DJELOVANJE HORIZONTALNOG OPTEREĆENJA NA PILOTE

1. DJELOVANJE HORIZONTALNOG OPTEREĆENJA NA PILOTE Izradio: JURE PEŠO Mentor: Prof. dr. sc. TANJA ROJE-BONACCI Split ; svibanj 2008.g

2. OPĆENITO O PILOTIMA Piloti su duboki temelji kod kojih je dužina bitno veća od poprečnog presjeka,a utjecaje od građevine prenose u tlo putem trenja između plašta pilota i tla i pritiskom na vrh. Plašt je kod ovakvih temelja znatnih površina te se njegov udio u prijenosu sila ne smije zanemariti. Samo piloti koji se oslanjaju na čvrstu stijenu, nose isključivo na dodirnu plohu temelj tlo. Tu se trenje po plaštu ne može ostvariti jer nema pomaka plašta koji bi aktivirao trenje. Piloti predstavljaju stupove koji silu prenose duboko u tlo.Mogu djelovati kao pojedinačni temelji ili kao piloti u grupi,spojeni naglavnom konstrukcijom. Češće je njihova primjena u grupi.Piloti mogu u tlo prenositi i vlačnu silu koja se pojavljuje u slučaju kada piloti djeluju kao par kod prenosa momenata u tlo.Piloti se mogu izvoditi i kao kosi.Naglavna konstrukcija prenosi i preraspodjeljuje opterećenja od građevine na pilote.Piloti su najstarija vrsta dubokog temeljenja.

3. Izvode se kao: zabijeni, utisnuti, kopani.Kad su malog promjera izvode se kao zabijeni, nabijen, utisnuti i svrdlani.Prva tri tipa prilikom izvedbe izazivaju zbijanje tla u prostoru u kojem se izvode.Izvode se od drveta, čelika, armiranog betona, betonai šljunka.Posebna vrsta su piloti izvedeni mlaznim injektiranjem. Često se koriste za temeljenje u vodi.Tad dio pilota ujedno služi kao stup.Za to se koriste prefabricirani, armiranobetonski piloti koji su manje osjetljivi na agresivno djelovanje vode.Drveni piloti moraju se izvesti tako da se uvijek nalaze ispod nivoa podzemne vode jer u tom slučaju ne trunu.Ukoliko se upotrebljavaju čelični piloti potrebno ih je zaštititi protiv korozije.Čelični piloti se ne preporučuju kao trajna vrsta temelja zbog korozije,iako su im sve druge osobine povoljne.Ako se primjene treba izvesti antikorozivnu zaštitu (premazi, elektroosmoza, debljina stjenki).

4. piloti koji opterećenje prenosi kroz loše tlo u čvrstu stijenskupodlogu, na vrh, bez sudjelovanja trenja po plaštu. • pilot prenosiopterećenje dijelom na vrh a dijelom trenjem po plaštu u homogenom tlu. • (c ) pilot prenosi u tlo i vodoravna opterećenja nastala djelovanjem momenata izgornje konstrukcije uslijed djelovanja vjetra ili potresa. • (d) pilot prolazi kroz tlo koje reagira na promjenu vlage, buja ili se radi o tlu koje može kolabirati kao na pr. les. Tada je temeljenje na pilotima jedino moguće rješenje ako se dobro nosivotlo nalazi na razumno dohvatljivoj dubini. • (e) pilot koji jeopterećen na vlak. Ovakvi se piloti mogu pojaviti kod dalekovodnih stupova,platformizavađenjenafte, igrađevinapodznačajnimutjecajemuzgona. • (f) prikazana je primjena temeljenja na pilotima stupa mosta kod kojeg postojimogućnost pojave erozije riječnog korita oko stupnog mjesta.

5. Prijenos sila Piloti uvijek zadovoljavaju uvjet da je D/B>4 te se mogu računati premaMeyerhofovim izrazima. Prema prijenosu sila razlikujemo: − pilote koji nose na vrh; − pilote koji nose isključivo trenjem po plaštu (lebdeći piloti) − pilote koji nose kombinirano. Kod pilota koji nose na vrh i trenjem po plaštu, može se trenje po plaštu usvojitisamo za tla sa većim čvrstoćama na smicanja i to samo onda kada je moguće mobilizirati trenje po plaštu za što je potreban relativni pomak između tla ipilota .Ukoliko pilot prolazi kroz izrazito stišljive slojeve ili slojevepodložne naknadnom slijeganju dolazi do pojave negativnog trenjakoje povećavaukupnu silu koju pilot vrhom prenosi u tlo.

