GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE IN MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV INŽENIRSKE ZBORNICE SLOVENIJE Poštnina plačana pri poštill02 Ljubljana Gradbeni vestnik* GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE in MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV INŽENIRSKE ZBORNICE SLOVENIJE UDK-UDC 05:625; ISSN 0017-2774 Ljubljana, oktober 2004, letnik 53, str. 233-260 Izdajatelj: Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije (ZDGITS), Karlovška 3 ,1 0 0 0 Ljubljana, telefon/faks 01 422 4622 v sodelovanju z Matično sekcijo gradbenih inženirjev Inženirske zbornice Slovenije (MSG IZS), ob podpori Ministrstva RS za šolstvo, znanost in šport. Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani in Zavoda za gradbeništvo Slovenije Izdajateljski svet: ZDGITS: mag. Andrej Kerin izr. prof. dr. Matjaž Mikoš Jakob Presečnik MSG IZS: Gorazd Humar mag. Črtomir Remec doc. dr. Branko Zadnik FGG Ljubljana: doc. dr. Marijan Žura FG Maribor: Milan Kuhta ZAG: prof. dr. Miha Tomaževič Glavni in odgovorni urednik: prof. dr. Janez Duhovnik Navodila avtorjem za pripravo člankov in drugih prispevkov • Uredništvo sprejema v objavo znanstvene in strokovne članke s področja gradbeništva in druge prispevke, pomembne in zanimive za gradbeno stroko. • Znanstvene in strokovne članke pred objavo pregleda najmanj en anonimen recenzent, ki ga določi glavni in odgovorni urednik. • Besedilo prispevkov mora biti napisano v slovenščini. • Besedilo mora biti izpisano z znaki velikosti 12 pik z dvojnim presledkom med vrsticami. • Prispevki morajo imeti naslov, imena in priimke avtorjev ter besedilo prispevka. • Besedilo člankov mora obvezno imeti: naslov članka v slovenščini(velike črke); naslov članka v angleščini (velike črke); oznako ali je članek strokoven ali znanstven; nazive, imena in priimke avtorjev ter njihove naslove; naslov POVZETEK in povzetek v slovenščini; naslov SUMMARY, in povzetek v angleščini; naslov UVOD in besedilo uvoda; naslov naslednjega poglavja (velike črke) in besedilo poglavja; naslov razdelka in besedilo razdelka (neobvezno);..., naslov SKLEP in besedilo sklepa; naslov ZAHVALA in besedilo zahvale (neobvezno); naslov LITERATURA in seznam literature; naslov DODATEK in besedilo dodatka (neobvezno). Če je dodatkov več, so dodatki označeni še z A, B, C, itn. Sodelavec pri MSG IZS: Jan Kristjan Juteršek Lektorica: Alenka Raič Blažič Lektorica angleških povzetkov: Darja Okorn Tajnica: Anka Holobar Oblikovalska zasnova: Mateja Goršič Tehnično urejanje, prelom in tisk: Kočevski tisk Naklada: 2800 izvodov Podatki o objavah v reviji so navedeni v bibliografskih bazah COBISS in ICONDA (The Int. Construction Database) ter na httD://www.zveza-daits.si. Letno izide 12 številk. Letna naročnina za individualne naročnike znaša 5 500 SIT; za študente in upokojence 2200 SIT; za družbe, ustanove in samostojne podjetnike 40.687,50 SIT za en izvod revije; za naročnike iz tujine 100 USD. V ceni je vštet DDV. Poslovni račun ZDGITS pri NLB Ljubljana: 02017-0015398955 • Poglavja in razdelki so lahko oštevilčeni. • Slike, preglednice in fotografije morajo biti omenjene v besedilu