Tvrdi

OSNOVNA SVOJSTVA TLA
TLO - je trokomponentnog sastava, sastoji se od čvrstih čestica , tekućine i plinova.
GUSTOĆA UZORKA – gustoća neporemećenog uzorka je odnos mase i volumena takvog uzorka.

GUSTOĆA SUHOG UZORKA – odnos mase uzorka (osušenog na standardnoj temperaturi od 105 °C u toku najmanje 24 h pri čemu iz pora ispari sva slobodna voda i dio adhezione vode) i volumena uzorka sa porama.

GUSTOĆA ČVRSTIH ČESTICA – odnos mase suhog uzorka i volumena uzorka bez pora.

VLAŽNOST UZORKA – odnos mase isparene vode i mase suhog uzorka u postocima.
STUPANJ ZASIĆENOSTI (SATURACIJA) – odnos između volumena vode sadržane u porama i volumena pora.

RELATIVNI POROZITET (n) – odnos između volumena pora i volumena uzorka tla.
KOEFICIJENT PORA (e) – odnos između volumena pora i volumena čvrstih čestica.
PIKNOMETAR – određuje specifičnu masu, to je bočica točno poznatog volumena. Vaganjem se izmjeri masa male količine suhog razmrvljenog uzorka (Ms) i masa piknometra (Mp) s vodom temperature 20 °C. Uzorak se zatim stavi u piknometar u kuha u vakumu da bi se od svih čestica odvojio zrak; kada se piknometar sa uzorkom i vodom ohladi napuni se vodom do vrha i ponovno važe. Volumen uzorka jednak je masi vode koju je on istisnuo iz piknometra podijeljenoj specifičnom masom vode ( ). Specifična masa uzorka je jednaka njegovoj masi podjeljenoj s volumenom.
GRANICA TEČENJA – vlažnost pri kojoj će uzorak tla početi teći ako ga se protrese. Određuje se u aparatu Casagronde.
GRANICA PLASTIČNOSTI – vlažnost ispod koje se oblik mase uzorka ne može mijenjati bez nastanka pukotina u materijalu.
GRANICA SKUPLJANJA – određena je sadržajem vlage pri kojem se postignuti volumen uzorka ne smanjuje daljnjim sušenjem.
AREOMETRIRANJE – u posudu se nasipa uzorak, zatim se doda destilirana voda, pa se to miješa sve dok se uzorak jednolično ne suspendira. Suspenziji se doda malo vodenog stakla koje spriječava koagulaciju čestice. Gustoću suspenzije mjerimo aerometrom. Pratimo vrijeme kada će se sve čestice nataložiti.
Na osnovu vremena (t) proteklog od početka pokusa do trenutka mjerenja gustoće, dobivamo promjer zrna (Dt).
STOCKESOV ZAKON – čestice su kugle iste gustoće do max. d=1 mm (veće kugle brže tonu, sitnije sporije).
KLASIFIKACIJA TLA – nekoherentno (krupno zrno); koherentno (sitno zrno)
Osnovne grupe: kamen veće 60 mm (K); šljunak 2 do 60 mm (G); pijesak 0,06 do 2 mm (S); prah 0,002 do 0,06 mm (M); glina manje od 0,002 mm (C).
GRADUIRAN MATERIJAL – jednoliko graduiran materijal – prevladava samo jedna frakcija; dobro graduiran materijal – jednako prisutne sve frakcije; slabo graduiran materijal – jedna frakcija je nikako zastupljena.
INDEKS RELATIVNE GUSTOĆE – je odnos između razlike max. mogućeg i stvarnog koeficijenta pora i razlike max. i min. mogućeg koeficijenta pora.
INDEKS PLASTIČNOSTI – razlika sadržaja vlage između granice tečenja i granice plastičnosti (materijal uz malu promjenu vlažnosti pri manjem indeksu plastičnosti prelazi u žitko ili polu čvrsto stanje što je nepovoljno).
INDEKS KONZISTENCIJE – omjer između prirodne vlažnosti materijala. One na granicama konzistencije.

