modul

ů a úrovně prací
potřebných ke splnění předpokladů pravidel pro navrhování, byly zvláště
přičiněním Mezinárodní asociace dodavatelů speciálního zakládání staveb
zahájeny práce na vytváření harmonizovaných evropských norem prováděcích.
Do r.2006 se podařilo vydat definitivní znění následujících norem týkajících se
provádění, monitoringu a kontroly provádění speciálních geotechnických prací
(uvádíme názvy českých překladů norem, neboť Česká republika je od r.1997
členem CEN/CENELEC a má právo zúčastňovat se na tvorbě těchto norem a
povinnost tyto normy převzít):
• ČSN EN 1536: Provádění speciálních geotechnických prací – Vrtané piloty,
• ČSN EN 1537: Provádění speciálních geotechnických prací – Horninové
kotvy,
• ČSN EN 1538: Provádění speciálních geotechnických prací – Podzemní
stěny,
• ČSN EN 12 063: Provádění speciálních geotechnických prací – Štětové
stěny,
• ČSN EN 12 699: Provádění speciálních geotechnických prací – Ražené
piloty,
• ČSN EN 12 715: Provádění speciálních geotechnických prací – Injektování,
• ČSN EN 12 716: Provádění speciálních geotechnických prací – Trysková
injektáž,
• ČSN EN 14 199: Provádění speciálních geotechnických prací - Mikropiloty,
• ČSN EN 14 731: Provádění speciálních geotechnických prací - Hloubkové
zhutňování zemin vibrováním.
Další prováděcí normy týkající se hřebíkování a vyztužování zemin,
jakož i geodrénů jsou v různých stádiích přípravy pro vydání.
Úvod
- 13 (184) -
Nejpoužívanější metodou pro posouzení navržené základové konstrukce
je statický výpočet, pro nějž potřebujeme vytvořit a získat:
a) výpočetní model, nebo modely,
b) zatížení a to jak ve formě známých zatěžovacích sil, tak i přetvoření,
c) relevantní vlastnosti zemin a hornin, obecně vlastnosti základové půdy,
d) geometrické tvary konstrukcí a ostatních komponentů výpočetního
modelu,
e) mezní (přípustné) velikosti deformací, šířek trhlin, vibrací apod.
Výpočetní model musí jasně popisovat chování konstrukce a základové
půdy pro příslušný mezní stav. Při sestavování výpočetního modelu je třeba
uvědomit si, že matematická preciznost výpočetního modelu je pouze jednou
jeho součástí a nemusí být nejdůležitější pro kvalitu výsledku, neboť ta závisí
na rozsahu a kvalitě geotechnického průzkumu a z něj vyplývajících vstupních
údajů pro výpočet. Výpočetní modely sestávají:
- z vlastní výpočetní metody založené na analytickém modelu vč.
příslušného zjednodušení,
- z úpravy výsledků statického výpočtu podle rozsahu nejistoty výsledků,
odstranění systematických chyb ve výpočtu souvisejících se zvolenou
analytickou metodou.
Je zřejmé, že vlastní statický výpočet probíhá automaticky na osobních
počítačích a využívá se při něm buď vlastních, nebo jakkoliv komerčně
vytvořených programů nabízených širokým spektrem distributorů, nebo i
výrobců. Tato situace je obecně známá z jiných oborů stavebnictví a působí
jasně progresivně. V geotechnice je však na místě velká opatrnost: výpočetní
programy jsou nenahraditelným nástrojem v rukou zkušených odborníků, kteří
vědí, jak by měly výsledky vypadat a umějí s nimi rozumně nakládat. Pro
začátečníky představují často tyto programy značné nebezpečí, neboť svádějí
k tomu nepřemýšlet nad výsledky a spokojit se s tím „co vyšlo“. Důležité je
vždy znát princip použité analytické metody a její přirozené předpoklady a
tedy i omezení. To je ostatně v textu Eurokódu 7 vyjádřeno následujícími
požadavky:
- kdykoliv je to možné, musí být výpočetní model korelován s polními
pozorováními, s modelovými zkouškami, nebo se spolehlivějšími
statickými výpočty,
- výpočetní model smí sestávat z empirických vztahů mezi výsledky


