Temeljenje Piloti 1

Piloti Antun Szavits-Nossan Sveučilište u Zagrebu, Građevinski fakultet Zagreb, 2012.

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

1

Sadržaj • • • • • • • •

Uvod Ispitivanje tla za pilote Vrste pilota Korozija Oštedenja pilota Proračun pojedinačnog pilota Proračun grupe pilota Primjena Eurokoda 7 Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

2

Uvod 1 Piloti spadaju u složene geotehničke konstrukcije za koje često ne postoji potpuno pouzdan postupak projektiranja i dimenzioniranja. Zbog tog se razloga danas traži konzervativan pristup i vrlo pažljiv rad na projektiranju i izvedbi pilota. U nastavku se daju samo najvažniji i najčešdi elementi projektiranja pilota, a čitalac je za mnoge druge detalje, analize i slučajeve upuden na literaturu. Vrlo dobar i detaljan pregled današnjeg stava struke o pilotima može se nadi u knjizi Fleminga i dr. (Fleming i dr. 2009).

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

3

•

•

•

Uvod 2

Drveni piloti su se koristili kao temelji • Ovi su se piloti zabijali posebnom napravom s kojom se teški bat mase koliba na vodi u naseobinama uz obično do 120 kg dizao i puštao više jezera ili močvare čiji s ostaci stari i do puta da udari u pilot. 4 000 godina (Švicarska, Italija, • Gotovo nikakav napredak u izvođenju Francuska, Škotska, Irska, …). Iskopine pilota nije zabilježen sve do 19. pokazuju da su ti piloti ulazili u tlo i stoljeda kad se uvode prvo željezni pa do 3 m i da su bili zašiljeni, znači da kasnije armirano-betonski i uvrtani su zabijani. piloti i parna zabijala. Modernija Herodot (4. st. p.n.e.) spominje dizelska zabijala uvedena su tračko pleme (Trakija – povijesna sredinom 20. stoljeda. pokrajina na istočnom dijelu • Pojavi bušenih pilota s armiranoBalkanskog poluotoka) koje je gradilo betonskom ispunom u 20. stoljedu prethodila je izrada dubokih temelje naseobine na pilotima u jezeru. metodom bunara, posebno u Indiji Drvene zabijene pilote kao temelje ili (Taj Mahal – 17. stoljede, temelji kao obalne konstrukcije koristili su mostova u rijekama i sl. iz perioda Feničani, Egipdani, Grci i Rimljani; Mogula počevši od 16. stoljeda). poznato je da je Venecija, utočište Beton je lijevan u bušotinu pomodu obalnog stanovništva pred najezdom kontraktorske cijevi (engl.: tramie barbara, izgrađena na drvenim pipe). pilotima. Temeljenje - Piloti (ASN 2012) 4

Uvod 3 • Kao i nekad, tako i danas pilote u pravilu izvode specijalizirani izvođači. Kvaliteta pilota koju postižu ovisi o njihovoj opremi, a posebno njihovom iskustvu. • U suvremenoj praksi izvedbe pilota, istražni radovi u tlu preduvjet su kako za projektiranje pilota tako i za izbor najpogodnije tehnologije za njihovo izvođenje. • Mehanička svojstva pilota, prvenstveno njihova nosivost, bitno ovise o primijenjenoj tehnologiji pri izvođenja pilota.

• Usprkos stalnom i sve bržem napretku građevinske industrije opdenito, a geotehnike posebno, bez obzira koja se metoda i tehnologija za izvođenje pilota koristi, rezultat mnogo ovisi o pojedincima čija vještina, iskustvo i pošteni rad konačno pretvaraju inženjersku zamisao u pouzdanu stvarnost. Tako je bilo oduvijek. (Fleming i dr. 2009)

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

5

Ispitivanje tla za pilote 1 •

Planiranje • • • •

Osim što se dubine tiče, planiranje istražnih radova je slično kao za plitke temelje; Prva faza je uvijek uredski rad u prikupljanju postojedih podataka; Druga faza je pregled lokacije radi potvrde prikupljenih podataka kao i za skupljanje dodatnih što je više mogude; Treda faza: terenski i laboratorijski istražni radovi; U daljnjem planiranju potrebno je uzeti u obzir zamišljene budude temelje uključivo tolerancije građevine na slijeganja; kad to nije poznato, istražni radovi moraju po sadržaju i opsegu biti dovoljno obuhvatni da omogude kasnije odluke o vrsti i dimenzijama temelja. To se prvenstveno odnosi na dubinu do koje su detaljni podaci o tlu nužni za racionalno projektiranje. Kod jednostavnih temelja u homogenom tlu konačni je plan mogude izraditi prije početka ispitivanja; kod složenijih temelja u složenim prilikama u temeljnom tlu, planiranje mora biti fleksibilno na način da se plan može prilagođavati podacima koji pristižu tijekom samog ispitivanja. U složenim slučajevima isplativije može biti ispitivanje ako se planira u dva koraka, preliminarni i glavni. Dobra suradnja izvođača ispitivanja i projektanta uvijek je nužna. Kod projekata s vedim brojem pilota, ispitivanje pilota pod probnim opteredenjem može biti od velike koristi za konačni izbor temelja. Velika pomod i ušteda u praksi dobiva se izvedbom probnog opteredenja pilota manjeg promjera od promjera radnih pilota. Za interpretaciju rezultata i njihovu ekstrapolaciju na radne pilote može poslužiti postupak Fleminga (Fleming 1992).

Drugi faktori koje treba uzeti u obzir: seizmički rizik, agresivna tla i voda (zagađena tla, nasipi, dozvoljena razina buke, posebno kod zabijanih pilota, osjetljivost susjednih građevina (uključivo temelje i ukopane vodove) na pomake izazvane ugradnjom i korištenjem pilota, raspoloživi prostor i pristupni putovi za strojeve za ugradnju pilota, mogudnost dobave vode i uklanjane otpada od ugradnje pilota (iskopano tlo, odvoženje isplake koja se koristi pri bušenju i slično).

