temelji sa Šipovima · duboki temelji – temelji sa šipovima prof. dr zoran bonić 2 c) prema...

DUBOKI TEMELJI

Duboki temelji se mogu podeliti u dve osnovne grupe:- temelji sa šipovima i- duboki masivni temelji

TEMELJI SA ŠIPOVIMA

1. UVOD

Kada tlo u dostupnoj dubini nema dovoljnu nosivost ili je njegova stišljivost velika, oslanjanje građevine(objekta) mora se izvršiti na dublje slojeve. Pri tome se to oslanjanje najčešće vrši preko šipova.

Šipom se naziva element koji se nalazi u tlu (ili delimično u tlu) u vertikalnom ili kosom položaju sa zadatkomda prenese opterećenje sa objekta na dublje, dobro nosive slojeve.

Temelji sa šipovima se koriste od najstarijih vremena za građenje objekata na lošem tlu (tlo male nosivosti).Još su sojenice u praistorijsko doba bile postavljene na šipovima zabijenim u tlo. Najčešće su bili korišćeni drvenistubovi-šipovi koji su bili u upotrebi sve do kraja XIX veka. Razvoj tehnike i građevinarstva je zatim, u narednimdecenijama, doveo do usavršavanja više različitih postupaka ekonomične i sigurne izrade šipova u različitimuslovima građenja.

Temelj sa šipovima se sastoji od sistema šipova čiji su gornji krajevi (glave) povezani masivnim blokom ilipločom u jedinstvenu celinu.

Povezivanje šipova i temeljne stope može biti ispod površine terena, pa su to nisko postavljene stope, ilivisoko iznad terena pa su to visoko postavljene stope sa šipovima.

Slika 1. Temelj sa šipovima nisko postavljena stopa visoko postavljena stopa

Osnovni zahtevi koji se postavlaju u slučaju primene šipova:

- potrebnu nosivost- dovoljna trajnost- ekonomična izrada- laka izrada i primena

2. KLASIFIKACIJA ŠIPOVA

Postoji preko stotinu vrsta šipova, pa to zahteva njihovo klasifikovanje radi lakšeg proučavanja.Šipovi se mogu klasifikovati prema sledećim parametrima:

a) prema vrsti materijala: - drveni - betonski - armirano betonski

- čelični- kombinovani

b) prema načinu izrade: - šipovi koji se kao gotovi elementi apliciraju u tlo - gotovi šipovi

- šipovi rađeni u tlu na licu mesta

Gotovi šipovi se mogu apliciratiti udarima ili udarima sa vibracijama ili se mogu utiskivati ili uvrtati. Šipovi koji seizrađuju na licu mesta mogu biti bušeni šipovi kada se prostor za izradu šipa dobija bušenjem – prosecanjem tla imogu biti nabijeni kada se prostor za šip dobija razmicanjem okolnog tla.

Duboki temelji – Temelji sa šipovima Prof. dr Zoran Bonić

2

c) prema svojoj konstrukciji i obliku:

prema obliku poprečnog preseka:

- šipovi kružnog preseka - šipovi kvadratnog preseka - šipovi pravougaonog preseka - šipovi specijalnog oblika

prema obliku vrha šipa:

- bez proširenog vrha- sa proširenim vrhom

d) prema načinu oslanjanja vrhova šipova: - dubeći (stojeći) šipovi - lebdeći šipovi

Slika 2. Oslanjanje temelja sa šipovima: dubeći i lebdeći šipovi

Dubeći šipovi su oni šipovi čiji se vrh oslanja na stenu ili praktično nestišljiv sloj. Opterećenje prenose uglavnompreko vrha.Lebdeći šipovi ne dosežu do nestišljive podloge jer se nestišljiva podloga nalazi na velikoj dubini. Opterećenjeuglavnom prenose preko omotača šipa.

3. OSNOVNE VRSTE ŠIPOVA3.1. Gotovi šipovi

U ovu grupu spadaju svi šipovi koji su kao gotovi elementi dopremljeni na mesto ugradnje. Mogu biti izrađenina gradilištu, ili dalje, u specijalnim pogonima i dopremani na gradilište.

Drveni šipovi

Drvo za šipove mora biti zdravo, pravo, bez čvorova, raspuklina ili bušotina od insekata. Pre ugrađivanjadrvo se mora očistiti od kore i mora se zaštititi premazima izrađenim od derivata nafte.

Šipovi se izrađuju i od četinara i listopadnog drveća. Postoje različita mišljenja o tome koje je drvo najboljeali se uglavnom od četinara preporučuju bor, smreka i jela a od običnog listopadnog drveća tvrdo drvo – hrast,bagrem, kesten itd.

Šipovi od četinara: Ø20¸45cm; Lš do 25m (obično 8¸12m)Hrastovi šipovi: Ø do 60cm; Lš do 20mDrveni šipovi se danas uglavnom koriste za privremene objekte. U sklopu stalnih objekata potiskuju ih

betonski šipovi. Drveni šipovi u stalnoj konstrukciji treba da su celom dužinom ispod nivoa podzemne vode i tadaimaju zagarantovanu trajnost (dugotrajni su, skoro večni). Inače brzo trule na kontaktu vode i vazduha (pri stalnomnatapanju i sušenju).

Pre zabijanja drveni šipovi moraju biti obrađeni. Specijalno se obrađuje donji kraj – vrh šipa i gornji kraj –glava šipa.

Donji kraj treba obraditi u obliku trostrane ili četvorostrane piramide na dužini (1.5 ¸2.0)dš gde je dš prečnikšipa. Ako se predviđa zabijanje šipa u šljunkovito zemljište ili zemljište gde ima čvrstih proslojaka, vrh šipa trebaojačati čeličnom papučom. Čelična papuča se pričvršćuje za vrh šipa ekserima.

Gornji kraj šipa-glava šipa se mora osigurati čeličnim prstenom da ne bi došlo do razdvajanja vlakana(rascvetavanja glave). Prsten se navlači u usijanom stanju, a posle hlađenja dolazi do utezanja vlakana u glavišipa.


3

Slika 3. Obrada glave i vrha šipa- vrh šipa prolazi kroz mekši zemljani materijal- vrh šipa u peskovito šljunkovitom materijalu

Slika 4. Nastavljanje šipova - čeličnim trakama- drvenim obraznim elementima

Slika 5. Složeni šip

Slika 6. Lepljeni ili kovani šip od dasaka

Ukoliko je potrebna veća dužina šipova od dužine građekojom se raspolaže može se izvršiti nastavljanje šipova. Zanastavljanje šipova se najčešće koriste čelične trake, limovi ilidrvene gredice (obrazni elementi).

Kada je to neophodno koriste se i šipovi složenogpreseka. Obično je jedan šip sastavljen od tri ili četiri elemenataa može se raditi i šip od dasaka.

Armiranobetonski šipovi

Pod ovim pojmom podrazumevaju se najčešće gotovi armiranobetonski šipovi. Njihovu široku primenuuslovilo je sve ređa primena drvenih šipova zbog visoke cene drvene građe a i niz prednosti nad drvenim šipovima.

Dobre strane ovih šipova su:- mogućnost primene nezavisno od nivoa podzemne vode- veća nosivost u poređenju sa drvenim šipovima- izbor oblika i dimenzija poprečnog preseka i dužine šipova.

Nedostaci armiranobetonskih šipova su:- velika sopstvena težina što otežava manipulaciju- potrebna teška oprema za njihovo zabijanje- komplikovana i dugotrajna izrada


4

- osetljivost prema uticaju agresivne podzemne vode.

