ZAKLÁDÁNÍ STAVEB

1.            Zemina jako pracovní prostředí

Hornina a)pevná (skalní poloskalní) b) zemina 1) soudržná (jílová) 2) nesoudržná 3) organická (rašeliny) 4) umělé (navážky, skládky).

Zeminy se skládají z pevných částic, vody a vzduchových mezer. Podle velikosti pevných částic se dělí na a)jemnozrnné (jíly C, hlíny M) b)hrubozrnné (písek S, štěrk G, valouny Cb, balvany B).

 

2.            Popisné vlastnosti  zemin ( zrnitost, objemová a měrná hmotnost, vlhkost)

ZRNITOST - % zastoupení zrn (křivka zrnitosti) – základ názvu = podstatné jméno + složka příd.jméno, příměs se značí pomlčkou.

Číslo nestejnozrnnosti Cu = d60/d10

Číslo křivosti Cc =(d30)2/(d10.d60)

Cc=1-3 a Cu6 > SW jinak SP

Index plasticity Ip…pro F5-F8

Index konzistence Ic

OBJEMOVÁ A MĚRNÁ HMOTNOST – 3 fázový systém – po vysušení 2 fáze.

Objemová hmotnost γ=m/V

Objemová hmotnost po vysušení  γd=Gd/V

Objemová hmotnost pod hladinou vody γsu= (1-n).(γs-γw)

Měrná hmotnost γs=Gd/V-Vp

Pórovitost a číslo pórovitosti n=Vp/V; e=Vp/(V-Vp)

Hutnost Ip

Vlhkost w=(mw/ms).100%

Stupeň nasycení Sr=(Vw/Cp).100%

 

3.            Plasticita, voda

Atterberovy meze 1)smrštění ws 2) plasticity wp 3) tekutosti wl (udává se vlhkost v %)

Diagram plasticity pro jemnozrnné zeminy – užití pro zatřídění, když je jemnozrnných částic f>65% (F5-58)

Ip=wl-wp

Ic=(wl-w)/lp (>1=pevná až tvrdá;1-0,5=plastická-tuhá;0,5-0=plastická-měkká;0=kašovitá)

w=(mw/ms).100%

 

4.            Propustnost, stanovení

Propustnost zeminy zjistíme rychlosti v

Rozeznáváme dvojí proudění dle DarcyhoLamnární (Darcy), Turbulentní (Reynolds)

Stanovuje se buď 1)Empiricky – orientačně 2) Zkoušky a)Laboratorní určení součinitele filtrace s konst.gradintem b)polní – čerpací, vsakovací

 

5.            Zkoušky stlačitelnosti, provádění, vyhodnocení

a)laboratorní zkoušky – pomocí OEDOMETRU => Eoed = Δσ/Δε

b)polní zkoušky – 1)zatěžovací – Edef = Δσ.d/ΔS.(1-v2) (ΔS hloubka tlaku pod objektem)

2) Ep= 2.(1+v).(Vr+Vm).Δσ/ΔV (výsledkem zkoušky je presiometrická křivka

Modul pružnosti E=Δσ/Δεp

Modul smykového přetvoření G=E/(2.(1-v))

Zkoušky se provádí na neporušených vzorcích; stlačení je způsobeno svislým napětím

 

6.            Vliv opakovaného zatížení, prosedavost

Prosedavost je způsobena změnou struktury zeminy (nevyvolá ho zvětšení zatížení) a popisuje se součinitelem poměrné prosedavosti im – určíme ho 1)pomocí jedné křivky 2)pomocí dvou

 

 

7.            Konsolidace

Jílovité zeminy dlouho konsolidují a je potřeba znát sedaní v čase a k tomu slouží souč. konsolidace cv

cv= T.hc2/t (hc=nejdelší drenážní dráha)

Stlačení je charakterizováno Δh=σ.h/Eoed=A/Eoed

Primární a sekundární konsolidace.

Stupeň konsolidace U (%)=stlačení v čase =Aef/A

Časový faktor T

 

8.            Pevnostní charakteristiky, zkoušky, smykové pevnosti zemin

Smyková pevnost ovlivňuje návrh všech základů, násypů a prvků a je určena a) smykovými zkouškami laboratorně nebo in-situ b)aproximačně na základě obsahu vody, frakce, hustoty a penetračních zkoušek.

Laboratorní zkoušky triaxiální – stanovení smykové pevnosti; zkouší zeminy za osově symetrického stavu σ2=σ3; zkušební vzorek je namáhán v přístroji rostoucím osovým napětím, až do porušení; vzorek má tvar válce (v pravím triaxiálu tvar krychle).

