Kod površinskog fundiranja u stišljivom tlu, sleganja su neizbežna. Prema vrsti i slojevitosti tla i načinu fundiranja, sleganja mogu biti mala ili velika, ravnomerna ili neravnomerna. Međutim prema njihovom značaju razlikujemo bezopasna i štetna sleganja.
Pod bezopasnim sleganjima podrazumevaju se ona, koja ne izazivaju štetne deformacije na objektima. To su ravnomerna manja sleganja, koja nastaju usled komprimovanja, tj. smanjenja poroznosti tla. Štetna sleganja su neravnomerna sleganja, koja dovode do štetnih deformacija na objektu, širokih pukotina, naginjanja objekta i t. sl. Ona nastaju iz različitih uzroka, kao što su nejednaka stišljivost tla na jednom i drugom kraju objekta (sl. 1a), nejednaka dubina fundiranja pojedinih delova temelja istog objekta (sl. 1b), superpozicije pritiska (sl. 1c) i t. sl. Štetna sleganja pojavljuju se gotovo uvek tamo gde su sleganja velika.
Sl. 1. Slučajevi neravnomernog sleganja u stišljivom tlu
Veličine bezopasnog sleganja ne mogu se odrediti po opštem pravilu, jer one zavise od osetljivosti objekta na sleganje, statičkog sistema konstrukcije, mogućnosti popravki štetnih deformacija po završenoj koudaciji itd. Na primer za statički određene konstrukcije, ravnomerna sleganja su bezopasna ukoliko nisu suviše velika, dok za statički neodređene konstrukcije veća i ravnomerna sleganja mogu biti štetna, a neravnomerna i opasna.
Dozvoljena ravnomerna sleganja
Prema našim Privremenim tehničkim propisima za fundiranje usvajaju se kao granične vrednosti dozvoljenih sleganja.
- za stambene zgrade od opeka sa statički određenom glavnom nosećom konstrukcijom 8–12 cm
- za stambene i industrijske zgrade sa statički neodređenim okvirnim skeletom 5–8 cm
- za osetljive industrijske zgrade sa dinamičkim opterećenjem 3–5 cm
- za privremene i pomoćne industrijske zgrade 20–40 cm
U pomenutim propisima nisu navedena najveća dozvoljena sleganja krutih konstrukcija sa jakim temeljima kao što su dimnjaci, peći i oporci mostova za nosače od prostih greda. Za ove konstrukcije usvajaju se maksimalna dozvoljena sleganja 20–40 cm.
Napred navedena dozvoljena maksimalna sleganja odnose se na tla sa brzom konsolidacijom pod opterećenjem temelja, kao što su šljunak, pesak i prašina, dok se minimalna dozvoljena sleganja odnose na tla sa sporom konsolidacijom kao što je glina.
Dozvoljena neravnomerna sleganja
U našim Privremenim tehničkim propisima nisu date veličine dozvoljenih neravnomernih sleganja. Uopšte se usvaja za stambene, poslovne i industriske zgrade sa statičkim određenim sistemom konstrukcije i bez dinamičkog opterećenja, da neravnomerno sleganje od 2 cm između dva susedna temelja neće izazvati štetne deformacije. Kod statički određenih konstrukcija razlika sleganja između dva susedna, temelja istog objekta kao što su stubovi mostova i sl. ne sme da prekorači 1/500 deo raspona između oslonaca.
Statički neodređeni sistemi konstrukcija kao što su okvirni skeleti, kontinuirani nisači i sl. mogu primiti samo nekoliko milimetara neravnomernog sleganja bez štetnih deformacija. Orijentaciono se usvaja, da razlika između dva susedna oslonca ne sme da pređe 1/1200 deo raspona.
Mere protiv štetnog sleganja
U cilju sprečavanja štetnih deformacija na objektima mogu se preduzimati različite mere pre početka građenja, pomoću kojih se mogu smanjiti sleganja tako da budu bezopasna. Ove mere preduzimaju se u tlu ili na objektu.
Preduzimanje mera u tlu
Postoje mnoge mere koje se preduzimaju u tlu radi smanjenja sleganja, među kojima navodimo nekoliko najpoznatijih i izvodljivih za naše mogućnosti.