prispevka, oštevilčene in opremljene s podnapisi, ki pojasnjujejo njihovo vsebino. Vse slike in fotografije v elektronski obliki (slike v običajnih vektorskih grafičnih formatih, fotografije v formatih .tif ali .jpg visoke ločljivosti) morajo biti v posebnih datotekah, običajne fotografije pa priložene. • Enačbe morajo biti na desnem robu označene z zaporedno številko v okroglem oklepaju. • Kot decimalno ločilo je treba uporabiti vejico. • Uporabljena in citirana dela morajo biti navedena med besedilom prispevka z oznako v obliki: (priimek prvega avtorja, leto objave). V istem letu objavljena dela istega avtorja morajo biti označena še z oznakami a, b, c, itn. • V poglavju LITERATURA so uporabljena in citirana dela opisana z naslednjimi podatki: priimek, ime prvega avtorja (lahko okrajšano), priimki in imena drugih avtorjev, naslov dela, način objave, leto objave. • Način objave je opisan s podatki: kniiae: založba; revije: ime revije, založba, letnik, številka, strani od do; zborniki: naziv sestanka, organizator, kraj in datum sestanka, strani od do; raziskovalna poročila: vrsta poročila, naročnik, oznaka pogodbe; za druae vrste virov: kratek opis, npr. v zasebnem pogovoru. • Prispevke je treba poslati glavnemu in odgovornemu uredniku prof. dr. Janezu Duhovniku na naslov: FGG, Jamova 2, 1000 LJUBLJANA oz. janez.duhovnik@fgg.uni-lj.si. V spremnem dopisu mora avtor članka napisati, kakšna je po njegovem mnenju vsebina članka (pretežno znanstvena, pretežno strokovna) oziroma za katero rubriko je po njegovem mnenju prispevek primeren. Pri­ spevke je treba poslati v enem izvodu na papirju in v elektronski obliki v formatu MS WORD in v 8. točki določenih grafičnih formatih. Uredništvo Vsebina • Contents Nagrajeni gradbeniki stran 234 Članki • Papers stran 235 mag. Marko Završki, univ. dipl. inž. grad. PROJEKTIRANJE VODNJAKOV PRI TEMELJENJU MOSTOV STRUCTURAL DESIGN OF THE WELLS-FOUNDATION OF THE BRIDGES stran 242 Peter Šavnik, univ. dipl. inž. grad. AKTIVNOST! V EU ZA POVEČANJE VARNOSTI V CESTNIH PREDORIH ACTIVITIES IN THE EU FOR THE ENCREASING OF THE SAFETY OF THE ROAD TUNNELS stran 246 Jure Klopčič, univ. dipl. inž. grad., Andrej Štimulak, univ. dipl. inž. rud., mag. Igor Ajdič, univ. dipl. inž. geol., doc. dr. Janko Logar, univ. dipl. inž. grad. RAČUNALNIŠKO PODPRTA ANALIZA MERITEV V PREDORU COMPUTER SUPPORTED ANALYSIS OF DISPLACEMENT MONITORING DATA IN TUNNELLING Novi diplomanti gradbeništva stran 256 J. K.Juteršek, univ. dipl. inž. grad. Koledar prireditev J. K.Juteršek,univ. dipl. inž. grad. Slika na naslovnici: Staro se umika novemu - Rušenje mostu čez Krko pri Čatežu, foto arhiv Gradis, Gradbeno podjetje Ljubljana, d. d. NAGRAJENI GRADBENIKI Na dnevu inženirjev in arhitektov 14. 10. 