6. Negativno trenje– javljase kao dodatna vučna sila prema dolje zbog relativnog pomaka mase tla u odnosu na temelj prilikom procesa konsolidacije, i to kod nekonsolidiranih masa stišljivog tla. Veličina negativnog trenja određuje se na isti način kao i veličina naprezanja koja se može trenjem prenijeti na tlo. Qv

7. Odnos veličina sila koje pilot u tlo prenosi vrhom i trenjem po plaštu ovisno okakvoći slojeva kroz koje prolazi (vodoravno šrafirani dijagram je raspodjela vrijednostitrenja po plaštu). Vlastita težina pilota nije uključena. • prikazuje pilot koji nosi uglavnom na vrh i nešto vrlo malo trenjem poplaštu. • prikazuje način prijenosa sila kod lebdećih pilota. • c)prikazuje prijenos sile trenjem i na vrh sa dominantnom nosivošću u čvrstom sloju. • d)prikazuje povećanje ukupne sile koju pilot nosi na vrh zbog pojavenegativnog trenja.

8. VRSTE PILOTA U ODNOSU NA MATERIJAL • DRVENI PILOTI • ČELIČNI PILOTI • ARMIRANO BETONSKI PILOTI • ŠLJUNČANI PILOTI

9. VRSTE I NAČINI IZVOĐENJA PILOTA Piloti se mogu izvoditi kao zabijeni, nabijeni, kopani(bušeni , svrdlani),mlaznoinjektirani i utisnuti. Zabijati se mogu drveni, armirano-betonski i čelični piloti. Zabijaju se makaramai vibro-nabijačima. Kod zabijanja svih vrsta pilota koriste se zaštitne kape sa glavamazaštićenim posebno oblikovanim kapama, koje služe i za smanjenje buke. Metoda nabijanja koristi se na način da se u tlo zabije cijev u koju se ugrađujebeton ilišljunak. Pri tom se ovisno o tehnonologiji cijev vadi (sistem Franki) iliostavlja kao košuljica pilota (sistemRaymond), a materijal koji se ugrađuje nabijabatom sa površine. U nekim seslučajevima kao npr. kod Franki pilota, može ukošuljicu prije ispune betonom, ugraditi i potrebna armatura. Kodšljunčanih pilotakoji služe kao uspravni drenovi, košuljica se obavezno mora izvaditi.

10. Nabijanje pilota (Franki tehnologijas vađenjem cijevi) Utisnuti piloti služe u posebne svrhe kod sanacija temelja. Utiskuju se izmeđutemelja ipodtemeljnog tla pomoću hidrauličkih tijesaka. Ova vrsta dubokogtemeljenja spada u posebne zahvate. Tehnologija izvedbe utisnutih pilota

11. Kopani piloti izvode se na način da se do projektirane dubine izvede iskop tla i utakopripremljenu šupljinu ugradi armatura i beton (ili šljunak ovisno o namjeni). Vrste grabilica i razbijača za izvedbu kopanihpilota U Hrvatskoj je poznatija Benoto tehnologija koja za iskop koristi grabilicu, a za zaštitu od urušavanja zaštitnu kolonu (cijev) koja se vadi u tokubetoniranja. Benoto tehnologija izvedbe pilota sa zaštitnom kolonom

12. Salzgitter i Rodio tehnologija vrši iskop pomoću glodanja materijala. Za transportiskopanog materijala i razupiranje iskopa koristi se glinobetonska isplaka kojacirkulira pomoću sustava crpki. Rodio tehnologija izvedbe bušenog pilota Kopani piloti pogodni su za izvedbu pri kojoj je potrebno da vrh pilota uđe u površinski sloj stijene jer takva tehnologija omogućuje razbijanje površinskog slojastijenske mase. Piloti ispunjeni šljunkomkoriste se kao uspravni drenovi za potrebe ubrzanekonsolidacije velikih zapremina tla, na pr. ispod nasipa za autoceste. Oni poboljšavaju svojstva tla u koje su nabijenipovećavajući njegovu gustoću do koje dolazi uslijedzbijanja tla kod utiskivanja pilota ili cijevi za njihovu izvedbu.

