- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiálVYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
FAKULTA STAVEBNÍ
JAN MASOPUST, VĚRA GLISNÍKOVÁ
NÁZEV PŘEDMĚTU
MODUL M01
ZAKLÁDÁNÍ STAVEB
STUDIJNÍ OPORY
PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
Obsah
- 3 (184) -
© Jan Masopust, Věra Glisníková, , Brno 2006
OBSAH
1 Úvod .............................................................................................................. 8
2 Plošné základy ............................................................................................ 17
2.1 Druhy plošných základů ..................................................................... 17
2.1.1 Základové patky ................................................................... 18
2.1.2 Základové pásy ..................................................................... 18
2.1.3 Základové rošty .................................................................... 20
2.1.4 Základové desky ................................................................... 20
2.1.5 Prostorové základové konstrukce ......................................... 21
2.2 Hloubka založení ................................................................................ 22
2.3 Zatížení ............................................................................................... 25
2.3.1 Napětí v základové půdě od zatížení σ
z
............................... 27
2.4 Stabilita plošných základů .................................................................. 31
2.4.1 Geotechnické kategorie ........................................................ 31
2.4.2 Únosnost základové půdy ..................................................... 32
2.4.3 Sedání základové půdy ......................................................... 41
2.4.4 Časový průběh sedání ........................................................... 47
3 Hlubinné základy ....................................................................................... 50
3.1 Studně a kesony .................................................................................. 50
3.2 Piloty................................................................................................... 52
3.3 Vrtané piloty ....................................................................................... 53
3.3.1 Vrty pro piloty a vrtné nástroje ............................................ 57
3.3.2 Přípravné práce před betonáží .............................................. 65
3.3.3 Betonáž vrtaných pilot ......................................................... 67
3.3.4 Práce dokončovací ................................................................ 70
3.4 Technologický postup výroby pilot prováděných průběžným šnekem
(CFA) .................................................................................................. 71
3.5 Osová únosnost vrtaných pilot .......................................................... 73
3.5.1 Interakce piloty a základové půdy ........................................ 73
3.5.2 Statické zatěžovací zkoušky pilot ........................................ 74
3.5.3 Únosnost osamělých pilot stanovená výpočtem na základě
1. skupiny mezních stavů ..................................................... 78
3.5.4 Únosnost osamělých pilot stanovená výpočtem na základě 2.
skupiny mezních stavů ......................................................... 82
Obsah
- 5 (184) -
3.5.5 Osová únosnost skupiny pilot ............................................... 89
3.6 Příčné zatížení pilot ............................................................................. 93
3.7 Ražené piloty ..................................................................................... 100
3.8 Mikropiloty ....................................................................................... 106
3.8.1 Technologický postup výroby mikropilot ........................... 108
3.8.2 Únosnost mikropilot............................................................ 117
4 Stavební jámy ............................................................................................ 125
4.1 Druhy stavebních jam ....................................................................... 125
4.2 Roubené výkopy – technologie výstavby ......................................... 126
4.2.1 Roubení rýh ......................................................................... 127
4.2.2 Roubení šachet .................................................................... 130
4.2.3 Roubení stavebních jam ...................................................... 131
4.2.3.1 Záporové pažení .................................................................. 137
4.2.3.2 Pilotové stěny ...................................................................... 143
4.2.3.3 Podzemní stěny ................................................................... 146
4.2.4 Roubené výkopy – návrh a posouzení ................................ 150
4.2.4.1 Zatížení pažících konstrukcí ............................................... 150
4.2.4.2 Zemní tlaky ......................................................................... 151
4.2.4.3 Přírůstky zemních tlaků od ostatního stálého i nahodilého
zatížení ................................................................................ 157
4.2.4.4 Účinky podzemní vody ....................................................... 158
4.2.5 Výpočet pažících konstrukcí ............................................... 161
4.2.5.1 Tuhé pažící konstrukce nekotvené a nerozepřené .............. 161
4.2.5.2 Tuhé pažící konstrukce jednonásobně kotvené a rozepřené165
4.2.5.3 Ohebné pažící konstrukce – metoda závislých tlaků .......... 169
4.2.6 Vnější a vnitřní stabilita pažících konstrukcí ...................... 178
5 Seznam použité literatury ........................................................................ 184
5.1 Studijní prameny ............................................................................... 184
5.1.1 Seznam použité literatury ................................................... 184
Úvod
- 7 (184) -
Předmluva
Předložená skripta podávají stručný přehled o zakládání staveb. V
kapitole zabývající se plošnými základy jsou probrány geotechnické kategorie
a základní návrhové postupy vycházející z mezních stavů. Tyto návrhové
postupy jsou aplikovány pro návrh a posouzení jednotlivých druhů plošných
základů, jimiž jsou základová patka, pas a deska. Probraná látka je doplněna
příklady konkrétních výpočtů. V následující kapitole se zabýváme prvky
hlubinných základů, kterými jsou dnes již skoro nepoužívané studny a kesony,
dále nejrozšířenějšími pilotami, z nichž jsou probrány pouze ty druhy, které
jsou v České republice obvyklé a mikropilotami. Výpočetní postupy jsou
ilustrovány příklady. Ve čtvrté kapitole jsou probrány metody roubení
stavebních jam, jednotlivé druhy pažení včetně jejich statického posouzení. I v
této kapitole jsou konkrétní početní příklady.
