UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO, PROMETNO INŽENIRSTVO IN ARHITEKTURO Sašo Bezjak ANALIZA IN PRIMERJAVA DVEH VRST PLITVEGA TEMELJENJA GOSTINSKEGA OBJEKTA Diplomska naloga Ptuj, september 2016
Smetanova ulica 17 2000 Maribor, Slovenija Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa VS ANALIZA IN PRIMERJAVA DVEH VRST PLITVEGA TEMELJENJA GOSTINSKEGA OBJEKTA Študent: Študijski program: Smer: Sašo BEZJAK visokošolski, Gradbeništvo operativno-konstrukcijska Mentor: Somentor: izr. prof. dr. Stanislav ŠKRABL, univ. dipl. inž. grad. doc. dr. Borut MACUH, univ. dipl. inž. grad. Ptuj, september 2016
III
IV ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju dr. Stanislavu Škrablu za pomoč in stalno razpoložljivost. Hvala tudi somentorju dr. Borut Macuhu. Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili študij in vsem preostalim, ki so me spodbujali, mi stali ob strani ter verjeli vame.
V ANALIZA IN PRIMERJAVA DVEH VRST PLITVEGA TEMELJENJA GOSTINSKEGA OBJEKTA Ključne besede: plitvo temeljenje, statična analiza, modul reakcije tal, Winkler, geomehansko poročilo UDK: 624.15:692.115(043.2) Povzetek: V diplomski nalogi so predstavljeni nekateri načini plitvega temeljenja, vrste temeljev, postopki dimenzioniranja temeljev, prednostih in slabostih posameznih vrst temeljev, pregled geomehanskega poročila in izvleček podatkov, potrebnih za projektiranje plitvih temeljev stavb, opis modula reakcije tal, možnosti izbire modela temeljnih tal, ki jih ima projektant na izbiro in raziskava natančnosti izbranega modela. V nalogi je prikaz preračuna statike in dimenzioniranja pasovnih temeljev ter temeljne plošče manjšega gostinskega objekta. Analizirali smo tudi vpliv različnih modulov reakcij tal na temeljno ploščo in pasovne temelje objekta. Vsi preračuni v diplomski nalogi so opravljeni s programsko opremo za statično analizo TOWER, katerega kratki opis je priložen v pričujoči diplomski nalogi.
VI ANALYSIS AND COMPARISON OF TWO TYPES OF CATERING FACILITY SHALLOW FOUNDATION Key words: shallow foundations, statical analysis, modulus of subgrade reaction, Winkler, geomechanical report UDK: 624.15:692.115(043.2) Abstract This diploma work presents some of the ways of shallow foundation, types of foundations, procedures of dimensioning foundations, advantages and disadvantages of various types of foundations, review of geomechanical reports and extract of data necessary for the design of shallow foundations of the buildings, a description of the modulus of subgrade reaction, choice model of ground that has designer in choice and study of accuracy the model chosen. The task is to show the calculations of statics and dimensioning strip foundations and foundation slab of small catering facility. We also analyzed the impact of the various modules of subgradel reaction on the base plate and strip foundations of the building. All calculations in this thesis are carried out with the software for static analysis TOWER, whose brief description is included in the present thesis.
VII VSEBINA 1. UVOD... 1 1.1 PREDMET DIPLOMSKEGA DELA IN OPIS PROBLEMA... 1 1.2 NAMEN IN CILJI NALOGE... 1 1.3 METODE DELA... 1 2. SPLOŠNO O TEMELJENJU... 2 2.1 POSTOPEK DOLOČITVE TEMELJEV... 2 2.2 GEOMEHANSKO POROČILO... 2 2.3 ANALIZA NOSILNOSTI TAL... 4 2.4 WINKLERJEV MODEL... 5 2.5 VRSTE TEMELJENJA... 6 2.5.1 Plitvo temeljenje... 7 2.5.2 Globoko temeljenje... 10 2.6 POSLEDICE NEPRAVILNEGA TEMELJENJA... 11 3. OBRAVNAVANI OBJEKT... 12 3.1 POVZETEK TEHNIČNEGA POROČILA... 12 3.2 GEOLOŠKE IN HIDROLOŠKE ZNAČILNOSTI OBRAVNAVANEGA OBMOČJA 13 3.3 NAČRTI ARHITEKTURE... 13 4. STATIČNI IZRAČUN TER DIMENZIONIRANJE PASOVNIH TEMELJEV IN TEMELJNE PLOŠČE... 17 4.1 ANALIZA OBTEŽB... 17 4.2 REZULTATI PRERAČUNA ZA TEMELJNO PLOŠČO... 18 4.3 REZULTATI PRERAČUNA ZA PASOVNE TEMELJE... 25 5. VPLIV RAZLIČNEGA MODULA REAKCIJE TAL NA TEMELJE... 39 5.1 VPLIV NA KOLIČINO ARMATURE... 40 5.2 VPLIV NA NAPETOSTI V TLEH... 46 5.3 POVZETEK REZULTATOV... 51 6. KALKULACIJA STROŠKOV GRADNJE... 53 6.1 TEMELJNA PLOŠČA... 53 6.2 PASOVNI TEMELJI... 54 6.3 POVZETEK REZULTATOV... 55 7. ZAKLJUČEK... 56 8. LITERATURA... 57 9. PRILOGE... 58
VIII 9.1 KAZALO SLIK... 58 9.2 NASLOV ŠTUDENTA... 60 9.3 KRATEK ŽIVLJENJEPIS... 60
IX UPORABLJENI SIMBOLI E - modul elastičnosti Ev1, Ev2 - deformacijski modul k - modul reakcije tal Wmax - maksimalni posedek Wmin - minimalni posedek - Poissonov količnik
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 1 1. UVOD 1.1 PREDMET DIPLOMSKEGA DELA IN OPIS PROBLEMA Predmet diplomskega dela je pregled in opis vrst plitvega temeljenja, potrebnih postopkov od pričetka načrtovanja do izvedbe ter primerjava pasovnih temeljev in temeljne plošče na primeru gostinskega objekta v Markovcih. 1.2 NAMEN IN CILJI NALOGE Namen naloge je pregledati in oceniti prednosti in slabosti določene vrste temeljenja, od načrtovanja, zahtevnosti izvedbe, obnašanja v projektni življenjski dobi ter končne finančne konstrukcije. Cilji naloge: - analiza vpliva modula reakcije tal na količino armature v temelju, - analiza vpliva modula reakcije tal na napetosti v temeljnih tleh in - ocena možnosti cenejšega temeljenja obravnavanega objekta v Markovcih. 1.3 METODE DELA Preučili bomo literaturo na temo plitvega temeljenja, predstavili bomo postopek določitve temeljev s pričetkom pri geomehanskih preiskavah in geomehanskem poročilu, nato bomo predstavili projektiranje temeljev s predstavitvijo različnih modelov temeljnih tal in opisom modula reakcije tal. Opravili bomo tudi kalkulacijsko oceno stroškov s primerjavo med pasovnimi temelji in ploščo. Za vse izračune bomo uporabili programsko opremo za statično analizo TOWER.
