Přednáška 4 Základové konstrukce - fce.vutbr.cz · Ing. Radim Kolář, Ph.D. Přednáška č....

Ing. Radim Kolář, Ph.D. Přednáška č. 4, 2014

VUT v Brně, Fakula stavební, Ústav pozemního stavitelství 1

Přednášející: Ing. Radim Kolář, Ph.D.

Přednáška 4

Základové konstrukce

BH 02 – Nauka o pozemních stavbách

13. 10. 2014

Návrh základů



NÁVRH ZÁKLADŮ

• Základ musí být navržen tak, aby bezpečně přenesl všechno zatížení ze stavby do

základové půdy přes základovou spáru, to znamená v rovině, ve které základ spočívá na

základové půdě.

• Základová spára = plocha, ve které se konstrukce základu stýká se základovou půdou.

Tlaková zatěžovací síla se přenáší do hloubky půdy pod úhlem 45° až 60°.

• Musí být zajištěna stabilita celé stavby – na to má vliv i základ i základová půda

Faktory ovlivňující návrh základu

• Zatížení (stálé + nahodilé)

• Vlastnosti základové půdy –

zohledňujeme, tak aby nevznikaly, nebo

byly omezeny nadměrné

deformace (sedání a jiné).

• Hloubka založení má vliv na velikost

sedání stavby. Větší hloubka = menší

sedání


NÁVRH ZÁKLADŮ

• Zatížení

‐ od horní stavby síla Nc [kN]

‐ vlastní tíha Gd [kN]

‐ celkové: Ndc = Nc + Gd [kN]

‐ napětí v základové spáře σ [kPa]

• Vlastnosti základové půdy

‐ výpočtová únosnost základové půdy Rdt [kPa]

Rdt ≥ σ =Ndc

A


Výpočet únosnosti základů a základové půdy

Průběhy napětí pod základemS hloubkou od základové spáry se velikost napětí zmenšuje.



NÁVRH ZÁKLADŮ

= rozdíl úrovně základové spáry a nejbližšího bodu terénu u základů.

Hloubka z

aložení

Hloubka z

aložení

Hloubka z

aložení

Hloubka z

aložení

Hloubka založení musí být provedena do tzv. nezámrzné hloubky. Ta je stanovena dle Mapy hloubek promrzání základové půdy.


Hloubka založení

NÁVRH ZÁKLADŮ

Stanovuje se s ohledem na

• stabilitu a sedání stavby

• klimatické vlivy (promrzání, vysychání půdy)

• geologický a hydrogeologický profil půdy


Hloubka založení

Minimální hloubky jsou dány:

• min. h = 800 mm – běžné zeminy

• min. h = 500 mm – skalní a poloskalní půdy a pod vnitřními stěnami

• min. h = 1 200 mm – v horských oblastech, v soudržných zeminách s hladinou spodní

vody v hloubce menší než 2 m

Pokud statický výpočet určí hloubku větší, musíme se mu podřídit a navrhnout hloubku

větší. (Např. z důvodu nevhodných základových poměrů – navážky, násypy, apod.)

Pokud jsou základy až pod úrovní podzemního podlaží, bude postačovat hloubka založení

okolo 500 mm.



• nahrazení jinou zeminou (tzv. polštáře)

– štěrkopískové polštáře

– polštář se zhutňuje po vrstvách tloušťky cca 300 mm

– štěrkopísek vytváří porézní vrstvu, která působí v podzákladí jako drenáž

– rozměry polštáře se stanovují podobně jako rozměry základových pásů

• zhutněním, odvodněním

‒ únosnost zvodnělé základové půdy se může zvýšit zmenšením obsahu vody, tj.

trvalým snížením hladiny podzemní vody

• přísadami do základové půdy (injektáž)

‒ injektování podloží se používá ke zvýšení pevnosti sypkých zemin nebo jejich

utěsnění proti vodě

• vysoušením

NÁVRH ZÁKLADŮ


Zlepšení základové půdy

ROZDĚLENÍ ZÁKLADŮ


Základy

Plošné

Pásy Patky Desky Rošty

Hlubinné

Piloty Studny Kesony



Plošné základy

PLOŠNÉ ZÁKLADY

Materiál

• prostý beton

• železobeton

Použití

• tam, kde je dostatečně únosná základová půda v malé hloubce pod terénem

• velikost plochy základů závisí na vlastnostech základové půdy a na zatížení stavbou

Šířka základu

• vypočítává se ze zatížení stavby

• přípustného namáhání zákl. půdy.

