Pozemní stavitelství I

Transkript

1 Pozemní stavitelství I Projekt VŠTE bez bariér Ing. Blanka Pelánková 2013 České Budějovice 1

2 Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. 1. vydání ISBN Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, 2013 Vydala: Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, Okružní 10, České Budějovice Za obsahovou a jazykovou správnost odpovídají autoři a garanti příslušných předmětů. 2

3 Obsah Kapitola 1 - Konstrukční systémy I - vícepodlažní stavby Konstrukční systémy vícepodlažních budov Konstrukční systém stěnový Konstrukční systém skeletový Konstrukční systém kombinovaný Superkonstrukce Kapitola 2 - Konstrukční systémy II halové stavby Halové stavby Konstrukční systémy namáhané převážně na ohyb Konstrukční systémy převážně tlačené Konstrukční systémy převážně tažené Kapitola 3 - Dilatace staveb Zásady dilatování nosných a nenosných konstrukcí Objemové změny Dilatační spáry z důvodu objemových změn Zásady řešení dilatačních spár v nosné konstrukci Rozdílné sedání Dilatační spáry z důvodu rozdílného sedání Zásady řešení dilatačních spár z důvodu rozdílného sedání Kapitola 4 - Výkopy a zemní práce Charakteristika zemin Charakteristické druhy zemin

4 Rozdělení zemin Rozdělení a mechanika zemin Podrobný průzkum zemin Zabezpečování výkopů Stabilita svahů Objekty v zemních stavbách Kapitola 5 - Základy I Zakládání staveb Přípravné práce Roznášení zatížení v základové půdě a vliv na sedání stavby Volba hloubky založení a vlivy základové zeminy Základy plošné Základové pasy Kapitola 6 - Základy II Základy plošné pro skelety Základové patky Základové pasy Základové rošty Základové desky Základové překlady Montované plošné základy Kapitola 7 - Základy III Základy hlubinné

5 Základy pilotové a pilotové rošty Šachtové pilíře a podzemní stěny Základové studny Kesony Kapitola 8 - Spodní stavba Spodní stavby masivní Spodní stavby skeletové Deska vetknutá mezi sloupy Deska mezi stropem a základem Deska s trámy vetknutými do sloupů Osvětlení podzemních staveb Šachta otevřená Šachta zavřená Izolace spodní stavby Kanály a kolektory Detaily hydroizolací Provádění drenáží Kapitola 9 - Svislé nosné konstrukce I Funkce a požadavky Technologické hledisko Zděné konstrukce spojované pojivem Kapitola 10 - Svislé nosné konstrukce II Vyztužené a předepnuté zděné konstrukce

6 10.2. Suché zdění Monolitické konstrukce Montované (prefabrikované) konstrukce Kapitola 11 - Svislé nosné konstrukce III Konstrukční řešení nosných stěn a sloupů Kamenné stěny Dřevěné stěny Vrstvené konstrukce nosných silikátových stěn Kapitola 12: Svislé nosné konstrukce IV Otvory v nosných stěnách Dělení otvorů v nosných stěnách Kamenné a cihelné překlady Ocelové překlady Překlady z keramických nosníků Překlady z lehkých betonů Překlady prefabrikované ze železobetonových nosníků Překlady monolitické Kapitola 13 - Komíny Dělení komínů Tah komínu a vliv umístění komínů na jejich správnou funkci Hodnocení komínů z fyzikálního a chemického hlediska Tlakové poměry a proudění Vliv spalin na kondenzaci a usazování sazí

7 Tepelně technické poměry v komínech Porušení komínového zdiva kondenzáty Konstrukce progresivních komínů Rekonstrukce a opravy komínů Použitá literatura

8 Kapitola 1 - Konstrukční systémy I - vícepodlažní stavby KLÍČOVÉ POJMY stěnový konstrukční systém, skeletový konstrukční systém, kombinovaný konstrukční systém, krabicový konstrukční systém, superkonstrukce, primární systém, sekundární systém CÍLE KAPITOLY ujasnit si přednosti a nedostatky stěnového, skeletového a kombinovaného konstrukčního systému a seznámit se se základním principem superkonstrukce. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 14 hodin VÝKLAD 1.1 Konstrukční systémy vícepodlažních budov U objektů s větším počtem podlaží jsou určujícími prvky konstrukčního systému svislé nosné konstrukce (stěny, pilíře, sloupy). Konstrukční systémy budov s větším počtem podlaží mohou být nejčastěji: 8

9 Stěnové Skeletové Kombinované Podle polohy svislých nosných konstrukcí v budově se rozlišují systémy: Podélné (nevýhodou je znesnadnění vedení instalací a zastiňování místností) Příčné (mají velkou tuhost) Obousměrné Konstrukční systém stěnový Typickým prvkem tohoto systému je stěna (deska). Sama o sobě je stabilní jen ve směru podélném, stabilita kolmo na tuto plochu je snížena vlivem snížení hmotnosti prvku a zmenšením základny. Z tohoto důvodu lze desku proti ztrátě stability zabezpečit tím, že jich několik vzájemně o sebe opřeme. Nicméně ještě musíme vyřešit šikmý tlak vzniklý kombinací dvou tlaků působících rovnoběžně s dvojicemi desek, který by mohl celou soustavu desek deformovat. Tomu lze zabránit dvojím způsobem: Vložením diagonál dimenzovaných úměrně tlaku Horizontální deskou spojenou se stěnami (deskami), ta pak převezme funkci výztužných diagonál Podle toho lze definovat princip konstrukčního stěnového systému tak, že: Je tvořen deskami ve třech navzájem kolmých rovinách. Nemusí však jít jen o tři roviny na sebe kolmé, ale obecně i v jiných vzájemných úhlech. To ještě nemusí jít o desky čtyřúhelníkové, ale mohou mít obecně tvar trojúhelníku, pětiúhelníku apod. podmínkou je prostorové rozložení ve třech rovinách. Desky jsou mezi sebou neposuvně spojeny. Může se jednat o spojení pevné (vetknutí) 9

10 nebo kloubové. Při vetknutí jednoho prvku do druhého zůstává úhel, který svírají, stálý i při předpokládaném namáhání (např. železobetonový trám a průvlak). Kloubem se spojují dva prvky tak, že se vzájemně nemohou posunout, ale mohou se pootočit (např. deska stropu opírající se přes kloub o sloup). Protože obvykle jde o rozmístění desek v rovinách vzájemně kolmých, vytváří se jimi jakási krabice, a proto se někdy používá i označení krabicový konstrukční systém. Obr. 1 - Konstrukční systém stěnový - podélný (šipky vyznačují směr pnutí stropů) Obr. 2 -Konstrukční systém stěnový - příčný (šipky vyznačují směr pnutí stropů) 10

11 Obr. 3 - Konstrukční systém stěnový - obousměrný (šipky vyznačují směr pnutí stropů) Zdroj: Doc. Ing. Václav Kupilík, CSc. a Ing. Karel Sedláček, PhD. skripta Pozemní stavitelství I Konstrukční systém skeletový Jak naznačuje pojem skelet (kostra), jde o další stupeň koncentrace konstrukčního materiálu na nejnutnější nosnou strukturu stavby. Principem skeletového systému je důsledné použití tyčových prvků (sloupů, trámů neboli stojek a příčlí) rozmístěných ve třech na sebe kolmých směrech a vzájemně spojených vetknutím. Vyjmeme-li z celé skeletové soustavy základní skladebnou jednotku, tvoří ji tři prvky - dva sloupy a jeden trám. Tato jednotka je skeletovým rámem. Obr. 4 - Systém skeletové soustavy z hlediska statiky Na skeletovém rámu je možno objasnit základní účinky zatížení, a to tak, že lze sledovat deformaci osových čar, a to za různých směrů zatížení (svisle či horizontálně) a různých způsobů upevnění rámu k podloží. Nejběžnější jsou případy reprodukující vetknutí do podlaží tím, že jednotlivé rámy nad sebou jsou spojeny opět vzájemným vetknutím. Tak je možno vytvořit patrový rám o jednom poli. Řazením vedle sebe by vznikl patrový rám o více 11

12 polích a konečně řazením v prostoru a ve třech rovinách vzájemně kolmých dvou svislých a horizontální vzniká konečná představa prostorového rámu. Obr. 5 - Systém skeletové soustavy od rámu až k prostorovému pojetí odvodit: V této formě je již schématem stavební konstrukce. Z předchozích poznatků lze Zatížení kteréhokoli prvku skeletu jednotlivě, uvádí do akce skelet jako celek. Účinek zatížení prvku se sice roznáší na celou soustavu, ale míra tohoto účinku klesá z prvků sousedních na vzdálenější. Každý z prvku skeletu, ať sloup nebo trám, je namáhán ohybem. Skeletová konstrukce je obdobou stěnové s tím, že stěny jsou nahrazeny rámy. V důsledku toho ve srovnání se stěnovým systémem je skeletový méně tuhý (měkčí). Obr. 6 - Konstrukční systémy skeletové (vlevo podélný, uprostřed příčný a vpravo obousměrný) 12

13 Obr. 7 - Konstrukční systém skeletový - podélný (šipky vyznačují směr pnutí stropů) Obr. 8 - Konstrukční systém skeletový - příčný (šipky vyznačují směr pnutí stropů) Obr. 9 - Konstrukční systém skeletový - obousměrný (šipky vyznačují směr pnutí stropů) 13

14 Obr Konstrukční systémy skeletové (vlevo hřibový a vpravo bezprůvlakový) Obr Konstrukční systém skeletový - hřibový (šipky vyznačují směr pnutí stropů) Obr Konstrukční systém skeletový - bezprůvlakový (šipky vyznačují směr pnutí stropů) Konstrukční systém kombinovaný Vzájemné porovnání konstrukčních systémů ukazuje přednosti či nedostatky jednotlivých systémů. Jednou je to výrobně méně náročné zabezpečení prostorové tuhosti, jindy větší uvolnění užitkového prostoru, nebo větší možnost mechanizace výroby apod. 14

15 Využít přednosti a potlačit nevýhody jednotlivých systémů vede k jejich kombinaci. Tím vzniká systém, v němž každá složka si podržuje vlastnosti nového systému nezměněně, nebo vzniká systém, nebo vzniká nová varianta známých systémů. Těchto kombinací je nespočet, níže jsou uvedeny jen ty nejčastější. Obr Konstrukční systémy kombinované (vlevo příčné stěny, vpravo stěny využiti ve středových jádrech) Obr Konstrukční systém kombinovaný - podélný (šipky vyznačují směr pnutí stropů) 15

16 Obr Konstrukční systém kombinovaný - obousměrný (šipky vyznačují směr pnutí stropů) Superkonstrukce Superkonstrukce je nový výraz pro zvláštní, většinou ještě perspektivní, dvoustupňové konstrukce staveb, zejména staveb vysokých. Konstrukční soustava je rozdělena na dva řádově různé nosné systémy. Hlavní nosný systém (primární, nadřazený) superkonstrukce vynáší sekundární nosný systém. Sekundární systém skeletový nebo stěnový, s běžným rozponem, anebo perspektivní závěsný systém přenáší lokální účinky zatížení na superkonstrukci. Superkonstrukcí může být skelet velkých rozměrů (superskelet) nebo mohutné centrální jádro (věž) s velikými konzolami, popř. jiná zvláštní konstrukce. Základním principem staveb se superkonstrukcemi je soustředění zatížení do co nejmenšího počtu svislých podpor a tím podstatné uvolnění dispozice a vylehčení stavby. K použití superkonstrukci vede hlavně dnešní vzrůstající potřeba budovat účelným a ekonomickým způsobem i velmi vysoké věžové stavby, které dovolují větší využití pozemku a inženýrských sítí, větší soustředěnost výstavby a menší rozsah zemních prací a základových i střešních konstrukcí vzhledem k objemu budovy. 16

17 U mnohých takových staveb se stále více žádá souvislý prostor, co nejméně rušený svislými podporami v 1. podlaží, zatímco v horních podlažích stačí normální rozpony. Právě to umožňují superkonstrukce. Kromě toho, tvoří-li superkonstrukci centrální nosné jádro, je i velmi vysoká skeletová stavba dobře zabezpečena proti vodorovným silám větru, takže její sloupy jsou namáhány jen svislým zatížením a mohou být subtilnější. Superkonstrukce mají vyhlídky stát se v budoucnosti vyhledávanými konstrukcemi pro vysoké stavby především železobetonové. Zatímco u ocelového skeletu řešení statických problémů vysokých staveb a velkých rozponů nedělá valné potíže, klasický železobetonový skelet je ekonomicky omezen na 20 až 30 podlaží, protože při větší výšce dosahují sloupy příliš velkých průřezů (použije-li se tuhých komunikačních jader, je možno hospodárnou výšku zvětšit asi o 5 až 10 podlaží). Železobetonový skelet je však zatím materiálově i cenově dostupnější než ocelový, proto se pro velmi vysoké stavby jeví efektivní železobetonový superskelet, který bude pravděpodobně technicky opodstatněný asi od 30 podlaží a ekonomicky výhodný až při 50 nebo více podlažích. Nejprogresivnější řešení využívají superkonstrukci k uplatnění principu zavěšených (visutých) konstrukcí stropů a celých podlaží. Závěsný princip je založen na myšlence nahradit v konstrukci síly tlaku silami tahovými, čili nepodporovat vodorovné konstrukce zespodu sloupy nebo stěnami, ale zavěsit je pomocí táhel na horní superkonstrukci, tj. na mohutné příčle superskeletu nebo konzoly vyložené z centrálního nosného jádra stavby. Existuje již množství provedených staveb se superkonstrukcemi a byla vypracována řada dalších různých teoretických variant, jimiž ovšem všechny možnosti těchto systémů nejsou ještě ani zdaleka vyčerpány. 17

18 Obr Ukázka principu superkonstrukce - příklad č. 1 18

19 Obr Ukázka principu superkonstrukce - příklad č. 2 zdroje: Doc. Ing. Václav Kupilík, CSc. a Ing. Karel Sedláček, PhD. skripta Pozemní stavitelství I 19

20 STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: HÁJEK, P. a kol., Konstrukce pozemních staveb 1. Nosné konstrukce I. 3. vyd. Praha: ČVUT. ISBN HANÁK, M., Pozemní stavitelství: cvičení I. 6. přeprac. vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol., Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha. ISBN: LORENZ, K., Nosné konstrukce I. Základy navrhování nosných konstrukcí. 1. vyd. Praha: ČVUT. ISBN MATOUŠOVÁ, D., SOLAŘ, J., Pozemní stavitelství I. 1. vyd. Ostrava: VŠB TU. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Z jakých prvků se skládá skeletový systém? 2) Proč je výhodné použití kombinovaného systému? 3) Pro jaké stavby je vhodné navrhnout superkonstrukci? 4) Z jakých dvou nosných systému se skládá superkonstrukce? 5) Co je hlavním úkolem primárního systému superkonstrukce? KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad 20

21 Kapitola 2 - Konstrukční systémy II halové stavby KLÍČOVÉ POJMY deskové soustavy, vazníkové soustavy, rámové soustavy, obloukové soustavy, plošné tlačené konstrukce, klenba, skořepina, prutové struktury, lomenicové struktury, soustavy visuté, soustavy pneumatické, soustavy zavěšené CÍLE KAPITOLY - seznámení se s konstrukčními halovými systémy, které jsou namáhány převážně na ohyb, tlak nebo tah. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 6 hodin VÝKLAD 2.1. Halové stavby Objekty halového typu umožňují tvorbu volných vnitřních prostor s malým počtem vnitřních podpor nebo zcela bez nich. Užívají se zejména tehdy, nevyžaduje-li provozní uspořádání více výškových úrovní užitných prostor nad sebou. Konstrukce je nutné řešit v závislosti na zajištění jejich prostorové tuhosti, s ohledem na zachycení horizontálních sil u tlačených a tažených soustav, počítat s větší deformabilitou 21

22 konstrukce (především u tažených soustav). Podstatný význam má i interakce nosného subsystému a kompletačních (obalových) konstrukcí a celková stabilizace střešního pláště u tažených soustav. Z hlediska namáhání lze tyto typy konstrukcí rozdělit na: Konstrukční systémy namáhané převážně na ohyb Konstrukční systémy převážně tlačené Konstrukční systémy převážně tažené Obr Principy konstrukční systémů halových staveb (vlevo namáhaný na ohyb, uprostřed tlačený, vpravo tažený) Konstrukční systémy namáhané převážně na ohyb Základním prvkem v ohýbaném konstrukčním systému je ohybově namáhaný prostě uložený nebo vetknutý prvek přenášející především svislá zatížení. Veškeré zatížení na prostě uloženém prvku je přenášeno ohybovým namáháním uprostřed rozpětí. Únosnost pak závisí na průřezovém modulu nosníku a dovoleném namáhání materiálu. V případě zeje nosníková konstrukce v podepření vetknuta (konstrukce je tuhá), vznikne v oblasti podpory ohybový moment, který je přenášen i opěrnou (svislou) konstrukcí vzniklé rámové soustavy. V důsledku spolupůsobení opěrné konstrukce se snižují ohybové momenty v rámové příčli. Jelikož je horní pas nosníku i rámové příčle tlakově namáhán, je třeba zajistit stabilitu před vybočením. 22

23 Obr Statické schéma ohybově namáhaného prvku (vlevo prostě uložený, vpravo vetknutý) Tyto konstrukce lze dále rozdělit dle nosné konstrukce na: Deskové soustavy Vazníkové soustavy Rámové soustavy Deskové soustavy, jak je již z názvu patrné, jsou tvořeny různými typy desek (s vyztuženými žebry, komůrkové atd.). Navrhují se v rozponech do 24 m a v šířkách prvků do 3 m. Pro zajištění tuhosti jsou desky vzájemně stykovány. Obr Desková soustava - schéma soustavy 23

24 Deskové konstrukce ale mohou být tvořeny i z jednosměrně či obousměrně pnutých konstrukcí přenášejících zatížení ohybem v obou směrech. Soustavu pak tvoří desky z rovinných či prostorových příhradových vazníků. Obr Desková soustava - princip příhradové desky Vazníkové soustavy se skládají především ze střešních vazníků (nosníkových prvků) ukládaných na sloupy, průvlaky nebo stěny. Vazníky mohou mít různé tvary (přímopasé, pultové, sedlové, obloukové atd.), různé konstrukční řešení (plnostěnné, příhradové atd.) a různé materiálové řešení (železobeton, ocel, dřevo atd.). Na střešní vazníky jsou ukládány přímo plošné střešní prvky (žebírkové či kazetové panely s odlehčenou deskou) nebo střešní vaznice nesoucí střešní plášť. Obr Vazníková soustava 24

