Mechanika zemin Mechanika zemin a zakládání a zakládání

stavebstaveb9. přednáška9. přednáška

Podpořeno projektem FRVŠ č. 2883/2011Podpořeno projektem FRVŠ č. 2883/2011

LS 2011/2012

Současné postupy Současné postupy při navrhování při navrhování geotechnických geotechnických

konstrukcíkonstrukcí

ENPC Paris

Návrhové normyNávrhové normy : Euro : Eurokódykódy (TC 250) (TC 250)

MateriMateriálovéálové normynormy ((ocelocel, ,

beton …beton …)) aa Výrobkové Výrobkové normynormy ((nosníky, okna, dveře…nosníky, okna, dveře…))

EuropEuropská technická ská technická povolení povolení

Technologické normyTechnologické normy ((např.např. předpisy pro provádění ocelových předpisy pro provádění ocelových nebo betonových konstrukcínebo betonových konstrukcí, , pro speciální geotechnické prácepro speciální geotechnické práce – TC – TC 341)341)

Normy pro zkoušeníNormy pro zkoušení ((např.např. geotechnické zkoušky, odběry geotechnické zkoušky, odběry vzorků apod.vzorků apod. – TC 341) – TC 341)

EN 1990EN 1990

EN 1991EN 1991

EN 1992EN 1992 EN 1993EN 1993 EN 1994EN 1994

EN 1995EN 1995 EN 1996EN 1996 EN 1999EN 1999

Bezpečnost,Bezpečnost, použitelnost a použitelnost a

trvanlivosttrvanlivost

Zatížení na Zatížení na konstrukcekonstrukce

Navrhování Navrhování ko+pr

EN 1997EN 1997 EN 1998EN 1998

EUROEUROCODES - VAZBYCODES - VAZBY

Geotechnické k.Geotechnické k.SeismicitaSeismicita

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,… životnost• 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 KATEGORIE1. – 3.

NÁVRHOVÉ SITUACE (NS)krátkodobédlouhodobé

Specifikace NS v GT návrhu má obsahovat:zatížení, kombinace, zatěžovací případyvhodnost ZPdispozice a klasifikace zón zeminy, horniny a prvků

konstrukce vstupujících do výpočetního Msklon vrstevhornické práce – interakce se staršími díly etc.citlivost konstrukce na deformacevliv 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 1991 hodnoty se mohou změnit během návrhu musí se uvažovat interakce K a ZP doporučeno uvažovat 20 typů zatížení

pro vlastnosti ZP charakteristické a návrhové hodnoty zdroj: 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/konstrukcíII. Limit State of Serviceability – mezní stav použitelnosti funkčnost/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

CH H dílčí součinitel N H

SOUBORY D.S.

A pro ZATÍŽENÍ nebo ÚČINEK zatížení

M pro parametry zeminy (materiálu)

R pro odpory (únosnosti)

charakteristická, reprezentativní

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 + R1neplatí pro osově zatížené piloty a kotvy

A1 + M1 + R1 A2 + (M1 nebo M2) + R4

2 A1 + M1 + R2

3 (A1 nebo A2) + M2 + R3

NP 1:

KOMBINACE 1 PRO PLOŠNÉ ZÁKLADY, OPĚRNÉ STĚNY

A CELKOVOU STABILITUvšechny součinitele pro M1, R1 = 1ale A1 : nepříznivé stálé zatížení γG = 1,35 nepříznivé proměnné γQ = 1,5 (příznivé=0)

KOMBINACE 2A2: nepříznivé proměnné γQ = 1,3M2: ! nejpodobnější ČSN 73 1001 !

soil parametersoil parameter M1M1 M2M2

pro tg pro tg φφefef 1,01,0 1,251,25

pro cpro cefef 1,01,0 1,251,25

pro cpro cuu 1,01,0 1,41,4

pro qpro quu 1,01,0 1,41,4

pro gpro g 1,01,0 1,01,0

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 zatíženíA2 – 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

Rozvoj a trendy

Nové materiályOblast konstitutivních modelů, zkoušení a ověřováníZjišťování vstupních parametrů, ověřováníVýpočetní metodyRiziková analýzaZměny klimatu, přírodní katastrofy…