Geotehnika kordamisküsimused (1)

Geotehnika kordamisküsimused
1. Eesti geoloogiline lõige. Aegkonnad . Aluspõhi ja pinnakate . Millised pinnasetüübid on eri Eesti piirkondades levinud. Nende pinnaste omadused?
eesti geoloogiline lõige
Eesti ajastud
2.Geoloogilised uuringud. Millised andmed saadakse uuringutel? Loeng 11
Ehitusgeoloogilised uuringud peavad andma:
– võimaluse valida ehitisele soodsamate geoloogiliste tingimustega asukoht;
–aluse optimaalse vundamendi ja ehitise konstruktsioon valikuks;
– vajalikud andmed konkreetse ehitise geotehniliseks projekteerimiseks;
– soovitusi ehitamise tehnoloogia valikuks ja ehitise kasutamiseks;
Ehitusgeoloogiline (geotehniline) uuring peaks sisaldama peale pinnaseuuringute ka olemasolevate ehitiste (hooned, sillad , tunnelid , mulded , nõlvad) hindamist ja eh itusplatsi ning selle lähiümbruse arengulugu.
Geotehniliste uuringute planeerimisel peab arvestama lõppeesmärki so ehitist. Uuringute planeerimise üldine skeem on esitatud joonisel 11.1.
Uuringute etapid
Enamikel juhtudel on otstarbekas uuringuid teha etapiviisi. Uuringu etapid on
järgmised:
–eeluuringud;
– põhiuuringud;
– kontrolluuringud ja seire .
Eeluuringuga saadavad andmed peaks võimaldama:
–hinnata ehitusplatsi üldist sobivust;
–hinnata ehitiste otstarbekamait paigutist;
–teha otsuseid võimalike vundeerimismeetodite kohta;
–hinnata kavandatud tööde ebasoodsat mõju ümbrusele (naaberhooned,
ehitised, inimtegevus);
–kavandada otstarbekalt põhiuuringut;
Seepärast peaks eeluuring võimaldama anda hinnanguid pinnaseolude kohta:
–pinnase ja kalju tüübid ja nende ladestus;
–põhjavee tase ja poorivee rõhk;
–pinnase ja kalju tugevus
-ja jäikusomaduste hinnang;
–pinnase või põhjavee reostus ja korrosiooniohtlikus.
Eeluuringu alusel saab valida võimalikud vundeerimisvariandid ja otsustada, millised pinnasekihtide omadused on vaja täpsustada nende lõplikuks projekteerimiseks.
Eeluuringute tegemisel on informatsiooniallikateks:
–ehituskoha visuaalne vaatlus ;
– olemasolevad topograafilised plaanid ja kaardid;
–geoloogilised ja ehitusgeoloogilised kaardid ja aruanded ;
–ehituskoha läheduses tehtud geotehniliste ja hüdrogeoloogiliste
uuringute aruanded;
–läheduses asuvate ehitiste ja kaeviste uurimine ;
–kohalike elanike küsitlus.
Kui piisav informatsioon puudub, tuleb rajada mõni puurauk
Põhiuuringute eesmärk on:
–algandmete hankimine ehitise usaldusväärseks ja ökonoomseks projekteerimiseks;
–informatsiooni hankimine otstarbeka ehitusmeetodi valikuks;
–ehitustöid komplitseerivate võimalike tegurite selgitamine .
Põhiuuring peab andma usaldusväärsed andmed kõigi pinnasekihtide asendi ja omaduste kohta, mis on olulised või võivad mõjutada kavandatava ehitise käitumist. Pinnaseomaduste parameetrid, mis mõjutavad kavandatava ehitise võimet täita tema käitumise tingimusi, peab kindlaks määrama enne projekteerimise lõppstaadiumi algust.
Põhiuuringutes kõigi oluliste pinnasekihtide selgitamisel tuleks erilist tähelepanu pöörata järgmistele geoloogilistele nähtustele ja protsessidele:
–pinnaseprofiil;
–looduslikud või tehislikud süvendid;
–kalju, pinnase või täitematerjali murenemine ;
–hüdrogeoloogilised mõjud;
–murrangud, lõhed ja teised rikked;
–roomenähtused pinnase
-ja kaljumassiivides;
–punduv ja äkkvajuv pinnas ning kalju;
–jäätmete või tehispinnase esinemine.
Arvesse peab võtma ehituskoha ja selle ümbruse ajalugu. Põhiuuring peab haarama kõiki pinnasekihte, mis on olulised antud projekti jaoks. Uuringutel peab kindlaks määrama olemasolevad pinnasevee tasemed Tuleks kindlaks määrata kõigi põhjavee survet mõjutada võivate veeallikate
ekstreemsed veetasemed.
Ehituskoha läheduses peab kindlaks määrama iga kuivenduskaevu ja imbkaevu
asukoha ja selle tootlikkuse.
Tavapäraselt koosnevad põhiuuringud kaevistest, puurimistest, välikatsetest ja laboratoorsetest teimidest. Uuringupunktide vahekauguse ja sügavuse peab valima olemasoleva ehitusgeoloogilise informatsiooni (eeluuring), ehitise tüübi ja eeldatava koormuse alusel. Orienteeruvad suurused on toodud standardis EVS-EN 1997-2.
Järgmisi uuringupunktide vahekaugusi peaks kasutama juhendmaterjalina:
–kõrg
-ja tööstusehitiste jaoks uuringupunktide võrk sammuga 15 kuni 40 m;
–suure pindalaga ehitiste jaoks võrk sammuga kuni 60 m;
–liiniehitiste (teed, raudteed , kanalid, torustikud , kaitsetammid, tunnelid, tugiseinad ) jaokssamm 20 kuni 200 m;
– eriehitiste (sillad, korstnad , masinavundamendid) jaoks kaks kuni kuus uuringupunkti iga vundamendi jaoks;
– tammide ja paisude jaoks piki vertikaallõiget vahekaugusega 25 kuni 75 m.
Uurimissügavuse za valikul peaks juhenduma järgnevatest väärtustest (lähtetasand on ehitise vundamendi, ehitise osa või ehitussüvendi sügavaim punkt). Mitmesuguste za väärtuste puhul peaks neist kasutama suurimat .
Väga suurte ja eriti keerukate ehitiste puhul peaks mõni uurimispunkt ulatuma sügavamale
Ebasoodsates geoloogilistes tingimustes, kus nõrgad või palju kokkusurutavad kihid asuvad tugevamate kihtide all, peaks alati valima suurema uurimissügavuse.
3. Geotehnilised konstruktsioonid: vundamendid (madal-,vaivundamendid, plaatvundamendid ), tugiseinad
4.Pinnaseosakeste klassifikatsioon . Pinnaste klassifikatsioon.
Pinnaseosakeste suurus varieerub väga laiades piires – alates kividest, mille läbimõõt võib olla kümnetest sentimeetritest kuni kolloidosakesteni suurusega alla 0,001 millimeetri. Jättes kõrvale jämeda fraktsiooni (kivid) kuuluvad pinnaseosakeste hulka kruusa, liiva, mölli ja saue terad . Pinnaseosakeste nimetused nende suuruse järgi on kokkuleppelised. Üldiselt on need seotud erinevustega osakeste mineroloogilises koostises vōi pinnase mehhaaniliste omadustega. Erinevate riikide normides ning standardites on piirid mõnevõrra erinevad sõltuvalt kasutatavast mõõtühikute süsteemist ja ka kohalike pinnaste iseärasustest. Tabelis 2.1 on esitatud osakeste nimetused Eesti standardi järgi.
Kuna saueosakesed on plaatjad vōi nõeljad, siis on tegemist mingi ekvivalentse mõõduga, mitte konkreetse pikkuse, laiuse vōi paks usega. Kruusa-, liiva- ja tolmuterade kuju võib iseloomustada kui kompaktset. Nende kõik kolm mõõdet laius, pikkus ja paksus on ühes suurusjärgus. Terad võivad olla nurgelised, nurgeliste vōi ümardunud servadega vōi ümardunud olenevalt tekkeviisist. Terade kujul on oluline tähtsus pinnase mehaanilistele omadustele. Saueosakesed on enamasti plaatja kujuga, harvem nõeljad. See tähendab, et saueosakestel on üks mõõtmetest teistest vähemalt suurusjärgu võrra erinev. Mõõtmete suhted sõltuvad savi minero loogilisest koostisest (vt. tabel 2.2).
5.Pinnaste terastikuline koostis. Pinnase lõimisekõver
Looduslikud pinnased koosnevad tavaliselt väga mitmesuguse suurusega osakestest . Olenevalt valdavate terade hulgast ja suurusest liigitatakse pinnast –antakse pinnasele nimetus. Pinnase terastikulisel koostisel on otsustav tähtsus pinnase omadustele. Jämeteraliste (kruusa ja liiv) ja peeneteraliste (möll ja savi) pinnaste käitumine erineb oluliselt. Põhilised erinevused on toodud tabelis 2.3.
jämedamate pinnaseosakeste (d > 0,06 mm) hulk määratakse sõelanalüüsi teel. Peenemate osakeste hulga määramiseks kasutatakse kaudset viisi –terade läbimõõdu sõltuvust nende langemiskiirusest vees. Seejuures vōi osakeste hulga leida kas pipettanalüüsi vōi areomeetri abil. Kuna viimase tegemine on tunduvalt lihtsam ja ta tagab piisava täpsuse, siis on alljärgnevalt kirjeldatud ainult seda.
Sõelanalüüs
Lõimise määramiseks sõelutakse 200 kuni 2000 grammi eelnevalt kaalutud kuiva pinnast läbi sõeltekomplekti. Pinnase hulk sõltub terade suurusest –mida jämedamad terad seda suurem peab olema sõelutav kogus. Eestis kasutatakse tavaliselt sõelu avadega 10, 5, 2, 1, 0,5, 0,25 ja 0,1 mm. Igale sõelale jäänud terad kaalutakse. Edasi leitakse iga läbimõõdu kohta sellest peenemate terade massi ja kaalumiseks võetud kogumassi suhe. Tulemused kantakse graafikule, mille horisontaalteljel on tera läbimõõdu logaritm ja vertikaalteljel antud läbimõõdust väiksemate (vastava avasuurusega sõela läbinud) terade massi ja kogumassi suhe protsentides (joonis 2.13). Ühendades graafikule kantud punktid saame nn. lõimisekõvera.
Lõimisekõver annab võimaluse hinnata uuritava pinnase terade suurust ja jaotust. Jaotuse iseloomu saab üldjoontes hinnata visuaalselt. Graafiku horisontaalne osa viitab vastava läbimõõduga fraktsiooni puudumisele pinnases, vertikaalne osa aga vastupidi, sellise läbimõõduga fraktsiooni suuremale hulgale. Mida pikem on graafik , seda erinevama suurusega teradest pinnas koosneb st. seda ebaühtlasem ta on. Pinnase ebaühtluse täpsemaks iseloomustamiseks määratakse joonisel näidatud kaks iseloomulikku diameetrit d60ja d10 . Viimast nimetatakse efektiivdiameetriks. Nende suhet U= d60/ d10 nimetatakse lõimiseteguriks ja see iseloomustab lõimise ebaühtlust. Kui U>3, siis nimetatakse seda ebaühtlase terastikulise koostisega pinnaseks, vastasel korral ühtlaseks.
6.Jäme- ja peeneteralise pinnase põhilised erinevused
7. Liivpinnase tihedus. Mida tähendab tihedus proctorteimi järgi D95? Mis on optimaalne veesisaldus ?
Pinnaste puhul on otstarbekam kasutada füüsikalise mõistena tuntud tiheduse asemel mõistet mahu mass. Tihedust kasutatakse geotehnikas ka terade omavahelise pakkimistiheduse tähenduses – kohev ja tihe pinnas.
Veesisaldus e. niiskus w - Geotehnikas mõistetakse veesisaldusena alati vee ja pinnaseosakeste massi suhet.
8.Vee mõju pinnase käitumisele. Veejuhtivus . Filtrtsioonimoodul. Hüdrauliline gradient .
loeng 1 lk 32.
Pinnase poorides oleval veel on oluline mõju pinnase käitumisele. Vesi mõjutab pinnase mahuk
aalu, tugevust ja vundamendi vajumise ajalist kulgu. Vundamendi rajamine allapoole pinnasevee taset suurendab kulutusi veetõrje tõttu. Vee külmumine põhjustab külmakerkeid. Paljudest vee mõjul toimuvatest nähtustest käsitletakse käesolevalt pinnase veejuhtivust, kapillaarsust, vee külmumisega seotud protsesse pinnases ja pinge jaotust pinnase osakeste ning vee vahel. Pinnase leondumist, pundumist, kuivamiskahanemist ja teisi veega seotud omadusi käsitatakse kursuse osades, kus nende mõju esineb konkreetsete ülesannete lahendamisel.