Gotove armiranobetonske šipove treba obezbediti armaturom od uticaja koji se u šipu javljaju pri transportu izabijanju.

Slika 7. Mesta za prihvatanje šipaa) pri dizanju i transportu b) pri podizanju šipa radi zabijanja

Za prihvatanje šipa se postavljaju kuke u vidu savijene armature. Ta mesta se tretiraju kao oslonci ustatičkom proračunu. Najveći momenti savijanja iznose: (a) 2

šgl021,0± i (b) 2šgl043,0± gde je g težina šipa po

dužnom metru. Ove momente treba množiti faktorom F=1,2 ¸1,4 jer se pri transportu šipa javljaju dodatni uticaji(potresi) a i pri podizanju od podloge (šip se pri izradi zalepi za podlogu).

Pored podužne armature za prijem momenata savijanja šip treba obezbediti od uticaja koji nastaju prizabijanju. Pri udaru malja u glavu šipa dolazi do koncentracije napona, što može dovesti do razaranja glave šipa.Podužna armatura se zato ne završava kukama, vec pravo i sve šipke treba završiti na istom odstojanju od gornjeivice šipa( )cm15(³ . Glavu šipa treba armirati sa 3-4 mreže od tankih čeličnih profila sa međusobnim razmakom od5 cm.

Koncentracija napona (ali u manjoj meri) javlja se i na donjem kraju šipa. Podužnu armaturu na donjem krajutreba skupiti u cvast oko posebnog čeličnog uloška. Konični deo donjeg kraja šipa treba obezbediti spiralnomarmaturom sa hodom od 5 cm. Pored toga, šip po celoj dužini treba obezbediti uzengijama ili spiralnom armaturomsa razmakom, odnosno hodom koji se od 5 cm na krajevima povećava prema sredini šipa.

Za zabijanje gotovih armiranobetonskih šipova se ranije koristio parni malj (danas više vrsta maljeva sarazličitim pogonima) koji pada sa visine 0,5 ¸1,0m a njegova optimalna težina je jednaka desetostrukoj težini šipa,po dužnom metru.

Slika 8. Detalji armiranja betonskog šipa

Za vreme zabijanja glavu šipa treba zaštititi specijalnom kapom od livenog gvožđa ili čelika.


5

Slika 9. Osiguranje glave armirano betonskog šipa pri zabijanjuGotovi armiranobetonski šipovi su preseka 25/25 cm do 45/45 cm i dužine obično do 15m a najviše do 32m.Poprečni preseci ovih šipova su obično kružni, kvadratni ili pravougaoni. Ređe se koriste šipovi drugih

poprečnih preseka.U ovu grupu gotovih šipova spadaju i šipovi od prednapregnutog betona. Sila prednaprezanja (sila pritiska)

sprečava pojavu zatežućih napona koji izazivaju prsline pa nema ni korozije armature. Preseci od prednapregnutogbetona su manji u odnosu na obične armiranobetonske pa su ovi šipovi lakši što omogućuje pogodniju manipulacijui zabijanje. Manje su osetljivi na udare i vibracije pri zabijanju. Za njih se može upotrebiti dizalica manjeg kapacitetai makare (mašina za zabijanje) sa lakšim maljevima.

Prednapregnuti šipovi se mogu raditi celi-monolitni ili iz pojedinačnih elemenata.

Čelični šipovi

Čelični šipovi se izrađuju u dva posebna oblika:

- čelični cevni šipovi- čelični šipovi od valjanih profila (koji se po potrebi spajaju zavarivanjem).

Zbog velike čvrstoće, velikog modula elastičnosti mogu biti manjih dimenzija poprečnog preseka pa suznatno lakši u odnosu na betonske i jednostavnije se i lakše zabijaju.

Čelični cevni šipovi su obično prečnika 30-50 cm. Mogu biti sa otvorenim i zatvorenim vrhom. Znači zemljanimaterijal se ili vadi ili sabija ispod vrha šipa pa se zatim cev ispunjava betonom. Dobijeni šip je betonski šip sačeličnom oblogom. Betonska ispuna štiti cev sa unutrašnje strane od korozije.

Otvoreni čelični šipovi se lakše zabijaju, mogu postići znatne dubine i veliku nosivost ali brzo propadaju zbogkorozije ukoliko nije izvađen zemljani materijal iz unutrašnjosti cevi.

Čelični šipovi se mogu nastavljati i to po potrebi na mestu zabijanja. Vrhovi čeličnih šipova mogu zaći i ustenu ako se posebno ojačaju. Nosivost im se može povećati izradom bočnih zavarenih krila. Dužina čeličnihšipova je najviše 30-35 m.

Dobre strane su im: lako transportovanje, lako zabijanje i kroz zbijene slojeve, velike dužine, zalaze i ustenu.

Nedostaci: veliki je utrošak čelika a on je kao materijal skup i podložan koroziji.

Slika 10. Preseci čeličnih šipovaa) cevni čelični šipb) valjani otvoreni profilc) zatvoreni čelični šip od valjanih profila

Šipovi koji se u zemljište utiskuju uvrtanjem

Uvrtanjem se utiskuju čelični šipovi koji se sastoje od tela šipa i vrha snabdevenog lopaticama, odnosno vrhau obliku svrdla. Mogu biti od cevi ili punih čeličnih profila. U tlo se utiskuju mirnim putem, bez udara.


6

Slika 13. Tipovi svrdlastih šipovaa) čelični svrdlast šipb) armiranobetonski šip sa čeličnim svrdlastim vrhom

Prečnik lopatica iznosi (3 ¸4.5) prečnika tela šipa i najčešće je 1.0 ¸1.5m. Zbog velike površine lopatica ovišipovi mogu preneti značajno opterećenje na tlo. Takođe se mogu primeniti i za prenošenje zatežućih sila.

Nedostatak ovi šipova je što se teže uvrću u tlo na većim dubinama, što su podložni koroziji i što je kvalitetančelik skup kao materijal.

Šipovi koji se utiskuju hidrauličkim presama (MEGA šipovi)

Ako se temelji izvedenog objekta previše sležu a pogotovu ako se pojave znatna diferencijalna sleganja kojaugrožavaju normalno korišćenje objekata ili čak dolazi u pitanje njegova sigurnost, mogu se uspešno primenitišipovi utisnuti u tlo.

Ovi šipovi se rade od pojedinačnih betonskih elemenata kvadratnog ili kružnog preseka stranice odnosnoprečnika od 30 do 40cm i visine 60cm. Betonski elementi se sukcesivno utiskuju u tlo ispod temelja pomoćuhidrauličnih presa koje se odupiru o postojeći temelj.

Na mestu izrade šipa se iskopa šlic potrebne širine za nesmetani rad. Namesti se prvi (početni) element aiznad njega hidraulična presa pomoću koje se utisne u tlo. Na utisnuti element se postavi drugi i tako redom dok sene postigne predviđena nosivost.

Svi elementi se rade u jednakim metalnim kalupima i armiraju se podužnom armaturom sa horizontalnim(poprečnim) uzengijama.

Za vezu između pojedinih elemenata ugrađuju se na jedan kraj elementa moždanici (Ø30 – 50mm dužine15cm slobodno) ili ispupčenja a na drugom kraju ostavljaju udubljenja.

Nosivost “MEGA” šipova se kreće od 350 - 450kN.

