Přednáška 4 Základové konstrukce

Transkript

1 BH 02 Nauka o pozemních stavbách Přednáška 4 Přednášející: Ing. Radim Kolář, Ph.D Návrh základů Ústav pozemního stavitelství 1

2 NÁVRH ZÁKLADŮ Základ musí být navržen tak, aby bezpečně přenesl všechno zatížení ze stavby do základové půdypřes základovou spáru, to znamená v rovině, ve které základ spočívá na základové půdě. Základová spára = plocha, ve které se konstrukce základu stýká se základovou půdou. Tlaková zatěžovací síla se přenáší do hloubky půdy pod úhlem 45 až 60. Musí být zajištěna stabilita celé stavby na to má vliv i základi základová půda Faktory ovlivňující návrh základu Zatížení (stálé + nahodilé) Vlastnosti základové půdy zohledňujeme, tak aby nevznikaly, nebo byly omezeny nadměrné deformace (sedání a jiné). Hloubka založenímá vliv na velikost sedání stavby. Větší hloubka = menší sedání NÁVRH ZÁKLADŮ Výpočet únosnosti základů a základové půdy Zatížení od horní stavby síla N c [kn] vlastní tíha G d [kn] celkové: N dc = N c + G d [kn] napětí v základové spáře σ[kpa] Vlastnosti základové půdy výpočtová únosnost základové půdy Rdt[kPa] R dt σ= N dc A Průběhy napětí pod základem S hloubkou od základové spáry se velikost napětí zmenšuje. Ústav pozemního stavitelství 2

3 NÁVRH ZÁKLADŮ Hloubka založení = rozdíl úrovně základové spáry a nejbližšího bodu terénu u základů. Hloubka založení musí být provedena do tzv. nezámrznéhloubky. Ta je stanovena dle Mapy hloubek promrzání základové půdy. Hloubka založení NÁVRH ZÁKLADŮ Hloubka založení Stanovuje se s ohledem na stabilitu a sedání stavby klimatické vlivy (promrzání, vysychání půdy) geologický a hydrogeologický profil půdy Minimální hloubky jsou dány: min. h = 800 mm běžné zeminy min. h = 500 mm skalní a poloskalnípůdy a pod vnitřními stěnami min. h = mm v horských oblastech, v soudržných zeminách s hladinou spodní vody v hloubce menší než 2 m Pokud statický výpočet určí hloubku větší, musíme se mu podřídit a navrhnout hloubku větší. (Např. z důvodu nevhodných základových poměrů navážky, násypy, apod.) Pokud jsou základy až pod úrovní podzemního podlaží, bude postačovat hloubka založení okolo 500 mm. Ústav pozemního stavitelství 3

4 NÁVRH ZÁKLADŮ Zlepšení základové půdy nahrazení jinou zeminou (tzv. polštáře) štěrkopískové polštáře polštář se zhutňuje po vrstvách tloušťky cca 300 mm štěrkopísek vytváří porézní vrstvu, která působí v podzákladí jako drenáž rozměry polštáře se stanovují podobně jako rozměry základových pásů zhutněním, odvodněním únosnost zvodnělé základové půdy se může zvýšit zmenšením obsahu vody, tj. trvalým snížením hladiny podzemní vody přísadami do základové půdy (injektáž) injektování podloží se používá ke zvýšení pevnosti sypkých zemin nebo jejich utěsnění proti vodě vysoušením ROZDĚLENÍ ZÁKLADŮ Základy Plošné Pásy Patky Desky Rošty Hlubinné Piloty Studny Kesony Ústav pozemního stavitelství 4

5 Plošné základy PLOŠNÉ ZÁKLADY Dělí se na pásy se používají pod stěny a sloupy patky se navrhují pod sloupy rošty se používají pod ŽB sloupový systém desky se používají se pod stěny i pod sloupy Materiál prostý beton železobeton Použití tam, kde je dostatečně únosná základová půda v malé hloubce pod terénem velikost plochy základů závisí na vlastnostech základové půdy a na zatížení stavbou Šířka základu vypočítává se ze zatížení stavby přípustného namáhání zákl. půdy. rozšíření základového pásu pod zdí min. 100 mm Ústav pozemního stavitelství 5