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 2 2. SPLOŠNO O TEMELJENJU Temeljenje je eden najpomembnejših gradbenih posegov za zagotovitev varnosti in stabilnosti objektov. Temelj mora prenesti vso koristno in lastno obtežbo objekta v temeljna tla. Vrsta temeljenja in dimenzije temeljev se določijo na podlagi vrste, oblike in nosilnosti temeljnih tal ter oblike, teže in namembnosti objekta. Že naši predniki so spoznali, da so za varno hišo potrebni temelji. Tako po vsej Sloveniji najdemo ostanke zidanih temeljev, temelje zložene iz kamenja, temelje vkopanih kamnitih blokov in celo ostanke lesenih temeljev (npr. na Ljubljanskem barju so odkrili 4000 let stare temelje koliščarskega naselja). (Slokan I., 2000) Kot zanimivost še omenimo, da ima temelj najvišjega stebra viadukta Črni Kal temelj elipsaste oblike premera 12 m x 15 m in 22 m globine. (Slokan I., 2000) 2.1 POSTOPEK DOLOČITVE TEMELJEV Po zakonodaji RS lahko na neogroženih območjih načrt temeljev manjših objektov izdela projektant, kjer pa pogoju neogroženosti ni zadoščeno, moramo vlogi za pridobitev gradbenega dovoljenja priložiti geomehansko poročilo. (Temeljenje, prvi gradbeni poseg pri gradnji hiše 2016) 2.2 GEOMEHANSKO POROČILO V okviru geomehanskega poročila se opravijo terenske preiskave: SONDAŽNA DELA - Sondažne jame (za manjše globine preiskav nad podtalno vodo) (Škrabl S., zapiski) - Sondažne vrtine (preiskave na globinah nad 4 m) (Škrabl S., zapiski) - Sondažni rov (zahtevnejše preiskave) (Škrabl S., zapiski) - Zraven sondažnih del je treba meriti nivo podtalne vode (Škrabl S., zapiski) VIZUALNA IDENTIFIKACIJA ZEMLJIN
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 3 - Velikost in oblika zrn - Delež finih frakcij - Stopnja plastičnosti (Škrabl S., zapiski) - Vonj in barva (Škrabl S., zapiski) GEOTEHNIČNI POPIS Geotehnični popis se izdeluje skozi vse faze preiskav oz. se ustrezno dopolnjuje. Sestavlja ga klasificiran prerez plasti zemljin in hribin. TERENSKE MERITVE - Penetracijske preiskave (odpor tal proti prodiranju teles standardizirane oblike) - Preiskava nedrenirane strižne trdnosti s krilno sondo (strižni odpor posameznega sloja zemljine) (Žlender B., Dolinar B., 2012) - Presiometrski preizkus (elastoplastične karakteristike zemljin) (Žlender B., Dolinar B., 2012) - Ploskovni dilatometrski preizkus (določanje slojevitosti, strižne trdnosti in deformacijske lastnosti) - Meritev vodoprepustnosti (Žlender B., Dolinar B., 2012) - Geofizikalne preiskave - Monitoring (Inklinometrske preiskave, posedki, napetosti v tleh, kontaktnih tlakov, deformacij temeljev, meritev sil v sidrih) (Škrabl S., zapiski) - Krožna obremenilna plošča (določanje modula stisljivosti in deformacijskih modulov Ev1 in Ev2). LABORATORIJSKE PREISKAVE - Zrnavost (Škrabl S., zapiski) - Plastičnost in konsistenca (Škrabl S., zapiski) - Prepustnost (Škrabl S., zapiski) - Stisljivost in prožnost (Žlender B., Dolinar B., 2012) - Trdnost (Žlender B., Dolinar B., 2012)
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 4 - Količnik ali delež por - Vlažnost - Meja krčenja - Prostorninska teža in gostota (Škrabl S., zapiski) - Suha prostorninska teža (Žlender B., Dolinar B., 2012) - Specifična teža trdnine (Škrabl S., zapiski) Na podlagi potrebnih preiskav geomehanik sestavi geomehansko poročilo, ki predstavlja osnovo projektantu za določitev karakteristik temeljnih tal, katere so podlaga za statični preračun. GEOMEHANSKO POROČILO ZA STAVBO MORA VKLJUČEVATI NASLEDNJE: - izračun projektna odpornosti tal, - ocene pričakovanih posedkov, - prisotnost talnih voda, - način izkopa gradbene jame in - ocene vplivov na sosednje objekte. Zraven podatkov potrebnih za statični preračun poda tudi smernice za temeljenje: - način temeljenja, - vrsto temeljev, - globino temeljenja, - nakloni brežin, - potreba po podpornih/opornih zidovih, - način odvodnjavanja. 2.3 ANALIZA NOSILNOSTI TAL Za dimenzioniranje temeljev je potrebno upoštevati notranje sile in momente ter kontaktne tlake med temelji in tlemi. Za izračun kontaktnih tlakov moramo poznati dokaj natančen posedek temeljnih tal, ki pa zavisi od izbire modela ponašanja tal. Najnatančnejše metode
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 5 so npr. metoda končnih elementov, s katero uspemo zajeti vse karakteristike posameznih plasti temeljnih tal. (Logar J., 2016) Slika 1: Primerjava podatkov med različnimi metodami (Vir: Gradbeni vestnik) Kontakti tlaki so tako odvisni od (Logar J., 2016): - stopnje togosti objekta, - stopnje togosti temelja in - deformabilnosti temeljnih tal. Večinoma pa se za vsakdanjo uporabo inženirji poslužujejo metode, kot je Winklerjev polprostor, ki se opiše z modulom reakcije tal k (kpa/m = kn/m 3 ) ali pa posamezne plasti obravnavamo kot elastično izotropne z modulom elastičnosti E in Poissonovim količnikom ν katere pridobimo s terenskimi (presiometer) ali laboratorijskimi (triosna preiskava) preiskavami. (Logar J., 2016) Enostavni Winklerjev model bo uporabljen tudi v pričujoči diplomski nalogi. 2.4 WINKLERJEV MODEL Winklerjev model izvira iz metode modula reakcije tal k. Modul reakcije tal lahko tolmačimo kot vzmetno konstanto, pri Winklerjevem modelu si predstavljamo temeljna tla kot neskončno število elastičnih vzmeti, ki so razporejene po kontaktni površini med temelji in tlemi.
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 6 Najbolj pogost primer tega modela je, da vzmeti med seboj niso povezane, kar pomeni, da je posedek v neki točki temeljnih tal odvisen samo od obremenitve v tisti točki in se deformira samo toliko kolikor se deformira vzmet v tej točki. (Logar J., 2016) V kolikor bi tla obravnavali po teoriji elastičnosti bi model lahko predstavljal številne med seboj povezane vzmeti. Prav tako je možna uporaba različnih modulov reakcije tal na različnih območjih temeljenja. Pomanjkljivosti omenjenih modelov: - konstantna vrednost modula reakcije tal ne more ustrezno opisati nelinearnega odnosa med posedkom tal in obtežbo, (Pulko B., 2012) - plošča se enakomerno posede (ni diferenčnih posedkov, dejansko se temeljna tla ob robovih posedejo bolj od sredine), (Pulko B., 2012) - ob nepovezanih vzmeteh ni upoštevana strižna odpornost temeljnih tal, (Pulko B., 2012) - realno obnašanje temeljne konstrukcije in temeljnih tal ni mogoče modelirati le z eno konstantno vrednostjo modula reakcije tal (Pulko B., 2012) - z upoštevanjem teorije elastičnosti je togost tal na robovih in vogalih večja kot v osrednjem delu. Slika 2: Deformacijsko obnašanje: a) Winklerjev model, b) realna tla (Vir: Pulko, 2012) 2.5 VRSTE TEMELJENJA V grobem ločimo dve vrsti temeljenja, globoko in plitvo temeljenje. Plitvo temeljenje je uporabno kadar so nosilna tla blizu kote terena nasprotno velja za globoko temeljenje. (Slokan I., 2000)