Slika 14. Utiskivanje Mega šipova


7

3.2. Šipovi koji se izrađuju u tlu

Šipovi koji se izrađuju u tlu su šipovi specijalne izrade. To su šipovi izuzetnih dimenzija namenjeniprenošenju velikih opterećenja do dobro nosivih slojeva na velikoj dubini.

Za njihovu izradu se koriste specijalni postupci, specijalna oprema i naročiti materijali.Prema načinu izrade ovi šipovi se dele u dve grupe:

a) u toku izrade šipa vrši se iskop zemljanog materijala (bušeni šipovi)b) u toku izrade šipa razmiče se i zbija se tlo oko šipa da bi se dobio prostor za šip (nabijeni šipovi)

U našoj zemlji se uglavnom koriste bušeni šipovi raznih tehnologija izrade a ranije i nabijeni šipovitehnologije Franki.

Bušeni šipovi velikog prečnika

Rade se u prečnicima od 30 do 300cm, u svim vrstama tla. Za razliku od pobijenih šipova kod bušenihšipova je moguća neposredna in situ provera tla tokom bušenja i eventualna promena planirane dubine fundiranjau zavisnosti od izmenjenih karakteristika tla.

Način izvođenja šipova će zavisiti od vrste tla, nivoa podzemne vode i dužine šipa.U zavisnosti od načina osiguranja bušotine od zarušavanja razlikuju se šipovi bez zacevljenja, sa delimičnim

i potpunim zacevljenjem, kao i šipovi kod koji se osiguranje vrši pomoću suspenzije.Nezacevljene bušotine se koriste kod stabilnih tla. Generalno, za preporuku je čak i u tim uslovima koristiti

kraće uvodne cevi pri površini tla. Ukoliko se ne koristi zacevljenje u nestabilnim vrstama tla mora se bušotinazaštiti pritiskom fluida koji će biti veći od pritiska tla. U tu svrhu se može koristiti voda ili bentonitna ili polimernasuspenzija. Delimično zacevljenje se koristi za pliće nestabilne slojeve tla. Potpuno zacevljenje stabilizuje bušotinui sprečava relaksaciju okolnog tla. Koristi se u slučajevima kada se ne može izvršiti stabilizacija pomoću fluida. KodCFA šipova se ne vrši zacevljenje već stabilnost bušotine omogućava beskonačno svrdlo i tlo koje se nalazi uspirali svrdla.

U zavisnosti od načina postavljanja zaštitne cevi razlikuje se pobijanje cevi pomoću slobodnog pada maljavelike težine, pomoću vibriranja cevi vibrirajućim maljem ili rotiranja cevi.

Spuštanje zaštitne cevi slobodnim padom malja, vibriranjem cevi vibrirajućim maljem i rotiranjem cevi

U zavisnosti od načina iskopa razlikujemo šipove kod kojih se tlo kopa pomoću grajferne kašike, rotirajućegsvrdla ili pomoću vazduha ili vode pod pritiskom.


8

Bušenje tla pomoću grajferne kašike, rotirajućeg svrdla i pomoću vazduha ili vode pod pritiskom

U zavisnosti od uslova na terenu i vrste tla mogu se upotrebiti brojni alati za bušenje tla i stena. To surazličite vrste svrdlala sa zupcima za stenu i svrdala za noževima za tlo kao i korpe sa zupcima za stenu inoževima za tlo.

Alati za bušenje tla: a)svrdlo za stenu sa zupcima, b)svrdlo za tlo sa noževima i c) korpa za tlo sa noževima

Bušeni šipovi građeni pod zaštitom cevi

Ovo su najčešći šipovi kod nas a izvode ih firme: Geosonda – Fundiranje, Novkol i LHR. Rade se uprečnicima od Ø 400 mm do Ø 2000 mm, dubine do 42 m, a u svetu su dostignute i veće dubine. Ovi šipovi seprimenjuju za fundiranje objekata različitih namena, pri zaštiti dubokih iskopa, sanaciji klizišta, fundiranju uzsusedne objekte, a zbog toga što ne proizvode buku i vibracije naročito su pogodni za korišćenje u urbanimsredinama.

Ovi šipovi se izvode tako što se preko teleskopske Kelly šipke prenosi torzija i vertikalna sila pritiska naoruđe za bušenje koje može da bude svrdlo ili korpa. Mogu se raditi sa zacevljenjem i bez zacevljenja. Ovaj sistemse može primeniti na sve tipove tla, uključujući i stene.

Veliki prečnik izvedenih šipova omogućava da pored vertikalne nosivosti primaju i znatne horizontalne sile.Prečnik izvedenog šipa diktira i njegovu vertikalnu nosivost, tako da za prečnike od 400 mm do 2000 mm onaiznosi od 500 kN do 6000 kN.


9

Izrada šipova se odvija u sledećim fazama:

1. Postavi se bušeća garnitura i dovede pribor za bušenje u projektovani položaj šipa. Bušenje započinje, uzavisnosti od vrsta tla, rotacijom zaštitne cevi čime se vrši prosecanje tla i zaštita bušotine od odronjavanjatla.

2. Obavlja se bušenje šipa tako što se na teleskopsku Kelly šipku montira neko od sredstava za bušenje –svrdlo ili korpa koja naizmenično rotira u jednom i drugom smeru i na taj način buši i zahvata tlo u spiralusvrdla. Šipka sa sredstvom za bušenje se izvlači izvan bušotine i istresa zahvaćeno tlo. Nakon toga seopet vraća u bušotinu i nastavlja bušenje tla do projektovane dubine fundiranja. Paralelno sa bušenjem tlaodvija se i rotacija zaštitne cevi čime se vrši prosecanje tla i zaštita bušotine od odronjavanja tla. Po potrebise i cev i šipka mogu nastavljati.

3. U zacevljenu ili nezacevljenu bušotinu se spušta pripremljen armaturni koš po projektu.4. Spušta se u bušotinu kontraktorska cev i obavlja betoniranje odozdo naviše i paralelno izvlači zaštitna cev.5. Izbetoniran i završen šip

Bušeni CFA šipovi - Continuous Flight Auger ( CFA) System

Tehnologija šipova izvedenih pomoću kontinualne spirale je razvijena u Velikoj Britaniji u drugoj polovini XIXveka a od početka XX veka je veoma raširena i kod nas. Šipove po ovoj metodi izvode Geosonda, Novkol, LHR …Izradu CFA šipova karakteriše visoka produktivnost, relativno niska cena, nizak nivo buke i vibracije štoomogućava da se izvode u gotovo svim vrstama tla. Izrada šipova se odvija u tri faze:

1. Bušenje pomoću cevi sa spiralom – svrdlom do projektovane dubine. Nema potrebe za osiguranjembokova iskopa pomoću cevi ili bentonitnom suspenzijom jer stabilnost bušotine obezbeđuje rotirajuće svrdlo.Ovako organizovano bušenje je brže i ekonomičniji od drugih metoda.

2. Nakon dostizanja potrebne dubine, svrdlo se podiže 30 - 40cm i započinje betoniranje bušotine. Odvija setako što se na gornji kraj cevi spirale priključi pumpa za beton i otvara se čep na donjem kraju, čimebeton ispunjava bušotinu. Sa upumpavanjem betona podiže se spirala sa ili bez rotacije.

3. Kada je bušotina ispunjena betonom prinosi se pripremljen armaturni koš koji se u bušotinu može utisnuti saili bez vibracija.