25 Rámová soustava přenáší v důsledku tuhého spojení rámový moment do rámové stojky. Nevýhodné namáhání stojek rámu ohybem lze částečně eliminovat návrhem spojité rámové konstrukce. Průběh ohybového namáhání v konstrukci je závislý na ohybové tuhosti stojky a příčle a je ovlivňován i náběhy. Vyšší moment se pak koncentruje v místech s vyšší ohybovou tuhostí. Rámové konstrukce mohou být ve formě vetknutého rámu, dvoukloubového či tříkloubového rámu či konzolového rámu. Konstrukce lze řešit z betonu (železobetonové konstrukce monolitické či prefabrikované), oceli (tenkostěnné či plnostěnné profily) nebo ze dřeva (plnostěnné či příhradové atd.). Obr Rámová soustava Konstrukční systémy převážně tlačené Je-li tvar obloukové či plošné konstrukce navržen ve tvaru tlakové čáry působícího zatížení (výslednicová čára nebo plocha), přenáší konstrukce zatížení tlakem. Jelikož tvar konstrukce je stálý, ale zatížení takové být nemusí, je část zatížení přenášena ohybovým momentem. Konstrukci je proto třeba navrhnout tak, aby přenášela převládající zatížení vlastní tíhou a sněhem. Díky tomu vzniká parabolický tvar tlačené konstrukce. Ke statickému působení tlačené konstrukce lze dospět tvarováním rámové konstrukce tak, aby ohybová namáhání rámu byla nulová. Opěrný systém pak přenáší svislé a vodorovné reakce obloukové (tlačené) konstrukce. 25

26 Obr Statické schéma rámového prvku a jeho úprava na obloukovou soustavu Tyto konstrukce lze dále rozdělit dle nosné konstrukce na: Obloukové soustavy Plošné tlačené konstrukce (klenby a skořepiny) Prutové a lomenicové struktury Obloukové soustavy mají opěrný systém dimenzován na vzpěrný tlak v kombinaci s ohybem. Vybočení v rovině oblouku brání tuhost průřezu konstrukce, z roviny oblouku pak tuhost střešní tabule i vlastní ohybová tuhost. Oblouky mohou být vetknuté, dvojkloubové či trojkloubové, nejčastěji je jako materiál použita ocel případně i železobeton. Vlastní konstrukce pak může být příhradová či plnostěnná. Rozpony těchto konstrukcí mohou dosahovat i 100 mm. 26

27 Obr Oblouková soustava Plošné tlačené konstrukce klenby. Klenby jsou namáhány vzpěrným tlakem a ohybem. Namáhání se přenáší přepětím průřezu vlivem převládajícího svislého zatížení. Konstrukčním důsledkem je masivní konstrukce klenby a omezená schopnost přenášet bodová zatížení. Pro správný návrh je důležitá znalost tvaru výslednicové čáry od zatížení vlastní vahou konstrukce. Jako materiál se používá převážně kamen či cihla. Ke správné funkci klenby je podstatný tvar výslednicové čáry od zatížení vlastní tíhou konstrukce. Tlakové čáry musí vždy zůstat uvnitř jádra průřezu (v případě obdélníku ve vnitřní třetině výšky). Obr Plošná tlačená konstrukce (klenba) 27

28 Plošné tlačené konstrukce skořepiny. Skořepiny mívají malou konstrukční tloušťku a ohybová namáhání přenášejí pouze v omezené míře. Stabilita tlačených částí je zajišťována využitím tvaru konstrukce o dvojí křivosti nebo spolupůsobením s výstužnými žebry a čely skořepin. Obr Plošná tlačená konstrukce (skořepiny) Prutové strukturální soustavy mají do jisté míry obdobné působení jako plošné konstrukce stejného tvaru. Principem plošné či prutové struktury je snaha o nahrazení statického působení plošné konstrukce prutovými prvky ze železobetonu, oceli či dřeva. Prutová struktura ve tvaru válcové klenby působí jako válcová skořepina upnutá do tuhých čelních stěn. 28

29 Obr.28 - Prutové struktury Lomenicové strukturální soustavy jsou vytvořeny z plošných trojúhelníkových elementů vytvářejících tuhou prostorovou soustavu. Vhodnou volbou tvaru lomenice lze docílit tvaru translační či rotační plochy. Obr Lomenicové struktury Konstrukční systémy převážně tažené Tyto konstrukce lze dále rozdělit dle nosné konstrukce na: Soustavy visuté Soustavy pneumatické Soustavy zavěšené 29

30 Visuté soustavy mohou být vazníkové, deskové, lanové a membránové. Prvky nemají ohybovou tuhost a jsou uspořádány paralelně či radiálně, v jednovrstvém či vícevrstvém uspořádání. Přenos zatížení probíhá prostřednictvím normálové síly v profilu a vodorovnou složkou podporované reakce. Tato složka namáhá opěrný systém vysoko nad terénem, což vyžaduje jeho efektivní konstrukční návrh. Obr Soustavy visuté (tažený vazník) Pneumatické soustavy jsou nesené přetlakem vnitřního vzduchu. Konstrukce je tvořena tenkou membránou předepnutou vnitřním přetlakem. V případě nízkotlakých konstrukcí činí přetlak v celém prostoru Pa a při velkých rozponech se stabilizuje kombinací s povrchovými ztužujícími lany. U vysokotlakých konstrukcí je přetlak vzduchu 0,1-0,5 MPa a je soustředěn v tzv. kostře (skeletu) objektu (žebrech, obloucích). Užívají se menší rozpony do 25 m. Obr Soustavy pneumatické (membránové plochy předpjaté přetlakem vzduchu přenášejí vnější účinky do podpor tlakem) 30

31 Zavěšené soustavy jsou konstrukce, jejímž principem je zavěšení střešní nosníkové konstrukce pomocí táhel ukotvených k tlačeným pilotám, obloukům či rámům atd. Jedná se o vícestupňový systém připomínající působení tzv. superkonstrukcí ve vícepodlažních budovách. Náleží proto k efektivním systémům pro zastřešení staveb velkých rozpětí (150 m i více). Obr Soustavy zavěšené 31

32 STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: HÁJEK, P. a kol., Konstrukce pozemních staveb 1. Nosné konstrukce I. 3. vyd. Praha: ČVUT. ISBN HANÁK, M., Pozemní stavitelství: cvičení I. 6. přeprac. vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: LORENZ, K., Nosné konstrukce I. Základy navrhování nosných konstrukcí. 1. vyd. Praha: ČVUT. ISBN MATOUŠOVÁ, D., SOLAŘ, J., Pozemní stavitelství I. 1. vyd. Ostrava: VŠB TU. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Jak můžeme rozdělit halové konstrukce z hlediska namáhání? 2) Jak můžeme rozdělit konstrukční systémy převážně tažené dle nosné konstrukce? 3) Jaké rozpony jsou běžné u pneumatických soustav? KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. 32

33 Kapitola 3 - Dilatace staveb KLÍČOVÉ POJMY dilatační celky, dilatační spáry z důvodu objemových změn, dilatační spáry z důvodu rozdílného sedání, jednostranné či oboustranné vykonzolování nosných vodorovných konstrukcí, vložené pole, úprava modulace CÍLE KAPITOLY naučit se principy dilatování nosných a nenosných konstrukcí. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 10 hodin VÝKLAD 3.1. Zásady dilatování nosných a nenosných konstrukcí Nesilové účinky, tj. objemové změny od teploty a vlhkosti, reologické účinky, změna tvaru základové spáry atd., vyvolávají v konstrukci účinkem vynuceného přetvoření mechanické stavy napjatosti, které často několikanásobně převyšují hodnoty namáhání způsobené běžnými silovými účinky, jako jsou např. svislé zatížení vlastní tíhou, vodorovné zatížení větrem atp. Abychom omezili a celkově redukovali tyto nepříznivé účinky, je účelné rozdělit konstrukci budovy a jednotlivé konstrukční části, které mají tendenci k rozdílným tvarovým změnám a rozdílnému sednutí, na menší části dilatační celky. 33

34 Dilatační spáry je třeba navrhnout v místech, kde lze předpokládat vznik extrémních namáhání, v místech náhlé změny tuhosti konstrukce, změny konstrukčního systému a uspořádání, v místech náhlé a výrazné změny zatížení, výšky konstrukce a v místech geologických zlomů a nepravidelností. Rozdělení konstrukce budovy a jejích částí dilatačními spárami na menší celky je preventivní opatření z hlediska pravděpodobného vzniku mechanických poruch a narušení konstrukce. Návrh dilatačních spár je také závislý na uspořádání a tuhosti nosného systému. Obr Struktura dilatační spáry Obr Ukázky dilatačních spár 34

35 Při návrhu dilatačních spár je nutné analyzovat účinky zatížení od teploty, vlhkosti, smršťování, dotvarování a změny tvaru základové spáry. Dilatačními spárami se rozděluje konstrukce budovy na jednotlivé části z důvodů zamezení přenosu účinků z jedné části konstrukce do druhé tak, aby nebyly narušeny požadované funkce konstrukce. Dilatační spáry se provádějí zejména z důvodu: Objemových změn Rozdílného sedání Kromě toho mohou sloužit k omezení přenosu dynamických účinků (otřesů) nebo k přerušení mokrých technologických procesů Objemové změny Dilatační spáry z důvodu objemových změn Vnější konstrukce jsou bezprostředně vystaveny cyklickým změnám vnějších teplot v čase, v průběhu dne a roku a změnám vlhkosti. Objemové změny konstrukčních materiálů a prvků mohou být způsobeny několika faktory: Teplotní objemové změny (změny teplot vnějšího i vnitřního prostředí) Změny vlhkosti materiálů Reologické změny materiálů (smršťování a dotvarování betonu aj.) Objemové změny v důsledku chemických změn materiálů Při návrhu dilatačních spár je nutné analyzovat všechny tyto účinky. Teplotní objemové změny (změny teplot vnějšího i vnitřního prostředí). Teplota je cyklický účinek způsobující objemové, rozměrové a tvarové změny prvků a konstrukcí. Řada stavebních konstrukcí má tvar i chování prutového (nosníkového) prvku, pro který je při působení změny teploty s konstantním průběhem po průřezu charakteristická délková změna. Při nekonstantním průběhu teploty po průřezu dochází k charakteristické tvarové změně k ohybové deformaci prvku. Zatěžovací teplota je rozdíl mezi max. teplotou a teplotou výrobní. 35

36 Obr Dilatační spára pro teplotní objemové změny (neprochází základem), vpravo detail vyztužení základu nad dilatací Změny vlhkosti materiálů. S narůstající vlhkostí u porézních materiálů narůstá i deformace, popř. délková změna. Změny způsobené vlhkostí jsou obvykle vyšší než např. změny způsobené teplotou. Zatěžovací vlhkost (rozdíl vlhkosti Δ u) se stanoví jako rozdíl max. a min. vlhkosti v posuzovaném místě a době vlhkosti, ve které byla konstrukce realizována. Pro omezení negativních vlivů vlhkosti je důležité provedení vhodných povrchových úprav (hydroizolačních vrstev a izolačních nátěrů) zamezujících vnikání vlhkosti do konstrukce. Reologické změny materiálů (smršťování a dotvarování betonu aj.). Smršťování je objemovou změnou, která bezprostředně souvisí s vlhkostí a strukturou hmot. Dotvarování vyvolává dodatečnou redistribuci vnitřních sil v nosných vzájemně spřažených konstrukcích. Tato redistribuce je v některých případech příznivá, v jiných případech způsobuje zvýšení napětí v konstrukcích s menším dotvarováním. Důsledkem namáhání může být v prvém stádiu nárůst napětí a deformací v některých částech konstrukce a v druhém stádiu vznik poruch a trhlin v těchto částech. 36

37 Objemové změny v důsledku chemických změn materiálů. Koroze materiálů, při které dochází ke vzniku korozních produktů, změna objemu. Důsledkem je změna objemu prvku se všemi negativními důsledky na vlastní prvky okolní konstrukce Zásady řešení dilatačních spár v nosné konstrukci Vnější konstrukce jsou bezprostředně vystaveny cyklickým změnám vnějších teplot v čase, v průběhu dne a roku a změnám vlhkosti. Dilatační čára musí probíhat celou konstrukcí včetně všech navazujících kompletačních konstrukcí (stropy, podlahy, obvodový plášť, střešní plášť aj.) s výjimkou základů. Naopak se základ v místě ukončení dilatační spáry vyztuží, aby nemohlo dojít k nežádoucímu nerovnoměrnému sedání, případně k tahovému porušení základu od cyklických dilatačních pohybů. Šířku dilatačních spár volíme mm. Navrhujeme pouze nutný počet dilatačních spár, ale současně takový, který je schopen eliminovat nebezpečí poruch. Dilatační spára by měla umožňovat pohyby ve všech požadovaných směrech. Počet dilatačních spár může být ovlivněn vhodným architektonickým a objemovým řešením objektu. Vhodné konstrukční řešení dilatačních spár v konstrukci z hlediska účinků objemových změn: Zdvojení nosných konstrukcí Jednostranné kluzné uložení Vykonzolování stropní konstrukce vložením pole s kluzným uložením Maximální velikosti dilatačních celků se určí statickým výpočtem. Zdvojené konstrukce mají dilatační spáru mezi dvěma konstrukcemi. A to buď mezi sloupy a průvlaky, či mezi dvěma stěnami. Základová konstrukce je vždy společná, to jest společná patka, pás nebo základová deska. Pohyb v dilatační spáře probíhá rozšiřováním či zužováním dilatační spáry ve vodorovném směru. 37

38 Výhodou je jednoduché a méně nákladné konstrukční řešení pro stěnové i sloupové systémy, nevýhodou pak použití pouze pro dilatace objemových změn a narušení modulové složky systému. Obr Konstrukční způsob zdvojení nosné konstrukce na společném základu Obr Dilatace zdvojenými štítovými stěnami Obr Provázání zdvojených sloupů Jednostranné kluzné uložení je určeno pro horizontální pohyb konstrukce. Jedna část je podepřena částí druhou a zároveň dochází k speciálnímu přenosu smykových sil. Je rovněž vhodné respektovat průběh ohybových momentů pro správné umístění dilatační spáry a zároveň zachovat malý odpor ve smykovém tření. 38

39 Výhodou je jednoduchost a ekonomická výhodnost, zachování modulace i jednoduché řešení základů stěnového i skeletového systému. Nevýhodou je obtížnější provedení kluzných spojů (použití ocelových plechů, ložisek). Obr Řešení jednostranného kluzného uložení Vykonzolování stropní konstrukce vložením pole s kluzným uložením si klade jako podmínku potřebné oddálení základů. Zároveň lze volit i možnost oboustranného vykonzolování. Velikost vyložení konzoly je optimálně 1/3 přilehlého rozponu. Obr Řešení vykonzolování stropní konstrukce vložením pole s kluzným uložením Od statického výpočtu velikosti dilatačních celků lze upustit, jsou-li velikosti dilatačních celků voleny tak, že splňují doporučené maximální hodnoty uvedené v normách. 39

40 Obr Max. délky dilatačních celků pro objekty ze ŽB či předpjatého betonu podle ČSN Maximální vzdálenost dilatačních spár ve zdivu na vápennou maltu: z pálených cihel 100 m z vápenopískových cihel 50 m z betonových tvárnic 50 m z přirozeného kamene 60 m ze železového betonu 40 m celků: U prostého či slabě vyztuženého betonu jsou max. délky monolitických dilatačních u chráněné konstrukce 30 m u nechráněné konstrukce 24 40

41 Obr Maximální přípustné vzdálenosti mezi dilatačními spárami v budovách s jednovrstvými zděnými stěnami Obr Maximální přípustné vzdálenosti mezi dilatačními spárami v budovách s ocelovou konstrukcí 41

42 3.3. Rozdílné sedání Dilatační spáry z důvodu rozdílného sedání Rovnoměrné sedání objektu nevyvolává v konstrukci žádná případná namáhání. Nerovnoměrné sedání má pak naopak za následek vznik značných namáhání. Nerovnoměrné sedání proto nejčastěji vzniká díky těmto důvodům: Nepravidelností podloží Rozdílným napětím v základové spáře Různým způsobem založení Časovým odstupem mezi realizacemi částí objektu Obecně se dá proto konstatovat, že důvodem rozdílného sedání jsou téměř vždy složité základové podmínky a to jak při vlastní realizaci stavby tak i během procesu užívání. Nepravidelné podloží může být způsobeno celou řadou vlivů, například tyto: Nepravidelné a šikmé uložení vrstev s rozdílnou stlačitelností Různá úroveň hladiny podzemní vody Poddolované území Dodatečné změny v podloží a v úrovni hladiny podzemní vody Obr Ukázka kombinace únosné zeminy - malá stlačitelnost a méně únosné zeminy - velká stlačitelnost 42

43 Rozdílné napětí v základové spáře je způsobené rozdílným sedáním. K rozdílnému sedání může dojít z těchto důvodů: Různou výškou částí objektu, orientačně lze stanovit, že při rozdílné výšce staveb o cca 10 m (3 podlaží) je nutné provést oddělení dilatační spárou. Samozřejmě je nutné brát zřetel na poměr výšky staveb, např. stavby 3 m a 12 m vysoké by dilataci mít měly, stavby 100 m a 115 m případně nemusí atd. Různým užitným zatížením v částech objektu, při kombinaci rozdílných provozů je vhodné uvažovat i o řešení dilatační spáry z hlediska zamezení přenosu otřesů a hluku (administrativa výroba, sklad knížek čítárna atd.). Nevhodným návrhem plochy jednotlivých plošných základů (kombinace plošných a hlubinných základů). Obr Ukázka rozdílného napětí v základové spáře (rozdílná velikost dvou vzájemně spojených staveb) 43

44 Různý způsob založení objektu. Jedná se především o kombinaci plošných a hlubinných základů. Toto řešení dovoluje například výrazné rozdílné výšky objektů, rozdílná užitná zatížení a také neprovádění dilatace z hlediska rozdílného sedání. Obr Ukázka rozdílného založení stavby (kombinace základových pilot a pasů) Časový odstup při realizaci různých částí objektu má význam tehdy, navazuje-li nová výstavba na objekt, u kterého proběhla větší část sednutí, následně je potřeba provést dilatační spáru a to i v případech shodných základových poměrů či stejného způsobu založení a zatížení Zásady řešení dilatačních spár z důvodu rozdílného sedání Dilatační spára pro eliminaci účinků rozdílného sedání musí umožňovat nezávislé sedání obou částí budovy, což znamená, že konstrukční řešení spáry i její výplň musí umožňovat vertikální posuny. Dilatační spára probíhá svisle stavbou všemi konstrukcemi objektu a musí procházet i základovými konstrukcemi, neboť eliminuje pohyby ve svislém směru. Základové konstrukce, musí být navrženy tak, aby nemohlo docházet k ovlivňování tlakových zón v podloží plošných základů, proto je vhodným řešením oddálení základových konstrukcí. Je třeba vždy dbát na vazbu na nosnou konstrukci. 44

45 Vhodné konstrukční řešení konstrukce: Jednostranné či oboustranné vykonzolování nosných vodorovných konstrukcí Vložené pole Úprava modulace (prostřídání nosné konstrukce a základů obou dilatovaných částí) Konstrukční varianta vloženým polem vyžaduje u vícepodlažní budovy dilatování značného počtu nosníků (desek), a proto je někdy nahrazována jednostranně kluzným uložením. Jednostranné či oboustranné vykonzolování nosných vodorovných konstrukcí si klade jako podmínku potřebné oddálení základů. Zároveň lze volit i možnost oboustranného vykonzolování. Konstrukční řešení je vhodné jak pro objemové změny, tak i pro nerovnoměrné sedání. Velikost vyložení konzoly je optimálně 1/3 přilehlého rozponu. Obr Ukázka jednostranného vykonzolování nosných vodorovných konstrukcí 45

