Zakládání staveb 1 Úvod, plošné...

transcript

Zakládání staveb 1

Úvod, plošné základy

Doc.Ing.Jan Masopust, CSc

ČVUT Praha, Katedra geotechniky

Obsah kurzu

1. Úvod do předmětu, literatura

Přehled prvků zakládání staveb

Rizika spojená se zakládáním staveb

Zásady navrhování geotechnických konstrukcí (EC 7)

Princip mezních stavů

Geotechnické kategorie

Návrhové situace

Metody navrhování základových konstrukcí

2. Mechanika zemin

Klasifikace hornin a zemin

Pevnostní a deformační parametry základové půdy

Plošné základy – hloubka založení

Plošné základy – zatížení v základové spáře

Obsah kurzu - pokračování

3. Mezní stav porušení plošných základů (1.m.s.)

Mezní stav použitelnosti plošných základů (2.m.s.)

Výpočet sedání plošných základů

Výpočtové modely

Přípustné velikosti sedání

4. Hlubinné základy – přehled prvků

Studně a kesony

Piloty a jejich rozdělení

Technologie provádění pilot – vrtaných (ČSN EN 1536)

Technologie provádění pilot -ražených (ČSN EN 12699)

Obsah kurzu - pokračování

5. Osová únosnost osamělých pilot

Zatěžovací zkoušky pilot

Výpočet osové únosnosti osamělých pilot

Příklady využití pilot pro základy různých staveb

6. Příčně zatížené piloty

Stanovení modulu příčné deformace

Stanovení únosnosti příčně zatížených pilot

Skupiny pilot

7. Mikropiloty (dle ČSN EN 14199)

Kotvy (dle ČSN EN 1537)

Technologie provádění

Metody stanovení únosnosti

Příklady využití mikropilot a kotev

Příklady využití

8. Stavební jámy a jejich druhy

Příklady pažených stavebních jam

Technologie pažení stavebních jam (hřebíkování, záporové stěny, pilotové

stěny, mikropilotové stěny, podzemní stěny, štětové stěny)

Obsah kurzu – pokračování

8. Injektáže klasické (dle ČSN EN 12715)

Injektáž trysková (dle ČSN EN 12716)

Podzemní stěny (dle ČSN EN 1538)

Technologie provádění

Příklady využití těchto konstrukcí

9. Stavební jámy a jejich druhy

Pažení stavebních rýh a šachtic

Technologie pažení stavebních jam (hřebíkování, záporové stěny,

pilotové stěny, mikropilotové stěny, podzemní stěny, štětové stěny)

10. Zásady pro návrh a posouzení pažících konstrukcí

Zatížení pažících konstrukcí

Zemní tlak

Účinky vody volné i podzemní

Ostatní zatížení

Obsah kurzu – dokončení

11. Výpočet pažících konstrukcí (nosníkový model s předem

stanoveným zatížením, nosníkový model – metoda

závislých tlaků, rovinná úloha – MKP)

Vnější a vnitřní stabilita kotvených pažících konstrukcí

12. Zásady odvodňování stavebních jam

Princip dokonalé studny

Metody pro stanovení koeficientu filtrace

Povrchové a hlubinné odvodňování

13. Ochrana základových konstrukcí před účinky agres.

prostředí

Možnosti realizace sekundární ochrany základových prvků

Literatura

Masopust, J.: Zakládání staveb 1, ČVUT Praha, 2015,

Masopust, J.: Zakládání staveb 2, ČVUT Praha, 2016,

Masopust, J.: Vrtané piloty, nakl. Čeněk a Ježek, 1994

Masopust, J. a kol.: Rizika prací speciálního zakládání

staveb, nakl. ČKAIT Praha, 2011

Masopust, J.: Navrhování základových a pažicích

konstrukcí, Příručka k ČSN EN 1997-1, nakl. ČKAIT

Praha, 2019

Normy (ČSN 73 1004 Navrhování základových konstrukcí – Požadavky na

výpočetní metody)