Veejuhtivus on pinnase omadus lasta endast pooride kaudu vett läbi. Vee voolamine võib toimuda mitmesugustel põhjustel. Tähtsaim neist on gravitatsioonijõud, kuid teatud juhtudel võib see olla tingitud kapillaarjõust, temperatuuride vahest, osmootilisest rõhust vōi mõnest muust tegurist.
Teatavasti võib vee liikumine olla turbulentne vōi laminaarne. Mida väiksem on vee liikumise kiirus ja voolukanali läbimõõt ning mida suurem on vedeliku viskoossus , seda suuremad on eeldused, et liikumine on laminaarne. Pinnastes on vee liikumise kiirus ja pooride suurus sedavõrd väiksed, et voolamine on pea alati laminaarne. Turbulentseks võib voolamine muutuda ainult väga jämedateralistes pinnastes ja kalju lõhedes.
Laminaarsevoolamise korral saab läbi pinnaühiku ajaühikus filtreeruva vee hulga leida empiirilise Darcy valemiga q=kI
kus I on hüdrauliline gradient ja k võrdetegur mida nimetatakse filtratsioonimooduliks.Hüdrauliline gradient on veesamba kõrguste vahena väljendatud rõhkude vahe pikkuse ühiku kohta (joonis 3.1). q ühikuks on kiirus ja seda nimetatakse ka filtratsioonikiiruseks. Et gradient on ühikuta suurus, siis on ka k ühikuks kiirus. Teda saab defineerida kui filtratsioonikiirust ühikulise g
radiendi puhul. Ta on sõltuv pinnase omadustest, eeskätt pooride mõõtmetest ning hulgast aga ka vedeliku viskoossusest.
Kuna pooride mõõtmed on sõltuvad pinnaseosakeste mõõtmetest, siis on viimastel otsustav osa filtratsioonimooduli suurusele. Osakeste suuruse kõrval mõjutab k suurust muidugi osakest pakkimise tihedus, see tähendab pinnase poorsus .
v ei ole võrdne tegeliku vee liikumise kiirusega pinnases. Eelmärgitud pinnaühik, mille läbi vesi voolab, hõlmab nii terade kui ka pooride pinna. Tegelik voolamine toimub läbi pooride, mille pind moodustab kogupinnast e/1+e (e on poorsustegur ). Järelikult on tegelik voolukiirus vt = v(1 + e)/e.
Pinnase veejuhtivust on vaja teada rea praktiliste ülesannete lahendamisel. Siia kuuluvad pinnasest süvendisse voolava veehulga arvutus, veealandamiseks vajaliku drenaaži kavandamine, pinnase keemilise tugevdamise meetodi valik aga ka vundamendi vajumise ajalise kulgemise prognoosimine eeldab veejuhtivuse suuruse teadmist. Filtratsioonimooduli määramiseks kasutatakse laboratoors eid teime, välikatseid vōi empiirilisi seoseid teiste, lihtsamini määratavate pinnase omaduste näitarvude vahel.
9. Kapillaarnähud pinnases. Vee külmumine pinnases.
Kapillaarsus on füüsikast tuntud vedaliku omadus tõusta peentes torudes vōi piludes pindpinevuse mõjul üle vaba veepinna taseme. Seda muidugi juhul kui vedelik märgab anuma seinu. Vastasel juhul veepind alaneb. Tõusu kõrguse määrab toru raadius (vōi pilu laius), vedeliku pindpinevus ja tihedus ning märgamisnurk (joon. 3.7) ja on ümmarguse toru puhul väljendatav seosega
kus Tson pindpinevus (N/m), r toru raadius (m), ρwvee tihedus (kg/m3), raskuskiirendus
(9,81 m/s2) ja α märgamisnurk. Arvestades, et vee pindpinevus on 0,073 N/m ja
märgamisnurk puhta klaasi puhul 0, on kapillaartõusu kõrgus meetrites toru läbimõõdu
puhul millimeetrites 0,03/d. Pinnase poorid on enamasti küllalt peened , et vesi neis
võiks üle oma normaaltasapinna tõusta. Kuna pooride mõõted on sama suurusjärguga
kui teradel, siis on ilmselt tõusu kõrgus sõltuv terastikulisest koostisest. Kapillaartõusu
ligikaudseks hindamiseks kasutatakse valemit
Kus h on kapillaartõusu kõrgus mm, e on poorsustegur, d10efektiivdiameeter ja C empiiriliselt määratav tegur, mille suurus on enamasti vahemikus 10 kuni 50 mm2. (LK 37, loeng 1)
On teada, et vee maht külmudes suureneb ligikaudu 9%. Seetõttu suureneb ka pinnase maht ja põhjustab niinimetatud külmakerkeid –külmamuhke teedel ja vundamentide kerkimist. Kuna vee maht moodustab ainult osa pinnase kogumahust, enamasti alla poole, siis mahu paisumine jäätumisel ei saa tekitada mahu suurenemist üle 3- 4%. See tähendab, meetri paksuselt külmuva pinnasekihi paksus suureneb ainult 3 - 4 cm. Samaaegselt on praktikast teada, et külma
kerke suurus võib ulatuda kümnete sentimeetriteni. Järelikult toimuvad pinnases mingid protsessid lisaks lihtsale mahu suurenemisele. Külmumisel tekivad pinnases ulatuslikud jääläätsed ja vee hulk pinnases pärast selle külmumist võib teatud tingimustes olla tunduvalt suurem kui ta oli enne.
Peab toimuma vee migratsioon külmumistsooni. Üheks põhjuseks on vee liikumine osmootilise rõhu mõjul Pinnasevesi sisaldab alati teatud lisandeid - ioone. Vee jäätumisel liituvad veemolekulid tekkivate jää kristallidega. Allesjäävas vees suureneb seetõttu lisandite kontsentratsioon ja tekib osmootiline rõhu vahe sügavamal asuva väiksema kontsentratsiooniga veega. Kui sügavamal asuv vesi on kapillaaride kaudu ühenduses jäätumispiirkonnas asuva v eega , hakkavad vee molekulid liikuma jäätumise suunas kuni püsib kontsentratsioonide vahe. Ilmselt on juurde lisanduva vee hulk seda suurem, mida kauem kestab jäätumine ja mida suurem on kapillaaride veejuhtivus.
Kui pinnasevee tase on nii sügaval, et ka pillaartõus ei küüni külmumissügavuseni, vee lisandumist muidugi ei toimu. Pinnases oleva niiskuse kogunemise tõttu külmumistsentrite ümber võivad tekkida üksikud jääläätsed, kuid vee kogumaht ei muutu (joon. 3.12)
Eeltoodust järeldub, et külmakerke võimalus on suurem juhul, kui pinnasevee tase on
külmumistsoonile lähemal kapillaartõusu kõrgusest ja kui pinnase veejuhtivus on küllalt
suur transportimaks külmumusperioodi vältel piisavas koguses täiendavat vett. Kruusades ja jämel iivades oht praktiliselt puudub, kuna kapillaartõusu kõrgus on väike. Puhastes savides on küll kapillaartõusu kõrgus suur, kuid väikese veejuhtivuse tõttu jääb veehulk talveperioodi jooksul väikseks. Pika külmumisperioodi puhul, näiteks külmhoonete all, onka savi puhul oht suur. Seega on kõige külmakerkeohtlikumad just vahepealsed - möllpinnased. Pinnase külmakerkelisuse määrab peamiselt peenemate kui 0,02 mm osakeste sisaldus. Kui selliseid osi on alla 1%, siis pinnases külmakerkeid enamasti ei esine. Joonisel 3.13 on esitatud näitena Casagrande pinnase külmakerke ohtlikkuse hindamise kriteerium .
lk 39, loeng 1
10. Kogupinged, efektiivpinged, neutraalpinged pinnases. Vee voolamise mõju pingetele.
loeng1 lk 42
K.Terzaghi poolt esitatud efektiivpinge printsiip on üks olulisemaid mõisteid pinnasemehaanikas. Ilma seda kasutamata ei ole võimalik lahendadaühtegi praktilist probleemi, mis on seotud pinnase tugevuse vōi deformeeritavusega. Printsiip ise on ülimalt lihtne: veeküllastatud pinnases esinev kogupinge σ võrdub alati pinnase osakeste poolt vastuvõetava pinge σ' ja vee poolt vastuvõetava pinge u summaga .
Pinnases tekkiv kogupinge on suhteliselt hõlpsasti määratav arvutusega ja mõõdetav ka tegelikus pinnasemassiivis. Sama kehtib ka vee poolt vastuvõetava pinge kohta. Pinnase osakeste poolt vastuvõetavat pinget ei saa otseselt arvutada ega mõõta. Ta on määratav kui kogupinge ja vee poolt vastuvõetava pinge vahe. Samaaegselt just erade vahel mõjuv pinge määrab pinnase käitumise pingeseisundi muutudes. See osa pingest põhjustab deformatsioone ja mõjutab pinnase tugevust. Seepärast nimetatakse teda efektiivpingeks. Vee poolt vastuvõetav pinge ehk poorivee rõhk ei mõjuta otseselt pinnase käitumist ja seetõttu nimetatakse neutraalpingeks.
Joonisel 3.14 toodud skeemidel on kaks ühesugust anumat, mis on täidetud ühesuguse kõrguseni liivaga. Mõlemas anumas ühtib veepind liivapinnaga. Ilmselt on mõlema anuma põhjale mõjuv kogupinge hγ ja neutraalpinge hγw. Järelikult on efektiivpinge
kus γ' on pinnase heljundmahukaal. Kui valada ühte anumasse juurde vett kõrguseni h1, siis kogupinge kasvab seal suuruseni hγ + h1γwja rõhk poorivees on hγw + h1γw. Efektiivpinge järelikult ei muutu. Kui teise anumasse vee asemel lisada näiteks terasplaat, mille mass on võrdne lisavee massiga esimeses anumas, siis kogupinge on sama kui esimeses anumas. Poorivee rõhk plaadi lisamisest ei muutu ja järelikult teises anumas on efektiivpinge anuma põhjal hγ' + mplaat.
Joonisel 3.15 on esitatud kogu-, neutraal -ja efektiivpinge jaotuspinnasekihis, juhul kui pinnasevee tase asub maapinnast sügavusel h ja kapillaartõus ulatub maapinnani. Pinnase poorid on järelikult täielikult veega küllastunud. Kapillaartõusu tsoonis ripub vesi meniski küljes ning temas on tõmbepinged. Seega on rõhk poorivees negatiivne (pinnasemehaanikas loetakse tõmbepingeid kokkuleppeliselt negatiivseteks) ja võrdub γw(h z). Maapinnal, kus pinged pinnaseskeletile üle antakse, on poorivee rõhk γwh.
Kuna kogupinge on maapinnal null, siis efektiivpinge on järelikult γwh. Veepinnal, see tähendab sügavusel z = h, on poorivee rõhk null ja efektiivpinge võrdub kogupingega γh.Seni vaadeldud juhtudel oli tegemist seisva veega. Vee liikumisel olukord muutub. Joonisel 3.16 toodud skeem selgitab efektiivpingete määramist, juhul kui pinnases vesi voolab vertikaalsuunas. Anum II on täidetud pinnasega. Anum I on eelmisega ühendatud painduva toruga. Juhul kui anum I on asendis A, rõhkude vahe puudub ja veevoolu ei toimu. Kogupinge sügavusel z on zγ, neutraalpinge zγw ja efektiivpinge järelikult zγ'. Anuma II põhjas olevate pingete puhul peab z asendama h-'ga. Kui anum I lasta allapoole, asendisse B, hakkab vesi voolama anumas II ülalt allapoole. Et veetasemeid säilitada, tuleb sinna vett lisada.Rõhk poorivees on nüüd (h h1)γw, nagu näitab piesomeetrina töötav anum I. Järelikult on see h1γwvõrra väiksem kui enne. Kuna kogurõhk anumas II ei muutu anuma I asendi muutmisel, siis peab efektiivpinge suurenema samavõrra kui väheneb neutraalpinge, see tähendab h1γwvõrra. Efektiivpinge suurenemine põhjustab pinnase tihenemist aga ka tema tugevuse suurenemist. Vastupidine olukord tekib anuma I tõstmisel. Vesi pinnases voolab sellisel juhul alt üles ja tasemete säilitamiseks on vaja lisada vett anumasse I. Rõhk poorivees suureneb ja efektiivpinge väheneb h1γwvõrra. Efektiivpinge vähenemine vähendab ka pinnase tugevust. Kui h1on piisavalt suur, kaob pinnaseosakeste vaheline efektiivpinge täielikult ja pinnas muutub tugevuseta vedelikuks, milles pinnaseosakesed heljuvad. Tekib niinimetatud ebavesiliiv. Ilmselt tekib selline olukord siis, kui
mida nimetatakse kriitiliseks gradiendiks. Nagu selgub, sõltub I krainult pinnase mahukaalust. Järelikult võib "vesiliivaks" muutuda tõusva veevoolu puhul igasuguse terajämedusega liiv-vōi kruuspinnas, mitte ainult tolmliiv nagu tavaliselt arvatakse. Piisab kui hüdrauliline gradient saavutab kriitilise väärtuse. Peenemas materjalis on vaid selleks vajalik veehulk väiksem. Jämedamateralises liivas , kui vee juurdevool ei ole küllaldane, langeb rõhkude vahe ja kriitilist gradienti ei tarvitse tekkida. Veeküllastatud liiva mahukaal on enamasti ligikaudu 20 kN/m3 ja vee mahukaal 10 kN/m3. Seega liivas on kriitiline gradientligikaudu 1.