46 Vložené pole je oboustranně kloubově uložený prvek (deska, průvlak, trám, panely), který má na každé straně dilatační spáru. Dilatační spáry je taktéž vhodné situovat tak, aby respektovaly průběh ohybových momentů do vzdálenosti cca 1/5 rozpětí od podpor tak, aby v místě dilatační spáry byl ohybový moment nulový. Následně lze lehce zachovat dimenze a modulace prvků. Pro případné zajištění i objemových změn je třeba umožnit prvku alespoň v jedné ze spár i horizontální posun (kluzné uložení). Výhodou je, že nevzniká výškový rozdíl v dilatační spáře (jen malé natočení) a lze zachovat modulaci. Nevýhodou je naopak nutnost dvou dilatačních spár, ekonomičtější náročnost, vyšší riziko poruch a obtížnější řešení kompletačních konstrukcí. Obr Ukázka dilatace pomocí vloženého pole Úpravou modulace lze eliminovat účinky rozdílného sedání, především v případech, kdy nelze zajistit dostatečnou vzdálenost základů jen vykonzolováním či vloženým polem. Vždy se však využívá na stavbě jako celku pouze v kombinaci s vykonzolováním či s vloženým polem. 46

47 Obr Ukázka řešení dilatace pomocí úpravy modulace Svislá dilatace mezi nižším a vyšším objektem: 47

48 48

49 49

50 Dilatace ve stavebních konstrukcích : 50

51 51

52 STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: HÁJEK, P. a kol., Konstrukce pozemních staveb 1. Nosné konstrukce I. 3. vyd. Praha: ČVUT. ISBN HANÁK, M., Pozemní stavitelství: cvičení I. 6. přeprac. vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: LORENZ, K., Nosné konstrukce I. Základy navrhování nosných konstrukcí. 1. vyd. Praha: ČVUT. ISBN MATOUŠOVÁ, D., SOLAŘ, J., Pozemní stavitelství I. 1. vyd. Ostrava: VŠB TU. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Jaké je vhodné konstrukční řešení dilatačních spár v konstrukci z hlediska účinků objemových změn? 2) Z jakých důvodů se zejména provádějí dilatační spáry? 3) Čím je způsobeno rozdílné napětí v základové spáře? KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. 52

53 Kapitola 4 - Výkopy a zemní práce KLÍČOVÉ POJMY Druh zeminy, těžní třída, pórovitost zeminy, vlhkost zeminy, sondy, kapilární vzlínavost, součinitel vnitřního tření, pažení, stabilita svahů, poruchy násypu, objekty v zemních stavbách CÍLE KAPITOLY naučit se základní pojmy a principy, se kterými se setkáváme u výkopů a zemních prací. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 8 hodin VÝKLAD 4.1. Charakteristika zemin Charakteristické druhy zemin Ornice neboli humus je nejhořejší, poměrně velmi tenká vrstva na povrchu země s rostlinnými a živočišnými zbytky. Před zahájením všech zemních prací se stahuje a ukládá stranou pro pozdější použití jako pohozu. Hlína je jílovitá zemina smíšená se značným množstvím křemenitého písku, se slídou, s vápenitými, železitými i organickými látkami. Obsahuje-li přes 40 % písku, označuje se jako 53

54 hubená, při obsahu písku pod 40 % je to hlína mastná. Držíme-li v ruce hlínu mastnou, lepí se a drží pohromadě, kdežto hubená se nelepí a rozpadá. Patří sem hlíny cihlářské, ohnivzdorné a kaoliny. Jíly jsou usazeniny hlinito-křemičité, skládají se z % jílovité zeminy a % i více oxidu křemičitého. Jsou vždy velmi jemné, bez písku nebo smíšené s jemným pískem, značně koloidní a pro vodu celkem nepropustné. Vodou nabývají na objemu, vysycháním se smršťují. Zvláštním druhem jílu je bentonit, který je velmi jemný, takže má vlastnosti látek koloidních. Přijímá mnoho vody až sedminásobek vlastní hmotnosti. Slín je jílovitá zemina obsahující % uhličitanu vápenatého, hořečnatého i jiných. Slinité půdy mají sklon ke svážení, a proto jsou velmi nebezpečné. Letek je tavitelná hlína obsahující směs hlinitého nebo vápenitého jílu, písku a slídy. Obsahuje % vápna. Vodu nepropouští, je o něco měkčí než jíl a v přírodě mívá břidličnatou strukturu. Do této skupiny náleží též lupek nebo jílovec, často obsahující uhlí. Spraš je jemný písčitý prach navátý větrem. Skládá se z vyššího obsahu vápenitých sloučenin a až z 50 % prachu, většinou křemičitého. Má proto menší tvárlivost než jíly a slíny. Spraš je žlutá až světlehnědá, takže bývá často zaměňovaná s hlínou. Mneme-li ji mezi prsty, je jemnější než hlína, poněvadž obsahuje zrnka písku menší než 0,1 mm. Nasává vodu a její propustnost pro vodu je velmi značná, protože je prostoupena vlasovými kanálky. Nepříjemnou vlastností spraše je její veliká vzlínavost: až 5 6 m nad hladinu spodní vody. Prohněteme-li ji však důkladně a řádně udusáme, je propustná pro vodu poměrně málo Rozdělení zemin Rozeznáváme 7 stupňů rozpojitelnosti a podle toho i 7 druhů hornin: 1. Horniny sypké: většinou nesoudržné zeminy, které lze přímo, bez kopání nabírat lopatou, a které se udržují ve výkopu obyčejně jen v mírném sklonu (kyprý písek, drobný neulehlý štěrk, prsť atd.); 54

55 2. Horniny rypné: většinou soudržné zeminy, které lze rozpojovat rýčem nebo lopatou. Udržují se obvykle i v příkrých sklonech, např. ulehlý hlinitý písek, písčité hlíny, suť, rašelina, vláčný jíl apod. 3. Horniny kopné: zpravidla velmi soudržné zeminy a horniny, které nelze rozpojovat bez krumpáče. Udržují se i ve sklonech skoro svislých (tuhé jíly a slíny, kamenitá ulehlá suť, ulehlý hrubý štěrk atd.) 4. Horniny drobivé (úlomkovité): skály, které lze ještě odlomit krumpáči, ale při jejich rozpojování se neobejdeme bez ocelových klínů a sochorů. Sem patří měkké skály (pískovce, opuky, rozpukané a tence vrstevnaté horniny jílovité břidlice, rozpukané vápence apod. 5. Horniny snadno trhatelné (lehké skály): skály, které se rozpojují zpravidla již trháním (trhavinami) např. pevné pískovce, vápence 6. Horniny nesnadno trhatelné (střední skály): skály, které nelze rozpojit bez trhání. Sem patří pevné horniny v mohutných lavicích jako dolomity, droby, ruly, rozpukané horniny vyvřelé apod. 7. Horniny velmi nesnadno trhatelné (skály těžké): skály velmi nesnadno rozpojitelné i trhavinami kompaktní křemence, rohovce, slepence s křemitým tmelem Rozdělení a mechanika zemin Rozeznáváme 4 těžní třídy: Do 1. třídy patří horniny sypké a rypné, do 2. těžní třídy zařazujeme horniny kopné a lehčí horniny drobivé, do 3. třídy náleží pevné horniny drobivé, horniny snadno trhatelné a lehčí, případě horniny nesnadno trhatelné, do 4. třídy patří ostatní horniny nesnadno trhatelné a velmi nesnadno trhatelné. Zemina se skládá ze zrn pevné horniny, která jsou uložena tak, že mezi nimi zůstávají větší nebo menší prostory zvané póry. Poměr objemu pórů V p k celkovému objemu zeminy V nazýváme pórovitostí zeminy n *%+. 55

56 Vlhkostí zeminy označujeme poměr váhového množství vody v zemině k hmotnosti suché části zeminy, a udáváme ji v % hmotnosti suché zeminy. U zemin soudržných, hlavně jílovitých a u jílů má obsah vody vliv na jejich konzistenci. Podle obsahu vody se mohou u zemin vyskytovat tyto stavy: tekutý, plastický, pevný a tvrdý Podrobný průzkum zemin Sondy mohou být: 1. kopané: sondové jámy, rýhy a štoly, 2. vrtané: vrtáky talířové, lžícové, dlátové, ventilové, nárazové s ventilem, jádrové 56

57 Výška kapilární vzlínavosti bývá udávána: u písků.. u hlinitých písků u hlíny.. 0,03 0,1 m 0,5 2,0 m 5,0 15,0 m Úhel vnitřního tření φ charakterizuje vnitřní tření v zeminách. Jeho příčinou je drsnost povrchu zemních částic, které se svými výstupky vzájemně zachycují. 57

58 Součinitel vnitřního tření závisí na: velikosti a tvaru zrn, mineralogickém složení, vlhkosti a ulehlosti zeminy. Úhel přirozeného sklonu tvoří sklon boků volně nasypané zeminy s vodorovnou rovinou Zabezpečování výkopů Zabezpečování výkopů se provádí roubením. Roubení se skládá z pažin, které se kladou vodorovně svisle nebo šikmo. Pažiny rozpíráme napříč výkopu převázkami a rozpěrami či rozpěrnými rámy, popř. podpíráme vzpěrami. Pažení může být dřevěné nebo ocelové. Pažení lze rozdělit na: příložné, zátažné, hnané, záporové. Obr Ocelové pažiny V soudržných zeminách není zpravidla nutné zabezpečovat stěny výkopu do hloubky cca 1,5 m, nezůstane-li delší dobu výkop otevřený, není-li v blízkosti jámy frekventovaný 58

59 provoz s otřesy. V nesoudržných zeminách může dojít k jejich sesouvání již při hloubce cca 0,7 m. Vodorovné příložné pažení s vodorovnými pažinami se v soudržné zemině používá do hloubky 8 m. Svislým příložným pažením se paží rýhy do hloubky až 5 m. Šikmé příložné pažení v rýhách se šikmými stěnami. Šikmé příložné pažení: a) v rýze, b) ve stavební jámě 59

60 Roubení jam s vodorovným pažením: a) zakládání budovy v proluce se zemním tlakem jen podél průčelí b) rozepření jámy se zemním tlakem ze všech stran 60

61 Obr Vodorovné řídké příložné pažení ve vyhloubené rýze 61

62 Zabezpečení stěn stavební jámy příložným pažením s použitím: a) kotvících kleštin b) šikmých vzpěr 62

63 Obr Svislé příložné pažení Pažení má vyčnívat min. 200 mm nad úroveň přilehlého terénu, aby vyhozený výkopek nepadal zpět. Zátažné pažení může být aplikováno jako: a) svislé, b) šikmé. 63

64 Svislé zátažné pažení: a) v rýze hloubky do 4 m b) v rýze nebo jámě hloubky přes 4 m Šikmé zátažné pažení Hnané pažení je těžký druh pažení, který je vhodný jednak pro hluboké výkopy a tlačivé zeminy, jednak pro méně soudržné zvodnělé zeminy. 64

65 Hnané pažení: a) v suché zemině b) pod hladinou podzemní vody Záporové pažení se používají od hloubky 5 až 8 m do cca 20 m. Zápory jsou nosníky průřezu I 300, vzdálené od sebe cca 2 m. Mezi zápory se postupně zatahují vodorovné pažiny tloušťky cca 100 mm. 65

66 Záporové pažení s rozpěrami z jednoho kusu: a) příčný řez, b) zatahování pažiny, c) detail opření rozpěry o záporu 4.3. Stabilita svahů U sypkých zemin neprosáklých vodou bude svah v rovnováze, bude-li se úhel sklonu svahu α rovnat úhlu vnitřního tření φ. U písků nenasáklých vodou bývá úhel vnitřního tření φ = 30 až 38, čemuž odpovídá sklon svahu 1 : 1 1/4 až 1 : 1 3/4. V praxi děláme ovšem úhel sklonu svahů menší než je úhel vnitřního tření, abychom je zajistili proti svážení. 66

67 Obr Stabilita svahu Na větších svazích je někdy třeba vytvořit pod násypy zdrsnění nebo zazubení. Stupně začínáme kopat u paty budoucího násypu a později na stupně již hotové. Stupně děláme zpravidla mírně skloněné ven, široké 1,0 m a tak vysoké, aby byl půdorys vodorovné i šikmé části stupně dohromady široký 2,0 m. 67

68 Obr Zazubení svahu U násypů mohou nastat tyto případy: a) poruchy přímo v násypu, b) svážení násypů po podkladu, c) Svážení násypů i s vrstvou základové půdy: při zatížení základové půdy, ve které jsou kluzné vrstvy rozmáčené vodou, těžkým násypem a) Poruchy přímo v násypu jsou ovlivňovány působením: 1. vody: násypové boky jsou choulostivé na rozjetí, zejména při méně vhodné násypové zemině, 2. mrazu: především u namrzavých zemin, 3. horka a škůdců: objemovými změnami u soudržných zemin, popř. nadměrným množstvím hrabavých zvířat (krtků, myší atd.), kteří provrtáváním násypových těles umožňují zatékání vody 68

69 Obr Rozjetí sypané hráze a) Poruchy přímo v násypu působením 2.) mrazu: Nebezpečí namrzání odstraníme úplně, odstraníme-li namrzavou zeminu až do hloubky namrzání, tj. cca do hloubky 0,80-1,0 m. Je-li hladina spodní vody dostatečně hluboko, je zde jen nebezpečí povrchové vody, kterou je nutno odvést a znemožnit jí prosakování do násypu. Když je však hladina spodní hladiny vysoko, takže by mohla nastat kapilární vzlínavost, je možno vzlínání vody přerušit vložením dostatečně silné (přes 0,5 m) vrstvy z nenamrzavé zeminy (písek, oblázky). Vrstvě, která musí sahat až do nezamrzající hloubky, tj. asi do 0,80 1,0 m, dáme příčný sklon 3-5 % (nebude však znečištěna zeminou např. rozvážením jiné zeminy). 69

70 Obr Ochranná vrstva proti vzlínání vody b) Svážení násypů po podkladu: Je-li násyp na svahu a na jílovitém podkladu, může se svážet, pokud voda hromadící se nad násypovým tělesem vniká pod násyp a rozmáčí podklad, který se stává kluzkým. Tyto případy se vyskytují zřídka, poněvadž nebezpečí je již zřejmé při stavbě násypu. Proti sjíždění lze zabezpečit násyp zachycením a odvedením vody násypem buď příkopem nebo drenáží. Mnohdy je však zapotřebí uložit pod násypem drenáž a svah řádně odstupňovat. Obr Svážení násypu po rozbředlém podkladu 70

71 Obr Zachycení a odvedení vody trativody Obr Zazubení a odvodnění svahu drenážemi 4.4. Objekty v zemních stavbách Tyto objekty zahrnují: a) opěrné zdi, b) zárubní zdi, c) obkladní zdi 71

72 a) Opěrné zdi: zhotovují se tam, kde je nutno zachytit násypové boky a kde není možno zhotovit svah v obvyklém sklonu pro nedostatek místa. Zdi mívají v příčném směru lichoběžníkový tvar se sklonem líce 1 : 1/5 až 1 : 1/6. Rubová plocha bývá obvykle svislá. Aby se za opěrnými zdmi neshromažďovala voda, nerozmáčela zeminu a tím nezvyšovala zemní tlak, musí být v opěrných zdech zřízeny odvodňovací otvory kruhového či čtvercového tvaru se stranou mm. Jsou od sebe vzdáleny 5 10 m a v jedné řadě či několika řadách nad sebou, vzdálených od sebe 1,0-1,5 m. Nejnižší otvory mají být alespoň 200 mm nad terénem, aby se nezanášely. Za rubovou plochou zdí se utěsní až ke spodní hraně nejnižších otvorů jíl, abychom zabránili vnikání vody pod základy. Obr Opěrná zeď 72

73 Obr Opěrná zeď s rubovou rovnaninou Obr Zárubní zeď 73

74 b) Zárubní zdi: se budují tam, kde je třeba zabezpečit výkopové svahy, tj. rostlou půdu. Jejich celkové uspořádání se podobá opěrným zdem, avšak jejich rozměry jsou menší. Sklon líce bývá 1 : 1/5 a rub je svislý. Obr Obkladní zeď c) Obkladní zdi: se provádějí tam, kde je třeba zabezpečit výkopové svahy ve zvětralých skalách. Mají zabránit dalšímu zvětrávání a uvolňování kamenů. Jsou jen slabě dimenzovány, poněvadž nepřenášejí žádné tlaky, nýbrž jen chrání zvětralý svah, k němuž mají být těsně přizděny. 74

75 STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: WITZANY, J. a kol., Konstrukce pozemních staveb vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol., Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Jaké rozeznáváme stupně rozpojitelnosti zemin? 2) Jaké máme sondy pro průzkum zemin? 3) Co víte o opěrných, zárubních a obkladních zdech? KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. 75

76 Kapitola 5 - Základy I. KLÍČOVÉ POJMY Zatížení v základové půdě, sedání stavby, hloubka založení, plošné základy, základové pasy CÍLE KAPITOLY - získat přehled o konstrukčních a statických zásadách pro navrhování plošných základových konstrukcí. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 10 hodin VÝKLAD Spodní stavba přenáší zatížení do základové půdy. Jedná se především o: Svislá zatížení od horní stavby Vodorovné reakce horní stavby od zatížení větrem Zemní tlak okolní zeminy 5.1. Zakládání staveb Slouží k přenášení sil od zatížení vrchní stavby a své vlastní tíhy na základovou spáru. Zemina působí na základ stejně velkou reakcí jako základ. Z této úvahy plyne, že základové konstrukce působí podobně jako obrácená stropní konstrukce. 76

77 Stavba má být založena tak, aby jednotlivé části objektu měly zajištěno rovnoměrné sedání do základové půdy, čímž se vyloučí vznik poruch a trhlin v konstrukcích. Druhy základů jsou: Plošné (pásy, rošty, patky, desky) Hlubinné podporují plošné základy (piloty, šachtové pilíře, studně a kesony) Přípravné práce Před začátkem stavby je nutné provést přípravné práce. Nejčastěji se jedná o průzkum staveniště z hlediska geologického složení základové půdy. Průzkum může být předběžný (slouží pro výběr staveniště) či podrobný (již na vybraném staveništi). Průzkum spočívá v provádění sond a zatěžovacích zkoušek základové půdy a zjišťování hladiny spodní vody. Sondy použité na průzkum jsou: Kopané (jámy, šachty) max. do 8 m (min. 1,2 x 1,8 m) Vrtané do 100 m hloubky o průměru 100 až 300 mm Beraněné Rozmístění a počet sond závisí na velikosti staveniště, půdorysném tvaru stavby a na zatížení (minimálně 3 sondy mají být mimo plochu budoucích základů a mají být vzdáleny 20 až 50 m od sebe). Hloubka sondy je taková, aby byla až na únosnou část zeminy (to jest na úroveň zákl. spáry). Po odběru vzorků se provedou laboratorní zkoušky a určí se geologický profil území a stanoví únosnost zeminy. Moderních metod používaných při průzkumu je celá řada (gravimetrické, magnetické, geoelektrické, radioaktivní, geotermické a geochemické) Roznášení zatížení v základové půdě a vliv na sedání stavby Návrh základů vychází z celkového zatížení (stálého a nahodilého) přenášeného do základů ze svislých konstrukcí. Základová spára je vodorovná rovina, kde se základ stýká se 77

