (granična ravnoteža, mali pomaci)
• Kod ukopanih stijena s pridržanjima:
- bitan je mehanizam prijenosa sila (tlo ispred zida, podupore)
- fleksibilnost zidova varira u velikom rasponu → utjecaj na raspodjelu zemljanih pritisaka, momenata, pomaka i sila u pod.
- složenost međudjelovanja raste s brojem podupora i njihovom popustljivošću
- tip veze podupore i stijene
- način izgradnje ( iskop ili zasipavanje)
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 5
Teorijski zahtjevi za opće rješenje
• RAVNOTEŽA Σ F = 0, Σ M = 0
• KOMPATIBILNOST
- kontinuirana funkcija deformacija s derivacijama
- slom, pukotine → diskontinuiteti
• MEHANIČKO PONAŠANJE – konstitucijski odnosi (naprezanje – deformacija)
ij = [ D ] εij - u matrici D sadržane su sve specifičnosti
mehaničkog ponašanja: nelinearnost, ireverzibilnost, utjecaji povijesti opterećenja, porni pritisci
• RUBNI UVJETI (za sile i pomake)- ravninsko stanje naprezanja (poseban slučaj općeg stanja)
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 6
Postupci proračuna ukopanih stijena
1. ZATVORENA ANALITIČKA RJEŠENJA
- teorijski zamisliva rješenja koja zadovoljavaju opće zahtjeve
- danas: samo za jednostavnije rubne uvjete ili probleme uz pretpostavku linearno elastičnog tla (beskorisno za opis sloma)
- upotrebljiva u problemima temeljenja u prosječnim ili tvrđim tlima i stijenama pri manjim opterećenjima i deformacijama (npr. Boussinesquovo rješenje i slično)
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 7
2. POJEDNOSTAVLJENI POSTUPCI
2.1 Granična ravnoteža
- pretpostavljena klizna ploha s kriterijem sloma
- ravnoteža u krutom bloku → Coulombova metoda
2.2 Rješenja s poljem naprezanja
- pretpostavka: tlo je svugdje u točki sloma (kriterij sloma + jedn.ravnoteže)
- primjeri: Rankine (AKT-PAS), rješenja Sokolowskog…
- točna rješenja za različite rubne uvjete: rješavanje diferencijalnih jednadžbi hiperboličkog tipa npr. metodom karakteristika
2.3 Limitna (granična) analiza
- teoremi gornje (kinematika) i donje (statika) granice
- ne zadovoljavaju sve opće uvjete (dominira problem stabilnosti, nema pomaka, ne razlikuju podupore, faze izgradnje)
- Korekcije s mjerenjima (empirijske) → bolja predvidivost za tipične sluč.
- Jednostavni za korištenje ( prve ocjene, grube analize)
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 8
3. NUMERIČKE ANALIZE
3.1 Greda na oprugama
dno luke - iskop
opci teret na obali q = 50 kN/m2
NPV
VPV
djelovanja na gat
80
74
64
m n.m. 87.5
80
reakcije gornjekonstrukcije
pritisci tla na dijafragmu
pritisci tla na straznjipilot
pritisci tlana gornju konstrukciju
razlika pritisaka
vode H = 1.0 m
W
32
32
-Problem reduciran na gredu na popustljivim osloncima
(izvorno: LIN EL) koji zamjenjuju tlo ili dio tla (pasivni)
+ posebne opruge za podupore ili sidra
-Kontrola sile u oprugama na slom (aktivni i pasivni)
Poboljšanja – greda na nelinearnim oprugama
- Krivulje pritisak-pomak se računaju za svaku
dubinu (kontrola pasivnog i aktivnog tlaka)
- Nagib p / y predstavlja generaliziranu
Winklerovu konstantu (promjenjivu s dubinom i
pomakom)
- krivulje p – y nisu konstitucijske jednadžbe nego
numerička aproksimacija veze pritisaka i pomaka
konstrukcije
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 9
3.2 “Puna” numerička analiza ( numerička simulacija )
- postupci koji pokušavaju zadovoljiti sve teorijske zahtjeve, uključiti realne konstitucijske modele i rubne uvjete s terena
Sekvencijalna analiza- proračuni po fazama
(konačno stanje jedne faze je početno stanje za
drugu) → bolja simulacija nelinearnih procesa i
parametara ovisnih o povijesti opt.
konačne diference ili konačni elementi
(numerički aparat)
- točnost predviđanja – konst. modeli, parametri
-traže specijalistička znanja (inž., mehtla, num.)
-kontrole i prikazivanje rezultata,
-parametarske analize (studija) – izbor mjerodavnih par.
- Kad je dosta točno ? ( za proj. ili za istraž.?)