Dubina •

Dubina ovisi o duljini pilota, širini grupe i načina prijenosa opteredenja (preporuka EN 1997: ispod dna

pilota više od širine grupe pilota i više od 3 širine stope pilota, a ne manje od 5 m). piloti koji prenose opteredenje preko stopa

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

„plivajudi” piloti: dubina ispod naglavnice

dubina ispod stopa

q – ekvivalentno jednoliko rasprostrto opteredenje 6

Ispitivanje tla za pilote 2 Uzorkovanje: vađenje uzoraka tla • Optimalno tek kad se o sastavu tla ved nešto zna – zahtijeva prilagodljiv način planiranja istražnih radova te optimizaciju između cijene istražnih radova i cijene eventualno konzervativnijeg projektiranja Metode istraživanja za različite vrste tla • Bušotine uvijek dobro zatrpati slabije propusnim tlom Kruta raspucala tla • Izbor pilota: bušeni piloti betoniran na licu mjesta ili zabijeni piloti koji malo razmiču tlo.

•

• •

•

Glavni parametri tla: nedrenirana čvrstoda „neporemedenih uzoraka” – potreban vedi broj uzoraka jer zbog značajnog rasapa rezultata; krutost tla mogude samo vrlo grubo procijeniti; Nedrenirana čvrstoda i SPT-a: vrlo grube korelacije 𝑐u (kPa) = 4 do 6 𝑁 (Stroud & Butler 1975) Nedrenirana čvrstoda iz CPT-a: 𝑞 ;𝜎 𝑐u = c𝑁 v, 𝑁k ~25, 𝑞c - otpor šiljka k (Marsland 1976); Za drenirane analize: 𝜑′ iz CIU pokusa (uz mjerenje pornog tlaka)

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

7

Ispitivanje tla za pilote 3 • 𝐼D → 𝜑 ′ − 𝜑cv (Bolton 1986)

Krupnozrna tla • Obično SPT, rjeđe CPT • Korekcija: 𝑁1 60 = 𝐶N 𝑁60

Ravninsko stanje deformacija

• 𝐶N = 1/ 𝜎v′ /𝑝atm • 𝑁1 60 → 𝐼D (Skempton 1986)

Troosno stanje deformacija 𝐼D (%)

𝐼D (%)

𝜑cv 0 = 42 − 17𝑅 (𝑅 = 0.1 uglata zrna, 𝑅 = 0.9 obla zrna; Chan & Page 1979) – za ′ realna tla 𝜑cv rijetko de biti iznad 300. Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

8

Ispitivanje tla za pilote 4 Meka, normalno konsolidirana sitnozrna tla • Nedrenirna čvrstoda iz krilne sonde, CPT-a ili UU trosonih pkusa na neporemedenim uzorcima dobivenim iz tankostijenih cilindara; 𝑞c ;𝜎v • Iz CPT-a: 𝑐u = ; 𝑁 k 𝑁k = 7 do 15 (Lunne i dr. 1997)

Stijena • Ugradnja bušenih pilota barem 3b u dubinu „zdrave” stijene” • Kod zabijenih pilota potrebno koristiti posebnu papučicu koja štiti vrh pilota od oštedenja. • Procijenjena aksijalna čvrstoda stijenske mase (manja od aksijalne čvrstode uzorka) može biti baza za procjenu nosivosti.

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

9

Ispitivanje tla za pilote 3 Primjenjivost in-situ pokusa pokus

primjenjivost

krilna sonda

nedrenirana čvrstoda u mekim do krutim sitnozrnim tlima;

SPT

debljina nosivih slojeva tla; empirijski izrazi za nosivost i kut trenja u krupnozrnim i krutim sitnozrnim tlima;

CPT

nosivost na vrhu i po plaštu zabijanih pilota, čvrstoda sitnozrnih tla, posebno mekih, detaljni profil tla;

presiometar

krutost tla

probna ploča u bušotini

čvrstoda u svim vrstama tla

mjerenje vodopropusnosti

važno za izbor vrste pilota (procjena gubitka isplake ili smjese svježeg betona za bušene pilote) Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

10

Osnovni postupci izvedbe pilota 1 1.

Uvod

Nekad je bilo mogude podijeliti pilote, obzirom na način izvedbe, na zabijane i bušene. Prvi su se izvodili zabijanjem predgotovljenih pilota ili njihovih elemenata u tlo posebnim strojevima sa maljem. Drugi su se izvodili bušenjem bušotine odgovarajudeg promjera do tražene dubine te ugradnjom armature i smjese svježeg betona u pripremljenu bušotinu. Ova je podjela primjerena u mnogim slučajevima, ali joj je nedostatak (a) da izostavlja mnoge vrste pilota koji se danas koriste u praksi, i (b) ne odražava način kako izvedba pilota utječe na njegovu nosivost. Druga, mnogo temeljitija, podjela pilota je po načinu kako njihova izvedba utječe na njihovu nosivost. Ta podjela pilote dijeli na „razmičude” i na „nerazmičude”. Prvi pri ugradnji razmiču tlo i time povedavaju bočne pritiske tla na svoj plašt (a time prema zakonu trenja i čvrstodu na kontaktu tla i plašta pilota). Tu spadaju zabijeni piloti sa zatvorenim dnom (za razliku od cjevastih pilota s otvorenim dnom). Druga vrsta ne razmiče tlo (bušeni piloti i zabijeni šuplji piloti tanke stijenke s otvorenim dnom). No, niti ta podjela ne obuhvada mnoge vrste pilota koji se koriste u praksi. Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

11

Osnovni postupci izvedbe pilota 2 Jedna od mogudih podjela pilota prikazana je na susjednoj slici (Simons i Menzies 2001).