78 základovou půdou a působí v ní kontaktní napětí. Tlaková zatěžovací síla se přenáší do hloubky půdy pod úhlem 45 až 60 (v závislosti na druhu základové zeminy) a s hloubkou pod základy se tlak zmenšuje. Obr Rozdělení tlaku pod základem 78

79 Obr Průběh napětí pod základovou spárou Vlastní půdorysný tvar základů má podstatný vliv na hodnotu stlačení zeminy. Tuhost základu hraje též podstatnou roli. U pružného základu může napětí v zemině dosáhnout až trojnásobku hodnoty průměru tlaku, na něž je základ počítán. 79

80 Obr Vliv tuhosti základu Obr Ukázka průběhu napětí u pružného základu 80

81 Obr Ukázka průběhu napětí - vlevo tuhý základ na tuhém jílu, uprostřed tuhý základ na písku a vpravo poddajný základ Při zakládání se nesmí zapomenout na vliv překrývání zatížení u základů umístěných blízko sebe. V těchto případech by se měl uplatnit do návrhu i vliv součtového sedání zeminy. Obr Ukázka vlivu překrývání zatížení u základů umístěných blízko sebe 81

82 Obr Ukázka vlivu překrývání zatížení u základů umístěných blízko sebe a následný pokles základu vlivem vyššího stlačení Obr Ukázka vlivu překrývání zatížení u staveb umístěných blízko sebe a následný vznik vyššího stlačení základové zeminy Stavba sedá i postupem času, kdy na základovou zeminu zatížení působí. Z tohoto hlediska je zvláště důležité znát složení základové zeminy z průzkumných sond. Obr Ukázka vlivu dlouhodobého zatížení na postupný růst stlačení zeminy 82

83 Na vliv sedání má samozřejmě i vliv excentricita zatížení, především u obvodových částí stavby, kde přenos zatížení do základové konstrukce není od nosných konstrukcí v naprosté většině případů centrický. Obr Rozdíl mezi přenosem zatížení do základové spáry, vlevo centrickým a vpravo excentrickým Volba hloubky založení a vlivy základové zeminy Hloubka založení má vliv na velikost sedání stavby, větší hloubka má vliv na snížení celkového sedání stavby. Hloubka založení je rozdíl úrovně základové spáry a nejbližšího bodu terénu u základů. Stanovuje se s ohledem na: Stabilitu a sedání stavby Klimatické vlivy (promrzání, vysychání půdy) Geologický a hydrogeologický profil půdy Minimální hloubka založení je dána klimatickými vlivy teplotou v zimním období a druhem zeminy. Díky tomu pak existuje přímá vazba na promrzání půdy. V případě promrznutí základové půdy pod základy, zde hrozí reálné nebezpečí zvětšení objemu zeminy pod základy (voda při změně skupenství na led zvyšuje svůj objem) a tím vzniku napětí a následně i poruch. V závislosti na promrzání půdy volíme hloubku založení takto: 500 mm skalní a poloskalní půdy, pod vnitřními stěnami 83

84 800 mm od upraveného terénu běžný terén (sypké zeminy mimo horské oblasti) mm od upraveného terénu běžný terén (soudržné zeminy mimo horské oblasti) mm v soudržných zeminách s hladinou spodní vody v hloubce menší než 2 m Obr Hloubka založení (základové spáry) v závislosti na účincích mrazu U horských oblastí je vhodné vždy navrhnout hloubku základu dle lokálních klimatických podmínek. Typ a druh zeminy je vždy určen na základě výsledků sond z průzkumu staveniště. V případě zjištění nevhodného typu zemin lze zlepšit základovou zeminu těmito způsoby: Nahrazení jinou zeminou (polštáře) Zhutněním, odvodněním Přísadami do zákl. půdy (injektáž, vápno nehašené + polit) Vysoušením 84

85 Obr Nahrazení soudržné zeminy namrzavé nenamrzavou Obr Negativní zvětšení objemu soudržné zeminy v novostavbách vlivem porušení dlažeb a hydroizolací 85

86 Obr K zabránění namrzání zeminy musí být tepelná izolace i pod dlažbou (ukázka řešení pro chladírenské zařízení) Na soudržných zeminách dochází vlivem zatížení k vytlačování vody z pórů a tím k částečnému rozbahnění a následně k poklesu základů. Proto se pod základy klade hrubý písek, štěrk či štěrkopísek ve funkci drenáže. Výška násypu musí zabezpečit isobaru pod základy tak, aby bylo napětí menší než je únosnost základové zeminy. Obr Ukázka použití štěrkopísku jako funkce drenáže pod základy (nutno uvážit nebezpečí zavodnění zákl. spáry s vyvoláním kluzu nebo poklesu ve vazbě na druh základové zeminy) 86

87 Obr Ukázka přenosu napětí v místě nahrazení zeminy zeminou jinou Namáhání základů tlakem Rozdělení napětí pod základy : Obr Čáry napětí v % 87

88 pro namáhání zeminy 0,15 MPa 5.2. Základy plošné Používají se tam, kde je dostatečně únosná základová půda v malé hloubce pod terénem. Velikost plochy základů závisí na vlastnostech základové půdy a na zatížení vlastní stavbou. Minimální hloubka založení je mm pod povrchem tak, aby byla základová spára v nezámrzné hloubce. Jako materiál se na základové pasy používá beton, kámen, železobeton a cihla. Dle tvaru lze plošné základy dělit na: Základové pasy Základové patky Základové rošty Základové desky Plošné základy se používají jak pro stěnové tak i pro skeletové systémy vícepodlažních staveb, tak i pro stavby halové. Plošné základy přenášejí zatížení do půdy svou plochou Základové pasy Průběžné zdi masivních staveb se obvykle zakládají na základové pásy. Protože pásy nejsou izolovány proti zemní vlhkosti, volí se materiál, který je odolný vůči účinkům vlhkosti (lomový ložní kámen, prostý beton, prokládaný beton a výjimečně při větších šířkách železobeton či prefabrikované dílce). Kromě železobetonových pásů se základové pásy zpravidla zhotovují bez bednění, přímo do vykopané rýhy. 88

89 Železobetonové pásy jsou vhodné tehdy, je-li šířka základové spáry větší než 3násobek až 4násobek tloušťky nadzákladového zdiva. Roznášecí úhel se volí okolo 30. Železobetonové pásy se bední do bednění, které je na podkladové mazanině o min. tloušťce 50 mm. Šířka základového pasu se vypočítává ze zatížení stavby a přípustného namáhání základové půdy. Rozšíření základového pásu pod zdí je min. 100 mm. Používají se tvary obdélníkové, lichoběžníkové, stupňovité, deskové či žebrové. Používají se pro založení stěn od zatížení kn/m 2, tomu například odpovídá příčka tl. 150 mm a výšky 3 m. (Lehčí příčky se ukládají přímo na vyztužený podkladní beton). Obr Ukázka ŽB pásů v ekonomické šířce 3-4 násobku tloušťky nosné stěny 89

90 Pásy v menší šířce jsou jednostupňové, ve vyšší šířce vícestupňové (zpravidla dvoustupňové) Obr Tři typy základových pásů (a - dvoustupňový, b - jednostupňový, c - jednostupňový zešikmený) U budov s příčnými trakty je nutno uvažovat zmenšení únosnosti základu pod sousední zdí a počítat pás jako část společného pasu s nižším namáháním zeminy. V základech je často třeba vytvořit otvor pro vedení instalací, takzvaný prostup přes základy. V takových případech nesmí být otvor v základech větší než polovina výšky základů, protože by se oslabily. Pokud je potřebný větší otvor, musejí se základy pod otvorem prohloubit nebo zvýšit nad otvorem. 90

91 Obr Konstruktivní změny základového pasu (zeď je nad pásem přerušena větším otvorem) Obr Konstruktivní změny základového pasu (zemina pod pasem je porušena prostupem) Obr Konstruktivní změny základového pasu (ukázka prostupů v pasu) 91

92 Obr Změna v úrovni základové spáry 92

93 Obr Konstrukce v blízkosti základů Aby nedošlo k porušení základové zeminy v tlakové oblasti, je nutno dodržovat určité vzdálenosti jiných konstrukcí od základu. Týká se hlavně ležatého kanalizačního potrubí, jehož vzdálenost od základu závisí na jeho hloubce pod základovou spárou. 93

94 Základy příček Příčky obvykle nevyžadují zvláštní základy a stačí jejich uložení na podkladní betonovou desku, která je případně pod příčkou zesílena. U značně stlačitelných zemin či těžších příček se doporučuje osazení příčky na překlad uložený na základových pásech zdí, do kterých je příčka upnuta zajistí se tak stejné sednutí příčky i nosných zdí a zabrání se vzniku trhlin. Obr Příčky z plných cihel o tloušťce 100 až 150 mm a výšce do 3 m nevyžadují zvláštních základů U značně stlačených zemin a těžších příček je vhodné osazení příčky na překlad uložený do základových pasů Zvláštní úpravu vyžadují základy při změně úrovně základové spáry a při zakládání v blízkosti jiných staveb. Pokud jsou základy nové stavby navrženy hlouběji, než jsou základy sousedního objektu, je lépe je podbetonovat. Naopak, pokud jsou základy novostavby v menší hloubce než sousední, musí se základ novostavby prohloubit až po úroveň základů sousedního 94

95 objektu nebo se musí s hraničním základem odstoupit, tak aby na sebe nepůsobily. Při změně úrovně základů se přechod mezi nižší a vyšší částí řeší z prostého betonu stupňovitě a z železobetonu náběhem. Velikost a rozmístění bloků závisí na zatížení překladu, únosnosti zeminy a na rozměrech překladu, pro které se volí prefabrikované prvky. 95

96 Montované základové pasy se montují z dílců (prefabrikátů). Pro rovnoměrné roznesení tlaku jsou nad pasy betonové bloky s vystřídanými styčnými spárami. Při nestejné výšce povrchu pasu se vybetonuje nad pasem vrstva mm. Obr Ukázka typů montovaných základových pasů STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: WITZANY, J. a kol., Konstrukce pozemních staveb vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol., Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Jak se mění napětí pod základem u centricky a excentricky namáhaných základových pásů a jaká je jejich přípustná max. excentricita, aby nedošlo k tahovým napětím v základové 96

97 spáře? 2) Kdy se používají základové železobetonové pásy, jaký mají příčný průřez a průběh výztuže pod sloupy, jaké je ekonomické hledisko pro rozměry patek ve vztahu ke sloupům? KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. 97

98 Kapitola 6 - Základy II. KLÍČOVÉ POJMY Základová patka, základový rošt, hřibová patka, vícestupňová patka CÍLE KAPITOLY získat přehled o konstrukčních a statických zásadách pro navrhování plošných základů ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 12 hodin VÝKLAD 6.1. Základy plošné pro skelety Základové patky Základy skeletů mohou tvořit: 1) základové patky: a) jednostupňové b) dvoustupňové 2) základové pasy 3) základové rošty 4) základové desky 98

99 1a) Patka jednostupňová: Při větším rozměru patky (větší než cca 2,0 m) se volí železobetonová patka s křížovou výztuží. Pro roznášecí úhel lze v závislosti na velikosti namáhání zeminy (tg α = 0,5-1,0) použít vzorec: tg α = 7 R d / (4 R d + 1,5) R d namáhání zeminy Př. Pro F = 1700 kn a R d = 300 kn.m -2 vychází plocha čtvercové patky a 2 : 1700 : 300 = 5,67 m 2 a = 2,40 m Po dosazení do vzorce tg α = 0,78 a výška patky h = 0,78.0,9 = 0,7 m Pro založení skeletových konstrukcí se navrhují většinou základové patky. Půdorys patky je čtvercový nebo obdélníkový do poměru (výjimečně kruhový). Podle výšky se rozlišují patky jednostupňové nebo vícestupňové. Patky se zhotovují obvykle z prostého betonu nebo ze železobetonu. Roznášecí úhel se volí stejně jako u základových pásů. Patky montovaných skeletů jsou zpravidla prefabrikované. U vícestupňových patek z prostého betonu, do nichž jsou zakotveny monolitické železobetonové sloupy, se na horní díl používá kvalitnější beton, spodní díly mohou být zhotoveny z betonů méně kvalitních. Základové patky z prostého betonu navrhujeme především pod sloupy skeletu. Podle namáhání sloupu přenášejí v základové spáře dostředný nebo mimostředný tlak. Od tohoto zatížení je také odvozen tvar patky, který je čtvercový nebo obdélníkový, většinou až do 99

100 poměru 2:3. Patky můžou mít různé tvary, jednostupňové, dvoustupňové či lichoběžníkové. Prostý beton se volí u menších rozměrů základových patek (cca do 2 m). Obr Druhy základových patek z prostého betonu (vlevo jednostupňová, uprostřed dvoustupňová a vpravo lichoběžníková) Základové patky z železobetonu navrhujeme tehdy, pokud nemůžeme použít patku z prostého betonu (důvodem může být např. vysoká hladina podzemní vody, ohrožení sousední stávající budovy přitížením základové půdy apod.). Patku navrhujeme jako křížem vyztuženou desku (zatíženou ze spodu) pro zachycení napětí v základové spáře a pokud je třeba, přidáváme i smykovou výztuž (u patek, které mají větší výšku než vyložení není třeba smykové výztuže). 100

101 Obr Druhy základových patek ze železobetonu včetně ukázky jejich vyztužení ŽB patku posuzujeme obdobně jako ŽB konzolu (ohyb + smyk). Křížová výztuž se volí při větším rozměru (např. nad 2 m) Malé výšky patek jsou nebezpečné, jelikož hrozí riziko propíchnutí patky sloupem vlivem smyku. Lze samozřejmě volit i možnost kombinace základové patky z prostého betonu a železobetonu. V případě, že je nutná vodotěsná izolace provede se hydroizolace do vany sestávající z betonového dna a bočních stěn. Při betonování patky přímo do zeminy musí být provedena podkladní vrstva z hubeného betonu o tloušťce mm, aby nedošlo ke korozi výztuže. 101

102 1b) Patka dvoustupňová: U patek z prostého betonu roznášecí úhel podle velikosti namáhání a podle druhu betonu se volí stejně jako u základových pasů z prostého betonu. Ocelové sloupy je nutno založit na přechodný roznášecí prvek vytvořený ze 2 křížících se vrstev traverz. Obr Ukázka kombinace základových patek z prostého betonu a železobetonu nebo může být spodní stupeň z hubenějšího betonu než vrchní Při menším rozměru (a 2 m) jsou výhodné patky z prostého betonu, dvoustupňová patka se lépe izoluje. 102

103 Při mimostředném tlaku pro rovnoměrné roznesení tlaku pod základovou spárou se volí patka nesouměrná. Při hranici sousedního pozemku jsou patky značně mimostředně namáhány. Nejjednodušším případem je řešení, že se sloupy odsadí od sousední hranice tak, aby na vlastním pozemku bylo možno provést patku centricky zatíženou. U sousední hranice je však nutno uvažovat případné součtové zatížení zeminy, které je velmi často příčinou poruch na sousedním pozemku. Obr Varianta centricky zatížené základové patky 103

104 Z ekonomického hlediska jsou základové patky výhodné do maximálního rozměru poloviny osové vzdálenosti sloupů (hluboké výkopy, nákladné pažení výkopu). Obr Ekonomické hledisko návrhu základových patek Základové pasy Společný základ pod řadou sloupů tvoří železobetonový pás. Volí se pro zakládání v méně únosných zeminách proměnného složení, u konstrukcí střídavě dynamicky namáhaných (např. těžké jeřábové dráhy). Průřez pásu je obdélníkový a při větší výšce pasu je výhodný tvar obráceného T průřezu. 104

105 Základové rošty Je to soustava navzájem kolmých základových pásů. Základové rošty se navrhují pro skeletové konstrukce založené na nestejnoměrně stlačitelných zeminách v poddolovaném území apod. Železobetonové pásy roštů mají převážně jednoduchý obdélníkový průřez, tvar průřezu bývá stejný jako u železobetonových pásů. Při větší výšce pásu je však vhodnější tvar obráceného písmene T (žebrový) a ke zvýšené tuhosti se spoje pásů často zesilují koutovými náběhy. Obr Křížením základových pasů vzniká základový rošt Základové desky Tvoří základ budovy v celém jejím půdorysném rozsahu. Použijí se, když vypočtená šířka základového pásu vychází tak velká, že by mezi souběžnými pásy zbývalo již jen málo zeminy (u výškových, popřípadě těžších staveb na méně únosné zemině). Použití základové desky je nutno vždy dobře uvážit, poněvadž je jednak dosti nákladná a náročná na spotřebu hmot, jednak, zvláště při nedostatečném stupni vyztužení, podléhá poruchám vlivem nerovnoměrného sedání budovy. 105

106 Navrhujeme je v případě málo únosné půdy, či nestejnorodého složení půdy v různých částech budoucího objektu či u staveb, výhodou je zabránění nestejnorodého sedání a dobrá izolace proti vodě. Princip základové desky je obdobný stropní konstrukci. Je to v podstatě obrácená stropní konstrukce namáhaná reakcí základové zeminy. Základová deska pod masivní stavby s konstantní výškou v celé půdorysné ploše. Tloušťka desky podle rozpětí a zatížení je v mezích 600 až 1200 mm. Výhodné je její spojení s podzemními betonovými zdmi, čímž se docílí velké prostorové tuhosti a odolnosti proti poruchám. Obr Ukázka řešení klasické základové desky Při větší hloubce traktu je možno užít kombinace trámů a desek. Oproti první alternativě je tato velmi neekonomická se zřetelem na bednění vysokých trámů. Trámy a desky jsou vetknuty do základových pozedních věnců. Vyrovnání povrchu trámů a zároveň podklad pod dlažbu tvoří prefabrikované desky. 106

107 Obr Kombinace základových roštů a desek V případě, že je základová spára nad hladinou spodní vody, lze v soudržných zeminách obrátit trámy do zeminy a betonovat přímo do výkopových rýh, čímž se uspoří bednění i horní prefabrikované desky. Obr Ukázka řešení základové desky s úrovní základové spáry nad hladinou spodní vody U staveb skeletových je základová deska obráceným stropem skeletu, proto je možno volit některý ze stropních systémů, který vyhovuje jak po stránce konstrukční, tak i po stránce ekonomické. Variantu podélných nebo příčných průvlaků a trámů s deskami je nutné řešit tak, aby horní plochy průvlaků a trámů byly v téže rovině. Průvlaky je nutno snížit za cenu silné výztuže a trámy převýšit. Z těchto důvodů a pro náročné bednění není tento systém výhodný. 107

108 Obr Ukázka možné varianty kombinace průvlaků a trámů s deskami Roštová soustava trámů s deskami křížem vyztuženými má malou tuhost desky a obtížnost vyrovnání roštové soustavy do horní plochy trámů, např. násypem mezi trámy. Obr Ukázka možné varianty roštové soustavy s deskami křížem vyztuženými Místo desky lze navrhnout klášterní klenbu nebo desku zesílenou soustavou trámů, které mají větší tuhost než jednoduchá deska. 108

