Tuneli i Podzemne građevine

PITANJA ZA DRUGU PARCIJALU IZ PODZEMNIH GRAĐEVINA I TUNELA

A grupa

B grupa

1. tradicionalne metode 2. savremene metode 3. zeljeznicki tuneli 4. drvene konstrukcije u tunelima 5. celicne konstr. u tunelima

1. podjela tunela 2. cestovni tuneli 3. podgradjivanje 4. smjernice za tunele 5. primarna podgrada

PODJELA TUNELA

CESTOVNI TUNELI Sve intenzivnijim razvojem drumskog saobraćaja pojavljuje se i potreba za izgradnjom drumskih tunela. Dimenzije i oblik drumskog tunela zavise inžinjersko-geoloških uslova, hidroloških uslova, kategorije puta(5 kategorija). Trasa drumskih tunela moze biti u pravcu ili u krivini. Oblik trase zavisi od dužine tunela,inžinjersko-geoloških uslova, visinske razlike koju tunelom treba savladati... Pozeljno je pri projektovanju tunela, zbog sigurnije i udobnije vožnje projektovati prelazne krivine koje zavise od poluprečnika krivine. Takođe je važno obratiti pažnju na dužinu preglednosti u krivini: Jako važan faktor pri projektovanju tunela jesu vertikalne krivine. Samo veoma kratki tuneli se radi horizontalni, svi ostali su ustvari kosi tuneli. Maksimalan nagib puta zavisi razreda puta i terena kroz koji prolazi (≤10%).

kao

od

Slobodan profil drumskih tunela zavisi od gabarita vozila koji će prolaziti tunelom te eksploatacionih i ekonomskih uslova. Prema propisima, postuje se tzv. tovarni profil pri dimenzioniranju slobodnog profila tunela. Osnovu ovog profila prestavlja širina kolovoza, broj kolovoznih traka, dužina tunela, uslovi okoline, pješačke staze... Kod drumskih tunela, oblik i veličina iskopnog profila , pored veličine slobodnog profila, geoloških i hidroloških uslova, zavisi i od unaprijed definisanim načinom provjetravanja tunela. Sistemi provjetravanja

ŽELJEZNIČKI TUNELI Na oblik i izbor trase željezničke pruge utiču reljef i geološki sastav terena. Trasa prestavlja zamišljena osovina željezničke pruge ucrtana na situacionom planu. Na osnovu saobraćajnih uslova, pruge se dijele u 3 kategorije i to u zavisnosti količine prometa po jednom satu. Zavisno od značaja i kategorije pruge, utvrđuju se i saobraćajni uslovi: vrsta lokomotive, osovinsko opterećenje, brzina... Željeznički tuneli mogu biti projektovani u pravcu ili u krivini. Pogodniji slučaj je u pravcu, jer je lakše obilježavanje tunela, lakše provjetravanje...Međutim, zbog terenskih uslova, uglavnom se rade tneli u krivini.

Željeznički tuneli mogu biti horizontalni(u praksi se ne primjenjuju,vec imaju nagib 25‰) ili pod nagibom(jednostranim ili dvostranim).Dvostrani nagib je u praksi povoljniji tokom izvođenja tunela, jer oticanje vode se vrši u dva smjera.Nagib tunela, kod upotrebe parnih lokomotiva, nebi smio biti veći od 12‰ Prilikom dimenzionisanja slobodnog profila željezničkih tunela, moraju se uzeti u obzir dimenzije saobraćajnih sredstava, broj kolosijeka, zaštitne mjere predviđene propisima i kod dužih tunela - provjetravanje. Standardan kolski profil je postignut sporazumom. Kao najracionalniji oblici svoda su potkovičasti i visokozasvođeni.

Postoje otvoreni i zatvoreni tipovi podgradnih konstrukcija

ČELIČNE KONSTRUKCIJE U TUNELIMA Čelik i konstrukcije od čelika u tunelogradnji su jako zastupljeni, kako pri izgradnji tako i nakon izgradnje odnosno tokom eksploatacije. Čelik kao materijal ima osobinu da dobro podnosi kako pritisna tako i zatezna naprezanja, samim tim u poređenju sa željezom, čelični elementi mogu biti do dva puta lakši. Čvrstoću i vodonepropusnost kod čelika možemo postići zavarivanjem. Kao nedostatak čelika možemo navesti podložnost koroziji i relativno skup materijal. Čelik u tunelogradnji upotrebljavamo kao: -čelične cijevi manjeg i većeg profila -cijevni štit (služi kao pokrov) -razne vrste sidra(kabelska, injekciona, stijenska sidra...) -čelični lukovi (privremena podgrada) -žičana mreža(razna ojačanja) -u vidu dopuske obloge -u vidu čeličnih segmenata(stalna i privremena podgrada)

