Prskalo, M., Nii, V. 123

Broj 4, godina 2012

Zatita graevne jame pilotnom stijenkom ZATITA GRAEVNE JAME PILOTNOM STIJENKOM Doc. dr. sc. Maja Prskalo, dipl. ing. gra. Graevinski fakultet Sveuilita u Mostaru Vedran Nii, magistar graevinarstva Graevinski fakultet Sveuilita u Mostaru Saetak: U okviru ovog rada definirana je zatite graevinske jame kako bi se ostvarili uvjeti za izvoenje konstrukcije objekta i sprijeilo slijeganje okolnog tla na kojemu je temeljen susjedni objekt. Prema projektnim elementima, predvia se izrada dviju podzemnih etaa, a obzirom na neposrednu blizinu susjednog objekta (nadogradnja postojeeg), nuna je zatita graevne jame uz vertikalnu denivelaciju. Najvea dubina iskopa je 8,10 m od kote temelja postojeeg objekta. Potporna konstrukcija je izraunata runim postupkom prema standardima Eurocode-a 2 i 7 i programskim paketom GEO5, tonije potprogramom SHEETING CHECK, koji omoguava provjera stabilnosti stjenke, te daje momente i sile koje djeluju na stjenku (zid od pilota). Kljune rijei: graevna jama, zid od pilota, EC 7, Geo 5 Abstract: Within its framework, this paper defines protection of the construction pit at the site in order to create conditions for execution of construction of the building and prevent subsidence of the surrounding soil on which the neighboring structure is based. Design elements call for construction of two underground floors, and the immediate proximity of the adjacent structure (addition of the existing one) requires protection of the construction pit with vertical deleveling. The maximum depth of excavation is 8.10 m from the level of foundation of the existing structure. The supporting structure is calculated using the manual procedure according to Eurocode standards 2 and 7 and software suite GEO5, more exactly the SHEETING CHECK routine, which allows testing of wall stability and gives moments and forces acting on the wall (pile diaphragm). Key words: construction pit, pile wall, EC 7, Geo 5

Prskalo, M., Nii, V. 124

Broj 4, godina 2012

Zatita graevne jame pilotnom stijenkom 1. UVOD Koncept zatitne konstrukcije se zasniva na pilotima radijusa 500-650 mm raenih od armiranog betona koji se izvode na gradilitu rotacionim postupkom buenja, bez stvaranja vibracija tetnih za postojei susjedni objekt. Piloti na liniji 1 se privremeno razupiru sa elinom razuporom HEA 280 i privremenim AB ploama koje se mogu ruiti nakon betoniranja prve meukatne ploe, a na liniji 2 predvia se i dodatno pridranje sa geomehanikim sidrima u geoloki supstrat. Demontaa eline razupore se izvodi nakon betoniranja prve meukatne ploe. Buenje, umetanje i pritezanje sidara se vri u skladu sa tehnologijom iskopa. Armirano betonski zid izmeu pilota nije tretiran u statikom proraunu jer se ne protee po cijelom obodu graevne jame te sva optereenja preuzimaju piloti. 2. GEOLOKA GRAA TERENA Geoloka graa terena na lokaciji gradilita je jednostavna zbog injenice da su na predmetnoj lokaciji i neposrednom okruenju utvrene samo dvije litostatigrafske jedinice sa konstantnom uslojenou tla i sljedeim geomehanikim karakteristikama:

Tablica 1: Geomehanike karakteristike tla

Slika 1: Profil tla

Dubina prvog sloja gline je konstantna i see do 3.6m te se na njega nastavlja sloj lapora cijelom dubinom graevne jame. Najvea dubina iskopa je 8.10m od kote temelja postojeeg objekta bez prisustva podzemne vode, to uvelike olakava izvedbu jer nema bojazni od hidraulikog sloma dna graevne jame, ali je zato nuno osigurati adekvatnu odvodnju vlastite i vanjske oborinske vode.