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 7 Poseben način temeljenja predstavlja še način temeljenja na predhodno izboljšanih temeljnih tleh. 2.5.1 Plitvo temeljenje Kot smo že omenili se za plitvo temeljenje odločimo, kadar so nosilna tla blizu kote terena in tako lahko temeljimo kar na tej nosilni plasti. (Slokan I.,2000) Upoštevati moramo še minimalno globino temeljenja, ki je odvisna od: - značilnosti tal, - značilnosti objekta, - načina gradnje in - globine zmrzovanja. Vrsto temeljev izberemo na podlagi naslednjih pogojev: - vrsta elementa katerega obtežba se prenese na steber (npr. za steber bi uporabili točkovni temelj, za zid pasoven temelj, ), (Slokan I., 2000) - nosilnost zemljine (če je zemljina dovolj nosilna lahko temeljimo s točkovnimi ali pasovnimi temelji, temeljne plošče, brane ali temeljni nosilec pa uporabimo v primerih slabo nosilnih tal) (Slokan I., 2000) in - vrsta objekta (kadar je objekt statično nedoločen je treba preprečiti neenakomerno posedanje, moramo namesto točkovnih ali pasovnih temeljev uporabiti temeljno ploščo, ki je primernejša zaradi svoje površine, togosti in medsebojne povezanosti). (Slokan I., 2000) Točkovni temelj Točkovni temelji se uporabljajo za prenos točkovnih obtežb v temeljna tla. Primerni so za manj zahtevne objekte. Primeri točkovnega temeljenja: - temelj dimnika, - ulične luči,
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 8 - podstavki, - stebri, - stopnice, - enostavni objekti (barake, kozolci, panoji) in (Slokan I.,2000) - večje hale z nosilnimi stebri z uporabo točkovnih temeljev uporabimo samo pod pogojem enakomernih posedkov. (Slokan I., 2000) Slika 3: Oblike točkovnih temeljev (http://3.bp.blogspot.com/-rxc5- LhtSJ8/VjMnecGd8LI/AAAAAAAAAC s/qy1ckc6kaz4/s1600/isolated-footing.png) Pasovni temelj Pasovni temelji se najpogosteje uporabljajo za prenos teže zidov na temeljna tla. Obtežba zidov se na dno temelja prenaša centrično enako kot pri točkovnem temelju. Torej v vzdolžni smeri niso obremenjeni pa vendar jih je treba armirati, saj kljub svoji togosti ne kljubujejo razpokam zaradi morebitnih neenakomernih posedkov temeljnih tal. (Slokan I., 2000)
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 9 Slika 4: Pasovni temelji pripravljeni na razopaževanje (http://s4.mojalbum.com/14555724_14555727_14556116/hiska-t-290-ingra/zaopazeni-in-zabetoniranipasovni-temelji_z.jpg) Slika 5: Primer pasovnih temeljev na nagnjenem terenu Temeljna plošča Temeljna plošča se uporabi kjer so temeljna tla slabših nosilnosti, tako zagotovimo enakomerno posedanje objekta. V primerih, ko so temeljna tla slabše nosilna bi širina pasovnih temeljev bila tako velika, da se je bolj smiselno odločiti za temeljno ploščo s katero
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 10 zmanjšujemo napetosti pod temeljem zaradi večje kontaktne površine, ter se izognemo neenakomernemu posedanju objekta. Poznamo različne izvedbe temeljnih plošč, različnih togosti, oblik, enakomernih in neenakomernih prerezov, ojačitev, kontinuirne ter gobaste plošče. (Slokan I., 2000) Slika 6: Priprava na betoniranje (http://www.mojmojster.net/showfile.php?id=16450 Slika 7: Zabetonirana temeljna plošča v Markovcih 2.5.2 Globoko temeljenje Globoko temeljenje je primerno za zahtevnejše objekte, kjer lahko dosežemo minimalne posedke in stabilnost objekta le z globokim temeljenjem. Najpogostejše vrste globokega temeljenja so: - piloti, - vodnjaki in - kesoni ter temeljne skrinje. Za globoko temeljenje se odločimo, kadar: - je predvidena obtežba večja od nosilnosti tal, (Slokan I., 2000) - so presežni posedki in zasuki ob plitvem temeljenju in (Slokan I., 2000) - obstaja možnost erozije (recimo temelji stebrov v rekah). (Slokan I., 2000)
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 11 Slika 8: Primer temeljenja s piloti (http://www.vrtine.si/images/1173866_1454527298112166_911585266_n.jpg) 2.6 POSLEDICE NEPRAVILNEGA TEMELJENJA - Razpoke, - udrtine, - plazovi in - nagibanje objekta (Pisa).
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 12 3. OBRAVNAVANI OBJEKT 3.1 POVZETEK TEHNIČNEGA POROČILA SPLOŠNI OPIS Projekt predvideva novogradnjo gostinskega objekta. Objekt bo etažnosti P+1 z enokapno streho. V pritličju bo gostinski lokal s pokrito teraso. V nadstropju bodo prenočišča, pisarna in kotlovnica. LOKACIJA Predvidena gradnja bo stala na parceli št. 258/6 k.o. Nova vas pri Markovcih, v obrtni coni Novi Jork pri Markovcih. NAMEMBNOST Namembnost objekta je gostinska. V pritličju je gostilna, v kateri bo strežba pijač. V nadstropju bo pisarna, kotlovnica in 7 sob. Gostinski del objekta bo imel v pritličju pokrito teraso. Prehod v nadstropje bo preko notranjega, požarno zaščitenega stopnišča. KONSTRUKCIJA Osnovna konstrukcija obstoječega objekta je zidana z vertikalnimi in horizontalnimi AB vezmi. Objekt je temeljen s temeljno ploščo debeline 25cm. Stopnice in medetažne plošče so armiranobetonske. Strešna konstrukcija na stavbi je lepljena lesena. Strešna konstrukcija pokrite terase je lesena in je sidrana z lesenim nosilcem z vijaki M16, kvalitete 4.6, S235. Talne in medetažne plošče naj bodo armirane po armaturnih načrtih v PZI. V spodnji coni naj bo zaščitni sloj betona 3 cm, v zgornji pa 2 cm. Debelina talne plošče je 10 cm. Ostala armatura po načrtih. Povezave med točkovnimi temelji in stebri naj bodo kovinski nerjaveči. STREHA Streha je enokapna, lahka kovinska z naklonom 8º.
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 13 3.2 GEOLOŠKE IN HIDROLOŠKE ZNAČILNOSTI OBRAVNAVANEGA OBMOČJA Markovci spadajo v območje Ptujskega polja. Ptujsko polje se razprostira med Dravo, Slovenskimi goricami ter Ormožem in Ptujem, tla gradijo sedimenti pleistocenskih in holocenskih naplavin v obliki rečnih teras. Za pleistocenske zemljine je značilno, da jih sestavlja debela serija prodnih sedimentov (70 %) ter plasti peska (do 20 %). Prodniki so srednji do debeli, večinoma metamorfnega in magmatskega izvora. Debelina pleistocenskih plasti je neenakomerna in se giblje med 7 12 m. Celotni prodni zasip je dobro uležan, tako da je srednje gostega do gostega sestava. Vodonosnik v prodnem zasipu Ptujskega polja se napaja v glavnem s padavinami in le v manjši meri z infiltracijo potokov in rek. Razlika med minimalnim in maksimalnim nivojem podtalnice je 1 m. Podtalnica se pojavi v globini 6.5 m od kote terena. (Žlebnik L., 1991) 3.3 NAČRTI ARHITEKTURE Nekaj načrtov arhitekture pridobljenih od podjetja UMARH d.o.o. Slika 9: Situacija
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 14 Slika 10: Tloris pritličja
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 15 Slika 11: Tloris nadstropja
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 16 Slika 12: Prereza A-A in B-B
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 17 4. STATIČNI IZRAČUN TER DIMENZIONIRANJE PASOVNIH TEMELJEV IN TEMELJNE PLOŠČE Vsi statični izračuni in dimenzioniranje so opravljeni s programsko opremo TOWER. Tower je programska oprema za statično in dinamično analizo konstrukcij ter dimenzioniranje betonskih, lesenih in jeklenih elementov. Rešuje ravninske in prostorske probleme, je visoko profesionalen program, ki je v Sloveniji v zelo pogosti uporabi. Preračun opravlja po metodi končnih elementov. Vmesnik je sestavljen iz naslednjih elementov: - modul vnosa podatkov, - formiranje mreže, - analizo podatkov in - obdelavo podatkov. (Vir: O programu Tower 7 2016) Žal pa ima pomanjkljivost, saj ne podpira naprednega sistema BIM. Sistem BIM je namenjen projektiranju v oblaku. Projektiranje v oblaku je ideja oddaljenega dostopa do projektov tako, da lahko v istem času na projektu dela več inženirjev različnih strok in se spremembe sprotno ažurirajo. 4.1 ANALIZA OBTEŽB Vse vhodne podatke analize obtežb sem pridobil od projektivno arhitekturnega biroja UMARH d.o.o.. Upošteval sem naslednje obtežbe: - lastno in koristno obtežbo, - obtežbo vetra, - obtežbo snega in - potres. Delne količnike vplivov upošteva program samodejno ter so skladni z določili EC.