ČSN EN 1997-1 (Eurokód 7) Navrhování geotechnických konstrukcí

– 1.část: Obecná pravidla

ČSN EN 1536: Provádění speciálních geotechnických prací – Vrtané

piloty

ČSN EN 12699: Provádění speciálních geotechnických prací – Ražené

piloty

ČSN EN 14199: Provádění speciálních geotechnických prací –

Mikropiloty

Injektované horninové kotvy

Podzemní stěny

Injektáže

Trysková injektáž

Zakládání staveb

Náleží do geotechnických předmětů (geologie, inž.

geologie, mechanika zemin a hornin, zakládání staveb,

podzemní stavby, enviromentální geotechnika)

Zabývá se návrhem, stavbou a kontrolou základů staveb,

popř. jejich sanacemi a rekonstrukcemi

Dále se zabývá návrhem a výstavbou stavebních jam,

zejména roubených i jejich odvodňováním,

Zabývá se i metodami zlepšování vlastností základových

Základy jsou nejspodnější částí stavby, kterými je stavba

spojena se základovou půdou- každá stavba má svůj základ

Snahou je navrhnout základy spolehlivé a bezpečné, ale i

hospodárné a dostatečně rychle proveditelné

Zakládání staveb

Při návrhu základů se dostáváme do styku s přírodním

materiálem – základovou půdou

Rozdíl mezi návrhem stavebních konstrukcí z jasně

definovaných materiálů (beton, ocel apod.) a základy

Nemožnost použití deduktivní metody, nutnost metody

induktivní (vyloučení nevhodných řešení na základě jasně

definovaných a jednoduchých kritérií)

Metody návrhu:

- metoda matematického modelování

- inženýrský přístup k řešení úloh

Zkušenost jako rozhodující pomocník

Důležitost geotechnického průzkumu a jeho správné

interpretace

Rizika v zakládání staveb

Pojem rizika a jeho definice

Druhy rizik

Rizika tvůrčí - nové nevyzkoušené metody

- neznámé prostředí

- ojedinělé, mimořádné stavby

Rizika společenská – snaha o mimořádné zlevnění

- nedostatek času k řádné analýze problému

- nedokonalé podklady

- chyby v provádění

Chyby nesmí být fatální a důležité je poučení z chyb

Havárie domu způsobená hydraulickým

prolomením dna ve stavební jámě

Havárie domu způsobená nedodržením

technologických zásad při podchycování

Havárie obytných domů způsobená

zemětřesením

Havárie jeřábu – chybný návrh založení

Studny a kesony

Technologie výroby vrtaných pilot

Technologie výroby pilot CFA

Vrtané piloty při zakládání mostu

Technologie výroby ražených pilot Franki

b c d e

Statická zatěžovací zkouška piloty

Provádění mikropilot

Provádění „deštníků“ z mikropilot v tunelu

Podchycování pomocí MP-bárek

Provádění horninových kotev

Příklad kompenzační injektáže

Podchycování objektů tryskovou injektáží

Provádění tryskové injektáže

Hřebíkovaný svah a MZ-pažení

Záporové pažení

Kombinované pažení stavební jámy

Podzemní stěny monolitické a záporové pažení

Podzemní stěny konstrukční

Prefabrikát podzemní stěny

Převrtávaná pilotová stěny

Pažení stavební jámy

Jímka ze štětovnic

Speciální zakládání mostu

Původní základy pilíře č.9 Karlova mostu

Sanace základů pilířů 8 a 9 Karlova

mostu po povodni 08/2002

Zásady navrhování základových konstrukcí

Princip mezních stavů

Základy staveb – plošné a hlubinné

Navrhují se na základě metodiky mezních stavů:

1. mezní stav porušení (únosnosti) – souvisí se stabilitou zákl.půdy

2. mezní stav použitelnosti – souvisí s deformacemi základové půdy

Metodika mezních stavů v zakládání staveb – Eurokód 7 (platí

definitivně od 04/2006)

