ZÁKLADY SKELETOVÝCH STAVEB - cvut.cz · ZÁKLADY SKELETOVÝCH STAVEB. ... ZÁKLADOVÉ POMRY dle...

POZEMNÍ STAVITELSTVÍ I pozemní stavitelství I FA ČVUT

_________________________________________________________________________________________________________________________

Doc.ing. Vladimír Daňkovský, CSc ls 2019/2020 Str. 1

POZEMNÍ STAVITELSTVÍ II.

DOC.ING.VLADIMÍR DAŇKOVSKÝ

ZÁKLADY SKELETOVÝCH STAVEB

POZEMNÍ STAVITELSTVÍ I I FA ČVUT

_________________________________________________________________________________________________________________________


IG = Inženýrsko - Geologický průzkum

Určení geologických poměrů v místě stavby a) z geologické mapy ČR

b) z informací o stavbách v okolí

c) IG průzkumem

základní informace www.geology.cz, www.geologicke-mapy.cz

archiv geofondu ČGS: Kostelní 26, Praha 7

PREDMEŘICE, spraš měřítko 1/ 50 000 až 1/ 20 000

IDN: 6734 Symbol: R Dok. bod: R5 Vzorek: 5 Lokalita: PREDMEŘICE

Mapa 1/50t:13-22 Název mapy: Jaroměř Mapa 1/25t:13-223 [X,Y]: [642035,1037579]

Hornina + přívl.: spraš

Popis horniny: Spraš Hloubka odběru: Místo odběru: hliniště

Kód Geofond: SPR PRC SV

Regionální členění: kvartér extraglaciálních obl. ČM - Polabí

Stratigrafické členění: svrchní pleistocén Litostratigrafické členění: nerozlišeno

http://www.geology.cz/


_________________________________________________________________________________________________________________________


SONDY

▪ kopané sondy - se provádí jen pro menší objekty do hloubky max. 3 m. Provádějí se jako

stupňovitá jáma se stupni po 0,6 m a min. šířkou výkopu 1,2 m

▪ vrtané sondy - se provádí vrtnou soupravou tzv. jádrovými vrty o průměru 150 - 300

mm, které se označí a uloží do speciálních boxů

minimální počet sond jsou 3 sondy, lépe 5

TYPY ZÁKLADOVÝCH ZEMIN

▪ jemnozrnné F1 ÷ F8, soudržné zeminy)

▪ písčité S1 ÷ S5, členíme podle zrnitosti)

▪ štěrkové G1 ÷ G5

▪ skalní a poloskalní R1 ÷ R5

▪ zvláštní (chovají se odlišně než dříve uvedené)

ZÁKLADOVÉ POMĚRY dle ČSN 73 1001

• jednoduché ↔ nosné konstrukce staticky určité nebo neurčité ↔ 1. nebo 2.kategorie

základových poměrů

• složité ↔ nosné konstrukce staticky určité nebo neurčité ↔ 2. nebo 3.kategorie

základových poměrů


_________________________________________________________________________________________________________________________


VÝSLEDEK IG PRŮZKUMU

1. Geomorfologické a geologické poměry širšího okolí

2. Dostupné informace z geofondu / stavebního úřadu atd.

3. Inženýrsko-geologické poměry zájmového prostoru

4. Geotechnické parametry a zatřídění zemin

5. Třídy rozpojitelnosti

6. Posouzení polohy hladiny a agresivity podzemní vody

7. Posouzení radonového rizika

8. Podmínky zakládání


_________________________________________________________________________________________________________________________



_________________________________________________________________________________________________________________________


průměrná hloubka promrznutí půdy

Oblast 1 600 až 1 000 mm

Oblast 2 800 až 1 200 mm

Oblast 3 1 100 až 1 400 mm


_________________________________________________________________________________________________________________________


NAVRHOVÁNÍ ZÁKLADOVÝCH KONSTRUKCÍ


_________________________________________________________________________________________________________________________


Příklad dimenze základových konstrukcí


_________________________________________________________________________________________________________________________


ZÁKLADY SKELETOVÝCH KONSTRUKČNÍCH SYSTÉMŮ

DVOUSTUPŇOVÁ ŽLB PATKA VRTÁNÍ PILOT

http://fast10.vsb.cz/perina/ps1/pict/06.JPG


_________________________________________________________________________________________________________________________


ZÁKLADOVÉ PATKY Z PROSTÉHO BETONU A PATKY VYZTUŽENÉ

VÝZTUŽ PŘENÁŠÍ TAHOVÉ a SMYKOVÉ SÍLY – tažená oblast na spodním líci základu !!!

nebezpečí „PROTLAČENÍ“ sloupu patkou !!!


