16 A Temeljenje - Predav Opazanja 0600

GF OSIJEK – Mehanika tla i temeljenje temelj. – predav: OPAŽANJE I MOTRENJE GEOT.ZAHVATA 0600

GF OSIJEK MEHANIKA TLA I TEMELJENJE, 99/2000 Doc.dr. Mensur Mulabdić, dipl.inž.građ.

PREDAVANJE 06/00

OPAŽANJE I MJERENJE PRI IZVEDBI GEOTEHNIČKIH ZAHVATA

1. ZAŠTO OPAŽAMO I MJERIMO ? 2. KAKO TO RADIMO ? 3. ŠTO ZAHTIJEVAMO OD MJERENJA ? 4. RASPOLOŽIVI INSTRUMENTI I UREĐAJI 5. PRIMJERI OPAŽANJA RAZLIČITIH ZAHVATA

1

GF OSIJEK – Mehanika tla i temeljenje temelj. – predav: OPAŽANJE I MOTRENJE GEOT.ZAHVATA 0600

2

1. ZAŠTO OPAŽAMO I MJERIMO

Geotehnički zahvati izvode se u tlu i stijeni čije uvjete i svojstva ispitujemo mjestimično, i često nemamo pouzdanu sliku o relevantnim svojstvima materijala u kojem radimo. Projektna rješenja temelje se na iskustvu i teoriji, koji nisu dovoljni za sve slučajeve na koje nailazimo. Premda se koriste relativno visoki faktori siguirnosti za zahvate oni se odnose na dobro procijenjene relevantne parametre. Problem se povećava ako uzmemo u obzir da je tlo nehomogeno, anizotropno i da njegova svojstva mogu varirati po volumenu. Parametri koje odredimo ispitivanjem uzoraka u laboratoriju ili mase tla na terenu još uvijek ne mogu reprezentirati sav volumen tla. Racionalnost u projektiranju podrazumijeva racionalnost u ispitivanju svojstava i definiranju geotehničkog zahvata. Suvremena geotehnička praksa traži za veće objekte mjerenja kojima će se potvrditi/demantirati projektne pretpostavke i signalizirati uvjete u tlu i konstrukciji, tako da se u fazi izvedbe i/ili korištenja objekta može intervenirati. Troškovi geotehničkih istražnih radova su na nivou 0.5-1% vrijednosti objekta. Često puta ne možemo niti s tri-četiri puta većim iznosom ispravno procijeniti mjerodavna svojstva tla, pa je onda racionalnije mjeriti i opažati, uz predviđene mjere intervencije. Premda su mjerenja skupa i često dugotrajna, njima se omogućuje: -

bolje određivanje uvjeta u tlu (kakvo je tlo u kojem radimo) kontrola projektnih pretpostavki (da li je proračun dobar) kontrola izvedbe (koliko smo daleko-blizu slomu) kontrola kvalitete (provjera kvalitete radova i nj. dokumentacija) provjera sigurnosti (rana upozorenja, podloga za odluke) zaštitu zakona (dokaz o uzrocima eventualne nesreće) provjera ponašanja konstrukcije

2. KAKO TO RADIMO

Opažanja i mjerenja se obavlaju instrumentima i uređajima. Pri njihovom izboru i načinu korištenja potrebno je imati u vidu slijedeće elemente: -

za svaki zahvat postoje kritični parametri koje projektant mora identificirati i njima prilagoditi sve buduće aktivnosti u planiranju, organizaciji i provedbi mjerenja

-

uvjeti u tlu često diktiraju izbor instrumenata; njima se treba prilagoditi – npr. izbor piezometra – za veće dotoke (nekoherentni materijali) otvoreni a za gline mali brzo reagirajući, tip dijafragme

-

ponašanje tla ovisi o nizu parametara, pa mjerenje jednog parametra često nije dovoljno; mora se voditi računa o

GF OSIJEK – Mehanika tla i temeljenje temelj. – predav: OPAŽANJE I MOTRENJE GEOT.ZAHVATA 0600