TEČENJE VODE U TLU
KAPILARNOST – podizanje vode u tankoj cijevi djelomično uronjenoj u vodu, iznad površine vode s tlakom nula. Podizanje vode nastaje zbog površinske napetosti vode, tj. Zbog sposobnosti preuzimanja vlačnih naprezanja. Naprezanja se javljaju kao adhezione sile stjenke cijevi (kapilare) i vode. Površinska napetost varira lagano sa temperaturom. Uzrok kapilarnosti je i razlika tlakova na površini vode i u kapilari. Na granici kapilare prenosi se težina stupca vode, preko površinske napetosti u stijenke kapilare.
Kapilare u tlu nastaju spajanjem pora u uske cjevčice promjenjivog promjera.
VISINA KAPILARNOG DIZANJA – ovisi o promjeru kapilare, tekućini i materijalu od je kapilara, tj. adheziji tekućine i cijevi. U tlu kapilarno dizanje ovisi o povijesti gibanja podzemne vode u tlu.
POSLJEDICE NA TLO OD KAPILARNOG DIZANJA – dio tla zasićen zatvorenom i dopunjen otvorenom kapilarnom vodom.
1. povećava svoju prostornu gustoću.
2. sitno zrnata tla naročito su ugrožena od kapilarnog dizanja vode.
3. kod smrzavanja tla oblikuju se leće leda, koje povećavaju obujam prostora pora za 11 %.
Nakon otapanja ostaju šupljine u tlu, zato objekte temeljimo ispod dubine smrzavanja.
STRUJANJE VODE U TLU –
1. voda teče stacionarno (konstantan protok u svakoj točki).
2. voda je nestišljiva
3. ubrzanje vode je zanemarivo malo pa se sile mase od ubrzanja mogu zanemariti.
4. volumen i struktura tla su konstantni u vremenu.
5. promjena volumena tla zbog promjene naprezanja mogu se zanemariti.
SKUPNE LINIJE STRUJNOG POLJA –
1. strujnica- linija za koju vrijedi da okomito na nju nema toka, tj. brzina i smjer su paralelni s njom.
2. ekvipotencijal – je linija na kojoj sve točke imaju jednak ukupan potencijal.
3. slobodno vodno lice – linija na kojoj je potencija od parnog tlaka nula (postoji samo geodetski potencijal).
- grafički prikaz tih linija se zove strujna mreža.
POTENCIJAL TEČENJA – tečenje u tlu se javlja samo uslijed razlike ukupnog potencijala. Kod tečenja kroz porozne sredine brzina je zanemariva u odnosu na ostale članove.
TLAČNI POTENCIJAL – pijezometarska visina.
HIDRAULIČKI GRADIJENT – gubitak potencijala na jediničnoj udaljenosti.
DARCY–jev ZAKON – brzina fluida kroz porozni materijal proporcionalna je hidrauličnom gradijentu koji izaziva tok.
URONJENA TEŽINA TLA – je težina umanjena za težinu vode.
Po Arhimedovom zakonu tijelo uronjeno u tekućinu izgubi prividno na svojoj težini onoliko koliko teži tijelom istisnuta tekućina.
KOEFICIJENT VODONEPROPUSNOSTI TLA – dva uređaja za mjerenje u laboratoriju:
1. uređaj sa konstantnim padom – koristi se za propusnije materijale.
2. uređaj sa promjenjivim padom – koristi se za izrazito malo propusne materijale.
Na terenu se mjeri:
• metodama bojanja vode u jednoj bušotini i hvatanju boje u drugoj bušotini koristi se u kršu.
• Probnim crpljenjem vode iz bunara.
GEOSTATSKO NAPREZANJE – naprezanje uzrokovano vlačnom težinom. Posmično naprezanje ne postoji. Dublji slojevi imaju veću zapreminsku težinu zbog utjecaja tla iznad njih.
Razlika potencijala na krajevima nekog uzorka izaziva tečenje koje se sasvim potroši na trenje kroz uzorak izazivajući strujanje.
DODATNA NAPREZANJA U TLU – nastaju zbog opterećenja ograničene površine tla nekim građevinskog objekta. S dubinom padaju jer se opterećenje po dubini širi pod nekim kutem. Utjecaj dodatnih naprezanja se računa do dubine 4 x širine temelja.
ČVRSTOĆA TLA – posmična čvrstoća je svojstvo materijala da ostane u stanju ravnoteže kad mu je površina nagnuta.

ISPITIVANJE TLA «IN SITU» (NA TERENU)
BUŠENJE TLA 1. ručno – koristi se svrdlo ili se buši uz vađenje punog profila 2. strojno pomoću bušilice
UZORCI TLA – poremećeni ili neporemećeni; ovisi da li se prilikom uzorkovanja oštećuju ili neoštećuju.
• KOHERENTNI MATERIJALI
KRILNA SONDA – uređaj služi za određivanje čvrstoće, na smicanje, šipka se sa krilcima zabija na željenu dubinu i mjeri se vrijednost momenta zaokreta i pripadnog kuta deformacije.
CPT – pokus statičke penetracije. Utiskuje se šiljak standardnih dimenzija, jednakom brzinom u tlo statičkom silom. Mjeri se otpor utiskivanja. Osim otpora mjeri se ukupna vrijednost sile trenja po plaštu uređaja.
DILATOMETAR – MARCHETTI – specijalna papuča se utiskuje u tlo na željenu dubinu pri čemu se mjeri tlak potreban da se membrana utisne u tlo uz određeni pomak (11 mm).
PRESNOMETAR TIPA MENARD- u bušotinu se spušta specijalna sonda s membranom. Mjere se promjene membrane pod djelovanjem tlaka.
• NEKOHERENTNI MATERIJALI
SPT- POKUS STANDARDNE PENETRACIJE- mjeri se broj udaraca za 15x15x15 cm utiskivanja udarcem malja propisane mase s propisane visine.