Tato učební pomůcka vznikla z potřeby výuky předmětu Zakládání
staveb pro distanční studium a předkládá pouze základy této nauky. Pro hlubší
a podrobnější studium tohoto předmětu jsou proto v jednotlivých kapitolách
uvedeny příslušné odkazy na doplňující literaturu.
Zakládání staveb je obor, v němž pokrok se ubírá především dvěma cestami:
• hlubším a postupným poznáváním fyzikálních principů interakce ve vztahu
základová půda – stavební konstrukce,
• vývojem technologií v závislosti na vývoji a výrobě stále dokonalejších
strojních sestav,
přičemž tempo vývoje je určováno především druhým faktorem, který je hnán
obecnou snahou investorů a podnikatelů ve stavebnictví za vývojem stále
progresivnějších a produktivnějších výrobních postupů. To se týká zejména
oblasti speciálního zakládání staveb, do níž řadíme obyčejně hlubinné základy,
z nichž základní typy jsou probrány v kapitole 3, stavební jámy, kterými se
zabývá kapitola 4 a metody zlepšování vlastností základových půd, jež nejsou
v těchto skriptech zmíněny. Problematika návrhu plošných základů je v
podstatě uzavřena a nelze v budoucnu očekávat významný pokrok. Ten se v
této oblasti ubírá zejména cestou matematického modelování složitých
základových desek a jejich interakcí se základovou půdou, přičemž vyvíjeny
jsou zejména modely podloží, které nejlépe odpovídají mechanickému chování
základových půd, jež je významně odlišné od chování jiných stavebních
materiálů.
V Praze a Brně, září 206 autoři
1 Úvod
Zakládání staveb se zabývá návrhem, stavbou a kontrolou základů
staveb, popřípadě i jejich sanacemi a rekonstrukcemi. Další zájmovou oblastí
jsou potom stavební jámy, které tvoří nedílnou součást základů staveb a jejich
budování bývá mnohdy náročnější, než výstavba vlastních základů realizovaná
ze dna těchto jam. Základy jsou nejspodnější částí stavby, jimiž stavba
přichází do styku s nejpřirozenějším stavebním materiálem, kterým je
základová půda, jež může být tvořena jak horninami v přirozeném stavu, tak i
uloženinami vzniklými zčásti, nebo i zcela lidskou činností. Každá stavba tvoří
spolu se základy a základovou půdou jeden celek, přičemž snahou je navrhnout
a realizovat základy každé stavby tak, aby byla zajištěna především její
bezpečnost a přiměřená životnost, ale také aby bylo dosaženo hospodárnosti a
dostatečné rychlosti provádění. Tyto zdánlivě protichůdné obecné požadavky
kladené na základy staveb nelze splnit zcela a jednoznačně, neboť existuje
téměř vždy více možných řešení, z nichž výběr toho nejlepšího není
jednoduchý.
