Izravno smicanje
Ovisno funkciji kojoj je namijenjena i zahtjevima koje je postavio naručitelj, a u svrhu osiguranja sigurnosti njenih budućih korisnika, svakoj se građevini nastoji predvidjeti ponašanje. Ovo se odnosi kako na samu građevinu, tako i na temeljno tlo. Pri tome se u obzir uzimaju dopuštena opterećenja i deformacije – ona će ovisiti o konstrukciji, uvjetima koje omogućuje tlo, ali i interakciji građevine i temeljnog tla.
Naprezanja i deformacije u tlu dovode do stanja nestabilnosti, primjerice sloma.
Slom se očituje kao klizanje jedne mase tla po drugoj preko klizne plohe ili klizne zone. U području klizne plohe, naprezanje je prekoračilo posmičnu čvrstoću tla, odnosno maksimalno posmično naprezanje koje tlo može podnijeti prije sloma.
Kako bi se mogla odrediti vrijednost posmične čvrstoće tla, u mehanici tla koristi se Mohr-Coulombov zakon sloma. On definira posmičnu čvrstoću tla sljedećom jednadžbom:
gdje je:
- σ – normalno naprezanje
- c i φ – parametri čvrstoće
- c – kohezija
- φ – kut unutarnjeg trenja
Ova jednadžba definira pravac koji se naziva anvelopom sloma, a kružnica koja ju dodiruje odgovara stanju naprezanja u točki u kojoj dolazi do sloma.
Posmična čvrstoća tla određuje se laboratorijskim ispitivanjem izravnog smicanja, troosnim ispitivanjem u troosnom (aksijalnom) uređaju, jednoosnim ispitivanjem i ispitivanjem krilnom sondom.
Uređaj za izravno smicanje
Uređaj za izravno smicanje ili izravni posmik je laboratorijski uređaj za ispitivanje čvrstoće tla u dreniranim uvjetima. Ispitivanje se provodi u dvije faze: konsolidacija pod vertikalnim opterećenjem i smicanje.
Neporemećeni uzorak ugradi se između dviju poroznih ploča u dvodjelnu čeličnu kutiju. Tijekom vertikalnog opterećenja, bilježi se slijeganje gornje kape uzorka u vremenu. Kada je konsolidacija završena, iz dobivene konsolidacijske krivulje određuje se vrijeme potrebno za postizanje konsolidacije. Iz tog podatka određuje se najmanja brzina smicanja koja ovisi o uvjetima dreniranja, propusnosti i debljini uzorka, a kojom se u drugoj fazi osigurava da efektivna naprezanja u uzorku budu jednaka ukupnim naprezanjima
Nakon smirivanja vertikalne deformacije, izaziva se smicanje. Gornji i donji dio kutije pomiču se horizontalno jedan u odnosu na drugi. Deformacija uzorka koncentriana je na područje oko horizontalne ravnine između dvaju dijela kutije. U pravilu se provodi tri ispitivanja na istom tlu pri različitim vertikalnim opterećenjima.
Razlikujemo vršnu čvrstoću kao najveću vrijednost posmičnog naprezanja karakterističnu za manje deformacije i plastični slom, te rezidualnu ili trajnu čvrstoću kao konstantnu vrijednost naprezanja pri velikim deformacijama i krto-plastičnom slomu.
Rezultati ispitivanja prikazuju se trima dijagramima; kao krivulja vremenskog toka slijeganja, odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije, te vršna posmična naprezanja i pripadajuća vertikalna naprezanja.
Izravno smicanje jednostavan je i brz način određivanja parametara posmične čvrstoće, kohezije i kuta unutarnjeg trenja. Ipak, potrebno je odabrati uvjete ispitivanja koji će najbolje aproksimirati stvarno stanje u kojima se nalazi uzorak. To uključuje vođenje računa o karakteristikama tla, uvjetima dreniranja, iznosu vertikalnog naprezanja i brzini smicanja.
*Reference:
Bek, A. (2020.): Utjecaj brzine smicanja na posmičnu čvrstoću tla, Završni rad, Geotehnički fakultet Sveučilišta u Zagrebu
Szavits-Nossan, V. (2014.): Mehanika tla i stijena – 7. predavanje, Građevinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu
Zlatović, S. (2006.): Uvod u mehaniku tla – udžbenik Tehničkog veleučilišta u Zagrebu, ISBN 953-7048-02-0
https://theconstructor.org/geotechnical/shear-strength-soil-direct-shear-test/3112/
Pročitaj više: Laboratorijska ispitivanja čvrstoće stijenske mase