zkoušek a požadavky návrhu užitých místo analytického modelu.
V případě využití těchto empirických vztahů musí být jasně stanoveno,
pro které relevantní základové poměry platí.
Vzhledem k tomu, že předpověď geotechnického chování konstrukce je
velmi obtížná, doporučuje se pro návrh a realizaci stavby přijmout přístup
známý jako „observační metoda“, která spočívá v průběžném posuzování
správnosti návrhu a jeho případné korekce v průběhu výstavby. Před započetím
výstavby se tedy musí:
- stanovit meze přijatelného chování konstrukce,
- ve stádiu návrhu prokázat s jistou pravděpodobností, že skutečné
chování konstrukce bude v rámci těchto mezí,
- naplánovat monitoring, jímž se bude průběžně chování konstrukce
sledovat a jež okamžitě odhalí jakékoliv předvídané i nepředvídané
anomálie. Doba odezvy přístrojů pracujících v rámci monitoringu musí
být natolik krátká, aby umožnila zásah do chování konstrukce
v reálném a přiměřeném čase,
- vypracovat plán možných opatření, která lze přijmout, pokud
monitoring odhalí chování konstrukce mimo přijatelné meze.
Je zřejmé, že observační metoda směřuje ve své podstatě
k zhospodárnění návrhu i provádění geotechnických konstrukcí, nicméně není
zatím investory dostatečně pochopena a přijímána, neboť jakákoliv změna ceny
v průběhu výstavby je nepopulární.
Navrhování základů staveb přináší pro projektanta i realizátora stavby
významná rizika, která lze rozdělit na tvůrčí a společenská. Mezi rizika tvůrčí
náleží:
- uplatňování nových nevyzkoušených metod a technologií , což je
typické zejména v oblasti speciálního zakládání staveb. Tyto nové
postupy jsou navrhovány zejména ve snaze o progresivnější, levnější a
rychlejší návrh a příslušné riziko by měl nést rovněž investor, který na
tomto postupu může nejvíce získat,
- neznámé prostředí - jde zejména o neznámé prostředí geotechnické, což
je naprosto typický aspekt v zakládání staveb. Je třeba uvědomit si, že
kvalita návrhu základů je přímo úměrná stupni poznání geotechnického
prostředí, což je v naprostém rozporu se současným trendem týkajícím
se omezování geotechnických průzkumů. Za tohoto stavu by ovšem
Úvod
- 15 (184) -
významnou část rizika měl přenášet investor,
- ojedinělé mimořádné stavby - jde o naprosto typický případ vyskytující
se nejen v oblasti geotechniky. Zde je třeba kromě ryze matematického
přístupu využít zejména zkušeností s podobnými stavbami a obrátit se
na zkušené pracovníky. Riziko s těmito aspekty spojené je potom
rovněž třeba rovnoměrně rozdělit mezi účastníky výstavby.
Ke společenským rizikům náleží:
- snaha o mimořádné zlevnění stavby - jde o současný trend v českém
stavebnictví. Je třeba uvědomit si, že při zakládání staveb jde zejména o
bezpečnost a trvanlivost a jakákoliv následná nápravná opatření
přinášejí značné technické problémy a jsou vždy finančně náročná, z
čehož vyplývá známá zkušenost, že na základech stavby by se šetřit
nemělo,
- nedostatek času k řádné analýze - jde o známý aspekt spojený s
jakoukoliv tvůrčí činností, neboť času není nikdy dostatek a vždy se
"honí" termín,
- nedokonalé podklady - významné riziko, které se uplatňuje stále častěji
v poslední době, kdy stavebník nejenže nemá příslušné podklady k
dispozici, ale často ani nemá jasný záměr, nicméně hodlá ihned zahájit
stavební práce, jež obyčejně začínají založením stavby. Projektanti by
si měli jasně uvědomit rozsah jakéhosi minima podkladů
(geotechnických, stavebních, údajů o zatížení, o stávající zástavbě a
inženýrských sítích a pod.) a neměli by dopustit nikdy jejich absenci,
- chyby v návrhu a provádění základů - jde o aspekty, jež jsou v přímé
souvislosti s činností projektantů a realizačních firem. Začínající
projektanti by v souvislosti s navrhováním základů staveb, zvláště pak
se speciálním zakládání měli pracovat pod dohledem zkušených
projektantů a to po dobu nejméně 5 let a současně by měli sbírat co
nejvíce praktických zkušeností na stavbách. Realizační firmy zabývající
se speciálním zakládáním staveb by měly mít rovněž dostatek
dlouhodobých zkušeností. Je třeba uvědomit si, že nákup moderní
výkonné techniky v této oblasti je pouze základní a nikoliv dostačující
podmínkou pro zdárnou realizaci, rozhodující jsou znalosti a
zkušenosti, které lze získat pouze dlouhodobou praxí a ty jsou zcela
nenahraditelné. Na straně druhé je každá lidská činnost jistým
způsobem svázána s chybami. Jde o to, aby z nich vzešlo poučení a aby