Polní zkoušky

1) čelisťová (krabicová)-můžeme měřit jak vrcholové, tak i radiální parametry=ustálená pevnost

2)penetrační - dynamická nebo statická

3)vrtulková – vhodná pro měkké až tuhé jemnozrnné zeminy

záleží na průměru a výšce vrtulky

Smykové pevnosti – počáteční > kritické číslo pórovitosti > vrcholová a reziduální pevnost

9.            Průzkum staveniště

Etapy (předběžný, podrobný, realizační). Vhodnost staveniště (vhodné=(vodorovný terén i uložení vrstev, HPV pod ZS,pevná málostlačitelná půda) podmíněné podmínky=(jedna z věcí není splněna) nevhodné=(území nad ložisky nerostných surovin, chemicky znečištěné, blízkost zdroje pitné vody, kvalitní hosp, půda,sesuvná a záplavová území))

Základové půdy (vznik (magnetity,sedimenty,metamorfity), věk, mecha. vlastnosti)

10.          Geotechnické kategorie

Rozlišujeme základové poměry (jednoduché X složité) a náročnost staveb(nenáročné X náročné)

3GK: I.GK jednoduché+nenáročné,II.GK jednoduché+náročné/složité+nenáročné,III.GK složité+náročné

11.          Originální napětí

σor = původní napětí – svislé napětí od vlastní tíhy zeminy

12.          Napětí způsobená zatížením pro různé tvary základů

Předpoklady – náhrada za pružný poloprostor; látka ideálně pružná, homogenní, izotropní; platnost Hookova zákonu; malé výsledné deformace; platnost superpozice.

Steinbrenner – zatížení obdélníkové plochy – vznikají (konstantní napětí σk; originální napětí v hloubce d σer,d; skutečné napětí na základové spáře σd)

Napětí pod základem je pak σor = σol.Ir

13.          Typy plošných základů, chování základu

Pásy, patky, rošty, desky.

Chování z. – předpoklad =                                          skutečnost =

 

14.          Vliv hloubky založení, nestlačitelného a nehomogeního podloží

Vlivy – účel objektu, klimatické vlivy, geologický profil, HPV,úroveň založení okolních základů, nezámrzná hloubka

Vlivy nestračitelného podloží se řeší pomocí náhradních hloubek. Vliv nehomogenního (různé vlastnosti jednotlivých složek) podloží se řeší podle JEGOROVA > pás nebo BURMISTERA – kruh.

15.          Zatížení – typy, excentrická zatížení

Zatížení (stále X občasné (dlouhodobé, krátkodobé, mimořádné)

Kombinace zatížení pro 1. a 2. MS se uvažuje nejméně příznivé.

Základní – obsahuje stálé a občasné dlouhodobé. Mimořádné – obsahuje vždy stálé a občasné dlouhodobé, některé krátkodobé a jedno mimořádné.

Vd = Vn*γe

Excentrické zatížení = mimostředné (Vde = extrémní výpočtové zat., Vds = provozní výpočtové zat.

 

16.          Návrh podle mezních stavů

MS1 - únosnost – zjišťujeme stability zákl. půdy a přechod do plastického stavu (vývoj plast.oblastí a porušení zeminy při dosažení MS1)

Pro 1GK porovnáváme Vds s tabulkami. Pro 2FK a 3GK porovnáváme Vde s výpočtem otestovaných zákl. půd.

17.          Plastické oblasti pod základy, řešení Hansena

Plastické oblasti pod základy jsou části se stejným přetvořením

HANSEN (Brich-Hansen) – výpočet svislé únosnosti zákl. půdy

Rd = c*Nc*Sc*dc*lc+γ1*Nd*Sd*dd*id+γ2*bct/2*Nb*Sb*db*ib

N=souč. únosnosti; S=souč.vlivu tvaru základů; d=souč.vlivu hloubky založení; i=souč.vlivu šikmého zatížení; c=soudržnost;  γ12 objem.tíha zeminy nad a pod zákl.spárou

součinitel

 

 

 

18.          Svislá únosnost, nehomogení a skalní podloží

Nehomogenní podloží=různé vlastnosti složek základové půdy (obrázek několika vrstev s různou šrafou, různé tloušťky,různé φ,γ,c ) výpočet pro každou vrstvu zvlášť (γ = γi*Ai/A; φ= φi*di/d; c= ci*di/d)

Skalní podloží = ovlivňuje pevnost, kvalita a hustota diskontinuit (trhlin)

19.          Vliv vody na únosnost

HPV pod ZS - γ = γm (objem.tíha přirozeně vlhké zeminy)

HPV = ZS - γ = γ (γsu)

HPV na ZS - γ = γ ´+dw (γn - γ ´)/zs

 

20.          Vodorovná únosnost

Posunutí (v základové spáře) Hd≤Hu

Převržení Md≤Mu

Vybočení Vd≤Vu

 

21.          Příčiny a typy poruch

Příčiny –přetížení objektu, dynamické účinky strojů, změny HPV, pokles terénu poddolováním
Poruchy – sedání základů – rovnoměrné X nerovnoměrné (průhyb X náklon)
Sednutí (konečné, částečné, celkové,dílčí)

22.          Časový vývoj sedání

Primární (hydraulická)konsolidace – probíhá vytlačování vody z pórů
Sekundární konsolidace – bez vody, dochází k lehkému drcení zrníček