• rozšíření základového pásu pod zdí min. 100 mm


Dělí se na

• pásy – se používají pod stěny a sloupy

• patky – se navrhují pod sloupy

• rošty – se používají pod ŽB sloupový systém

• desky – se používají se pod stěny i pod sloupy



ZÁKLADOVÉ PASY

Použití• pro založení stěn od 6 N/m2, tzn. přibližně příčka tl. 150 mm, výšky 3 m • lehčí příčky se ukládají přímo na vyztužený podkladní beton• minimální rozměr základu 300 x 300 mm• stupně nebo náběhy se provádí pod úhlem, pod nímž se roznáší zatížení ve hmotě

základů – u prostého betonu je to úhel 45° – 60° a u železobetonu je to 35°.


Tvar průřezu základových pasů z prostého betonua) obdélníkovýb) lichoběžníkovýc) stupňovitý

a) c)b)

ZÁKLADOVÉ PASY


Tvar průřezu základových pasů ze železobetonua) obdélníkovýb) deskový

Použití• stupně nebo náběhy se provádí u železobetonu pod úhlem 35°



ZÁKLADOVÉ PASY


• přímo do vykopané rýhy (u soudržných zemin)

• do dodatečného bednění (betonáž nad terénem nebo do výkopu u nesoudržné zeminy)

• do ztraceného bednění (bednění použito nad terénem nebo i vložené přímo do rýhy)

Výkopy pro základové pasy

Provádění betonáže základových pasů

ZÁKLADOVÉ PASY


Betonáž základu přímo do vykopané rýhy



ZÁKLADOVÉ PASY


Dřevěné dodatečné bednění základů

ZÁKLADOVÉ PASY

• dnes často používaný systém pro objekty s menším

zatížením (např. RD, BD)

• snadná příprava bednění (bez nutnosti zapření)

• úspora betonu (při širším provedeném výkopu se

umístí tvarovky přímo do výkopu)


Do ztraceného bednění



ZÁKLADOVÉ PATKY


Půdorysný tvar

• patka by měla přenášet zatížení centricky,

proto je nejvhodnější čtvercový tvar,

obdélníkový může mít poměr 3:5, max. 2:3

• používají se pod jednotlivé sloupy skeletu

• vyžadují dostatečně únosnou a

stejnorodou základovou půdu v rozsahu

celého podloží

• patky výhodné ekonomicky i výrobně,

pokud jejich strana není větší jak polovina

osové vzdálenosti sloupů, jinak jsou

účelnější roštové, deskové nebo pilotové

základy

ZÁKLADOVÉ PATKY

• prostý beton – u menších zatížení (do zatížení cca 0,2 MPa, u vyšších se používá ŽB)

• patky z prostého betonu vyžadují poměrně značnou výšku „h“

• vysoké patky se volí stupňovité

1-stupňová patka 2-stupňová patka


Patky z prostého betonu



ZÁKLADOVÉ PATKY


Patky ze železobetonu

• náběhy se provádí u železobetonu pod úhlem 35°

ZÁKLADOVÉ PATKY




Nejpoužívanější• kalichové• plné patky

Vyrobené z jednoho nebo více dílů vytvářejících stupně.

Půdorysného tvaru (z hlediska dosazené plochy na základovou půdu) mohou být:• čtvercové • obdélníkové • kruhové

Osazují se do• betonu tloušťky 100 až 150 mm• štěrkopískového lůžka tloušťky 100 až 150 mm

• Patky s kalichem jsou rozšířené u montovaných průmyslových hal. Obsahují prohlubeň pro sloup, který se po osazení a znivelizování zalije cementovou maltou a zabetonuje.

ZÁKLADOVÉ PATKY MONTOVANÉ



Plná patka – sloup je spojen pomocí ocelových trnů, ke kterým se sloup přivaří

Patka s kalichem – do nichž se vkládá sloup





Zdroj: www.toposprefa.cz


ZÁKLADOVÉ DESKY

• zaujímá půdorysný rozsah celé stavby

• princip základové desky je obdobný stropní konstrukci. Je to v podstatě obrácená stropní konstrukce namáhaná reakcí základové zeminy.