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 18 4.2 REZULTATI PRERAČUNA ZA TEMELJNO PLOŠČO Vhodni podatki za program TOWER Sema nivoa Naziv z [m] h [m] streha 6.60 3.20 1. nadstropje 3.40 3.40 pritlicje 0.00 Tabela materijala No Naziv materijala E[kN/m2] μ γ[kn/m3] αt[1/c] Em[kN/m2] μm 1 Beton C 25/30 3.100e+7 0.20 25.00 1.000e-5 3.100e+7 0.20 2 Opeka 1.670e+5 0.21 14.90 1.000e-5 1.670e+5 0.21 Setovi ploca No d[m] e[m] Materijal Tip proracuna Ortotropija E2[kN/m2] G[kN/m2] α <1> 0.250 0.125 1 Tanka ploca Izotropna <2> 0.200 0.100 1 Tanka ploca Izotropna <3> 0.300 0.150 2 Tanka ploca Izotropna Setovi povrsinskih oslonaca @1@S et K,R1 K,R2 K,R3 1 1.500e+4 1.500e+4 1.500e+4
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 19 H_2 V_1 V_3 V_4 V_5 V_2 K_2 K_1 H_3 H_1 Slika 13: Izgled narisane konstrukcije v programu TOWER Dispozicija ramova
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 20 Obtežbe in kombinacije obtežb Lista slucajeva opterecenja No Naziv 1 Lastna + stalna teža (g) 2 Koristna obtežba kat. B 3 Sneg 4 Veter 5 Komb.: 1.35xI+1.05xII+1.5 xiii+0.9xiv 6 Komb.: 1.35xI+1.05xII+0.7 5xIII+1.5xIV 7 Komb.: 1.35xI+1.5xII+ +0.75xIII+0.9xIV 8 Komb.: I+1.05xII+1.5xIII+ +0.9xIV 9 Komb.: I+1.05xII+ +0.75xIII+1.5xIV 10 Komb.: I+1.5xII+0.75xIII+ +0.9xIV 11 Komb.: 1.35xI+1.05xII+ +1.5xIII 12 Komb.: 1.35xI+1.05xII+1.5 xiv 13 Komb.: 1.35xI+1.5xII+0.9xIV 14 Komb.: 1.35xI+1.5xIII+0.9xIV 15 Komb.: 1.35xI+ +1.5xII+0.75xIII 16 Komb.: 1.35xI+ +0.75xIII+1.5xIV 17 Komb.: I+1.05xII+1.5xIV 18 Komb.: I+1.05xII+1.5xIII 19 Komb.: I+1.5xIII+0.9xIV 20 Komb.: I+1.5xII+0.9xIV 21 Komb.: I+0.75xIII+1.5xIV 22 Komb.: I+1.5xII+0.75xIII 23 Komb.: 1.35xI+1.5xIII 24 Komb.: 1.35xI+1.5xIV 25 Komb.: 1.35xI+1.5xII 26 Komb.: I+1.5xII 27 Komb.: I+1.5xIII 28 Komb.: I+1.5xIV 29 Komb.: 1.35xI 30 Komb.: I
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 21 Opt. 1: Lastna + stalna teža (g) Opt. 1: Lastna + stalna teža (g) p=-20.32 p=-16.00 q = -2.70 p=-16.00 q = -2.50 1 (1) p=-12.72 p=-12.72 p=-12.72 p=-12.72 q = -3.00 Nivo: 1. nadstropje [3.40 m] Opt. 2: Koristna obtežba kat. B Opt. 3: Sneg p=-4.50 1 q = -3.00 (1) p=-4.50 p=-4.50 p=-4.50 p=-4.50 Opt. 3: Sneg Nivo: 1. nadstropje [3.40 m] Opt. 4: Veter p=-1.62 1 (1) p=-1.62 p=1.62 p=-1.62 p=-1.62 q = -1.25 p=1.62 p=1.62 p=-1.62 p=-1.62 p=1.62 p=-1.62 p=1.62 Nivo: 1. nadstropje [3.40 m] Slika 14: Prikaz osnovnih obtežb s katerih tvorimo kombinacije vplivov
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 22 Statični preračun My [knm/m] Opt. 42: [ovojnica] 7-40 0.00 12.21 24.43 36.64 48.86 61.07 73.29 85.50 Opt. 42: [ovojnica] 7-40 My [knm/m] -52.81-45.27-37.72-30.18-22.63-15.09-7.54 0.00-52.81 85.50 Uticaji u ploci: max My= 85.50 / min My= 0.00 knm/m Uticaji u ploci: max My= 0.00 / min My= -52.81 knm/m Mx [knm/m] Opt. 42: [ovojnica] 7-40 0.00 12.63 25.26 37.89 50.53 63.16 75.79 88.42 Opt. 42: [ovojnica] 7-40 -45.47 88.42 Uticaji u ploci: max Mx= 88.42 / min Mx= 0.00 knm/m Slika 15: Maksimalni upogibni moment Uticaji u ploci: max Mx= 0.00 / min Mx= -45.47 knm/m Mx [knm/m] -45.48-38.98-32.49-25.99-19.49-12.99-6.50 0.00
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 23 Opt. 42: [ovojnica] 7-40 σ,tla [kn/m2] 3.74 23.78 43.83 63.87 83.91 103.95 124.00 144.04 144.04 Uticaji u pov. osloncu: max σ,tla= 144.04 / min σ,tla= 3.75 kn/m2 Slika 16: Maksimalne in minimalne napetosti v tleh
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 24 Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - g.zona - Pravac 2 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm -6.07-5.46-4.86-4.25-3.64-3.04-2.43-1.82-1.21-0.61 0.00 Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - g.zona - Pravac 1 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm -5.18-4.66-4.14-3.63-3.11-2.59-2.07-1.55-1.04-0.52 0.00-6.06-5.18 Aa - g.zona - Pravac 2 - max Aa2,g= -6.06 cm2/m Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - d.zona - Pravac 1 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm 0.00 0.79 1.57 2.36 3.15 3.94 4.72 5.51 6.30 7.08 7.87 Aa - g.zona - Pravac 1 - max Aa1,g= -5.18 cm2/m Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - d.zona - Pravac 2 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm 0.00 0.89 1.78 2.67 3.56 4.46 5.35 6.24 7.13 8.02 8.91 7.86 8.91 Aa - d.zona - Pravac 1 - max Aa1,d= 7.86 cm2/m Aa - d.zona - Pravac 2 - max Aa2,d= 8.91 cm2/m Slika 17: Potrebna armatura v obeh smereh in conah
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 25 Usvojena armatura @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm Aa - d.zona [cm2/m] 0.00 4.46 8.91 Usvojena armatura @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm Aa - g.zona [cm2/m] -6.07-3.04 0.00 Q-385(α1=0,α2=90 ) Ø8/20(α=0 ) Ø8/20(α=90 ) Ø8/20(α=90 ) Q-385(α1=0,α2=90 ) Ø8/20(α=90 ) Aa - d.zona Aa - g.zona Slika 18: Podlaga za izris armaturnih načrtov 4.3 REZULTATI PRERAČUNA ZA PASOVNE TEMELJE Vhodni podatki Sema nivoa Naziv z [m] h [m] streha 6.60 3.20 1. nadstropje 3.40 3.40 pritlicje 0.00 Tabela materijala No Naziv materijala E[kN/m2] μ γ[kn/m3] αt[1/c] Em[kN/m2] μm 1 Beton C 25/30 3.100e+7 0.20 25.00 1.000e-5 3.100e+7 0.20 2 Opeka 1.670e+5 0.21 14.90 1.000e-5 1.670e+5 0.21 Setovi ploca No d[m] e[m] Materijal Tip proracuna Ortotropija E2[kN/m2] G[kN/m2] α <2> 0.200 0.100 1 Tanka ploca Izotropna <3> 0.300 0.150 2 Tanka ploca Izotropna <4> 0.500 0.250 1 Debela ploca Izotropna
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 26 Setovi greda @1@Set: 1 Presek: b/d=30/50, Fiktivna ekscentricnost Mat. A1 A2 A3 I1 I2 I3 2 1 - Beton C 25/30 1.500e-1 1.250e-1 1.250e-1 2.817e-3 1.125e-3 3.125e-3 50 T 3 30 [cm] Setovi povrsinskih oslonaca @1@S et K,R1 K,R2 K,R3 1 1.500e+4 1.500e+4 1.500e+4 Setovi linijskih oslonaca @1@S et K,R1 K,R2 K,R3 K,M1 Tlo [m] 2 1.500e+4 1.500e+4 1.500e+4 0.600