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

12

Osnovni postupci izvedbe pilota 3 Kapa na glavi pilota

Zabijeni piloti Vodilica čekida i držač pilota

a

b Držači za regulaciju nagiba pilota c d

Čekid (makara)

Upravljački stroj (bager)

e

a-drveni jastuk za ublaženje udarca, b-kuka, c-šljem, ddrveni jastuk za zaštitu pilota, e-pilot

pilot

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

13

Osnovni postupci izvedbe pilota 4 Pozicioniranje pilota (uobičajene tolerance) • vodoravno: 75 mm • nagib: 1:25

Karakteristike čekida slobodno padajudi: • masa: 0.5 do 2 x masa pilota • najvede naprezanje u pilotu od udara (u Mpa):

Čekidi (zabijala, makare): • slobodno padajudi • eksplozivni • vibracijski • utiskivajudi

– betonski piloti 3 𝑕 – čelični piloti (s drv. jast.) 12 𝑕 – čelični piloti (bez dr. jast.) 18 𝑕 – drveni piloti 1.2 𝑕 (visina pada 𝑕 u cm)

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

14

Osnovni postupci izvedbe pilota 5 Približne mase (u tonama) slobodno padajudih i dizelskih maljeva s jednostrukim djelovanjem u odnosu na računsku nosivost pilota: Računska nosivost (kN)

Čelični piloti (tona)

Betonski piloti (tona

400

-

2

600

2

3

800

3

4

1500

5

-

2250

8

-

3000

10

-

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

15

Osnovni postupci izvedbe pilota 6 • Dizelski maljevi (eksplozivni) Karakteristike Delmag dizelskih maljeva Tip

D6-32

D8-22

D1242

D1632

D1942

D10013

D20042

masa uređaja (kg)

600

800

1280

3600

1820

3600

6200

10000

20000

udarci/min

38/52

36/52

35/52

36/52

35/52

36/53

35/50

35/45

36/52

energija udara (kNm)

18.5

28

46

54

60

123

224

370

670

masa malja (kg)

2470

2670

3455

4045

4320

9770

12900

19900

57120

visina malja (mm)

3810

4699

4724

4724

4724

5283

5918

7366

8230

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

D3632

D6222

16

Osnovni postupci izvedbe pilota 7 • Kod ozbiljnijih projekata koji uključuju zabijanje pilota treba izabrati tehnologiju zabijanja na temelju dinamičke analize zabijanja (PDA – pile dynamics analyser)

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

17

Osnovni postupci izvedbe pilota 8 • Vibracijski maljevi Sastoji se iz električki ili hidraulički gonjenih dviju suprotno rotirajudih ekscentričnih masa čije se kudište pričvrsti za pilot. – – – –

snaga do 250 kW, frekvencija rotirajudih masa: 20 do 40 Hz, amplituda vibracija: 5 do 30 mm, dobro u krupnozrnim, a teško u sitnozrnim tlima.

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

vibrator

pilot

18

Osnovni postupci izvedbe pilota 9 Bušeni piloti Primjer bušenje

širenje stope

provjera

ugradnja armature i betoniranje

vađenje zaštitne kolone

zaštitna cijev (kolona)

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

19

Osnovni postupci izvedbe pilota 10 Bušenje grabilicom uz istovremeno napredovanje zaštitne kolone cikličkom rotacijom („laviranjem”) i hidrauličkim utiskivanjem („Benoto”) 1. Napredovanje zaštitne cijev (kolone) uz cikličku rotaciju (laviranje – „lavirka”) i hidrauličko utiskivanje; 2. Istovremeni iskop grabilicom; 3. Spuštanje armaturnog koša; 4. Ugradnja betona kontraktor postupkom uz istovremeno izvlačenje kolone; 5. Stvrdnjavanje betona te obrada glave pilota (koš mora imati ugrađene vodilice koje osiguravaju njegov središnji položaj u pilotu) Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

20

Osnovni postupci izvedbe pilota 11 Bušenje pužnom bušilicom uz eventualno istovremeno napredovanje zaštitne kolone cikličkom rotacijom („laviranjem”) i hidrauličkim utiskivanjem 1. Napredovanje zaštitne cijev (kolone) uz cikličku rotaciju (laviranje – „lavirka”) i hidrauličko utiskivanje; Istovremeni iskop pomodu pužnog svrdla i Kelly šipke; 2. Čišdenje dna bušotine pomodu posebnog ribora; 3. Spuštanje armaturnog koša; 4. Ugradnja betona kontraktor postupkom uz istovremeno izvlačenje kolone; 5. Stvrdnjavanje betona te obrada glave pilota (koš mora imati ugrađene vodilice koje osiguravaju njegov središnji položaj u pilotu) Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

21

Osnovni postupci izvedbe pilota 12 Bušenje beskonačnim pužem (CFA – Continuous Flight Auger – piloti) 1. Bušenje pomodu beskonačnog puža (zaštitna kolona nije potrebna jer stabilnost bušotine osigurava puž); 2. Bušenje do tražene dubine; 3. Utiskivanje betona kroz središnju cijev puža uz istovremeno izvlačenje puža; 4. Završeno betoniranje; 5. Ugradnja armaturnog koša vibriranjem i/ili utiskivanjem u svježi beton (koš mora imati ugrađene vodilice koje osiguravaju njegov središnji položaj u pilotu) Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

22

Osnovni postupci izvedbe pilota 13 Razne vrste bušadeg pribora 1

Teško dlijeto za razbijanje prepreka

Svrdlo

Udarna kruna Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

23

Osnovni postupci izvedbe pilota 14 Razne vrste bušadeg pribora 2

(a) svrdlo za sitnozrno tlo, (b) svrdlo za mekšu stijenu, (c) svrdlo za “jezgrovanje”, (d) svrdlo za krupnozrno tlo (uz korištenje “isplake”, (e) dlijeto Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

24

Osnovni postupci izvedbe pilota 15 Benoto stroj za bušenje s oscilatorom na vrhu zaštitne kolone (“lavirka”) prilikom istovara iskopanog tla

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

25

Osnovni postupci izvedbe pilota 16 Betoniranje „kontraktor” postupkom

spušten armat. koš i cijev

betoniranje

izbacivanje vode za betoniranja

izvlačenje zaštitne kolone

gotov pilot

plovak cijev zaštitna kolona armatura talog Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

26

Osnovni postupci izvedbe pilota 17 Zaštita bušotine uz pomod „isplake” bušenje „u suho”

bušenje uz „isplaku”

betoniranje kontraktor postupkom

postrojenje za pripravu i čišdenje isplake

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

27

Osnovni postupci izvedbe pilota 18 Ugradnja „Franki” pilota

izvlačenje cijevi

čekid

armaturni koš

cijev

šljunčani čep stopa od betona Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

28

Osnovni postupci izvedbe pilota 19 1.

Piloti – zidovi („barete”)

grabilica presjek

2.

3. 4.

5.