109 Obr Ukázka náhrady základové desky klenbou (vlevo) či zesílenou soustavou trámů (vpravo) Hřibová konstrukce je obrácený hřibový strop. Tento systém je velmi výhodný po stránce výrobní i ekonomické a je také nejčastěji používaný. Jedinou nevýhodou jsou vyčnívající patky nad úroveň podlaží. Obr Schéma řešení hřibové konstrukce 109

110 Základová deska bez hřibových patek. Tato konstrukce nevyžaduje žádné úpravy a odstraňuje i nevýhodu hřibové desky, kde patky jsou viditelné. Může být použita u alespoň třítraktových budov. Obr Základová deska bez hřibových patek Základové překlady Lehké průběžné konstrukce (stěny nepodsklepených lehkých budov, obvodové zdi atd.) je možno založit na překlad, kterým se zatížení přenáší na základový blok se základovou spárou v nezámrzné hloubce. Obr Založení obvodových stěn 110

111 Obr Založení lehké budovy Obr Založení výplňového zdiva Montované plošné základy Vzhledem k proměnnému zatížení přenesenému na základy a k proměnné únosnosti základové zeminy je obtížné zavést typizované základové prvky. Proto dochází k atypickým základovým prvkům vyrobeným pro dané zatížení a příslušnou únosnost zeminy. Nevýhodou je též nutnost přesného výškového osazení prvků do výkopových jam. I po stránce ekonomické je třeba uvážit, že monolitické základy se betonují přímo do zeminy bez bednění, což je levnější. 111

112 Základové patky se užívají hlavně pro montované univerzální haly a pro stavby zemědělské. Jsou zpravidla dvoustupňové s dutinou pro vetknutí sloupu Základové pásy pod masivními zdmi se montují z dílců o délce mm. Pro rovnoměrné roznesení tlaku jsou nad pásy betonové bloky s vystřídanými styčnými spárami. Při nestejné výšce povrchu pasu se vybetonuje nad pasem vrstva tloušťky mm. 112

113 STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: WITZANY, J. a kol., Konstrukce pozemních staveb vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol., Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Jaké typy základů se mohou vyskytovat u skeletů? 2) Jaké mohou být úpravy u dvoustupňových patek? 3) Nakreslete 4 varianty konstrukčních úprav základových desek. KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. 113

114 Kapitola 7 - Základy III. KLÍČOVÉ POJMY Pilota, výpažnice, šachtový pilíř, keson. CÍLE KAPITOLY získat přehled o hlubinném zakládání ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 10 hodin VÝKLAD 7.1. Základy hlubinné Hlubinné základy jsou vhodné tehdy, je-li únosná základová zemina ve větší hloubce a plošné základy by nebylo ekonomicky, nebo vůbec možno realizovat. Podstatou hlubinného zakládání je přenést zatížení stavbou pomocí železobetonového základového překladu nebo bloku do sloupů nebo pilířů (pilot, studní, šachtových pilířů apod.), které jsou vetknuty do únosné zeminy nebo jsou o únosnou zeminu opřené. V některých případech, kdy na úroveň únosné zeminy nelze z ekonomických nebo provozních důvodů sloup opřít, se zřizují tzv. piloty plovoucí, které zatížení stavbou předávají zemině třením mezi pláštěm a zeminou (jejich povrch nesmí být hladký). 114

115 Základy pilotové a pilotové rošty Pilotu charakterizujeme jako stavební základový prutový prvek, který přenáší zatížení ze stavby na základovou půdu do hloubky. Pilotové základy jsou nejrozšířenějším druhem hlubinného zakládání. Volí se v případě, že únosná zemina je hluboko pod povrchem území popř. nedosažitelná. Piloty je možno uvažovat jako sloupové prvky čtvercového nebo kruhového průřezu, které přenášejí zatížení základových pásů nebo patek. Podle způsobu přenášení zatížení do únosné zeminy může být pilota: a) opřená prochází neúnosnou zeminou a opírá se o únosné podloží b) vetknutá nese zároveň odporem špičky i třením na plášti c) plovoucí nachází se celou délkou v méně únosné zemině, do níž přenáší zatížení pouze třením po celé ploše pláště Rozeznáváme piloty: a) osamělé jsou daleko od sebe a staticky se vzájemně neovlivňují b) skupinové staticky se ovlivňují posuzují se jako celek. Piloty jsou normálně namáhány na tlak. Mohou však být ve zvláštních případech namáhány na tah, ohyb nebo vzpěr. Podle materiálu se piloty dělí na: a) dřevěné používají se až do délky 10 m, ale hodí se jen tam, kde jsou trvale pod vodou proto se dnes téměř nepoužívají b) železobetonové železobetonové jsou namáhány rázem při beranění, tlakem po zatížení stavbou a ohybem při dopravě. Používají se do hloubky 10 až 15 m; c) ocelové vhodné nosníky I, kolejnice, trouby. Beraní se mnohem snadněji než dřevěné či železobetonové piloty; d) předrážené jsou betonové sloupy, které se betonují do dutiny předražené do zeminy. Jsou jedním druhem pilot hotovených až v zemině; další druhy jsou piloty výpažnicové a 115

116 vrtané. Používají se hlavně tam, kde únosnost železobetonových pilot nestačí a kde je třeba zhutnit podloží. Ve srovnání se železobetonovými pilotami není třeba čekat na tvrdnutí prefabrikátů, nemusí se hledat vhodné místo pro výrobu pilot a není nutno znát předem délku pilot. e) výpažnicové sestávají z tenké výpažnice, která se razí do zeminy pomocí vloženého jádra a pak se v zemině ponechá a zabetonuje. Ponechaná výpažnice chrání beton, pokud je měkký před vniknutím zeminy a agresívní vody. Výpažnice ale pilotu prodražuje, a proto musí být co nejlehčí. Pak ovšem nelze beranit údery na vršek a z toho důvodu se beraní údery na jádro vložené do výpažnice. Výpažnicové piloty se hodí zejména do měkkého jílu pro piloty délky asi do 25 m; f) vrtané jsou vhodné především v blízkosti a uvnitř budov, kde by škodily otřesy od beranění. Mezi vrtané piloty se obvykle řadí piloty průměru do 600 mm, kdežto piloty většího průměru, které jsou průlezné, se zařazují do šachtových pilířů; g) speciální jsou např. zatlačované používají se pro podchycování budov. Zatlačované piloty se skládají z krátkých kusů, které se postupně zatlačují do zeminy hydraulickým lisem. Průměr se volí min. 360 mm, aby bylo možno z trouby vybrat vniklou zeminu a tím zmenšit tření pilot při zatlačování. Jednotlivé kusy délky min.1,5 m se spojují na závit. Po zatlačení se trouba vybetonuje. OPŘENÉ PILOTY PLOVOUCÍ PILOTY 116

117 působení: Rozmístění pilot závisí na zatížení a jejich únosnosti, dle dělení podle vzájemného Osamělé piloty - piloty se vzájemně staticky neovlivňují, osová vzdálenost je přibližně 6d Skupinové piloty - piloty se vzájemně staticky ovlivňují a posuzují se jako celek 117

118 Rozmístění pilot může být čtvercové, obdélníkové či diagonální Min. vzdálenost opřených pilot je 2,5 d. Hranice je 70 mm. Rozmístění je ve čtvercové nebo obdélníkové síti, popř. i diagonálně. Zatížení na piloty se přenáší ze základových pasů, zdí a z patek sloupů. 118

119 Svislé piloty jsou namáhány tahem, např. zachycují-li vztlak, šikmé piloty pak, zachycují-li vodorovné zatížení. Na ohyb jsou namáhány svislé piloty vystavené vodorovnému zatížení. Na vzpěrách jsou namáhány piloty zatížené tlakem, tvořící součást vysokého roštu nebo tenké ocelové piloty procházející měkkým jílem a opírající se o skálu. Podle přenášení zatížení na základovou půdu lze piloty dělit na: Piloty tlakové piloty působí jako opřené, vetknuté nebo plovoucí. Opřené piloty přenášejí zatížení špičkou, kterou se opírají o únosné podloží, piloty vetknuté přenášejí zatížení špičkou vetknutou do únosné půdy a třením na plášti, piloty plovoucí přenášejí zatížení převážně třením v celé ploše. Piloty tahové Piloty namáhané ohybem Obr Různé způsoby přenosu zatížení pomocí pilot Piloty lze provádět mnoha způsoby, ty nejznámější jsou: Piloty beraněné (předem připravené, vháněné) Piloty předrážené (prováděné na místě) Piloty vrtané (prováděné na místě) 119

120 Piloty beraněné tato technologie se používá u dřevěných (do délky 10 m, při průměru d= mm), ocelových a ŽB prefabrikovaných pilot (hlava piloty se chrání čepcem (botkou) proti rozbití), které se do země zarážejí beraněním. Obr Ukázka železobetonové (vlevo) a dřevěné piloty s ocelovou špicí (vpravo) Na dřevěné piloty se smí použít jen zdravé, odkorněné dřevo (nejlépe borové nebo dubové) opatřené hloubkovou impregnací. Tloušťka dolního čela nosných pilot je min.250 mm, sbíhavost činí u jehličnatého dřeva činí 0,6 1,5 cm / 1 m délky. Piloty železobetonové jsou nejčastěji čtvercového průřezu, a to min. průřezu 300 x 300 mm do délky 8 až 10 m, při větší délce 350 x 350 mm. Výztuž čtvercových pilot bývá silnější než u sloupů (pruty průměru mm), protože musí vzdorovat kromě tlaku také ohybu. Zaberaněním ocelových pilot tvaru I se zemina mezi přírubami zhutní a pak nesou piloty odporem špičky v ploše rovné opsanému obdélníku třením, které se uplatňuje jen na plášti opsaného hranolu. Po doražení se hlava pilot odřízne a navaří se na ně tlusté plechy s otvory, které usnadňují podlití. Po doražení na tvrdou horninu se na patu navařují válcové nástavce, jejichž účelem je vytlouci jamku do skály. 120

121 Obr Ocelové piloty : a) nosníky b) tlustostěnné trouby opřené o skálu Piloty předrážené a výpažnicové hlavní použití je u železobetonových monolitických pilot. Provádí se pomocí beranice, betonové zátky a beranidla, kterým piloty vyhloubíme a následně vybetonujeme. Patří sem piloty vetknuté i plovoucí. Kratší piloty (3-6 m dlouhé) se betonují do dutiny vyražené jádrem (matricí), to jest dřevěnou, mírně konickou pilotou o Ø mm nebo se piloty betonují do ocelové výpažnice Ø mm při jejím současném povytahování (typ B např. Franki). 121

122 Obr Postup provádění předražených pilot: a) předrážení dutiny b) vytloukání paty c) pěchování piloty d) hotová pilota Předrážené piloty lze řešit systémovým řešením FRANKI. Výhoda tohoto systému spočívá ve větší únosnosti piloty v důsledku rozšíření paty piloty a třením o nerovný plášť piloty. Postup prací je následující: Výpažnice uzavřená betonovou zátkou se beraní do země. Po dosažení únosného podloží vsypeme do výpažnice cca 1 m betonové směsi. Výpažnici zavěsíme na lana a beranidlem vyrazíme zátku a udusáme ji vznikne pata piloty. Pilotu betonujeme za současného vytahování výpažnice (výpažnice musí být vždy ponořená alespoň 1 m v betonové směsi). Po vybetonování necháme beton uzrát. Podobným řešením je i systém SIMPLEX, provádí se obdobně jako předchozí, jen místo betonové zátky se používá litinové botky. U výpažnicových pilot se vkládá do výpažnice na její dno uzavírající zátka. 122

123 Obr Postup provádění - systém Simplex (uzavírací zátka) U systému Benoto (varianta 2) je dokonale fixovaná výpažnice průměru 0,6 1,0 m hydraulicky zatlačována při současném pootáčení. Z výpažnice je drapákovým zařízením zemina zvedána a šikmým výsypníkem přímo nakládána k odvozu. a) spouštění výpažnice b) zvedání výkopku drapákem 123

124 c) zvedání výkopku d) vybetonovaný pilíř Piloty vrtané této technologie se používá při zakládání na hranici souseda a ve stísněných podmínkách. Provádí se buď na sucho pomocí vrtáku nebo pomocí šnekového vrtáku s výplachem. Jako pažení se používá ocelová výpažnice nebo bentonitová suspenze. Mají buď stejný průměr po celé délce, nebo se směrem k patě zužují nebo jsou v patě a v hlavě rozšířeny. Nejmenší průměr vrtaných pilot je 0,25 m. Samostatnou skupinou jsou tzv. mikropiloty, které se využívají pro podchycení stávajících základů, v omezených prostorech. Vrty se paží bentonitovou suspenzí, pak se zasune ocelová trubka, kterou se vhání cementová kaše a kolem trubky se vytvoří dřík. Po jeho zatuhnutí proinjektováním zeminy v dolní části se vytvoří vysoce únosná patka. Při provádění piloty se porovnávají inženýrsko geologické poměry zjištěné při hloubení vrtu nebo vhánění piloty s výsledkem inženýrsko geologického průzkumu, který byl podkladem projektové dokumentace. Zjišťuje se zejména složení a vrstvení zeminy po celé délce prováděné piloty a druh základové půdy v její patě. Nastanou-li při provádění pilotáže odlišné skutečnosti od předpokladu průzkumu, vypracuje se další postup (mezi investorem, dodavatelem a projektantem). Kontrola pilot při realizaci pilot se vztahuje na: Geologické složení v okolí piloty Postup hloubení otvoru pro pilotu nebo postup vhánění piloty Betonování dříku piloty Hotovou pilotu 124

125 Obr Ukázka konstrukce mikropilot Obr Vrtané piloty : a) vytlačení vody b) betonování c) vložení výztuže do vyhloubeného vrtu 125

126 Ve zvodnělé zemině je třeba před betonováním odstranit vodu z vrtu stlačeným vzduchem. Do vrtu se vloží výztuž, pak se výpažnice uzavře čapkou a stlačeným vzduchem se z vrtu vypudí voda Šachtové pilíře a podzemní stěny Šachtové pilíře jsou hranolovité nebo válcovité betonové pilíře velkého průřezu, betonované do šachet nebo vrtů, které podpírají plošné základy. Válcovité pilíře se obvykle vrtají a nazývají se také širokoprůměrové piloty (od průměru 600 do 2000 mm). Šachtové pilíře jsou buď kopané nebo vrtané. Používají se do hloubky až 4 m, do které pilotování není ekonomické a při hloubce přes 4 m pro přenášení většího zatížení. Při větších stavbách se používají jen pilíře vrtané. Kopané šachtové pilíře jsou vhodné v zeminách suchých nebo s malým průsakem vody. Podzemní stěny jsou betonové stěny tloušťky 400 až 1500 mm, které se budují do hloubky až 78 m (hráz Sesquilla v Kolumbii). Bagrováním nebo vrtáním se hloubí rýha, která se vyplňuje bentonitovým výplachem, aby ji nebylo třeba pažit. Po vyhloubení se výplach vytlačuje z rýhy stejným postupem jako se betonuje pod vodou a rýha se zabetonuje. Obr Šachtové pilíře a podzemní stěny: a) šachtový pilíř, b) podzemní stěna 126

127 7.1.3 Základové studny Postup montáže základové studny: a) osazení studně b) spouštění a nastavení studně c) dosažení únosné zeminy d) vybetonování studně Základové studny jsou dutá válcová nebo hranolová dutá tělesa, dole i nahoře otevřená, která jsou zhotovena ze železobetonu. Studně se používají při zakládání pod hladinou vody a při zakládání ve zvodnělých zeminách. Postup provádění začíná od pláště, ten se po částech betonuje na povrchu stavební jámy a do zemně se spouštějí podhrabáváním (klesá vlastní tíhou). Po dosažení únosné vrstvy se dno zabetonuje a vnitřní část studně vyplní pískem, který se zhutní. Na takto vzniklé studni se poté zhotoví klasický plošný základ. 127

128 Obr Ukázka konstrukce základové studny napojení studně na železobetonový roznášecí pás Obr Tvar studně ve svislém řezu: a) svislá vnější stěna, b) dosedací plocha bez břitu, c) plechový břit Kesony Kesony jsou dutá tělesa uzavřená stropem, ze kterých se stlačeným vzduchem vytlačuje voda. K vytlačení vody je zapotřebí, aby se dosáhlo u břitu kesonu přetlaku rovného tlaku zvenku. Do kesonu pak mohou vstoupit pracovníci, kteří těží zeminu a tím keson 128

129 podhrabávají, takže keson klesá vlastní tíhou. Po klesnutí do žádané hloubky se vnitřek kesonu zabetonuje a keson tvoří hlubinný základ nadložní konstrukce. STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: WITZANY, J. a kol., Konstrukce pozemních staveb vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol., Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Dělení pilot podle způsobu přenášení zatížení (popis a schémata) a podle materiálu. 2) Jakým způsobem mohou být piloty namáhány (schémata) a kde se jednotlivé typy namáhání mohou vyskytovat? 3) Vysvětlete na schématech princip zakládání na studních 129

130 včetně technologického postupu. KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. 130

131 Kapitola 8 - Spodní stavba KLÍČOVÉ POJMY Spodní stavba, anglický dvorek, shoz, izolace proti tlakové vodě, kolektor CÍLE KAPITOLY - naučit se zásady při provádění spodních staveb. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 16 hodin VÝKLAD Spodní stavba navazuje přímo na základové konstrukce, ale jedná se stále o stavební část pod úrovní terénu. Do této kategorie patří části staveb nepodsklepených i podsklepených, jako jsou například podzemní či opěrné zdi, světlíky a šachty, atd Spodní stavby masivní Podzemní zdi masivních staveb jsou nejčastěji cihelné, tloušťky větší než 450 mm nebo betonové, tloušťky mm. S ohledem na průměrnou hloubku zdí 2 m je na tyto stěny velmi malý zemní tlak (proti tlaku působí velká hmotnost zdiva). Nejvhodnější hydroizolace je izolace plášťová, kde u betonových stěn zároveň nahrazuje bednění. 131

132 Obr Vliv zemního tlaku na konstrukci spodní stavby Obr Ukázka řešení masivní roznášecí zdi 132

133 Zeď by měla být rovnoměrně zatížená - pod pilíři by měl být proveden roznášecí prvek, například ŽB pás 8.2. Spodní stavby skeletové Cihelnou výplň v tloušťce 450 mm lze volit jen při ulehlé zemině a poměrně malé výšce (cca 1,5 m), neboť proti případnému tlaku zeminy působí jen malá hmotnost výplně. Při založení na patkách je výplň nesena základovým překladem mezi patkami. Obr Ukázka řešení spodní stavby skeletové konstrukce pomocí cihelné výpln 133

134 Místo cihelné výplně je výhodnější výplň betonová uložená na patky bez základového překladu, předsazení mm před sloup zajistí přenos tlaku zeminy do sloupů. Obr Ukázka řešení spodní stavby skeletové konstrukce pomocí betonové výplně Deska vetknutá mezi sloupy Tato varianta se používá při menší vzdálenosti sloupů a menší výšce stěny, jedná se zpravidla o železobetonovou konstrukci. 134