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 27 H_2 V_1 V_3 V_4 V_5 V_2 K_2 K_1 H_3 H_1 Slika 19: Izgled narisane konstrukcije v programu TOWER Dispozicija ramova Obtežbe in kombinacije obtežb Lista slucajeva opterecenja No Naziv 1 Lastna + stalna teža (g) 2 Koristna obtežba kat. B 3 Sneg 4 Veter 5 Potres X 6 Potres Y 7 Komb.: 1.35xI+1.05xII+1.5 xiii+0.9xiv 8 Komb.: 1.35xI+1.05xII+0.7 5xIII+1.5xIV 9 Komb.: 1.35xI+1.5xII+ +0.75xIII+0.9xIV 10 Komb.: I+1.05xII+1.5xIII+ +0.9xIV 11 Komb.: I+1.05xII+ +0.75xIII+1.5xIV 12 Komb.: I+1.5xII+0.75xIII+ +0.9xIV 13 Komb.: 1.35xI+1.05xII+ +1.5xIII 14 Komb.: 1.35xI+1.05xII+1.5 xiv 15 Komb.: 1.35xI+1.5xIII+0.9xIV 16 Komb.: 1.35xI+1.5xII+0.9xIV 17 Komb.: 1.35xI+ +0.75xIII+1.5xIV 18 Komb.: 1.35xI+ +1.5xII+0.75xIII 19 Komb.: I+1.05xII+1.5xIV 20 Komb.: I+1.05xII+1.5xIII 21 Komb.: I+1.5xII+0.9xIV 22 Komb.: I+1.5xIII+0.9xIV 23 Komb.: I+0.75xIII+1.5xIV
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 28 24 Komb.: I+1.5xII+0.75xIII 25 Komb.: 1.35xI+1.5xII 26 Komb.: 1.35xI+1.5xIV 27 Komb.: 1.35xI+1.5xIII 28 Komb.: I+1.5xIV 29 Komb.: I+1.5xII 30 Komb.: I+1.5xIII 31 Komb.: I+0.3xII+V 32 Komb.: I+0.3xII+VI 33 Komb.: I+0.3xII-1xVI 34 Komb.: I+0.3xII-1xV 35 Komb.: I-1xV 36 Komb.: I+V 37 Komb.: I-1xVI 38 Komb.: I+VI 39 Komb.: 1.35xI 40 Komb.: I Opt. 1: Lastna + stalna teža (g) Opt. 1: Lastna + stalna teža (g) p=-5.17 p=-5.32 p=-3.95 p=-3.85 p=-3.95 p=-16.00 p=-12.72 p=-20.32 q = -2.70 p=-12.72 p=-12.72 p=-12.72 p=-16.00 p=-6.09 p=-5.16 p=-3.93 p=-11.99 p=-7.62 p=-2.30 p=-6.63 p=-6.48 p=-9.19 p=-8.02 p=-7.79 p=-8.02 p=-4.60 p=-6.73 p=-6.74 p=-9.89 p=-9.95 p=-4.67 P=-31.00p=-0.81p=-3.94p=-0.90 P=-31.00 P=-31.00 P=-31.00 P=-31.00 P=-31.00 p=-4.19 p=-3.37 P=-31.00 P=-31.00 P=-31.00 P=-31.00 Nivo: 1. nadstropje [3.40 m] Slika 20: Obtežbe
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 29 Opt. 2: Koristna obtežba kat. B Opt. 2: Koristna obtežba kat. B p=-4.43 p=-4.56 p=-3.39 p=-3.30 p=-3.38 q = -3.00 p=-5.22 p=-4.42 p=-3.37 p=-10.28 p=-6.53 p=-1.97 p=-5.68 p=-5.55 p=-7.88 p=-3.94 p=-5.77 p=-5.78 p=-6.87 p=-6.68 p=-6.87 p=-8.48 p=-8.53 p=-4.00 p=-3.59 p=-2.89 P=-23.00p=-0.70p=-3.38p=-0.77 P=-23.00 P=-23.00 P=-23.00 P=-23.00 P=-23.00 P=-23.00 P=-23.00 P=-23.00 P=-23.00 Nivo: 1. nadstropje [3.40 m] Opt. 3: Sneg Opt. 4: Veter p=-4.50 p=-1.62 p=-1.62 p=1.62 p=-1.62 p=-4.50 p=-4.50 p=-4.50 p=-4.50 p=-1.62 p=1.62 p=1.62 p=-1.62 p=-1.62 p=-1.62 p=1.62 p=1.62 Nivo: 1. nadstropje [3.40 m] Nivo: 1. nadstropje [3.40 m] Slika 21: Obtežbe
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 30 Statika a) Momenti (upogibna okrog x in y osi ter torzijski) Opt. 41: [Anv] 7-40 31.99 Opt. 41: [Anv] 7-40 24.41 29.99 36.47 54.45 35.92 63.19 61.32 26.53 27.52 48.31 23.96 0.41 0.06 0.60 17.80 0.67 2.71 85.39 27.13 55.38 106.30 124.55 15.32 58.37 10.58 323.05 89.74 123.36 100.62-65.53-95.59-11.86-37.10-46.50-18.00-54.04-94.95-80.18-138.21-81.83-60.24-45.86-36.39-113.56-110.96-13.11 24.80 29.14-3.38-133.02-193.82-65.71-129.63-76.25 30.32 34.20 44.40 38.76 30.37 23.47 37.06-30.40 33.69-34.95 35.78-36.27 35.69-24.07-30.95 19.98 28.08-49.21-44.38-45.66-30.97-25.08-49.03-39.68-32.15-21.79-22.30-40.22-16.93-27.69-32.79 Uticaji u gredi: max M3= 323.05 / min M3= -193.82 knm Uticaji u gredi: max M2= 44.55 / min M2= -49.21 knm Opt. 41: [Anv] 7-40 -23.02 1.55 7.50 26.12 5.04 25.92 43.73 47.98 15.25 5.35 11.44 36.66 29.97-11.48 13.67 22.72 4.91-37.55-21.98-9.36-4.24-27.98-25.13-42.32-65.44-24.32-17.08-25.66-22.47-30.88-17.14 28.33-3.70 Uticaji u gredi: max M1= 47.98 / min M1= -65.44 knm Slika 22: Maksimalni upogibni in torzijski moment
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 31 38.33 29.75-27.93 29.71-28.87 29.68-29.47 30.98-28.22-29.27 28.43 Opt. 41: [Anv] 7-40 -29.63-39.97-19.97-25.21 Uticaji u gredi: max T3= 67.42 / min T3= -64.26 kn Opt. 41: [Anv] 7-40 28.39 20.00 15.04-37.20 32.97-38.52-18.18-28.58-16.86 22.55 37.04 147.85 19.33-64.26 41.45 147.85 23.51-21.54 27.12-24.57 17.85 67.42 Opt. 41: [Anv] 7-40 11.78 4.23 1.61 25.07 65.28 5.97 3.17 2.40 1.27 0.19 29.84 5.77-42.38-6.00-36.60 127.11 10.06-10.51-6.62-4.73-34.80 7.52-5.86-1.28-63.97 148.85-20.60 5.28-2.77-8.28 3.66 44.82 3.13 5.30 32.27 51.32 17.66 8.55 4.03 1.42-20.63 5.32-7.39 121.93-3.95 50.13-63.83 115.68 Uticaji u gredi: max T2= 196.41 / min T2= -264.66 kn Opt. 41: [Anv] 7-40 0.64 5.19-6.84-78.52-99.46-7.68-6.11-59.02-110.62-264.66 24.43 8.99-3.57-1.26 5.55-0.71 2.89-1.63 1.11-4.67 0.39-24.29 19.72 196.41 26.03 33.36 9.76-28.30-32.03-6.07-1.88-2.54-3.22-5.11-3.67-2.09-1.20-0.54-1.57 32.87-73.38-10.73-9.86-22.25-9.86 63.39-8.00 20.41-126.47-49.09 29.59 4.55-57.22-65.80-7.45-28.17 164.81 132.79 161.78 151.05 160.18 150.71 134.38 179.68 136.43 149.27 130.56 179.68-10.99-8.85-10.07-10.68-10.05-8.96-10.79-11.98 153.26-9.10-9.95-8.70-11.98-10.22 Uticaji u lin. osloncu: max σ,tla= 179.68 / min σ,tla= 115.26 kn/m2 Uticaji u lin. osloncu: max s,tla= -3.40 / min s,tla= -5.54 m / 1000 Slika 23: Prečne sile, napetosti in pomiki v tleh
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 32 Dimenzioniranje Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 2.33 2.88 2.53 2.24 0.64 0.66 2.10 4.77 7.76 3.24 1.43 4.91 2.74 4.84 2.02 5.11 4.25 1.23 1.40 2.66 3.07 2.41 2.59 4.00 1.64 5.40 2.28 12.72 3.96 4.71 2.90 3.76 3.47 4.63 5.50 1.68 3.12 2.79 4.00 1.57 2.94 2.54 3.52 0.72 2.46 2.75 3.33 3.14 3.00 Armatura u gredama: max Aa2/Aa1= 12.72 cm2 Slika 24: Potrebna vzdolžna armatura zgoraj in spodaj
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 33 a) Vzdolžna armatura po sredini pasovnega temelja procentualno Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 0.53 0.69 0.31 0.71 0.39 0.11 0.84 0.97 0.65 0.59 0.53 0.26 1.51 0.26 0.52 0.64 0.17 1.10 0.31 0.71 0.39 0.11 0.60 0.86 0.64 0.84 0.97 1.51 0.69 0.17 0.59 0.52 0.60 0.86 1.10 Armatura u gredama: max Aa3/Aa4= 1.51 cm2 0.65 Slika 25: Vzdolžna armatura po sredini pasovnega temelja
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 34 b) Prečna armatura procentualno Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 1.15 5.46 3.86 0.52 0.66 0.19 1.41 4.55 0.98 0.88 2.51 0.44 0.29 1.07 0.86 1.00 1.44 1.09 1.84 Armatura u gredama: max Aa,uz= 5.46 cm2 Slika 26: Prečna armatura po sredini pasovnega temelja