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

Ugradnja obostranih uvodnih zidide oko budude barete; služe za vođenje grabilice te osiguravanja povišene razine „isplake” koja svojim tlakom osigurava stabilnost bududeg usjeka („isplaka” - voda uz eventualni dodatak bentonita i drugih dodataka); Iskop grabilicom vođenom uvodnim zididima; zaštita usjeka od urušavanja uz pomod „isplake”; Izvlačenje grabilice; Ugradnja bočne oplate (obično čelične cijevi) radi osiguranja spoja sa bududim susjednim zidom; ugradnja armaturnog koša; Betoniranje kontraktor postupkom (C12/15 do C25/30); izvlačenje čeličnih cijevi prije stvrdnjavanja betona. 29

Osnovni postupci izvedbe pilota 20 Mikropiloti (promjera manjeg od 25 cm) – različite voda

ugradnja armature, primjene izvlačenje injekcijska bušače cijevi smjesa cijev prljava voda

gotov mikropilot

zapunjene bušotine

veza sa zidom armatura

gruba ploha plašta

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

30

Prednosti i mane pojedinih vrsta pilota 1 - zabijani piloti Prednosti

Mane

• Jednostavna izrada; • Brza ugradnja; • Okolno tlo se zbija i time povedava nosivost; • Opažano ponašanje pri zabijanju može poslužiti za procjenu nosivosti pilota; • Iskopani materijal ne treba deponirati; • Vizualna kontrola kvalitete tijela pilota jednostavna;

• Vedi promjeri pilota skupi; • Bučan rad i vibracije pri zabijanju; • Nenadane prepreke (vede kamenje, ostaci stare konstrukcije i sl.) otežavaju ili onemogudavaju ugradnju; • Dugački piloti skupi; • Mogude oštedenje pilota pri nepravilnom zabijanju (pre teški čekid, prevelika energija zabijanja); • Nema uvida u sastav tla; • Prilagođavanje dužine prilikama u tlu otežano;

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

31

Prednosti i mane pojedinih vrsta pilota 2 - bušeni piloti Prednosti

Mane

• Ugradnja izaziva malo poremedivanje tla; • Precizan uvid u sastav tla mogud; • Moguda ugradnja i pri ograničenoj raspoloživoj visini prostora (podrumi i sl.); • Jednostavno prilagođavanje dužine pilota prilikama u tlu; • Mogude postizanja vedih dubina; • Mogudi vedi promjeri bez posebnih poteškoda; • Prepreke u tlu se lako svladavaju;

• Pri nepravilnom bušenju okolno tlo se može razrahliti i time smanjiti nosivost pilota; • Mogud hidraulički slom u dnu bušotine (naročito izraženo kod pijesaka i prašinastih tla); • Pri prebrzom izvlačenju zaštitne kolone tijelo pilota se može oštetiti ili povudi za sobom armaturni koš; • Iskopano tlo treba trajno deponirati; • Kontrola kvalitete izvedenog pilota otežana;

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

32

Presjeci pilota 1 „Hercules” spoj predgotovljenih šesterokutnih armirano-betonskih elemenata zabijanih pilota čelični elementi krajeva predgotovljenih segmenata piloa

„bajonet” spoj

„bajonet” spoj trn utor

trn čelični vrh za prodiranje u stijenu na koju de se prenijeti glavnina opteredenja pilota

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

33

Presjeci pilota 2 Stope zabijenih armirano-betonskih ili prednapetih betonskih pilota

armatura

lijevano željezo ili čelik

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

kaljeni čelik

34

Presjeci pilota 3 Ojačanja čeličnih „H” i cjevastih pilota na stopi Oštedena stopa čeličnog cjevastog Zabijenog pilota pri nailasku na kosu plohu temeljne stijene

cjevasti pilot

ojačanja na stopi Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

35

Presjeci pilota 4 Ojačanja zabijanih čeličnih „H” pilota na stopi

vodilica var var ojačanja

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

36

Korozija 1 • Korozija čeličnih pilota Okoliš

najveda brzina korozije mm/god

u tlu

0.015

u atmosferi

0.035

u slatkoj vodi

0.035

u morskoj vodi

0.035

u plitkoj morskoj vodi

0.075

u zoni zapljuskivanja morskom vodom

0.075

Zaštita: ili podebljanjem stjenke pilota za veličinu koja bi nestala korozijom u vremenu projektiranog trajanja konstrukcije; ili premazima (nezgodno zbog oštedenja premaza pri zabijanju i negativnog utjecaja na nosivost pilota); ili posebnim mjerama katodne zaštite (nametanjem istosmjernog električnog polja u tlu; složeno i skupo). Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

37

Korozija 2 • Korozija betonskih pilota – Napad sulfatima (kalcijev, magnezijev, natrijev): rekcijom Portland cementa i sulfata povedava se volumen pa dolazi do prskanja betona (zaštita: premazi ili slično); – Napad kloridima (često u morskom okolišu): izaziva koroziju armature (zaštita: deblji zaštitni sloj betona oko armature; ili nehrđajuda armatura; ili armatura zaštidena epoksi smolama); – Napad kiselinama (voda s niskim Ph faktorom); prisutno u tresetima ili zagađenim tlima. (zaštita: posebni premazi plašta pilota)

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

38

Oštedenja pilota

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

39

Grupa pilota • Piloti se gotovo uvijek izvode u grupi te se povezuju naglavnom konstrukcijom; najmanju grupu čine dva, a mogu sadržavati i više desetaka pilota; interakcija tlo-piloti-naglavna konstrukcija-građevina složen je problem. • Prednosti grupe u odnosu na pojedinačni pilot: – prenose veda opteredenja; – omoguduju preraspodjelu sila u slučaju da jedan ili više pilota imaju smanjenu nosivost; pogled