- ČSN EN 1997-1 – Navrhování geotechnických konstrukcí, část 1 – obecná pravidla

- ČSN EN 1997-2 – Navrhování geotechnických kosntrukcí, část 2 – Návrh na základě

laboratorních a polních zkoušek

EC 7-1 obsahuje 12 kapitol a přílohy a nezabývá se metodami

stanovení únosnosti jednotlivých typů základů, ale metodikou tohoto

stanovení

Základním požadavkem návrhu základové konstrukce je bezpečnost

a spolehlivost z hlediska ohrožení života, zdraví a majetku.

Návrhové situace Návrhové situace musí zahrnovat:

- obecnou vhodnost základové půdy (uspořádání a zatřídění vrstev základové půdy – geotechnických typů, sklon a mocnost, střídání tvrdých a měkkých poloh ve skalním podkladu, poruchy, dutiny)

- povaha okolního prostředí (vliv podzemní vody, sufoze, eroze, chemické koroze, jejich časový průběh, dále zemětřesení, vliv poddolování, technické seismicity apod.),

- vliv nových konstrukcí nebo stávající zástavby

Observační metoda – doporučený přístup v geotechnice, zahrnuje:

- stanovení přijatelných mezí chování konstrukce,

- ve stádiu návrhu prokázání s jistou pravděpodobností, že skutečné chování konstrukce bude v rámci těchto mezí,

- naplánování monitoringu (zejména deformací) včetně jeho vyhodnocení,

- vypracování plánu možných následných a včasných opatření, pokud monitoring odhalí chování konstrukce mimo přij. meze

Mezní stav porušení dle EC 7-1

(EQU) ztráta rovnováhy konstrukce nebo základové půdy

uvažované jako tuhé těleso, kdy pevnost materiálů a zákl.

půdy není rozhodující

(STR) vnitřní porušení nebo nadměrné deformace

konstrukcí a prvků, kdy pevnost konstrukčních materiálů je

pro odolnost rozhodující

(GEO) porušení nebo nadměrné deformace základové

půdy, kdy smyková pevnost zeminy nebo horniny je pro

odolnost rozhodující

(UPL) ztráta rovnováhy konstrukce nebo základové půdy v

důsledku vztlaku vody nebo jiných svislých zatížení

(HYD) nadzdvihování dna, vnitřní eroze a sufoze v

základové půdě způsobená hydraulickým gradientem

Návrhové přístupy

Návrhový přístup 1 (NP1)

(pro všechny zákl. konstrukce s výjimkou pilot a kotev)

- kombinace 1: A1 „+“ M1 „+“ R1

- kombinace 2: A2 „+“ M2 „+“ R1

(pro piloty a kotvy)

- kombinace 1: A1 „+“ M1 „+“ R1

- kombinace 2: A2 „+“ (M1 nebo M2) „+“ R4

kombinace: A1 „+“ M1 „+“ R2

kombinace: (A1 nebo A2) „+“ M2 „+“ R3

Dle návrhu českého NAD se doporučuje používat:

- NP1 pro plošné základy

- NP2 pro hlubinné základy a pažicí konstrukce

- NP3 pro stabilitu svaů

Obecný vztah pro 1.m.s. (porušení)