- Uklanjanje tla pod objektom
Kod zgrada, izradom podruma smanjuje se opterećenje temeljnog tla iskopom za veličinu sopstvene težine iskopane mase. Na taj način smanuje se dopunsko opterećenje tla, te je prema tome i sleganje manje.
Na putevima i železničkim prugama ovaj način nalazi primenu kod nasipa na tlo, čija nosivost je neznatna ili je uopšte nema, kao što su treset, mulj i slična tla. Ako je debljina takvog površinskog sloja koji treba da primi nasip mala, čitav sloj se otkopava obično bagerom do nosivog sloja, te se zamenjuje nasutim tlom dobre nosivosti. Međutim ako je debljina sloja bez nosivosti veća, on se uklanja ispod objekta eksplozivom (sl. 2).
Sl. 2. Uklanjanje površinskog sloja tla bez nosivosti eksplozivom
Ovaj način je uspešno primenjivan i sastoji se u sledećem. Na tlu bez nosivosti izradi se nasip od dobrog koherentnog tla. Po izradi izbuše se u sredini nasipa sondažne bušotine, koje se produžuju do nosivog tla. Zatim se na dno ovih bušotina spusti eksploziv, bušotine ispunjavaju zemljanim materijalom i eksploziv pali električnim putem u svima sondama na čitavoj dužini nasipa odjednom. Pod dejstvom eksplozije, površinski sloj bez nosivosti bočno se istiskuje, a njegovo mesto zauzima zemljana masa nasipa koja ga svojom težinom dalje potiskuje, stvarajući na taj način čvrstu podlogu u direktnoj vezi sa nižim nosivim slojem. Na ovu podlogu vrši se zatim dalje nasipanje i izrađuje projektovani nasip. Odstojanje izmedu bušotina određuje se prema radijusu dejstva eksploziva.
- Prethodno opterećenje tla
Temeljno tlo koje ima veliku stišljivost može se opteretiti prethodnim opterećenjem pre građenja i ostaviti da se pod njime izvrši najveći deo sleganja, tako da docnije sleganje pod objektom bude neznatno. Usvaja se da je sleganje pod prethodnim opterećenjem dovoljno ako iznosi 90% od ukupnog proračunatog sleganja pod opterećenjem objekta, da bi se pristupilo njegovom građenju.
Ovaj način se naročito primenjuje kod izrade nasipa za putove na jako stišljivom tlu, čije bi sleganje izazvalo štetne deformacije kolovoza. Obično se izradi privremeni nasip veće visine, tako da se sleganje ubrza i kada se dostigne 90% od ukupnog proračunatog sleganja, suvišni zemljani materijal se skida i izrađuje definitivni profil nasipa.
Međutim ovaj način primenjuje se takođe i kod zgrada koje se fundiraju u jako stišljivom tlu, naročito ako je ispod cele zgrade predviđen podrum, koji se odmah po građenju ispunjava peskom tako da se jedan deo sleganja obavi pod njegovom težinom, a zatim nastavi da zida, pri čemu se postupno uklanja pesak u srazmeri sa opterećenjem od daljeg građenja. Ovaj način primenjen je uspešno pri građenju nove zgrade hotela kod želj. stanice u Zemunu.
- Spuštanje nivoa podzemne vode
Kod fundiranja u tlu sa visokim nivoom podzemne vode, preporučuje se prethodno spuštanje ovog nivoa i njegovo nisko održavanje za vreme građenja kao i neko vreme posle toga kako bi se obavilo sleganje usled povećanja zapreminske težine tla po spuštanju nivoa. Na taj način sprečava se docnije sleganje temelja zbog opadanja nivoa podzemne vode.
Sl. 3. Uticaj spuštanja nivoa podzemne vode na sleganje tla
Pri spuštanju podzemne vode sa nivoa N1 na nivo N2 (sl. 3) povećava se zapreminska težina tla, koja nije više pod uzgonom na spuštenom delu, usled čega se povećava napon tla pritiska u dubini, što prouzrokuje sleganje s.
s = H · Δp/Ms
gde je H visina sloja na delu spuštenog nivoa podzemne vode, Δp priraštaj napona pritiska usled povećanja zapreminske težine tla po spuštanju nivoa podzemne vode; Ms modul stišljivosti tla. Priraštaj napona određuje se pomoću obrasca Δp = (γ – γ') H, gde je γ zapreminska težina tla po spuštanju NPV, γ’ zapreminska težina tla potopljenog u vodu, pre spuštanja NPV.
