Současné postupy

při navrhování

geotechnických konstrukcí

Návrhové normy : Eurokódy (TC 250)

Materiálové normy (ocel,

beton …) a Výrobkové

normy (nosníky, okna, dveře…)

Europská technická

povolení

Technologické normy (např. předpisy pro provádění ocelových

nebo betonových konstrukcí, pro speciální geotechnické práce – TC

341)

Normy pro zkoušení (např. geotechnické zkoušky, odběry

vzorků apod. – TC 341)

EN 1990

EN 1991

EN 1992 EN 1993 EN 1994

EN 1995 EN 1996 EN 1999

Bezpečnost,

použitelnost a

trvanlivost

Zatížení na

konstrukce

Navrhování

ko+pr

EN 1997 EN 1998

EUROCODES - VAZBY

Geotechnické k.

Seismicita

G. B . Sällfors, Dept. of Geoengineering, Chalmers University of Technology

Zásady navrhování GK

Pro každou G návrhovou situaci ověřit relevantní

MEZNÍ STAV

Faktory pro definici MS:

• podmínky staveniště

• druh, velikost konstrukce,…trvanlivost

• podmínky okolí (doprava, sítě, vegetace, chemikálie)

• základové poměry

• podzemní voda

• seismicita

• vliv okolního prostředí (poklesy, hydrologie, klima…)

MS – v konstrukci (K)

v základové půdě (ZP)

kombinované porušení K a ZP

OVĚŘENÍ MS … NÁVRHOVÉ POSTUPY

• výpočtem

• přijetím předepsaných opatření

• experimentálními modely a zatěž.zkouškami

• observační metodou

GEOTECHNICKÉ KATEGORIE

1. – 3.

Návrh základu: geotechnické poměry staveniště a vlastnosti zákl. půdy

proti

tvar, charakter zakládané konstrukce a zatížení

Obecně je návrh spjat s RIZIKEM:

složitost geolog. a geotech. podmínek podloží

náročnost konstrukce v daném prostředí (interakce…)

možné následky selhání konstrukce na osoby či díla

Třída 1…slabé následky, malé vlivy

Třída 2…střední následky, mírné vlivy na osoby a/nebo

významné vlivy na díla

Třída 3…možné následky značné, významné vlivy na osoby

a/nebo velmi významné vlivy na budované nebo sousední dílo

Orientační doporučení

1.GK plošné z. nenáročná stavba v jednoduchých z. p.

piloty – ne

kotvení – ne

zemní konstrukce DS cca do 3 m

opěrné konstrukce – do výšky 1,5 m

tunely – ne

2.GK plošné z. nenáročné ve složitých z. p. resp. náročné stavby v jedn.

z. p.

piloty – rizika 1 a 2, ne v mimořádných podmínkách

kotvy – dočasné

zemní konstrukce 3-6 m

opěrné 1,5-6 m

tunely – jen v tvrdých neporušených horninách

3.GK všechno co nespadá pod 1. a 2. GK

NÁVRHOVÉ SITUACE (NS)

krátkodobé

dlouhodobé

Specifikace NS v GT návrhu má obsahovat:

zatížení, kombinace, zatěžovací případy

vhodnost ZP

dispozice a klasifikace zón zeminy, horniny a prvků

konstrukce vstupujících do výpočetního M

sklon vrstev

hornické práce – interakce se staršími díly etc.

citlivost konstrukce na deformace

vliv nové konstrukce na …

…

Způsoby ověřování MS

výpočtem

„Dobrá znalost vlastností podloží na základě kvalitního GT průzkumu a kontrola provedení stavby je běžně důležitější pro splnění základních podmínek než preciznost výpočetníhomodelu a dílčích součinitelů.“

VM: analytické, semi-empirické, numerickéVM: přesné, nepřesné, ale vždy na straně „bezpečnosti“

VSTUPNÍ DATA

pro zatížení-zatížení dle EC 1990 definice, hodnoty EC 1991hodnoty se mohou změnit během návrhumusí se uvažovat interakce K a ZPdoporučeno uvažovat 20 typů zatížení

pro vlastnosti ZPcharakteristické a návrhové hodnotyzdroj: výsledky zkoušek, přímo nebo korelací, teorií nebo

empiricky nebo z jiných relevantních údajů

pro geometrické údaje

Základní mezní stavy

I. Ultimate Limit State – mezní stav porušení (únosnosti)bezpečnost lidí/konstrukcí

II. Limit State of Serviceability – mezní stav použitelnostifunkčnost/komfort…

Ad I.EQU-ztráta rovnováhy GK nebo ZHP jako celku STR-vnitřní porušení prvků, deformace (pevnost mater.)GEO-nejčastější, porušení nebo deformace ZHPUPL-ztráta rovnováhy v důsledku vztlaku HYD-porušení hydraulickým gradientem (vnitřní eroze,

sufoze)

PODMÍNKY pro jednotlivé MS porušení

EQU

Edst,d ≤ Estb,d + Td

STR a GEO

Ed ≤ Rd

UPL

Vdst,d ≤ Gstb,d + Rd

HYD

udst,d ≤ σstb,d nebo Sdst,d ≤ G‘stb,d

d = design

Effect ≤ Resistance

rep h

char hdílčí součinitel N H

SOUBORY D.S.