11. Pinnase jäikus. Kompressioonimoodul. Kokkusurutavusmoodul. deformatsioonimoodul. Ületihendamistegur OCR. Pinnase tihendamine.
Jäikus on pinnase omadus avaldada vastupanu deformeerumisele pingeseisundi muutudes. Jäikusparameetrid on arvnäitajad, mis iseloomustavad deformatsioonide ja pingete vahelistes seostes materjali jäikust. Praktilistes rakendustes on deformatsioonide määramine vajalik pinnasele rakendatud koormuse mõjul tekkiva vajumi arvutuseks.
Näiteks vundamendi koormisest tingitud lisapinged pinnases põhjustavad deformatsioone, mille summaarne mõju avaldub vundamendi vajumisena. Peamine osa vajumisest on põhjustatud pinnase mahumuutusest. Nihkedeformatsioonide osatähtsus vajumisele muutub oluliseks väga suurte pingete esinemisel, kui pinnase tugevus on ammendumas. Taolise olukorra tekkimist aga välditakse juba vundamendi konstrukt-siooni ja mõõtmete valikul. Mahumuutus on pinnase puhul seotud tema poorsuse vähenemisega  tihenemisega. Pinnaseosakeste endi deformeerumine on teisejärgulise tähtsusega ja selle eraldi arvestamine ei ole oluline. Eelöeldu tõttu kasutatakse pinnase deformeeritavuse käsitlemisel sageli jäikuse asemel terminit kokkusurutavus . Vundamendi vajumise prognoosimiseks vajalik teada pinnasemahumuutuse või poorsuse sõltuvust mõjuvast pingest, see tähendab tema jäikusparameetreid ehk kokkusurutavust. Kokkusurutavuse eksperimentaalseks määramiseks kasutatakse mitmesuguseid laboriteime või välikatseid. Kokkusurutavuse võib leida ka empiiriliste seoste abil, kui katsetega on kindlaks tehtud sõltuvus kokkusurutavuse ja mõnede lihtsamini määratavate pinnase omaduste, näitekspoorsuse, veesisalduse , plastsusomaduste, vahel.
Joonistel toodud graafikuid nimetatakse kompressioonikõverateks. Sellise kõvera kaldenurk α iseloomustab pinnase kokkusurutavust teatud pinge muutumise intervallis. Arvuliselt väljendatakse kokkusurutavust kompressioonimooduliga
m0väljendab poorsusteguri muutust ühikulisel pingemuutusel ja mv suhtelist deformatsiooni pinge ühikulisel muutusel. Omavaheline seos on väljendatav kujul m0=mv (1+e)
Kuna Poisson'i teguri tegeliku suuruse määramine jääb sageli problemaatiliseks ja et paljudel juhtudel tegeliku ehituse vajuminetoimub nagu kompressioonikatselgi ilma pinnase külglaienemine võimaluseta (lauskoormus täitest või õhuke kokkusurutava pinnase kiht laia vundamendi all), siis mõnikord võetakse Poisson'i tegur võrdseks nulliga. Sellisel juhul E=1/mvja seda nimetatakse ka kompressiooni deformatsioonimooduliks M.
Pinnase ületihenemise ulatust iseloomustatakse ületihenemisastmega OCR (overconsolidation ratio). Eeltihenemissurve pcja ületihenemisastme OCR usaldusväärsel määramisel on oluline osa ehitiste vajumite õigel prognoosimisel. Pinnase tihenemine sügavusel z on väike kuni lisapinge ehitise koormisest sellel sügavusel ei ületa suurust pc –σg,zja ka selle ületamise järel toimub intensiivne tihenemine ainult selle osa arvel lisapingest, mis ületab eeltoodud eeltihenemisurve ja geostaatilise surve vahet. OCR määramine on tähtis eelkõige tugevalt kokkusurutavate, nõrkade savipinnaste puhul. Kõvadel savidel on pcniivõrd suur, et tavaliste ehitiste puhul tekkivad lisapinged ei ületa seda kunagi ja seega puudub praktiline vajadus selle määramiseks.
12. Pinnase nihketugevus . Mohr - Coulombi tugevustingimus.
Pinnase nihketugevus on vastupanu ühe pinnasemassiivi osa nihkumisele teise suhtes. Pingete suurenedes massiivis teatava piirini tugevusvaru ammendub ja algab püsiva kiirusega nihkumine. Pinnase nihketugevust on vaja teada vundamendi kandevõime, nõlva püsivuse ja pinnase poolt piirdele avaldatava surve arvutamiseks. Paljudest
tugevusteooriatest on pinnase tugevuse olemusekirjeldamisekssobivaim Mohri teooria, mille järgi materjali vastupanu raugeb teatud normaalpinge ja nihkepinge kriitilise kombinatsiooni korral. Purunemine toimub, kui nihkepinge τ saavutab teatud taseme τf, mis on funktsioon normaalpingest.
Tavapäraste geotehnika probleemide puhul ei ole normaalpingete muutus eriti suur ning seepärast saab üldjuhul kõverjoonelise funktsiooni asendada lineaarsega, nagu seda tegi juba Coulomb. kus c on nidusus ja φ sisehõõrde nurk.Seda sõltuvust nimetatakse Mohr-Coulomb tugevustingimuseks. Kuna veeküllastatud pinnases hõõre tekib ainult teradevahelise efektiivsurve tõttu, siis peab tingimuse väljendama kujul c ja φ on pinnase tugevusparameetrid, mis leitakse eksperimentaalselt. Nende määramine on geotehnika üks keskseid probleeme. c ja φ usaldusväärsusest sõltub ehitise töökindlus ja ökonoomsus.
13. Tugevustingimused liivpinnastes.
14. Tugevustingimus veega küllastunud savipinnases.
15. Pinnase tugevusparameetrid.
16. Pingejaotus pinnases. Vertikaalpinged. Horisontaalpinged. Nihkepinged (loeng pinged)
Pinnase puhul on tegemist kolmemõõtmelise massiiviga ja selle pingeseisundi kirjeldamiseks on tarvilik määrata 6 üksteisest sõltumatut pingekomponenti -3 normaalpinge ja 3 nihkepinge komponenti (joon 6.1).
17. Vundamendi jäikuse mõju pingete jaotusele.
Painduva vundamendi korral jälgib see kõigis punktides pingete suurenemisest tingitud maapinna vajumit. Sellisel juhul maapinna vajumine ei muuda koormuse jaotust, kontaktpinget vundamendi talla ja pinnase vahel. Maapinna vajumine ei ole koormatud pinna all ühtlane. Koormatud pinna keskpunkti all on pinged ja järelikult vajum suurem, kui äärealadel. Absoluutselt jäik vundament jääb aga vajumisel tasapinnaliseks (joon. 6.23). Järelikult peab koormus maapinnale ehk kontaktpinge jaotus muutuma jäiga vundamendi all selliseks , et paigutised kõigis talla punktides oleksid võrdsed. On loogiline, et pinge peab suurenema seal, kus vajum ühtlase koormise puhul on väiksem, see on servaaladel ja vastupidi, vähenema keskosa all.
Absoluutselt jäiga tsentriliselt koormatud lintvundamendi all on pinged vastavalt
lastsusteooria lahendusele kus pk-keskmine pinge y -vaadeldava punkti kaugus talla keskpunktist b1-pool talla laiust.
Analoogiline on valem ka kontaktpinge jaotuse kohta jäiga ümmarguse vundamendi all kus ρ -vaadeldava punkti kaugus talla tsentrist, r -ümmarguse talla raadius.
pinged lk 17
18. Pinnase ebaühtluse mõju pingete jaotusele
Elastsusteooria võimaldab leida pingete jaotuse ka kihilises pinnases, mille kihtide deformatsioonimoodulid on erinevad. Tüüpilised, praktikas sageli esinevad juhused, mille kohta leiduvad kirjanduses lahendid , on:
-kaks kihti, millest alumine on praktiliselt kokkusurumatu (joon. 6.26);
-kaks kihti, millest alumise kokkusurutavus on tunduvalt suurem kui ülemisel (joon. 6.27)
19. Vundamendi vajumid. Määramine. Millised tegurid mõjutavad vajumi suurust?
Vundamendi projekteerimisel on vajumi õige prognoosimine otsustav tegur ehitise töökindluse tagamiseks. Sellest sõltub otseselt vundamendi konstruktsiooni ja tüübi valik. Vundamendi vajumi arvutamise usaldusväärsus sõltub paljudest teguritest. Täpsus sõltub eelkõige pinnase kokkusurutavuse õigest hindamisest ja teiseks arvutusmudeli vastavusest tegelikele pinnaseoludele. Väiksem osatähtsus on koormuse määramise täpsusel ja vundamendi geomeetriliste mõõdete võimalikel kõrvalekalletel arvutusel eeldatutest. Käesolevalt vaadeldakse kasutuselolevaid mitmesuguseid võimalikke erinevaid arvutusmeetodeid. Mõned neist baseeruvad teoreetiliselt rangele elastsusteooria lahendile, teised kasutavad lihtsustatud seoseid või on empiirilised . Elastsusteooria seosed vajumise arvutamiseks on enamasti kasutatavad lihtsa pinnase lõike korral juhul, kui vundamendi all suure sügavuseni on ühtlane pinnas või kui talla alune kiht on suhteliselt õhuke ja sügavamal asub praktiliselt kokkusurumatu kaljupinnas. Kihilise pinnase puhul, kui deformatsioonimoodulid kihtidel on suuresti erinevad, kasutatakse teatavaid lihtsustavaid eeldusi ja vajum leitakse üksikute kihtide deformatsioonide summeerimise teel.
20. Nõlva püsivus. probleemi olemus. Võimalikud lihet soodustava põhjused. Nõlva püsivuse parandamine.
Maapinna kõrguste erinevuse puhul tekivad pinnases täiendavad nihkepinged. Kui kõrguste erinevusest tingitud nõlva kalle on piisavalt suur, võib nihkepinge mingil pinnal saavutada nihketugevuse ja põhjustada pinnase purunemise ning nõlva varisemise. Nõlva varisemist võib pinnase tugevuse ja maapinna kalde kõrval mõjutada pinnasevee liikumine, staatiline ja dünaamiline lisakoormus. Nõlva purunemisega võib kaasneda külgnevate ehitiste purunemine ja seega oluline oht nii inimeludele kui ka materiaalsetele väärtustele. Seepärast on nõlva püsivuse tagamine olnud alati tõsine ja vastutusrikas inseneriprobleem.
Looduslikud nõlvad on sageli tasakaalu piiril . Geoloogilise ajaloo vältel võivad olla antud kohas toimunud maalihked ja purunemise järel võtab nõlv uue tasakaaluasendi. Tehisnõlvad projekteeritakse teatud kindlate tingimuste jaoks ökonoomse lahenduse saamiseks võimalikult väikese varuga. Tingimuste muutumisel võib nõlva püsivus osutuda ebapiisavaks.
Nõlva purunemine võib toimuda mitmesugustel põhjustel.
Tasakaalu kaotuse ja varisemise võib põhjustada nõlva koormamine ehitise või ehitusmasinate kaaluga, pinnasetäitega jne (joonis 9.20a). Lisakoormuse tõttu suureneb lih kumist põhjustav jõud (või moment) rohkem kui kinnihoidev jõud (või moment).
Kaevetööd nõlva jalamil või nõlva peal (joonis 9.20b) võivad mõjuda nõlva püsivust vähendavalt.
Dünaamilised koormused nõlva läheduses (vibratsioonid ehitusmasinatest või transpordist, vaiade rammimine, lõhketööd jne) põhjustavad perioodilise pinnase tugevuse vähenemise ja võivad viia nõlva purunemisele (joonis 9.20c)
Hüdrodünaamilise surve suurenemine nõlvas, näiteks kiirel veetaseme alanemisel nõlva ees veekogus, põhjustab vee liikumise suunalise jõu suurenemise ja nõlva varisemise (joonis 9.20d). Suure gradiendi korral võib toimuda nõlva jalamil pinnase veeldumine. Sadevete voolamine mõõda nõlva ja eriti lainetuse mõju võib põhjustada pindmist erosi
ooni. Savipinnase kuivamine põhjustab pindmiste pragude tekkimist, mis vähendab lihkepinna pikkust ja seega ka püsivustegurit (joonis 9.20e)
Aja jooksul toimuvad pinnase keemilised ja ioonvahetus pinnasevees võivad põhjustada pinnase nõrgenemist ning kutsuda esile nõlva purunemise. Pinnase nõrgenemist võib põhjustada külmumisega seotud täiendav vee migratsioon külmumistsooni.