_________________________________________________________________________________________________________________________


KONSTRUKČNÍ ZÁSADY

EXCENTRICKÉ NAMÁHÁNÍ – PLOŠNÉ ZÁKLADOVÉ KONSTRUKCE NEPŘENÁŠÍ TAH !!!


_________________________________________________________________________________________________________________________


PREFABRIKOVANÉ ZÁKLADOVÉ KONSTRUKCE

DVOUSTUPŇOVÉ ŽLB PATKY ŽLB PATKA PRO PREFA SLOUP


_________________________________________________________________________________________________________________________


PODEPŘENÍ ZÁKLADOVÝCH PATEK

PODEPŘENÍ PILOTAMI STĚNOVÉ PATKY


_________________________________________________________________________________________________________________________


ZALOŽENÍ NA DESCE a na ZÁKLADOVÉM ROŠTU

ZÁKLADOVÁ DESKA ZÁKLADOVÝ ROŠT


_________________________________________________________________________________________________________________________


NAPĚTÍ V PODZÁKLADÍ – deformace pružného poloprostoru

NAPĚTÍ V ZÁKLADOVÉ

SPÁŘE

Distribuce tlaku do podzákladí

⇔ Úhel vnitřního tření

Fáze zatížení zeminy: ➢ Stlačení ➢ „oddělení“ tuhého klínu ➢ Vznik trhlin ve smykových

plochách ➢ Vytlačení okolní zeminy


_________________________________________________________________________________________________________________________


Napětí v základové spáře dle typu základové konstrukce

VLIV TUHOSTI ZÁKLADOVÉ KONSTRUKCE a

PŘETVÁRNOSTI ZEMIN V PODZÁKLADÍ


_________________________________________________________________________________________________________________________


DOVOLENÁ SEDÁNÍ dle druhu konstrukčního systému

druh stavby konečné celkové

průměrné sednutí Sm,lim nerovnoměrné sednutí

druh hodnota

pomem6 hodnota [mm]

- budovy a konstrukce, u nichž nevznikají vlivem

nerovnoměrného sedaní přídavná namáhání

a není nebezpečí porušení prostupu a souvisejících

konstrukcí

120 t.s/ l, t.s/l

0,003

0,006

konstrukce

- staticky určité

- železobetonové staticky neurčité

- ocelové staticky neurčité

100

60

80

t.s/l t.s/L t.s/ L

0,005

0,002

0,003

Vícepodlažní skeletové budovy

- železobetonové skelety s výplňovým zdivem

- ocelové skelety s výplňovým zdivem

60

70

t.s/l t.s/l

0,0015

0,0025

- vícepodlažní budovy s nosnými stěnami

- zděné z cihel a bloku se ztužujícími věnci

- z velkorozměrových panelů a monolitického betonu

80

60

t.s/L, t.s/l

0,0015

0,0015

tuhé železobetonové konstrukce

komíny do výšky 100 m

komíny vyšší než 100 m

200

200

100

t.s/b t.s/b t.s/b 0,003

0,005

0,002

Jeřábové dráhy 50 t.s/l 0,0015


_________________________________________________________________________________________________________________________


Rizikové faktory pro deformaci budov - staticky neurčité systémy - skelety


_________________________________________________________________________________________________________________________


a podobně:

řešení:

uspořádání konstrukčního systému s ohledem na tyto problémy

oddělení sestav s jiným konstrukčním systémem, jiným založením nebo jinými základovými poměry


_________________________________________________________________________________________________________________________


vliv tvaru základu a kompozice konstrukčního systému


_________________________________________________________________________________________________________________________