Čelična podgrada

Čelično sidro

PRIMARNA PODGRADA

TRADICIONALNE METODE Tradicionalne metode su bazirane na jednom ili više potkopa, prvo se izvodi jedan potkop , obično trapeznog presjeka do 10m2 Postoji niz tradicionalnih metoda koje se razlikuju prema redoslijedu otvaranja profila i načinu formiranja konstruktivnog sistema. Osnove tradicionalne metode : • belgijska metoda • stara austrijska metoda • njemačka metoda • talijanska metoda Stara Austrijska metoda Kod ove metode iskop počinje smjernim potkopom trapeznog profila. Gavni transport se organizuje na nivou donjeg potkopa kojeg slijedi gornji na razmaku najviše desetak metara. Svakih dvadesetak metara se probija šipka, tj. vertikalni proboj između dva potkopa, a služi za presipanje iskopanog materijala iz gornjeg u donji potkop. Zatim se potkop proširuje bočno, najprije na nivou poda gornjeg potkopa a onda postepeno prema dole, pri čemu podgrađivanje prati iskop. Nakon otvaranja cijelog profila, stijena se oslobađa podgrade na razmaku od jednog nosivog okvira podgrade i postavlja se oplata. Obloga se ili betonira ili se zida kamenim ili betonskim prefabrikovanim blokovima. Obloga se izvodi odozdo prema gore i mora se oslanjati na oplatu sve dok se luk podgrade ne zatvori.

Belgijska metoda(Stara i Nova Belgijska metoda) Ova metoda podrazumijeva iskop smjernog potkopa u kaloti. Nakon toga se proširuje profil na bokove pa se tako tlo ispod već iskopanog dijela profila oslobađa od intenzivnih naprezanja. Time se olakšava kasniji iskop donjeg dijela profila. Nakon što je iskopan gornji dio profila na cijelu širinu, izvodi se kalota obloge. Zatim slijedi iskop srednjeg dijela profila prema dole uz istovremeno podupiranje izvedene kalote obloge. Nakon iskopa donjeg dijela profila na punu širinu, dovršavaju se bokovi obloge. Uklanjanje podgrade na razmaku 75100cm zanči oslobađanje stijene od podupirača i prouzrokuje pomake. Druga kritična faza je iskop bokova ispod već izvedene kalote obloge, koja u tom trenutku ostaje bez krutog oslonca i oslanja se samo na posebne podupirače. Izvedba podnožnog svoda , ako je potreban, slijedi nakon zatvaranja podgrade.

Talijanska metoda Pod ovom metodom se podrazumijeva zamjena slabog stijenskog materijala uz profil suhozida koji preuzima opterećenje masiva i smanjuje konačno opterećenje obloge. Betonska obloga normalnih dimenzija se izvodi unutar podzida od suhozida.

Njemačka metoda Njemačka metoda ili tzv. metoda 3 iskopa često se primjenjuje za veće profile podzemnih prostorija. Da bi se uštedilo na materijalu podgrade, kalota iskopa i oplata za definitivnu oblogu oslanja se na centralnu jezgru koja se iskopa tek nakon što je izveden svod definitivne obloge. Primjenjuje se za teške uslove građenja (veliko prisustvo vode)

PODGRAĐIVANJE Podgrađivanje (rock support) se vrši tako što se elementi podgrade ugrađuju u iskop sa svrhom da ograniče ili spriječe pomak stijenske mase u iskop. Treba napomenuti da tanki sloj mlaznog betona koji se ugrađuje radi zaštite površine stijenske mase ili za sprečavanje ispadanja manjih blokova, ne pripada elementima za podupiranje, već se smatra elementom armiranja. Kao elementi podgrade najčešće se koristi mlazni beton znatne debljine, čelični lukovi, betonska podgrada od livenog betona ili prefabrikovani elementi... Podgrada ne povećava direktno čvrstoću stijenske mase, ali ograničava njenu dezintegraciju koja bi se desila da pomak konture nije ograničen na dopuštenu vrijednost.