13. Mlazno injektiranjekoristimo zaizvedbu pilota (30cm≤d≤80 cm). Tehnologija se svodi na ubrizgavanje injekcionemase u tijeku bušenje u tlo, pod visokim pritiskom, pri čemu se u potpunosti razbijastruktura tla i izvodi valjkasto nosivo tijelo.Ovi se piloti mogu i armirati na način dase nakon izvršenog injektiranja kroz središte valjkastog tijela ugradi šipka rebrastearmature.Piloti dobiveni pomoću mlaznoginjektiranja upotrebljavaju se u raznimuvjetima naročito kada nikakvi iskopi ili potresi zbog nabijanja nisu preporučljivi. Tri načina izvedbe mlaznoinjektiranih stupnjaka

14. PILOT OPTEREĆEN HORIZONTALNOM SILOM Kod prijenosa vodoravnih sila pilotom u tlo, potrebno je postići izvjesno uklještenjeda bi se preuzeo moment savijanja nametnut konstrukciji. Do točke dodirapilot - tlo, statički sejavlja čista konzola. Ulaskom pilota u tlo javlja se reakcija tla (podloge) u obliku otpora tla. Veličina dopuštene vodoravne sile ili djelujućegmomenta na glavu pilota, češće je ograničena veličinom dozvoljenog otklona glavepilota nego čvrstoćom tla u koje je pilot ugrađen.

15. Određivanje nosivosti pilota po teoriji prvog reda Ova se teorija koristi kod proračuna nosača na elastičnoj podlozi. Kako je veoma pogodna za proračun na računalu, tek je njihovim razvojem dobila na značaju. Danas se metoda koristi za proračuna slijeganja temelja rezervoara. Metoda se sastoji u tome da se tlo zamjeni nizom opruga. Karakteristike opruga izražavaju se modulom reakcije podloge. Metoda se još naziva i Winklerova metodaprema njenom autoru (Winkler, 1867.). Na slici je prikazan Winklerov model s oprugama i greška koja nastaje njegovim korištenjem. Nedostatak ovog modela je što opterećenje skračuje samo ona pera na kojima greda izravno leži,dok kod stvarnog ponašanja tla opterećenje gredom izaziva sljeganje i u njenoj okolini.

16. Postavi li se nosač u uspravan položaj u kakvom se nalaze piloti, dobiva se nosač na elastičnoj podlozi koji se odupire deformaciji u vodoravnom smjeru. To je jedina razlika između kontinuiranog nosača opterećenog točkasto (temeljni nosač opterećen stupovima i/ili zidovima) ili pokretnim opterećenjem (kranska staza) i pilota, opterećenog na glavi vodoravnom silom i/ili momentom savijanja. Na slici je prikazan proračunski model kod kojeg je tlo zamijenjeno nizom opruga. Winklerov model pilota u tlu

17. Prethodno je pokazano da greška nastaje na rubovima izvan opterećenog područja, što je bitno kod vodoravnih nosača, dok kod proračuna pilota i zagatnih stijena ovaj nedostatak nije toliko uočljiv. Teoretsko je rješenje opće poznato i rješivo. Ostaje da se odredi ulazni parametar – reakcija podloge i rubni uvjeti potrebni za određivanje statičkog sustava nosača. Reakcija podloge ili Winklerov koeficijent Potrebno je odrediti pojmove da bi se moglo koristiti podatke iz literature. U tomsmislu je najbolju odrednicu dao Vesić (1961.). On razlikuje koeficijent reakcija podloge K0, dobiven ispitivanjem krutom probnom pločom (1×1 stopa) i modul reakcije podloge KV, koji se koristi za simulaciju krutostiopruge u proračunima, a koji je između ostalog i funkcija širine i krutosti nosača. Iz gore rečenog je vidljivo da modul reakcije podloge nije konstanta tla, jernjegova vrijednost ovisi o veličini opterećene površine, obliku opterećene površine i intenzitetu opterećenja. Primjena brojčanih vrijednosti mora se uzeti s velikim oprezom.