A.Fk ≤ [U(fγ/M, φ/M, c/M)]/R

kde jsou A – dílčí součinitelé na zatížení

Fk – charakteristické zatížení

U – únosnost základu jakožto funkce stabilitních

parametrů základové půdy γk, φk, ck

M – dílčí součinitelé na vlastnosti základové půdy

R – dílčí součinitel pro únosnost základu

Dílčí součinitelé pro ověření mezních stavů (STR) a (GEO)

a) Dílčí součinitelé zatížení γF nebo účinků zatížení γE

Zatížení Značka Soubor

Stálé Nepříznivé

1,35 1,0

Příznivé 1,0 1,0

Proměnné Nepříznivé

1,5 1,3

Příznivé 0 0

b) Dílčí součinitelé parametrů zeminy γM

Parametr zeminy Značka Soubor

Úhel vnitřního třeníx) γφ 1,0 1,25

Efektivní soudržnost γc 1,0 1,25

Neodvodněná smyková pevnost γcu 1,0 1,4

Pevnost v prostém tlaku γqu 1,0 1,4

Objemová tíha γγ 1,0 1,0

x) Tento součinitel se použije pro tgφ

c) Dílčí součinitelé únosnosti γR pro plošné základy

Značka Soubor

R1 R2 R3

Únosnost γR,v 1,0 1,4 1,0

Usmyknutí γR,h 1,0 1,1 1,0

Mechanika zemin - opakování

Klasifikace základových půd

Stanovení vlastností (parametrů) základových půd

zeminy – trojfázový systém (partikulární látka): pevná fáze, póry (voda,

vzduch)

- základní (indexové, popisné) vlastnosti,

- vlastnosti mechanické - pevnostní

- deformační

- proudění podzemní vody zeminami

Inženýrsko-geologický průzkum

- technické práce - průzkumné vrty

- hloubené sondy

- polní geotechnické zkoušky

- geofyzikální práce

- laboratorní práce

- závěrečná zpráva inženýrsko-geologického (geotechnického ) průzkumu

jakožto základní podklad pro návrh a posouzení geotechnické konstrukce

Klasifikace zemin (ČSN P 731005) Základním kvantitativním znakem je granulometrický rozbor (křivka zrnitosti)

a) velmi hrubé částice

aa) balvany (-b-) > 200 mm

ab) kameny (-cb-) 200 až 60 mm

b) hrubé částice

ba) štěrky (-g-) 60 až 2 mm

bb) písky (-s-) 2 až 0,06 mm

c) jemné částice (-f-)

ca) prach, hlína (-m-) 0,06 – 0,002 mm

cb) jíl (-c-) < 0,002 mm

V případě jemnozrnných zemin s podílem částic f > 15% (g+s+f) je dalším

dělícím znakem plasticita, stanovená na základě Cassagrandeho diagramu

plasticity podle:

- wP – vlhkosti na mezi plasticity

- wL – vlhkosti na mezi tekutosti a z toho IP = wL – wP : čísla plasticity

- jíl (C) a ostatní jílové zeminy leží nad čárou A

- hlína, prach a ostatní hlinité zeminy (M) leží pod čárou A

Granulometrický rozbor – křivka zrnitosti

Trojúhelníkový diagram pro třídění zemin

Diagram plasticity pro třídění

jemnozrnných zemin

Hrubozrnné zeminy

Štěrky Písky

Třída Popis Symbol Třída Popis Symbol

G1 Štěrk dobře zrněný GW S1 Písek dobře zrněný SW

G2 Štěrk špatně zrněný GP S2 Písek špatně zrněný SP

G3 Štěrk s příměsí

jemnozrnné zeminy G-F S3 Písek s příměsí

jemnozrnné zeminy S-F

G4 Štěrk hlinitý GM S4 Písek hlinitý SM

G5 Štěrk jílovitý GC S5 Písek jílovitý SC

Jemnozrnné zeminy

Třída Popis Symbol Kvantitativní znaky

F1 Hlína štěrkovitá MG f =35-65%, g>s, pod

čarou A

F2 Jíl štěrkovitý CG f =35-65%, g>s, nad

čarou A

F3 Hlína písčitá MS f =35-65%, s>g, pod

čarou A

F4 Jíl písčitý CS f =35-65%, s>g, nad

čarou A

F5 Hlína s nízkou plasticitou

Hlína se střední plasticitou

ML, MI f > 65%(g+s+f),

wL<50%, pod čarou A

F6 Jíl s nízkou plasticitou

Jíl se střední plasticitou

CL, CI f > 65%(g+s+f),

wL<50%, nad čarou A

F7 Hlína s vysokou plasticitou

Hlína s velmi vysokou plasticitou

Hlína s extrémně vysokou plasticitou

f > 65%(g+s+f),

wL > 50%, pod čarou A

F8 Jíl s vysokou plasticitou

Jíl s velmi vysokou plasticitou

Jíl s extrémně vysokou plasticitou

f > 65%(g+s+f),

wL > 50%, nad čarou A

Skalní a poloskalní horniny Třída Pevnost

σ /Mpa/

Pevnost Charakteristika Příklady

R1 > 150 Velmi

vysoká

Horninu lze kladivem

těžce otloukat

Zdravé: granitoidy, diority, gabra,

migmatity, kvarcity, bazalty,

prokřemenělé para a ortoruly

R2 50-150 Vysoká Horninu lze kladivem

těžce rozbíjet

Zdravé: vápence, dolomity, slepence,

pískovce, pararuly, svory

Navětralé: horniny třídy R1

R3 15-50 Střední Horninu lze kladivem

lehce rozbíjet

Zdravé: jílovce, slínovce, tufy

Mírně zvětralé: horniny třídy R1

Navětralé: horniny třídy R2

R4 5-15 Nízká Horninu lze škrábat

nožem nikoliv

nehtem

Zdravé: pískovce, prachovce, jílovce

Silně zvětralé: horniny třídy R1 a R2

Mírně zvětralé: horniny třídy R3

R5 1,5-5 Velmi

nízká

Horninu lze rozdrobit

Zdravé: velmi slabě zpevněné z tř.R4

Zcela zvětralé: horniny tř.R1 a R2, silně

zvětralé tř.R3, mírně zvětralé tř.R4

R6 0,5-1,5 Extr.

nízká

Horninu lze škrábat

nehtem

Zcela zvětralé: horniny tř. R3 až R5

Eluvia: charakteru zemin

Pevnostní a deformační charakteristiky

základové půdy

Stabilitní parametry:

- γ – objemová tíha /kN/m3/ (v

přirozeném uložení, pod

vodou)

- φ - úhel vnitřního tření (v

hodnotě efektivní)

- c – soudržnost /kPa/ ( v

hodnotě efektivní, totální)

Deformační parametry:

- Edef /MPa/ - modul deformace

- Eoed /MPa/ - oedometrický

- ν Poissonovo číslo

- Edef = β. Eoed

- β = 1 – 2. ν2/(1 – ν)

Stanovení smykových parametrů – triaxiální přístroj

Stanovení smykových parametrů – čelisťový přístroj

Plošné základy

Doc.Ing.Jan Masopust, CSc

ČVUT Praha, Fakulta stavební, katedra geotechniky

Plošné základy

Veškeré zatížení z horní konstrukce je přenášeno plochou

základu v úrovní základové spáry

Druhy plošných základů:

- základová patka – typický plošný základ pro sloup

- základový pas – typický plošný základ pro nosnou stěnu

(může být ve dvou obyčejně na sebe kolmých směreh -

základový rošt)

- základová deska – na málo únosné základové půdě

- v případě konstrukcí složitého půdorysu a zatížení,

- v kombinaci s hlubinným základem

Druhy plošných základů a) základová patka, b) základový pas podepřený patkami, c)

základový pas, d) základové pasy – rošt, e) základová deska

Hloubka založení

Min. hloubka založení z hlediska klimatických vlivů:

1) Promrzání - minD = 0,8 m (pod upraveným terénem)

- minD = 0,4 m (pro stavby dočasné a eve.

chráněné před vlivy promrzání

- minD je dáno mapou např. v horských

oblastech

2) Vysychání – minD = 1,6 m v případě zemin tř.F7, F8

3) Vysychání způsobené vegetací (např. sáním kořenů)