PORUCHY ZÁKLADOVÝCH KOSNTRUKCÍ

nejčastější příčiny vadných základů

✓ překročení únosnosti základové půdy

✓ nedostatečná hloubka základů a ochrana proti mrazu

✓ posun nebo pokles vrstev základové půdy

✓ základy jsou zhotoveny z nevhodného stavebního materiáluz

✓ změna teplotního pole pod základy (podmrznutí základu)

způsob odstraňování poruch základů

✓ zesilování a rozšiřování základových pasů

✓ rozšiřování základových patek

✓ úpravy základových patek

✓ prohlubování základů

✓ úpravy základů v prolukách

✓ podchycování základů a zdí pilotami a mikropilotami


_________________________________________________________________________________________________________________________


ZÁKLADOVÉ PATKY


_________________________________________________________________________________________________________________________



_________________________________________________________________________________________________________________________


ZÁKLADOVÉ ROŠTY


_________________________________________________________________________________________________________________________



_________________________________________________________________________________________________________________________


ZÁKLADOVÉ DESKY


_________________________________________________________________________________________________________________________


Vliv tuhosti konstrukčního systému na napětí v podzákladí


_________________________________________________________________________________________________________________________


Zvýšení tuhosti základové desky pomtlačenou klenbou


_________________________________________________________________________________________________________________________


Zlepšování základových poměrů


_________________________________________________________________________________________________________________________


TYPY HLUBINNÝCH ZÁKLADŮ

o piloty velkoprůměrové (opřené, opření+smyk)

o piloty maloprůměrové (mikropiloty)

o milánské stěny

o studně a šachtové pilíře

o kesony

o piloty dřevěné

o piloty žlb monolitické

o piloty žlb prefabrikované

o piloty z předpjatého betonu

o piloty ocelové (trubní)

o piloty vrtané

o piloty beraněné

o malo průměrové (do 300mm)

o velko průměrové (do 1500mm)



_________________________________________________________________________________________________________________________


Typy pilot dle technologie

opřené plovoucí Franki s odňatou výpažnicí


_________________________________________________________________________________________________________________________


Podepření základů pilotami – zásady pro rozmístění pilot


_________________________________________________________________________________________________________________________


ROZMÍSTĚNÍ PILOT – varianty


_________________________________________________________________________________________________________________________



_________________________________________________________________________________________________________________________


SCHEMA PŘENOSU ZATÍŽENÍ DO ÚNOSNÉ VRSTVY - vetknutím

piloty vetknuté do únosné zeminy


_________________________________________________________________________________________________________________________


SCHEMA PŘENOSU ZATÍŽENÍ DO ÚNOSNÉ VRSTVY - třením

piloty plovoucí – přenos zatížení třením

Provádění CFA pilot: 1-vrtání do potřebné úrovně, 2-vytahování šneku za současného betonování, 3-vkládání armokoše


_________________________________________________________________________________________________________________________


dubové piloty v základech mostů a domů

opřené do únosného podloží

Mikulčice – dřevěný most v hradišti Na Valech


_________________________________________________________________________________________________________________________


PILOTY BERANĚNÉ

piloty železobetonové


_________________________________________________________________________________________________________________________



_________________________________________________________________________________________________________________________


PILOTY VRTANÉ

S VÝPAŽNICÍ – většina situací – délka až 100m – běžně cca 12m

BEZ VÝPAŽNICE jen do malých hloubek v zeminách F



_________________________________________________________________________________________________________________________


Základový pas na pilotách

„Lávka přes Hleděnovský potok, C 203 - pilotové založení http://www.geostav.cz

http://www.geostav.cz/


_________________________________________________________________________________________________________________________


Ražené piloty FRANKI

• pažnice se zátkou zarážena do podloží pomocí beranu. • po dosažení předepsaného energetického kriteria lze ražení ukončit. • Po ukončení ražení je beranem vyražena zátka pažnice a následně dochází k postupnému formování výplně piloty (hutnění beranem). • výplí ze zavlhlého betonu se tímto způsobem vytvoří rozšířená hlava piloty – alternativně lze použít výplň ze štěrkopísku piloty FRANKI ve vhodných geologických podmínkách mají výrazně vyšší únosnosti než železobetonové piloty shodného průměru prováděné jinou technologií.