18. Kod korištenja Winklerovog modela za proračun pilota potrebno je poznavati vrijednost ovog koeficijenta u vodoravnom smjeru. I za to postoje empirijski izrazi veza po raznim autorima. U svom radu iz 1943. Terzaghi razmatra primjenu teorije elastičnosti u mehanici tla. U tom poglavlju govori o koeficijentu reakcije podloge potrebnom za proračun i dimenzioniranje pilota. On doslovno kaže „Vrijednost koeficijenta reakcije tla K, ne zavisi samo o prirodi tla, već i o veličini i obliku opterećene površine”. Ako se ostali uvjeti ne mijenjaju, reakcija tla se smanjuje povećanjem intenziteta opterećenja. Prema tome, vrijednosti K nije konstanta određenog tla, a odnos izražen jednadžbom je gruba zamjena za stvarni odnos. =K(gr/cm3) U kasnijem radu Terzaghi, (1955.) predlaže određivanje koeficijenta (prema Vesiću modula) reakcija podloge Kv pomoću jediničnog koeficijenta K0 i širine stvarnog temelja B prema jednadžbi: Kv ─ uspravni modul reakcije podloge; K0 ─ jedinični koeficijent reakcije podloge; B ─ širina temelja u centimetrima.

19. Jedinični koeficijent reakcije podloge K0, određuje se probnom pločom stranice 30×30 cm (u stvari je to jedna stopa ili 0,305m). Za kriterij je rješenje predložio Vesić (1961.) na slijedeći način: Prema Vesiću (1961.) K0 se određuje za s1=2.5 cm U svim ovim rješenjima radi se o reakciji vodoravne podloge. Za proračunesavijanja pilota potrebno je odrediti koeficijent reakcije u vodoravnom smjeru što još osložnjava problem.Dok se za vodoravne podloge može vršiti ispitivanje probnom pločom,to za uspravne ravnine nije moguće. Ostaju na raspolaganju samo približno izvedene veličine.

20. Za nekoherentne materijale Terzaghi (1955.) predlaže vrijednost jediničnog koeficijenta reakcije podloge u vodoravnom smjeru koja raste proporcionalno s dubinom prema izrazu: Za pilote koji leže u koherentnommaterijalu Terzaghi (1955.) predlaže da je reakcija podloge neovisna o dubini tj.:

21. Koeficijenti reakcije podloge u vodoravnom smjeru Kh [N/m3] prema Terzaghiju (1955.) Ova je tablica prikladna za korištenje u izrazima za proračun vodoravnog modula reakcije podloge prema Terzaghiju:

22. RJEŠENJE DIFERENCIJALNE JEDNADŽBE PROGIBNE LINIJE Općenito se može reći da je proračun pilota opterećenog vodoravnom silom vrlo složen. Za praktičnu su upotrebu mnogi autori dali metode sa određenim pojednostavljenjima. One omogućuju brze i dovoljno točne proračune potrebne za praksu. Neka je pilot nosač dužine L i širine (promjera) B na savitljivoj podlozi, opterećen vanjskim teretom px i reakcijom tla qx. Diferencijalna jednadžba progibne linije elastičnog nosača na elastičnoj podlozi prema teoriji prvog reda ili teoriji koeficijenta reakcije podloge glasi: sz – vodoravni pomak osi štapa na udaljenosti z od površine poluprostora; B – promjer pilota; EI – krutost elastičnog štapa-pilota; qz – reakcija podloge; pz – vanjsko opterećenje na dubini z

23. Prema ovoj teoriji, na po volji odabranoj dubini z, kontinuiranog elastičnog ležaja, pomak sz proporcionalan je reakciji podloge qz. Pri tom je koeficijentproporcionalnosti ništa drugo nego koeficijent reakcije podloge, ali u vodoravnomsmjeru Kh, odnosno: Uvrštavanjem vrijednosti za sljeganje u početni izraz dobijamo: gdje je Da bi se jednadžba riješila moraju se uvesti još neki rubni uvjeti. Werner (1970.) je razmatrao dva slučaja pilota i dva slučaja opterećenja,a rješenja su data u obliku familije grafikona:

24. U izvornom radu (1970.) daje tablicu vrijednosti reakcije podloge po dubini za četiri promatrana slučaja i za slučaj kada pilot leži u krutoj glinikada je koeficijent otpora podloge nepromjenjiv s dubinom. U proračunima je cu modul reakcije tla izračunat prema prethodno iznesenim preporukama od Terzaghija (1955.)

