10 th International Scientific Conference on Production Engineering DEVELOPMENT AND MODERNIZATION OF PRODUCTION EKSPERTIZA ZA UTVRĐIVANJE UTICAJA GRAĐENJA OBJEKTA STO1 I STO2 NA OKOLNE OBJEKTE LAMELE 4/4, 4/5 I 4/6 SA UTICAJEM ZEMLJOTRESA NA LOKALITETU OZIMICE I, OPĆINA BIHAĆ Ibrahim Bašić 1, Edin Bašić 2 1 Građevinski fakultet u Osijeku, basicibrahim@hotmail.com 2 Građevinski fakultet Sarajevo, edin4041@gmail.com Ključne riječi: izvođenje radova, stabilnost i mehanička otpornost, pukotine, geostatički proračun, dinamički proračun, zemljotres, plaxis. SAŽETAK: Cilj ovog rada je utvrditi da li izvođenje radova na izgradnji stambeno-poslovnog objekta STO1 i STO2 koji se nalazi se u Bihaću u naselju Ozimice I ima uticaja na susjedne objekte lamele 4/4, 4/5 i 4/6 i okolno zemljište, odnosno da li način izvođenja radova na predmetnom objektu ugrožava stabilnost i mehaničku otpornost susjednih objekata i okolnog zemljišta. Stambeno poslovni objekt STO1 i STO2 u izgradnji nalazi se u Bihaću u naselju Ozimice I, na križanju ulica Hasana Kjafije Prušćaka i Mehmed-paše Sokolovića. U toku izvođenja radova na izgradnji stambeno poslovnog objekta STO2 prijavljene su naprsline (pukotine) u obližnjem stambenom objektu lamele 4/4, 4/5 i 4/6, spratnosti P+4. Na osnovu podataka koji su dati, a u ovom radu prikazani (podaci o tlu, podaci o postojećim objektima, informacije o izvedenim radovima i uslovima izvođenja tih radova) te izlaska na teren, izvršen je dinamički proračun čiji je glavni izvor zemljotres u programskom paketu PLAXIS izvedenog stanja na predmetnoj lokaciji Ul. Hasana Kjafije Prušćaka u Bihaću. Ciljevi proračuna su višestruki a sve u svrhu utvrđivanja uticaja izgradnje novog objekta STO2 na stabilnost i upotrebljivost postojećih objekata u susjedstvu, lamele 4/6, 4/5 i 4/4. 1. UVOD Za potrebe investitora Općine Bihać, iz Bihaća, izrađen je glavni projekt stambeno-poslovnog objekta, lamela STO1 spratnosti Su+P+5, prema situacionom prikazu i lamela STO2 spratnosti Pod+Su+P+5, prema situacionom prikazu u Bihaću, te za potrebe investitora Općine Bihać, Služba civilne zaštite, izrađen je glavni projekt skloništa(podrumski dio) u sklopu objekta STO2, u Bihaću. Stambeni objekat lamele 4/4, 4/5 i 4/6 vlasništvo stanara zgrade iz Bihaća Ozimice I, izgrađen je kao samostalni slobodnostojeći objekat dim. 3x(23,44x21,37) m, spratnosti P+4 u Ul. Hamdije Čemerlića Ozimice I u Bihaću. Temeljenje objekta lamale 4/4, 4/5 i 4/6 je predviđeno na FRANKI šipovima φ 406 mm. RIM 2015 1
2. POSTOJEĆE STANJE I PRISTUP ZADATKU Na postojećem objektu je uočeno slijeganje reda veličine do 2 cm, za koje je potrebno utvrditi uzrok nastanka. Iskop za jamu objekta vršen je na kritičnom presjeku na udaljenosti od 8,0 metara (u osnovi), pri čemu je dubina iskopa 6,5 metara. Iskop se vrši u glinovito pjeskovitom materijalu u kojem je uočena pojava podzemne vode na dubini od oko -3,0 metra. Novoizgrađeni objekat STO2 se temelji kontra pločom na čvrstoj podlozi i trenutno je izveden iznad kote terena. Na slici 1 je prikazano postojeće stanje u fazi prije izvođenja objekta (u fazi iskopa do kote dna jame). Problematika iskopa u blizini postojećih objekata je tipična problematika interakcije tlo-konstrukcija, gdje zbog lateralnih deformacija terena dolazi do vertikalnih deformacija odnosno slijeganja. U ovom slučaju, obzirom da su određena oštećenja prijavljena, potrebno je izvršiti detaljnu analizu stabilnosti postojećih objekata prije iskopa, a potom izvršiti analizu stabilnosti u pojedinim fazama izgradnje susjednog objekta. Slika 1 : Faza izvođenja dno iskopa jame Prema tome, najveći mogući uticaj na postojeće objekte je na nivou objekta STO2 u dijelu u kojem je isti udaljen cca 8 m od postojećeg objekta, lamela 4/6. Za projektovanje konstrukcija koje su izložene dinamičkom uticaju čiji su glavni izvori zemljotresi, danas se najčešće primjenjuju programi bazirani na numeričkim metodama. Za analizu ponašanja tla i konstrukcije u seizmičkim uvjetima sa uspjehom se koristi metod konačnih elemenata u kombinaciji sa realnim zapisima registrovanih zemljotresa što daje eksplicitan uvid u naponsko-deformabilnom stanju u njima. 2 RIM 2015