2004 v Mariboru je bilo nagrajenih tudi več gradbenikov. Nagrade IZS za inženirske dosežke so prejeli: MARJAN PIPENBAHER, univ. dipl. inž. grad., za inventivno konstruktorsko zasnovo ter realizacijo slovenskega viadukta presežnikov Črni Kal. KSENIJA MARC, univ. dipl. inž. grad., za visoko strokoven in izredno angažiran nadzor nad gradnjo najzahtevnejšega slovenskega viadukta Črni Kal METOD Dl BATISTA, univ. dipl. inž. grad., za življenjsko delo na področju gradnje cest in izvajanja Nacionalnega programa izgradnje avtocest. JOŽE MIKOLJ, univ. dipl. inž. grad., za življenjsko delo na področju projektiranja nizkih gradenj. Čdstna člana Inženirske zbornice Slovenije sta postala: doc. dr. JANEZ REFLAK, univ. dipl. inž. grad., za odgovorno delo na področju priprave in izvajanja strokovnih izpitov. FRANC AVŠIČ, univ. dipl. inž. grad., za njegovo aktivno delo v zbornici. Vsem nagrajencem iskreno čestitamo! PROJEKTIRANJE VODNJAKOV PRI TEMELJENJU MOSTOV STRUCTURAL DESIGN OF THE WELLS­ FOUNDATION OF THE BRIDGES I mag. Marko Završki, univ. dipl. inž. grad., A GRADIS, Biro za projektiranje Maribor d.o.o. Strokovni članek UDK 624.15:624.074.1 Povzetek | Članek podaja osnovne sm ernice za projektiranje vodnjakov za tem elje mostov. Vodnjaki kot pom em bni elem enti nosilne konstrukcije mostu vplivajo tako na konstrukcijsko zasnovo, stroške in hitrost gradnje, stabilnost in trajnost m ostu kot tudi na ustreznost načrtovanih posegov v prostor z vidika ekologije in varstva okolja. V uvod­ nem delu so podani splošni pojmi o tem eljenju na vodnjakih, sledijo obravnava po­ trebnih podlog za projektiranje, splošnih konstruktivnih principov zasnove vodnjakov in geostatične analize vodnjakov. Summary | In the paper, fundam ental guidelines for the design of wells as bridge foundations are presented. Being essential elem ents of bridge load bearing structures, the wells influence the design, construction schedule and costs, stability and durability of a bridge as well as the suitability of the p lanned spatia l interventions from the point of v iew of both ecology and environm ental protection. In the introductory part, general inform ation on well foundation is given, fo llow ed by the discussion of the required design bases, general constructive principles of the well design, as well as the geostatic analysis of wells. SPLOŠNO 0 TEMELJENJU NA VODNJAKIH 1 - začetna faza izkopa (delovni plato) 2 - etapni izkop vodnjaka z izvajanjem zaščite z AB z delnimi ali polnimi obroči (v slabih tleh) 3 - zaščita izkopa z oblogo iz brizganega betona (v prepereli skali) 4 - izvajanje izkopa z bagrom in transport izkopanega materiala z žerjavom (avtodvigalom) 5 - izveden vodnjak in steber (primer votlega vodnjaka) Slika 1. Izvedbo vodnjaka s postopnim izkopom in sprotno zaščito oboda jaška Načini temeljenja na vodnjakih Temeljenje na vodnjakih je način temeljenja (Brandi, 1 98 8 ), kjer se izkop navpičnega jaška izvaja na način, kije poznan pri izved­ bi vodnjakov v ožjem pomenu besede. Gre za izvajanje postopnega izkopa s sprotnim varovanjem oboda jaška. Med temeljenjem z vodnjaki in piloti v smislu obnašanja glede stanj nosilnosti in deformabilnosti ne obsta­ jajo bistvene razlike. Pri globokem temeljen­ ju bodisi z vodnjaki ali piloti v primerjavi s plitvim temeljenjem obstaja veliko večja in­ terakcija med zemljino in temeljem. Razlika med obema načinoma globokega temeljen­ ja je predvsem v načinu izvedbe. Glede na postopek izvedbe izkopa za vodnjak obstajata v splošnem dva načina, in sicer: • s postopnim izkopom s sprotno zaščito oboda jaška (slika 1); • s postopnim