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 35 Greda 1325-606 @1@EUROCODE C 25 S500H Kompletna sema opterecenja Presek 2-2 x = 3.64m 7 0 2Ø16 5Ø16 Ø10/12.5 (m=2) Merodavna kombinacija za savijanje: 1.35xI+1.50xII N1u = 13.36 kn M2u = 2.64 knm M3u = 133.86 knm Merodavna kombinacija za torziju: 1.00xI+0.30xII-1.00xV M1u = -17.95 knm Merodavna kombinacija za smicanje: 1.00xI+0.30xII-1.00xV T2u = 56.33 kn T3u = -5.91 kn M1u = -17.95 knm 2 3 7Ø16 6 0 2Ø16 [c m ] εb/εa = -1.830/25.000 Aa1 = 5.00 + 0.34` = 5.35 cm2 Aa2 = 0.00 + 0.34` = 0.34 cm2 Aa3 = 0.00 + 0.41` = 0.41 cm2 Aa4 = 0.00 + 0.41` = 0.41 cm2 Aa,uz = 0.69 cm2/m (m=2) [Usvojeno Aa,uz = Ø10/12.5(m=2) = 6.28 cm2/m] Greda 1717-1022 @1@EUROCODE C 25 S500H Kompletna sema opterecenja Presek 1-1 x = 3.72m 7 0 2Ø16 5Ø16 Ø8/20 (m=2) Procenat armiranja: 0.77% `) - dodatna poduzna armatura za prijem torzije. Merodavna kombinacija za savijanje: 1.35xI+1.05xII+1.50xIII+0.90xIV N1u = 5.00 kn M2u = -0.69 knm M3u = -129.63 knm Merodavna kombinacija za torziju: 1.00xI+1.00xVI M1u = 4.91 knm Merodavna kombinacija za smicanje: 1.00xI+1.00xVI T2u = 22.28 kn T3u = 2.74 kn M1u = 4.91 knm εb/εa = -1.665/25.000 2 3 5Ø16 6 0 2Ø16 [c m ] Aa1 = 0.00 + 0.09` = 0.09 cm2 Aa2 = 4.75 + 0.09` = 4.84 cm2 Aa3 = 0.00 + 0.11` = 0.11 cm2 Aa4 = 0.00 + 0.11` = 0.11 cm2 Aa,uz = 0.19 cm2/m (m=2) [Usvojeno Aa,uz = Ø8/20(m=2) = 2.51 cm2/m] Slika 27: Prikaz hitrega armiranja v TOWER-ju Procenat armiranja: 0.67% `) - dodatna poduzna armatura za prijem torzije.
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 36 Usvojena armatura @1@EUROCODE, C 25, S500H 5Ø16(7.20m) 5Ø16(5.66m) 5Ø16(11.3m) 5Ø16(11.3m) 5Ø16(25.80m) 5Ø16(13.8m) 5Ø16(4.65m) 5Ø16(7.20m) 5Ø16(7.20m) 5Ø16(11.3m) 7Ø16(7.45m) 5Ø16(3.85m) 5Ø16(12.00m) 5Ø16(4.65m) 7Ø16(4.50m) 5Ø16(7.20m) 5Ø16(7.2m) 5Ø16(7.2m) 5Ø16(7.20m) 5Ø16(5.66m) 5Ø16(5.90m) 5Ø16(5.90m) 5Ø16(5.73m) 5Ø16(5.73m) 5Ø16(12.00m) 5Ø16(6.10m) 5Ø16(6.10m) Armatura u gredama: Aa2/Aa1 5Ø16(7.20m) Slika 28: Prikazane dolžine, število in premeri palic v vzdolžni smeri zgoraj in spodaj
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 37 Usvojena armatura @1@EUROCODE, C 25, S500H 2Ø16(5.66m) 2Ø16(11.3m) 2Ø16(11.3m) 2Ø16(7.20m) 2Ø16(5.66m) 2Ø16(25.80m) 2Ø16(13.8m) 2Ø16(13.8m) 2Ø16(7.20m) 2Ø16(7.20m) 2Ø16(11.3m) 2Ø16(7.2m) 2Ø16(5.73m) 2Ø16(5.73m) 2Ø16(7.2m) 2Ø16(12.00m) 2Ø16(12.00m) 2Ø16(6.10m) 2Ø16(6.10m) 2Ø16(5.90m) 2Ø16(5.90m) 2Ø16(7.20m) Armatura u gredama: Aa3/Aa4 Slika 29: Prikazane dolžine, število in premeri palic v vzdolžni smeri na sredini
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 38 Usvojena armatura @1@EUROCODE, C 25, S500H Ø8/20(N=56)(m=2) Ø8/20(N=129)(m=2) Ø8/20(N=23)(m=2) Ø10/12.5(N=36)(m=2) Ø8/20(N=23)(m=2) Ø10/12.5(N=60)(m=2) Ø8/20(N=36)(m=2) Ø8/20(N=36)(m=2) Ø8/20(N=19)(m=2) Ø8/20(N=36)(m=2) Ø8/20(N=28)(m=2) Ø8/20(N=30)(m=2) Ø8/20(N=29)(m=2) Ø8/20(N=36)(m=2) Ø8/20(N=60)(m=2) Ø8/20(N=29)(m=2) Armatura u gredama: Aa,uz Slika 30: Prikazana potrebna stremena, število, raster in pozicije
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 39 5. VPLIV RAZLIČNEGA MODULA REAKCIJE TAL NA TEMELJE V praksi se najpogosteje projektni izračuni izvajajo z Winklerjevim modelom nepovezanih vzmeti ali po izboljšani metodi povezanih oz. psevdopovezanih vzmeti, katerih togost je tudi modul reakcije tal. Modul reakcije tal je poenostavljen model temeljnih tal, ki je odvisen od temeljnih tal, lastnosti konstrukcije in od obtežbe. Njegovo vrednost določajo naslednji parametri (Pulko B., 2012): - razporeditev temeljne konstrukcije in teža, - nelinearno obnašanje temeljnih tal, - velikost in oblika temeljne konstrukcije, - vpliv globine temeljev, - vpliv slojevitosti temeljnih tal in - vpliv togosti celotne konstrukcije. Modul reakcije tal je definiran kot razmerje med kontaktno obtežbo q in posedkom temeljnih tal w. Slika 31: Primerjava posedkov (prva vrstica), upogibnih momentov (druga vrstica) in kontaktnih napetosti (tretja vrstica) po vseh treh metodah, metoda končnih elementov (prvi stolpec), Winkler-jeva metoda (drugi stolpec), metoda povezanih vzmeti (tretji stolpec) (Vir: Gradbeni vestnik)
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 40 5.1 VPLIV NA KOLIČINO ARMATURE Razlike pri temeljni plošči a) Modul reakcije tal k = 15000 kn/m 3 Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - d.zona - Pravac 1 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm 0.00 0.79 1.57 2.36 3.15 3.94 4.72 5.51 6.30 7.08 7.87 Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - d.zona - Pravac 2 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm 0.00 0.89 1.78 2.67 3.56 4.46 5.35 6.24 7.13 8.02 8.91 7.86 8.91 Aa - d.zona - Pravac 1 - max Aa1,d= 7.86 cm2/m Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - g.zona - Pravac 1 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm -5.18-4.66-4.14-3.63-3.11-2.59-2.07-1.55-1.04-0.52 0.00 Aa - d.zona - Pravac 2 - max Aa2,d= 8.91 cm2/m Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - g.zona - Pravac 2 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm -6.07-5.46-4.86-4.25-3.64-3.04-2.43-1.82-1.21-0.61 0.00-5.18-6.06 Aa - g.zona - Pravac 1 - max Aa1,g= -5.18 cm2/m Aa - g.zona - Pravac 2 - max Aa2,g= -6.06 cm2/m Slika 32: Procent armiranja v obeh smereh in conah k = 15000 kn/m 3
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 41 b) modul reakcije tal k = 7500 kn/m 3 Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - g.zona - Pravac 1 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm -6.23-5.61-4.98-4.36-3.74-3.12-2.49-1.87-1.25-0.62 0.00 Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - g.zona - Pravac 2 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm -8.03-7.23-6.42-5.62-4.82-4.02-3.21-2.41-1.61-0.80 0.00-6.22-8.02 Aa - g.zona - Pravac 1 - max Aa1,g= -6.22 cm2/m Aa - g.zona - Pravac 2 - max Aa2,g= -8.02 cm2/m Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - d.zona - Pravac 1 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm 0.00 0.76 1.52 2.28 3.04 3.80 4.55 5.31 6.07 6.83 7.59 Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - d.zona - Pravac 2 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm 0.00 0.82 1.64 2.46 3.28 4.11 4.93 5.75 6.57 7.39 8.21 7.58 8.21 Aa - d.zona - Pravac 1 - max Aa1,d= 7.58 cm2/m Aa - d.zona - Pravac 2 - max Aa2,d= 8.21 cm2/m Slika 33: Procent armiranja v obeh smereh in conah za k = 7500 kn/m 3