3

komplementarnosti mjerenja – osim direktno mjerene veličine mjeri se i druga koja može objasniti direktna mjerenja ili ih nadomjestiti; osim toga, često se ista veličina mjeri s dva instrumenta, radi sigurnosti da se ne izgubi podatak; npr. kod klizišta se ne mjeri samo pomak inklinometrom nego i porni tlakovi koji se povećavaju pri klizanju (u zoni klizanja) Izbor instrumenata mora se temeljiti na dobrom poznavanju problema i na učinkovitosti instrumenta koja se ogleda kroz slijedeće parametre: -

raspon mjerenja – definira najmanju i najveću vrijednost veličine koju se želi mjeriti (npr. pomak, 20 cm)

-

rezolucija – najmanja promjena koja se može očitati na instrumentu (npr. 0.1 mm, ili 10 kPa)

-

točnost - je stupanj do kojeg očitanja odgovaraju apsolutnoj vrijednosti; izražava se kao ± vrijednost (npr. ± 1 mm) ili kao dio ukupnog područja mjerenja (± 1%)

-

preciznost ili ponovljivost – često je značajnija od točnosti jer se traži češće promjena nego apsolutni iznos; kada se ponavljaju mjerenja dobivaju se drugačiji iznosi; preciznost se izražava kao ± vrijednost koja govori kako smo blizu sredini mjerenja

Treba znati da je uspješno mjerenje moguće postići tek ako se njime bave stručnjaci, ako je dobro riješen projektni dio opažanja i ako se mjerenja mogu kontrolirati.

3. ŠTO ZAHTIJEVAMO OD MJERENJA

Mjeriti možemo tlakove, pomake i vrijeme. Mjerenjima moramo osigurati da možemo protumačiti ponašanje konstrukcije i ocijeniti njenu sigurnost i/ili funkcionalnost u duljem vremenskom razdoblju. Rijetko je zanimljiva temperatura, pa se ovdje ne obrađuje. Mjerenjima, dakle, želimo odgovoriti na pitanje: da li je prekoračena čvrstoća ili deformacija koja je ograničena tlom ili konstrukcijom ? Čvrstoća ovisi o efektivnom naponu koji je razlika ukupnog i pornog tlaka. Dakle, mjerenjem ukupnog (totalnog) napona i pornog tlaka može se dobiti iznos efektivnog tlaka. Taj je različit na različitim mjestima i u različitim smjerovima (vertikalni, horizontalni). Porni tlak je jednak u svim smjerovima, pa totalne napone treba mjeriti usmjereno a koristiti jednu vrijednost pornog tlaka za opis prostornog naprezanja u nekoj točki. Pomaci su uzrok deformacijama i mjerimo ih na mjestu i na način koji će najbolje opisati kritične uvjete.

GF OSIJEK – Mehanika tla i temeljenje temelj. – predav: OPAŽANJE I MOTRENJE GEOT.ZAHVATA 0600

4

4. RASPOLOŽIVI INSTRUMENTI I UREĐAJI

Mjerimo tlakove, pomake i vrijeme. Tlakovi se mjere kao totalni tlakovi u tlu, za što služe ćelije raznog tipa i oblika, obično u formi spljoštene ploče kružnog ili pravokutnog oblika. Tlak koji se prenosi na stijenku instrumenta povećava tlak tekućine u njemu i tako pokazuje promjenu prethodnog stanja (in situ). Porni tlak se mjeri uređajima koji u jednom dijelu primaju vodu kroz filter a onda ona tlači membranu koja registrira tlak vode. Pomaci se mjere ili kao promjena razmaka (ekstenzometri), ili kao promjena nagiba ili kao promjena položaja (npr. slijeganja). ĆELIJA ZA TOTALNI TLAK

INKLINOMETAR (nagibi, pomaci hor. / vert.)