Piirtasakaalus olevas nõlvas on nihkepinge lähedane selle võimalikule maksimaalsele väärtusele –nihketugevusele. Selline olukord põhjustab roomedeformatsioonide arengu.
Aeglaselt kulgeva roome areng lõhub pinnase struktuuri ning sellega vähendab nihketugevust ning võib lõpuks viia nõlva varisemiseni. Roome arengust annavad märku ja viitavad võimalikule varingule kaldunud puud ja side - ning elektriliinide postid nõlval (joonis 9.20f) Nõlva püsivust võib halvendada taimestiku – puude ja põõsaste – eemaldamine nõlvalt. Taimede juured tugevdavad pinnast töötades armatuurina
Lihtsaim tee varisemisohtliku nõlva püsivuse tõstmiseks on nõlva kaldenurga vähendamine (joonis 9.21). Nõlva püsivust võib suurendada ka vastukaalu loomisega nõlva jalamile (joonis 9.22). Vastukaalu tõttu suureneb kinnihoidev moment ja ühtlasi pikeneb lihkejoon ning selle ulatuses mõjuvad lihkumist takistavad nihkejõud.
Nõlva püsivust saab suurendada vaiadega (joonis 9.23). Vaiade pinnasest oluliselt suurema tugevuse tõttu, ja kui need ulatuvad sügavamal asuva tugevama pinnaseni, liigub ohtlikem lihkepind vaia otsa sügavuseni. Muidugi peab vaia tugevus lõikele ja paindele olema piisav ja samuti peab olema tagatud pinnase tugevus vaia ees allpool potentsiaalset lihkepinda. Loomulikult ei saa lihkeohtliku nõlva puhul kasutada vaiu, mille süvistamine põhjustab suuri vibratsioone.
Üheks võimaluseks nõlva püsivuse parandamiseks on pinnase tugevuse suurendamine
sobivate kemikaalide injekteerimise teel (joonis 9.24a). Muidugi peab pinnase tugevust
suurendama seal, kus kulgeb ohtlikem lihkepind. Tehisnõlva korral saab nõlva püsivust
suurendada ja ehitada suurema kaldenurgaga nõlva pinnase armeerimise abil (joonis 9.24b).
Lihkejoont läbivas armatuuris tekkiv jõud suurendab kinnihoidvat momenti  võrra.
Juhul, kui nõlva jalamil või peal asuvad rajatised ei luba kallet vähendada, on võimalik kasutada püsivuse tagamiseks tugiseina (joonis 9. 25)
Pinnasevee ebasoodsat hüdrodünaamilist mõju saab vähendada otstarbeka drenaažisüsteemi
rajamisega nõlvas ja nõlva ülaosas (joonis 9.26a). Pinnasesse valguva sadevee saab korjata
nõlva peale rajatava drenaažiga kokku ning juhtida piki nõlva kohta, kus nõlva kõrgus on väiksem või viia torude abil läbi nõlva selle jalamile(joonis 9.26b). Erosiooni tekkimist vee väljavoolu kohas nõlva jalamil saab tõkestada sinna pöördfiltri rajamisega (9.26c).
Nõlva pindmise erosiooni vältimiseks peab nõlva pealispinda kindlustama. Kui erosiooni
põhjuseks võib olla nõlva mõõda allavoolav sadevesi, sobib selleks haljastus –muru ja
madalad põõsad. Haljastuse rajamise algul, kui see ei ole juurdunud, peaks pinnast kaitsma
uhtumise eest sünteetiliste või orgaanilisest materjalist võrguga. Orgaanilisest materjalist, näiteks õlgedest, kate on odavam ja loodussõbralikum. Pärast haljastuse juurdumist see lihtsalt kõduneb. Veekogude kallastel asuvatel nõlvadel võib erosiooni tekitada lainetus ja jää liikumine. Sellisel juhul peab nõlva kaitse olema tugevam. Kasutama peaks raudbetoonist plaate .
21. Tugimüürid. Tugimüürile mõjuvad jõud, nende tasakaal.
22. Sulundsein. Konsoolse sulundseina arvutusskeem. Tõmbiga sulundseina arvutusskeem.
Pinnasesse kinnitatud tugiseinte arvutus
Pinnasesse kinnitatud tugiseina arvutusega peab tagama, et:
1. sein on piisavalt tagamaks seina kinnituse ;
2. sein on piisavalt tugev pinnasesurvest tekkivate paindemomentide vastuvõtmiseks;
3. ankurdatud seina puhul suudaksid ankrud vastu võtta neile langeva jõu;
4. oleks tagatud seina ja teda ümbritseva pinnase üldstabiilsus;
5. seina paigutused ja deformatsioonid jääksid lubatavatesse piiridesse .
Olenevalt paigutise suurusest ja suunast võib seina pinnal mõjuda aktiiv -, paigalseisu või passiivsurve. Joonisel 10.40 kujutatud üleni pinnases asuva seina mõlemal küljel mõjub juhul, kui seinale ei mõju mingit jõudu (P = 0), paigalseisusurve. Jõu suurenedes hakkab sein pinnases pöörduma mingi punkti ümber. Seina liikudes hakkab ühel pool seina järk-järgult mobiliseeruma passiivsurve, teisel pool seina langeb surve aktiivsurveni. Maksimaalse võimaliku jõu korral saavutab passiivsurve seina üla- ja alaosas oma maksimaalse võimaliku väärtuse. Sein on sellisel juhul piirseisundis. Pöördepunkti ei paigutu ja mõlemal pool seina mõjub paigalseisusurve. Surve jaotus on näidatud joonisel 10.40a. Seinale mõjuv resulteeruv surve on nende kahe surve vahe, mis kõverjoonena esitatud joonisel 10.40 b. Seina tasakaalu puhul peab kõigi se llele mõjuvate horisontaaljõudude summa olema null. Nulliga peab võrduma kõigist jõududest põhjustatud momentide summa näiteks seina alumises või ülemises otsas. Need kaks tingimust on vajalikud, kuid mitte piisavad seina vajaliku pikkuse määramiseks. Ilma surveepüüri kuju teadmata ei ole võimalik määrata nii seinale mõjuvaid jõude kui ka momente. Asendades kõverjoone kahe sirgega (joonisel 10.40 b punktiir), on võimalik ülesanne ühtlase pinnase korral lahendada. Üldjuhul, kui koormus mõjub maapinnale, pinnas on kihiline ja tugevus on tingitud nii sisehõõrdest kui nidususest, muutub analüütilise valemi leidmine võimatuks. Seepärast on arvutuslikku surveepüüri veelgi lihtsustatud. Passiivsurve loetakse jõu suuna vastaspoolel mõjuvaks terves ulatuses. Teisel pool asendatakse jaotatud surve allosas koondatud jõuga. Sellisel juhul on ülesanne lahendatav suhteliselt lihtsalt. Momentide tasakaalu tingimusest alumise otsa suhtes leitakse vajalik pikkus h. Seejärel jõudude tasakaalu tingimusest leitakse koondatud jõud Pp. Kuna tegelikult mõjub alumises otsas jaotatud koormus, siis leitakse täiendav sügavus t pinnase tugevusest sellel sügavusel.
Konsoolseina arvutus
Konsoolseina arvutus toimub eelmises punktis esitatud põhimõtete alusel. Arvutusskeem on toodud joonisel 10.41.
Esialgu leitakse momentide võrdsuse tingimusest sügavus t. Lihtsustamiseks vaatleme ühtlast pinnast ja koormamata maapinda.
Leitud t asetatakse Pa ja Pp avaldustesse ning leitakse nende suurused.
Jõudude tasakaalu tingimusest leitakse Pa
Vajalik täiendav pikkus t leitakse avaldusest
Vajalik seina pikkus allapoole süvendi põhja on t + t.
Seina tugevuse kontrollimiseks või seina dimensioneerimiseks on vaja määrata paindemomendid. Maksimaalne paindemoment esineb kaeviku põhjast teatud sügavusel x. Paindemomendi suurus on
Maksimaalne paindemoment esineb kohas, kus põikjõud on null. Põikjõud sügavusel x on
Tingimusest Q = 0 saame ruutvõrrandi
Selle võrrandi lahend annab sügavuse, kus tekib suurim moment. Asetades selle momendi avaldisse, leiame seinas tekkiva Mmax.
Sulundseina puhul on enamasti veetase seina taga ja kaevikus erineval kõrgusel ja seina arvutusel tuleb arvestada ka veesurvet (joonis 10.42).
Pinnase mahukaal allpool veetaset tuleb võtta arvestades vee üleslükke jõudu = w.
Veesurve seinale suureneb kuni veetasemeni kaevikus lineaarselt sügavusega. Sügavamal on summaarne veesurve konstantne, kuna kaeviku poolt mõjub samuti lineaarselt sügavusega suurenev veesurve.
Seina üldstabiilsust kontrollitakse samuti kui gravitatsioonseina korral mingi nõlva püsivuse kontrollimise meetodiga.
Seina ülemise otsa paigutus leitakse kolme paigutise summana. Joonisel 10.43 toodud skeemil s1 on kaeviku põhjast kõrgemale jääva seinaosa läbipaine. See arvutatakse kui kaeviku põhja kõrgusel kinnitatud konsooli läbipaine pinnase aktiivsurvest (joonis 10.43 b). s2 on allpool kaeviku põhja jääva seinaosa pöördumisest tingitud paigutus s2= h, kus  on seina pöördenurk kaeviku põhja kõrgusel. s3 on seina põhjast allapoole jääva seinaosa paigutus. ja s3 määramiseks võib kasutada mingit elastsele alusele toetuva tala arvutusskeemi (joonis 10.43 c). Neid arvutuskeeme käsitletakse kursuse teises osas –Vundamendid.
Kõik eelpooltoodud põhimõtted kehtivad ka keerulisematel juhtudel, kui surveepüürid ei ole lihtsad kolmnurgad (kihiline pinnas, maapinnale mõjuv koormus, nidususe ja vee mõju arvestamisel).
Ühe toega sulundseina arvutus
Tõmbide või tugivarrastega kinnitatud seina puhul ei ole vajalik seina alumise otsa jäik kinnitus pinnasesse. Sein töötab talana, mille üks ots toetub lisatoele ja teine pinnasele. Pinnasele toetuva otsa juures ei tohi surve ületada passiivsurve suurust.
Vajalik seina süvistamispikkus t leitakse momentide võrdsuse tingimusest toepunkti suhtes. Joonisel 10.44 toodud lihtsa skeemi puhul, kui pinnas on ühtlane, maapinnal koormus puudub ja c = 0, on aktiivsurve resultandi suurus
Seejärel saab määrata samuti kui konsoolseina puhul paindemomendid seinas ning nende maksimaalse suuruse kohas, kus Q = 0. Tugistatud seina korral on seina liikumine teistsugune kui eeldatud külgsurve valemite tuletamisel. Sein ei pöördu ümber alumise punkti, vaid tema ülemine ots on toe või ankruga kinnitatud. Suhteliselt õhukese seina keskosa paindub . Seepärast võib arvata, et aktiivsurve jaguneb teisiti, kui eeldab Coulomb’ teooria.
Eksperimentaalsed uuringud ongi näidanud, et seina ülaosas toe kohas –on surve teoreetilisest suurem ja keskosas mõnevõrra väiksem (joonis 10.45). Sellise erinevuse tõttu on toele mõjuv jõud mõnevõrra suurem ja paindemomendid seina keskosas veidi suuremad, kui arvutatud lineaarset pingejaotust arvestades. Ankrujõu ja paindemomendi erinevuse suurus sõltub pinnase tugevusest ja seina jäikusest(mida suurem sisehõõrdenurk ja väiksem jäikus, seda suurem erinevus). Ankurdatud sulundseintega toimunud avariide analüüs näitab,
et enamasti on põhjuseks tugede purunemine või ankru järeleandlikus. Praktiliselt kunagi ei ole põhjuseks olnud seina purunemine paindel . Seepärast võetakse toe arvutamisel sellele mõjuv jõud 1,41,5 korda suurem, kui annab eeltoodud arvutusskeem. Seina paindemomenti
võiks vähendada üle 10 m pikkuste teraselementidest seina korral 30%.