spuščanjem predhodno zabetoniranega vodnjaka nad terenom (slika 2). Pri prvem načinu se izkop izvaja postopoma v globino po etapah višine od 0 ,8 do 1,5 m z zaščito oboda izkopa, bodisi z armiranobe­ tonskimi obroči, z brizganim betonom in po potrebi zjeklenim i obroči - odvisno od kako­ vosti tal in velikosti zemeljskih pritiskov. Pri drugem načinu se vodnjaki izvedejo na mes­ tu izkopa nad terenom v višini od 2 ,0 do 4 ,0 m. Možna je izvedba z betoniranjem na mestu sam em ali pa s prefabriciranimi ele­ menti. Mehanizirani izkop v vodnjaku in spuščanje vodnjaka se izvajata istočasno. Po spuščanju prvega dela vodnjaka se be­ tonira naslednji segment vodnjaka na zgornji strani ter ponovi postopek spuščanja s spodkopavanjem (slika 2). Pogoji za temeljenje na vodnjakih Temeljenje z vodnjaki kot način temeljenja mostov se uporablja zlasti v naslednjih primerih: • pri prenosu velike obtežbe v stabilna temelj­ na tla v večji globini, kjer imajo zgornje pla­ sti majhno nosilnost oz. zaradi nestabilnosti terena niso izpolnjeni pogoji za plitvo temeljenje; • pri temeljenju podpor mostov v pobočju pri t.i. pobočnih viaduktih, ki potekajo vzdolž pobočja ali pri premoščanju dolin, kjer to narekuje geološka sestava tal, naklon pobočja in kjer so dostopi težke mehaniza­ cije (vrtalne garniture za pilotiranja) oteženi ali sploh niso možni; • pri temeljenju mostov z velikimi razpetinami, kjer bi veliko število pilotov pri posamezni podpori zahtevalo neekonomične velike di­ menzije pilotne blazine; • v primeru, ko je rešitev s temeljenjem na vodnjakih cenovno ugodnejša; • kjer je treba zagotoviti stabilnosti temeljev in podpor tudi v primeru, ko pride do plazenja preperinskega dela terena v območju mostu; • ko tla v fazi izkopa v kratkem času izgubijo trdnost oz. postanejo nestabilna; • kjer je potrebna večja višina stebrov oz. zmanjšanje njihove togosti (uporabi se rešitev z votlimi vodnjaki). Prednosti temeljenja z vodnjaki so predvsem naslednje: • omogočen je direktni prenos obtežbe stebra v nosilna temeljna tla; • temeljna tla so po celotni globini izkopa vidna in pod kontrolo; • dejanska globina temeljnih tal se lahko določi med izvajanjem izkopa glede na dejanske lastnosti tal; • vodnjak je zaščita gradbene jame, ki ne po­ vzroča pomikov tal; • poseg v okolje je minimalen. V plazovitem področju se morajo pri vodnja­ kih ob upoštevanju morfoloških in geoloških pogojev izpolniti predvsem naslednje za­ hteve: 1 - delovni plato (začasni nasip) 2 - začetni segment vodnjaka z jeklenim čevljem 3 - spuščanje vodnjaka s spodkopavanjem in izdelavo novih segmentov vodnjaka 4 - podložni (podvodni) beton 5 - izvedba temelja in stebra 6 - odstranitev plašča vodnjaka v delu nad dnom struge Slika 2. Izvedba vodnjaka s postopnim spuščanjem in predhodnim zabefoniranjem vodnjaka I • plašč vodnjaka mora primarno ščititi steber pred delovanjem zemeljskega pritiska; • pri gradnji oboda (plašča) vodnjaka je potrebno zagotoviti odvodnjavanje površin­ ske vode, da se s tem dodatno ne destabi­ lizira plazeče se pobočje; • plašč vodnjaka mora zagotavljati zaščito pri izkopu vodnjaka med gradnjo in kasnejšo zaščito stebra med uporabo objekta; • plašč