Zemljotres predstavlja pojavu naglog oscilovanja površinskih slojeva zemljine kore nastalu usljed nekih tektonskih poremećaja. To oscilovanje tla je potpuno nepravilno (stihijsko) i dešava se u prostoru, tako da postoji pomjeranje tla kako u horizontalnom tako i u vertikalnom pravcu. Međutim, najvažnija su horizontalna pomjeranja tla, jer su ona za zgradu najopasnija. 3. ULAZNI PARAMETRI Predmetna građevina je smještena u 7. seizmičkoj zoni prema važećoj seizmičkoj karti (u zoni niskog seizmičkog intenziteta). Za navedeno područje potresa MSK-64 ljestvice proračunsko ubrzanje tla iznosi ag=0,1g. Posmatrana zgrada izložena je zemljotresu nešto jačeg intenziteta tj. 8. seizmičkoj zoni po MSK-64 ljestvici, da se dobiju nepovoljniji uticaji za naponsko-deformabilno stanje konstrukcije u interakciji sa tlom. U ovom radu je rađen dinamički proračun čiji je glavni izvor zemljotres, u programskom paketu PLAXIS kao jednom od najboljih softvera za dvodimenzionalne analize geotehničkih konstrukcija zasnovan na metodi konačnih elemenata (MKE). 3.1. Model za Dinamički proračun U ovom radu, za dinamički proračun čiji je glavni izvor zemljotres primjenjen je programski paket PLAXIS 2D, koji analizu ponašanja tla i konstrukcije u seizmičkim uvjetima računa metodom konačnih elemenata u kombinaciji sa realnim zapisom registrovanog zemljotresa. Konstrukcija je proračunata za djelovanje potresnog opterećenja uz istovremeno djelovanje vlastite težine, stalnog opterećenja te korisnog opterećenja. Potresno opterećenje je definirano potresnim zapisima ubrzanja tla. U dinamičkoj analizi, prikazanoj u ovom radu korišten je gotov zapis iz ubrzanja realnog zemljotresa, preuzet iz USGS kako sljedi: UPLAND, PENNSYLVANIA VRIJEME: February 28, 1990 / 3:44 pm PST LOKACIJA: 34 08' N, 117 42' W about 3 km (2 miles) NW of Upland Abot 48 km (30 miles) east of Los Angeles MAGNITUDE: ML =5.4 DUBINA: 4.5 km Maksimalno-vršno ubrzanje iznosi 2,39874 m/s 2, što je oko 0,24 g (g=9,81 m/s 2 ) i to odgovara Osmoj seizmičkoj zoni po MSK-64 ljestvici. 4. PRORAČUNSKE SITUACIJE 4.1. Dinamički proračun FAZA 1 : Zemljotres u trenutku iskopa građevinske jame U Fazi 1 je simuliran iskop do donje kote građevinske jame i proračunato naponsko i deformacijsko stanje nakon iskopa na dinamički uticaj čiji je glavni izvor zemljotres. U ovoj analizi može se vidjeti da je model stabilan u trajanju od 10 sekundi od početka zapisa što obuhvata maksimalnu amplitudu, a s tim su potpuno obuhvaćene maksimalne horizontalne deformacije-pomjeranja. Maksimalne horizontalne deformacije-pomjeranja tačke A-vrh objekta javljaju se približno između 4 i 5 sekunde u vrijednosti od 5,4 cm, maksimalne horizontalne deformacije-pomjeranja tačke B-dno objekta javljaju se približno između 4 i 5 sekunde u vrijednosti od 3,6 cm, dok maksimalne horizontalne deformacijepomjeranja tačke C- dno modela javljaju se približno između 4 i 5 sekunde u vrijednosti od 3,7 cm. Nakon analize ovim zemljotresom može se jasno vidjeti da konstrukcija i tlo simultovano oscilišu. FAZA 2 : Zemljotres nakon izgradnje novog objekta STO2 U Fazi 2 je simuliran nastavak građenja objekta STO2 do njegove konačne kote i proračunato naponsko i deformacijsko stanje na dinamički uticaj čiji je glavni izvor zemljotres. Za svaku proračunsku fazu analizirana je slika deformisane mreže, horizontalnih pomjeranja, horizontalnih RIM 2015 3