Kui seina kinnituspikkus allpool kaeviku põhja t on piisavalt palju suurem eeltoodud arvutusega määratud minimaalselt võimalikust, tekib kinnitusmoment nagu konsoolseina puhul ja seina võib vaadelda alt jäigalt ja ülalt vabalt toetatud talana. Seejuures väheneb paindemoment seinas ja toele mõjuv jõud.Plaatankru kasutamisel peab see olema viidud seinast piisavalt kaugele, et jääks väljapoole potentsiaalset lihkepinda, mis on horisontaalist kalde all 45+ /2 .
Seepärast peab ankruplaat igal juhul jääma joonisel 10.46 näidatud joonest d-c kaugemale. Ankruplaati hoiab kinni passiivsurve plaadi ees ja temale mõjub seina ankurdusjõud ja aktiivsurve plaadi taga. Et plaadi ees saaks passiivsurve areneda täies ulatuses, peaks plaadi alumisest servast nurga all 45-/2 tõmmatud passiivsurve lihkejoone lõikepunkt maapinnaga jääma seinast kaugemale, kui punkt c. Kui plaadi ees tekkiv passiivsurve lihkejoon lõikab seina aktiivsurve joont (joonisel 10.46 punktiiriga näidatud plaadi asendi puhul), siis passiivsurve ei saa areneda täies suuruses. Sellisel juhul tuleks seda vähendada lõigule a-b mõjuva passiiv -ja aktiivsurve vahe võrra.
vt rõhk piiretel lk 37
23. Vundamentide liigid
Vundamentide liigid
Olenevalt ehitise iseloomust, selle konstruktsioonist ja koormustest , ehitusgeoloogilistest tingimustest ja tehnoloogilistest võimalustest on kasutusel väga mitmesuguse konstruktsiooniga vundamente . Neid viibliigitada lähtudes kujust , töötamisviisist (kuidas annab koormust pinnasele), valmistamisviisist, ehitusmaterjalist ja arvutusviisist.
Kuju järgi liigitatakse vundamente:
– üksikvundamentideks, mis toetavad eraldi asuvaid ehituse osasid, näiteks poste või antakse ehitise koormus neile edasi spetsiaalsete jaotuskonstruktsioonide, vundamenditalade, kaudu . Tald on ruudu- või ristkülikukujuline, külgede suhtega orienteeruvalt vähem kui 5;
– lintvundamentideks, mis toetavad pidevaid kandekonstruktsioone, näiteks seinu või mis on ise pikisuunas jaotavaks elemendiks eraldiseisvatele ehitusosadele, näiteks postidele. Kujult on ühes suunas väljaarendatud ristkülikud, mille külgede suhe on suurem kui 5;
– plaatvundamentideks, mis on ühtsed kogu ehituse või selle suurema üksikosa all. Töötamisviisi järgi võib jagada vundamendid jaotusvundamentideks, mis jaotavad
ehitiselt tuleva koormuse nõrgemale materjalile - pinnasele ja vundamentideks, mis
kannavad, näiteks vaiade abil, koormuse sügavamal asuvatele tugevamatele pinnasekihtidele.
Ehitamisviisi alusel jaotatakse vundamendid:
– madalvundamentideks, mis rajatakse eelnevalt valmistatud süvendis;
– sügavvundamentideks, mis valmistatakse otseselt pinnases ilma eelnevalt süvendit kaevamata.
Tavaliselt on madalvundamentide süvis väiksem kui sügavvundamentidel, kuid ei ole
kindlat piiri, millest algab üks ja lõppeb teine. Enamasti on madalvundamendi süvis 1
kuni 3 m, kuid mõnikord võib see ulatuda isegi üle 5 meetri. Määravaks on siiski
ehitusviis. Ehitusviisi poolest kuulub sügavvundamentide hulka ka vaivundament, kuid
oma spetsiifilise ehitusviisi ja laia leviku tõttu vaadeldakse seda omaette tüübina. Sügavvundamentideks loetakse vajukaevuna, kessoonina ja süvaseina meetodil rajatud vundamente.
Vundamendi ehitusmaterjaliks on tänapäeval valdavalt raudbetoon kui välismõjule hästi vastupidav, hõlpsasti kujundatav ja piisava tugevusega materjal. Laialdaselt kasutatakse ka armeerimata betooni ja kivimaterjale, enamasti looduskivi . Vaiade materjaliks võib olla raudbetooni kõrval ka puit või teras. Ajalooliselt on puitu kasutatud ka tavalise madalvundamendi taldmikuna. Eestis on see tavaline Tartu vanadel ehitistel.
Betooni ja raudbetooni võib kasutada nii monteeritava kui monoliitsena. Mõlemal on
oma eelised ja puudused, mida tuleb ehitise kavandamisel igal konkreetsel juhul arvestada.
Monteeritava raudbetooni kasutamisel on eeliseks väiksem töömahukus ja suurem töö kiirus ehitusplatsil. Samuti on tehasetingimustes võimalik valmistada keerukama kujuga ökonoomsemaid konstruktsioone. Puudusteks on suuremkogumaksumus ja asjaolu, et
vuukide tõttu on vundamendi kui terviku jäikus ja tugevus väiksemad kui monoliitse konstruktsiooni puhul. Monteeritava vundamendi suurema maksumuse põhjuseks on reeglina suurem transpordi kaugus, tehase ehitamiseks vajalikud investeeringud ning tavaliselt suurem armatuuri vajadus. Sageli tulevadmonteeritavad elemendid armeerida lähtudes mitte elemendile ehituse koosseisus mõjuvatest koormustest, vaid transpordil ja montaažil esinevatest koormustest. Ka on monteeritavate elementide nomenklatuur paratamatult nii mõõtmete kui ka kandevõime poolest piiratud ning seepärast on enamasti vundament teatud määral üledimensioneeritud.
Arvutusviisi poolest võib eristada tavaliste ehituste, peamiselt staatiliste koormuste
vastuvõtmiseks ettenähtud vundamente ja dünaamiliste koormustega masinate vundamente.
24. Vundamentide projekterrimine (kas norme ka)
Vundamendi projekteerimise üldised põhimõtted
Põhinõuded vundamendile ja nende täitmise tagamine
Vundament peab tagama ehitise tugevuse ja sihipärase normaalse kasutamise ettenähtud aja vältel ning olema seejuures ökonoomne.
Selleks et vundament täidaks temale esitatud nõudeid, tuleb tagada :
1. Vundamendialuse pinnase tugevus. Tugevus tagatakse vundamendi vajaliku konstruktsiooni ja mõõtmetega, mis määratakse pinnasemehaanika meetoditega. Mõnedel juhtudel kasutatakse kogemuslikke, empiirilisi võtteid.
2. Ehitise kaalust ja temale mõjuvate koormuste mõjust tingitud vajumi jäämine antud ehitise jaoks lubatavatesse piiridesse. Tagatakse see sobiva vundamendi konstruktsiooni, rajamissügavuse ja mõõtmetega ning kontrollitakse pinnasemehaanika meetoditega. Vajaduse korral peab kasutama pinnase ja ehitise koostööd arvestavaid meetodeid .
3. Sesoonsete kõrguse muutuste jäämine lubatud piiridesse. Vundamendi kõrgus võib muutuda pinnase külmumise või kuivamise tõttu.Tagatakse sobiva rajamissügavuse valikuga ja vajadusel täiendava soo justusega.
4. Vundamendi kui ehituselemendi enda tugevus. Tagatakse arvutusega vastava konstruktsiooni (raudbetoon-, betoon - või kivikonstruktsiooni) arvutuseeskirjade
kohaselt.
5. Vundamendi vajalik põlisus. Tagatakse sobiva materjali valiku, hüdroisolatsiooni
või drenaaži abil.
6. Vundamendi ökonoomsus. Tagatakse kaasaegsete arvutusmeetodite kasutamise ja vajadusel variantide võrdluse alusel. Variantide võrdlusel tuleb sageli hinnata ehituskoha sobivust üldse antud ehituse püstitamiseks.
Vundamendi projekteerimisel arvestatavad tingimused
Vundamendi projekteerimisel tuleb samaaegselt arvestada paljusid tegureid – ehitise iseloomu (konfiguratsioon, tugevus jäikus, materjal jne), mõjuvaid koormusi, insenergeoloogilisi, hüdrogeoloogilisi ja klimaatilisi tingimusi, olemasolevaid ja tulevikus võimalikke naaberhooneid, ehitustehnoloogilisi ja ökonoomilisi võimalusi. Otstarbekohase ja töökindla vundamendi kavandamiseltuleks kaaluda erinevate vundamenditüüpide kasutamist ja pinnase omaduste parandamisvõimalusi. Teatud juhtudel võib osutuda kasulikuks ehitise konstruktsiooni ja isegi ehitise asukoha muutmine. Mõnikord ehitise jäikuse ja tugevuse suurendamine võib olla otstarbekam, kui kallima vundamenditüübi kasutamine.
Joonisel 2.2 on toodud ülevaade vundamendi projekteerimise võimalikust skeemist.
25. Geotehniliste ehitiste kategooria
3.1 Geotehniline kategooria
Projekteerimisel kasutatavate meetodite, geotehniliste uuringute ja arvutusmudelite vajaliku taseme kindlaksmääramiseks peab selgitama ehituse geotehnilise keerukuseastme. Lihtsate ehitiste ja geotehniliste tingimuste korral, kui risk inimelule ja varale on tühine, võib kasutada lihtsamaid uurimis - ja projekteerimismeetodeid. Keerukuse aste sõltub ehitise konstruktsioonist ja suurusest, ehitusgeoloogilistest tingimustest, pinnaseveerežiimist, toimuvatest geoloogilistest protsessidest, ümbruses olevatest ehitistest, liiklusest, insenerivõrkudest, taimestikust aga ka ehitisest põhjustatud keskkonnakahjustuste potentsiaalsest ohtlikkusest.
Geotehnilise projekteerimise nõuete kindlaksmääramiseks jaotatakse ehitised kolme geotehnilisse kategooriasse. Kategooria määramine peaks toimuma võimalikult varases staadiumis , et otstarbekalt korraldada projekteerimise eeltöid ja geotehnilisi uuringuid. Ehitusgeoloogiliste tingimuste kindlaksmääramiseks peaks seejuures kasutama arhiivimaterjale, ehituskoha visuaalset vaatlust ja kohalikku kogemust. Hiljem võib kategooriat kontrollida ja vajaduse korral muuta. Ehituse erinevatel osadel võib olla erinev geotehniline kategooria ja terviku oma ei pruugi vastata üksikosade kõrgeimale. Ökonoomsema lõpplahenduse huvides võib uurimisel ja projekteerimisel kasutada kõrgema kategooria nõudeid.
1. geotehnilise kategooria alla kuuluvad lihtsaimad ehitised, mille puhul põhinõuete täitmine on võimalik kogemuse ja kvalitatiivsete geotehniliste uuringute alusel ja mille puhul oht inimelule ja varale on tühiselt väike. Ehitusgeoloogilised tingimused peavad olema lihtsad, nii et neid saab selgitada võrreldava kogemuse teel. Võrreldav kogemus on defineeritav kui dokumenteeritud informatsioon teatud ehitise käitumise kohta, mida kasutatakse samalaadse ja samasugustes geotehnilistes tingimustes asuva ehitise projekteerimiseks. Ehitis ei tohiks ulatuda allapoole pinnasevee taset või saab kogemuse alusel rajada allapoole veetaset ilma erivõtteid rakendamata.
1. kategooriasse kuuluvad näiteks:
- lihtsad tavalistele madal- või vaivundamentidele rajatud 1-2 korruselised ehitised koormusega postilt kuni 250 kN ja seinalt 100 kN/m;
- tugiseinad ja kaevikute tugistused maapinna kõrguste vahe puhul alla 2 m;
- väikesed süvendid ja kraavkaevikud torustike paigaldamiseks või drenaažiks;
1. kategooria puhul võib kasutada rutiinseid projek teerimis- ja ehitusmeetodeid.
Enamik ehitusi kuulub 2. kategooriasse. Selliste ehitiste ja vundamentidega ei tohi kaasneda ebanormaalselt suur risk, erakordsed koormused ja keerukad ehitusgeoloogilised tingimused. Siia kuuluvad madalvundamendid , vaivundamendid, tugiseinad, süvendid ja tammid , tunnelid pragudeta kaljus.
2. kategooria puhul on vajalikud kvantitatiivsed geotehnilised alusandmed, mis on saadud puurimise, šurfimise, proovitamise, välikatsete ja laboratoorsete teimide alusel. Labori- ja väliuuringud võib teha standardsete või üldtuntud meetoditega. Põhinõuete täitmine toimub geotehnilistele alusandmetele põhinevate arvutustega .
Näited ehitistest ja nende osadest, mis kuuluvad 2. kategooriasse:
– üksik- ja lintvundamendid;
– plaatvundamendid;
– tugi- ja sulundseinad;
– süvendid pinnases;
– sillasambad;
– pinnastammid ja mullatööd;
– pinnaseankrud ja muud kinnitussüsteemid;
– tunnelid kõvas, riketeta kaljus ilma eriliste veetiheduse ja muude nõueteta.