vodnjaka mora obtežbo zaradi ze­ meljskega pritiska in pritiske zaradi premi­ kov pobočja, ki so pričakovani z razumno verjetnostjo, prenesti brez poškodb v nosil­ na tla. Temeljenje z vodnjaki je primerno v relativno kohezivni zemljini in v primeru, ko je nivo podtalnice nižji od kote temeljenja. Kljub temu je možno izvesti zaščito oboda jaška tudi v nekohezivnih tleh (injekcijske zavese, torkret). V primeru, ko so tla relativno slabo prepustna, je možno nivo podtalnice znižati PROJEKTNE PODLOGE Vodnjaki so sestavni del konstrukcije mostu, kjer so osnova za projektiranje geodetski, ce- stno-prometni, prostorsko-urbanistični, hidro- loško-hidrotehnični, meteorološko-klimatski, seizmološki in geološko-geomehanski po­ datki v vplivnem območju objekta. Temeljni dokument, ki podaja geotehnične podatke za projektiranje temeljev-vodnjakov je geološko- geomehansko poročilo o sestavi tal in pogojih temeljenja. Obseg poročila je odvisen od faze projektiranja oz. stopnje obdelave temeljenja mostu. Geološke vrtine se izvedejo na lokaciji vsake podpore in morajo segati najmanj 7,0 m pod predvideno dno vodnjaka. Z geo- tehničnimi pogoji temeljenja mora biti podano predvsem naslednje: • delitev hribine na trdnostno-deformacijske plasti s podanimi karakteristikami za posamezno plast: prostorninska teži y, strižni kot (p, kohezija c, elastični in deforma­ cijski modul in Poissonov koeficient (za analizo po medtodi končnih elementov), moduli stisljivosti M„, navpični in vodoravni koeficienti reakcije tal: K , kh, po potrebi elastični moduli zemljine, kar je odvisno tudi od računskih modelov; • dopustna obremenitev in posedki temeljnih tal; • stabilnostne analize z izračuni zemeljskih pritiskov na obod vodnjaka (aktivni, pasivni, mirni pritiski, pritisk od plazu); • splošna stabilnost pobočja za podpore na vodnjakih v pobočju. Vrsta podatkov, ki jih potrebuje projektant, je odvisna od računskega modela vodnjaka oziroma interakcije vodnjak - zemeljski pol- prostor. OSNOVNI KONSTRUKCIJSKI PRINCIPI PRI PROJEKTIRANJU VODNJAKOV Vodnjaki, ki se izvajajo s postopnim izko­ pom in sprotno zaščito, imajo običajno krožni ali eliptični prerez. Oblika in dimen­ zija vodnjaka je odvisna predvsem od dimenzije in oblike stebra, velikosti statičnih vplivov, stabilnostnih razm er terena in višine oz. globine vodnjaka. Pri vodnjakih, ki se izvajajo s postopnim spuščanjem, se lahko uporabi tudi pravokotni oz. kvadratni prerez. Giede dimenzij prereza vodnjaka ne obstajajo fiksne omejitve. V splošnem se za premer vod­ njaka, kjer se zaščita izkopa izvaja z brizga­ nim betonom, postavlja omejitev na 2,0 do 2,5 m. Premer vodnjaka pogojuje potrebni delovni prostor tako za izvajanje izkopa kot za nanos brizganega betona. Omejitve maksi­ malnih dimenzij prereza vodnjaka praktično ni. Poznani so primeri vodnjakov eliptičnega prereza z dimenzijami 21,0 * 15,0 m. Pri zasnovi vodnjaka se lahko uporabita prin­ cipa idealno toge ali idealno podajne kon­ strukcije (slika 3). Togi konstrukciji ustreza monolitni neprekinjeni armiranobetonski upo- gibno togi cilinder, medtem ko se podajno konstrukcijo vodnjaka ustvari z medseboj pod nivo temeljenja s črpanjem