Použití: základové desky se navrhují u staveb, kde je základová spára trvale pod hladinou spodní vody a u staveb výškových

Materiál: vždy ŽB, obvykle tl. 600 – 1200 mm

Dělení: A - s konstantní tloušťkou; B - zesílená hřibovými hlavicemi; C - žebrová konstrukce

CB




ZÁKLADOVÉ ROŠTY

• soustava navzájem kolmých základových pásů

• navrhují se pro skeletové konstrukce založené na nestejnoměrně stlačitelných zeminách

v poddolovaném území apod.

• mají převážně jednoduchý obdélníkový průřez. Při větší výšce pásu je však vhodnější

tvar obráceného písmene T (žebrový)


ZÁKLADOVÉ ROŠTY




KONSTRUKČNÍ ÚPRAVY V ZÁKLADECH

1) Prostupy základem

2) Základový průvlak

3) Změna úrovně základové spáry. Výšková změna podlaží, svažitý terén.

4) Zakládání v prolukách

1) Prostupy potrubí základem

a) b) c) d)

a) prostup ve středu základu b) prostup v horním líci základuc) prostup ve spodním líci základu d) potrubí pod základem








2) Tzv. základový průvlak


3) Změna úrovně základové spáry, výšková změna podlaží, svažitý terén

Snížení základů do úrovně dané úhlem, pod nimž se v zemině roznáší zatížení

Podsklepená/nepodsklepená část. Stupně pod úhlem 45°, v. max. 500 mm






novostavba dilatačně oddělena dělící spárou od stávajícího objektu, hloubka základových spár vždy ve stejné úrovni





novostavba dilatačně oddělena dělící spárou od stávajícího objektu, hloubka základových spár vždy v různé úrovni



Hlubinné základy

ZÁKLADY HLUBINNÉ

Funkce

• přenáší zatížení z plošných základů:

– opřením do únosné zeminy

– třením pláště piloty

Použití

• málo únosná zemina

• značně stlačitelná

• únosná základová půda se nachází ve velké hloubce

• zvodnatělé území

Dělení

A. Piloty

B. Kesony

C. Studny




PILOTY

a) osamělé

jsou tak daleko od sebe, že se vzájemně staticky neovlivňují

b) skupinovévzájemně se staticky ovlivňují. Jsou složeny z několika pilot uspořádaných do skupin, které přenášejí zatížení z plošného základu či z pilotové hlavice.


Tvar: prutové prvky, průměr 120 –1500 mm, průřez kruh.

Materiál: dřevo, beton, ŽB, ocelové.

Dělení pilot dle statického působení

PILOTY

a) opřené b) vetknuté c) plovoucí


Dělení pilot dle způsobu přenosu zatížení



PILOTY

1) vháněné (vibrováním nebo beraněním – dřevěné, kovové,

prefabrikované), provádí se do hloubky max. 16 m

2) vrtané (betonují se přímo na místě do předem vyhloubeného

otvoru, provádějí se pažené nebo nepažené, do hloubky 32 m

3) vrtané technologií CFA – vrtání, při vytahování betonáž, vsazení

výztuže. Provádí se do hloubky 23 m.


Dělení pilot dle způsobu provedení

PILOTY

1) Kořenová pilota (mikropilota)

• průměr menší než 200 mm a je tvořena postupnou

injektáží kořene nebo celého dříku piloty

• pro podchycení stávajících základů, v omezených

prostorech

• vsune ocelová trubka, kterou se vhání cementová kaše

• kolem trubky se vytvoří dřík

• po jeho zatuhnutí proinjektováním zeminy v dolní části

se vytvoří vysoce únosná patka

2) Maloprůměrové piloty

• průměr 200 – 600 mm. Poměr délky piloty k jejímu

příčnému rozměru je min 5:1

3) Velkoprůměrová pilota

• má hodnotu průměru větší než 610 mm nebo je její

průřezová plocha větší než 0,3 m2


Dělení pilot dle průměru

Mikropiloty



KESONY

• použití při zakládání staveb ve vodě, zvodnatělé balvanité zemině, do hloubky až 25 m