6 ZÁKLADOVÉ PASY Použití pro založení stěn od 6 N/m 2, tzn. přibližně příčka tl. 150 mm, výšky 3 m lehčí příčky se ukládají přímo na vyztužený podkladní beton minimální rozměr základu 300 x 300 mm stupně nebo náběhy se provádí pod úhlem, pod nímž se roznáší zatížení ve hmotě základů uprostého betonu je to úhel a u železobetonu je to 35. Tvar průřezu základových pasů z prostého betonu a) obdélníkový b) lichoběžníkový c) stupňovitý a) b) c) ZÁKLADOVÉ PASY Použití stupně nebo náběhy se provádí u železobetonu pod úhlem 35 Tvar průřezu základových pasů ze železobetonu a) obdélníkový b) deskový Ústav pozemního stavitelství 6

7 ZÁKLADOVÉ PASY Provádění betonáže základových pasů přímo do vykopané rýhy (u soudržných zemin) do dodatečného bednění (betonáž nad terénem nebo do výkopu u nesoudržné zeminy) do ztraceného bednění (bednění použito nad terénem nebo i vložené přímo do rýhy) Výkopy pro základové pasy ZÁKLADOVÉ PASY Betonáž základu přímo do vykopané rýhy Ústav pozemního stavitelství 7

8 ZÁKLADOVÉ PASY Dřevěné dodatečné bednění základů ZÁKLADOVÉ PASY Do ztraceného bednění dnes často používaný systém pro objekty s menším zatížením (např. RD, BD) snadná příprava bednění (bez nutnosti zapření) úspora betonu (při širším provedeném výkopu se umístí tvarovky přímo do výkopu) Ústav pozemního stavitelství 8

9 ZÁKLADOVÉ PATKY Půdorysný tvar patka by měla přenášet zatížení centricky, proto je nejvhodnější čtvercový tvar, obdélníkový může mít poměr 3:5, max. 2:3 používají se podjednotlivé sloupy skeletu vyžadují dostatečně únosnou a stejnorodou základovou půdu v rozsahu celého podloží patky výhodné ekonomicky i výrobně, pokud jejich strana není větší jak polovina osové vzdálenosti sloupů, jinak jsou účelnější roštové, deskové nebo pilotové základy ZÁKLADOVÉ PATKY Patky z prostého betonu prostý beton u menších zatížení (do zatížení cca 0,2 MPa, u vyšších se používá ŽB) patky z prostého betonu vyžadují poměrně značnou výšku h vysoké patky se volí stupňovité 1-stupňová patka 2-stupňová patka Ústav pozemního stavitelství 9

10 ZÁKLADOVÉ PATKY Patky ze železobetonu náběhy se provádí u železobetonu pod úhlem 35 ZÁKLADOVÉ PATKY Ústav pozemního stavitelství 10

11 ZÁKLADOVÉ PATKY MONTOVANÉ Nejpoužívanější kalichové plné patky Vyrobené z jednoho nebo více dílů vytvářejících stupně. Půdorysného tvaru (z hlediska dosazené plochy na základovou půdu) mohou být: čtvercové obdélníkové kruhové Osazují se do betonu tloušťky 100 až 150 mm štěrkopískového lůžka tloušťky 100 až 150 mm Patky s kalichem jsou rozšířené u montovaných průmyslových hal. Obsahují prohlubeň pro sloup, který se po osazení a znivelizování zalije cementovou maltou a zabetonuje. ZÁKLADOVÉ PATKY MONTOVANÉ Plná patka sloup je spojen pomocí ocelových trnů, ke kterým se sloup přivaří Patka skalichem do nichž se vkládá sloup Ústav pozemního stavitelství 11

12 ZÁKLADOVÉ PATKY MONTOVANÉ Zdroj: ZÁKLADOVÉ DESKY zaujímá půdorysný rozsah celé stavby princip základové desky je obdobný stropní konstrukci. Je to v podstatě obrácená stropní konstrukce namáhaná reakcí základové zeminy. Použití: základové desky se navrhují u staveb, kde je základová spára trvale pod hladinou spodní vody a u staveb výškových Materiál: vždy ŽB, obvykle tl mm Dělení: A - s konstantní tloušťkou; B - zesílená hřibovými hlavicemi; C - žebrová konstrukce B C Ústav pozemního stavitelství 12