vode. Pri temeljenju podpor v vodi (npr. rekah, jezerih, ipd.) se uporabijo vodnjaki, ki se izvedejo po segmentih na začasno nasipanih polotokih ali otokih in postopno spuščajo s spodkopa­ vanjem. Primerna globina temeljenja v vodi je 5 do 6 m oz. 6 do 8 m glede na nivo vode med gradnjo. Na suhem ravnem terenu je uporaba globokega temeljenja z vodnjaki smotrna pri globini, večji od 6 m, sicer izve­ demo temelj kot plitev s širokim izkopom. Pravilna ocena stabilnosti pobočja in veliko­ sti zemeljskih pritiskov, ki delujejo s strani na obod vodnjaka, je odvisna predvsem od določitve ustreznih karakteristik tal oz. skale in veliko manjši meri od uporabljene metode geostatične analize. Zlasti v gorskih dolinah in področjih z geološkimi prelomnicami ve­ ljajo vrednostni parametri za skalo ali tla, ki so omejeni na ozko območje, tako da je smiselno izvesti različne izračune za določitev mejnih vrednosti. Upoštevati je treba tudi to, da se lahko lastnosti tal s časom spreminjajo, zlasti kohezija in zm anj­ šanje strižnega kota. drsno dilatiranimi elementi (obroči) plašča vodnjaka. Prednosti toge konstrukcije so veli­ ka stabilnost oblike in relativno majhna občut­ ljivost na lokalne diskontinuitete in nehomoge­ nosti v zemeljskem polprostoru, medtem koje prednost podajne konstrukcije manjša obtežba od zemeljskih pritiskov, ki deluje na vodnjak in s tem posledično manjše debeline sten plašča. Pri relativno velikih premikih zaradi lezenja hribine in občasno močnih diskontinuirnih zdrsov je zasnova togega vodnjaka ekonomična do globine od 15 do 2 0 m. Pri večjih globinah je uporaba podajnega pla- Polni vodnjak zapolnjen z betonom Polni vodnjak zapolnjen z gramozom teren nosilno prereperina nosilno tlo 1 - zaščita pri izvajaju izkopa la - AB polobroči s ali brez pasivnih sider 1 b - AB obroči (prstani) pri etapni izvedbi izkopa 1 c - zaščita izkopa z brizganim betonom 2 - peta vodnjaka - kontakt med dnom vodnjaka in nosilnimi tlemi 3a - zapolnitev z delno armiranim betonom 3b - zapolnitev z gramoznim materialom Votli vodnjak z dilatiranimi elementi plašča (deformabilna konstrukcija) 4 - temeljna blazina - vpetje stebra v vodnjak 5 - steber 6 - stena plašča vodnjaka 6a - dilatirani elementi plašča 6b - trapezni element plašča 6c - nagnjeni drsni obroči plašča Slika 3. Primeri zasnove vodnjaka za stebre viaduktov I šča vodnjaka bolj ekonomična. Pogosto se uporabi mešani princip, ki upošteva tako vidik ekonomičnosti kot tudi statično in kine- matično obnašanje plašča vodnjaka. Globi­ na vodnjakov je odvisna predvsem od tega, kje se nahajajo nosilna temeljna tla, pri če­ mer je pomembno, da se vodnjak vpne v relativno trdno nosilno skalo. Tako imenovani »plavajoči« vodnjaki se uporabijo sam o izje­ m oma takrat, koje skala praktično nedoseg­ ljiva. V splošnem pride pri globini, večji od 15 do 18 m, do znatnega povečanja cene, pred­ vsem zaradi oteženega navpičnega trans­ porta odkopanega materiala. Do te globine se pri ustrezni velikosti prereza vodnjaka izkopana zemljina transportira navzgor s pomočjo hidravličnega bagra s podaljšano roko. Pri večjih globinah se prenos odko­ panega materiala vrši s pomočjo mehan­ skega