se pokud možno na příště neopakovaly. V této souvislosti je třeba
podrobit kritice snahu stavebních firem o zamlčování těchto chyb a o
zákazu jejich publikování např. při příležitosti různých konferencí,
které jsou v tomto oboru každoročně pořádány. Vždyť právě analýza
příčin těchto chyb a seznámení s jejich nápravou by jistě patřily k
nejzajímavějším a jistě nejhodnotnějším příspěvkům na těchto akcích.
Plošné základy
- 17 (184) -

2 Plošné základy
Základ je nejspodnější část konstrukce stavby, kterou se přenáší zatížení
do základové půdy.
Zatížení ze stavebních konstrukcí se přenáší pomocí sloupů nebo stěn
do nejnižší úrovně (např. podlaha nejnižšího podlaží). Pokud by bylo zatížení
přenášeno pouze malou plochou sloupů nebo stěn, mohlo by po překročení
určité hodnoty zatížení dojít k zaboření stavební konstrukce. Proto se mezi
konstrukci a základovou půdu vkládá základ takových vlastností a rozměrů,
které zabezpečí přenos zatížení na větší plochu tak, aby konstrukce byla
stabilní.
Volbu druhu základu ovlivňuje velikost a způsob jeho zatížení a složení
a vlastnosti základové půdy. Teprve po zjištění těchto údajů se může provést
vlastní návrh základů, přičemž je třeba přihlédnout ke spolupůsobení nosné
konstrukce a jejího podloží. Zvláštní pozornost je třeba věnovat základům např.
na násypech a prosedavých zeminách (spraších), v sesuvných oblastech,
v seizmických územích , základům strojů atd.
2.1 Druhy plošných základů
Nejčastěji se vyskytují základové patky, pásy, rošty a desky
(viz obr. 2.1).

Obr. 2.1 Druhy plošných základů; a) patky pod sloupy, b) pás pod sloupem, c)
pás pod stěnou, d) rošt pod stěnami, e) deska pod sloupy


2.1.1 Základové patky
Základové patky přenášejí zatížení ze sloupů do základové půdy. Jsou
nejlevnějším a nejjednodušším způsobem založení převážné většiny objektů
s prutovými prvky v nadzákladové konstrukci občanských, průmyslových,
zemědělských nebo inženýrských objektů, které vyvozují bodová zatížení
základů (haly, ocelové nebo betonové skelety, pilíře, stožáry, podpěry
nadzemních vedení a půdorysně menší strojně technologická zařízení). Tvar
patky bývá převážně čtvercový, při mimostředném zatížení se základová spára
prodlužuje ve směru excentricity (viz obr. 2.2). Patky se provádějí většinou
jako jednostupňové, s narůstající výškou základu jako dvoustupňové, ojediněle
i s větším počtem ozubů. Dělají se z prostého nebo železového betonu nebo se
tyto materiály kombinují tak, že spodní stupeň je z prostého betonu a horní,
menší, ze železobetonu. Patky montovaných betonových nadzákladových
konstrukcí se navrhují monolitické nebo prefabrikované, často jako kalichové.
Navrhují se většinou ze železobetonu a kalich se po osazení sloupu vyplní
cementovou zálivkou (viz obr. 2.3).

Obr. 2.2 Excentricky zatížený základ

2.1.2 Základové pásy
Základové pásy jsou plošné základy s převládajícím rozměrem
základové spáry, zpravidla o poměru délky k šířce větším než 6 m. Navrhujeme
je zejména v těchto případech:
• Základové patky nelze navrhnout s ohledem na nízkou únosnost základové
půdy.
Plošné základy
- 19 (184) -
• Základový pás je výhodnější než patka z hlediska spotřeby betonu,
obzvláště při malé vzdálenosti sloupů.
• Jde o základ pod průběžnou stěnou.
• Tuhého základového pasu je využito ke zmenšení nerovnoměrného sedání
nebo ve vzájemného pootáčení prvků citlivé konstrukce.
• Je nutno zajistit vodorovnou tuhost základů (sesuvná oblast, poddolované
území).