Teoretický základ nauky o zakládání staveb tvoří na jedné straně
inženýrská geologie a hydrogeologie, mechanika zemin a skalních hornin, na
druhé straně pak stavební mechanika a nauka o konstrukcích staveb. To však
zdaleka nestačí, neboť nedílnou součástí návrhu základů je stanovení a
posouzení možností jejich realizace, což souvisí zvláště s otázkami
technologickými. V neposlední řadě je třeba posoudit i ekonomii návrhu, neboť
ta bývá mnohdy rozhodujícím kriteriem při konečném výběru druhu a metody
zakládání. Je tedy zřejmé, že při návrhu základů nelze postupovat deduktivní
metodou, neboť mnohé souvislosti nelze jednoznačně definovat. Jak uvádí
Bažant (1973), k cíli vede induktivní metoda, při níž se eliminují nevhodná
řešení a to na základě relativně jednoduchých a jasně formulovaných kriterií.
Přesto, že v zakládání staveb vycházíme z moderních teoretických poznatků o
fyzikálním chování a vlastnostech základových půd i stavebních konstrukcí,
důležitou roli hraje i nadále zkušenost. Ta je, jak známo, jen zčásti přenosná a
lze ji získat dlouhodobou praxí zahrnující nejen projektování, ale také
zkušenosti s prováděním a kontrolou základů, které lze získat nejlépe na
stavbách. Zásadní rozdíl mezi úlohami řešenými v zakládání staveb a úlohami,
před kterými stojí projektant např. ocelových, nebo betonových konstrukcí
spočívá v tom, že zatímco u těchto jasně definovaných materiálů jsou jejich
vlastnosti předepsány (třídou oceli, třídou betonu), v zakládání staveb
pracujeme se základovou půdou, jejíž vlastnosti je třeba nejprve zjistit a potom
Úvod
- 9 (184) -
hledat základové prvky, konstrukce a metody, které budou při respektování
těchto vlastností vhodné. Zjišťováním vlastností základových půd se zabývá
mechanika zemin a skalních hornin, ovšem kritický výběr konkrétních velikostí
jednotlivých parametrů a jejich interpretace je již vesměs na projektantovi. To
není ideální stav, neboť vzájemná spolupráce mezi zpracovatelem
geotechnického průzkumu a projektantem zakládání staveb bývá často
nedostatečná.
Přesto, že zakládání staveb je komplexní disciplínou využívající
poznatky z mnoha vědních oborů a syntetizující je do výsledného návrhu
vyhovujícího co nejlépe jistým, jak obecně platným, tak i často speciálním
kritériím, vznikly v metodologii zakládání staveb v poslední době relativně
vyhraněné směry, preferující tu, či onu oblast poznání. Tento trend je
pochopitelný, neboť na jedné straně možnosti matematického modelování
interakce základových konstrukcí se základovou půdou, na straně druhé
výsledky polního a laboratorního zkoušení vlastností základových půd
otevírají dříve netušené možnosti zkoumání základových konstrukcí a mění
zakládání staveb, jakožto původně převážně empirickou disciplínu na vědu
založenou na výpočtech. Nelze však opomenout tu skutečnost, že zakládání
staveb řeší především praktické úlohy, tj. umožňuje navrhovat a budovat
základy staveb na konkrétním staveništi, v reálném čase a s reálnými
prostředky. V současné době lze pozorovat následující dva základní přístupy
v řešení problémů zakládání staveb:
Metoda matematického modelování
Preferuje se matematické modelování interakce základů se základovou
půdou, přičemž rozhodující jsou geometrické vztahy, tedy tvar, rozměry apod.
Vlastnosti materiálů stavebních konstrukcí jsou předepsány a na zhruba stejné
úrovni se do výpočtů zavádí vlastnosti základových půd. Chování této složené
konstrukce se předpokládá pružné, plastické, nebo jakkoliv jinak definované a
to pomocí tzv. konstitutivních vztahů, vyjadřujících fyzikální vztahy mezi
napětím a přetvořením. Komplexností a složitostí konstitutivních vztahů se
posuzuje kvalita modelu, neboť vlastní výpočetní metodou matematicky
definovaného problému s omezeným počtem vstupů je vesměs metoda
konečných prvků (MKP), popřípadě okrajových prvků (MOP), pro něž
zvláště geotechnika otevírá široké pole působnosti. Jedním z problémů tohoto
přístupu, zvláště pro řešení konkrétních praktických úloh, je potřeba získání
fyzikálních parametrů zemin, z nichž mnohé často neumíme ani změřit, neboť
instrumentace příslušné zkoušky je buď obtížná, nebo dokonce nereálná.