bagra. Največje globine vodnjakov segajo od 30 do 35 m. GEOSTATIČNA ANALIZA VODNJAKOV Dokaz stabilnosti vodnjakov je sestavni del dokaza stabilnosti konstrukcije mostu, pri če­ mer je potrebno upoštevati principe geoteh- ničnega projektiranja v skladu z uveljavljenimi standardi (CEN, 2 00 0 ). Projektna stanja Pri projektiranju vodnjakov se obravnavajo naslednja projektna stanja: • začetno projektno stanje pobočja, obsto­ ječih objektov in infrastrukture v vplivnem območju pred izvedbo del; • stanja med gradnjo, ki obsegajo izgradnjo dostopnih poti, delovnih platojev, izkopov za jaške vodnjakov in druge delovne faze grad­ nje, kot so prednapenjanje geotehničnih sider, vzdrževanje in morebitna popravila ter posegi v pobočja zaradi vzdrževanja drenažnih sistemov; • stanje med uporabo objekta v predvideni življenjski dobi; • stanja ob nezgodah in potresu. Računski modeli Pri modeliranju konstrukcije in upoštevanju obtežb prihaja do nezanesljivosti pri mode­ liranju temeljev oz. delov konstrukcije pod spodnjim robom stebrov predvsem pri okvirnih konstrukcijah. Vzrok za to je v ne­ zanesljivi oceni obnašanja tal zlasti v gorskih in hribovitih predelih, kjer se karakteristike tal menjavajo že na kratkih razdaljah. Pri statično nedoločenih konstrukcijah vsaka sprememba robnih pogojev vpliva na spremembo statičnih veličin, tako da se nezanesljivost ocene karakteristik temeljnih tal prenaša na celotni sistem. Sodobni računalniški programi omogočajo vedno natančnejše modeliranje konstrukcije, pri čemer pa je pravilnost interak­ cije med konstrukcijo in tlemi odvisna pred­ vsem od vhodnih podatkov, ki odražajo dejan­ ske razmere. V praksi sta uveljavljena naslednja načina modeliranja: • ločeno modeliranje nosilne konstrukcije in vodnjakov; • skupni modeli nosilne konstrukcije in temeljev-vodnjakov. Najenostavnejši model vodnjaka in zemelj­ skega polprostora ponazarja togo-plastični model (slika 4 ) z izbrano projektno strižno trdnostjo zemljine (s parametroma c' in cp') in togim modelom vodnjaka. Osnova za ta model je vnaprej predpisana ki­ nematika vodnjaka in mejno oz. predpisano projektno napetostno stanje v zemljini. Model omogoča sorazmerno natančno določanje mejnih vrednosti vplivov in odporov (aktivne in pasivne zemeljske tlake ter nosilnost temeljnih tal), medtem, ko je potrebno aktivirane deleže teh vrednosti oceniti glede na pričakovane oz. dopustne deformacije podporne konstrukcije in tal v vplivnem območju. Uporaba tega modela ne omogoča izračuna dejanskih pomikov. V praksi se najpogosteje uporablja model na osnovi modula reakcije tal. Vodnjak modelira­ mo kot nosilni element (linijski, ploskovni ali prostorni), ki je od točke, kjer je predvidena nična razlika med aktivnimi in pasivnimi Slika 4. Togo.plastični model vodnjaka Slika 5. Model vodnjaka v pobočju na osnovi modula reakcije tal zemeljskimi pritiski (slika 5), podprt z vzmet­ mi, katerih konstante se določijo na osnovi modula reakcije td Modul reakcije tal k (k N /m 3) se določi na osnovi preiskav (horizontalni preizkus s ploščo, presiometrska preiskava, ipd.), pogosto pa je to ocenjena vrednost. Definiran je kot sorazmernostni faktor med normalno napetostjo