25. Terzaghi-evo rješenje i rješenja koja se na njega naslanjaju Većina se proračuna svodi na određivanje dubine ispod koje se računski možeuzeti da pilot ostaje nepomičan. Klasičan izraz Terzaghi-a za fiktivnu duljinu uklještenja iznosi: gdje je L- fiktivna duljina uklještenja E- modul elastičnosti pilota s-pomak glave pilota na razini terena I- moment inercije pilota KA, KP -koeficijenti vodoravnog pritiska u tlu d- poprečni presjek pilota ( u nekim izrazima označeno kao B, ovisno o izvoru) Kratki a) i dugi b) pilot opterećen vodoravnom silom; c) shema za proračunmomenata savijanja (Terzaghi, 1943.)

26. Za lebdeće pilote sa slobodnom glavom postoji jednostavno rješenje za graničnu vrijednost vodoravne sile Hu na slijedeći način Skica raspodjele otpora tla duž pilota potrebna za proračun graničnevrijednosti sile H=Hu (Poulos & Davis 1980.)]

27. Rješenja postoje za dva rubna slučaja kada je: 1) p0=pL=pu ; tj. za konstantnu raspodjelu otpora tla po dubini (koherentnotlo); 2) p0=0 i linearno raste do vrijednosti pL (nekoherentno tlo). Werner (1970.) daje rješenje za maksimalno dozvoljenu vodoravnu silu u obliku: koeficijent ovisan o tlu, geometriji i gradivu pilota gdje je EI – krutost pilota; w(o) – dozvoljeni pomak glave; κw=EI*w(0). cu – koeficijent ovisan o koeficijentu reakcije podloge (modul reakcije podloge) u vodoravnom smjeru, Kh i vrsti tla Svi ovi proračuni daju maksimalno moguće vrijednosti vodoravne sile koju pilot može preuzeti u zavisnosti o kakvoći tla, bez obzira kolika pri tom nastaje deformacija(otklon) glave pilota. Stoga je potrebno još jednom naglasiti da je češći kriterijkritična vrijednost dozvoljenog otklona, nego najveća moguća vodoravna sila ili moment savijanja kojeg onaproizvede.

28. Teoretsko rješenje moguće je naći u području teorije elastičnosti. Teorija daje rješenjeza pomak glave pilota, a što i jest stvarno potrebno odrediti. Da bi se ono moglo odrediti mora se definirati rubne uvjete. Rubni uvjeti Iz gornjih razmatranja vidi se da je proračun ovisan o nizu rubnih uvjeta koje je nužno odrediti i pojednostavniti prije oblikovanja proračunskog modela. Nastavno će seukazati na moguće rubne uvjete i njihove kombinacije o kojima ovise pojednostavljeni proračuni pilota opterećenih vodoravnom silom. Iza rubnih uvjeta dani su crteži i pripadna pojednostavljena rješenja za proračune. Podjela se može izvršiti kako slijedi:

29. 1. Prema odnosu dužine i poprečnog presjeka pilota, može ih se podijeliti na krute isavitljive. Kako raspodjela reakcije podloge ovisi izravno o nametnutoj deformaciji u tlu to ovaj čimbenik ima važan utjecaj na model odabran za proračun. 2. Prema učvršćenju u naglavnu konstrukciju može ih se podijeliti na pilote upete u naglavnu konstrukciju,(što onemogućava zaokret glave pilota) i slobodne, gdje se glava ponaša kao slobodni rub konzole. 3. Prema dužini mogu biti kratkiidugi piloti što je donekle vezano sa stavkom 1. 4. Prema načinu oblikovanja reakcije podloge razlikuju se piloti izvedene uglinii piloti izvedene upijeskua razlika u oblikovanju reakcije podloge je vidljiva na slikama. 5. Prema načinu učvršćenja donjeg kraja pilota mogu biti upeti u čvrstu podlogu (na pr. stijensku masu ili glinu čvrste konzistencije ili jako zbijene nekoherentne materijala) ili slobodno lebdeći u masi tla.