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 42 c) Modul reakcije tal k = 3250 kn/m 3 Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - g.zona - Pravac 1 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm -7.32-6.59-5.86-5.12-4.39-3.66-2.93-2.20-1.46-0.73 0.00 Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - g.zona - Pravac 2 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm -10.80-9.72-8.64-7.56-6.48-5.40-4.32-3.24-2.16-1.08 0.00-7.31-10.80 Aa - g.zona - Pravac 1 - max Aa1,g= -7.31 cm2/m Aa - g.zona - Pravac 2 - max Aa2,g= -10.80 cm2/m Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - d.zona - Pravac 1 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm 0.00 0.62 1.24 1.86 2.48 3.10 3.71 4.33 4.95 5.57 6.19 Merodavno opterecenje: Kompletna sema Aa - d.zona - Pravac 2 [cm2/m] @1@EUROCODE, C 25, S500H, a=4.00 cm 0.00 0.62 1.23 1.85 2.46 3.08 3.70 4.31 4.93 5.54 6.16 6.19 6.15 Aa - d.zona - Pravac 1 - max Aa1,d= 6.19 cm2/m Aa - d.zona - Pravac 2 - max Aa2,d= 6.15 cm2/m Slika 34: Procent armiranja v obeh smereh in conah za k = 3250 kn/m 3
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 43 Razlike pri pasovnih temeljih a) Modul reakcije tal k = 15000 kn/m 3 Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 0.53 Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 2.53 2.10 0.97 0.69 0.59 0.31 0.71 0.39 0.11 0.53 0.26 0.84 1.51 0.65 0.52 0.17 0.60 0.64 1.10 0.31 0.71 0.39 0.11 0.86 0.84 0.97 0.69 0.26 1.51 0.59 0.52 0.64 0.17 0.60 0.86 2.88 1.10 7.76 4.77 3.24 1.43 4.91 2.74 4.84 2.02 3.07 2.24 0.64 0.66 5.11 4.25 1.23 1.40 2.66 2.41 2.59 4.00 1.64 2.33 5.40 2.28 3.96 4.71 2.90 12.72 3.76 4.63 5.50 1.68 3.12 3.47 2.79 4.00 1.57 2.94 2.54 3.52 0.72 2.46 2.75 3.33 3.14 Armatura u gredama: max Aa3/Aa4= 1.51 cm2 0.65 Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 3.00 Armatura u gredama: max Aa2/Aa1= 12.72 cm2 1.15 5.46 3.86 0.52 0.66 0.19 1.41 4.55 0.98 0.88 2.51 0.44 0.29 1.07 0.86 1.00 1.44 1.09 1.84 Armatura u gredama: max Aa,uz= 5.46 cm2 Slika 35: Procent armiranja v obeh smereh in conah za k = 15000 kn/m 3
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 44 b) Modul reakcije tal k = 7500 kn/m 3 Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 2.81 Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 0.60 2.43 4.72 0.81 2.01 3.51 3.08 2.71 2.58 2.61 3.11 0.74 4.33 3.80 5.80 3.07 0.95 4.61 2.27 6.17 3.07 5.39 8.32 3.19 5.19 4.29 Armatura u gredama: max Aa2/Aa1= 13.23 cm2 3.33 1.95 3.37 5.29 6.07 1.40 3.59 13.23 3.64 1.82 0.88 5.63 2.30 2.66 2.71 3.54 0.84 3.64 2.01 5.61 4.47 1.33 3.61 4.36 3.30 3.74 1.02 1.03 0.78 0.69 0.34 0.34 0.43 0.43 0.60 0.77 0.73 0.99 0.99 0.59 0.69 1.26 0.59 0.22 1.77 0.74 0.74 1.02 0.76 1.26 Armatura u gredama: max Aa3/Aa4= 1.77 cm2 0.76 0.78 0.77 1.03 0.14 0.14 0.73 0.22 0.30 0.30 1.77 Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 0.36 1.23 1.70 1.21 2.94 0.50 2.10 1.16 0.99 1.00 1.64 4.84 1.31 5.65 3.94 0.57 0.72 1.27 0.24 Armatura u gredama: max Aa,uz= 5.65 cm2 Slika 36: Procent armiranja v obeh smereh in conah za k = 7500 kn/m 3
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 45 c) Modul reakcije tal k = 3250 kn/m 3 Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 2.94 Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 0.63 2.87 5.30 3.62 3.42 1.98 2.97 3.00 0.74 4.30 6.68 6.61 3.02 4.37 2.65 6.83 3.37 5.21 5.81 9.03 4.04 Armatura u gredama: max Aa2/Aa1= 13.56 cm2 3.13 2.14 3.99 5.80 6.46 1.62 3.63 13.56 4.39 2.31 1.26 6.42 2.69 2.56 3.10 3.18 3.85 0.70 0.69 4.61 2.40 6.22 4.47 0.97 4.84 4.02 3.69 3.82 0.89 0.88 0.89 0.38 0.38 0.51 0.51 0.63 0.83 0.83 0.76 0.74 0.74 1.15 1.15 0.76 1.38 0.74 0.82 1.09 1.09 0.77 1.38 Armatura u gredama: max Aa3/Aa4= 1.98 cm2 0.77 0.89 0.88 0.89 0.73 0.27 0.19 0.19 0.74 0.73 0.27 0.82 1.98 0.34 0.34 1.98 Merodavno opterecenje: Kompletna sema @1@EUROCODE, C 25, S500H 0.45 1.37 1.82 1.24 3.30 0.57 3.35 1.27 1.23 1.04 1.91 4.98 1.48 1.48 5.85 4.06 0.63 2.98 0.85 1.28 3.03 Armatura u gredama: max Aa,uz= 5.85 cm2 Slika 37: Procent armiranja v obeh smereh in conah za k = 3250 kn/m 3
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 46 5.2 VPLIV NA NAPETOSTI V TLEH Temeljna plošča a) Modul reakcije tal k = 15000 kn/m 3 Opt. 42: [ovojnica] 7-40 σ,tla [kn/m2] 3.74 23.78 43.83 63.87 83.91 103.95 124.00 144.04 144.04 Uticaji u pov. osloncu: max σ,tla= 144.04 / min σ,tla= 3.75 kn/m2 Slika 38: Maksimalne napetosti v tleh za temeljno ploščo za k = 15000 kn/m 3
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 47 b) Modul reakcije tal k = 7500 kn/m 3 Opt. 42: [ovojnica] 7-40 σ,tla [kn/m2] 4.73 20.90 37.07 53.24 69.42 85.59 101.76 117.93 117.92 Uticaji u pov. osloncu: max σ,tla= 117.92 / min σ,tla= 4.74 kn/m2 Slika 39: Maksimalne napetosti v tleh za temeljno ploščo za k = 7500 kn/m 3 c) Modul reakcije tal k = 3250 kn/m 3 Opt. 42: [ovojnica] 7-40 σ,tla [kn/m2] 5.16 17.81 30.45 43.10 55.74 68.39 81.03 93.68 93.67 81.19 Uticaji u pov. osloncu: max σ,tla= 93.67 / min σ,tla= 5.17 kn/m2 Slika 40: Maksimalne napetosti v tleh za temeljno ploščo za k = 3250 kn/m 3
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 48 Pasovni temelji a) Modul reakcije tal k = 15000 kn/m 3 Opt. 41: [Anv] 7-40 147.85 147.85 164.81 132.79 161.78 151.05 160.18 150.71 134.38 179.68 136.43 149.27 130.56 179.68 153.26 Uticaji u lin. osloncu: max σ,tla= 179.68 / min σ,tla= 115.26 kn/m2 Slika 41: Maksimalne napetosti v tleh za pasovne temelje za k = 15000 kn/m 3
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 49 b) Modul reakcije tal k = 7500 kn/m 3 147.73 Opt. 41: [Anv] 7-40 143.24 137.47 163.87 159.52 151.76 149.92 150.07 131.91 176.17 147.21 132.47 176.17 150.05 Uticaji u lin. osloncu: max σ,tla= 176.17 / min σ,tla= 123.55 kn/m2 Slika 42: Maksimalne napetosti v tleh za pasovne temelje za k = 7500 kn/m 3