in premikom te točke (s = k w). V poenostavljeni obliki ob upoštevanju teorije elastičnega izotropnega polprostora je modul reakcije tal pravokotno na vodnjak po Terzaghiju enak: K = X - M s / b (1) kjer je X korekcijski faktor (0 .6 - 1.4, običajno 1.0), Ms modul stisljivosti zemljine, b širina vodnjaka. Določitev vplivov na vodnjak Za pravilno analizo mejnih stanj je potrebno določiti dejanske vplive in njihovo razporeditev z upoštevanjem interakcije med konstrukcijo vodnjaka in tlemi. Ti vplivi so naslednji: • obtežbe in obtežne kombinacije na nosilno konstrukcijo mostu, ki se preko stebrov in krajnih opornikov prenašajo na vodnjake: stalne obtežbe, vplivi prednapenjanja, reologija betona, obtežba s prometom, enakomerna in neenakomerna temperatur­ na sprememba, vplivi vetra, zavorna sila, trenje v pomičnih ležiščih, potresna obtežba; S lika 6 . Linijski model plašča vodnjaka • obtežbe na vodnjak: lastna teža vodnjaka, zemeljski pritisk, premiki in pospeški zaradi potresa, pritiski podtalnice, filtracijski pritiski; • reakcijske sile na vodnjak: trenje med zem­ ljino in plaščem vodnjaka, pritiski na talno ploščo vodnjaka, trenje med talno ploščo in tlemi, reakcijske sile na plašču vodnjaka, odpor zemljine, vzgon; • sile sider; • premiki zaradi preperevanja, razpadanja, naravnega posedanja in raztapljanja zem­ ljine, • premiki zaradi lezenja ali drsenja ali pose­ danja mas v tleh; • premiki zaradi drugih izkopov ali gradnje sosednjih vodnjakov. Obtežba z zemeljskim pritiskom V stabilnih tleh v mirovanju je vodoravnini pri­ tisk na pobočni strani enak mirnemu zemeljskemu pritisku. Izračun karakterističnih vrednosti zemeljskih pritiskov se določi po (Menn, 1990): a h- K 0 o v ; a v=y z (2 ) kjer je a , navpična napetost v globini z, z globina vodnjaka y specifična teža zemljine K0 koeficient mirnega zemeljskega pritiska Na dolinski strani se zaradi premikov vodnja­ ka aktivira pasivni zemeljski pritisk. Pri določanju zemeljskega pritiska na obod vod­ njaka pri izkopu se lahko upošteva lokalna prerazporeditev pritiskov. Vodoravni zemeljski pritisk se zaradi formiranja vodoravnega in navpičnega oboka v zemljini prerazporedi okoli jaška (slika 6). Navpični obok v zemljini izgine pri nadaljnjem izkopu, medtem ko vpliv vodoravnega oboka ostane tudi po dokonča­ nju vodnjaka: rm ii ii n m i in S lika 7. Določitev vplivne širine pobočja za določitev zemeljskih pritiskov o T f l = — <7 R tarup (6 ) 3 Pri vodnjakih večjih premerov in zaščitnih ukriv­ ljenih stenah na pobočni strani vodnjaka se upošteva vplivna širina zemeljskih pritiskov: b = 12 b do 2.0 B (7 ) kjer je B širina vodnjaka. Računska vplivna širina (slika 7 ) je odvisna od nagiba pobočja, karakteristik tal in ge­ ometrije vodnjaka. Pri vodnjakih, ki se nahaja­ jo v plazovitem pobočju, zemeljski pritisk postopoma narašča od aktivnega preko t.i. zastojnega pritiska do pritiska pri tečenju zemljine (cona plastičnosti) do polnega zdrsnega pritiska pri formiranju drsne ploskve. o R=A-Gh (3 ) Faktor zmanjšanja A je, če ne upoštevamo kohezije, enak: A= -K .-ta n ip 1 - e r (4 ) kjer je K0 koeficient aktivnega zemeljskega pri­ tiska: Ka = COS2 (p 1+ \ sirup-sin(