13 ZÁKLADOVÉ ROŠTY soustava navzájem kolmých základových pásů navrhují se pro skeletové konstrukce založené na nestejnoměrně stlačitelných zeminách v poddolovaném území apod. mají převážně jednoduchý obdélníkový průřez. Při větší výšce pásu je však vhodnější tvar obráceného písmene T (žebrový) ZÁKLADOVÉ ROŠTY Ústav pozemního stavitelství 13

14 KONSTRUKČNÍ ÚPRAVY V ZÁKLADECH 1) Prostupy základem 2) Základový průvlak 3) Změna úrovně základové spáry. Výšková změna podlaží, svažitý terén. 4) Zakládání v prolukách 1) Prostupy potrubí základem a) b) c) d) a) prostup ve středu základu b) prostup v horním líci základu c) prostup ve spodním líci základu d) potrubí pod základem KONSTRUKČNÍ ÚPRAVY V ZÁKLADECH Ústav pozemního stavitelství 14

15 KONSTRUKČNÍ ÚPRAVY V ZÁKLADECH 2) Tzv. základový průvlak KONSTRUKČNÍ ÚPRAVY V ZÁKLADECH 3) Změna úrovně základové spáry, výšková změna podlaží, svažitý terén Snížení základů do úrovně dané úhlem, pod nimž se v zemině roznáší zatížení Podsklepená/nepodsklepená část. Stupně pod úhlem 45, v. max. 500 mm Ústav pozemního stavitelství 15

16 KONSTRUKČNÍ ÚPRAVY V ZÁKLADECH 4) Zakládání v prolukách novostavba dilatačně oddělena dělící spárou od stávajícího objektu, hloubka základových spár vždy ve stejné úrovni KONSTRUKČNÍ ÚPRAVY V ZÁKLADECH 4) Zakládání v prolukách novostavba dilatačně oddělena dělící spárou od stávajícího objektu, hloubka základových spár vždy v různé úrovni Ústav pozemního stavitelství 16

17 Hlubinné základy ZÁKLADY HLUBINNÉ Funkce přenáší zatížení z plošných základů: opřením do únosné zeminy třením pláště piloty Použití málo únosná zemina značně stlačitelná únosná základová půda se nachází ve velké hloubce zvodnatělé území Dělení A. Piloty B. Kesony C. Studny Ústav pozemního stavitelství 17

18 PILOTY Tvar: prutové prvky, průměr mm, průřez kruh. Materiál: dřevo, beton, ŽB, ocelové. Dělení pilot dle statického působení a) osamělé jsou tak daleko od sebe, že se vzájemně staticky neovlivňují b) skupinové vzájemně se staticky ovlivňují. Jsou složeny z několika pilot uspořádaných do skupin, které přenášejí zatížení z plošného základu či z pilotové hlavice. PILOTY Dělení pilot dle způsobu přenosu zatížení a) opřené b) vetknuté c) plovoucí Ústav pozemního stavitelství 18

19 PILOTY Dělení pilot dle způsobu provedení 1) vháněné (vibrováním nebo beraněním dřevěné, kovové, prefabrikované), provádí se do hloubky max. 16 m 2) vrtané(betonují se přímo na místě do předem vyhloubeného otvoru, provádějí se pažené nebo nepažené, do hloubky 32 m 3) vrtané technologií CFA vrtání, při vytahování betonáž, vsazení výztuže. Provádí se do hloubky 23 m. PILOTY Dělení pilot dle průměru 1) Kořenová pilota (mikropilota) průměr menší než 200 mm a je tvořena postupnou injektáží kořene nebo celého dříku piloty pro podchycení stávajících základů, v omezených prostorech vsune ocelová trubka, kterou se vhání cementová kaše kolem trubky se vytvoří dřík po jeho zatuhnutí proinjektovánímzeminy v dolní části se vytvoří vysoce únosná patka 2) Maloprůměrové piloty průměr mm. Poměr délky piloty k jejímu příčnému rozměru je min 5:1 3) Velkoprůměrovápilota má hodnotu průměru větší než 610 mm nebo je její průřezová plocha větší než 0,3 m 2 Mikropiloty Ústav pozemního stavitelství 19