Ülejäänud ehitised kuuluvad 3. kategooriasse.
Nende projekteerimiseks on vajalikud täiendavad meetodid ja reeglid, mida
Eurokoodeks ei käsitle käesolevate standardiga. Näiteks on:
– väga suured ja ebaharilikud ehitised ja rajatised,
– ehitised, millega kaasneb ebanormaalselt suur risk,
– erakordselt keerulised pinnaseolud,
– erakordselt suured koormused,
– ehitised ebastabiilsetel aladel ehitised.
26. Geotehnilise projekterrimise piirseisundid
Sarnaselt kõigi ehituskonstruktsioonide projekteerimisega lähtutakse ka geotehnilisel projekteerimise piirseisunditest. Kaks piirseisundit, millest peab lähtuma projekteerimisel on: kandepiirseisund ( ultimate limit state) ja kasutuspiirseisund (serviceability limit state).
Iga võimaliku arvutusolukorra kohta peab olema tagatud, et piirseisundit ei ületata.
Skemaatiliselt võib kandepiirseisundi kontrolli kujutada joonisel 3.1 toodud diagrammiga.
Ühelt poolt määratakse piisavad varutegurid materjali (pinnase) omadustele kandevõime määramisel ja teiselt poolt võrreldakse seda koormusega, mille juures kasutatud osavarutegurid peavad tagama, et sellise koormuse ületamine on tõenäoliselt väga väikese võimalusega. Materjali ja koormuse osavarutegurid määratakse lähtudes ehitise üldisest töökindlusest lähtudes (joonis 3.2).
Tihedusfunktsiooni usaldusväärseks määramiseks on vajalik suur üksikkatsete arv. Ühe ehitusplatsi piires ei ole tavaliselt võimalik sellisel hulgal katseid teha. Seepärast antakse need standardites, võttes aluseks paljude eripaikades tehtud katsed. Joonisel 3.3 on toodud näide andmetöötlusest vaia kandevõime kohta, mis on määratud paralleelselt staatilise koormuskatsega ja lainelevi mõõtmisega dünaamilisel katsetamisel GAPWAP meetodiga.
Kandepiirseisundi korral tuleb eristada piirseisundit esilekutsuvaid põhjuseid. Eurokood
eristab järgmistel põhjustel tekkivaid kandepiirseisundeid:
– jäiga kehana vaadeldava ehitise või pinnase tasakaalu kaotus, kusjuures konstruktsioonimaterjali või pinnase tugevus on tähtsusetu kandevõime tagamiseks (EQU);
– konstruktsiooni või konstruktsioon osa, kaasa arvatud näiteks vundamendid, vaiad või keldriseinad, purunemine või ülemäärane deformatsioon, kusjuures konstruktsioonimaterjali tugevus on oluline kandevõime tagamiseks (STR);
– aluse purunemine või ülemäärane deformatsioon, kusjuures pinnase või kalju tugevus on oluline kandevõime tagamiseks (GEO);
– ehitise või aluse tasakaalu kaotus tõstva veerõhuvõi teiste vertikaalkoormuste tõttu (UPL);
– hüdraulilisest gradiendist põhjustatud hüdrauliline kerkimine, seesmine erosioon või voolukanalite teke pinnases (HYD).
Vaata edasi loeng 3
27. piirseisundite kontrollimise meetodid ja üldnõuded
Piirseisundite nõuete täitmist võib kontrollida:
– arvutuse abil kasutades arvutusmudeleid;
– konstruktiivsete võtete abil;
– mudelkatsete andmetel;
– vaatlusmeetodi abil.
Neid projekteerimisviise võib kasutada kombineeritult ja hinnata projektlahendust võrreldava kogemuse abil.
Kõigil neil juhtudel tuleb arvestada komplekselt tervet hulka erinevaid tegureid:
– ehitise sobivust antud ehitusgeoloogilistes tingimustes;
– keskkonna tingimusi;
– ehitisele mõjuvaid koormusi ja sundpaigutusi;
– ehitusgeoloogilisi tingimusi, sealhulgas pinnasekihtide asetust, pinnaste tugevus- ja deformatsiooniomadusi, pinnasevee taset ja selle võimalikke muutusi, pinnase murenemisprotsesside toimumist ja karstinähtusi.
– maapinna võimalikku vajumist veealanduse tõttu;
– maapinna vajumeid kaevandatavatel aladel;
– uute ehitiste mõju olemasolevatele;
– ehitise lubatavaid piirvajumeid ja deformatsioone;
– ehitise, vundamendi ja pinnase koostööd.
Mõnedel juhtudel on oluline hinnata võimalikku deformatsiooni suurust kandepiirseisundis. Seda peab tegema habraste ja deformeerudes nõrgenevate materjalide puhul nagu ülearmeeritud raudbetoon, tihedad (ületihenenud) ja tsementeerunud (jäikade teradevaheliste sidemetega)pinnased.
28. Geotehniline projekteerimine arvutuste teel
Arvutuse eelduseks on:
– peab olema valitud antud tingimustele sobiv arvutusmudel;
– peavad olema teada koormused ja muud mõjurid (sundpaigutused, keskkonna muutused jne);
– pinnase ja ehitusmaterjalide omadused;
– geomeetrilised andmed pinnase ja ehituse kohta;
– paigutiste, deformatsioonide, kallete , prao laiuste ja vibratsioonide piirväärtused.
vt ka loeng 3 lk 6
29. Ebaühtlasete deformatsioonide põhjused.
Ebaühtlane vundamentide vajumine võib tekkida mitmesugustel põhjustel. Olulisemad nendest on järgmised, mida tuleb projekteerimisel, ehitamisel ja deformeerunud ehitiste analüüsimisel arvestada.
1. Ehitusaluse pinnase ebaühtlus. Pinnas on enamasti kihiline, kusjuures kihtide paksused ehitise ulatuses võivad olla muutliku paksusega. Võib esineda piiratud ulatusega läätsesidvõi kihtide väljakiilumist jne. Olenevalt deformeeruva pinnasekihi asetusest võib esineda ehitiste kahjustusi läbipainde kui ka ülespainde tõttu (joonis 3.4 ja 3.5).
Näiteks võib tuua Tallinna Tehnikakõrgkooli hoone Pärnu maanteel Tõnismäe lähedal. Hoone tänavapoolse tiiva keskkoha all asub liivpinnase sees piiratud ulatusega nõrga, voolava konsistentsiga savilääts, mille paksus ulatub 8 meetrini (joonis 3.6).
Ehituseelsete ehitusgeoloogilistel uurimustel seda läätse ei avastatud. Õieti uurimusi ehituskohas ei tehtudki, vaid piirduti naabruses tehtud uurimustega. Savilääts avastati alles tugevasti deformeerunud hoone tugevdamist kavandades, kui oli vaja selgitada deformatsiooni põhjused. Hoone keskosa vajumine põhjustas välisseina pragunemise (joonis 3.7). Joonisel on näidatud hoone tugevdamiseks kasutatud läbi nõrga savi koormust kandvad vaiad. (teine näide lk 11 loeng 3 tallinna mnt 2)
2. Ebaühtlane koormus ehitise erinevatele vundamentidele või ehitise üksikute osade erinev korruste arv. Näiteina on Pärnu Esplanaadi 10 (joonis 3.9) ja Pärnu hotell (joonis 3.10).
3. Vundamentide vastastikusest mõjust tekkiv pingete ebaühtlus pinnases, pinge suurenemine keskmiste vundamentide all vundamentide grupi sees
4. Vundamentide mitteüheaegne koormamine ehituse ulatuses ja juurdeehitiste
rajamisel. Varemrajatud vundamendid on jõudnud oma vajumise lõpetada selleks ajaks, kui koormatakse uusi (3.12)
5. Pinnase ebaühtlane dekompressioon kaeviku põhjas. Kaeviku avamisel vähenevad pinged pinnase omakaalust ja toimub kaeviku põhja teatud tõusmine, mis on suurem kaeviku keskel ja puudub servadel (joonis3.13). Hoone koormus põhjustab keskosa suuremat vajumist. Oluline on selle nähtuse arvestamine sügavate, üle 5 m, kaevikute korral.
6. Pinnase tugevuse ammendumine ja plastsete deformatsioonide teke vundamentide all. Kuna koormused vundamentidele ja vundamendi mõõtmed on tavaliselt hoone ulatuses vähem või rohkem erinevad, tekivad plastsed deformatsioonid eri vundamentidel erineval ajal ja kuna nendest tingitud vundamendi vajum on tunduvalt suurem kui pinnase tihenemisest
tingitud vajum, siis on vajumiste ebaühtlus suur ja mõju ehitisele enamasti katastroofiline (joonised 1.1 ja 1.2) .
7. Ehitustegevusega seotud pinnase struktuuri rikkumine . Pinnase loodusliku struktuuri rikkumist võib põhjustada pinnase külmumine, pinnase leondumine lahtises kaevikus seisva vee mõjul ja ehitusmasinate põhjustatud vibratsioonid (vaiade rammimine). Struktuuri rikkum
ise suhtes leondumisel on eriti tundlikud liivsavi ja saviliiv, sealhulgas moreenpinnased. Seepärast tuleb vältida vee pikemaajalist seismist lahtises kaevikus. Valga hotelli ehitamisel jäeti tööde katkestamisel ehitussüvend kaitsmata ümbruskonna tänavatelt voolava vee eest.
Vihmarikkal suvel täitus üle 3 m sügavune kaevik veega. Leondumise tõttu pehmenes
pinnas sedavõrd, ka juba osaliselt valminud vundamentide all, et hoone tuli rajada vaiadele.
Struktuuri rikkumine võib toimuda ka pinnasevee staatilise või dünaamilise surve
tõttu. Kui survelise vee rõhk ületab pinnase omakaalu pärast kaeviku avamist, tõstab veesurve kaeviku põhja üles ning seega kobestab selle ja rikub struktuuri. Võimalik on see halvasti vett juhtiva savipinnase korral kaeviku põhja ja survelise veehorisondi vahel. Hüdrodünaamiline surve tekib vee voolamisel alt üles kaeviku põhjal. Kui hüdrauliline gradient ületab kriitilise väärtuse, toimub pinnase veeldumine.
Struktuuri rikkumisele võivad viia jämedad ehitusvead, näiteks pinnase üleliigne kaevandamine ja selle hilisem asendamine täitega, kaevetööd olemasolevate vundamentide vahetus läheduses allapoole nende süvist ilma vajalikke abinõusid kasutamata jne.
8. Ehituse kasutamise ajal tekkivad vajumid.
8.1 Pinnase täiendav tihenemine veel lõppemata konsolidatsiooni tõttu ja koormuste kasvu tõttu, mis põhjustab pinnase täiendavat tihenemist ja mõnikord, kui kasv ületab projektis ettenähtu, ka pinnase või vundamendi purunemise.
8.2 Veetaseme või pooriveesurve muutuse tõttu. Veetaseme alanemine põhjustab pinnase omakaalu suurenemist, selgest tingitud pingete tõusu ja vastavaid deformatsioone. Efektiivpinge suurenemist põhjustabka veesurve alanemise tagajärjel tekkiv ülalt allapoole suunatud vee liikumine. Näide Tallinna ja Pärnu maapinna vajumid ning maapinnale rajatud põrandate vajumid vaiadele ehitatud hoonetel (joonis 3.14).
Veetaseme alanemine võib põhjustada puitvaiade kahjustusi seente ja bakterite toimel.
Tartu vanalinnas on paljud hooned ehitatud puitvaiadele või puitparvedele.
Pinnasevee taseme alanemise tõttu on puidu kahjustused tekitanud ehituste täiendava
vajumise ning nõudnud vundamentide tugevdamist. Näideteks on Tartu Ülikooli peahoone, Spordimuuseumi hoone, Jaani kirik ja Kivisilla apteek (joonis 1.4)
Veetorustike lekked põhjustavad pinnase niiskumistja savipinnastel võib see tekitada nende pehmenemist ning tugevuse olulist vähenemist. Suure veevoolu korral võib esineda peenemate osade väljauhtumist pinnasest, suffosiooni.
8.3 Pinnase vajumine allmaa ehitiste, näiteks tunnelite kohal (joonis 3.15).
Tunneli rajamisega kaasneb teatava maapinna vajumislehtri tekkimine tunneli kohal ja lähemas ümbruses. Vajumise suurus sõltub pinnaseliigist ja tunneli rajamise meetodist. Näide Tallinna Merimetsa kanalisatsioonikollektori ehitamisest. Näited avariilistest vajumistest Tallinna kanalisatsioonikollektorist Merepuiestee ja Tuukri tänava ristmikul.