Prskalo, M., Nii, V. 125

Broj 4, godina 2012

Zatita graevne jame pilotnom stijenkom 3. ZATITA GRAEVINSKE JAME OD OBORINSKE VODE Pri zatiti od vanjske i vlastite oborinske vode potrebno je razinu osiguranja prilagoditi u ovisnosti od niza faktora kao to su:

- Reim kia u podruju gradilita - Godinje doba - Razina podzemne vode - Konfiguracija okolnog terena i slino

3.1. Zatita graevinske jame od vanjske oborinske vode Pri zatiti graevinske jame od vanjske vode potrebno je sprijeiti dotok vanjske vode u jamu. To se postie izradom odvodnih jaraka ili zejih nasipa uz rub graevne jame, te se zahvaena voda odvodi u najblii recipijent ili kanalizaciju.

Slika 2. Primjeri zatite od vanjske vode 3.2. Zatita graevinske jame od vlastite oborinske vode Odvodnju unutar graevne jame mogue je izvesti pomou sakupljaa vode koji ju odvode do mjesta na kojem postoji prostor za prikupljanje ove vode, a koji se povremeno prazni. Pod tim se podrazumijeva sustav kanala koji imaju blagi nagib dna prema lokalnom recipijentu unutar same graevne jame. Iz recipijenta se izbacuje prikupljena voda ija pojava je inae privremenog karaktera ovisna o koliini padalina. Za vee koliine i stalan dotok potrebno je osigurati crpnu stanicu, koja se koristi za trajno crpljenje vode iz graevne jame. Takoer je nuno osigurati rezervni pogon i rezervne crpke da se gradilite osigura i u najsloenijim situacijama.

Prskalo, M., Nii, V. 126

Broj 4, godina 2012

Zatita graevne jame pilotnom stijenkom

Slika 3: Crpljenje vode pomou hidraulike crpke i prikaz mogunosti montae 4.0. GEOSTATIKA ANALIZA 4.1. Eurocode 7 Dimenzioniranje je izvreno u odnosu na vrijednosti presjenih sila dobivenih po EC7 uz primjenu parcijalnih faktora. U odnosu na kompleksnost geotehnikih projekata i minimalne zahtjeve glede opsega i kvalitete geotehnikih istranih radova definirane su tri geotehnike kategorije: Geotehnika kategorija I odnosi se na male i jednostavne konstrukcije kao to su mali iskopi i drenae, jednokatne ili dvokatne stambene zgrade na plitkim temeljima ili pilotima, potporni ili razuporni zidovi nii od 2 m, nasipi nii od 3m ispod prometnih povrina, odnosno 1m ispod temelja. U ovoj kategoriji istrani radovi mogu obuhvaati najjednostavnije radnje kao to je pregled terena i primjena iskustva sa susjednih objekata, dokazi stabilnosti se mogu zamijeniti usporenim iskustvima. Geotehnika kategorija II obuhvata rutinske geotehnike zahvate i ini veinu geotehnikih projekata. Geotehnika kategorija III- obuhvata vrlo sloene zahvate i zahvate velikog rizika kao to su temeljenje na mekom tlu, sloene graevne jame u blizini postojeih objekata, klizita, tunele, nuklearne elektrane, objekte od posebnog znaaja za neku regiju ili dravu. Za takve situacije EC norma ne daje posebne upute, ve trai rigoroznije kriterije i postupke istranih radova pod vodstvom kvalificiranog inenjera s odgovarajuim iskustvom u rjeavanju raznih geotehnikih problema. Geostatikom analizom u predmetnom zadatku provedeni su prorauni stabilnosti i deformacija rjeenja pilotske stijene debljine 50-65 cm. Nakon toga, izvreno je dimenzioniranje pilota i razupornih elemenata. Statiki proraun konstrukcije proveden je u slijedeim koracima: odabir karakteristinih vrijednosti parametara materijala odabir dubine zabijanja pilota dimenzioniranje elemenata zatitne konstrukcije proraun aktivnih pritisaka te ekvivalentnih sila koje djeluju na pilotsku stijenu