presjek A-A

tlocrt

naglavna konstrukcija

vlačna armatura

D – tlak Z - vlak Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

40

Ispitivanje pilota 1 Ispitivanje nosivosti pilota pretežno se provodi radi utvrđivanje osne nosivosti i slijeganja, a ponekad i za određivanje krutosti na bočno opteredenje. Provodi se kod građevinskih zahvata s vedim brojem pilota kako bi se potvrdile ili korigirale inače relativno nepouzdane metode predviđanja nosivosti i krutosti pilota. Ispitivanje pilota: • Probno statičko opteredenje (nosivost slijeganje); izvodi se hidrauličkom prešom pogodnog kapaciteta koja se odupire o posebno izrađenu konstrukciju s velikim protu-utegom (obično nespretno) ili usidrenom sustavom vlačnih pilota ili vlačnih sidara u okolno tlo; preciznim instrumentima se pati slijeganje glave pilota, a prema potrebi mjere se i deformacije duž osi pilota (tek uz ova mjerenja mogude je iz deformacija, uz poznavanje modula elastičnosti materijala pilota, izdvojiti nosivost na plaštu, a time, odbijanjem od ukupne nosivosti, i nosivost na stopi; Pokus se može voditi na različite načine nanošenjem sile u inkrementima uz povremena rasteredenja; može se mjeriti i puzanje uz držanje konstantnog opteredenja; najbolje je voditi pokus s inkrementalnim opteredenjem s time da se nakon svakog inkrementa održava konstantna sila dok s slijeganje ne zaustavi (konsolidacija, puzanje); to je opdenito vrlo skup pokus zbog velikih sila kojima treba opteretiti pilot. • Osterbergova delija (nosivost stope, plašta, slijeganje); za mjerenje je potrebna posebna Osterbergoa tlačna hidraulička delija koja se ugrađuje u donji dio pilota ili neposredno iznad njegove stope; mogude je ugraditi i dvije delije na različitim mjestima po visini pilota; povedavanjem tlaka u deliji izaziva se uzdužna sila na stopu pilota kao i reaktivna sila na dio pilota iznad delije; mjeri se nezavisno razvoj pomaka pilota ispod i iznad delije što omoguduje otpornosti po plaštu od otpornosti na stopi pilota; u dijelu pilota iznad delije javljat de se trenje na plaštu suprotnom smjeru od trenja pri uobičajenom tlačnom opteredenju pilota; pretpostavlja se da je ponašanje otpornosti na plaštu u ovisnosti o pomaku dijelova pilota neovisno o smjeru trenja; pokus je znatno jeftiniji od probnog statičkog opteredenja; Osterbergova delija ostaje zarobljena u pilotu pa ju treba tretirati kao jednokratni trošak. Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

41

Ispitivanje pilota 2 •

Ispitivanje dinamičkim udarom (nosivost, slijeganje); dinamičkim udarom izaziva se slijeganje pilota sa znatno manjim silama od jednakih statičkih; metoda je naročito pogodna kod zabijenih pilota jer se sila udara izaziva istim strojem kojim se pilot zabija; može se koristiti i za ispitivanje bušenih pilota, ali uz posebni uređaj koji izaziva udar (obično velika masa, težine oko 1/10 do 1/5 sile nosivosti pilota). Osim uređaja za izazivanje dinamičkog udara, potrebno je pilot blizu njegove glave opskrbiti mjerilima deformacije i ubrzanja; mjerenjim tih veličina u vremenu tijekom i neposredna nakon udara mjeri se prolazak i povratak elastičnih valova u pilotu izazvanih udarom; posebnim računalnim programom, koji simulira dinamičko gibanje pilota te otpornosti na plaštu i stopi pilota, prilagođavaju se parametri modela tako dugo dok se ponašanje modela ne uskladi s mjerenim signalima deformacija i ubrzanja (podudaranje signala); tako prilagođen model služi za prognozu statičkog ponašanja pilota. • Ispitivanje integriteta (cjelovitost tijela pilota); ispitivanje s provodi udaranje glave pilota običnim čekidem te mjerenjem vremenskog razmaka između prolaska odlaznog elastičnog vala i vala koji je odbijen od oštedenja il stope pilota (val je preslabog intenziteta da bi se mogla interpretirati nosivost pilot); iz poznatog modula elastičnosti tijela pilota, a time i brzine gibanja elastičnog vala), interpretira se duljina pilota; ako je tijelo pilota oštedeno, povratni val „odbijen” od oštedenja de se vratiti ranije nego da je odbijen od stope; iz toga se zaključuje da li je tijelo pilota korektno izvedeno (d li je integritet pilota osiguran); pokus je nerazoran i vrlo jeftin pa se obično, pogotovo kod bušenih pilota, ispituju svi izvedeni piloti. Osim navedenih, postoje i neki drugi, manje korišteni, pokusi za ispitivanje pilota (na primjer tzv statnamic). Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

42

Ispitivanje pilota 3

Ispitivanje nosivosti stope i plašta Osterbergovom delijom

Ispitivanje osne nosivosti dinamičkim udarom strojem za zabijanje pilota

Hidraulička preša Statičko ispitivanje osne nosivosti i slijeganja

Osjetila za lokalne deformacije i ubrzanje

Osterbegova tlača delija

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

43

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 1 Uvod Interakcija sustava pilot-tlo vrlo je složena i ovisi o mehaničkim svojstvima tla, načinu ugradnje pilota, obliku i vrsti pilota te karakteru opteredenja. Sve te elemente u današnjoj praksi obično nije mogude pouzdano analizirati suvremenim metodama mehanike neprekidnih sredina uz korištenje rezultata ispitivanja tla u laboratoriju pa se danas u praksi koriste pojednostavljeni modeli i pripadni proračuni uz primjenu „popravnih” koeficijenata kojima se pojednostavljeni modeli prilagođavaju stvarnom ponašanju probno opteredenih pilota. Iz tog se razloga ti pojednostavljeni modeli i „popravni” koeficijenti mogu koristiti samo za slučajeve za koje su „popravni” koeficijenti utvrđeni. Za slučajeve kd kojih takvo usporedno iskustvo ne postoji, svojstva kao što su nosivost i slijeganje pilota treba utvrditi na temelju namjensko izvedenih i ispitanih probnih pilota. Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

44

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 2 Nosivost uzdužno opteredenog pilota Ravnoteža na površini tla: 𝐸 = 𝑅 (𝐸 – opteredenje, 𝑅 – otpornost pilota) 𝑅 = 𝑅b − 𝑊 + 𝑅s 𝑅b = 𝑞b 𝐴b (otpornost na stopi površine 𝐴b ) 𝑑

𝑅s = 0 𝑞s 𝐶d𝑦 (otpornost na plaštu opsega 𝐶)

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

45

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 2 U proračunima nosivosti pretežno se pretpostavlja da je težina pilota 𝑊 približno jednaka težini tla kojeg nadomješta pilot. U tom slučaju definira se reducirana otpornost na stopi 𝑅b = 𝑅b − 𝑊 = 𝑞b 𝐴b gdje je reducirana nosivost na stopi 𝑞b = 𝑞b − 𝜎y;y=d . Tu je 𝜎y;y=d ukupno vertikalno naprezanje u tlu na dubini stope pilota. U tom je slučaju otpornost pilota na uzdužno opteredenje 𝑑