Tokom bušenja se jedan deo tla iz bušotine povlačenjem spirale naviše (uz rotaciju) izvlači na površinu, ajeda deo zbija u okolno tlo. Na taj način se dobija zbijeno tlo u neposrednoj okolini šipa što utiče i na njegovu većunosivost. Osim toga manja je i količina zemlje koju treba ukloniti.

Faze izrade CFA šipova

Oprema za izvođenje ovih šipova je robusna, kompaktna i veoma mobilna, tako da omogućava jednostavantransport, brzo postavljanje i demontažu.

Ukoliko se tokom izrade šipova pojave problemi, relativno je jednostavno da se ponovo izbuši i postavi šip naistom mestu, što eliminiše potrebu za ponovnim projektovanjem grupa šipova i naglavica.

Na ovaj način se izrađuju šipovi prečnika Ø400-Ø600-Ø800-Ø1000mm a dubine i do 20m.


10

FDP (Full displacement piles) - Šipovi sa potpunim zbijanjem okolnog tla

Kod ove vrste šipova šipovi prostor za izradu šipa se dobija potpunim zbijanjem okolnog tla, bez vađenja tlana površinu. Ova tehnologija se primenjuje u vrlo mekom tlu kada je tlo teško pomoću svrdla izvući na površinu. Utakvom tlu je lako pomoću svrdla izvršiti zbijanje okolnog tla i napraviti prostor za šip. Betoniranje se izvodi kao kodCFA šipova.

Izada ovih šipova se odvija u sledećim fazama:

1. Postavi se bušeća garnitura i dovede pribor za bušenje u projektovani položaj šipa.2. Bušenje se odvija rotacijom cevi na čijem kraju se nalazi svrdlo, a ujedno se vrši potiskivanje cevi u tlo.

Obzirom da je tlo veoma meko, na taj način se tlo potiskuje u stranu i pravi prostor za izradu šipa. Bušenjese izvodi do projektovane dubine šipa.

3. Betoniranje se odvija tako što se priključi pumpa za beton i upumpava beton pod pritiskom u stvoreni prostor.Ujedno se vadi cev a svrdlo okreće u smeru bušenja i na taj način zbija beton u zidove bušotine.


Faze izrade FDP šipova

Polje primene ove vrste šipova je:- Kod izuzetno mekih slojeva tla.- Kada je potrebno uraditi potpornu konstrukciju od šipova koji su međusobno bliski ili se dodiruju.- Kod kontaminiranog tla, da bi se izbegla kontaminacija tla na mestu odlaganja tla iz bušotine.

Karakteristike ovih šipova su:- U datom mekom tlu obezbeđuje se dobra nosivost po omotaču šipova jer se tlo oko njih zbija.- Izbegava se vađenje tla na površinu i mogući problemi oko njegovog odvoza i odlaganja.- Izrada šipova se odvija bez vibracija.- Poznata Nemačka firma Bauer izvodi ovu vrstu šipova u prečnicima 420, 510 i 610 mm.

Bušeni šipovi građeni pod zaštitom fluida

Bušeni šipovi se mogu raditi i tako što se zidovi bušotine obezbeđuju pritiskom fluida koji mora biti veći odpritiska tla. U tu svrhu se može koristiti voda ili bentonitna ili polimerna suspenzija.

Posle postavljanja armaturnog koša vrši se izlivanje betona kontraktorskim postupkom – odozdo prema gore.Tom prilikom beton polako istiskuje suspenziju iz bušotine. Paralelno sa betoniranjem vrši se izvlačenje zaštitnecevi.

Izada ovih šipova se odvija u sledećim fazama:

1. Postavi se bušeća garnitura i pribor za bušenje u projektovani položaj šipa. Rotiranjem se zaštitna ceviutisne u tlo i u nju sipa fluid pod čijom zaštitom će biti vršen iskop.

2. Bušenje se odvija rotacijom Kelly cevi na čijem kraju se nalazi korpa za zahvatanje iskopanog materijala.


11

3. Zahvaćeni materijal se uz rotiranje vadi na površinu tla i tu istresa iz kašike. Kašika se zatim vraća u zaštitnucev i nastavlja bušenje. Opisanim postupkom se izvodi bušenje do projektovane dubine šipa, pri čemu se ubušotini stalno održava nivo fluida (isplake) uz njegovo oplemenjivanje (regeneraciju).

4. U bušotinu se spušta kontraktorska cev i obavlja betoniranje odozdo naviše. Paralelno sa sipanjem betonapovlači se kontaktorska cev tako da se stalno drži ispod nivoa sveže betonske mase. Na taj način betonpolako zamenjuje zaštitni fluid u bušotini.


Faze izrade bušenog šipa pod zaštitom fluida

Ovaj metod izrade bušenih šipova se može primeniti u svim vrstama tla. Karakteristike ove tehnologije susledeće:

- Izrada šipova se odvija bez vibracija.- Nema potrebe za zacevljenjem bušotine. Pomoću cevi se štiti samo vrh bušotine.- Šipovi se rade u prečnicima od 400 do 2400 mm a do dubina od 40 i više metara.

Šipovi sistema ,,Hochstrasses Weise’’ (HW)

Osnovni princip izvođenja ovih šipova je sličan principima većine drugih šipova. Bitna razlika u odnosu naostale je u opremi i uređajima za izvođenje. U svetu se HW šipovi rade od druge polovine XX veka a kod nas neštokasnije. Građevinsko preduzeće ,,Mostogradnja˝ izvelo je veliki broj ovih šipova prečnika od 60 ¸150 cm. Dužinešipova su preko 15 m, obično 20 m a a kod nas najviše do 50 m.

Iskop zemlje se obavlja pod zaštitom radne čelične cevi koja se u zemljište utiskuje uz istovremeni pritisak irotiranje. Potrebna oprema je mehanička i hidraulička i relativno teška pa zahteva čvrstu podlogu. U slobodniprostor se ubacuje pripremljeni koš armature i vrši ispunjavanje betonom a zatim sledi vađenje cevi specijalnimpostupkom.

Bitna razlika u odnosu na ostale sisteme je što se oprema za rotiranje i utiskivanje zaštitnih cevi nalazi nasamoj cevi. Ovakav način izvođenja šipova je omogućio izvođenje šipova na svakom mestu pa i u vodi.

Redosled operacija pri izvođenju ovih šipova je sledeći:- Prvo se u zemljište na mestu izrade šipa, zabije pomoćna cev dužine 2.0 ¸4.0m koja služi za obezbeđenje

položaja glavne cevi. Grajferom se iz nje ukloni zemlja.- U ovako pripremljenu bušotinu spušta se cev koja obezbeđuje dalji iskop. Dužina ove zaštitne cevi jednaka

je dužini šipa. Za veće dužine šipova cevi se nastavljaju mehaničkim spojnicama koje moraju osigurati aksijalnusilu i torzionu krutost i vodonepropustljivost. Na gornjem kraju cevi se montira oprema kojom se cev utiskuje, uzistovremeno rotiranje da bi cev lakše prodirala kroz zemljište.

- Iskop zemlje iz zaštitne cevi se, zavisno od osobina zemljišta, obavlja specijalnim bagerom – grajferom ilispecijalnim refulerom. Kada se naiđe na neku čvrstu prepreku, umesto grajferne kašike se koristi specijalno dletotežine oko 20kN. Njime se razbija čvrst materijal i kasnije vadi grajfernom kašikom.