30. Rješenja za lebdeći pilot u beskonačnom poluprostoru. Postoje dvije mogućnosti: 1.PILOTI SLOBODNE GLAVE Kruti i savitljivi pilot slobodne glave a) u glini, koherentno i b) pijesku

31. za koherentno tlo, je: za nekoherentno tlo, je: (*) Cu i Kvprema preporukama Terzaghija Ako se dogodi da je Mmax veći od maksimalno mogućeg momenta kojeg možepreuzeti pilot zadanih dimenzija, tada se pilot ponaša kao “dugi, savitljivi” pilot te račun zagraničnu silu treba ponoviti uvrštavajući granični moment koji pilot može preuzeti ujednažbi (*). U svim ovim jednadžbama, Kp je koeficijent kojiovisi o kutu trenja ϕ. Mogućnost nastanka lomnog mehanizma za slobodne „kratke“ i „duge“ pilote je prikazan na slici.“Kratki“ piloti su oni kod kojih je bočna nosivost potpuno ovisan o otporu tla,dok kod „dugih“ pilota vrijedi da je bočna nosivost primarno ovisan o dozvoljenom momentu koji pilot može primiti.Na mijestu gdje je moment maksimalan,posmične sile su jednake nuli.

32. 2. PILOTI S UČVRŠĆENOM GLAVOM Piloti pridržane glave, različitih duljina: u glini a) u pijesku b); 1) kratki; 2) srednji; 3) dugi (prema Bromsu, 1964)

33. Za svaku je podvrstu u pojednostavljenom obliku moguće dati rješenje za najveću moguću vodoravnu silu i odgovarajući moment. Iovdje vrijedi da je: L=1.5d+f+h • za koherentno tlo: • kratki piloti - srednje dugi piloti Ukoliko je najveći moment, koji se javlja na dubini (f+1.5d), manji od momenta Mpop, onda odgovararješenje za duge pilote

34. za nekoherentno tlo: - kratki piloti Ako se desi da je Mmaks.≥ Mpopušt. tada vrijedi slučaj pilota srednje dužine. Za vodoravno uravnoteženje sustava potrebno je dodati silu: Uzme li se u obzir momente koji djeluju na glavu pilota i uvrsti li se vrijednost sileF,dobijemo: Za dugi pilot, gdje se maksimalni moment Mpop. pojavljuje na dvamjesta vrijedi izraz:

35. Pretpostavka postojećeg momenta otpora gornje kape je najmanje My .Mogući lom za „kratke“,“srednje“ i „duge“ pilote su prikazani na slici. My = 2.25Cudg2 - 9Cudf(1.5d + 0.5f) Ova jednažba zajedno sa vezom L = 1.5d + f + g je moguće rješenje za Hu.To je nužno za provjeru maksimalnog pozitivnog momenta na dubini f+1.5d,to je manje od My.

36. Kod pilota kojima vrh leži u čvrstim materijalima, a tijelo prolazi kroz meke slojeve, pretežni će dio momenta savijanja preuzeti vrh koji za takva opterećenja mora biti ukliješten u čvrstu podlogu najmanje za dubinu jednaku dvostrukom promjeru pilota. I upeti piloti se proračunski razlikuju ovisno o tome da li su dugi ili kratki. Kod lebdećih pilota nema ove mogućnosti. Moment ili vodoravna sila izazivaju savijanje pilota na način da se na nekoj dubini L, javlja točka u kojoj deformacija mijenja smjer te otpor prelazi na drugu stranu pilota. Deformacija je približno sinusoidalna i prigušuje se s dubinom. Za pilot velike duljine javiti će se nekoliko točaka promjene smjera savijanja. Kratki a) i dugi b) pilot opterećen vodoravnom silom; c) shema za proračun momenata savijanja (Terzaghi, 1943.)

37. Dijagrami za određivanje ukupne bočne otpornosti • Nevezana tla: • kratki piloti • dugi piloti • (poslije Bromsa, 1964.) • Vezana tla: • kratki piloti • dugi piloti • (Broms, 1964.)