135 Deska mezi stropem a základem Obr Deska vetknutá mezi sloupy Při větší vzdálenosti sloupů lze desku vetknout do stropní konstrukce a základového pasu. Při založení na patkách je nutný překlad mezi patkami. V případě prolomení okny se vetkne deska do horního překladu mezi sloupy. Obr Deska mezi stropem a základem 135

136 Deska s trámy vetknutými do sloupů Při větší výšce se kombinují trámy s deskami, jelikož je stěna namáhána účinkem tlaku (trojúhelníkovým zatížením) a je nutno při stejné výšce trámu zmenšovat jejich vzdálenosti. Pak je možno získat rovnou stěnu přizdívkou tl. 150 mm. Nevýhodou je ale velká spotřeba bednění, obtížné zpracování betonu v úzkém bednění, při vibraci mohou vznikat hnízda a může lehce dojít k porušení hydroizolace. Obr Deska s trámy vetknutými do sloupů 8.3. Osvětlení podzemních staveb Osvětlení podzemí se řeší nejlépe pomocí přírodního osvětlení a to zejména využitím oken či šachet : 1) okny nad terénem 2) šachtami: a) otevřenými: a 1 ) se zábradlím 136

137 a 2 ) s ocelovým roštem b) zakrytými obvykle sklobetonem Z konstrukčního hlediska mohou být šachty: 1) oddilatované 2) konzolové Otevřené šachty lze odvodnit: a) buď do kanalizace nebo b) drenáží do okolního terénu Pro osvětlení více prostorů se používají průběžné šachty tzv. anglické dvorky Šachta otevřená Se zábradlím S ocelovým roštem Odvodnění se řeší drenážní trubkou Ø mm, zaústěnou do propustné zeminy. Pro osvětlení více prostor se používá tzv. anglický dvorek s možným odvodněním vpustí. Obr Příklad otevřené šachty oddilatované se zábradlím 137

138 Obr Šachta oddilatovaná s ocelovým roštem odvodněná drenáží 138

139 Obr Šachta otevřená, oddilatovaná, se schodištěm, odvodněná vpustí Šachta otevřená s vyloženou deskou (konzolová) se používá při neúnosné zemině. Je odvodněná drenáží do okolního terénu. 139

140 Obr Šachta konzolová Obr Šachta konzolová sdružená pro dvě okna ve tvaru písmene L (železobetonové dno i stěny) Šachta zavřená Provedení je stejné jako u šachty otevřené s doplněním skloželezobetonového stropu nad šachtou. 140

141 Obr Příklad zavřené šachty oddilatované s variantou provětrání vnitřního prostoru nastavitelnými lamelami 141

142 Nákladní výtah nejčastěji je zaústěn do kotelen. Velmi často jsou používány výtahy typové. Výtahová šachta se dimenzuje v závislosti na jejích rozměrech a hydrogeologických poměrech a konstrukčním systému objektu. 142

143 Shozy jsou zakončeny většinou litinovým či plechovým poklopem. 143

144 Plastové sklepní světlíky se používají pro interiéry částečně nebo zcela zapuštěné pod terénem. Vyrábějí se z polyesteru vyztuženého skelným vláknem. Pro zakrytí anglických dvorků se využívají žárově zinkované ocelové podlahové rošty s oky 30/30 nebo 30/10 mm a rošty z tahokovu. 144

145 Odvodnění většiny současných konstrukcí světlíků se navrhuje trativodem. Zásyp stavební jámy je obecně považován za propustné podloží a moderní zakládání staveb se bez drenážních soustav neobejde Izolace spodní stavby U částečně zapuštěných suterénů je vhodné provádět izolaci vzduchovým prostorem či otevřeným dvorkem. V každém případě musí být zajištěno proudění vzduchu. Cihly ve styku se zeminou musí odolávat vlhkosti. U otevřeného dvorku je vhodné provést na styku šachty s objektem dilataci. Obr Svislá izolace zdiva řešena otevřeným dvorkem 145

146 Snížení účinku srážkové vody na hydroizolaci Ochrana objektu v nepropustných zeminách: a) pokud se voda udržuje v násypu a nemá odtok b) při odtoku nahromaděné vody v zásypu musí být provedena tlaková hydroizolace dna Ochrana objektu vrstvou: c) štěrkopískového či pískového záhozu (nenasákavé zeminy) d) nepropustného jílu Veškeré hydroizolace musí být k podkladu dostatečně přitlačeny. 146

147 V zeminách nepropustných je nutno chránit objekt: Pokud se voda udržuje v násypu a nemá odtok Při odtoku nahromaděné vody v zásypu musí být provedena izolace dna Účinek srážkové vody lze snížit ochrannou vrstvou pískového nebo štěrkopískového závozu (nenasákavé zeminy) či dusanou vrstvou nepropustného jílu. 147

148 Ochranná přizdívka hydroizolace si musí ponechat v závislosti na hloubce výkopu dostatečnou stabilitu. Přizdívka provedená z výkopu se obvykle provádí na tzv. zpětný spoj. 148

149 149

150 150

151 Obr Zakončení hydroizolace u nepodsklepených objektů 8.5. Kanály a kolektory Konstrukční systémy z hlediska tvaru průřezu: a) pravoúhlé: - z plošných a tyčových dílců - z prostorových dílců - kombinované (z plošných a prostorových dílců) b) kruhové nebo oválné 1) Konstrukce z plošných a tyčových dílců: 151

152 a) z deskových prefabrikátů b) z deskových a tyčových prefabrikátů 2) Konstrukce z prostorových dílců: a) z uzavřených rámů b) ze dvou prefabrikátů tvaru U 3) Konstrukce kombinované z plošných a prostorových dílců: a) z dílců tvaru U a stropní desky b) z dílců tvaru L a stropních desek c) z monolitických rámů a desek d) z montovaných rámů a desek e) ze dvou dílů tvaru U a deskových stěn Konstrukce z deskových dílců: 1 dnový dílec, 2 stěnový dílec, 3 stropní dílec, 4 monolitický beton Obr Konstrukce z plošných a tyčových dílců 152

153 Deskové dílce tvoří rámovou konstrukci svařením ocelových pásů zabetonovaných do prefabrikátů a trojúhelníkových příložek. Deskové dílce umožňují širokou rozměrovou variabilitu. Obr Konstrukce z plošných a tyčových dílců Konstrukce z deskových a tyčových dílců: 1 dílec žlabového průřezu, 2 stěnový dílec, 3 stropní dílec, 4 monolitické betonové dno Stěnové prefabrikáty se ukládají do prefabrikátů žlabového průřezu, dno konstrukce je z monolitického betonu umožňující zmonolitnění spodní části. Výrobně i dopravně je tato varianta velmi výhodná. 153

154 Konstrukce z prostorových dílců Konstrukce z uzavřených rámů: Tyto konstrukce jsou staticky stabilní, poněvadž spoje stěn v příčném řezu vytvářejí tuhé styčníky. Prostorová tuhost umožňuje provádět dokonalé zhutňování zeminy po obou stranách. Montáž konstrukce je velmi bezpečná a rychlá, výrobně je však náročná na bednění, manipulaci a zhutňování betonové směsi. Při dopravě se nevyužívá nosnost dopravních prostředků. Obr Konstrukce ze 2 prefabrikátů tvaru U 1 prostorový dílec tvaru U žlab, 2 prostorový dílec tvaru U příklop Konce stěn dílců jsou profilované jako péro a drážka, takže dílce dosedají na sebe. Konstrukce je výrobně náročná na bednění a zhutňování betonové směsi. 154

155 Obr Konstrukce kombinované z plošných a prostorových dílců Konstrukce z dílců tvaru L a stropní desky: 1 monolitická betonová deska, 2 dílec tvaru L, 3 stropní deska, 4 monolitický beton Dílce tvaru L jsou v důsledku nepříznivého poměru jejich výšky k šířce základně labilní během montáže a musí se zabezpečovat proti překlopení směrem ke stěně výkopu. Ze statického hlediska je konstrukce dostatečně tuhá. Montáž je náročná na přesné uložení jednotlivých dílců konstrukce. 155

156 Obr Konstrukce kombinované z plošných a prostorových dílců Konstrukce z monolitických rámů a desek: 1 rám, 2 krycí deska, 3 boční stěna, 4 podlahová deska Prostorovou tuhost konstrukce zabezpečují uzavřené rámy, jejichž stojky jsou T průřezu. Stěnové dílce se opírají o boční stěny rámy. Dole jsou rozepřené dnem a nahoře stropní deskou. Konstrukce je výhodná jak z hlediska výrobního, tak bezpečnostního. 156

157 Obr Konstrukce z montovaných rámů a desek 1 podkladový dílec pro rámové stojky, 2 středový podkladový dílec, 3 rámový dílecstojka, 4 rámový dílec-překlad, 5 stěnový dílec, 6 stropní dílec, 7 betonové dlaždice Rámy se montují z tyčových dílců. Po jejich zmonolitnění se montují stěny a stropní desky. Pro lepší stabilitu stěny se rámy osazují též na střední práh. Oproti konstrukcím z monolitických rámů a desek má tato konstrukce nevýhodu v tom, že má vyšší pracnost při montáži. 157

158 Obr Konstrukce ze dvou dílců tvaru U a deskových stěn 1 spodní žlabový dílec tvaru U, 2 stěnový dílec, 3 vrchní žlabový dílec tvaru U, 4 svařované spoje V podstatě jde o konstrukci složenou ze dvou dílců tvaru U doplněnou stěnovým dílcem. Stěnové dílce klínovitě zapadají a osazují se do dílců tvaru U, čímž se zvyšuje celková prostorová tuhost konstrukce. Stěny a dílce tvaru U se spojují svařováním a kloubovými spoji. 158

159 Obr Kruhové konstrukce kolektorů Kolektor kruhového průřezu ze segmentových dílců: 1 železobetonový segmentový dílec, 2 ocelová stojka, 3 ocelový nebo železobetonový rám, 4 svařovaný styk dílců, 5 cementová zálivka, 6 betonové lůžko Segmentové dílce se montují na ocelové stojky nebo na želbet. popř. ocelový rám. Konstrukce se ukládá do betonového lůžka. Po uložení spodních dílců se osadí stojky nebo rámy, potom se namontují boční dílce a nakonec stropní dílec. Vzhledem k výhodnému tvaru kruhových profilů se sníží jejich hmotnost. 159

160 8.6. Detaily hydroizolací Obr Hydroizolace spodní stavby proti zemní vlhkosti Obr Hydroizolace spodní stavby proti tlakové vodě 160

161 Obr Hydroizolace ve vnitřním rohu mezi svislou a vodorovnou konstrukcí 161

162 Obr Prostup stěnou svěrným spojem 162

163 163

164 8.7. Provádění drenáží Hloubka drenáží Při odvodňování inženýrských objektů rozhoduje o hloubce položení drenážního potrubí hlavně požadované snížení hladiny podzemní vody. Stanoví se tak, aby hladina kapilárního vzlínání byla níže než podlaha podzemní části budovy hladina podzemní vody musí být pod úrovní podlah v hloubce: 0,3 1,0 m (průměrně 0,5 m) na písčité půdě 0,6 2,0 m (průměrně 1,0 m) prachovité a jílovité půdě Dosah kapilárního vzlínání se může snížit použitím oddělujících vrstev štěrku. Drenáž je vhodné pokládat v hloubce větší než hloubka promrzání půdy, aby nezamrzla voda proudící v potrubí, vždy však nad nepropustnou vrstvou. Abychom chránili potrubí před zanášením, musí se kolem drenážního potrubí vytvořit obsyp z filtračních materiálů o vhodné vybrané zrnitosti. Filtry pro drenážní systémy inženýrských staveb Filtrační obsypy z písku a štěrku se musí provést po celém obvodu drenážní trouby minimální tloušťka obsypu je: v písčito-hlinité zemině (se střední propustností) 15 až 20 cm v hlinité a jílovité zemině víc než 20 cm. Netkané geotextilie nad 200 g/m² jsou používány v řešeních drenážních systémů s oblibou v místech, kde jsou nutné dvě filtrační vrstvy nebo více. Mohou být aplikovány přímo na potrubí nebo jako obal filtrační štěrkové vrstvy. Použití geotextilie může zmenšit množství potřebného filtračního obsypu. Drenáž je provedena z perforovaných trubek o vnitřním průměru 100 mm (min. 75 mm), je pokládána se spádem běžně asi 0,5 %, max. 1,5 až 2 %. Délka 1 větve potrubí se řídí vlastnostmi terénu, běžně je cca 15 m. 164

165 Obvodová (prstencová) drenáž může být provedená před výstavbou objektu, zajistí tak odvodnění základové jámy. Vzdálenost drenáže od stavby Pokud se základy a drenážní potrubí nacházejí ve vodonosné vrstvě, drenáž se pokládá pod úrovní založení základů stavby a min. vzdálenost osy potrubí od stěny stavby lze vypočítat podle vzorce: 165

166 Obr Obvodová drenáž kolem objektu Zajištění drenážního potrubí proti obrůstání kořeny Do blízkosti jakékoliv drenážované plochy nepatří stromy či keře, jejichž kořeny mohou zarůst do drenáží a jejich činnost paralyzovat, nehledě na to že mohou samy přispívat k hromadění vlhkosti. Nebezpečí obrůstání drenážního potrubí kořeny stromů a keřů se vyskytuje, pokud je drenáž zakládána v jejich dosahu, tj. v hloubce menší než 2,5 m. 166

167 Nesmírně citlivé na prorůstání kořenů jsou kolektory se stálým tokem vody. Z tohoto důvodu je třeba dát u nich přednost provedení z neperforovaného potrubí. Pro zajištění drenážního potrubí, ohroženého prorůstáním kořenů, lze použít obsypu ze škváry získané spalováním kamenného uhlí nebo pocházející z hutnické pece. Tloušťka vrstvy škváry musí být minimálně 5 cm pod potrubím a 10 cm nad potrubím. STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: WITZANY, J. a kol., Konstrukce pozemních staveb vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol., Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Jaké rozlišujeme druhy šachet z hlediska osvětlení podzemí? Vysvětlete jejich rozdíl v konstrukci a způsob aplikace. 2) Popište způsoby řešení základů obvodového zdiva nepodsklepené části u terénu. KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. 167

168 Kapitola 9 - Svislé nosné konstrukce I. KLÍČOVÉ POJMY stěna, sloup, pilíř, liniové zatížení, bodové zatížení, kleština, závlač, zděné konstrukce, vyztužené a předepnuté zděné konstrukce, monolitické konstrukce, montované (prefabrikované) konstrukce CÍLE KAPITOLY - seznámení se s požadavky na svislé nosné konstrukce, získání přehledu o používaných variantách svislých nosných konstrukcí. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 6 hodin VÝKLAD Podle půdorysné polohy (určuje polohu jednotlivých prvků objektu v půdoryse) lze svislé konstrukce dělit na: Vnitřní nosné zdi Schodišťové zdi Obvodová zeď (průčelní, štítová, dvorní) 168

169 Ztužující stěna Sloup Pilíř Požární a dilatační stěny Příčky Podle výškového uspořádání (určuje polohu jednotlivých prvků objektu dle výškového umístění) lze konstrukce dělit na: Základové pasy Nadzákladové stěny Podkrovní stěny Nadstřešní zdivo Atika 9.1. Funkce a požadavky Svislé konstrukce zahrnují: Stěny jsou takové konstrukce, kde výška a délka stěny převažují nad její tloušťkou (zpravidla obdélníkového průřezu) Sloupy je taková konstrukce, kde výška sloupu převažuje nad půdorysnými rozměry (zpravidla čtvercové, obdélníkové, kruhové) Pilíř je taková konstrukce, kde výška sloupu převažuje nad půdorysnými rozměry (oproti sloupu je mohutnější, zpravidla čtvercový, obdélníkový průřez) Základní funkce svislých nosných konstrukcí je přenášet veškeré zatížení z vodorovných konstrukcí až do základů objektu a objekt ztužovat. Další funkce mohou být dělicí, tepelně izolační, akustické, protipožární či estetické. 169

170 U štíhlých vysokých prutů (stěn) převládá vzpěrný tlak. Pilíř nebo stěna lépe odolávají vzpěru, jsou-li lomené nebo spojené s kolmo orientovanými prvky. Rozhodující je vzpěrná délka, která závisí i na způsobu upevnění. Zatížení může být rozloženo: Liniově (stěny či stěnové pilíře) Bodově (sloupy) Obr Ukázka přenosu zatížení liniového (vlevo a bodového vpravo) Zděné budovy s netuhou kostrou mají stropy s volně uloženými dřevěnými či ocelovými stropnicemi v kapsách zdiva, což znamená, že vodorovné síly od větru musí převzít zdivo. Uskakování zdiva bylo po 150 mm (každá 2 podlaží) či po 75 mm (každé podlaží). Podle dřívějších předpisů bylo zdivo v nejvyšším podlaží tlusté min. 450 mm. 170

171 Obr Příklad možného řešení odstupňování u zděných budov s netuhou kostrou Svázání nosného cihelného zdiva s dřevěnými, popř. ocelovými stropnicemi uloženými v jeho kapsách, je nutné z důvodu ztužení konstrukce. Obr Příklad svázání cihelného zdiva, řez (vlevo) axonometrie (vpravo) historický systém, Zděné budovy s tuhou kostrou mají stropy monolitické železobetonové nebo prefabrikované, které působí jako tuhé desky s nepatrnými deformacemi a chovají se jako tuhý celek. Stěny mají konstantní tloušťku. 171

172 Obr Příklad tuhé svislé konstrukce U podélného stěnového konstrukčního systému je nutno v příčném směru vyztužit kolmými stěnami (mohou to být i příčky) Obr Řešení ztužení v příčném směru 172

173 V úrovni stropní konstrukce je ztužení po obvodě zdiva zajištěno železobetonovými věnci. Kromě podélné výztuže ve věncích se v rozích přidává i diagonální výztuž. Obr Půdorys a řezy železobetonového věnce U montovaných stropů je nutno z jednotlivých prvků vytvořit celek, a to pomocí příčné výztuže uložené a zabetonované ve spárách mezi stropními prvky. Obr Řešení ztužení u montovaných staveb 173

174 9.2. Technologické hledisko Zdivo se vytváří záměrným skládáním zdicích prvků z přírodních staviv (kamenů, cihel, tvarovek, tvárnic atd.) spojovaných pojivem (maltou, lepícím tmelem, polyuretanovou pěnou) nebo kladeným na sucho. Výsledné vlastnosti zdiva jsou dány kombinací staviva a pojiva, pevnosti se dosahuje buď po zatvrdnutí malty (mokrý proces) nebo ihned (metoda suchého zdění bez malty). Zdivo může být provedeno jako omítané či režné. Podle technologie svislé konstrukce zahrnují: Zděné konstrukce spojované pojivem Vyztužené a předepnuté zděné konstrukce Monolitické konstrukce Montované (prefabrikované) konstrukce Kombinované konstrukce z monolitických a montovaných prvků Zděné konstrukce spojované pojivem Výslednou únosnost zdiva ovlivňují nejen mechanické parametry spojovaných materiálů, ale též jejich vazba. 174

175 Obr Příklad vlivu vazby na výslednou únosnost zdiva Cihelných vazeb existuje několik druhů, z těch základních a nejpoužívanějších jsou to vazba běhounová a vazáková. Historicky se ale v hojné míře používaly i další typy vazeb. Obr Příklad typů cihelných vazeb 175