DOSTUPNÉ PRŮMĚRY: Ø 420, 520 a 610 mm

MAXIMÁLNÍ DÉLKA: 15 m

http://www.asb-portal.cz/stolete-zkusenosti-s-pilotami-franki/galeria/3226/22948/#gallery-image-wrapper


_________________________________________________________________________________________________________________________


PŘÍKLADY


_________________________________________________________________________________________________________________________



_________________________________________________________________________________________________________________________


ZALOŽENÍ na ŠACHTOVÝCH PILÍŘÍCH / STUDNÁCH


_________________________________________________________________________________________________________________________


MIKROPILOTA S TLAKOVOU INJEKTÁŽÍ V NESOUDRŽNÝCH ZEMINÁCH

Mikropiloty = ocelové trubky průměru 70/12, 89/100, 108/16 mm nebo 3-4 kusy výztužných prutů 16 (20) mm s injektážní trubkou z PVC + uzavření prostoru kořene cementovou, resp. jílocementovou zálivkou a následně vlastní vysokotlaká injektáž.

Kořen mikropiloty je upnut do horniny tlakovou injektáží cementovou směsí

tvořeny ocelovou trubkou průměru 70/12, 89/14, 108/16 mm nebo tyče DN 21mm až 44mm



_________________________________________________________________________________________________________________________


ZÁKLADOVÝ PAS NA MIKROPILOTÁCH

1.. VRTÁNÍ Nejčastěji se vrtá plnoprofilově na jílocementový nebo vodní výplach, s průměrem vrtu 100 až 250 mm. 2. VÝPLŇOVÁ ZÁLIVKA Vrt je odspodu vyplněn cementovou zálivkou. 3. VÝZTUŽ Nejčastěji jsou však používány silnostěnné trubky spojované na závity. V dolní části jsou perforované a opatřené gumovými manžetami pro injektáž. 4. INJEKTÁŽ Kořen mikropiloty je upnut do horniny tlakovou injektáží cementovou směsí. Tím je zajištěno efektivní přenesení zatížení. 5. NAPOJENÍ KONSTRUKCE U trubkových mikropilot může být spojení s konstrukcí snadno provedeno přes našroubovanou roznášecí hlavu.


_________________________________________________________________________________________________________________________


MIKROPILOTÁŽ – podchycení štítu sousedního domu


_________________________________________________________________________________________________________________________


ENERGETICKÉ PILOTY - ENERGOPILOTY

Využití nízko-potenciálního teple v podzákladí – střední teplota cca 10°C


_________________________________________________________________________________________________________________________


PILOTY = vertikální kolektor (vertikální meandr)

využití energopilot se plánuje při stavbě Českého technologického parku v Brně a jinde

brněnský AZ Tower,

energopiloty o celkové délce 1.800 bm - 230 kW

tepelné energie

výstavba tří bytových domů

BUBENEČ 12 v Praze,

78 energopilot o průměrech 620 – 900 mm,

s délkami v rozmezí 5 – 13 m vetknuté do společné

základové desky

v letních měsících do objektu dodávat cca 60 kW

chladu


_________________________________________________________________________________________________________________________


Výhody:

➢ úspora až 70% nákladů spojených s vytápěním, klimatizováním a ohřevem

užitkové vody,

➢ dobrá účinnost systému – COP běžně 3-5,

➢ spolehlivý (nezávisí na počasí, slunečním svitu,…) a snadno udržovatelný

systém s dlouhou životností,

➢ prakticky bez emisí a odpadu (Skanska uvádí až o 50% nižší emise CO2)

➢ nejlevnější varianta získávání podzemní energie – není třeba budování

zvláštních konstrukcí, použití pilot je nutné již pro správné založení objektu,

➢ návratnost investice v rozmezí 5 – 10 let.

Nevýhody:

➢ vyšší počáteční náklady,

➢ teplotní ovlivnění podzákladí a také vliv přídavných napětí (důsledek obj změn)

➢ při návrhu nutná kooperace specialistů z různých oborů

➢ nedostatečná projekční a dodavatelská zkušenost v České republice


_________________________________________________________________________________________________________________________



_________________________________________________________________________________________________________________________


ZLEPŠOVÁNÍ ZÁKADOVÝCH ZEMIN

> DYNAMICKÁ KONSOLIDACE

Při této metodě je zemina zhutněna několika sériemi pečlivě navržených úderů břemenem 15 - 25 t, volným pádem z výšky 20 -

30 m. Okamžité výsledky jsou dosaženy redukcí sedání v relaci 3 - 6 %, snížení objemu zeminy a zlepšení E - modulu

násobkem 4 až 6. Hloubka zlepšení dosahuje 10 - 12 m. Lze použít pro většinu typů základových půd.

