85
Zakládání staveb 1 Úvod, plošné základy Doc.Ing.Jan Masopust, CSc ČVUT Praha, Katedra geotechniky
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
ČSN EN 1537: Provádění speciálních geotechnických prací –
Injektované horninové kotvy
ČSN EN 1538: Provádění speciálních geotechnických prací –
Podzemní stěny
ČSN EN 12715: Provádění speciálních geotechnických prací –
Injektáže
ČSN EN 12716: Provádění speciálních geotechnických prací –
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
půd
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
1 2
43
a
b
hpv
hpv
hpv
1 3
2
Technologie výroby vrtaných pilot
Technologie výroby pilot CFA
Vrtané piloty při zakládání mostu
Technologie výroby ražených pilot Franki
1
2
3
4
5
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
Návrhový přístup 2 (NP2)
kombinace: A1 „+“ M1 „+“ R2
Návrhový přístup 3 (NP3)
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
A1 A2
Stálé Nepříznivé
γG
1,35 1,0
Příznivé 1,0 1,0
Proměnné Nepříznivé
γQ
1,5 1,3
Příznivé 0 0
b) Dílčí součinitelé parametrů zeminy γM
Parametr zeminy Značka Soubor
M1 M2
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
MH,MV
ME
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
CH,CV
CE
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
rukou
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
modul
- 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
2 )
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
kde
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)
Výpočet sedání plošných základů
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)
Výpočet sedání plošných základů
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
kde:
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
0,1
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
0,3
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
z
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
0,006
2. Konstrukce - staticky určité
- žb. staticky neurčité
- ocel. staticky neurčité
100
60
80
Δs/L
0,005
0,002
0,003
3. Vícepodlažní skelety – žb. s výplň. zdivem
- ocel. s výplň. zdivem
60
70
Δs/L
0,0015
0,0025
4. Vícepodlažní s nosnými stěnami
- zděné z cihel a bloků se ztužujícími věnci
- z žb. panelů a monolitického betonu
80
60
Δs/L
0,0015
0,0015
5. Tuhé žb. konstrukce – komíny do výšky 100 m
- komíny vyšší než 100 m
200
100
Δs/B
0,005
0,002
6. Jeřábové dráhy 50 Δs/L
0,0015