- minD se řeší individuálně

Znázornění hloubky založení

1. Mezní stav – únosnost plošných základů

Zatížení v základové spáře

Podle ČSN 731001: extrémní výpočtové zatížení Vde (stálé,

dlouhodobé i krátkodobé pohyblivé i mimořádné)

Podle EC 7-1: návrhové zatížení – vzniká z charakteristického

násobením souč. γG (pro stálé), resp. γQ (pro pohyblivé)

Stálé zatížení – tíha všech trvalých součástí stavby

Občasné zatížení - dlouhodobé (užitné i příčky)

- krátkodobé (osoby, sníh, vítr, námraza)

- mimořádné (zemětřesení, výbuch, havárie)

Normové zatížení (i charakteristické zatížení) – základní

velikost daná vesměs normou

Výpočtové (návrhové) zatížení je normové (charakteristické)

násobené příslušnými dílčími součiniteli zatížení

Zatížení v základové spáře

1. m.s. (únosnosti)

Obecně 6 složek zatížení v těžišti zákl.

spáry: NZ, HX, HY, MX, MY, MZ

Obyčejně platí: MZ = 0 (nebo se zanedbává)

H = (HX2 + HY

1/2 ; tgδ = H/ NZ

Pro svislé napětí v z.s.: NZ, MX, MY , neboli

svislá síla

NZ působí jako mimostředná na

excentricitách:

eX = MY / NZ ; eY = MX / NZ

Velikosti excentricit jsou omezeny:

eX ≤ B/3 eY ≤ L/3

přesněji: (eX /B)2 + (eY /L)2 ≤ (1/3)2

Napětí v základové spáře je konstantní na

efektivní ploše:

Aef = (B – 2.eX).(L – 2. eY )

σ = NZ / Aef

Únosnost základové půdy pod plošným základem a) vývoj plastických oblastí při rostoucím zatížení, b) zemina

na mezi porušení, c) definice smykových ploch

Návrhová únosnost základové spáry

v zeminách (dle ČSN EN 1997-1)

Neodvodněné podmínky

Rd = (π + 2). cu.bc .sc.ic + q q = γd.D

bezdimenzionální součinitelé

pro sklon zákl. spáry bc = 1 – 2.α/(π + 2); α je sklon z.s. od vodorovné

pro tvar základu sc = 1 + 0,2.(B´/L´) pro obdélníkový základ

sc = 1,2 pro čtvercový a kruhový základ

pro šikmost zatížení vyvolané vodorovnou silou H ≤ A´. cu

ic = 0,5.(1 + (1 – H/ (A´. cu ))1/2 )

Návrhová únosnost základové spáry

v zeminách (dle ČSN EN 1997-1)

Odvodněné podmínky

Rd = c´. Nc .bc .sc.ic + q´. Nq .bq .sq.iq + 0,5. γ´.B´. Nγ.bγ.sγ.iγ

q´ = γd.D

bezdimenzionální součinitelé

- pro únosnost

Nq= tg2 (45 + φ´/2). (exp) (π.tg φ´)

Nγ = 2.(Nq – 1).tg φ ´, kde δ ≥ φ´/2 (drsná základová spára)

Nc = (Nq – 1).cotg φ ´

- pro sklon základové spáry

bc = bq – (1 – bq)/(Nc .tg φ ´)

bq = bγ = (1 - α .tg φ ´) 2 ; α je sklon z.s. od vodorovné

pokračování

- pro tvar základu

sq = 1 + (B´/L´).sin φ ´ pro obdélníkový základ

sq = 1 + sin φ ´ pro čtvercový nebo kruhový základ

sγ = 1 – 0,3.(B´/L´) pro obdélníkový základ

sγ = 0,7 pro čtvercový nebo kruhový základ

sc = (sq . Nq – 1)/ (Nq – 1) pro všechny tvary základu

- pro šikmost zatížení způsobenou vodorovnou silou H

ic = iq – (1 - iq)/(Nc .tg φ ´)