A pro ZATÍŽENÍ nebo ÚČINEK zatížení

M pro parametry zeminy (materiálu)

R pro odpory (únosnosti)

charakteristická, reprezentativní

Fd = γf Frep Frep = ψ Fk

SPECIFIKACE pro STR a GEO

Ed ≤ Rd

Ed = E (γF Frep ; Xk / γm ; ad ) nebo

Ed = γE E (Frep ; Xk / γm ; ad )

Rd = R (γF Frep ; Xk / γm ; ad ) nebo

Rd = R (γF Frep ; Xk ; ad ) / γR nebo

Rd = R (γF Frep ; Xk / γm ; ad ) / γR

γR … dílčí součinitel pro odpor (únosnost)

EXISTUJÍ 3 NÁVRHOVÉ POSTUPY

1 MS porušení nebo nadměrné deformace

kombinace A1 + M1 + R1

A2 + M2 + R1

POUZE pro osově zatížené piloty a kotvy

A1 + M1 + R1

A2 + (M1 nebo M2) + R4 M2 pro nepřízn.zat.pil.

negat.tř./příč.zat.

Pro všechny případy zákl. k.

2 A1 + M1 + R2

Pro všechny případy zákl. k.

3 (A1 nebo A2) + M2 + R3 A1 pro zat.konstr.

A2 pro geot.zat.

NP 1:

KOMBINACE 1

PRO PLOŠNÉ ZÁKLADY, OPĚRNÉ STĚNY

A CELKOVOU STABILITUvšechny součinitele pro M1, R1 = 1

ale A1 : nepříznivé stálé zatížení γG = 1,35

nepříznivé proměnné γQ = 1,5 (příznivé=0)

KOMBINACE 2A2: nepříznivé proměnné γQ = 1,3

M2: ! nejpodobnější ČSN 73 1001 !

soil parameter M1 M2

pro tg φef 1,0 1,25

pro cef 1,0 1,25

pro cu 1,0 1,4

pro qu (pevnost v prost. tlaku) 1,0 1,4

pro g 1,0 1,0

NP 2: KOMBINACE A1 + M1 +R2

R2:

PLOŠNÉ ZÁKLADY 1,4 svislá únosnost

1,1 usmyknutí v Z.S. (vodor. ú.)

SVAHY a CELKOVÁ STABILITA … 1,1 (odpor)

OPĚRNÉ STĚNY …

1,4 (svislá), 1,1 (vodorovná), 1,4 (odpor)

D.S. se použijí na zatížení nebo na účinky zatížení a na

ODPOR

NP 3: KOMBINACE A1 nebo A2 + M1 +R3

A1 – na konstrukční zatížení

A2 – na geotechnická zatížení

pro R3 jsou doporučeny D.S. rovné 1 …

dtto NP1/KOMB 2

D.S. použijeme jen na zatížení nebo na účinky zatížení

a na parametry základové půdy

Podle Přílohy EN 1990 pro trvalé a dočasné návrhové situace

MS POUŽITELNOSTI

Ed ≤ Cd

návrhová hodnota účinku zatížení

limitní návrhová hodnota

Např. sedání x limitní deformace

absolutní

nerovnoměrné

nebo splnění požadavku mobilizace

dostatečně malé části pevnosti

(… nepřekročí se určité malé deformace…)

- viz 1 GK -

s = s0 + s1 + s2

Do výpočtů ve II. MS vstupují jenom

CHARAKTERISTICKÉ HODNOTY

Vlastnosti základových půd:

ODVOZENÉ HODNOTY Xo

CHARAKTERISTICKÉ HODNOTY Xk

NÁVRHOVÉ HODNOTY Xd = Xk / γm

Příloha H – limitní hodnoty

jen pro plošný základ

absolutní – do 50 mm akcept

nerovnoměrné (relat.pootočení)

do 1/500 akcept

(rozsah 1/300-1/2000)

! kolem 1/150 může být MS porušení!

Rozvoj a trendy

Nové materiály

Oblast konstitutivních modelů, zkoušení

a ověřování

Zjišťování vstupních parametrů, ověřování

Výpočetní metody

Riziková analýza

Změny klimatu, přírodní katastrofy…

PLOŠNÉ ZÁKLADY

Materiál - kámen, beton, žlb

Technologie - monolit, prefa

Typy - patka, pás, rošt, deska

terminologie: šířka, délka, výška, hloubka z.

stupeň, vyložení

zákl. spára, kontaktní napětí

tuhost