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 50 c) Modul reakcije tal k = 3250 kn/m 3 149.08 Opt. 41: [Anv] 7-40 139.03 163.55 158.55 153.14 150.99 129.42 172.94 139.87 146.15 134.75 172.94 147.22 Uticaji u lin. osloncu: max σ,tla= 172.94 / min σ,tla= 127.67 kn/m2 Slika 43: Maksimalne napetosti v tleh za pasovne temelje za k = 3250 kn/m 3
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 51 5.3 POVZETEK REZULTATOV TEMELJNA PLOŠČA - ARMATURA Modul reakcije tal kn/m 3 prerez armature za maksimalni procent armiranja k = 15000 kn/m 3 zg. cona: - 5.62 cm 2 sp. cona: 8.39 cm 2 k = 7500 kn/m 3 zg. cona: - 7.13 cm 2 sp. cona: 7.90 cm 2 k= 3250 kn/m 3 zg. cona: - 9.06 cm 2 sp. cona: 6.17 cm 2 - NAPETOSTI V TLEH Modul reakcije tal maksimalna napetost v tleh k = 15000 kn/m 3 144.04 kn/m 2 k = 7500 kn/m 3 117.92 kn/m 2 k= 3250 kn/m 3 93.67 kn/m 2 S padanjem modula reakcije tal občutno raste procent armiranja (togost plošče se povečuje). Pričakovano se v zgornji coni povečuje in v spodnji coni pada. PASOVNI TEMELJI - ARMATURA Primer pasovnega temelja Modul reakcije tal k = 15000 kn/m 3 4.84 cm 2 1.51 cm 2 2.51 cm 2 k = 7500 kn/m 3 5.63 cm 2 1.77 cm 2 2.94 cm 2 k = 3250 kn/m 3 6.42 cm 2 - NAPETOSTI V TLEH prerez armature za maksimalni procent armiranja 1.98 cm 2 3.3 cm 2 Modul reakcije tal maksimalna napetost v tleh k = 15000 kn/m 3 179 kn/m 2 k = 7500 kn/m 3 176 kn/m 2 k = 3250 kn/m 3 173 kn/m 2
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 52 Tudi pri pasovnih temeljih je opazen porast procenta armiranja, vendar manjši kot pri temeljni plošči. To, da je procent armiranja manjši, je povezano z manjšo kontaktno površino temeljnih tal s temelji. Ne glede na porast procenta armiranja, je še vedno zadostoval minimalni procent armiranja po EC.
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 53 6. KALKULACIJA STROŠKOV GRADNJE 6.1 TEMELJNA PLOŠČA OPAŽ POSTOPEK DELA: - zakoličba, - naprava profilov, - priprava temeljnih tal/tampona po navodilih projektanta/geomehanika, - opaž oboda temeljne plošče, - gradbene folije pod AB-ploščo, stirodurja pod ploščo, dilatacij, odtokov, cevi, inštalacij, prezračevanja, raznih drugih prebojev, - položitev armature po armaturnem načrtu, - niveliranje višin, - betoniranje in - nega betona. Dobava in vgradnja opaža oboda plošče vključno z razopaževanjem. Enota Cena po enoti Skupaj 65 (m') 8 EUR 460 EUR ARMATURA Dobava, krivljenje, vezanje in vgradnja armaturnih mrež in palic. Enota Cena po enoti Skupaj 6063.7 (kg) 0,96 EUR 5821 EUR BETON Dobava in vgradnja betona 220 m 2 x 0,25 m = 55 m 3 C25/30. Enota Cena po enoti Skupaj 55 (m 3 ) 88 EUR 4840 EUR REKAPITUALACIJA OPAŽ + ARMATURA + BETON = 11.121,00 EUR
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 54 6.2 PASOVNI TEMELJI POSTOPEK DELA: OPAŽ - zakoličba, - naprava profilov, - priprava temeljnih tal/tampona po navodilih projektanta/geomehanika, - izdelava betonske posteljice, - opaž pasovnih temeljev, vgradnja armature, niveliranje višin in betoniranje, - razopaževanje pasovnih temeljev ter nasip tampona z utrjevanjem med temelji do potrebne višine, kot priprava za ploščo in - vgradnja armature ter betoniranje plošče. Dobava in vgradnja dvostranskega opaža (0.5 x 0.3 x 130; h x š x l) pasovnih temeljev vključno z razopaževanjem. Količina Cena po enoti Skupaj 130 (m 2 ) 12,9 EUR 1677 EUR ARMATURA Dobava, krivljenje, vezanje in vgradnja armaturnih mrež (plošča) in palic (vezava koša - pasovni temelji) Količina Cena po enoti Skupaj 3899.3 (kg) 1,10 EUR 4289 EUR BETON Dobava in vgradnja betona C25/30 ( podložni beton 6 m 3, pasovni temelj 130 m x 0,6 m x 0.7 m = 54.6 m 3 ter plošča 180 m 2 x 0.1 m = 18 m 3 ) Količina Cena po enoti Skupaj 78.6 (m 3 ) 88 EUR 6917 EUR REKAPITUALACIJA OPAŽ + ARMATURA + BETON = 12.883,00 EUR
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 55 6.3 POVZETEK REZULTATOV Temeljna plošča OPAŽ + ARMATURA + BETON = 11.121,00 EUR Pasovni temelji OPAŽ + ARMATURA + BETON = 12.883,00 EUR Primerjava stroškov izvedbe pasovnih in temeljne plošče kaže, da so pasovni temelji v našem primeru dražja rešitev.
Analiza in primerjava dveh vrst temeljenja gostinskega objekta Stran 56 7. ZAKLJUČEK MODUL REAKCIJE TAL Po pregledu literature, lastnih preračunov in primerjavah ocenjujem, da zmanjševanje (upadanje) modula reakcije tal vpliva le na temeljno ploščo. Zaradi povečanja relativne togosti temeljne plošče se obtežba prenaša na večjo površino, v plošči nastanejo večje upogibne in strižne obremenitve in zato se tudi poveča potreben prerez armature. Na pasovne temelje, zaradi njihove majhne kontaktne površine s temeljnimi tlemi, sprememba modula reakcije tal nima pomembnejšega vpliva, nekoliko se le povečajo posedki. Uporabljena metoda Winklerjevega polprostora, ki je tudi najpogosteje uporabljena metoda v praksi, ne prikazuje povsem realnega obnašanja temeljnih tal. Druge metode, npr. metoda povezanih vzmeti, ki že daje primerljivejše rezultate ali metoda končnih elementov, ki je najnatančnejši približek obnašanju temeljnih tal. Torej Winkler-jeva metoda je zanesljiva, kar kažejo izkušnje, vendar je velika verjetnost predimenzioniranja temeljev in s tem povečuje stroške investicije. KALKULACIJE Kalkulativna primerjava stroškov izvedbe temeljne plošče in pasovnih temeljev kaže dražjo izvedbo pasovnih temeljev in s tem potrdi pravilno odločitev nadzora in statika pri gradnji objekta v Markovcih. Menim, da je praktično v vseh primerih temeljna plošča boljša tako iz tehnoloških, konstrukcijskih in tudi stroškovnih vidikov gradnje. Glavni argumenti, ki so se izkazali na analiziranem modelu so naslednji: - je cenejša od pasovnih temeljev, - omogoča krajši čas gradnje, - izvedba je manj zahtevna, - manj možnosti pojava razpok in - omogoča lažjo preprečevanje toplotnih mostov. Ocenjujem, da je statični račun in delu s programom TOWER zanesljiv, enostaven in tudi na dovolj varni strani za načrtovanje manjših stavb in drugih objektov v gradbeni praksi.