38. RJEŠENJA TEMELJEM ANALIZE POKUSNOG OPTEREĆENJA Pokusno opterećenje pilota vodoravnom silom je najpouzdaniji podatak za njegovo dimenzioniranje. Radi se samo u iznimnim slučajevima jer je veoma skupo. Pokusno vodoravno opterećenje pilota – razupora između dva pilota Tijesak i oprema za nanošenje vodoravnog opterećenja na jednoj strani razupore s prethodne slike Ispitivanje vršeno u luci Gruž u Dubrovniku

39. GRUPE PILOTA OPTEREĆENE HORIZONTALNIM SILAMA Bitna je razlika u prijenosu vodoravnih sila i momenata pomoću pilota samca ipomoću grupe pilota. U grupi se naglavnom konstrukcijom djelujuće opterećenjeprenosi na par ili parove sila koje piloti preuzimaju kao opterećenje duž osi (tlačno ivlačno) te se savijanje svodi na minimum. U takvim se konstrukcijama najčešćekoriste grupe kosih pilota. Pilot samac, opterećen vodoravnom silom naginje se u tlu i izaziva reakcijupodloge kao i savitljivi nosač. Reakcija podloge ovisi o veličini deformacije. Veličinadeformacije pak ovisi o krutosti sustava pilot - tlo. Piloti u grupi upotrebljavaju se redovito kada je potrebno preuzeti vodoravne sileili momente savijanja koje tvori par sila. Tada neki od pilota iz grupe preuzimajuvlačne sile kako je to prikazano na slici.Sile u grupi pilota mogu se jednostavno odrediti metodama klasične grafostatike. Ovisno o smjeru vanjskih sila postoji mogućnost da svaki od pilota iz takve grupe bude tlačni odnosno vlačni te ih je tako potrebno i dimenzionirati.

40. GRUPE KOJE SADRŽE KOSE PILOTE Za grupe vertikalnih pilota,ukupno horizontalno opterećenje grupe koja sadrži kose pilote može se uzeti manja za: 1. iznos horizontalnog opterećenja za pojedini pilot u grupi 2. veličinu opterećenja koja djeluje na grupu kao na jedinstven blok Ako je neka od analiza opisanih od strane Roscoea (1957.) primjenjena,a koja dopušta mogućnost da bude izvršen obzirom da rezultanta sila na prednjem i stražnjem dijelu grupe djeluje na kosoj plohi,ako su prednja i stražnja strana kose.Posmična otpornost također može biti pretpostavljena čije je djelovanje iznad površine nivo vrhova grupe pilota. Alternativa i mnogo jednostavnije je razmatrati ekvivalentni blok sa vertikalnim stranicama.Obe ove procjene sadrže to,da ako grupa ne uspije kao jedinstven blok, ukupno horizontalno opterećenje na grupu ovisi samo o kosini vanjskih pilota i ne ovisi o kosini unutrašnjih pilota.

41. Korist koju imamo od krajnjih kosih pilota je posebno značajna kad su piloti zabijani u tlo na relativno malim razmacima. Simeka je testirao četri različite grupe pilota a rezultati su prikazani u tablici. Ukupno horizontalno opterećenje Hu je izraženo kao postotak od težine grupe pilota W.Kako se Hu/W povećava,tako se i dubina zabijanja povećava.Kako raste dubina zabijanja tako raste i efekt kosine a horizontalno opterećenje opada, i za 75% dubine ima virtualni efekt.