- Kada se sa spuštanjem cevi stigne do potrebne dubine i završi iskop zemlje, u zaštitnu cev se spuštaarmatura.


12

- Betoniranje šipova se izvodi pomoću kontraktorske cevi. Ova cev se spušta do najveće dubine i kakonapreduje betoniranje ova cev se povlači gore. Betoniranje se obavlja kontinuirano. Voda, koja se nađe u cevi,pliva iznad betonske mase i preliva se preko zidova cevi. (U uputstvu Mostogradnje piše: kada je ubačen beton zaprvi odsek prema planu betoniranja, postavlja se poklopac, ubacuje vazduh pod pritiskom, cev rotira i povuče.Zatim se betonira sledeći odsek)

- Izvlačenje zaštitnih cevi kod kraćih šipova se vrši pošto se obavi betoniranje po celoj dužini šipa. Kod dugihšipova sa mehaničkim spojnicama izvlačenje cevi se vrši u više etapa. Da bi cev mogla da se izvuče, na njen gornjikraj se postavlja poklopac koji se hermetički zatvara. Za poklopac se zakači kuka i ubaci vazduh pod pritiskom aistovremeno pusti u rad i uređaj za oscilovanje.

Slika 12. Faze izrade HW šipova

Vučna sila dizalice preko kuke, potisak vazduha i rotiranje omogućuju relativno lako izvlačenje cevi izzemljišta. Beton treba da sadrži dodatak koji deluje da se vezivanje uspori.

Vazduh pod pritiskom uzaštitnoj cevi ima ulogu da:- olakša izvlačenje cevi- beton ugrađen pod pritiskom stvori kompaktnu masu- beton ugrađen pod pritiskom ispuni šupljine koje ostaju posle izvlačenja cevi na kontaktu sa tlom

Franki šipovi

Upotreba ovih šipova je nekad bila jako raširena kod nas. Izvode se po tehnologiji koju je predložioBelgijanac Franki. Faze izrade šipa se sastoje od sledećih operacija:

1. Postavljanje makare i zaštitne cevi na mestu izrade šipa2. Formiranje čepa u donjem delu zaštitne cevi od suve betonske mase, visine 0,80 do 1,0 m.3. Spuštanje zaštitne cevi potiskivanjem betonskog čepa udarima malja. Čep vuče za sobom cev potiskujući

zemljište ispred sebe. Kada se dođe do dobro nosivog sloja ili se kontrolom otpora tla dođe do otkaza(otkaz je trenutak kada prodiranje čepa za seriju od 10 udara malja bude manje od 1 mm) prestaje se saspuštanjem cevi.

4. Formiranje baze šipa. Posle završenog spuštanja cevi, cev se pričvrsti za makaru, dodaje se nova količinabetona i udarcima malja povećanom energijom udara izbija se betonski čep iz cevi. Ispod cevi se formirabetonska masa kruškastog oblika-baza šipa i ona je približno prečnika 1,7 do 2,0 prečnika cevi.

5. Posle formiranja baze šipa dodaju se nove količine betona suvlje konsistencije. Betonska masa se u cevinabija udarima malja i to sa 5 do 6 udara po jednoj dozi betona zapremine 0,2 3m . Istovremeno se izvlačicev pomoću užadi kojima je cev vezana ali vodeći računa da pri izvlačenju u zaštitnoj cevi bude uvekobezbeđen čep od betona visine 10-15cm. Ovi šipovi mogu biti armirani celom dužinom ili samo ugornjem delu. Ako se šip armira celom dužinom, onda se unapred pripremljena armatura spušta odmahpo formiranju baze šipa. Prostor izmedju podužnih šipki mora biti toliki da rad malja bude nesmetan.

6. Potpuno formiran Franki šip. Zaštitna cev je potpuno izvučena a spoljašnje strane šipa su neravne.Proširenja stabla šipa nastaju na račun stišljivosti okolnog zemljišta. Prečnik stabla šipa je za 20% veći odprečnika cevi ( cš d2.1d » ). Iz šipa je ostavljena u potrebnoj dužini podužna armatura za vezu satemeljnom stopom.


13

Za Franki šipove se koriste cevi Ø406 mm; Ø520 mm; Ø 620 mm. Maksimalne dužine ovih šipova su 20-25m pa se cevi u toku rada moraju nastavljati. Šipovi su obično vertikalni ali mogu biti i kosi sa nagibom do 20°prema vertikali.

Težina malja kojim se nabija beton iznosi od 20 ¸40kN pa se u toku rada u tlu javljaju jake vibracije i potresi.Poseban problem je izvođenje ovih šipova u grupi. Pošto beton pojedinih šipova ne stigne da veže, može doći dooštećenja pri izradi susednih šipova usled jakih potresa. Jedna mašina (makara) može zabiti do deset šipovadnevno.

Nosivost Franki šipova, zavisno od prečnika, iznosi od 500kN do 1200kN . Na povećanje nosivosti šipovautiče zbijanje tla oko zidova cevi a takođe i upijanje vode iz tla jer je betonska masa šipa suvlje konsistencije.

4. SREDSTVA ZA ZABIJANJE I UTISKIVANJE ŠIPOVA

Danas je u primeni preko stotinu vrsta šipova od čega su 80 vrsta gotovi šipovi. Znatan deo troškova šipnogtemelja čine izdaci za zabijanje ili utiskivanje šipova. Šipovi su različiti, različitog materijala, različitih mehaničkihosobina, različite težine i dužine i zabijaju se u različite vrste tla. Osnovni zahtevi koji se postavljaju pri izboru ovihsredstava su:

- da izdaci za zabijanje i utiskivanje šipova budu što manji i- da se ista sredstva, sa malim izmenama mogu primeniti za što veći broj različitih šipova u različitim vrstama

tla.

4.1 Sredstva za zabijanje šipova (informativno)

Za zabijanje šipova se koriste specijalne mašine-makare koje se mogu kretati po šinama postavljenim nagradilištu ili su snabdevene gumenim točkovima, samohodne su i vrlo pokretljive. Mogu se postavljati na plovnimobjektima.

Osnovni delovi makare su: postolje, konstrukcija tornja koja nosi vođice i malj, vođice za kretanje malja i zapostizanje određenog pravca zabijanja, malj za zabijanje i na kraju sredstva za pokretanje odnosno rukovanje.

Makare mogu biti električne, na dizel pogon ili pneumatski pogon (zbijeni vazduh).Maljevi su najvažniji delovi makare i po konstrukciji mogu biti veoma različiti.

6. PRORAČUN TEMELJA SA ŠIPOVIMA

Proračun temelja sa šipovima obuhvata:

- definisanje opterećenja koje deluje na temelj (stalno i povremeno)- proučavanje svojstava tla- izbor stope, njenog oblika i približne veličine (pravougaona, kružna, prstenasta itd.)- izbor vrste i dimenzija šipa- sračunavanje nosivosti šipa- proračun temelja kao celine- konačno određivanje dimenzija stope- kontrola sleganja temelja kao celine


14

6.1. Nosivost šipova

Granična nosivost šipa je ona sila usled koje dolazi do sloma tla oko omotača i ispod baze šipa. Ukupnagranična nosivost je jednaka zbiru granične nosivosti baze (vrha) i omotača šipa.

ofvff NNN +=

Zbog velike dubine na kojoj se nalazi vrh šipa, ravni po kojima nastaje lom ne izbijaju na površinu terena.Kod Meyerhof-a ravni loma se uvidu logaritamske spirale savijaju prema šipu.

