Odabir geometrije armiranobetonskog potpornog zida
Denivelaciju terena potrebno je osigurati stabilnom geometrijom kosine ili izvedbom potpornog zida. U nedostatku prostora za izvedbu stabilne geometrije kosine u nagibu često se izvodi osiguranje u vidu armiranobetonskog potpornog zida.
Za potrebe značajnijih projekata provode se istražni radovi i definiraju se podaci potrebni za projektiranje. Istražni radovi koje je potrebno izvršiti prije izrade geostatičkih proračuna i dimenzioniranja, ovise o porijeklu opterećenja potpornog zida.
Pridržava li potporni zid zasjek u autohtonom tlu, opterećen je tlom onakvim kakvo je ono u prirodi. Tada je potrebno dobro upoznati sastav i svojstva tog prirodnog tla. Potporni zid treba biti dimenzioniran na opterećenja koja će takvo tlo proizvesti.
Pridržava li potporni zid nasipe, može se odabrati materijal nasipa iza zida i propisati njegova geotehnička svojstva. U tom se slučaju radi o kontroliranom materijalu te se on može odabrati tako da ima što povoljnija svojstva što utječe na ekonomičnost gradnje.
Opterećenja armiranobetonskog potpornog zida
Sile koje djeluju na potpornu konstrukciju:
- Vlastita težina zida (W)
- Aktivni tlak nasipa i tla iza zida (Fa)
- Hidrostatski tlak (Fh)
- Hidrodinamičke sile (Fu)
- Pasivni otpor tla ispred stope temelja (Fp)
- Reakcija tla na razini temelja (Ff)
- Seizmički inducirane sile (Fs)
Vlastita težina zida dobiva se kao volumen zida pomnožen sa zapreminskom masom materijala od kojeg je zid napravljen.
Aktivni tlak je svako opterećenje koje vrši pritisak na zid i nastoji ga pomaknuti.
Kada je razina podzemne vode iznad stope zida, hidrostatski tlak i hidrodinamičke sile povećavaju ukupni tlak na zid i zahtijevaju jače konstrukcije. U praksi se različitim drenažnim sustavima nastoji ukloniti njihovo djelovanje.
Prednja strana potpornog zida često je ukopana. Pomicanjem zida u toj zoni dolazi do povećanja pritisaka čije je granična veličina pasivni otpor tla.
Za određivanje seizmičkih induciranih sila potrebno je odrediti potresno područje prema seizmološkoj karti Hrvatske. Iz karte se dobiju podaci o jačini potresa. Cilj je postići geometriju građevine koja će osigurati jednoliku raspodjelu naprezanja na elemente koji preuzimaju sile od potresa.
Geometrija armiranobetonskog potpornog zida
Oblik armiranobetonskog potpornog zida ima izgled obrnutog slova T ili slova L. Osnovni oblik ovog zida je armiranobetonska konzola upeta u armiranobetonsku ploču. Kod većih visina i za smanjenje debljine konzolne ploče dodaju se kontrafori ispred ili iza potpornog zida. Stabilnost zida, odnosno potrebna ravnoteža sila, postiže se oblikovanjem samog zida i težinom nasipa na ploči temelja koji postaje sastavni dio konstrukcije. Opterećenje aktivnim tlakom izaziva najveći moment savijanja na mjestu uklještenja konzole u temeljnu ploču. Zbog većih momenata, na tom mjestu je potreban veći betonski presjek i količina armature.
Kod odabira geometrije potporne konstrukcije počinje se od visine, a pri tom je potrebno uzeti očekivanu visinu od vrha zida do dna temelja. Pri tome je potrebno uzeti u obzir minimalnu dubinu ukopavanja koja ne bi trebala biti manja od 50 cm ili minimalne dubine temeljenja uslijed smrzavanja.
Potom se odabire širina zida koja se može kretati od 0,4 do 0,7 H, ali kao početnu visinu se može odabrati 0,5H te o potrebi povećavati ili smanjivati.
Preporučljivo je izvesti i istaku ispred zida od minimalno 30 cm ili H/10. Zbog jednostavnosti izvedbe zadnje lice zida uputno je izvesti kao vertikalno, a prednje ovisno može biti vertikalno ili u nagibu. Minimalna debljina zidnog platna u kruni zida treba biti 20 cm.
Nakon odabira početne geometrije provodi se proračun te se po potrebi geometrija korigira s obzirom na dobivene rezultate.
Proračun graničnog stanja nosivosti armiranobetonskog potpornog zida
Potporne konstrukcije moraju se kontrolirati za granično stanje nosivosti. Cilj proračuna je određivanje faktora sigurnosti (Fs) za svako granično stanje nosivosti. Faktor sigurnosti ne smije biti manji od Fs=1 jer u tom slučaju promatrani sustav nije stabilan.
Za armiranobetonske potporne konstrukcije moraju se razmotriti sljedeća granična stanja nosivosti:
- Prevrtanje oko točke A
Prevrtanju potpornog zida suprostavlja se vlastita težina potpornog zida i pasivni otpor ispred zida. - Gubitak nosivosti tla
Zid preuzima opterećenja na poleđini zida, kao i trenje između zida i tla. Projektom potpornog zida treba biti osigurano da tlo ispod temelja zida može pouzdano preuzeti to opterećenje, a da ne dođe u stanje sloma. Zato treba provjeravati nosivost tla ispod temelja zida. - Slom klizanjem
Temelj potpornog zida mora pouzdano prenijeti opterećenje zida u temeljno tlo. Dva su bitna uvjeta da se to ostvari. Prvi uvjet je zadovoljavajuća nosivost temeljnog tla. Drugi uvjet je pravilno dimenzioniranje temelja armiranobetonskog potpornog zida da ne dođe do klizanja. - Globalna stabilnost
Potporni zid ne sudjeluje u otpornosti na ovo granično stanje. Slom tla može zahvatiti tlo ispod, iza i ispred potpornog zida. Provjera globalne stabilnosti provjerava se metodama provjere stabilnosti kosina.
Ovisno o opterećenjima, odnosno silama i momentima koji djeluju na betonski presjek, pristupa se dimenzioniranju zida. Potrebno je provjeriti nosivost betonskog presjeka i to temelja i zidnog platna. Posebnu pažnju potrebno je posvetiti nastavljanju i sidrenju armature na kontaktu temelj – zidno platno. Kod visokih zidova moguće je s visinom, odnosno sa smanjenjem momenta, postupno i smanjivati debljinu zidnog platna kako bi se ostvarile uštede u količini betona.
Primjer armiranobetonskog potpornog zida sa karakterističnim profilom i pripadajućom armaturom prikazan je u nastavku:
Zaključak
U današnje vrijeme armiranobetonski konzolni potporni zidovi su najčešći izbor kod odabira zasipane potporne konstrukcije.
Vrlo često predstavljaju i najjednostavniju i ekonomski najprihvatljiviju potpornu konstrukciju.
Kod odabira geometrije potrebno se voditi nekim iskustvenim vrijednostima i smjernicama koje smo gore opisali, ali za veće i ozbiljnije potporne konstrukcije svakako savjetujemo detaljniju provjeru sa iskusnijim projektantom.
Kada jednom dođe do gubitka nosivosti potporne konstrukcije ili njenih dijelova ista se vrlo teško sanira.
Za sva pitanja slobodno nas kontaktirajte!