iq = (1 - H/(V + A´.c´.cotg φ ´))m

iγ = (1 - H/(V + A´.c´.cotg φ ´))m+1

m = mB = (2 + (B´/L´))/(1 + (B´/L´)) pro H působící ve směru B´

m = mL = (2 + (L´/B´))/(1 + (L´/B´)) pro H působící ve směru L´

pro případ, kdy směr síly H svírá se směrem L´ úhel ϑ , potom bude

m = mL.cos2 ϑ + mB.sin2 ϑ

Výpočtová únosnost základové spáry

v horninách (dle ČSN 73 1001)

Rd = σc /(r.p)

σc je prostá tlaková pevnost horniny

r je součinitel kvality skalní horniny

p je součinitel hustoty diskontinuit

Součinitel kvality horniny r:

- pro tř. R1 a R2 ……..r = 15

- pro tř. R3 je r = 15 pro σc = 50 MPa a r = 10 pro σc = 15 MPa

- pro tř. R4 je r = 10 pro σc = 15 MPa a r = 6 pro σc = 5 MPa

- pro tř. R5 je r = 6 pro σc = 5 MPa a r = 2,5 pro σc = 1,5 Mpa

- pro tř. R6 je r = 2,5 pro σc = 1,5 MPa a r = 1,0 pro σc = 0,5 MPa

Vliv hustoty diskontinuit p:

- hustota diskontinuit je velmi malá a malá p = 1,0

- hustota diskontinuit je střední a velká p = 1,8

hustota diskontinuit je velká a extrémní p = 3,0

Posouzení vodorovných silových účinků

(dle ČSN 73 1001)

Rdh.Aef = Vde . tg φd + cd . Aef + (Spd )

Rdh.Aef > Hde

Kde je:

- Rdh je výpočtová únosnost základové spáry ve vodorovném směru

- Vde je svislá složka extrémního zatížení v základové spáře

- φd je výpočtová velikost úhlu vnitřního tření zeminy v základové spáře

- cd je výpočtová velikost soudržnosti zeminy v základové spáře

- Spd je vodorovná složka zemního tlaku působícího na boční stěnu

základu, dělená 1,3 (pro tlak v klidu)

- Aef je efektivní plocha základové spáry

- Hde je vodorovná složka extrémního výpočtového zatížení

2. m.s. (použitelnosti)

Stanovení napětí v základové spáře

Zatížení v základové spáře: N, H, M

Svislé napětí – lineárně proměnné vzniklé

superpozicí napětí σ1 (od N) a σ1 (od M):

σ1 = N/(B.L) σ2x = 6. MY/(L.B2)

Mohou nastat následující případy:

a) | σ1| > | σ2| - celá zs. je tlačená – OK

b) | σ1| = | σ2| - celá zs. je tlačená – OK

c) | σ2| > | σ1| - část zs. je tlačená, část

zs. je tažená – nutné je vyloučit tah

proto se obrazec napětí upravuje

Přitížení v zs.

σs = σ – γ.D

2. m.s. (použitelnosti)

Tuhost systému: plošný základ – základová půda Orientační stanovení ze vztahu:

k = (Eb/Edef,m).(t/ B)3, resp. k = (Eb/Edef,m).(t/ L)3

kde Eb je modul deformace materiálu základu (betonu)

Edef,m je vážený průměr modulů přetvárnosti zemin

v podzákladí do hl. deformační zóny (2 – 3).B

t je tloušťka základové konstrukce

B, L jsou půdorysné rozměry základu (ve směru, v němž

se tuhost stanovuje

Edef,m = (Σ Edef,i .hi.σz,i)/ (Σhi.σz,i)

Je-li k < 1 – základ je poddajný - počítá se sedání pod příslušnými body

Je-li k > 1 – základ je tuhý – počítá se sedání pod charakteristickým bodem

Charakteristický bod – bod(y), v němž je sedání tuhého základu stejné jako sedání

základu poddajného:

- pro obdélníkový základ – 4 body se souř.: 0,37.B; 0,37.L

- pro kruhový základ – kružnice o poloměru 0,85.r

2. m.s. (použitelnosti) Výpočet sedání plošných základů, výpočtový model

Konečné sedání:

s = (Σ (σz,i – m.σor,,i).hi/Eoed,i

s je konečné sedání uvažovaného bodu

σz,i je svislé napětí od přitížení v zákl. spáře

m je opravný součinitel (strukturní pevnosti)

σor,,i je původní (geostatické) napětí

hi je tloušťka vrstvy základové půdy

Eoed,i je oedometrický modul úpřetvárnosti

příslušné vrstvy zeminy

2. m.s. (použitelnosti) Hodnoty opravného součinitele m (strukturní pevnosti)

Druh základové půdy m

Silně stlačitelné jemnozrnné zeminy F1 – F8 s modulem Edef< 4 Mpa

Násypy nezkonzolidované

Horniny tř. R1, R2 a zdravé horniny tř. R4, R5

Jemnozrnné zeminy F1 až F8, jimž nenáleží m = 0,1 ani m = 0,4 a 0,5

Písky a štěrky S1, S2, G1, G2 pod hladinou podzemní vody

Horniny tř. R3

0,2 Písky a štěrky S1, S2, G1, G2 nad hladinou podzemní vody

Písky a štěrky S3, S4, S5, G3, G4, G5

Horniny R4 a R5 kromě zdravých druhohorních a třetihorních

sedimentů

Horniny tř. R6 (eluvia) 0,4 Spraše a sprašové hlíny nad hladinou podzemní vody, lze-li vyloučit

jejich nasycení vodou 0,5

2. m.s. (použitelnosti) Znázornění plochy základové spáry pro

výpočet sedání

Napětí je řešeno v (Boussinesquově)

poloprostoru – na povrchu a to v

závislosti na poměru L/B v hloubce

Různé tvary zatěžovacího obrazce

se dají superponovat dle zásad teorie

pružnosti

2. m.s. (použitelnosti) Napětí pod rohem obdélníka rovnoměrně zatíženého

2. m.s. (použitelnosti) Napětí pod charakteristickým bodem obdélníka

rovnoměrně zatíženého

2. m.s. (použitelnosti) Vliv hloubky založení – opravný součinitel κ1

2. m.s. (použitelnosti) Vliv hloubky nestlačitelného podloží

– opravný součinitel κ1

2. m.s. (použitelnosti) Druhy nerovnoměrného sedání

a) průhyb, b) rozdílné sedání dvou sousedních základů,

c) pootočení

2. m.s. (použitelnosti) Časový průběh primární konzolidace

st = U.s; U – stupeň konzolidace

Příklad nerovnoměrného sedání stavby a) šikmá věž v Pise – geol. Profil, b) časový průběh sedání bodů 1, 2 a 3

Příklad stanovení mezních hodnot sedání staveb

Druh stavby Konečné

sedání /mm/

Nerovnoměrné sedání

Velikost Druh Velikost

1. Budovy a konstrukce, u nichž nedochází vlivem

ner. sedání k přídavným napětím 120 Δs/L 0,003

2. Konstrukce - staticky určité

- žb. staticky neurčité

- ocel. staticky neurčité

3. Vícepodlažní skelety – žb. s výplň. zdivem

- ocel. s výplň. zdivem

0,0015

0,0025

4. Vícepodlažní s nosnými stěnami

- zděné z cihel a bloků se ztužujícími věnci

- z žb. panelů a monolitického betonu

0,0015

5. Tuhé žb. konstrukce – komíny do výšky 100 m

- komíny vyšší než 100 m

6. Jeřábové dráhy 50 Δs/L

0,0015

Zakládání staveb 1 Úvod, plošné...

Documents