Na sl. 3b dat je dijagram napona u tlu abe pre spuštanja NPV i abcd po spuštanju. Priraštaj napona Δp dat je površinom dijagrama napona bcf, na delu spuštenog NPV.
- Izrada peščanog jastuka
Ako se proračunom sleganja utvrdi da predstoji neravnomerno sleganje pojedinih temelja ispod objekta, ona se mogu izravnati na taj način, da se temelji sa manjim sleganjem izrade na jastuku od stišljivog materijala. U tom cilju iskopa se temeljna jama do potrebne dubine ispod projektovanog temeljnog dna, koja se odredi proračunom, te se ispuni stišljivim materijalom do projektovane kote temeljnog dna, tako da se sleganje temelja iznad jastuka izjednači sa sleganjem drugog temelja.
Materijal za izradu jastuka treba ispitati laboratorijskim putem, a zatim računom sleganja na bazi njegove stišljivosti odrediti debljinu jastuka. Kao materijal za izradu jastuka podesna je peskovita prašina ili prašinasti pesak, čija stišljivost je velika.
- Izrada peščanih šipova
Kod fundiranja u glini ili u muljevitom tlu, proces sleganja je dugotrajan, zbog otežanog istiskivanja vode iz pora. Ovaj proces može se ubrzati izradom peščanih šipova, koji omogućuju znatno brže oticanje vode iz temeljnog tla i ubrzavaju proces sleganja pod opterećenjem objekta, tako da se veliki deo sleganja obavi još u toku samog građenja (sl. 4).
Sl. 4. Ubrzavanje sleganja glinovitog ili muljevitog tla izradom peščanih šipova
Postupak se sastoji u tome, da se izbuše sondažne bušotine u tlu prečnika oko 25 cm i ispune krupnozrnim peskom, velike propustljivosti oceđuje vodu iz okolnog tla i odvodi je u niži propustljivi sloj ili do nivoa podzemne vode. Uslov za primenu ove mere je da postoji niži vodoprospustljivi sloj ili niski nivo podzemne vode, u koji voda iz peščanih šipova može oticati. Razmak šipova treba da bude manji od visine sloja koji se oceđuje a < h.
Preduzimanje mera na objektu
- Podešavanje veličine opterećene površine
Povećavanjem površine temelja smanjuje se specifično opterećenje temeljnog tla, te bi stoga trebalo da i sleganje bude manje. Međutim to nije uvek slučaj. Na sl. 5 izobare pokazuju, da širi temelji prenose veće pritiske u dubinu tla nego uski. Usled toga, ako se ispod površinskog sloja peska manje debljine nalazi mekana glina male nosivosti, temelj treba da ima malu širinu b1, kako bi se prenosio manji pritisak na mekanu glinu i time izbeglo njeno sleganje pod opterećenjem temelja. Pesak ima veću nosivost i malu stišljivost, te je sleganje peskovitog sloja pod dejstvom specifičnog pritiska p’0 = P/b1 relativno malo i obavlja se uglavnom još za vreme građenja.
Sl. 5. Uticaj širine temelja na sleganje u različitom tlu
Ako je naprotiv površinski sloj od mekane gline male nosivosti a velike stišljivosti, temelj treba da ima veliku širinu b2, kako bi se sloj gline opteretio malim specifičnim pritiskom p’’0 = P/b2 i time izazvalo malo sleganje.
2. Pravilan izbor konstrukcije temelja
a) Ako je objekt sa relativno malom opterećenom površinom, kao što je slučaj silosa, vodotornja, fabričnih dimnjaka i sl. radi se kruta temeljna konstrukcija tako da ona preuzima svojom čvrstoćom napone koji se pojavljuju na objektu usled neravnomernog sleganja.
b) Kod objekata čiji su pojedini delovi opterećeni nejednakim opterećenjem ili se fundiraju na različitim dubinama, treba izraditi prostorne spojnice, radi izbegavanja neravnomernog sleganja. Isto tako treba izraditi prostorne spojnice i kod objekata velike dužine, kod kojih bi došlo do jačeg savijanja u sredini i pojave pukotina.
Prostorne spojnice treba da budu dovoljno široke, kako bi se omogućilo nesmetano sleganje svakog odvojenog dela za sebe i moraju prolaziti kroz celi objekat.