Takové parametry se získávají v lepším případě nepřímými zkouškami, ale
častěji odborným odhadem, který se ovšem nesrovnává s „exaktním“
výpočtem, tudíž výsledek je přinejmenším nevyrovnaný. Druhým a zřejmě
významnějším problémem tohoto přístupu je praktická nemožnost
matematického modelování tzv. technologických efektů doprovázejících
instalaci základových prvků a konstrukcí. Tyto technologické jevy dokážeme
do jisté míry kvalifikovat, ovšem jejich exaktní kvantifikace, nutná do
fyzikálních rovnic, je zatím mimo možnosti geotechniky. Bohužel nepomáhá
ani fyzikální modelování a to vlivem měřítka (tzv. scale-effect), neboť
technologické jevy jsou svým způsobem unikátní a v jiném měřítku prakticky
nenapodobitelné. Uvedený přístup, trpící popsanými nedostatky, je nicméně
nejvhodnější pro tzv. parametrické studie, umožňující rozpoznat vliv
jednotlivých komponentů a to zvláště geometrických tvarů a základních
fyzikálních vlastností. Pro mimořádně složité a rozsáhlé konstrukce je tento
přístup nezbytný.
Inženýrský přístup k řešení úloh
Preferují se poznatky získané pozorováním a měřením na stavbách, tedy
na konkrétních konstrukcích ve skutečném měřítku. Využívá se při tom
relativně jednoduchých teoretických předpokladů, např. teorie pružnosti
aplikované na pružný poloprostor, jímž se modeluje základová půda. Snahou je
potom nalézt významné vlastnosti, které nejvíce ovlivní výsledné chování
konstrukce za důsledného respektování technologických vlivů. Výsledkem
potom bývá množství různých „koeficientů“, jimiž jsou jednoduché vzorce a
rovnice doplňovány a „upřesňovány“. Ty ovšem budí nedůvěru a mnohdy i
odmítání ze strany zastánců prvního přístupu a činí jej „nevědeckým“.
Uvedený přístup je pro řešení úloh tvarově složitých nepřijatelný, nicméně
výsledky získané touto metodikou pro běžné úlohy nejsou o nic horší, než
výsledky přístupu předchozího.
Budoucnost spočívá zřejmě v kritické syntéze obou přístupů, jejíž
náznaky lze vystopovat v posledním desetiletí v příspěvcích na různých
specializovaných mezinárodních konferencích zvláště monotématických.
Úkolem předložených skript tedy není podat přehled o nejmodernějších
poznatcích v daném oboru, neboť to v dnešní době není již reálné a rozsah
publikace to zdaleka neumožní. Navíc zakládání staveb se jako ostatně každý
technický obor rychle rozvíjí a jakkoliv nejnovější poznatky jsou již za měsíc
zastaralé. Co ovšem učinit lze, je podat přehled o užívaných prvcích a
metodách v zakládání staveb v České republice a to s ohledem na její
Úvod
- 11 (184) -
specifické geotechnické podmínky a tradice v tomto oboru a to při důsledné
zpětné vazbě na konkrétní praktické poznatky získané navrhováním a realizací
základů a pozorováním na stavbách. Přesto, že si uvědomujeme omezenou
dobu platnosti předložených poznatků, budeme především odpovídat na
otázku: jak ?, přičemž v mnoha případech se pokusíme zodpovědět i: proč
Základy staveb, které lze zhruba rozdělit na plošné a hlubinné, se
navrhují na základě metodiky mezních stavů, přičemž v úvahu připadají
následující 2 mezní stavy:
1. mezní stav – únosnosti, který souvisí se stabilitou základové
konstrukce,
2. mezní stav – použitelnosti, který souvisí s deformacemi základových
konstrukcí.