PIEZOMETRI (porni tlak)

GF OSIJEK – Mehanika tla i temeljenje temelj. – predav: OPAŽANJE I MOTRENJE GEOT.ZAHVATA 0600

5

5. PRIMJERI OPAŽANJA GEOTEHNIČKIH ZAHVATA

BRANE: opažamo porne tlakove, totalne tlakove (stabilnost, procjeđivanje) i pomake

porni tlakovi mjere se tako da se može konstruirati strujna mreža, provjeriti gradijenti tečenja, te opisati porni tlakovi na potencijalnim kliznim plohama (vidi dole); često se stavljaju i ćelije za totalni tlak uz piezometarske uređaje

pomaci se mjere ekstenzometrima ili inklinometrima; inklinometri mjere pomake koji karakteriziraju klizanje, što zajedno s promjenama pornog tlaka može alarmirati ili objasniti pojave

GF OSIJEK – Mehanika tla i temeljenje temelj. – predav: OPAŽANJE I MOTRENJE GEOT.ZAHVATA 0600

6

NASIPI (za ceste ili za hidrotehničke građevine) – klizanje i slijeganje

mjerenjem pornih tlakova može se ustanoviti stupanj konsolidacije (i efektivni naponi) te time utjecati na brzinu izgradnje i/ili ocijeniti efikasnost dreniranja vertikalnim drenovima

slijeganja nasipa mogu biti značajna za objekte uz njih (kuće, mostove) i mogu utjecati na vrijeme završetka radova i konačnu izvedbu mostova (prijelazi preko ceste); s toga je praćenje slijeganja važno za dinamiku radova i za provjeru efikasnosti mjera poboljšanja tla (drenovi, piloti i sl.) koje se eventualno izvode; mjerenje po profilu ispod nasipa daje dobar uvid u ponašanje čitavog nasipa (profilometar)

primjer mjerenja slijeganja po profilu ispod nasipa (uređaj profilometar)

GF OSIJEK – Mehanika tla i temeljenje temelj. – predav: OPAŽANJE I MOTRENJE GEOT.ZAHVATA 0600

7

KLIZIŠTA

Proučavanje i ispitivanje nastanka (sanacije) klizišta jedan je od vrlo čestih zadataka u geotehničkoj praksi. Susrećemo ga kod nasipa, brana, usjeka, kanala i sl.

inklinometrom se može ustanoviti pojava i položaj klizne plohe, što omogućava povratnu analizu i ocjenu parametara čvrstoće; ako se još mjere porni tlakovi onda se mogu odrediti i efektivni naponi pa je slika potpunija; mogući primjer primjene: klizište uzduž šetališta uz Dravu

POTPORNI ZIDOVI (DIJAFRAGME) mogu se mjeriti pomaci, nagibi, porni tlakovi (strujna slika) i totalni tlakovi u tlu

GF OSIJEK – Mehanika tla i temeljenje temelj. – predav: OPAŽANJE I MOTRENJE GEOT.ZAHVATA 0600

8

TUNELI Ove vrlo komlicirane i skupe konstrukcije zahtijevaju konstantno praćenje pomaka pri iskopu, jer se na temelju njih može ocijeniti da li je zaštita podgradom dovoljna ili ne, odnosno stabilnost iskopa. Njačešće se mjere pomaci ekstenzometrima, a česti i naprezanja u stijenama iskopa pomoću raznih ćelija.

Posebno mjerenje u tunelima provodi se na kontroli sidara, po nosivosti i deformabilnosti. Sidra se mogu instrumentirati (kao i za potporne konstrukcije) tako da se prati razvoj naprezanja u sidrenoj zoni i pomak glave sidra.

GF OSIJEK – Mehanika tla i temeljenje temelj. – predav: OPAŽANJE I MOTRENJE GEOT.ZAHVATA 0600

9

MJERENJE NAGINJANJA ZGRADA

Indikacija lošeg stanja tla i/ili zgrade je njeno naginjanje. Posebnim instrumentima može se mjeriti naginjanje (otklon od vertikale) pojedinih točaka i time tumačiti stabilnost podloge i objekta. Slučaj s donje slike može se primijeniti i na klizište, potporni zid ili kanal u blizini objekta.

POSEBNA MJERENJA Ponekad je posebno zanimljivo mjeriti naprezanja i/ili deformacije u pojedinim elementima (sidra, pilot, zid, armatura u nasipu i sl.), pa se tada koriste mjerne trake kojima se u točkama (i po potrebi u raznim smjerovima) mjere naprezanja i pomaci.

Posebno je korisno provesti tzv. povratni račun za geotehničku konstrukciju na temelju mjerenih podataka, čime se može objasniti pojava deformacije, naprezanja ili sloma.