> ŠTĚRKOVÉ PILÍŘE

Neúnosná zemina je hloubkově zhutněna a vyztužena pilíři ze štěrku o průměru 60 - 100 cm, hloubky obvykle 8 - 12 m. Přenos

zatížení využívá bočního odporu zeminy. Konsolidace zeminy je také urychlena možností filtrace. Pilíře ze štěrku o úhlu

vnitřního tření 37 - 41° zlepšují smykový odpor zeminy.

> VERTIKÁLNÍ DRÉNY

Vertikální drény se používají pro odvodnění a urychlení konsolidace stlačitelných jílovitých zemin. Mohou být instalovány do

hloubek 15 - 50 m. Účinnost závisí na rozteči drénů.

> KOMPAKČNÍ INJEKTÁŽ

Touto metodou dochází k bočnímu stlačení a zhutnění zeminy v dané hloubce, injektáží velmi husté maltové směsi. Vyžaduje

pečlivý návrh a dobrý monitoring.

> VIBROFLOTACE

Vibroflotací se zhutňují písčité, kypré zeminy ponorným vibrátorem, za podpory vody nebo vzduchu, až do hloubek 40 - 50 m.

Zhutněním se rovněž sníží propustnost v řádu 100 - 1000


_________________________________________________________________________________________________________________________


> SOIL - MIXING

Metodou soil-mixing se zpevní neúnosná zemina tím, že se v ní in-situ vytvoří zhutněné a stabilizované pilíře.

Používá se patentovaná technologie "COLMIX", se speciální několikavřetenovou soupravou, pro promíchání a

proinjektování zeminy.

Použito prvně v SR v Bratislavě, stavby komplexu ROZADOL – zde mísení s cementem


_________________________________________________________________________________________________________________________


SPECIÁLNÍ TECHNIKY ZAKLÁDÁNÍ - STUDNĚ/ ZAKLÁDÁNÍ POD VODOU

Studně ve zvodnělých zeminách a pod hladinou podzemní vody - obvykle betonové skruže s břitem - osazují se na únosnou

vrstvu podzákladí. Následně se vnitřní prostor zabetonuje. Studny se obvykle navrhují při hloubce základové spáry větší než 5,0 m

pod terénem. Hloubka spouštění studny dosahuje 10-30 m, dosáhlo se však i hloubky 80 m.

KESONY

Kesony se používají pro zakládání ve vodě – pracovní komora (KESON) se spouští k základové spáře – při současném těžení

zeminy. Obtížné pracovní podmínky – nutná doprava vzduchu a bezpečnostní opatření!!! Pracovní tlak uvnitř kesonu odpovídá

hydrostatickému tlaku sloupce vody o výšce rovné zahloubení spodní hrany stěn kesonu pod hladinu vody (tzn. 10 kPa přetlaku

na každý metr).



_________________________________________________________________________________________________________________________


Mezi hlavní výhody zakládání na studních patří:

• přenesení zatížení do únosných vrstev podloží, • jednoduchá technologie provádění, • vysoké hodnoty svislé i vodorovné únosnosti

základu, • minimální objem zemních prací, a vyplývající

požadavky na dopravu deponie (mezideponie) výkopku.

Mezi nevýhody patří:

• obtížná ochrana vnějšího povrchu studně proti agresivním vlivům,

• obtíže při spouštění studní v tekutých píscích a v zemním prostředí se silným přítokem podzemní vody,

• obtíže při spouštění v balvanitých zeminách a v antropogenních násypech.


_________________________________________________________________________________________________________________________



_________________________________________________________________________________________________________________________


STAVEBNÍ JÁMA


_________________________________________________________________________________________________________________________


POUŽITY MATERIÁLY VUT BRNO – DOC.NOVOTNÝ


_________________________________________________________________________________________________________________________



_________________________________________________________________________________________________________________________


HNANÉ PAŽENÍ


_________________________________________________________________________________________________________________________



_________________________________________________________________________________________________________________________


ZACHYCENÍ VODOROVNÝCH SIL


_________________________________________________________________________________________________________________________


STAVEBNÍ JÁMA NA MALOVANCE


_________________________________________________________________________________________________________________________