Na rozdíl od evropské praxe, byly v naší zemi zavedeny mezní stavy do
zakládání již v r.1967 a to původní normou ČSN 73 1001, která se zabývala
plošnými základy. Ta byla v r.1987 přepracována, přičemž byla zavedena nová
(mezinárodní) klasifikace zemin a hornin. Princip mezních stavů byl pak
v rámci Evropy přijat vydáním tzv. Eurokódů, které představují soubor norem
pro konstrukční a geotechnický návrh pozemních a inženýrských staveb.
Zakládání staveb se týká ČSN EN 1997 Eurokód 7 – Navrhování
geotechnických konstrukcí, jež má v definitivním znění z r.2004 dvě části: část
1 – obecná pravidla, část 2 – Navrhování na základě laboratorních a terénních
zkoušek. Úkolem Eurokódů je podat harmonizovaná technická pravidla pro
stavební objekty a předložit prostředky k ověření, zda pozemní a inženýrské
stavby vyhovují základním požadavkům evropské Směrnice pro stavební
výrobky. Cílem tohoto snažení je vyjasnit problematiku prokazatelné úrovně
bezpečnosti konstrukcí spolu se všemi souvisejícími aspekty, což v geotechnice
znamená:
1. přezkoušet rozdílně definované pojmy bezpečnosti z hlediska
mechaniky zemin a převést je na jednotný koncept bezpečnosti,
2. sjednotit koncept bezpečnosti základů s konceptem bezpečnosti
nadzákladové konstrukce,
3. spojit koncept geotechnické bezpečnosti v prokazatelné formě s dílčími
koeficienty bezpečnosti, které stanoví stavební úřady (normalizační
ústavy) jednotlivých členských zemí za účelem dosažení harmonizace
technických pravidel.
Jedná se samozřejmě o dlouhodobý úkol, tudíž pro vlastní návrh
základů platí v současné době (do 31.12.2008) jak výše zmíněný Eurokód, tak i
původní národní normy, pokud byly k dispozici. V České republice to jsou
v podstatě pouze 2 normy a to:
• ČSN 73 1001 (1987) Základová půda pod plošnými základy, která se
zabývá klasifikací zemin a hornin a návrhem plošných základů,
• ČSN 73 1002 (1986) Pilotové základy, z níž však v současné době platí
pouze torzo týkající se obecných zásad pro navrhování.
Vzhledem k tomu, že Eurokód 7 se vztahuje na provádění a kontrolu
pouze v rozsahu nezbytném k určení jakosti stavebních výrobk
Vloženo: 31.05.2009
Velikost: 2,97 MB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Mohlo by tě zajímat:
Skupina předmětu BF04 - Mechanika zemin II
Reference vyučujících předmětu BF04 - Mechanika zemin II
Podobné materiály
- BO02 - Prvky kovových konstrukcí - moduly
- BF02 - Mechanika zemin - moduly
- BD03 - Statika I - moduly
- BD01 - Základy stavební mechaniky - moduly
- BL01 - Prvky betonových konstrukcí - moduly
- BT51 - TZB I (S) - moduly
- BB01 - Fyzika - Laborky - Modul pružnosti ve smyku přímou metodou
- BB01 - Fyzika - Laborky Modul pružnosti ve smyku dynamickou metodou
- BO01 - Konstrukce a dopravní stavby - opory-modul 1
- BO01 - Konstrukce a dopravní stavby - opory-modul 2
- BO01 - Konstrukce a dopravní stavby - opory-modul 3
- BU04 - Informační technologie a systémová analýza - Informatika - modul 7
- BI02 - Zkušebnictví a technologie - E - Výpočet statických modulů pružnosti pro Beton
- BC01 - Stavební chemie - Modul 2 - hlavní věci
- BC01 - Stavební chemie - Modul 3 - hlavní věci
- BC01 - Stavební chemie - Modul 4 - hlavní věci
- BC01 - Stavební chemie - Modul 1
- BC01 - Stavební chemie - Modul 2
- BC01 - Stavební chemie - Modul 3
- BC01 - Stavební chemie - Modul 4
- BC01 - Stavební chemie - Spoznámkované 4 moduly skripta
- BC03 - Chemie a technologie vody - BC03 - M05 Modul cvik od roku 2016
Copyright 2024 unium.cz