STIŠLJIVOST TLA
EDOMETAR- sprava u kojoj se mjeri promjena visine h niskog cilindričnog uzorka tla promjera b uz porast opterećenja. Uzorak je opterećen vertikalno u prstenu sa spriječenim bočnim širenjem.
STIŠLJIVOST TLA- pojava vertikalne deformacije tla pod utjecajem efektivnih naprezanja.
PRITISAK PREKONSOLIDACIJE- u endometarskom dijagramu kod gline imamo prijelaz iz strmije na blažu granu krivulje, kod neporemećenog uzorka to je maksimalno geološko predopterećenje, naziva se pritisak prekonsolidacije.
UKUPNO SLIJEGANJE TLA-
1. inicijalno slijeganje (elastične promjene volumena prije istjecanja vode, nedrenirano tlo).
2. slijeganje od primarne konsolidacije (plastične deformacije uslijed smanjenja poroziteta pri istjecanju vode).
3. slijeganje od sekundarne konsolidacije (plastične def. koje su rezultat posmičnih naprezanja- puzanje).
• KOHERENTNA TLA- ukupno slijeganje svih slojeva tla je zbroj slijeganja svakog pojedinog sloja.
• NEKOHERENTNA TLA- inicijalno slijeganje se računa pomoću udaraca n (penetracije)

STABILNOST POKOSA
KLIZNO TIJELA- je kruti blok (nedeformabilno). Na kliznoj plohi postignuta je posmična čvrstoća tla. Faktor sigurnosti jedak je u svakoj točki klizne plohe. Pokretanje kliznog tijela izazvano je djelovanjem sile gravitacije, parnog tlaka i potresa.FAKTOR SIGURNOSTI – posmična čvrstoća tla kroz posmični napon potreban za ravnotežu.
BISHOP-ova METODA- koristi za kliznu plohu općeg oblika gdje je klizna ploha dio kružnice, razmatraju se sile na lamelama. Sile se računaju preko naprezanja i površine.
PORNI TLAKOVI – ako se povećavaju, smanjuje se posmična čvrstoća. Dolazi do povećanja posmičnih naprezanja.
NOSIVOST TLA
GRANIČNA NOSIVOST- prosječni kontaktni napon između temelja i tla koji uzrokuje slom tla.
DOPUŠTENO OPTEREĆENJE TLA- najveći dozvoljeni napon u tlu koji ne izaziva slom i nedopuštene deformacije.
TLAKOVI U TLU
COLUMBOVI UVJETI TLAKOVA NA ZID-
1. Zid ne mora biti vertikalan 2. Zasip može biti pod nagibom 3. Postoji trenje
RANKINEOVI UVETI TLAKOVA NA ZID-
1. Zid je vertikalan 2. Zasip je horizontalan 3. Nema trenja
PASIVAN OTPOR- je najveći horizontalni tlak u tlu jer do sloma dolazi u tlaku.
AKTIVAN TLAK- je najmanji horizontalni tlak zbog vlačnog sloma tla, jer je vlačna čvrstoća tla jako mala.
KOHEZIJA- je konstantna po dubini, smanjuje aktivni tlak a povećava pasivni otpor.
VODA U TLU- može biti u stanju mirovanja (kad dolazi do pojave hidrostatskih tlakova) i u stanju tečenja. Pri pojavi vode u tlu dolazi do porasta tlakova.