𝑅 = 𝑅b + 𝑅s = 𝑞b 𝐴b +

0

𝑞s 𝐶d𝑦

Primijeni li se standardni izraz za nosivost tla na stopi 1 𝑞b = 𝑐𝑁c + 𝑏𝛾𝑁𝛾 + 𝜎y;y=d 𝑁q 2 Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

46

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 3 te zanemari član uz 𝑁𝛾 zbog malog utjecaja, slijedi za reduciranu nosivost na stopi 𝑞b = 𝑐𝑁c + 𝜎y;y=d (𝑁q − 1) Za slučaj dreniranih uvjeta u krupnozrnom tlu (𝑐 → 𝑐 ′ = 0, 𝜑 → 𝜑′, 𝜎y;y=d → 𝜎′y;y=d ) slijedi za reduciranu nosivost na stopi ′ 𝑞b = 𝜎𝑦;𝑦 2.5 → 𝑝a 0.050 8.0 stijena); 𝑝a = 0.1 MPa 0.100 8.7 zanemari u 1.5 m ispod 0.200 9.0 površine terena i donjih b m (za 𝑐u > 0.2 MPa → stijena) 𝑞b =

1+

𝑐u 𝑁c

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

51

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 7 Bušeni piloti, drenirano stanje - krupnozrno tlo (Rees i dr. 2006) 𝒒s

𝒒b 𝑑 𝑏

za ≤ 10 :

𝑞b = 60𝑁60 𝑑

𝑑 10𝑏

za > 10 : 𝑏 𝑞b = 60𝑁60 max 𝑞b = 3.0 MPa

𝑞s = 𝛽𝜎𝑦 ′ ; max 𝑞s = 0.2 MPa Pouzdanost za 𝑞s : ±30 % Pijesak 𝛽 = 𝑚ax 0.25, 𝑁 1.5 − 0.25 𝑦 m

0.5

𝑁

𝑁 = 60 za 𝑁60 < 15; 𝑁 = 1 za 𝑁60 ≥ 15 15 Šljunak: 𝛽 = 𝛽 za 0.25 ≤ 𝛽 ≤ 1.8 𝛽 = 0.25 za 𝛽 < 0.25; 𝛽 = 1.8 za 𝛽 > 1.8 0.75

𝛽 = 2 − 0.15 𝑦 𝑚 vlačni pilot: 𝑞s;vlak ~0.75𝑞s;tlak Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

52

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 8 Svi piloti i sva tla u efektivnim naprezanjima (Fellenius 1999) Efektivni kut trenja 𝝋′ (0)

𝑵q − 𝟏

𝜷

Glina

25-30

-30

0.25-0.35

Prah

28-34

20-40

0.27-0.50

Pijesak

32-40

30-150

0.30-0.60

Šljunak

35-45

60-300

0.35-0.80

Vrsta tla

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

53

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 9 Bušeni piloti u sitnozrnom tlu (DIN 1054: 2005) Karakteristična otpornost stope pilota, 𝒒b (MPa) Karakteristična nedrenirana čvrstoda, 𝑐u (MPa)

Normalizirano slijeganje pilota, 𝒔/𝒃

0.10

0.20

0.02

0.35

0.90

0.03

0.45

1.10

0.10 (nosivost)

0.80

1.50

Karakteristična nedrenirana čvrstoda, 𝒄u (MPa) 0.025

Karakteristična otpornost na plaštu, 𝒒s (MPa) 0.025

0.10

0.040

≥ 0.20

0.060 Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

54

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 10 Bušeni piloti u krupnozrnom tlu (DIN 1054: 2005) Karakteristična otpornost stope pilota, 𝒒b (MPa) Prosječni otpor prodiranja šiljka (CPT), 𝑞c (MPa)

Normalizirano slijeganje pilota, 𝒔/𝒃

10

15

20

25

0.02

0.70

1.05

1.40

1.75

0.03

0.90

1.35

1.80

2.25

0.10 (nosivost)

2.00

3.00

3.50

4.00

𝒒c (CPT), (MPa)

Karakteristična otpornost na plaštu, 𝒒s (MPa)

0

0

5

0.040

10

0.080

𝑞c ≥ 15

0.120 Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

55

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 11

Bušeni piloti u stijeni (DIN 1054: 2005) Karakteristična jedno-osna čvrstoda tijene, 𝒒u (MPa)

Granična otpornost na stopi pilota, 𝒒b (MPa)

Granična otpornost na plaštu pilota, 𝒒s (MPa)

0.50

1.50

0.08

5.00

5.00

0.50

20.00

10.00

0.50

Sitnozrna tla: Navedene otpornosti za bušene pilote vrijede uz slijedede uvjete: ulazak pilota u nosivo tlo barem 2.5 m, 0.3 m ≤ 𝑏 ≤ 3 m, bušotine pridržane zaštitnom kolonom ili isplakom, debljina nosivog tla ispod stope barem 3𝑏 i ne manja od 1.5 m, te otpor šiljka CPT-a 𝑞c ≥ 10 MPa, a nedrenirana čvrstoda oko stope 𝑐u ≥ 0.1 MPa. Stijena: ulazak pilota u stijenu od barem 0.5 m za jedno-osnu čvrstodu stijene 𝑞u ≥ 5 MPa, ili barem 2.5 m za 𝑞u ≤ 0.5 MPa, stijena je homogena, nagib pukotina i slojeva ne uvjetuje mehanizam sloma, nema otvorenih pukotina ili pukotina ispunjenih mekim tlom. U slučaju sumnje da, zbog krutosti stijene, otpor po plaštu nede biti iskorišten, ne treba ga uzeti u obzir. Vlačni piloti moraju udi u stijenu barem 5.0 m. Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

56

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 12 Zabijani predgotovljeni betonski piloti u krupnozrnim tlima (DIN 1054:2005) CPT 𝒒c (MPa)

Karakteristični 𝒒b (MPa)

Karakteristični 𝒒s (MPa)