DRVENE KONSTRUKCIJE U TUNELIMA Velika primjena ostalih podgradnih materijala nije umanjila značaj i primjenu drveta, koje i danas spada u rado korištene podgradne materijale. Široka primjena drveta (naročito u otkopnim prostorima) uslovljena je njegovom malom težinom, značajnom čvrstoćom, dobrim osobinama i to se lako obrađuje, velika trajnost pri konstantnim uslovima, relativno niska nabavna cijena i dr. Nedostaci drveta su: lako je zapaljivo, sa promjenom vlažnosti mijenja se i nosivost, u radnim sredinama sklonost ka truljenju i mala trajnost. Za izradu podgrade koriste se sve vrste drveta (bor, smreka, jeta, hrast, bagrem, koje se prema kvalitetu dijeli u tri grupe klase: • I klasa - drvo naročite nosivosti, • II klasa - drvo obične nosiv osti • III klasa - d rv o male no siv osti U tab eli je dat pregled dopušt enih n ap ona po klasama i vrst am a d rv et a. Dopušteno n apre zanje se računa p reko obrasca:

σdoz- dopušteno naprezanje, MPa, Rmax - granična čvrstoća drveta, MPa, k s - koeficijent sigurnosti, P sila koja je izvršila razaranje, kN, S - površina na koju je djelovala sila P, m2 Oblik naprezanja (MPa)

Cetinari II

I

hrast, bukva III II I 9.5 11.5

Osovinsko zatezanje

σzdoz

III 3.0

Osovinski pritisak

σpdoz

6.5

9.0

10.0

8.0

10.0

12.0

Osovinsko savijanje

σsdoz

7.5

10.0

11.5

9.0

12.0

14.0

Smičući napon paralelno vlaknima Smičući napon upravno na vlakna Pritisno naprezanje - gnječenje- upravno na vlakna

τII

0.8

1.0

1.2

1.0

1.2

1.5

2.5

3.0

3.5

3.0

3.5

4.0

2.0

2.0

2.0

3.0

3.0

3.0

d oz

τ┴ d oz

SAVREMENE METODE GRAĐENJA Savremene metode podrazumijevaju rad u punom profilu. Nova Austrijska Metoda (NATM)

granica deformacije

TBM- Tunel Boring Machine Uglavnom postoje dva tipa mašina za bušenje tunela: • otvoreni tip (neoklopljene) MBT • zaštićene MBT U slučaju da se koristi otvoreni tip MBT, podupiranje stijenske mase se postiže pomoću stijenskih sidara, čeličnih lukova, žičane mreže i mlaznog betona. Moguće je da se podešava sistem podupiranja stijenske mase s obzirom na varirajuće uslove u stijenskoj masi. Kada prevladaju uslovi visoke drobivosti stijena, ovaj metod ima svoja tehnička i ekonomska ograničenja. Tuneli iskopani pomoću zaštićenih MBT-a poduprti su segmentisanom oblogom. Prednost ovog metoda je u tome što može da se primijeni u tunelima sa relativno niskim stijenskim pokrovom. Preduslov za primjenu zaštićenih MBT-a je da prevladavaju uslovi homogenih tla (npr. zemljište ili tlo sa stijenama potpuno pod potpunim atmosferskim utjecajem). Glavni nedostatak je što tip i debljina potpore ne mogu da se prilagođavaju promjenjivim uslovima u tlu i uvijek treba da bude projektovan za najnepovoljnije kombinacije opterećenja. Uz postojeće tehnologije, tuneli koji se izbuše pomoću TBM mogu da se izgrade do prečnika od 12 metara, ali treba da se pomno istraži rentabilnost s obzirom visoke investicijske troškove

SMJERNICE ZA PUTEVE I TUNELE • • • • • • • • • • • • • • •

Planska, projektna i investiciona dokumentacija Inzinjersko-geoloska i geotehnicka istarazivanja i ispitivanja Geometrijski elementi puta Funkc elementi i povrsine puta Prometna signalizacija i oprema Put i zivotna sredina Konstruktivni elementi puta Projektovanje objekata na cestama Projektiranje tunela Opšti tehnicki uslovi Posebni tehnicki uslovi za tunele Putna administracija i zaštita puteva Redovno odrzavanje Zimska sluzba Nadzor na putevima