176 Kromě plných cihel se uplatňuje zdění z děrovaných cihelných bloků, splňujících současné přísné tepelně izolační požadavky. Děrované bloky jsou maltovány jen v ložných spárách, styčné spáry jsou zakončeny zámkovým spojem na sucho. Obr Ukázka děrovaného cihelného bloku Vysypávání cihel perlitem je rychlá a levná metoda jak snížit tepelné ztráty ze zdiva do betonového základu. Perlit je odolný teplotám od -200 do +900 C. 176

177 Vylepšování tepelněizolačních vlastností 1. vrstvy zdiva HELUZ. Při zdění ze svisle děrovaných cihel je nutné chránit cihly i zdivo před povětrnostními vlivy, tím spíše cihly s vysypanými dutinami. V poslední době se rozvíjí zdění z cihelných bloků spojených jednosložkovou polyuretanovou pěnou v ložných spárách. Spojované cihelné bloky musí být poměrně přesně zabroušeny (max. odchylka v rovinnosti ložných ploch 0,3 mm), přesnost zabroušení má vliv na celkovou pevnost zdiva. 177

178 Tvárnicové zdivo se zdí stejným způsobem jako cihelné zdivo. Tvárnice se vyrábějí z lehčených betonů, křemeliny, strusky, elektrárenských popílků atd. Dutiny jsou buď průběžné nebo uzavřené. Tvárnice s uzavřenými dutinami se kladou dutinami dolů. Obr Ukázka tvárnicového zdiva Zdivo z tvárnic nesmí promrzat ani ve spáře. Styčné a ložné spáry se maltují v okrajových pásech, mezi nimiž vzniká izolační dutina, nebo se do spár vkládají tepelně izolační pásky. 178

179 Obr Řešení tepelných mostů v tvárnicovém zdivu U tvárnic z lehčených betonů (keramzitbetonové nebo starší škvárobetonové) se nanáší malta ve dvou pruzích ložných spár přerušených uprostřed. Z hlediska tepelných mostů se spáry zaplňují tzv. teplými maltami (místo písku se přidává perlit, keramzit či tepelně izolační pásky). Obr Ukázka řešení ložné spáry ve dvou pruzích malty 179

180 Zdění z lehkých pórobetonových materiálů používá místo malty tenkých lepicích tmelů. Pórobetonové tvárnice s dobrou tepelnou vodivostí lze snadno opracovávat řezáním. Pórobeton umožňuje vytvářet kompletní stavebnicové systémy. Obr Ukázka systémového řešení 180

181 STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: HÁJEK, P. a kol., Konstrukce pozemních staveb 1. Nosné konstrukce I. 3. vyd. Praha: ČVUT. ISBN HANÁK, M., Pozemní stavitelství: cvičení I. 6. přeprac. vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol., Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha. ISBN: LORENZ, K., Nosné konstrukce I. Základy navrhování nosných konstrukcí. 1. vyd. Praha: ČVUT. ISBN MATOUŠOVÁ, D., SOLAŘ, J., Pozemní stavitelství I. 1. vyd. Ostrava: VŠB TU. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Jak může být rozloženo zatížení působící na svislé nosné konstrukce? 2) Jak vypadá řešení odstupňování u zděných budov s netuhou kostrou? 3) Jaký vliv má vazba na celkovou únosnost zdiva? 4) Jak můžeme dělit svislé nosné konstrukce podle technologie? KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. 181

182 Kapitola 10 - Svislé nosné konstrukce II. KLÍČOVÉ POJMY Stěna, sloup, pilíř, vyztužené zděné konstrukce, předepnuté zděné konstrukce, monolitické konstrukce, montované konstrukce CÍLE KAPITOLY - získání přehledu o používaných variantách svislých nosných konstrukcí. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 8 hodin VÝKLAD Vyztužené a předepnuté zděné konstrukce Vzhledem k charakteru zdiva sestávajícího z 2 komponentů, nepůsobí konstrukce homogenně. Kusové stavivo a spojovací malta mají rozdílné moduly pružnosti a součinitele přetvárnosti. Deformace malty při působícím tlaku je větší než deformace kusového staviva či výsledného zdiva. 182

183 Obr Rozdílná deformace malty a kusového staviva Při stlačování zdiva má malta tendenci k roztahování ve vodorovném směru, kolmém na směr tlaku. Únosnost svislé konstrukce vzroste, je-li příčné deformaci zabráněno výztuží v ložných spárách zděné konstrukce jsou vyztužené. Obr Příklady vyztužení zdiva Vrstvené, vyztužené zděné konstrukce se používají k dosažení lepších mechanických vlastností zdiva. Nosnou konstrukci plní vyztužené železobetonové jádro, spřažené sponami s plášťovým zdivem. 183

184 Obr Ukázka spřažení s plášťovým zdivem Vyztužené železobetonové jádro může být vloženo do exponovaných míst (nárožní pilíře, meziokenní sloupy), ložné spáry mohou být vyztuženy vodorovnou výztuží. Ostatní zdivo stačí být vyzděno běžným způsobem. Obr Ukázka vyztužení zdiva 184

185 10.2. Suché zdění Suché (bezmaltové) zdění je možno použít u nenáročných konstrukcí max. do 3 nadzemních podlaží. Dutinové tvárnice suchého zdění z lehčeného betonu jsou na ložné ploše opatřeny zámkem (výstupkem), který při zdění přesně zapadá do předchozí vrstvy tvárnic. V úrovni stropní konstrukce prochází zdivem tvarovka (věncovka), která po doplnění výztuží a dobetonování zajišťuje tuhost ve vodorovném směru. Zdivo lze až 3x rozebrat a znovu sestavit, což je výhodné u dočasných konstrukcí. 185

186 Předepnuté zdivo vnesením předpětí svislou výztuží více odolává vodorovnému zatížení. Ve srovnání s klasicky vyzděnou stěnou je předepnutá stěna subtilnější, vykazuje menší průhyby a lépe vzdoruje účinkům zemětřesení. Obr Ukázka vyztužení zdiva Monolitické konstrukce Monolitické svislé konstrukce jsou vytvořeny ukládáním betonové směsi přímo na místě do bednění, které lze po zatvrdnutí směsi odstranit. V předchozích letech monolitické konstrukce vykazovaly řadu nevýhod: Velkou spotřebu řeziva na bednění Vysokou pracnost u vázané výztuže Dlouhou dobu výstavby Použitím moderního bednění s vysokou obratovostí byly tyto nedostatky eliminovány. Díky aplikaci velkoplošného bednění s omezením dřeva (např. ocelové plechy, vodovzdorné překližky, lamináty atd.) byl umožněn přechod k polomontované tvorbě svislých konstrukcí, do kterých jsou i výztužné koše ukládány jako předvyrobené prvky. Výrobní cyklus stěn je jedno až dvoudenní, kdy beton dosahuje pevnosti potřebné k odbedňování (krychelná pevnost musí být min. 50 % konečné krychelné pevnosti). 186

187 Obr Příklady realizace monolitických konstrukcí Monolitické konstrukce také mohou vznikat ukládáním betonové směsi do bednění, které zůstává součástí stavby (tzv. ztracené bednění). Prostý beton dobře vyhovuje v tlaku, má však nízkou pevnost v tahu. V těchto případech je třeba vkládat do bednění výztuž. 187

188 Obr Příklady ukládání betonové směsi Konstrukce mohou být také z tepelně izolačního hlediska vylepšeny vložením polystyrénových desek do ztraceného bednění. Obr Příklad zvýšení tepelně izolačních vlastností monolitického zdiva Kromě plášťových desek je možno použít tvárnic s výztužnými stěnami, kde uzavřené dutiny s vloženou tepelnou izolací jsou vylity betonovou zálivkou. Bednící cementotřískové tvárnice s vloženými tepelně izolačními deskami jako ztracené bednění. 188

189 Obr Příklad zvýšení tepelně izolačních vlastností monolitického zdiva S ohledem na špatné tepelně izolační vlastnosti betonu je též vhodné použít pro opláštění tvarovky z polystyrénových desek. Obr Příklad ztracené bednění z polystyrenových desek 189

190 10.4. Montované (prefabrikované) konstrukce Prefabrikované konstrukce sestávají z předem vyrobených celoplošných či tyčových dílců, které jsou na stavbě svázány např. svařením, zálivkami, v historicky kamenných sloupech 2500 let př. n. l. pomocí spojovacích čepů z tvrdého (např. cedrového) dřeva. Obr Porovnání současného a řeckého stavitelství (později se i v řeckém stavitelství u sloupů objevily spojovací čepy) 190

191 Konstrukční soustava VVÚ ETA zahrnuje obvodové štítové a vnitřní nosné panely, obvodový plášť sestávající z parapetních a meziokenních vložek, stropní panely lodžiové panely, štítové a průčelní atiky a panelová železobetonová schodiště. Obr Štítový sendvičový železobetonový nosný panel 191

192 Prefabrikované konstrukce panelových budov sestávají ze sendvičových železobetonových panelů, které v současné době nesplňují normové tepelně izolační požadavky. Obr Půdorysný styk štítového obvodového panelu s podélným panelem konstrukční soustava VVÚ ETA Obr Svislý řez styku štítového obvodového panelu se stropním panelem konstrukční soustavy VVÚ ETA 192

193 Stropní panely konstrukční soustavy VVÚ ETA jsou nepředpjaté či předpjaté vylehčené kruhovými dutinami pro rozpony 3,0 a 6,0 m. Profilování stěnových panelů reprezentujících malorozponovou panelovou konstrukční soustavu s plnými stropními panely na rozpon v rozmezí 2,4 až 4,8 m. Obr Ukázky profilování stěnových panelů Předem vyrobené dílce svislých konstrukcí mohou být vyrobeny z keramiky, hutného i vylehčeného betonu nebo oceli. Tuhým spojením železobetonových sloupů s průvlaky (svary + betonová zálivka) vznikají rámy, které jsou základem montovaných skeletů. 193

194 Obr Ukázka řešení spoje montovaných konstrukcí STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: HÁJEK, P. a kol., Konstrukce pozemních staveb 1. Nosné konstrukce I. 3. vyd. Praha: ČVUT. ISBN HANÁK, M., Pozemní stavitelství: cvičení I. 6. přeprac. vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol., Moderní stavitelství pro školu i praxi. 194

195 Praha: Sobotáles, Praha. ISBN: LORENZ, K., Nosné konstrukce I. Základy navrhování nosných konstrukcí. 1. vyd. Praha: ČVUT. ISBN MATOUŠOVÁ, D., SOLAŘ, J., Pozemní stavitelství I. 1. vyd. Ostrava: VŠB TU. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Z jakého důvodu se vyztužují zděné konstrukce v ložných spárách? 2) Co je suché zdění? KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. 195

196 Kapitola 11 - Svislé nosné konstrukce III. KLÍČOVÉ POJMY Zdivo kyklopské, kopákové, haklíkové, řádkové, kvádrové, větraná fasáda CÍLE KAPITOLY - získání přehledu o druzích kamenného zdiva a dřevěných stěnách ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 5 hodin VÝKLAD Konstrukční řešení nosných stěn a sloupů Kamenné stěny Pro zdivo se používají výrobky z kamene dané velikostí a tvaru: Lomový kámen (nepravidelný tvar, kamenicky neopracovaný) Kopáky (přibližný rovnoběžnostěn, hrubě kamenicky opracovaný) Haklíky (tvaru hranolu určené jen pro obkladové zdivo s hrubým kamenickým opracováním) Kvádry (pravidelné tvary s opracováním podle potřeby) 196

197 Kamenné zdivo se zpravidla neomítá a spáry se vyspárují cementovou maltou. Šířka styčné i ložné spáry je mm. Podle uspořádání vrstev kamenů a použitého tvaru se kamenné zdivo rozděluje na: Lomové zdivo Kyklopské zdivo Kopákové zdivo Řádkové zdivo Haklíkové zdivo Kvádrové zdivo Lomové zdivo se používá při menší tloušťce (cca do 600 mm) střídají se běhouny s vazáky, probíhajícími přes celou tloušťku zdi. V další vrstvě jsou vazáky nad běhouny spodní vrstvy. U tlustších stěn, kde vazáky nezasahují od jednoho líce zdi k druhému, se umisťují tak, že střídavě lícují s protilehlými povrchy a v další řadě se vystřídají. Používá se na zdivo soklů, opěrných stěn, poněvadž je velmi odolné vůči nepříznivým povětrnostním vlivům. U vrstveného zdiva musí být alespoň 2 plochy kamenů rovnoběžné. Větší kameny se při zdění kladou do líce a menšími se vyplňuje střed. Částečně opracované kameny se osazují v rozích, kde se mají vzájemně provazovat alespoň o 80 mm. Po výšce mm se má zdivo zarovnat do pokud možno vodorovné spáry. 197

198 Obr Lomové zdivo Kyklopské zdivo se nejčastěji používá na dekorativní účely. Zdivo sestává z vybraného kamene, který má tvar nepravidelných čtyř až osmiúhelníků. Styčné a ložné spáry se opracují na hloubku cca 80 mm a viditelný líc se ponechá neopracovaný. Obr Kyklopské zdivo (z každého styčníku vycházejí 3 spáry) 198

199 Kopákové zdivo je z částečně opracovaného kamene cca rovnoběžného tvaru. Zdivo z hrubých kopáků má šířku ložných a styčných spár 20 až 40 mm, z čistých kopáků 15 až 20 mm, styčné spáry 10 až 15 mm. Obr Kyklopské zdivo (z každého styčníku vycházejí 3 spáry) Řádkové zdivo je tvořeno z nestejně vysokých vodorovných vrstev. V rámci jedné vrstvy jsou používány kameny stejné výšky. Haklíkové zdivo se podobá kopákovému, provádí se ale ze štípaných kamenů, nejčastěji z pískovce či opuky. Většinou se z něho zhotovují sokly a pilíře. Kameny jsou buď v hrubém stavu, nebo částečně opracované. Průběžné ložné spáry se při vazbě nedodržují, takže zdivo vypadá velmi zajímavě. 199

200 Obr Haklíkové zdivo Dřevěné stěny Dřevo jako běžně dostupný levný stavební materiál z obnovitelných zdrojů vykazuje: Velmi dobré mechanické vlastnosti (pevnost v tlaku i tahu je přibližně stejná) Tepelně izolační vlastnosti (masivní dřevěná stěna tl. 120 mm odpovídá zdi z plných cihel tloušťky 450 mm) Snadnou opracovatelnost a působí přírodním vzhledem K jeho nevýhodám patří: Vysoká nasákavost a schopnost absorpce vzdušné vlhkosti Možnost napadení biologickými škůdci Vysoká hořlavost Roubené stěny sestávají buď ze zcela hraněných nebo tří či dvoustraně hraněných trámů (popř. půlkuláčů) vodorovně kladených na sebe o tloušťce stěny mm. Spáry mezi částečně hraněným řezivem se vyplňovaly slaměnými rulíky namočenými v hlíně a zamazávaly se hlínou s plevami. Někdy se spáry překrývaly lištami. 200

201 Roubené stěny Obr Nároží roubené stěny s napojením na střední stěnu Roubené stěny mají v nároží trámy spojené přeplátováním. Pro jejich životnost je důležité jejich důsledné osazení stěny na podezdívku vysokou min. 600 mm nad terén. 201

202 Obr Ukázka řešení spoje roubené stěny Obr Roubená stěna sestavená z vnějších fošen a vnitřní dutiny vyplněné sypkou tepelně izolační hmotou (např. keramzitem) 202

203 Obr Celodřevěné stavby s dřevěnou kostrou mohou být provedeny z izolačních dřevovláknitých desek Hofatex 1 Hofafest UD 2 Hofatext TopTherm 3 Hofatex Therm 4 Hofatex Therm DK 5 Hofatex Kombi 6 Hofatext SysTherm IA 7 Hofafest SysTherm 8 Hofatex Therm NK 9 Hofaplat SN 10 Hofatext Basic 203

204 11 Hofatext Strongboard 12 Hofafloor 13 Hofaplat Silent Zvlhčení vnější dřevěné stěny vlivem vodních srážek může způsobit zatékání do základů. Obr Příklad špatného (A) a správného (B) přesahu střechy a výšky soklu. 204

205 Obr Nesprávné (A) a vhodné konstrukce obkladů vnějších stěn dřevem (B) 205

206 Obr Konstrukční řešení ochrany venkovních stěn vzduchovou vrstvou: (A) Správné řešení: vodorovná spára mezi patkou a stěnou je zakryta (B) Špatné řešení: vnikání vlhkosti do spáry je možné Vrstvené konstrukce nosných silikátových stěn Skládané obvodové pláště s kontaktní vrstvou tepelného izolantu, provětrávanou vzduchovou mezerou optimální tloušťky 40 mm a krycí vrstvou snižují tepelné zisky a tím i menší zatížení nosné konstrukce vynuceným přetvořením v důsledku teploty. 206

207 Obr Ukázka řešení větrané fasády Kontaktní pláště s tepelným izolantem mají tepelnou izolaci (pěnový polystyren, minerální vlna) připevněnou pomocí kotevních talířových hmoždinek, přilepením nebo kombinací obou předchozích způsobů. 207

208 Obr Ukázka kontaktního systému zateplení ETICS STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: HÁJEK, P. a kol., Konstrukce pozemních staveb 1. Nosné konstrukce I. 3. vyd. Praha: ČVUT. ISBN HANÁK, M., Pozemní stavitelství: cvičení I. 6. přeprac. vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol., Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha. ISBN: LORENZ, K., Nosné konstrukce I. Základy navrhování 208

209 nosných konstrukcí. 1. vyd. Praha: ČVUT. ISBN MATOUŠOVÁ, D., SOLAŘ, J., Pozemní stavitelství I. 1. vyd. Ostrava: VŠB TU. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Jaké znáte druhy kamenného zdiva? 2) Nakreslete správné řešení soklu dřevěných stěn. KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. 209

210 Kapitola 12: Svislé nosné konstrukce IV. KLÍČOVÉ POJMY Překlady, klenák, roletový překlad, truhlíkový překlad CÍLE KAPITOLY - získat přehled o druzích překladů a jejich použití ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 5 hodin VÝKLAD Otvory v nosných stěnách Dělení otvorů v nosných stěnách Otvory ve stěnách a v příčkách se zřizují k osvětlení místnosti denním světlem a ke komunikačnímu spojení sousedních prostorů nebo vnějšího prostoru s vnitřním prostorem budovy. Podle toho, k jakým účelům otvory slouží, se rozlišují: Okenní otvory (hlavní funkcí oken je především propouštění denního světla do vnitřních prostorů) Dveřní otvory Vratové otvory Průchody a průjezdy 210

