Danas je Savo Kusić fokusiran na drvene prozore, drvo-aluminijum prozori, prilagođeni prozori, vrata i zahtjevi za ponudu. Ovaj tekst ostaje kao tehnička arhiva i nije ponuda geotehničkog projekta, laboratorijskih ispitivanja ili zemljanih radova.
Faze materijala u tlu
Tlo se sastoji od tri faze: čvrste, tečne i gasovite. Čvrstu fazu predstavljaju čvrste čestice, tečna voda, a gasovitu fazu zatvoreni vazduh ili vodena para u porama tla.
Pojedine vrste tla mogu se sastojati od jedne, dvije ili tri faze, što znači da sastav tla može biti jednofazni, dvofazni ili trofazni sistem. Fizička svojstva tla zavise od pojedinih faza.
Nekoherentno tlo, poput potpuno suvog pijeska ili šljunka, sastoji se od samo jedne faze - čvrstih čestica. Vazduh koji postoji u porama tog tla nije zatvoren i ne suprotstavlja se kretanju čvrstih čestica, pa se ne može smatrati fazom.
Vlažno koherentno tlo iznad nivoa podzemne vode, koje se sastoji od čvrstih čestica i zatvorenih pora, ispunjenih dijelom vodom, a dijelom zrakom ili vodenom parom, je tlo trofaznog sistema. U slučaju kretanja čvrstih materija, voda i vazduh u porama tla se istovremeno suprotstavljaju.
Tlo ispod nivoa podzemne vode, čije su pore potpuno ispunjene vodom, tako da u njima nema vazduha ili vodene pare, je dvofazni sistem. Pretpostavlja se da je tlo u dubljim slojevima dvofaznog sistema, jer zatvoreni zrak u porama tla na većim dubinama nema značajnijeg uticaja na njegova fizička svojstva, koja su u tom slučaju određena osobinama čvrste i tečne faze.
Granulometrijski sastav
Čvrsti sastojci tla su mineralna ili organska materija različitih veličina, u rasponu od velikih šljunka i blokova, veličine nekoliko stotina i hiljada milimetara do veličine jednog molekula. Kao što znate, molekul je milioniti dio milimetra, jedan milimikron. Najmanja veličina čvrstih materija u tlu se smatra 20 m ili mikronima.
Debljina čvrstih čestica tla ima veoma veliki uticaj na njegova fizička svojstva. Ova grubost se izražava granulometrijskim sastavom, koji predstavlja omjer pojedinačnih veličina zrna prema njihovim težinskim dijelovima prema ukupnoj težini tla. Podjela tla prema njegovom granulometrijskom sastavu je različita u različitim zemljama. Naša podjela je sljedeća:
Ograničenja veličine čestica
Veličina2 mm- granica između krupnozrnog i sitnozrnog tla. Čvrste čestice do2mmpokazuju kapilarni porast vode u tlu. Krupnozrnato tlo nema kapilarnost.
Veličina0,2 mm– granica između krupnozrnog (oštrog) i sitnozrnog (mekog) peska.
Veličina0,02 mm- granica do koje se pojedina zrna u tlu mogu prepoznati golim okom.
Veličina0,002 mm– granica između rastresitog tla i gline
Veličina0,0002 mm– granica između gline i koloidne gline.
Čvrsti sastojci ispod 0,002 mm imaju veliki uticaj na fizička svojstva tla. Ovi sastojci daju koheziju tlu, a ako su manji i više ih ima u tlu, tlo je kohezivnije. Međutim, kohezija tla zavisi i od mineralnog sastava čvrstih čestica manjih od 0,002 mm. Ako su ove čestice nastale razgradnjom vrlo tvrdih minerala kao što je kvarc, tada je njihova kohezija vrlo niska ili nikakva, a njihova apsorpcija vode je također relativno niska. Ako su čestice ispod 0,002 mm nastale razgradnjom glinenih materijala, onda imaju svojstva vezivanja koja su utoliko jača ako su čestice manje, dok je apsorpcija vode takvih čestica vrlo visoka.
Granulometrijski sastav tla daje važne i pouzdane podatke o nekim njegovim fizičkim svojstvima. Ako u tlu prevladavaju čestice gline ispod 0,002 mm, onda se već može zaključiti da je takvo tlo plastično, koherentno, higroskopno, visoke kapilarnosti, male propusnosti i ima mali ugao unutrašnjeg trenja.
Granulometrijski sastav tla predstavljen je linijama granulometrijskog sastava (sl. 1).
Sl.1- Linije granulometrijskog sastava tla:1- šljunkoviti pijesak;2- prašnjavi pijesak;3- pješčana prašina;4- glineno tlo;5- glina
Ordinate linija granulometrijskog sastava pokazuju maseni udio čvrstih čestica manji od prečnika predstavljenog apscisom date tačke. Na primjer, u tački A linije4ordinata pokazuje da postoji92%veličina čestica manja od2 mm, i to preostale8%veličina preko2 mm.
Klasifikacija tla prema granulometrijskom sastavu
Tla koja sadrže čvrste čestice preko2 mmklasificiraju se prema opštoj podjeli tla po granulometrijskom sastavu, prikazanoj na sl.1. Pri tome se kao osnovna frakcija usvaja onaj koji je najzastupljeniji u tlu, dok su ostali dodatni. Na primjer, ako je opća granulacija tla uglavnom pijesak sa manjom količinom šljunka, onda se takvo tlo klasificira kao šljunkoviti pijesak, dok bi suprotno bilo pjeskovit šljunak. U klasifikaciji se mogu navesti i udjeli pojedinih frakcija u tlu. Ako, na primjer, tlo sadrži15%glina,45%prašina,30%pijesak i10%šljunak, može se klasifikovati kao glineno tlo sa15%glina i10%šljunak. Međutim, za sitnozrna tla koja sadrže čvrste čestice manje od2 mm, klasifikacija na osnovu njihovog granulometrijskog sastava najčešće se vrši prema trouglastom dijagramu. Postoji nekoliko takvih dijagrama, od kojih ćemo navesti najosnovniji iz američkog Biroa za tlo, sl.2.