8.4 Pinnaste tihenemine dünaamika mõjul. Põhjuseksvõivad olla tänavaliiklus, raudtee vibratsioonid, vaiade rammimine, lõhketööd jne. Näited vaiade rammimisest sadama haiglas , Liivalaia ja Kentmanni tänava nurgal , püha Anna kirik Vilniuses.
8.5 Geoloogilised protsessid - karst , maavärisemine ja maalihked. Eestis on esinenud vajumeid maalihke tõttu Pärnu jõe ääres.
30. Ehitiste vajumite piirväärtused
Piirväärtus on selline suurus, mis põhjustab kande-või kasutuspiirseisundi tekkimise.
Vundamendi peab projekteerima sellise, et ehitise paigutised ja deformatsioonid jääksid väiksemaks teatud piirväärtustest. Paigutiste ja deformatsioonide iseloomustamiseks kasutatakse mitmesuguseid erinevaid näitajaid (joonised 3.16 ja 3.17).
lk 15 loeng 3 (3.3.6)
31. Lintvundament seina all, lintvundament postide all, üksik posti vundament, ristlintidest vundament, plaatvundament. Millistel tngimustel on otstarbekas kasutada?
loeng 4
4.1 . Jaotusvundamendi kasutusala ja tüübid
Pinnase tugevus on valdavalt väiksem pinnasele toetuva konstruktsioonimaterjali tugevusest. Postidelt ja seintelt tuleva koormuse peab jaotama pinnasele suurema pinna kaudu. Sellest ongi tingitud nimetus jaotusvundament ( spread foundation). Paralleelselt on kasutusel mõiste madalvundament ( shallow foundation).
Madalvundament on enimkasutatud vundamenditüüp. Kuju ja projekteerimise iseärasuste järgi võib liigitada madalvundamente järgmiselt:
1. Üksikvundament. Üksikut ehitise osa toetav enamasti ristkülikulise tallaga vundament, mille pikkuse ja laiuse suhe on alla viie (joonis 4.1 c). Mõnikord kasutatakse ka seinte toetamiseks kombineeritult vundamenditalaga.
2. Lintvundament. Enamasti ehitise seinu toetav vundament, mille pikkus on üle viie korra suurem laiusest (joonis 4.1 a). Mõnikord kasutatakse vajumite ühtlustamiseks ka postide rea all (joonis 4.1 b)
3. Ristlintidest vundament. Kasutatakse karkassehitiste puhul, vahetult talla alla jääv pinnasekiht on piisavalt tugev ja sügavamal on palju kokkusurutavad ja erineva paksusega pinnasekihid. Monoliitsest raudbetoonist lindid aitavad ühtlustada vajumeid (joonis 4.1 d).
4. Plaatvundament. Lausvundament kogu hoone (mõnikord ka selle üksikosade) all.
Kasutatakse suure koormusega ja suhteliselt nõrgalepinnasele rajatud ehitiste korral eesmärgiga vähendada survet pinnasele ja vajumite erimeid (joonis 4.1 e).
Tänapäeval tehakse madalvundamendid enamasti raudbetoonist või ka betoonist. Varem kasutati laialdaselt looduskivist müüritist. Looduskivist vundamendi puudusteks on suur käsitöö mahukus ehituskohal ja materjali väike tõmbe- ning lõiketugevus. Tagamaks jõu
ülekandmine ehitise postilt või seinalt pinnasele ainult surve kaudu vundamendis, peab vundamendi väljaulatuse ja kõrguse suhe olema segamördil müürituse korral alla 0,5, tsementmördilmüürituse korral alla 0,67 ja betoonist vundamendil alla 0,75. Seetõttu võib vajaliku laiusega vundamendi talla saavutamiseks selle süvis kujuneda asjatult suureks (joonis 4.2).Raudbetooni korral selliseid piiranguid ei ole – väljaulatuse ja kõrguse suhte määrab arvutus läbisurumisele, paindele ning põikjõule.
32. Vundamendi süvise valik.
Vundamendi süvise valik on esimene samm jaotusvundamendi projekteerimisel. Süvisest
sõltub vundamendi kandevõime ja vajum.
Vundamendi süvise valikul tuleb arvestada järgmisi tegureid:
• Ehituskoha geoloogilisi tingimusi (pinnaste omadused, kihtide asend ja paksus).
• Koormuste suurust ja asetust.
• Hüdrogeoloogilisi tingimusi (pinnasevee tase ja selle võimalikud kõikumised, survelise pinnasevee olemasolu ja veesurve tase).
• Olemasolevat ja planeeritavat maastiku reljeefi.
• Pinnase külmakerkeohtlikkusest.
• Ehitise arhitektuurset ja tehnoloogilist lahendust (keldrite ja süvendite olemasolu).
• Olemasolevate naaberhoonete vundamentide sügavust ja plaanilist paigutust.
• Perspektiivsete uute ehitiste ja rajatiste asendit ja iseloomu.
• Kommunikatsioonide ( esmajoones kanalisatsiooni) asetust.
Kõiki ülaltoodud tegureid tuleb arvestada üheaegselt
33. Ehituskoha geoloogiliste tingimuste arvestamine
Ühtlase pinnase korral tuleks süvis valida minimaalne arvestades teisti eeltoodud tegureid. Minimaalseks süviseks loetakse tavaliselt 0,5 m. Kalju puhul võib süvis olla ka väiksem. Kihiliste pinnaste korral tuleks vältida õhukeste nõrgemate pinnasekihtide jäämist talla alla. Mõnikord on vajalik otsustada süvise üle variantide võrdluse abil. Näiteks joonisel 4.3 toodud juhul, kus on tehniliselt võimalik rajada laiema tallaga vundament ülemisele nõrgemalekihile või kitsama tallaga vundament sügavamale tugevamale pinnasekihile. Sügavamal asuva nõrgema ja väiksema jäikusega kihi korral tuleb selle kihi ja talla vahele jättavõimalikult paks kiht, et kasutada tugevama kihi võimet jaotada pinget ja sellega vähendada nõrgast kihist põhjustatud vajumist ning tagada selle kandevõime.
34. Koormuse mõju arvestamine
Reeglina on suurema süvisega vundamendi kandevõime suurem. Mõnikord võib osutuda
otstarbekaks mõningane süvise suurendamine kandevõime tagamiseks. Suurem süvis võib osutuda vajalikuks suhteliselt suure horisontaalkoormusega vundamendi püsivuse tagamiseks.
35. Hüdrogeoloogiliste tingimuste arvestamine
Kui võimalik, tuleks vundament rajada pinnasevee tasemest kõrgemale. Pinnasevee
tasemest sügavamale rajamine komplitseerib ehitamist. Ehituse ajaks peab veetaseme alandama. Sellega võib kaasneda pinnase struktuuri rikkumine ja naaberhoonete täiendav
vajumine. Enamasti on vajalik sulundseinte rajamine. Agressiivse pinnasevee korral on vajalik konstruktsioonide kaitsmine. Allapoole pinnasevee taset ulatuva keldri puhul on vajalik hüdroisolatsioon või veetaseme püsiv alandamine . Kõik see suurendab ehitise maksumust ja pikendab ehitamise aega.
36. Pinnase külmumise arvestamine
Pinnase külmakerkeoht sõltub väga paljudest teguritest:
- pinnase terastikulisest koostisest,
- veesisaldusest,
- kapillaartõusu kõrgusest,
- pinnasevee tasemest,
- külmumissügavusest,
Külmakerke suurust mõjutab suhteliselt vähe vee jäätumisel tekkiv mahu 9 protsendine
suurenemine. Näiteks 0,5 m paksuse veega küllastunud kesktiheda (poorsus 0,4) liivakihi
külmumine põhjustab tõusu ainult 0,5⋅0,4⋅0,09 = 0,018 m. Suurte külmakergete põhjuseks on vee migratsioon külmumistsooni ja seega pinnase veesisalduse suurenemine. Vee migratsioon on võimalik ainult juhul, kui pinnaseveetase on külmumissügavusele kapillaartõusu kõrgusest lähemal.
Migreeruva vee hulk sõltub pinnase veejuhtivusest. Seepärast on kõige külmatundlikumad keskmise terasuurusega pinnased, milles kapillaartõusu kõrgus ja veejuhtivus on suhteliselt suured. Paljudest külmatundlikkuse hindamise kriteeriumitest on joonisel 4.4 esitatud Casagrande graafik ja Soome uurimustel (Friberg, Slunga 1989) põhinev lühendatud tabel 4.1. Pinnased, mis ei jäätabeli 4.1 piiridesse, vajavad eriuuringuid.
Külmakindlas pinnases ei sõltu vundamendi süvis külmumissügavusest. Külmatundliku pinnase puhul peab vundamendi tald ulatuma külmumispiirist sügavamale. Külmatundliku peenliivapuhul ei ole vajalik külmumissügavust arvestada, kui pinnaseveetase jääbsellest üle 1,5 m sügavamale.
37. Külmumissügevus loeng 4 lk 4
Pinnase külmumissügavust mõjutab palju tegureid:
- talvine temperatuur,
- talve kestus,
- pinnase soojajuhtivus,
- hoone soojarežiim, põranda konstruktsioon ja soojaisolatsioon
- lumikatte paksus,
- taimestik maapinnal.
38. Arhitektuursete ja tehnoloogiliste iseärasuste arvestamine
Enamasti võetakse kõigi vundamentide süvise kõrgusmärgid võrdsed. See hõlbustab vundamendi süvendi kaevamist. Mõnikord ei ole see aga otstarbekas. Põhjuseks võivad
olla:
–järsult muutuv maapinna reljeef,
– muutuv geoloogiline profiil , tugeva pinnasekihi muutuv sügavus,
– üksikud süvendid ja kanalid, mis ulatuvad tavalisest süvisest allapoole,
– osalise keldriga ehitised.
Erineva süvisega üksikvundamentide kõrguste h ja vahekauguse L suhe peaks olema
võrdne või väiksem kui 1:2. Väga tugevates pinnastes – kõvad savid või väga tihedad
liivad – võib suhe olla 1:1.
Üleminek ühelt kõrguselt teisele peab toimuma astmetena (joonis 4.6). Astme kõrgus tavalistes pinnastes peaks olema 0,4-0,6 m ja pikkus 0,8-1,2 m. Väga tugevate pinnaste
korral võib astmete kõrgus olla kuni 1 m ja kõrgusvõrdne astme pikkusega.
39. Olemasolevate naaberhoonete arvestamine (perspektiivsete uute hoonetega arvestamine).
Vundamentide süvise valikul tuleb arvestada olemasolevate naaberhoonete
vundamentide asendit ja süvist. Peab tagama olemasolevate vundamentide kandevõime
uue ehitussüvendi kaevamisel. Samuti peab tagama, et naaberhoone täiendavad vajumid
ei tekitaks selle liigseid kahjustusi. Lähemalt on probleemi käsitletud osas 4.11
Otstarbekas on vundamendi süvise rajamisel arvestada võimalike naaberehitiste rajamist .
Näiteks kui naaberhoone on kavas rajada sügavama keldriga, on mõistlik suurendada vundamendi süvist. See aitab vältida keerukate tehniliste võtete kasutamist naaberhoone
vundamentide rajamisel.
40. Arvutus lubatud surve järgi
Lihtsate ja väikeste ehitiste puhul (1. geotehniline kategooria) võib osutuda liialt
kulukaks pinnase tugevusparameetrite eksperimentaalne määramine ja vundamendi
projekteerimisel on võimalik kasutada kogemusel põhinevaid kandepiirseisundile
vastavaid “lubatud” surve qu väärtusi. qusuurus määratakse lähtudes pinnase liigist,
lihtsalt määratavatest omadustest (poorsus, veesisaldus, tihedusaste, plastsusnäitajad) ning vundamendi mõõtmetest ja süvisest. Lähtudes eesti geotehnika kogemusest ja mõningate teiste riikide normidest (SNiP, DIN) on tabelis 4.1 esitatud lubatava surve suurused eesti põhilistele pinnaseliikidele.
Märkus: suuremad arvud kehtivad tihedama või kõvemapinnase kohta, samuti laiema ja
suurema süvisega vundamendi puhul.
Tabelis toodud suurusi võiks kasutada juhul, kui vundamendi süvis on vähemalt 1 m
(keldri betoonpõrandast vähemalt 0,5 m) ja laius vähemalt 0,5 m. Lubatud surve järgi ei
tohi projekteerida vundamente, kui
– talla pinnas mõjub horisontaaljõud, mille suurus on üle 10% vertikaaljõust;
– sügavusel kuni 2B tallast on vahetult tallaalusest pinnasest nõrgem pinnas.
Koheva jämedateralise pinnase, voolava peeneteralise pinnase ja rohke orgaanilise aine
sisaldusega pinnase omadused tuleb alati uuringutega määrata.