• keson má tvar široké studny opatřené stropem a zařízením zvaným vzdušnice

• po dosažení únosného podloží se kesonová komora i vstup zabetonuje a keson pak

vytvoří masivní hlubinný základ


STUDNY

• studny jsou duté konstrukce vybudované nad úrovní terénu a potom se spouští do

potřebné hloubky jako samostatná jednotka

• studny používáme tehdy, pokud narazíme při hloubení na hladinu podzemní vody

• dnes se studně nahrazují velkoprůměrovými pilotami či mikropilotami




Spodní stavba

Konstrukce nad základy, které tvoří přechod mezi základy a nadzemní částí budovy. U nepodsklepených stěnových staveb se dá říci, že spodní stavba je součástí základů.

SPODNÍ STAVBA

statika – působení zemních tlaků

hydroizolace – napojení vodorovné na svislou

– vytažení min 300 mm nad UT

tepelná izolace

hydroizolace – napojení vodorovné na svislou– vytažení min 300 mm nad UT

tepelná izolace

drenáž– dle druhu zeminy

PODsklepená stavba NEPODsklepená stavba

drenáž– dle druhu zeminy

SPODNÍ STAVBA




SPODNÍ STAVBA

Proti pronikání vlhkosti nebo HPV se izoluje stavba vodorovnou a svislou hydroizolací z

asfaltových pásů nebo plastových folií.

Souvrství – penetrační nátěr, asfaltový pás, rohy zaobleny o poloměru 50 mm

Ochrana proti porušení – vodorovně (proti vztlaku zemní vody) – zatíženo podlahou

– svislé – přizdívkou z CP, TI, nopová folie

Napojení svislé a vodorovné HI


Hydroizolace spodní stavby

SPODNÍ STAVBA

30030

0


Hydroizolace podsklepeného a nepodsklepeného objektu



SPODNÍ STAVBA

Provedení izolační přizdívky u podsklepené budovy

Ochrana hydroizolace z nopové folie


Zateplení spodní stavby a současně ochrana HI

Prostupy hydroizolací

SPODNÍ STAVBA




Způsob podzemního odvodnění soustavou drénů s drenážními objekty.

Zdroje vody prosakující do zásypů stavební jámy:

1. povrchová voda přitékající k objektu z okolí

2. srážky dopadnutých do bezprostředního okolí

objektu

3. srážková voda zachycená a stékající po stěnách

objektu

4. srážková voda ze střechy objektu

5. voda přitékající k objektu těsně pod povrchem

terénu půdním prostředí

6. podpovrchová voda pronikající stěnami výkopové

jámy

7. podpovrchová voda pronikající do jámy

základovou spárou


SPODNÍ STAVBA – DRENÁŽ

Propustná zemina Nepropustná zemina

geotextilie

Nepodsklepená Podskle pená

Drenážní potrubí napojeno na dešťovou kanalizaci


SPODNÍ STAVBA – DRENÁŽ



Tepelný most

Tepelně technické požadavky, které se vztahující na stěny nad terénem musí být splněný i 1 m pod terénem.


SPODNÍ STAVBA – TEPELNÁ IZOLACE

Doplňkové konstrukce.Funkce: osvětlení a větrání prostor objektu pod úrovní terénu.Materiál: beton, ŽB monolit nebo prefabrikát, plast (systémové prvky).Konstrukce: provázání s budovou pevně nebo odděleně posuvnou spárou.Uspořádání: otevřené (nutno odvodnit), zakryté.

a)

Konstrukce osvětlovacích a větracích šachet: a) šachta oddělená od budovy posuvnou spárou, b) šachta založená na společném základu, c) šachta na vyložené železobetonové konzole

b) c)


ANGLICKÉ DVORKY

Anglické dvorky – osvětlovací šachty (světlíky)




ANGLICKÉ DVORKY – SYSTÉMOVÉ


ANGLICKÉ DVORKY – SYSTÉMOVÉ




ANGLICKÉ DVORKY – ZDĚNÉ

Přednáška 4 Základové konstrukce - fce.vutbr.cz · Ing. Radim Kolář, Ph.D. Přednáška č....

Documents

Transcript of Přednáška 4 Základové konstrukce - fce.vutbr.cz · Ing. Radim Kolář, Ph.D. Přednáška č....