Prskalo, M., Nii, V. 127

Broj 4, godina 2012

Zatita graevne jame pilotnom stijenkom 4.2. Geometrija karakteristinih presjeka PRESJEK a-a: AB piloti radijusa 650 mm na meusobnom razmaku od 1,2m

Slika 4. Dobivene vrijednosti sile i momenata za presjek a-a

PRESJEK b-b: AB piloti radijusa 650 mm na meusobnom razmaku od 1,2m

Slika 5. Dobivene vrijednosti sile i momenata za presjek b-b

Prskalo, M., Nii, V. 128

Broj 4, godina 2012

Zatita graevne jame pilotnom stijenkom PRESJEK c-c: AB piloti radijusa 650 mm na meusobnom razmaku od 1,2m

Slika 6. Dobivene vrijednosti sile i momenata za presjek c-c

PRESJEK d-d: AB piloti radijusa 500 mm na meusobnom razmaku od 1,0m

Slika 7. Dobivene vrijednosti sile i momenata za presjek d-d

Prskalo, M., Nii, V. 129

Broj 4, godina 2012

Zatita graevne jame pilotnom stijenkom

PRESJEK e-e: AB piloti radijusa 650 mm na meusobnom razmaku od 1,5m

Slika 8. Dobivene vrijednosti sile i momenata za presjek e-e

Za svaki od ovih presjeka napravljen je model u programskom paketu GEO5, te je dimenzioniranje pilota i razupornih elemenata izvreno u odnosu na makimalmi moment savijanja Msd i maksimalnu poprenu silu Vsd, ije vrijednosti su dobivene nakon provjere stabilnosti sustava u svakoj fazi izvedbe.

UZDUNA ARMATURA Presjek Potrebna armatura Usvojena armatura a-a 35,09 cm2 14 18 => 35,62 cm2

b-b 22,33 cm2 10 18 => 25,45 cm2 c-c 11,17 cm2 6 18 => 15,27 cm2 d-d 22,65 cm2 10 18 => 25,45 cm2 e-e 28,71 cm2 12 18 => 30,54cm2

POPRENA ARMATURA Presjek Potrebna armatura Usvojena armatura a-a DA 10/20 b-b NE minimalna 10/20 c-c NE minimalna 10/20 d-d DA 10/20 e-e NE minimalna 10/20

Tablica 3. Pregled usvojene armature pilota (uzduna i poprena)

Prskalo, M., Nii, V. 130

Broj 4, godina 2012

Zatita graevne jame pilotnom stijenkom 5. TEHNOLOGIJA IZVOENJA RADOVA Za rjeavanje ove problematike odabiru se piloti koji se izvode rotacionim postupkom buenja izvedeni na licu mjesta. Glavne prednosti ovakvog izbora su sljedee:

- Mogunost odabira velikih promjera i velike nosivosti - Nema istiskivanja tla tijekom izvedbe - Tihi nain rada - Male vibracije - Male deformacije

Dok bi se kao mane ovako izvedenih pilota mogle spomenuti - Relativno visoka cijena u vrstom tlu - Tekoe u izvedbi ispod razine podzemne vode - Oteana sanacija greaka kod betoniranja - Iskopani materijal zahtjeva odlagalite to poveava trokove izgradnje

Slika 9. Shematski prikaz kopanja rova i ugradnje armature pilota Nakon ugradnje armature vri se betoniranje tzv. kontraktor postupkom. Kako se buotina puni, cijev se vadi na nain da uvijek ostaje barem 1 m u svjeem betonu, to je vrlo vano jer na taj nain svjei beton gura ispred sebe neistoe i vodu. U sluaju prekida betoniranja, ako bi cijev kontraktora izila iz svjeeg betona, sve bi neistoe ostale u tijelu pilota to je nedopustivo i upravo na ovu fazu izvedbe je potrebno obratiti panju i struni nadzor zbog moguih posljedica. Kontraktor postupak je takoer povoljan jer onemoguuje segregaciju betona i pojavu zranih depova. Ugraeni beton potrebno je zatititi od nepovoljnih vibracija i preranog optereenja. Iskop tla se izvodi do dubine 2,0m nakon ega se postavljaju razuporni elementi i ugrauju geotehnika sidra u tri bitna koraka: - izvedba buotine za sidra - injektiranje ugraenih sidara - prednaprezanje sidara