Obr. 2.3 Příčné profily plošných základů

Podobně jako patky se i pásy navrhují z prostého nebo železového
betonu, mohou být monolitické nebo montované (viz obr. 2.4)
z prefabrikovaných dílců. Z hlediska statického působení je zásadní rozdíl mezi
pásy pod rovnoměrně zatíženou průběžnou stěnou nebo pod sloupy
nadzákladové konstrukce.



Obr. 2.4 Montované základové pásy
2.1.3 Základové rošty
Základový rošt je soustava pravoúhle se křížících základových pasů,
která podepírá konstrukci. Vytváří vodorovně tuhou konstrukci v úrovni
základové spáry, která je výhodná při zakládání v obtížných podmínkách
(zakládání na málo únosných zeminách, poddolovaném nebo svážlivém území)
nebo k přenášení velkých zatížení do podloží. Základový rošt také účinně
snižuje rozdíly v sedání u tuhých skeletových nadzákladových konstrukcí (viz
obr. 2.5).


Obr. 2.5 Základové rošty
2.1.4 Základové desky
Základová deska je souvislý plošný základ přenášející zatížení celého
stavebního objektu nebo jeho souvislé části. Základové desky představují
nejnákladnější druh plošných základů, má však řadu předností, např.:
• Účinné vodorovné ztužení objektu v úrovni základové spáry.
• Snížení kontaktního napětí při zakládání na málo únosné půdě.
Plošné základy
- 21 (184) -
• Plošné snížení nerovnoměrného sedání a vzájemného pootáčení svislých
prvků konstrukce na málo únosném podloží.
• Souvislá tuhá konstrukce desky umožňuje provedení celoplošné ochrany
suterénních prostor proti podzemní vodě.
• Jednoduché bednění a velkoplošná betonáž s účinným bedněním.
Z technologického hlediska je nejvýhodnější deska o konstantní
tloušťce. Při větších rozpětích a na nehomogenním podloží je vhodné vyztužit
základovou desku žebry probíhajícími pod stěnami nebo ve směru menších
vzdáleností sloupů nebo použít prostorový rošt. Rošty na desce se také navrhují
v případě, že je třeba pod podlahou nejnižšího podlaží vytvořit prostor pro
kanalizaci. Při rovnoměrně rozmístěných sloupech je vhodné zesílit desku jen
pod sloupy (obrácený hřibový strop). Velmi tuhá základová konstrukce
vznikne, jsou-li tuze spojeny základové desky s podélnými a příčnými stěnami
suterénu a se stropní deskou nad suterénem (případně obdobným spojením
několika spodních podlaží). Takový základ se nazývá krabicový (viz
prostorové základy).
Tloušťka základových desek závisí na typu konstrukce a na
základových poměrech. Tenké základové desky lze navrhnout pod nosné stěny
při zakládání na únosném podloží, obvykle postačí tloušťka vlastní desky 0,20
až 0,35 m. Tlusté základové desky se navrhují pro větší zatížení a na méně
únosné základové půdě. U pozemních staveb bývá jejich tloušťka 0,4 až 1,4 m,
u průmyslových a zvláště vodních staveb bývá až několik metrů (viz obr. 2.6,
2.8, 2.9).
2.1.5 Prostorové základové konstrukce
Prstencové nebo skořepinové základy představují zvláštní typ plošných
základů, které mohou v jednotlivém případě nahradit vhodným způsobem
dosud uvedené druhy plošných základů
Prstencové základy se navrhují na dostatečně únosných zeminách u objektů
s výraznými klopnými účinky momentů a vodorovných sil v základové spáře.
Skořepinové základy se na rozdíl od prstencových základů uplatní zejména na
méně únosných zeminách, protože umožňují roznášení zatížení na celou plochu
kontaktní spáry. Lze jich využít při návrhu rekonstrukcí a zesilování stávajících
základů. Ve srovnání s ostatními typy plošných základů kladou zvýšené
požadavky na přesnost a pečlivost provádění (příprava základové spáry), jsou
úsporné na objem betonových konstrukcí (viz obr. 2.7).