Dozvoljeno opterećenje tla je ono opterećenje sa kojim se šip računa, a koje uzima u obzir sve nepovoljneuticaje koji se mogu javiti. Dozvoljeno opterećenje se dobija preko granične nosivosti korišćenjem faktora sigurnostitj.

s

fd F

NN =

fN - granična nosivost šipa

dN - dozvoljeno opterećenje šipa

Pretpostavljeni mehanizam loma u području vrha šipa

Nosivost šipa (granična ili dozvoljena) može se odrediti na više načina:

a) prema računskim statičkim obrascima s obzirom na stepen mobilizacije otpornosti tlab) prema obrascima s obzirom na otpornost pri pobijanju šipova (dinamičke metode)c) prema rezultatima ispitivanja tla “in situ“ – penetraciono sondiranjed) na osnovu iskustva na već izvedenim šipovima u sličnom tlue) probnim opterećenjem šipa

Prema našem “Pravilniku“ dozvoljeno opterećenje šipa se mora dokazati najmanje na dva od gore navedenihnačina.

a) Proračun nosivosti šipa prema računskim statičkim obrascima

Niz autora (Dör, Berezancev, Meyerhof) dali su rešenja i izraze za granično i dozvoljeno opterećenje šipova.Sva ta rešenja su dobijena uz razne pretpostavke mehanizma prenosa sila na tlo. Kao posledica različitih pristupaproblemu, dobijaju se i različite vrednosti nosivosti šipova.

Dozvoljeno opterećenje prema našem Pravilniku

Našim propisima za fundiranje predviđen je izraz za sračunavanje dozvoljenog opterećenja šipa u kome sekoriste parametri čvrstoće na smicanje (kohezija – c i ugao unutrašnjeg trenja – φ) i to sa svojim mobilisanimvrednostima. Taj izraz glasi:

pqd pAqAN += (kN)

qqA - nosivost vrha šipa

ppA - nosivost omotača šipa


15

)( 2mAq - površina poprečnog preseka u nivou vrha šipa

)m/kN(q 2 - specifično dozvoljeno opterećenje tla u nivou vrha šipa2(mAp ) - površina omotača šipa

)m/kN(p 2 - dozvoljeno specifično opterećenje trenjem nosećih slojeva uz omotač sračunato u sredini sloja(prosečno).

crmqrsdr NCNKNrq ×+××+××= dg g (kN/m2)

g - zapreminska težina tla u nivou vrha (kN/m3)r - poluprečnik ili polustranica baze (m)

dd - vertikalni pritisak od sopstvene težine tla (kN/m2)

msK jsin1-= - koeficijenat zemljanog pritiska u stanjumirovanja

mj - mobilisani ugao unutrašnjeg trenja

j

jjFtgtg m =

8,12,1 ¸=jF (najčešće )5,1=jF - faktor sigurnosti zaugao unutrašnjeg preseka

mC - mobilisana kohezija (kN/m2)

cm F

CC = ; 32 ¸=cF (najčešće 2,5) – faktor sigurnosti za koheziju

rqrcr NNN g,, - faktori nosivosti zavisni od mj (očitavanje sa dijagrama)Dozvoljeno specifično opterećenje na trenje se računa u sredini sloja koji može da prenosi opterećenje trenjem,odnosno računa se prosečno trenje. Veličina specifičnog trenja je data izrazom:

msom tgKCp jd ××+= (kN/m2)

mC - mobilisana kohezija za odgovarajući sloj

mj - mobilisani ugao unutrašnjeg trenja za odgovarajući sloj

od ( kN/m2) - pritisak od sopstvene težine tla u sredini odgovarajućeg sloja

Ako ima više različitih geomehaničkih slojeva za svaki se mora sračunati trenje po omotaču pa je konačno:

å=

++==×m

ipnnpppiip ApApApApAp

12211 ..... (kN)

Baza (vrh) šipa može biti bez proširenja, proširena ili sužena površina poprečnog preseka qA (m2). Računa se nasledeći način:

baza bez proširenja proširena baza sužena baza


16

Negativno trenje

Negativno trenje po omotaču šipa

Poseban oblik vertikalnog dodatnog opterećenja šipa predstavljanegativno trenje po omotaču šipa. Naime, ako je šip zabijen u višeslojnotlo gde neki od slojeva nije konsolidovan, može doći usled naknadnonanetog opterećenja do sleganja takvog sloja. Pri sleganju tlo trenjempovlači šip za sobom i to naročito ako je hrapava površina omotača šipa.Veličina negativnog trenja se može odrediti po postupku datom zapozitivno trenje.

Negativno trenje je karakteristično za gornji deo šipa, dakle tamogde su površinski nedovoljno konsolidovani slojevi (prašinasta tla,rastresiti slojevi, jače stišljivi slojevi itd.)

pnnpqd AppAqAN -+= (kN)

b) Proračun nosivosti šipa dinamičkim metodama

Pri određivanju dozvoljenog opterećenja šipa uzima se u obzir otpornost koja se registruje pri zabijanjušipova. U nastojanju da se izbegne veći broj skupih i dugotrajnih probnih opterećenja, istarživači su nastojali dadođu do odgovarajućeg izraza za dozvoljeno opterećenje šipa merenjima u toku zabijanja šipa.

Prilikom zabijanja gotovih šipova (drveni, čelični, armirano-betonski) može se meriti energija zabijanja iveličina prodiranja šipa u tlo.

Izjednačavanjem utrošene energije zabijanja W·H i obavljenog rada otporne sile fN na putu koji je jednak

prodiranju šipa u tlo može se odrediti nosivost šipa fN . Dakle:

Skica uz proračun dozvoljenog opterećenjadinamičkim metodama

uf KsNHW ××=×gde je:

W - težina maljaH - visina padanja malja

fN - granična nosivost (otporna sila)s - pomeranje šipa pri jednom udaru

uK - koeficijent zavisan od faktoraWWp

i 2sEALHW

p ××××

pW - težina šipa sa zaštitnom kapom

L - dužina šipaA - površina poprečnog preseka šipa

pE - modul elastičnosti šipa

( uK se očitava sa dijagrama u članu 153. propisa za Fundiranje)

Našim Pravilnikom je dat izraz za graničnu nosivost i dozvoljeno opterećenje šipa po Janbu-u:

uf Ks

HWN××

= Þs

fd F

NN = ( 32 ¸=sF )

e) Proračun nosivosti šipa probnim opterećenjem

Probnim opterećenjem šipa meri se sila fN koja izaziva potpun slom tla oko šipa i ispod njegove baze. Silase nanosi na šip dobro centrisanom hidrauličkom presom koja se odupire o odgovarajuću konstrukciju iznad šipa.Ta konstrukcija iznad šipa može biti sanduk sa teretom, teški betonski blokovi i sl. Umesto te konstrukcije mogu sekoristiti već zabijeni šipovi preko kojih se učvrsti greda o koju se odupire hidraulična presa (ovi šipovi su sadaopterećeni na čupanje).

Odgovarajućom mernom tehnikom prati se pomeranje šipa, njegovo skraćenje i raspodela sile na deo koji seprenosi po omotaču i deo koji se prenosi preko baze šipa.


17

Šipovi se mogu opterećivati na više načina:

1. opterećenje delovima (intervalima) sile koji se održavaju do konsolidacije

2. opterećenje se povećava kontinualno uz konstantnu brzinu sleganja

3. opterećenje jednako delovima sile u jednakim vremenskim razmacima od 60min.