NASUTE GRAĐEVINE
POKUS PO PROCTOR-u – utvrđuju se svojstva zbijanja tla. Za koherentna tla koristi se oko 4x manja energija zbijanja nego za nekoherentna tla.
CBR- kalifornijski koeficijent nosivosti je broj koji pokazuje koliko je neko tlo (u određenom stanju zbijenosti) mekše od čvrstoće zbijenog drobljenca za kojeg je CBR=100%.
VLAŽNOST TLA- utječe na zbivanje tako što o njoj ovisi gustoća, te struktura tla.
OPTIMALNA VLAŽNOST- vlažnost pri kojoj se zadanom energijom zbijanja postiže najveća gustoća.
MAKSIMALNA GUSTOĆA TLA- gustoća koja se postiže pri optimalnoj vlažnosti.
POKUSNA DIONICA- utvrđuje kojim strojem u kojem režimu i koja debljina sloja se može zbiti na potrebnu gustoću.
PLITKO TEMELJENJE
TEMELJ- dio konstrukcije koji omogućuje da se aktivne sile i momenti od konstrukcije raspodjele na toliku površinu tla kolika je potrebna da se postigne povećana sigurnost od sloma tla i da deformacije tla budu kompatibilne s funkcijom građevine.
PLITKI TEMELJ- za plitke temelje vrijedi: D < 2B (D-dubina, B-širina) ili se smatra plitkim temeljenjem do 3m.
Vrste plitkih temeljnih konstrukcija: stup, traka, roštilj (stup + traka), ploča.
VRSTE PLITKIH TEMELJNIH KONSTRUKCIJA: Temelji samci- Prenose teret jednog stupca; Temelji nosači- Prenose teret dva ili vise stupova; Temeljne trake- Prenose opterećenje od zidova; Temeljna ploča- Prenosi cijelu težinu građevine na tlo; Temeljni roštilji- Temeljni stup+ temeljna traka!
GREDA NA ELASTIČNOJ PODLOZI- Koristi se kad su temeljne grede duge, a tlo meko jer tada deformacija tla bitno utječe na raspodjelu naprezanja!
Za rješavanje tog problema koriste se slijedeći modeli:
a) PRINCIP OBRNUTE GREDE- Kod greda srednje debljine uvjeti na krajevima utječu na sve presjeke u gredi pa treba izvršiti korekcije za opterećenja na krajevima u odnosu na beskonačnu gredu.
b) WINKLEROV MODEL- Naprezanje u tlu proporcionalno je slijeganju, a na njega ne utječu okolne točke grede.
c) KANNY-ev MODEL- postupak kojim se uzimaju utjecaji okomitih segmenata i promjene krutosti po dubini.

ZAGATNE STIJENE
ZAGATNE STIJENE- Koriste se kada se želi riješiti problem denivelacije terena na ograničenom prostoru.
DEFORMACIJA ZAGATNIH STIJENA- parametri o kojima ovisi : Način izvedbe ( konzolna i pridržana), Dubini zabijanja, Vrstama koherentnog okolnog tla, Raspodjelama krutosti tla po dubini, Krutosti zida
KOHEZIJA- Utječe na veličinu aktivnog tlaka tako sto ga smanjuje. Jednoliko djeluje po cijeloj dubini ali je suprotnog predznaka od aktivnog tlaka.
UPTREBA ZATEGA- postiže se manja dubina zabijanja, što nam u nekim slučajevima smanjuje troškove, također nam je potrebna i manja krutost greda, pa time i njegove dimenzije.

PILOTI

PILOTI- Koriste se kada je mala nosivost tla pri površini i kada su velika slijeganja.
NOSIVOST NA PLAŠTU:
Qp=
NOSIVOST NA VRHU:
Qv= Pijesak: q=
Glina: q=
VRSTE PILOTA: Prema načinu izvedbe: Bušeni, Zabijeni, Izvedeni betoniranjem na mjestu.
Prema materijalu: Drveni, Metalni, Betonski, Šljunčani
NEGATIVNO TRENJE NA PILOTIMA-Pojava koja povećava ukupnu silu koju plašt vrhom prenosi u tlo ukoliko pilot prolazi kroz izrazito stišljive slojeve ili slojeve podložne naknadnom slijeganju
RAZMAK MEĐU PILOTIMA-
Koji nose na vrh > 2.5d
Koji nose na trenje u nekoherentnom tlu veće zbijenosti >3d
Koji nose na trenje u nekoherentnom tlu manje zbijenosti >5d
HORIZONTALNI POMAK VRHA PILOTA- Ovisi o modulu tla, tj. Raspodjeli čvrstoče i krutosti tla po dubini te o krutosti pri površini tla.
ŠLJUNČANI PILOTI- Cijev za vibriranje utiskuje se u tlo i od dna na gore u etažama ispušta šljunak koji zbija svojom težinom i vibracijom. Promjer: 60-80 cm; na razmaku 1.5-2m; dubine max: 20m; nosivosti: 20-30tona
VIBROZBIJANJE- Koristi se kod nekoherentnih tala kad dolazi do preslagivanja čestica te zauzimaju položaj optimalne zbijenosti.