Reologické procesy základních látek – Hook, Sain-Venant, Newton
Kombinace blížící se chování jílových - zemin Maxwell, Kelvin, Bingham

23.          Druhy výpočtů

Model deformace Edefpodmínkou je homogenni podloží s= σol*b*α*(1-v2)*mr/Edef
podmínkou je nehomogenní podloží s=SUMA(σzi*mi*hi/Eoed,i)

Součinitel stlačitelnosti c - s=SUMA(hi*/c*ln(σzi+σori/ σori))

Teorie pružnosti – s=σol*b*f/Em….s= σol*b*α(1-v2)/Em (homogenní prostředí)
Norma - s=SUMA(σzi-mi* σori*hi) /Eoed)

24.          Typy pažících konstrukcí

Podzemní stěny – souvislá stěna do hloubky několika desítek metrů; různé tvary; různé materiály (prefa,beton), z pažící suspenze (jíl+voda),samotuhnoucí suspenze (cement+voda+bentonit+chemikálie)
Pilotové stěny – provrtané piloty, bez mezer, s mezerami, s pažnicemi v mezerách, micropiloty
štetovnicové stěny – LARSEN

Záporové pažení

 

 

 

25.          Rozpěrné systémy

Zajišťují podepření vlastního pažení pomocí kce umístěné do vnitřního prostoru jámy
mohou být po výšce pažící stěny a z hlediska trvání mohou být (trvalé X dočasné)

1) Dočasné – ve formě dřevěných, ocel. nosníků, které přenášejí tlaky pažené stěny do horniny(rozpěry, vnitřní rámy, příhradový rám)
2)Trvalé – ŽB, výjimečně ocel a v objektu jsou většinou v podobě stropu

 

26.          Kotevní systémy – druhy, způsob návrhu

Přenáší značné tahové zatížení do hornin (kotevní prvky X injektované kotvi).

Základem je vyvrtat vrt o d=100-200 mm – do něj vložíme kotvu > zpevní se a předepne na požadovanou sílu.
Kotvy budou namáhány (dočasně X trvalé). Typy – pažící stěna, pilota, pilotová stěna, studna.
Injektované předpjaté (zemní) kotvy (obrázky!!!)

 

27.          Opěrné a zárubní zdi – dimenzace

Druhy Gravitačníodolává vlastní vahou; S odlehčenou ŽB deskou ; Úhelníkové; Deska se žebry do výšky 5-8 m; prefabrikované; montované
Dimenzace – posouzení – stabilita zákl. půdy; pootočení zdi; spolehlivost proti překlopení a posunutí a porušení masivustatika svahu

28.          Zemní  tlaky, rozdělení, podmínky aktivizace

Druhy tlak v klidu Ss; aktivní zemní tlak Sa; pasivní odpor Sp
Princip určování – teorie mezní rovnováhy; rovinná úloha; předpoklad rovinných kluzných ploch

 

29.          Aktivní, pasivní a tlaky v klidu

Aktivní – nesoudržné zeminy ….soudržné                          Pasivní – nesoudržné                                   soudržné

 

 

Tlak zeminy v klidu – zemina za kcí se nedeformuje

30.          Tlak zemin na pažení

Velikost a rozdělení ovlivňuje-vlastnosti zem. ; výška kce resp. hloubka jámy; tuhost kce; stavební postupy a rychlost
Účinky rozepření kce

31.          Účinky vody na zatížení

Změna vlastností (při změnách hladiny); hydrostatický tlak na stěny; proudový tlak (rozlišení směru proudění); změna objemové hmotnosti

 

32.          Zlepšování vlastností zemin

Výměna zeminy – podsyp pod základem – štěrk; plomba – výměna neúnosné zeminy v omezené části půdorysu; polštář – náhrada pod celým základem
Zhutnění – zvýší obj.hmotnost, smykovou pevnost, stlačitelnost, propustnost
Injektování – zavedení tekuté směsi do podlaží a její následné ztvrdnutí
Odvodnění – vertikální drény, geodrény
Jiné způsoby – vápenné piloty, zmrazování, vypalování, vyztužen zeminy (geotextilie, hřebílková.,lehké opěrné stěny)

33.          Druhy hlubiného zakládání
piloty, studně, kesony, podzemní stěny.
Důležité pro návrh – zatížení, idealizace geo.profil, mat. model základu.
Piloty – přenos zatížení (patou-opřená X pláštěm-plovoucí X obojím-vetknutá); rozměry – malé průměrové(<0,6m), velkoprůměrové (makrotpiloty), kořenové piloty; mat – dřevo,ocel,beton
Studně –
kce valcovitého nebo hranolovitého tvaru; otevřené dole i nahoře; do země podhrabováním; dnes nahrazena pilotami(mikropilotová stěna)
Kesony –
duté těleso uzavřené stropem; spouštěno podhrabováním; dnes nahrazeno velkopůměrovými pilotami

34.          Metody stability svahů
metoda mezní rovnováhy
metoda řešené napjatosti a deformace tělesa
metoda pomocí monogramů