6.2. Nosivost šipova u grupi

Temelj sa šipovima čini temeljna stopa ispod koje se obično nalazi grupa šipova. Ukupna sila koju grupa šipovamože da primi trebalo bi da bude jednaka proizvodu broja šipova i dopuštenog opterećenja jednog šipa. Međutim,ispitivanja su pokazala da je ukupna nosivost grupe šipova manja od navedenog proizvoda. Razlozi za to susledeći:

1. sila koja deluje na šip prenosi se jednim delom trenjem do ravni baza šipova a drugim delom preko same baze.Intezitet i polje napona ispod jednog šipa manji su nego ispod cele grupe, jer se polja napona pojedinih šipova ugrupi superponiraju. Uz podjednako opterećenje svakog šipa više će da se sleže cela grupa nego samo jedan šip.

2. Kod grupe šipova se dobija relativno velika zbijenost tla između šipova. Šipovi zajedno sa zbijenim zemljištemčine jednu celinu. Opterećenje od konstrukcije se prenosi trenjem po omotaču grupe (omotač grupe je površinakoja obuhvata grupu šipova kao celinu). Nosivost po tom omotaču je manja nego nosivost dobijena množenjembroja šipova sa nosivošću po omotaču jednog šipa.

Raspodela napona u ravni baza šipova za grupu šipova

Ispitivanja su pokazala da umanjenje nosivosti zavisi od oblika i dimenzija grupe, od vrste tla i dužine šipa.Postoji više metoda preko kojih se može sračunati koeficijent umanjenja nosivosti šipova.

Po Konvers – Labaru (Converse – Labare) je:

mnn)m(m)n(e

90111 -+-

-= jn - broj redova u grupim - broj šipova u reduj - ugao u stepenima čiji je tangens dš/s t.j. tgφ= dš/s(dš – prečnik šipa; s – rastojanje između težišta poprečnih preseka šipova)

Druga metoda je metoda Los Anđeles kod koje je:

( ) ( ) ( )( )[ ]1n1m21mn1nmnms

d1e š --+-+-×××

-=p

Nosivost jednog šipa u grupi je

dgd NeN ×=

pri čemu je dN nosivost pojedinačnog šipa. Sračunata vrednost e je manja od 1.

Do superpozicije polja napona neće doći ako je osovinsko rastojanje šipova R2s ³ gde je R radijus površineispod baze šipa na koji se prenosi pritisak.


18

20 a××

=tgHd

R š

gde je:

šd - prečnik šipa

0H - dužina šipaa - ugao prenošenja opterećenja kroz zemljište

6.3. Potreban broj šipova

Određivanje broja šipova je vezano, u prvom redu, sa izborom vrste šipova i pravilnom procenom osobinaslojeva zemljišta u kome su predviđeni šipovi:

Ako se dobro nosivi sloj (stena) nalazi na dubini 15 – 20m najbolje je primeniti stojeće šipove. U tom slučajutreba težiti što manjem broju šipova na račun povećanja dimenzija poprečnog preseka. Pri određivanju brojalebdećih šipova nema posebnih uslova. Ekonomski je uvek povoljniji temelj sa manjim brojem dužih šipova negotemelj sa većim brojem kraćih šipova.

Pre određivanja broja šipova mora biti usvojena dubina na kojoj će biti donja površina stope, izabrana vrstašipova i njihove dimenzije i sračunata nosivost šipova.

- centrično opterećenje

Centričnim opterećenjem smatra se opterećenje kod koga rezultantadeluje u težištu grupe šipova. Broj šipova se tada određuje prema izrazu:

d

t

d NGN

NVn +

== å - broj šipova

ukupno vertikalno opterećenje svedeno do donje površine temelja

dN - dozvoljeno opterećenje šipa

- ekscentrično opterećenje

Kada je opterećenje ekscentrično rezultanta opterećenjamože imati stalan ili promenljiv ekscentricitet. Za temelje sastalnim ekscentricitetom, broj šipova se može odrediti kao zacentrično opterećene temelje, pod uslovom da se šipovi takorasporede da rezultanta deluje u težištu sistema šipova.

d

t

d NGN

NVn +

== å

Najmanje rastojanje između šipova mora iznositi 3dš.


19

Kada nije moguće ostvariti centrično opterećenje bilo da je upitanju stalan ili promenljiv ekscentricitet broj šipova je:

h×= å

dNVn

h - koeficijent uvećanja broja šipova kojim se obuhvata uticajnejednakih pritisaka na ivicama temelja i promenljivost položajarezultante.

(najčešće h = 1.1¸1.5)

6.4. Raspored šipova

Kada je određen potreban broj šipova treba ih rasporediti u osnovi temelja. Raspored šipova zavisi od oblikatemelja u osnovi i od prirode opterećenja:

Šipovi se mogu rasporediti zavisno od oblika temelja u osnovi u redovima u šahovskom rasporedu ili pokoncentričnim krugovima. Pri tome treba težiti smanjivanju dimenzija temeljne stope do konstruktivnog minimumakako bi smanjili zemljane radove i količinu betona za temeljnu stopu. Znači, razmak između šipova treba da budeminimalan. Međutim, ako su dimenzije stope veće iz konstruktivnih razloga, između šipova može biti i većerastojanje.

Raspored šipova u redovima Radijalni raspored po koncentričnim krugovima

šš d3³l - osovinsko najmanje rastojanje između dva šipa u redu.

Najmanje dozvoljeno rastojanje od osovine šipa do ivice stope je:

šš d,k 51³ - za nearmirane stopa

šš d,k 70³ - za armirane stopa6.5. Veza šipa i stope

Sile se sa konstrukcije obično prenose na više šipova. Njihovo zajedničko sudelovanje u primanju i prenosusila osiguraće se preko naglavne ploče (naglavnice).

Dubina zalaska šipa u stopu zavisi od vrste materijala šipa i od sila koje preuzima.

Drveni pritisnut šip Drveni zategnut šip Betonski i arm.betonski pritisnuti šipovi


20

Armiranobetonski zategnut i pritisnut šip Povezivanje AB šipova i AB naglavne ploče

Šipovi betonirani u zemljištu

Veza čeličnih šipova i stopeKada je naglavna ploča od armiranog betona, oslobađa se armatura šipa razbijanjem glave i sidri u nagavnicu. Pritome betonski, nerazbijeni deo mora zaći bar 10cm u naglavnicu. Kod pritisnutih šipova oslobođena armaturaostaje ravna a kod zategnutih se povija.

6.6. Izračunavanje sila u šipovima analitičkim postupkom Temelji sa vertikalnim šipovima

Šipovi su na gornjem kraju povezani naglavnom pločom – naglavnicom koja može biti kruta ili savitljiva(deformabilna). Dovoljno kruta naglavnica ravnomernije raspodeljuje opterećenje na sve šipove dok se kodsavitljive naglavnice opterećenje preraspodeljuje na šipove zavisno od pomerljivosti dela temelja na kome se šipovinalaze.

Proračunavajući sile u šipovima usvajamo da svo opterećenje prenose samo šipovi. Naglavna ploča na tlone prenosi nikakvo opterećenje pa ni svoju sopstvenu težinu. Naime, postoji mogućnost sleganja tla podnaglavnicom, pa se težina same naglavnice i nasipa nad njom prenosi na šipove.

Na temelj u opštem slučaju mogu delovati vertikalna i horizontalna sila. Ako je horizontalna sila manja (ugaonagiba rezultante manji od 50) šipovi mogu biti vertikalni. Kada je horizontalna sila znatna primenjuju se kosi šipovi.