2.5

-

0.023

7.5

2.0

0.070

15

5.0

0.130

≥ 25

12.0

0.170

DIN 1054:2005 na daje podatke o graničnim vrijednostima otpornosti na vrhu i na plaštu pilota niti za zabijene betonske pilote u sitnozrnim tlima niti za čelične pilote u krupnozrnim i sitnozrnim tlima. Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

57

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 13 Injektirani mikropiloti promjera manjeg od 0.3 m (DIN 1054:2005) – zanemaruje se otpornost na stopi! Vrsta tla

Karakteristična granična otpornost na plaštu, 𝒒s (MPa)

Srednji i krupni šljunak (indeks zbijenosti 𝐼D ≥ 0.4 ili CPT 𝑞c ≥ 10 MPa)

0.20

Pijesak ili pjeskoviti šljunak (Indeks zbijenosti 𝐼D ≥ 0.4 ili CPT 𝑞c ≥ 10 MPa)

0.15

Sitnozrno tlo (Indeks konzistencije 𝐼c ≈ 1.0 ili 𝑐u ≥ 150 kPa

0.10

Navedene veličine otpornosti treba umanjiti ako se radi o cikličkom opteredenju: za 20 % za 100 ciklusa, za 32 % za 10 000 ciklusa, za 44 % za 100 000 ciklusa i za 60 % za više od 1 000 000 ciklusa. Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

58

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 14 Nosivost prema hrvatskom nacionalnom dodatku Eurokodu 7 (HRN EN 1997-1:2008/NA) – Dodatak L Otpornost na stopi pilota za sitnozrna tla (karakteristična): 𝑞b = 𝑁c 𝑐u ; 𝑁c = 9 Otpornost na plaštu pilota z sitnozrna tla: 𝑞s prema nekom od eksperimentalno provjerenim i šire prihvadenim preporukama iz literature; Otpornost na stopi plota za krupnozrna tla (karakteristična; prema Berezantsev, Kristoforov, Golubkov 1961): 𝑞b = 𝑁q 𝜎v′ = 𝛼T 𝐵k 𝜎v′ ; 𝐵k = 0.74 exp(6.58 tan 𝜑′); 𝛼T je koeficijent vitkosti pilota dan na slijededoj tablici. Za otpornosti na plaštu za sitno i krupnozrna tla mogu se koristiti eksperimentalno provjerene i šire prihvadene preporuke iz literature koje treba uredno referencirati. Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

59

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 15 Koeficijent vitkosti pilota 𝛼T (u tlu); Berezantsev i dr. (1961)

𝒅/𝒃

Efektivni kut unutarnjeg trenja, 𝝋′ (0) 26

30

34

37

40

5

0.75

0.77

0.81

0.83

0.85

10

0.62

0.67

0.73

0.76

0.79

15

0.55

0.61

0.68

0.73

0.77

20

0.49

0.57

0.65

0.71

0.75

25

0.44

0.53

0.63

0.70

0.74

𝑑: ukopana duljina pilota, 𝑏: promjer pilota Pri primjeni izraza za nosivost na stopi po Berezantsevu i dr. treba uzeti u obzir da je kut trenja ovisan o veličini srednjeg naprezanja u zoni sloma. Srednje efektivno naprezanje pri slomu može se približno procijeniti po izrazu 𝑝′ =

𝑁q 𝜎v′ . Kut trenja 𝜑′ mora biti određen za to srednje

efektivno naprezanje. Kako 𝑁q ovisi o 𝜑′, postupak određivanja nosivosti na stopi traži iterativni postupak. Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

60

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 16 Analitički izraz za otpornost pilota u stijenskoj masi (HRN EN 1997-1:2008/NA) – Dodatak L 𝑞b = 2𝑞u tan2 (450 + 𝜑′ 2) ; 𝑞u : jednosna tlačna čvrstoda stijenske mase, prema preporukama iz literature koje su eksperimentalno provjerene i šire prihvadene; 𝑞s prema slijededoj tablici: 𝒒s (MPa)

Značajka stijenske mase (u ovisnosti o 𝑹𝑸𝑫 – indeks kvalitete stijenske mase – rock quality designation)

0.1𝑞u0.5 0.2𝑞u0.5

Izrazito meka stijena (𝑅𝑄𝐷 ≪ 25%)

0.45𝑞u0.5 0.7𝑞u0.5

Srednje čvrsta stijena (𝑅𝑄𝐷 = 25% − 75%)

Meka stijena (𝑅𝑄𝐷 < 25%) Jako čvrsta stijena (𝑅𝑄𝐷 > 75%) Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

61

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 17 Slijeganje uzdužno opteredenog pilota Brojna mjerenja probno opteredenih pilota ukazuju da se puna vrijednost otpornosti na plaštu aktivira ved pri vrlo malim slijeganjima pilota (0.5 % do 2 % promjera pilota), dok je za puno aktivirane nosivosti na stopi pilota potrebno znatno vede slijeganje, negdje reda veličine 5 % do 10 % njegova promjera pa i više. To se odražava i na obliku krivulje slijeganja koja prikazuje odnos slijeganja i nametnutog vertikalnog opteredenja (ili otpornosti pilota).

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

62

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 18

Opteredenje, otpornost: MN

Primjer krivulje slijeganja probno opteredivanog 20 m dugog pilota promjera 0.8 m (Fleming i dr. 2009) i njena računska simulacija uvažavajudi prijenos opteredenja na otpornost na plaštu i otpornost na stopi.

mjereno simulacija: ukupno simulacija: plašt

simulacija: stopa

Slijeganje glave: mm Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

63

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 19 Oblik krivulje slijeganja dobrim de dijelom ovisiti o relativnom odnosu otpornosti po plaštu i otpornosti na stopi pilota. U debelom sloju približno homogene gline pilot svoju otpornost pretežno dobiva od otpornosti na plaštu, dok je otpornost pilota u relativno homogenom krupnozrnom tlu skoro ravnopravno podijeljena između nosivosti na plaštu i nosivosti na stopi. U slučaju pilota koji stopom ulazi u krutu i čvrstu podlogu, njegova nosivost de se u najvedoj mjeri ostvariti otpornošdu na stopi. Fleming (1992), koristedi interpretaciju krivulje slijeganja probno opteredenih pilota koju je predložio Chin (1970, 1972), pretpostavlja da se jedinična otpornost po plaštu pilota (𝑞s ) kao i jedinična otpornost na stopi (𝑞b ) mogu, svaka za sebe, opisati kao hiperbolne funkcije uzdužnog pomaka (slijeganja) pilota. Prema Flemingu, ukupna krivulja slijeganja pilota je superpozicija utjecaja otpornosti po plaštu, po stopi i elastične uzdužne deformacije pilota od promjena uzdužne sile duž njegove dužine.