ubrzanja, a posebno je obraćena pažnja na tri karakteristične tačke objekta i modela pozicionirane: tačka A-vrh objekta, tačka B-dno objekta i tačka C-dno modela. Slijedi pregled faza proračuna, nakon čega su prikazani rezultati, najprije za zemljotres u trenutku iskopa građevinske jame, a kasnije i za zemljotres nakon izgradnje novog objekta STO2. U ovoj analizi može se vidjeti da je model stabilan u trajanju od 10 sekundi od početka zapisa što obuhvata maksimalnu amplitudu, a s tim su potpuno obuhvaćene maksimalne horizontalne deformacije-pomjeranja. Maksimalne horizontalne deformacije-pomjeranja tačke A-vrh objekta javljaju se približno između 4 i 5 sekunde u vrijednosti od 5,5 cm, maksimalne horizontalne deformacije-pomjeranja tačke B-dno objekta javljaju se približno između 4 i 5 sekunde u vrijednosti od 3,8 cm, dok maksimalne horizontalne deformacije-pomjeranja tačke C-dno modela javljaju se približno između 4 i 5 sekunde u vrijednosti od 3,6 cm. Nakon analize ovim zemljotresom može se jasno vidjeti da konstrukcija i tlo simultovano oscilišu. U ovoj analizi može se takođe vidjeti da se maksimalno horizontalno ubrzanje tačke A-vrh objekta javlja približno između 3 i 4 sekunde u vrijednosti od 3,9 m/s 2, maksimalno ubrzanje tačke B- dno objekta javlja približno između 3 i 4 sekunde u vrijednosti od 2,80 m/s 2, dok maksimalno horizontalno ubrzanje tačke C- dno modela javlja se približno između 2 i 3 sekunde u vrijednosti od 2,2 m/s 2. Obzirom da stabilnost postojećih lamela nije ugrožena nastavkom izgradnje objekta STO2, te imajući u vidu da dodatno opterećenje na objekat STO2 pozitivno utiče na stabilnost postojećih lamela (efekat kontra tereta), te uzimajući u obzir da su horizontalna pomjeranja-deformacije u karakterističnim tačkama objekta-lamela 4/6 i tla (dno modela) od datih zemljotresa manji od dozvoljenih, preporučuje se hitan nastavak izgradnje objekta STO2. Rezultati proračuna su dati u Prilogu rada. 5. REZULTATI PRORAČUNA ZEMLJOTRESA 5.1. Faza 1 : Zemljotres u trenutku iskopa građevinske jame Slika 2 : Horizontalna pomjeranja, maxδh = 2,5 cm 4 RIM 2015
Ux [m] 0,06 Chart 1 Point A Point B Point C 0,04 0,02 0,00-0,02-0,04 0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Dynamic time [s] Slika 3 : Horizontalna pomjeranja u ovisnosti o vremenu za 3 karakteristične tačke; tačka A vrh objekta, tačka B dno objekta, tačka C- dno modela 5.2. Faza 2 : Zemljotres nakon izgradnje novog objekta STO2 Slika 4 : Horizontalna pomjeranja, maxδh = 2,0 cm RIM 2015 5
Ux [m] 0,06 Chart 1 Point A Point B Point C 0,04 0,02 0,00-0,02-0,04 0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Dynamic time [s] Slika 5 : Horizontalna pomjeranja u ovisnosti o vremenu za 3 karakteristične tačke; tačka A vrh objekta, tačka B dno objekta, tačka C- dno modela 6. ZAKLJUČAK U cilju utvrđivanja stabilnosti postojećih lamela na lokaciji u naselju Ozimice I Bihać, analiziran je problem interakcije radova izvedenih na građevinskoj parceli sa predmetnim lamelama. U radu su prikazane seizmičke analize urađene u programskom paketu PLAXIS gdje se vidi složenost problema ponašanja tla, a preko njega i konstrukcije, prilikom seizmičkih uticaja. Usljed dejstva zemljotresa dolazi do naglog oscilovanja površinskih slojeva zemljine kore a time i do pomjeranja tla kako u horizontalnom tako i u vertikalnom pravcu. Međutim, najvažnija su horizontalna pomjeranja tla, jer su ona za zgradu najopasnija. Iz analiza izvršenih u programskom paketu PLAXIS primjenom gore navedenog realnog zapisa zemljotresa registrovanog u nedavnoj prošlosti, kao opšti zaključak se može izvući da su horizontalna pomjeranja-deformacije u karakterističnim tačkama objekta-lamela 4/6 i tla (dno modela) manja od dozvoljenih, preporučuje se hitan nastavak izgradnje objekta STO2. Zatim je analiziran vremenski odgovor promatrane zgrade-lamela 4/6 usled djelovanja seizmičke pobude za dominantni pravac zemljotresa, pravac x. Analizom prikazanih rezultata (slike 3 i 5 ) može da se zaključi da vremenski odgovor promatrane višespratne zgrade zavisi kako od konfiguracije zgrade, njene krutosti i rasporeda masa, tako i od prirode zemljotresa (datog akcelerograma) tj. njegovog dominantnog pravca djelovanja i vrijednosti maksimalnog ubrzanja tla. 7. LITERATURA [1] Mulabdić, M.: Pregled metoda ispitivanja tla in situ. Građevinar No. 1, str. 23-31, 1992. [2] Grubić N., Kovačić, N.: Prilog proračunu temeljnih ploča, 14. Konferencija JDMTF, Sarajevo, 1978. [3] Donald P. Coduto : Foundation Design Principles and Practice, Prentice Hall, Second Edition [3] Plaxis 8.1 : Professional Manual 6 RIM 2015