Postupak sračunavanja sila u šipovima se sastoji u:

- određivanju težišta sistema šipova Ts- svođenju opterećenja u težište sistema- određivanju sila u šipovima

Ekscentrično opterećeni šipovi (momenti promenljivog smera) - simetričan raspored šipova

- pri sračunavanju sila u šipovima opterećenje se svodi u težište sistema šipova- za simetričan raspored šipova težište osnove stope i težište sistema šipova se poklapaju- za vertikalne šipove sile pritiska u glavama šipova su ujedno i sile u šipovima


21

Svedeno u težište sitema šipova opterećenje je:

å g×××+=+= srfst DBLNGNV

å ×+= styxx hHMM

å ×+= stxyy hHMM

normalni napon u poprečnom preseku jednog šipa je:

F/xIM

yIM

FV

y

y

x

x ××±×±= åååås

xI

MFy

IMF

FnVF

Fy

y

x

x ××

±××

±××

=× ååås

å ×= FnFn - broj šipovaF - površina poprečnog preseka jednog šipa

s×F - vertikalna sila pritiska u glavi šipa

å=

=n

iiII

1- moment inercije grupe šipova jednak je zbiru momenata inercije svih šipova u odnosu na odgovarajuću

osu koja prolazi kroz težište sistema šipova

20ii

xi yFII ×+= - moment inercije za i -ti šip u odnosu na x osu0iI - sopstveni moment inercije za i -ti šip (zanemaruje se u odnosu na položajni zbog male vrednosti)

2iyF × - položajni moment inercije za i -ti šip

20ii

yi xFII ×+= - moment inercije za i -ti šip u odnosu na y osu0iI - sopstveni moment inercije za i -ti šip (zanemaruje se u odnosu na položajni zbog male vrednosti)

2ixF × - položajni moment inercije za i -ti šip

Tako dobijamo da su momenti inercija svih šipova u odnosu na x, odnosno y osu:

åå==

×==n

ii

n

i

xix yFII

1

2

1åå==

×==n

ii

n

i

yiy xFII

1

2

1

pa je konačno sila u glavi i-tog šipa:

in

1i

2i

yin

1i

2i

xiši x

xF

MFy

yF

MFnV

PS ××

×±×

×

×±==

åå

ååå

==

in

ii

yin

ii

xiši x

x

My

y

MnVPS ×±×±==

å

å

å

åå

== 1

2

1

2 (kN)

(Za vertikalne šipove je sila pritiska u glavi šipa jednaka sili u šipu)


22

U predhodnim izrazima je:

n - ukupan broj šipova

iy - rastojanje i - tog šipa mereno po y osi od x ose koja prolazi kroz težište sistema

ix - rastojnje po x osi za i -ti šip mereno od y ose koja prolazi kroz težište sistema

å=

n

iiy

1

2 , å=

n

iix

1

2 - zbir kvadrata rastojanja po svim šipovima

maksimalna sila - dmaxn

ii

ymaxn

ii

xmaxš Nx

x

My

y

MnVS £×+×+=

å

å

å

åå

== 1

2

1

2

minimalna sila - maxi

ymax

i

xminš x

x

My

yM

nVS ×-×-=

åå

ååå

22

Ukoliko je minšS sila pritiska onda mora biti ispunjen uslov minšS dN£ , a ukoliko je sila zatezanja onda mora biti

ispunjen uslov minšS zatezanjedozvoljenošS ×£ .

Za centrično opterećenje:

å ×××+=+= srfsst DBLNGNV g

nVS š

å= ( KN ) – svi šipovi primaju istu silu

dš NS £(Ako je dš NS > mora se povećati broj šipova ili se mora povećati nosivost šipapromenom njegove dužine ili poprečnog preseka)

Manju horizontalnu komponentu mogu da prime vertikalni šipovi. Ukupna horizontalna komponenta sepodjednako deli na sve šipove:

nRS H

šH = (kN)

Sa horizontalnom silom do 20kN može se opteretiti vertikalni šip ako je ugrađen najmanje 4m u nevezano tlomale zbijenosti ili vezano tlo plastične konsistencije. Sa horizontalnom silom do 40kN može se opteretiti vertikalnišip ako je ugrađen najmanje 2.5m u nevezano tlo velike zbijenosti ili vezano čvršće konzistencije.

U slučaju da se moraju primeniti kosi šipovi (znatna horizontalna komponenta) sila u šipu iznosi:

aba

cos)cos(PS iši

-=

a - ugao nagiba rezultante prema vertikalib - ugao nagiba šipa


23

Izvođenje kosih šipova je teže i komplikovanije. U slučaju neophodne primene kosi šipovi se mogu izvoditi sanajvećim nagibom (18°¸20°) prema vertikali.

Ekscentrično opterećeni šipovi (momenti stalnog smera)

Pri ekscentričnom opterećenju šipova momentima stalnog smera moguće je na dva načina sprovesti izjednačavanje sila među šipovima: nesimetričnim rasporedom šipova unutar naglavnice ili centrisanjem naglavnice uodnosu na stub.

Nesimetričan raspored šipova (vertikalni šipovi)

U slučaju nesimetričnog rasporeda šipova pojavljuje se veći broj šipova na onoj strani stope koja je višeopterećena. Potrebno je prvo odrediti težište sistema šipova i ukupno opterećenje dovesti u težište sistema šipova.

Nesimetričan raspored šipova može biti po jednoj ili po obe ose. Ovde će biti dat nesimetričan rasporedšipova po jednoj osi.

Težište sistema šipova se više ne poklapa sa težištem osnove stope.Položaj težišta sistema šipova se mora odmah odrediti jer se i ovde opterećenje svodi u tu tačku.

s - položaj težišta sistema šipova u odnosu na prvi red šipova (ili u odnosu na ivicu stope)

n

nn

FFFeFeFeFs

+++×++×+×

=...

....

21

2211

iF - poprečni presek i - tog šipa

FFFF n === ...21

n

e

Fn

eFs

n

ii

n

ii åå

== =×

×= 11

n - ukupan broj šipova

ie - rastojanje svakog šipa od prvog reda u odnosu na koji se računa težište sistema

U težištu sistema šipova sT ukupno opterećenje je:

å += tGNV

å ×-×+= eNhHMM styxx

å = OM y ili å yM ¹0

in

ii

yin

ii

xši x

x

My

y

MnV

S ×±×±=

åå

ååå

== 1

2

1

2

dš NS £max

Ukoliko je minšS sila pritiska onda mora biti ispunjen

uslov minšS dN£ , a ukoliko je sila zatezanja onda

mora biti ispunjen uslov minšS zatezanjedozvoljenošS ×£ .


24

Simetričan raspored šipova (nesimetrična stopa)

å += tGNV

å ×-×+= eNhHMM styxx

å = OM y ili å yM ¹0

in

ii

yin

ii

xši x

x

My

y

MnV

S ×±×±=

åå

ååå

== 1

2

1

2

dš NS £max

Stopa kružnog oblika

å += tGNV

M - ukupni moment

in

ii

i rr

MnVS ×±=

å

å

=1

2

2

222

211

2 rnrnri +=S

1n - broj šipova u prvom redu

2n - broj šipova u drugom redu

temelji sa Šipovima · duboki temelji – temelji sa šipovima prof. dr zoran bonić 2 c) prema...

Documents