42. Grupa C Grupa A Grupa B Grupa D Rezultati Simekovog ispitivanja

43. UPOTREBA PILOTA ZA POVEĆANJE STABILNOSTI KOSINA Analiza učinka pilota na stabilizaciju kosina

44. Broms (1972) je opisao upotrebu drvenih pilota za povećanje stabilnosti kosina kod jako mekanih glina,dok veći promjeri kod pilota lijevanih na mjestu su upotrebljavani u SAD-u kod stabilizacije aktivnih klizišta u tvrdim glinama.Promjer ovih pilota varira od 1.0-1.5m. U Japanu su za istu namjenu korištene 300mm široke čelične cijevi armirane sa H profilima. Piloti su generalno stavljeni u prije izbušene rupe do dna kosine,gdje su posmična naprezanja u tlu najveća. Fukuoka (1977) je opisao podrobnije upotrebu pilota za stabilizaciju klizišta i predstavio metode za analizu koje proizlaze iz momenata savijanja u pilotu.Ukoliko je pilot stavljen u klizište, dio L1 iznad zamišljene plohe sloma bit će podvrgnut silom P sa ekscentritetom „e“ od plohe sloma.Zanemarujemo uzdužnu sile zbog pojednostavljenja,a sili poremećaja se može smatrati da će otpor pružati donji dio pilota L2 ispod kritične plohe loma.Maksimalna vrijednost sile otpora Hu je data barem kao sljedeće četri vrijednosti: 1. Ukupna bočna otpornost za „kratke“ pilote duljine L2 opterećene ekscentrično 2. Ukupna bočna otpornost za „duge“ pilote opterećene ekcentrično(ova vrijednost zavisi od iznosa momenta na pilot). 3. Ukupno opterećenje koje može nastati duž gornjeg dijela (duljine L1) pilota,a ako tlo „teče“ pokraj pilota i ukupni pritisak pilota na tlo koje će nastati duž ovog dijela pilota. 4. Posmićna čvrstoća na dijelu samog pilota

45. Eksentricitet „e“ može se kao prva aproksimacija za puni pomak, približno uzeti na kontaktu pilot-tlo na pretpostavljenu plohu sloma.Jednom vrijednost Hu može biti ovako riješena,dodatni moment otpora ili sila uzrokovana pilotom može biti utvrđen,i otud učinak faktora sigurnosti. Postupak mora biti ponavljan za niz probnih ploha sloma zbog pronalaska one sa najmanjim faktorom sigurnosti.Razmatranje može također biti dato i za plohe koje su prošle ispod pilota.

46. METODE ZA POVEĆANJE BOĆNE OTPORNOSTI PILOTA Broms (1972) je razmatrao neke metode za povećavanje boćne otpornosti pilota.Mnoge od metoda oslanjaju se na povećanje dimenzija i/ili krutosti pilota blizu površine.Upotreba pijeska ili šljunka puneći prostor oko pilota,je jako dobro za mekane gline kad je pilot opterećen cikličkim opterećenjem.Postepenim punjenjem u glini,povećavamo promjer pilota.Visina sloja oko pilota je ograničena sa nosivošću slojeva ispod pilota. Povećanje boćne otpornosti moguće je rješiti na sljedeće načine: a) sa slojem pijeska ili šljunka b) ugradnjom krila c) naglavkom d) betonskim klinom e) betonskim gredama f) kratkim stupovima

47. PRIMJER PILOTA OPTEREĆENOG HORIZONTALNOM SILOM Za zadanu skicu potrebno je izvršiti proračun potrebne dužine pilota opterećenog horizontalnom silom prema skici. armirano-betonski pilot ; promjer = 1,2m Podaci o tlu

48. Za pilote u nekoherentnim materijalima, kod kojih je reakcija podloge na nivou terena jednaka nuli i mijenja se s dubinom, a ovisi o veličini deformacije štapa, rješenja su sljedeća: Ponašanje krutih i savitljivih pilota slobodne glave u pijesku (prema Bromsu, 1964)

49. Duljina utiskivanja pilota potrebna za preuzimanje horizontalnog opterećenja, dobivena je preko gore navedenih izraza, s tim da je bilo potrebno izvršiti iteracije. Rješenje je izrađeno u softverskom paketu Microsoft Office Excela. U dolje prikazanu tablicu potrebno je unijeti ulazne podatke, a to su gustoća tla, kut unutarnjeg trenja, promjer pilota, veličinu opterećenja, duljinu pilota iznad ravnine terena, te neku pretpostavljenu vrijednost za “h”. Zaključak: Duljina utiskivanja pilota za preuzimanje horizontalnog optrećenja od 200kN, je L=4,77 m. odabranoL=5,0 m Maksimalni moment iznosi 501,72 kNm.

50. LITERATURA • Roje-Bonacci,T; Miščević, P,Temeljenje, (1997.)Građevinski fakultet Sveučilišta u Splitu i • Građevinski fakultet Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku • Poulos, H.G., Davis, E.H. (1980.), Pile fpundation analysis and design, John Wiley • and sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto • Roje-Bonacci,T, Posebna poglavlja iztemeljenja-Autorizirana predavanja za studente poslijediplomskogstudija, (2007.) Građevinsko-arhitektonski fakultet Sveučilišta u Splitu