Enamasti on vundamendi piirkandevõimele vastav surve suurem tabelis toodud väärtustest. Kuna uuringute maksumus moodustab väikese osa vundamendi hinnast, tuleks siiski ka lihtsate ehitiste puhul kaaluda pinnase tugevusparameetrite otsese määramise võimalust.
kus V on tallale mõjuv kogujõud (kaasaarvatud vundamendi ja tema servadele jääva
pinnase omakaal ),
M on vundamendile mõjuv moment. Kui vundamendile mõjub ka horisontaaljõud, tuleb arvestada ka sellest tekkivat momenti.
A on talla pind B⋅L
W on talla vastupanumoment (W = BL2/6)
Kui moment mõjub kahes suunas, siis
vt edasi loeng 4 lk 28
41. Vajumite arvutus ja vajumite ajaline kulgemine
Pärast vundamendi esialgsete mõõtmete määramist tuleb kontrollida ehitise kõigi vundamentide vajumeid, määrata vajumite ebaühtlus ning võrrelda seda piirvajumitega.
Kui vajumite erimid ületavad etteantud piire , tulebvundamendi mõõtmeid korrigeerida . Teatud piires on võimalik vundamendi mõõtmete muutmisega (nii talla mõõtmete, kui ka rajamissügavuse) võimalik ühtlustada ehituse vajumist.
Vajumise arvutamise meetodid on esitatud pinnasemehaanika kursuses.
Vajumite arvutamisel peab arvesse võtma:
- vundamentide omavahelist kaasmõju;
- ehitise ümbruse täite kaalu;
- keldrist ja ehituse ümbrusest eemaldatava pinnasekaalu;
- vee üleslükke jõudu;
- pinnase, vundamendi ja ehitise koostööd
Käesoleval ajal tehakse vajumi arvutused vastavatearvutusprogrammide abil, mis võimaldavad eelpooltoodud tegureid hõlpsalt arvestada.
Vajalikud lähteandmed vajumite arvutuseks:
1. Vundamentide keskmete koordinaadid
2. Vundamentide mõõtmed
3. Koormused vundamentidele
4. Talla ja maapinna kõrgusmärgid
5. Uuringupunktide koordinaadid
6. Pinnasekihtide kõrgusmärgid uuringupunktides
7. Pinnasekihtide omadused: deformatsioonimoodulid
E, kompressiooniindeksid cc/1+e, ületihenemisastmed OCR, efektiivmahukaalud γ′
Vajumite ajaline kulgemine
Savipinnase aeglasest tihenemisest tingitud ajas kulgeva vajumi prognoosimiseks
kasutatakse teatavasti konsolidatsiooniteooriat. Pinnasemehaanika kursuses vaadeldud
ühemõõtmelise konsolidatsiooniteooria on kasutatav juhul, kui savikihi paksus võrreldes
vundamendi mõõtmetega on õhuke – alla poole vundamendi väiksemast mõõtmest.
Paksemate kihtide korral annab ühemõõtmeline teooria vajumise tegelikust väiksema
kiiruse. Suhteliselt paksu konsolideeruva kihi korral võib kompaktse vundamendi (sõõrvundament raadiusega a) vajumi ajalise kulgemise - vajumi sthetkeks t arvutada seosega
Graafikutel kasutatud tähised
a – sõõrvundamendi raadius
b – lintvundamendi laius
T=
cv– konsolidatsioonimoodul
H – konsolideeruva kihi paksus
t – aeg koormuse mõjumise algusest
U – konsolidatsiooniaste U = st/s
st– vajum hetkeks t
s – lõplik vajum
42. Vaivundamentide tüübidvt 5 loeng:
Kuju järgi võib vaivundamente liigitada üksik-, lint- ja lausvundamendiks.
Üksikvundamente (joonis 5.1b)kasutatakse peamiselt ehitise postide all. Vaiade arv üksikvundamendis on tavaliselt 3 kuni 16. Suurem vaiade arv põhjustab liialt suure rostvärgi. Väga suure koormuse puhul postile, mis tingib suurema vaiade hulga, tuleks kasutada pikemaid ning suurema läbimõõduga vaiu. Erandjuhtudel kasutatakse postide koormuse vastuvõtmiseks ka ühte (joonis 5.1c) või kahte vaia. Seintelt tuleva koormuse vastuvõtmiseks kasutatakse ühe või mitmerealise vaiade paigutusega ühes suunas arendatud vaivundamenti (joonis 5.1a). Otstarbekas on üherealine vaiade asetus seina all. Võrreldes mitmerealise asetusega on sellisel juhul rostvärgi maht oluliselt väiksem. Suuremate koormuste puhul tuleb kasutada siiski ka mitmerealist asetust.
Vaiadest lausvundamenti ehk vaiavälja kasutatakse väga suure koormusega ehitiste all ja ka suure pinnaga ühtlast koormust andvate ehitise, näiteks reservuaaride puhul. Rostvärgi asendi järgi jaotatakse vaivundamendid kõrge ja madala rostvärgiga vundamentideks. Madalrostvärgi alumine pind on maapinnast sügavamal. Kõrgrostvärgi korral asub rostvärk maapinnast kõrgemal (joonis 5.2). Vaiade ülemised otsad ulatuvad üle maapinna ja moodustavadpinnasesse kinnitatud postide süsteemi. Kõrgrostvärke kasutatakse sageli sillavundamentide puhul.
Vaiade liigid
Vaiu liigitatakse mitmesuguste tunnuste järgi: materjal, kuju, asend, valmistamisviis ja koormuse pinnasele ülekandmise iseloom.
Vaiade liigitus materjali järgi
Tänapäeval valmistatakse vaiad valdavalt raudbetoonist. Juhul kui vaiale mõjub ainult survejõud, kasutatakse ka armeerimata betoonvaiu võ'i osaliselt armeeritud vaiu. Järjest laieneb terasvaiade kasutamine. Puitvaiade, mis enne raudbetooni leiutamist olid ainuvõimalik vaia materjal, kasutamine on tunduvaltvähenenud.
Vaiade liigitus valmistamisviisi järgi
Valmistamisviisi järgi jaotatakse vaiad kahte suurde gruppi.
1. Valmisvaiad, mis valmistatakse eelnevalt maapealja seejärel süvistatakse rammimise, vibreerimise, kruvimise või surumise teel pinnasesse. Enimlevinud süvistusviisi järgi nimetatakse neid ka rammvaiadeks.
2. Vaiad, mis betoneeritakse vahetult pinnasesse tehtud süvendisse. Selliseid vaiu nimetatakse kohtvaiadeks.
43. Vaivundamendi töötamise põhimõtted
Üksikvaiu kasutatakse eraldiseisvate postide all. Monteeritava posti korral võib ühendamiseks kasutada torust üleminekutükki (joonis 5.73 a ja b). Suure läbimõõduga toruvaia või kohtvaia puhul saab posti kinnitada vahetult vaiaga (joonis 5.73 c), monteeritava posti kas keevisega tarilehtede kaudu (joonis 5.73 d) või vaia ülaossa tehtava kannu kaudu (joonis 5.73 e). Ühe vaia puhulposti all tuleb arvestada vaia paigaldamise paratamatust ebatäpsusest tingitud ekstsentrilisusega. Vaia peale mõjuvast momendist tingitud horisontaalpaigutise vältimiseks oleks soovitav , et vaiad on omavahel seotud talastiku või põranda kaudu. Üksikvaiale mõjuv arvutuskoormus peab jääma väiksemaks vaia arvutuskandevõimest. Arvutuskandevõime tuleb määrata ettevaatlikumalt, kui vaiagrupi ja vaiavälja puhul.Suure hulga vaiade puhul võib arvestada, et mõne juhuslikult nõrgema vaia koormuskantakse keskmisest suurema kandevõimega vaiale. Üksikvaia puhul peaks arvestama kõige väiksema võimaliku kandevõimega.
Vajumise kontroll ei ole vajalik, kui vai on löödud tugevasse pinnasekihti (kõva savi või tihe liiv ehk kruus, kalju). Peamiselt hõõrdele töötava vaia puhul võib tekkida vajadus vaia pea vajumise prognoosimiseks. Kõige usaldusväärsemalt saab seda teha, kui on kasutada staatilise proovikoormamise andmed.Arvestada tuleb ainult, et vaia vajumine vundamendis kestab tunduvalt kauem, kui lühiajalisel proovikoormamisel ja on seepärast suurem, kui proovikoormamisel sama koormuse juures mõõdetud vajum. Üksikvaiana võib käsitleda ka seinte all olevaid ühes reas asuvaid vaiu, kui nende vahekaugus ületab 6d.
44. Rammvaiad
45. Kohtvaiad
Erinevalt valmisvaiadest valmistatakse kohtvaiad vahetult ehitusplatsil kohas ja
asendis, kus nad hakkavad tööle, so kandma ehitisest tulevat koormust. Kõigi
kohtvaiade valmistaviisi üldine põhimõte on ühesugune – pinnasesse mingisugusel
viisil moodustatud vertikaalne süvend täidetakse betooniga , mis enamasti armeeritakse pikivarraste ja rangidega. Kohtvaiade erinevaid valmistaviise on väga palju. Üldiste põhimõtete järgi võib kohtvaiad jaotada erinevatesse gruppidesse:
– pinnast asendavad vaiad;
puurvaiad;
manteltoruga puurvaiad;
savilahuse kaitsel valmistatavad puurvaiad;
Loeng 5-2
46. Kruvivaiad
47. Kiilvaiad
Pikisuunas ühtlase põiklõikega vaiade kõrval kasutatakse mõnikord ka muutuva põiklõikega vaiu – püramiidseid, kiilukujulisi, laiendatud pea või põhjaga, pinnasesse kruvitavad, süvistamisel hargnevad jne.
Püramiidsed ja kiilvaiad tihendavad pinnasesse rammimisel ümbritsevat
pinnast suurendades selle vastupanuvõimet ja kannavad koormust pinnasele lisaks hõõrdele külgpindadel ka normaalpingetega külgpindadel. Seetõttu on paljudel juhtudel selliste vaiade kandevõime betooni mahuühiku kohta suurem kui ühtlase põiklõikega vaiadel. Juhul kui vaia kandevõime määrab peamiselt vaia põhja vastupanu, ei ole taolised vaiad otstarbekad. Eestis on laialdaselt kasutatud kiilvaiu, millel kaks külge on kaldsed ja kaks paralleelsed. Selliste vaiade eeliseks püramiidsete vaiadega võrreldes on lihtne valmistamine rõhtasendis. Kiilvaiu on kasutatud kergete ühekorruseliste karkasshoonete puhul. Ins. A. Needo poolt juurutatud kiilvaiad on 2, 2,5 ja 3 m pikkused. Vaia laius on 300 mm, põhja ristlõige 80x300 mm ja külgpindade kalle ligikaudu 1:7,7. Kergete karkasshoonete puhul on kasutatud ühte vaia posti all (joonis 5.13). Joonisel on näidatud üks võimalik posti ja kiilvaia ühendus. Suuremate koormuste korral võib kasutada ka kahte või enamat vaia. Olenevalt pinnasest ja vaia pikkusest on kiilvaia kandevõime enamasti piires 150 kuni 400 kN. Kasutatud on kiilvaiu kandvate seintega ehitiste puhul (joonis 5. 14). Kiilvaiad võimaldavad võrreldes tavalise üksikvundamendiga vastu võtta sama betooni mahu juures suuremat koormust. Tunduvalt väheneb mullatööde maht.
48. Toruvaiad
Terasvaiadeks kasutatakse enamasti torusid või paksuseinalisi valts - ja liitprofiile. Kasutatud on ka raudteeroopaid. Terasest suure läbi
mõõduga (600 – 1600 mm) toruvaiu on sageli kasutatud sadamakaide ehitamisel(joonised 5.14 ja 5.15). Kaide puhul on sageli vajalik kasutada suhteliselt pikki suure paindemomendiga koormatud vaiu. Raudbetoonvaiade, ka toruvaiade, kaal kujuneb sellisel juhul liialt suureks. Torud süvistatakse kas lahtise või kinnise otsaga. Viimasel juhul kasutatakse olenevalt pinnasest erinevaid otsikuid (joonis 5.16). Vajadusel jätkatakse torud keevituse keevitamise teel (joonis 5.17). Terasvaiade eeliseks on suur kandevõime väikese omakaalu juures. Neid on seetõttu hõlbus käsitseda ja süvistamine ei nõua ülemäära raskeid seadmeid – vaiaramme ega vibraatoreid. Puuduseks onterase korrodeerumine, sellega seotud ristlõike ja kandevõime vähenemine. Uurimised on näidanud, et pinnases areneb roostetamine kiirusega 0,02÷0,03 mm aastas. Tunduvalt kiiremini areneb korrosioon soolases merevees vahetult veepiirist kõrgemal – kuni 0,3 mm aastas.
47