211 Všechny otvory mají nadpraží a ostění. Okenní otvory mají dále dolní část tzv. parapet neboli poprsník. Dveřní a vratové otvory mají v dolní části práh nebo jsou bez prahu. Nad otvory v nosných stěnách musí být umístěn překlad, který je schopen přenášet zatížení z přilehlých částí stropů a zdiva do svislých podpor podél otvoru. Požadavky na překlady: Statické přenos zatížení do podpor Skladebné rozměry musí odpovídat skladebným rozměrům svislých konstrukcí, oken i stropů Tepelně izolační bez tepelných mostů Zatížení překladu může být: Rovnoměrné spojité (např. železobetonovou deskou) Osamělými břemeny (např. nosníky) Podle polohy zatížení rozeznáváme: Zatížení jednostranné s excentricitou ( u obvodové stěny) Zatížení oboustranné (u střední stěny) Podle tvaru střednice překladu může být nadpraží: Rovné působí jako prostý nosník namáhaný tlakem či ohybem Klenuté namáhání v závislosti na vzepětí tlakem nebo tlakem s ohybem Překlady musí zajistit přenos zatížení do přilehlých podpor. Zatěžovací účinek na překlady není konstantní, ale zpravidla trojúhelníkový, velikost roznášecího úhlu závisí na tuhosti stěny a její výšce nad překladem. Je-li stěna nad překladem přerušena např. stropem či jiným (např. dveřním otvorem), je nutno zatížení upravit. V obvodových konstrukcích nesmějí v překladu vznikat tepelné mosty. 211

212 Obr Statické působení překladů a kleneb Podle technologie provádění překlady mohou být montované a monolitické. Montované se dělí na: Kamenné či cihelné (přímé či klenuté) Z ocelových nosníků (u rekonstrukcí) Z keramických nosníků Z lehkých betonů (plynosilikáty) Prefabrikované ze železobetonových nosníků Monolitické Kamenné a cihelné překlady Překlady z kamenných kvádrů mají mít horní i dolní líc vodorovný. Pás se klene z obou stran a uzavírá se středním klenákem, spáry jsou rovné nebo lomené. 212

213 Obr Pohled na pásy v nadpraží Přímé vyztužené překlady používají k přenosu tahových napětí ve spodním líci páskovou ocel. Klenuté překlady do patky jsou buď z běžných cihel s klínem z malty, nebo z přisekaných, resp. kónických cihel. Statické působení překladů je obdobné jako u kleneb, rozpětí cca 3,0 m. Styčná spára tvořená klínem z malty má min. šířku 8 mm, max. 20 mm. Spáry širší než 20 mm se klínují plochými úlomky cihel či střešními taškami. Přisekávané cihly musí mít min. tloušťku 45 mm. 213

214 Obr Cihelné překlady 214

215 Jednoduché cihelné nadpraží se provede jako vyztužený cihelný překlad. Vyzdí se jako rovná klenba z tvrdých cihel a vyztuží se ve styčných spárách pásovinou 20/1-30/2 mm přebírající tah na spodku překladu. Obr Další způsoby řešení cihelných překladů Cihelný pás je klenut v tloušťce zdi na dřevěných, popř. maltových ramenátech. Je vhodný pro menší rozpětí a pro nadpraží bez odstupu. Zdí se od patek směrem ke středu, směr spár se kontroluje šablonou či latí. Sklon vyložené nebo zapuštěné patky se určí středovým úhlem, nejlépe 30 velkým Ocelové překlady Překlady z ocelových nosníků jsou sestaveny z válcovaných profilů uložených na betonových či kamenných podkladech. Osazené traverzy se buď obetonují nebo obezdí cihlami a obalí keramickým či rabicovým pletivem a omítnou. 215

216 Obr Překlad z ocelových nosníků Překlady z keramických nosníků Obr Keramický překlad systému Porotherm s předokenní roletou 216

217 Obr Zakončení ostění u systému Porotherm 217

218 Překlady z lehkých betonů Překlady z lehkých betonů mohou být vyráběny z pórobetonových, keramzitobetonových a dalších materiálů. Překlady z lehkých betonů mohou být: Truhlíkové Roletové Segmenty a oblouky Obr Překlady z lehkých betonů 218

219 Ploché nosné pórobetonové překlady jsou nosné prvky vyztužené svařenou betonářskou výztuží. Mají výborné tepelně izolační vlastnosti a jsou tak vhodným doplňkem k masivnímu zdivu z pórobetonu bez změny podkladového materiálu pro omítání a s minimálními tepelnými mosty. Pórobeton je silikátový kompozit dvojího vzhledu: převážně bílý, je-li plnivem jemný křemičitý písek, nebo v menší míře šedý, pokud je plnivem elektrárenský popílek. Pro nosné překlady: pórobeton P4,

220 Překlady prefabrikované ze železobetonových nosníků Tyto velmi levné překlady mají být uloženy do šířky otvoru 150 mm, u větších otvorů 225 mm. Pro zdivo z normálních plných cihel se používá překladů širokých 140 a 215 mm, pro zdivo metrického formátu (např. CDm) širokých 115 mm. Po osazení se mohou ihned zatížit. Obr Překlady z prefabrikovaných nosníků Překlady monolitické zatížení jako: Monolitické překlady lze navrhovat pro jakoukoliv tloušťku stěn, libovolné rozpětí a Prostý nosník (nad 1 otvorem) Spojitý nosník (nad více otvory) Spojitý překlad vznikne spojením překladů nad okny, takže vytvoří kleštinový věnec, který ztužuje budovu v každém podlaží. Výška překladu je v celé délce stejná, nebo na plném zdivu se zmenší na 300 až 150 mm. 220

221 Obr Monolitické překlady - uložení (7,5 % l s, min. 200 mm, rozpětí l = 1,05 l s, výška h = 1 / 20 l)*25+ Beton cca l,5x vede lépe teplo než cihelné zdivo. Proto želbet. překlady špatně izolují a doplňují se izolačními deskami. Podélná výztuž prostých nosníků je doplněna ohyby a třmínky přenášejícími smyková napětí. Obr Monolitické překlady - schéma výztuže 221

222 STUDIJNÍ MATERIÁLY Základní literatura: HÁJEK, P. a kol., Konstrukce pozemních staveb 1. Nosné konstrukce I. 3. vyd. Praha: ČVUT. ISBN HANÁK, M., Pozemní stavitelství: cvičení I. 6. přeprac. vyd. Praha: ČVUT. ISBN Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol., Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha. ISBN: LORENZ, K., Nosné konstrukce I. Základy navrhování nosných konstrukcí. 1. vyd. Praha: ČVUT. ISBN MATOUŠOVÁ, D., SOLAŘ, J., Pozemní stavitelství I. 1. vyd. Ostrava: VŠB TU. ISBN OTÁZKY A ÚKOLY 1) Jak vypadá překlad z ocelových nosníků? 2) Vyjmenujte druhy překladů podle technologie provádění. KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK Viz výklad. 222

223 Kapitola 13 - Komíny KLÍČOVÉ POJMY tah komína, komínový průduch, sopouch, uzavřený kotel, otevřený kotel, turbo kotel, cementový bacil, jednovrstvý komín, vícevrstvý komín, sopouch, komínová vložka, kondenzační jímka, komínová fréza CÍLE KAPITOLY - seznámit se s požadavky na umístění komínu, zajištění dostatečného tahu a ochrany komínového zdiva. Student získá povědomí o tlakových poměrech ve spalinové cestě, činitelích ovlivňujících porušení komínového zdiva a také získá základní informace o konstrukčních variantách komínů a požadavcích na ně. ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 12 hodin VÝKLAD Komíny patří k nejvíce namáhaným prvkům konstrukce stavby, jsou vystaveny extrémním teplotním podmínkám a agresivnímu působení spalin. Kapitoly jsou děleny takto: Dělení komínů Tah komínu a vliv umístění komínů na jejich správnou funkci Hodnocení komínů z fyzikálního a chemického hlediska 223

224 Konstrukce progresivních komínů Rekonstrukce a opravy komínů Dělení komínů Podle způsobu provedení komínového pláště: Zděné Monolitické Montované Podle konstrukčního uspořádání: Jednovrstvé Vícevrstvé Podle umístění komínů: Přistavěné nebo vestavěné Samostatně stojící Podle tvaru průduchů: Čtvercové Obdélníkové (max. do poměru stran 1 : 1,5) Kruhové Podle velikosti průduchů: Úzké (do mm 2 ) Střední (přes mm 2 ) Průlezné (min. průřez do 10 m výšky je 450 x 450 mm) Podle druhu zabudovaného materiálu: Z nehořlavých, popř. nesnadno hořlavých materiálů 224

225 S nasákavostí max. 20 % měrné hmotnosti Odolných proti účinkům spalin Odolných proti mrazu Podle uspořádání průduchů: Průběžné Patrové Přepažené Stromkové Nejvýhodnější jsou komíny průběžné, komíny stromkové jsou zakázány, neboť topeniště jednotlivých podlaží jsou mezi sebou propojena. Obr Dělení komínů 225

226 13.2. Tah komínu a vliv umístění komínů na jejich správnou funkci Tah komínu závisí na: a) rozdílné měrné hmotnosti vnějšího vzduchu a odváděných spalin b) na rychlosti větru c) na účinné výšce Hustota vzduchu a spalin závisí na jejich teplotě (čím vyšší teplota, tím nižší měrná hmotnost) Poměr neúčinné výšky L1 k účinné výšce L2 průduchu má být: L1 > 1 / 10 L2 226

227 Při malé neúčinné výšce lze rozšířit sběrací prostor ve vhodné místnosti tak, aby odpovídal objemu 1 / 10 L 1 tak, jak je patrné z tohoto obrázku. Obr Tah komína V konstrukci komínového průduchu se mohou vyskytovat nedostatky, např. komín s malou výškou. Komín s dobrým tahem musí mít min. výšku 6 m. Pokud je výška nedostatečná, lze jej nadezdít či nastavit jinou rourou stejného profilu jako je průduch a náležitě zakotvit. Obr Osazení komínového nástavce 227

228 V konstrukci komínového průduchu se mohou vyskytovat nedostatky, např. komín nedostatečně převyšující okolí. V tomto případě vítr sráží kouř zpět do komína, který má přesahovat hřeben střechy o 650 mm. Je-li od hřebene vzdálený více než 2 m, potom se měří těchto 650 mm od myšlené roviny vedené z hřebene šikmo dolů pod úhlem 10. Nad plochou střechou má mít průduch vyústění o 1,5 až 2 m vyšší. 228

229 Obr Vyústění komínových průduchů nad střechou: a) šikmou, b) plochou V konstrukci komínového průduchu se mohou vyskytovat nedostatky, např. komínový průduch příliš velkého profilu. Široké průlezné komíny mají špatný tah, může do nich hluboko vnikat vnější vzduch a na stěnách tak kondenzovat pára z kouřových plynů, což zvyšuje i neúměrně spotřebu paliva. Tuto chybu lze odstranit: Zúžením průduchu v hlavě komína přizděním, popř. osazením nástavce Osazením nového průduchu (např. nerezové roury) do starého průlezného komína pomocí zděří zakotvených do vnitřní stěny Obr Závislost max. počtu malých spotřebičů na tuhá paliva na průřezu komínového průduchu a na jeho účinné výšce 229

230 V konstrukci komínového sopouchu se mohou vyskytovat nedostatky, např. špatné zaústění sopouchu. Zaústění sopouchu s nesprávným spádováním způsobuje srážení kouře a tím i zhoršení tahu. Sopouchy mají být přímé a co nejkratší. Sopouchy krátké maximálně do 250 mm mohou být vodorovné. Naopak sopouchy od 250 do 500 mm mají k průduchu mírně stoupat, sopouchy delší než 500 mm mají mít stoupání nejméně 10 %. Obr Umístění sopouchů nad sebou V konstrukci komínového sopouchu musí být respektovány i požárně bezpečnostní předpisy. Po stránce požární bezpečnosti je minimální vzdálenost dřeva od průduchu 300 mm. U dřevěných trámů se provádí komínová výměna, aby se trám neosazoval do komínové zdi. Obr Vliv požárních předpisů u osazení dřevěných trámů V konstrukci komínového sopouchu nebo průduchu se mohou vyskytovat nedostatky, např. příliš dlouhá kouřová roura či přečnívající komínová deska. 230

231 Používáním dlouhých plechových rour se zvětšením ohřívací plochy k získání max. množství tepla není vždy zajištěno dostatečné stoupání ve směru tahu, roury se značně ochlazují a zanášejí sazemi, což zhoršuje tah. Otopná tělesa s přímým napojením mají lepší tah. Někdy může zhoršovat tah značně přečnívající komínová deska přes líc komínové hlavy. Ta způsobuje za větru víření vzduchu při hlavě komína a porušení tahu. Proto je vhodnější deska s okraji v líci zdiva. Tato úprava však způsobuje stékání rozmočených sazí po komínovém zdivu. Řešení krycí komínové desky často vede ke kompromisu, kdy se deska předsadí jen o 30 až 50 mm. Musí však mít okapní drážku. Obr Ukázka řešení krycí komínové hlavy bez a s okapní drážkou V konstrukci komínového průduchu se mohou vyskytovat nedostatky, např. nesprávné uhnutí komínového průduchu. V případě uhnutí průduchu musí být odklon od svislice proveden dle nákresu, přičemž stěny průduchu musí zůstat hladké, bez zazubení jednotlivých vrstev zdiva. Může být nad stropní konstrukcí nebo pod ní, ale nikdy ne v její úrovni. V místě uhnutí nesmí být komínový sopouch a místo, kde naráží kominická koule při čištění, má být zpevněno (např. páskovou ocelí). 231

232 Obr Ukázka zaoblení průduchu v uhnutí V konstrukci komínového průduchu se mohou vyskytovat nedostatky, např.: Nevyhovující tepelná izolace Špatná izolace proti vlhkosti Nesprávné připojování spotřebičů Je-li komínové zdivo málo tepelně izolované (např. je-li komín v obvodovém zdivu), rychle se ochlazuje a zhoršuje se tak jeho tah. Je-li nutno zdít komín v obvodovém zdivu, musíme zvýšit jeho tepelnou izolaci obkladem z izolačního materiálu (pórobetonové tvarovky, děrované cihelné bloky). Není-li pod komínovým zdivem vodotěsná izolace, stoupá vlhkost do zdiva, vypařuje se do průduchu a zhoršuje tah. Tato chyba se dá odstranit jen dodatečnou izolací proti vlhkosti. Pro připojování spotřebičů na plynná paliva platí zásada, že k průduchu má být pokud možno připojen pouze jeden lokální spotřebič na plynná paliva vlastním kouřovodem. Je-li nutno připojit více lokálních spotřebičů s atmosférickým hořákem, doporučuje se připojit nejvýše 3 lokální spotřebiče. Každý spotřebič s otevřeným spalovacím prostorem a přerušovačem tahu musí mít za přerušovačem tahu svislý kouřovod o délce alespoň 500 mm. 232

233 Plynové kotle s atmosférickými hořáky musí být na odvod spalin napojeny prostřednictvím přerušovačů tahu. Přerušovače musí zajistit tyto funkce: omezit vliv proměnného tahu komína na spalovací proces v kotli, usnadnit start kotle při nulovém tahu komína, zabránit zpětnému proudění spalin či vzduchu z komína do kotle. Pokud pojednáváme o přerušovačích tahu, měli bychom je správně nazývat usměrňovači tahu. V současné době je součástí přerušovačů tahu spalinová pojistka. Je to snímač teploty, který v případě přepadání spalin přerušovačem tahu do prostoru kotelny se po dobu několika minut prohřeje a následně provede odstavení kotle. Tento důležitý prvek bezpečnosti plynových spotřebičů je potřebný zejména u spotřebičů umístěných v malých prostorech, např. v koupelnách. Původní konstrukce usměrňovačů tahu sestávaly z přerušovače tahu kuželovitého tvaru a z pojistky proti zpětnému proudění v komíně ve tvaru kotouče. První plynové spotřebiče měly vnější přerušovač tahu. Vývoj přerušovačů tahu dále pokračoval těmito konstrukcemi: přerušovač vestavěný horní, přerušovač vestavěný boční, přerušovač skupinový. 233

234 Obr Typy přerušovačů tahu V konstrukci komínového průduchu se mohou vyskytovat nedostatky, např. překážky v průduchu. Průduch má mít hladký povrch, zevnitř se opatřuje omítkou. Každý drsný povrch způsobený odpadlou omítkou či ulomenou cihlou, snižuje tah. Tato chyba se dá těžko opravit, nechceme-li přestavovat komín. Ucpe-li se průduch (např. spadlá cihla), potom nezbývá nic jiného, než ji dostat ven (např. sražení koulí nebo vyjmutím z vybouraného otvoru). Při dodatečném zazdívání otvoru je třeba dávat pozor, aby špatně položená cihla nezúžila průduch. 234

235 Obr Keramické vložky s hladkým povrchem se používají vždy při průchodu komínového průduchu ŽB konstrukcí V některých objektech se stěnami a stropy z hořlavých materiálů je třeba zabezpečit průchod kouřových rour. Tento průchod musí být zabezpečen z nehořlavých materiálů. Obr Průchod kouřovodných rour 235

236 Z hlediska správné funkce komínu je třeba při jejich navrhování dodržovat tyto zásady: 1) Komíny mají být umístěny ve vnitřní části domu, aby nebyly ochlazovány, což vyžaduje v případě sedlové střechy vyvedení co nejblíže u hřebene a u plochých střech ve střední části objektu. 2) Z hlediska vlivu větru na výstup kouřových plynů by měl být komín obrácen proti směru převládajících větrů napříč, a nikoli podélné, kdy vítr kouř sráží. Obr Umístění komínů z hlediska vlivu větrů: a) nesprávná poloha, b) správná poloha 3) Tenká a vysoká komínová tělesa působí nevzhledně a jakoby je první silný vítr měl vyvrátit. Z tohoto důvodu bývá jejich stabilita zajišťována ocelovými objímkami s táhly. Navíc je jejich zdivo ve větší míře vystaveno působení deště, sněhu a povětrnosti a následkem toho dochází k narušení cihel, spárování atd. Zcela jinak působí solidní komínové těleso, které je pěkně široké a umístěné v hřebeni nebo v jeho blízkosti. Je-li v krovu hřebenová vaznice, má komín vyústit vedle ní, aby nebyla přerušena. Je-li komínová hlava u hřebene, komín dobře táhne, protože se v těchto místech netvoří větrné víry, vítr z kouřového průduchu kouř vysává a to právě zlepšuje jeho tah. Navíc se za komínem v hřebeni nevytvářejí sněhové závěje, což bývá za komíny umístěnými níže se všemi negativními důsledky tajícího sněhu. 236

237 Obr Umístění komínů z hlediska vlivu sněhu a vody: a) nesprávná poloha, b) správná poloha 4) Umístí-li se komínové zdivo do štítových stěn, je náchylné k provlhání zvláště po dobu, kdy není postaven sousední objekt. Provlhnutím komínového zdiva se snižují jeho tepelněizolační vlastnosti a uvnitř průduchu dochází ke kondenzaci kouřových plynů a k postupnému pronikání kondenzátu k vnějšímu povrchu (žlutohnědé skvrny a odpadlá páchnoucí omítka, která se na cihlách prosáklých kondenzátem nedá obnovit). Obr Provlhání štítového komínového zdiva 5) Nadměrně ochlazovány jsou všechny komíny vyčnívající vysoko nad střechu. Týká se to především komínů umístěných u okraje střechy a jednotlivých komínů, popř. uspořádaných tak, že na jeden průduch připadá větší část venkovní ochlazované plochy. Obr Nevhodné umístění komínů z důvodů velkého ochlazování a nepříjemného vzhledu 237