MILÁNSKÉ STĚNY


_________________________________________________________________________________________________________________________


ODVODNĚNÍ STAVEBNÍ JÁMY


_________________________________________________________________________________________________________________________


ZPEVŇOVÁNÍ STĚN STAVEBÍNÍ JÁMY

Zemní hřebíky

Zemní hřebíky se nejčastěji používají pro stabilizaci svahů, kotvení opěrných stěn. Hřebíky jsou dodávány o průměrech

20 mm - 68 mm a se zatížením na mezi pevnosti 175 kN - 2600 kN. Jsou vyráběny ve dvou provedeních, s jednoduchou

antikorozní ochranou nebo s dvojitou antikorozní ochranou.


_________________________________________________________________________________________________________________________


Zemní kotvy

Tyčové zemní kotvy pro kotvení opěrných zdí, stěn výkopů, kotvení táhel.

Kotvy = tyče o průměrech 21 mm - 44 mm s meziípevnosti 270 kN - 1320 kN

antikorozní ochrana u trvalých zemních kotev


_________________________________________________________________________________________________________________________


Skalní trny

Skalní trny - ø20 mm - ø36 mm, mez pevnosti 175 kN - 560 kN

jsou upevněny injektáží s pryskyřičnou nebo mechanickou kotvou.


_________________________________________________________________________________________________________________________


MILÁNSKÉ STĚNY

PREFABRIKOVANÉ

Bentonitová suspenze, jejíž objemová hmotnost je vyšší než u

vody (1060 až 1090 kg/m3),

zajišťuje stabilitu stěn i dna hloubené rýhy kombinovaným

účinkem hydrostatického tlaku a elektrochemických jevů,

jejichž účinkem se na stěně rýhy vytvoří kolmatovaná zóna

(„filtrační koláč“). Tato utěsněná oblast zeminy tloušťky

několika milimetrů zabraňuje vnikání podzemní

vody do vyhloubené rýhy a pronikání suspenze z rýhy do

širšího okolí.

Do připravené rýhy se vkládá postupně jednotlivé

železobetonové prefabrikáty, které zajišťují přenos

vodorovných sil od tlaku okolní zeminy. Na obr je

patrné kotvení konzoly mikropilotami.


_________________________________________________________________________________________________________________________


MONOLITICKÉ MILÁNSKÉ STĚNY

Obr. 72 Postup výstavby monolitické podzemní stěny 1 – hloubení rýhy drapákem v pokryvných útvarech 2 – frézování rýhy ve zvětralých horninách

3 – betonáž do násypky 4 – výztuž stěny 5 – hotové lamely


_________________________________________________________________________________________________________________________


ZACHYCENÍ VODOROVNÝCH SIL


_________________________________________________________________________________________________________________________


POUŽITÍ PILOT PŘI SANACI ZÁKLADŮ


_________________________________________________________________________________________________________________________


Literatura

[1] Bradáč, J.: Základové konstrukce, Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., Brno, 1995

[2] Kostelková, L.: Pozemní stavitelství – konstrukce HSV, SNTL, Praha, 1982

[3] Kutnar, Z. a kol.: Hydroizolace spodní stavby, Skladby a detaily, Dektrade, a.s., 2003

[4] Maceková, V.: Průzkum staveniště, http://www.stavebniklub.cz, zdroj: Verlag Dashöfer, 2003

[5] Petrůj, S.: Konstrukce pozemních staveb I., VUT Brno, 1993

[6] Witzany, J. a kol.: Konstrukce pozemních staveb 20, nakladatelství ČVUT Praha, 2001

[7] ABF : Katalogový list - Studně, pilíře, kesony http://www.estav.cz/abf/

Některé obrázky převzaty z textů těchto autorů: Doc. Ing. Darja Skulinová, Ph.D, Ing. Zdeněk Peřina

http://www.stavebniklub.cz/

http://www.estav.cz/abf/

ZÁKLADY SKELETOVÝCH STAVEB - cvut.cz · ZÁKLADY SKELETOVÝCH STAVEB. ... ZÁKLADOVÉ POMRY dle...

Documents

Transcript of ZÁKLADY SKELETOVÝCH STAVEB - cvut.cz · ZÁKLADY SKELETOVÝCH STAVEB. ... ZÁKLADOVÉ POMRY dle...