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

64

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 20 Praktičnog pouzdanog i opde prihvadenog postupka prognoze ukupne krivulje slijeganja kao i krivulja odnosa slijeganja i aktiviranja otpornosti na plaštu odnosno na stopi pilota iz temeljnih karakteristika tla kao što su krutost i čvrstoda danas još nema. Jedan od razloga je teško obuhvatljiv utjecaj poremedenja tla i promjene naprezanja u tlu izazvanih postupkom ugradnje pilota u tlo. Iz tog se razloga za značajnije projekte u pravilu trži izvedba, mjerenje i interpretacija probno opteredenih pilota. To je, pogotovo za pilote vedeg kapaciteta nosivosti, vrlo skup i zahtjevan postupak. U tom pogledu, pogodna može biti metoda Fleminga (Fleming 1992) koja omoguduje, kroz interpretaciju, ispitivanje jeftinijeg pilota manjeg promjera od izabranog (na primjer dva puta manjeg promjera) te, uz pogodnu interpretaciju, ekstrapolaciju rezultata ispitivanja na vedi pilot. Jedan približan i jednostavan postupak prognoze krivulje slijeganja za bušene pilote predlaže DIN 1054:2005, kako je prikazano na slijededoj slici. Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

65

Proračun pojedinačnog pilota za uzdužno opteredenje 21 Konstrukcija krivulje slijeganja pilota prema DIN 1054:2005 stopa s: slijeganje pilota, b: promjer pilota, R: otpornost pilota, Rb = qbAb potpuno aktivirana otpornost na stopi, qb jedinična otpornost na stopi, Ab površina stope, Rs = qsAs potpuno aktivirana otpornost na plaštu, qs jedinična otpornost na plaštu, As površina plašta, y: slijeganje pilota potrebno za potpuno aktiviranje otpornosti na plaštu. Veličine qb na pregibima krivulje za stopu (s/b = 0.02, 0.03 i 0.1) dane su za bušene pilote na ranijim tablicama za DIN 1054:2005.

plašt

a b c=a+b

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

66

Proračun pilota za bočno opteredenje 1 Dva su osnovna pristupa analize bočno opteredenog pilota u tlu: • „Winklerove” opruge s konstantnom ili promjenjivom krutošdu (ili tzv. p-y krivulje, p je bočno opteredenje pilota u promatranoj točci kontaktno normalno naprezanje između pilota i tla pomnoženo širinom pilota), izraženo kao sila po jedinici duljine pilota (MN/m), a y je bočni pomak promatrane točke pilota)1; • Pilot u neprekidnoj sredini (na primjer elastičnom poluprostoru). Prvi pristup je uvijek približan jer zanemaruje utjecaj među pomacima različitih točaka u tlu, dok je drugi za analizu mnogo složeniji. Pristup preko Winklerovih opruga teoretski je manjkav jer ne omoguduje vezu između karakteristika opruga i krutosti i čvrstode tla. Taj se nedostatak u praksi premošduje primjenom empirijskih korelacija . Međutim, danas prvi pristup zbog svoje jednostavnosti preteže u praksi. U literaturi se susredu i t-z krivulje koje opisuju odnos aktivirane tangencijalne otpornosti po plaštu pilota i uzdužnog pomaka promatrane točke pilota. 1

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

67

Proračun pilota za bočno opteredenje 2 „Winklerov” (p-y) model za bočno optereden pilot pilot

model (štap) pomak

𝑀

𝑀 𝑦(𝑥)

𝐻

otpor tla

𝜃

𝑝(𝑥)

moment savijanja 𝑀(𝑥)

Diferencijalna jednadžba otpor tla: 𝑝(𝑥) = 𝑝(𝑦(𝑥)) krutost pilota: 𝐸𝐼 p 𝑑 4 𝑦(𝑥) 𝐸𝐼 p =𝑝 𝑥 𝑑𝑥 4 𝑑𝑇(𝑥) = 𝑑𝑥 𝑑 2 𝑀(𝑥) =− =𝑝 𝑦 𝑥 𝑑𝑥 2 𝑑𝑦(𝑥) 𝜃 𝑥 = 𝑑𝑥 Jedinice:

𝐻

𝑝 𝑥 =−

𝑥

𝑥

𝑥

Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

MN m2

, 𝐼 m4 , 𝑦 m MN MNm 𝑝 ,𝑥 m ,𝑀 m m 𝜃 − , 𝑇 MN 𝐸

68

Proračun pilota za bočno opteredenje 3 Razni oblici p-y krivulja, 𝑝 = 𝑝 𝑦 ; otporu tla 𝑝 u ovisnosti o pomaku pilota 𝑦: 𝑝

𝑝 𝑘

𝑝

𝑝

𝑘

𝑝m

1

𝑘(𝑦)

𝑝m 1

1 𝑦

𝑦

𝑦

𝑦

linearno elastična linearno elastična opde nelinearna kruto plastična (linearni „Winkler” (Broms 1964) -plastična (DIN) (API, Rees i dr.,…) DIN) Jedinice: otpor tla 𝑝 (MN/m); najvedi otpor tla, slom, 𝑝m (MN/m); Winklerov koeficijent 𝑘 = 𝑝/𝑦 (MN/m/m = MN/m2) Temeljenje - Piloti (ASN 2012)

69

Proračun pilota za bočno opteredenje 4 Rješenje za konstantni k (dugi pilot) Rješenje za linearno rastudi k = nx duljina pilota, d, ≥ kritične, dc (dugi pilot), duljina pilota, d ≥ kritične, dc Kritična duljina:

𝑑c = 4

𝐸𝐼

p

1 4

𝑘

Kritična duljina:

(≤ 𝑑)

𝑑c = 4

pomak i kut zaokret na površini tla: ;1 ;2 𝐻 𝑑c 𝑀 𝑑c 𝑦 = 2 + 𝑘 4 𝑘 4 𝑥