Obr. 2.6 Příklad založení stavby na železobetonové desce


Obr. 2.7 Skořepinové základy; a) pod sloupy, b) kruhový tvar, c) s obrubou na
obvodu, d) skořepina válcová, e) skořepina s dvojí křivostí, f)
jehlancová lomenice

2.2 Hloubka založení
Hloubka založení d je hloubka základové spáry pod nejnižším bodem
území u základu. Při jejím stanovení je třeba vzít v úvahu konstrukční důvody
(charakter objektu, vliv sousedních základů apod.), geologické poměry
(únosnost a stlačitelnost zemin, úroveň hladiny podzemní vody) a klimatické
vlivy (promrzání, vysychání).

Plošné základy
- 23 (184) -

Obr. 2.8 Betonáž základové desky pro zásobník plynu

Obr. 2.9 Hotová základová deska





Pro posouzení základů podle I. skupiny mezních stavů se uvažuje
hloubka založení jako minimální svislá vzdálenost mezi základovou spárou a
upraveným povrchem území, podle II. skupiny mezních stavů se hloubka
založení zpravidla uvažuje jako svislá vzdálenost mezi základovou spárou a
původním povrchem území.
Je-li základ proveden v šikmém terénu je hloubka založení různá pro
různé účely. Z technologického a geologického hlediska a pro stanovení
původního napětí pro výpočet sedání se za hloubku založení považuje d
1
.
Z hlediska klimatických vlivů je hloubka založení rovná d
2
, pro výpočet
únosnosti je hloubkou založení průměrnou výškou vrstvy d
3
. Podobně u
podsklepeného objektu je hloubka d
1
hloubkou založení pro výpočet sedání a
hloubka d
1
hloubkou pro výpočet únosnosti (viz obr. 2.10).
Z hlediska promrzání se stanoví nejmenší hloubka založení d takto
(ČSN 731001):
a) u definitivních staveb založených na zeminách je nutno základovou
spáru volit pod zámrznou hloubkou, tj. nejméně 0,8 m pod upraveným
povrchem území
b) u základů na zeminách chráněných proti promrzání a u základů
provizorních konstrukcí může být hloubka základové spáry menší,
nejméně však 0, 4 m
c) v případech, kdy základová půda může vysychat, se stanoví u
jemnozrnných zemin třídy F7 a F8 nejmenší hloubka založení 1,6 m
d) Vysychání základové půdy způsobené vegetací (sáním kořenů stromů)
se řeší individuálně
Z geologického profilu vyplývá vzájemná souvislost mezi hloubkou
založení a rozměry základů. Vysoká hladina podzemní vody může komplikovat
hloubení stavební jámy a klást vysoké nároky na izolace podzemních částí
objektů, proto je snaha navrhovat základovou spáru nad hladinou podzemní
vody. V soudržných zeminách, které jsou téměř nepropustné, je nutno zajistit,
aby povrchová voda nepronikla přes zásypy k podzemním částem objektů,
resp. aby bylo možno povrchovou vodu odvést drény. Pokud by taková
opatření nestačila, je nutno zhotovit izolace podzemních prostor. Při volbě
hloubky založení je třeba také přihlédnout k úrovni základové spáry sousedních
objektů. Úroveň založení blízkých objektů nezpůsobí vážnější problémy tehdy,
když hloubka založení nové stavby nebude větší než u původního objektu.
Stabilitu starších objektů je třeba vždy zabezpečit. Pomocí podchycení nebo
Plošné základy
- 25 (184) -
mikropilot se zatížení ze staršího základu přenese do větší hloubky, pomocí
podzemních nebo pilotových stěn se zabezpečí stabilita zeminy pod starším
základem.
Základová spára stroje má být výše než základová spára konstrukce,
aby dynamické účinky nezhoršovaly vlastnosti zeminy pod základem.
Obr. 2.10 Hloubka založení pro různé účely
2.3 Zatížení
Zatížení, která se ze stavební konstrukce přenášejí do základové půdy,
můžeme z hlediska času jejich působení rozdělit na stálá a občasná.
Stálá zatížení jsou dána tíhou všech trvalých částí stavebních
konstrukcí – nosných stěn, sloupů, stropů, podlah, příček, omítek apod.
Občasná zatížení mohou působit dlouhodobě (např. dočasné příčky,
zařízení, skladované materiály apod.) nebo krátkodobě (např. osoby, nábytek,
sníh, vítr, námraza), případně mimořádně (např. účinky zemětřesení, výbuchů,
havárií v technologickém procesu, nerovnoměrné sedání atd.).