Prskalo, M., Nii, V. 131

Broj 4, godina 2012

Zatita graevne jame pilotnom stijenkom 6. KONTROLA KVALITETE UGRAENIH MATERIJALA U sklopu provedbe nadzora i kontrole kvalitete potrebno je izvriti prethodna i kontrolna ispitivanja cementne smjese i armature, kao i uvesti sustav geotehnikog opaanja (monitoring) i geodetsko praenje repernih toaka konstrukcije. Kontrolom kvalitete provjeravamo: - materijale za izradu pilota - materijale za izradu sidara 7. ZAKLJUAK Iako je graevna jama privremena graevina koja ima primarnu zadau da omogui izvedbu temelja ili izvedbu podzemne graevine za koju je projektirana, njena vanost se ne smije podcijeniti jer posljedice mogu biti katastrofalne. U sluaju kada se preklopi vie nepovoljnih uvijeta kao to su velika dubina iskopa, tlo male vrstoe, blizina susjedne graevine, graevna jama postaje geotehnika graevina za koju je potrebno izraditi projekt kao i za svaku drugu graevinu. Tlo koje je utvreno na predmetnoj lokaciji takoer nije bilo povoljno jer se radi o sloju ravnomjerno uslojene gline ija debljina iznosi cca 3,6m, te se na nju nastavlja sloj lapora nepoznate debljine. Naglavna greda izvedena nakon ugradnje i ovravanja pilota je projektirana po cijelom obodu graevne jame. Geotehnika sidra koritena u ovom projektu se sidre u naglavnu gredu pod kutom od 20, ukupne duljine 14,5m, sa duljinom slobodne dionice 6,5m i duljinom sidrine dionice 8,0m. Radna sila u sidru ostvarena prednapinjanjem iznosi 580kN. Za privremeno razupiranje stijenke graevne jame, koriten je elini profil HEA 280 kvalitete elika Fe 360 (S235) koja je takoer upet u naglavnu gredu. Spomenuta razupora se uklanja nakon izgradnje prve meukatne etae. Predloeni monitoring graevne jame slui kao kontrola projektiranih pretpostavki i ponaanja zatitne konstrukcije tijekom i nakon izvoenja. 8. LITERATURA E. Nonveiler: Mehanika tla, Temeljenje graevina, Graevinski fakultet Sveuilita u Zagrebu, Zagreb Tanja Roje Bonnaci: Potporne graevine i graevne jame, Graevinsko arhitektonski fakultet, Split, IGH, 2005. Tanja Roje Bonnaci: Duboko temeljenje i poboljanje temeljnog tla, Graevinsko arhitektonski fakultet u Splitu, IGH, 2008. Mustafa Selimovi: Mehanika tla, Graevinski fakultet Univerziteta emal Bijedi, Mostar, 2000. Mustafa Selimovi: Mehanika tla i temeljenje, Graevinski fakultet Univerziteta emal Bijedi, Mostar, 2000. Maja Prskalo: Zbirka rijeenih zadataka iz mehanike tla s primjenom EC 7, Graevinski fakultet Sveuilita u Mostaru, Mostar, 2011. Milan Glii: Fundiranje arhitektonskih objekata-prvo poglavlje, Arhitektonski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd 2004. G. A. Horodecki, A. F. Bolt, E. Dembicki: Geotehniki problemi projektiranja i ponaanja graevnih jama, Graevinar 55, 2003. Jure Radi i suradnici: Betonske konstrukcije-prirunik, Sveuilite u Zagrebu Graevinski fakultet, 2006.

Prskalo, M., Nii, V. 132

Broj 4, godina 2012

Zatita graevne jame pilotnom stijenkom Koriteni software-i: GEO5 (Sheeting check) AutoCAD 07