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 10
Pojednostavljeni postupci
a) stijena slobodna na
dnu ( free earth support )
b) stijena ukliještena na
dnu (fixed earth support)
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 11
Pojednostavljeni postupci
c) postupak Tchebotarioffa
d) postupak prema
Danskim pravilima
pretp. zglob
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 12
Utjecaj krutosti zida
meki zid
žmurje
kruti zid
dijafragma
meki zid
žmurje
dijafragma
kruti zid
pomak prema iskopu (cm) horizontalna naprezanja
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 13
Primjer jednostavnijeg proračuna s nelinearnim oprugama
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 14
Simulacija izgradnje
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 15
Simulacija izgradnje
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 16
Simulacija izgradnje
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 17
Opća stabilnost usidrenog sklopa
mehanizam sloma utvrđen eksperimentalno
ploha sloma
sidrišna duljina
zamjenjujući kruti blok
aktivni klin
dio kružnog luka
pasivni klin
Analiza opće stabilnosti
kružnom kliznom plohom
kružni luk
dodatna provjera duljine sidara
ravna linija
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 18
Nestabilnosti na dnu iskopa
MEKE GLINE
Fs = cu Nc / ( H + q )
PIJESCI – pomaci i nestabilnosti
zbog protjecanja vode
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 19
Građevna jama – centar “Branimir”
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 20
D R A Š K O V I C E V A
B R
A N
I M
I R
O V
A
T R P I M I R O V A
27
57 55 53 49
4
inte
rpo
lacija
20 m
ARMIRANOBETONSKA
DIJAFRAGMA
47A
4A
12
3
12
3
1
2
R 11
R 10
IN-R
IN-RIN-R
IN-R
M-R
M-R
M-R
D
D
D
reperi na zgradama
klinometri na zgradama
inklinometri i reperi u naglavnici dijafragme
parovi mikrometara i inklinometara, reperi u naglavnici
horizontalni deformetri
IN-R
M-R
D
1.7
.01.
1.8
.01.
1.9
.01.
1.1
0.0
1.
1.1
1.0
1.
1.1
2.0
11.1
.02.
1.2
.02.
1.3
.02.
1.4
.02.
1.5
.02.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
za
okre
t (
mm
/ m
)
Trpimirova 47a
Draskoviceva 49 / 2
Draskoviceva 55
Branimirova 27
1.2
.01.
1.3
.01.
1.4
.01.
1.5
.01.
1.6
.01.
1.7
.01.
1.8
.01.
1.9
.01.
1.1
0.0
1.
1.1
1.0
1.
1.1
2.0
1
1.1
.02.
1.2
.02.
1.3
.02.
1.4
.02.
1.5
.02.-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
slij
eg
an
je (
mm
)
Draskoviceva 49 / 1 Branimirova 27 / 3ekstremi:
1.8
.01.
1.9
.01.
1.1
0.0
1.
1.1
1.0
1.
1.1
2.0
1
1.1
.02.
1.2
.02.
1.3
.02.
1.4
.02.-30
-20
-10
0
slij
eg
an
je (
mm
)R - A
R - B
R - C
R - D
R - E
R - F
Građevna jama – centar “Branimir” - monitoring
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 21
D
d
2
1
osi mjernih cijevi
x
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Du
bin
a (
m )
300 200 100 0 -100 -200 -300
-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Horizontalni pomak ( cm )
300 200 100 0 -100 -200 -300
Moment savijanja ( kNm / m' )
faza 1
faza 3
faza 6
faza 7
faza 9
- prema jami+ prema tlu
+ prema jami
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 22
Deformacije tla i potporne konstrukcije u vremenu
Primjer izmjerenih pomaka:
-slobodna površina terena, razuprta ukopana stijena (čelične talpe)
-Tlo: meka do polučvrsta glina
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 23
Pomaci tijekom iskopa
Opterećenje poluprostora – analogno kao za slijeganja i slom temelja
Vertikalna naprezanja i pomaciHorizontalna naprezanja i pomaci na vertikalnoj ravnini
Slijeganja + slom temelja
Rasterećenje granične ravnine
Preslikano na dno iskopa
trenutnodugotrajno
Opterećenje granične ravnineOpterećenje poluprostora
Rasterećenje poluprostora
Preslikano na dno iskopa
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 24
Pomaci tijekom iskopa
Primjer izmjerenih pomaka- iskop pored stambene zgrade
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 25
Pomaci tijekom iskopa
Primjer izmjerenih pomaka: duboka građevna jama
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 26
Mjereni pomaci ukopanih stijena
Zbirni prikaz izmjerenih pomaka u iskopima
T.Ivsic NP 13 2020 / 2021 27
Mjereni pomaci ukopanih stijena
Zbirni prikaz izmjerenih pomaka u iskopima poduprtim in-situ zidovima
Maksimalna izmjerena slijeganja (mm)Maksimalni izmjereni horizontalni pomaci (mm)
Tlo: čvrste gline i pijesci
DUBINA ISKOPADUBINA ISKOPA
dijafragmečavlano tlo
bušeni pilotibet.zidovi
tanki pilotičel. žmurje
Recommended