Sl.2- Trokutasti dijagram američkog Biroa za tlo
Dijagram se sastoji od tri koordinatne ose raspoređene u jednakostranični trokut, u kojem svaka os predstavlja jednu frakciju, odnosno pijesak, prašina i glina u % težine cjelokupne mase tla. Područje dijagrama je podijeljeno na10zona, od kojih svaka predstavlja posebnu vrstu tla. Svaka strana trougla predstavlja apscisu iz koje su podignute ordinate paralelne sa druge dvije apscise. Svaka tačka u ovom dijagramu ima3koordinate koje predstavljaju navedene procente3frakcije u datom tlu i odrediti vrstu tla. Tako, na primjer, tačka M na dijagramu predstavlja glinu. Dobija se na način da iz dijagrama granulometrijskog sastava sl.1odrediti pojedinačne frakcije, koje bi u ovom slučaju bile (linija4na sl.1):35%glina,25%prašina,40%pijeska, gdje je količina8%šljunak zanemaren jer iznosi manje od10%. Ova klasifikacija se odnosi na frakcije pijeska, prašine i šljunka prema američkoj podjeli, ali je i dalje prihvaćena kao takva zbog komparativnih vrijednosti i iskustva koje ima sa takvom klasifikacijom.
Stepen neravnine tla
Prema Allenu Hazenu, stepen neravnine tla je omjer (sl. 3)
U=d60/d10
gde je d60 prečnik zrna koji odgovara ordinati 60%, a d10 je prečnik zrna koji odgovara ordinati 10%.
Za U < 5 tlo je ravnomernog sastava,
za U = 5 – 15 tlo je umjereno neujednačenog sastava,
za U > 15 tlo ima neujednačen sastav.
Kada je linija granulometrijskog sastava strma, vrijednost stepena neravnine U je mala, dok je za ravnu liniju velika. Najmanja vrijednost za U je 1. Ako je linija granulometrijskog sastava ravnija, vrijednost U je veća. Za pijesak je najčešće U=1-15, za glinovita tla U=10-90, ali za tla sa vrlo neujednačenim sastavom U može imati veoma visoke vrijednosti.⟧SKPH36⟧SKPH36⟧
Sl.3- Određivanje prečnika zrna d60i d10
Pravilo filtera
Ovo pravilo se zasniva na granulometrijskom sastavu filtera, čiji je zadatak da smanji hidraulički gradijent na kontaktu između tla i kamenog drenažnog sloja za prelaznu veličinu zrna, kako bi se sprečilo ispiranje sitnih čestica tla podzemnim vodama. Osnovni uslovi koje filterski sloj treba da ispunjava su da bude vodopropusni i postojani. Postoji nekoliko pravila za sastavljanje filtera, među kojima će samo Terzagijevo pravilo biti ovdje navedeno kao najpoznatije.
Terzagijevo pravilo
Terzagijevo pravilo glasi: Granulacija filtera treba da bude takva da njegova zrna u količini15%težinski dijelovi cjelokupne mase filtera (F15) biti najmanji4puta veći od najgrublje čestice tla na kojima leži filter (baze) u količini15%težinskih dijelova baze (B15), a da nije veći od4puta B85, to je veličina najmanjih čestica pri85%dijelova po težini baze. Ovo pravilo se može izraziti relacijama:
F15/B15 >4i F15/B85< 4.
Prvi odnos osigurava vodopropusnost filtera, dok drugi garantuje njegovu stabilnost.
Sl.4- Pravilo filtera Terzagije
Najmanje i najveće čestice baze su prikazane na sl.4granične linije1i2. Granične linije filtera su3i4. Stanje F15 >4_B15_ je predstavljen tačkom a na graničnoj liniji3, stanje F15< 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
Preporučuje se da linija granulometrijskog sastava filtera bude približno paralelna sa linijom granulometrijskog sastava baze.
Umjesto dvije krajnje linije granulometrijskog sastava baze kao na sl.4, može biti jedna linija prosječne zrnatosti. U tom slučaju, tačke B15 i B85 su na istoj liniji (kao na sl.5).
Najčešće je razlika u granulaciji između podloge i drenažnog sloja takva da jedna filterska zona nije dovoljna za prijelaz između podloge i sloja. U ovom slučaju filter se sastoji od nekoliko filterskih zona, koje se određuju po istom pravilu, sve dok se ne postigne najveća veličina zrna drenažne naslage.
Sl. 5 - Primjer proračuna slojeva filtera
Navedene podjele, granične veličine i pravila se prenose iz istorijskog izvora i nisu zamjena za trenutnu geotehničku klasifikaciju, laboratorijski izvještaj, dizajn filtera ili plan performansi. Stvarni sistem tla i drenaže zahtijevaju reprezentativno uzorkovanje, odgovarajuća ispitivanja, provjeru podzemnih i površinskih voda, erozionu i unutrašnju stabilnost, kao i procjenu ovlaštenog stručnjaka prema važećim propisima i uslovima konkretnog projekta.