20 KESONY použití při zakládání staveb ve vodě, zvodnatělé balvanité zemině, do hloubky až 25 m keson má tvar široké studny opatřené stropem a zařízením zvaným vzdušnice po dosažení únosného podloží se kesonová komora i vstup zabetonuje a keson pak vytvoří masivní hlubinný základ STUDNY studny jsou duté konstrukce vybudované nad úrovní terénu a potom se spouští do potřebné hloubky jako samostatná jednotka studny používáme tehdy, pokud narazíme při hloubení na hladinu podzemní vody dnes se studně nahrazují velkoprůměrovými pilotami či mikropilotami Ústav pozemního stavitelství 20

21 Spodní stavba SPODNÍ STAVBA Konstrukce nad základy, které tvoří přechod mezi základy a nadzemní částí budovy. U nepodsklepených stěnových stavebse dá říci, že spodní stavba je součástí základů. SPODNÍ STAVBA PODsklepená stavba NEPODsklepená stavba statika působení zemních tlaků hydroizolace napojení vodorovné na svislou vytažení min 300 mm nad UT tepelná izolace drenáž dle druhu zeminy hydroizolace napojení vodorovné na svislou vytažení min 300 mm nad UT tepelná izolace drenáž dle druhu zeminy Ústav pozemního stavitelství 21

22 SPODNÍ STAVBA Hydroizolace spodní stavby Proti pronikání vlhkosti nebo HPVse izoluje stavba vodorovnoua svislouhydroizolací z asfaltových pásů nebo plastových folií. Souvrství penetrační nátěr, asfaltový pás, rohy zaobleny o poloměru 50 mm Ochrana proti porušení vodorovně(proti vztlaku zemní vody) zatíženo podlahou svislé přizdívkou z CP, TI, nopová folie Napojení svislé a vodorovné HI SPODNÍ STAVBA Hydroizolace podsklepeného a nepodsklepeného objektu Ústav pozemního stavitelství 22

23 SPODNÍ STAVBA Provedení izolační přizdívky u podsklepené budovy Ochrana hydroizolace z nopové folie SPODNÍ STAVBA Zateplení spodní stavby a současně ochrana HI Prostupy hydroizolací Ústav pozemního stavitelství 23

24 SPODNÍ STAVBA DRENÁŽ Způsob podzemního odvodnění soustavou drénů s drenážními objekty. Zdroje vody prosakující do zásypů stavební jámy: 1. povrchová voda přitékající k objektu z okolí 2. srážky dopadnutých do bezprostředního okolí objektu 3. srážková voda zachycená a stékající po stěnách objektu 4. srážková voda ze střechy objektu 5. voda přitékající k objektu těsně pod povrchem terénu půdním prostředí 6. podpovrchová voda pronikající stěnami výkopové jámy 7. podpovrchová voda pronikající do jámy základovou spárou SPODNÍ STAVBA DRENÁŽ Propustná zemina Nepropustná zemina Nepodsklepená Podsklepená geotextilie Drenážní potrubí napojeno na dešťovou kanalizaci Ústav pozemního stavitelství 24

25 SPODNÍ STAVBA TEPELNÁ IZOLACE Tepelně technické požadavky, které se vztahující na stěny nad terénem musí být splněný i 1 m pod terénem. Tepelný most ANGLICKÉ DVORKY Anglické dvorky osvětlovací šachty (světlíky) Doplňkové konstrukce. Funkce: osvětlení a větrání prostor objektu pod úrovní terénu. Materiál: beton, ŽB monolit nebo prefabrikát, plast (systémové prvky). Konstrukce: provázání s budovou pevně nebo odděleně posuvnou spárou. Uspořádání: otevřené (nutno odvodnit), zakryté. a) b) c) Konstrukce osvětlovacích a větracích šachet: a) šachta oddělená od budovy posuvnou spárou, b) šachta založená na společném základu, c) šachta na vyložené železobetonové konzole Ústav pozemního stavitelství 25

26 ANGLICKÉ DVORKY SYSTÉMOVÉ ANGLICKÉ DVORKY SYSTÉMOVÉ Ústav pozemního stavitelství 26

27 ANGLICKÉ DVORKY ZDĚNÉ Ústav pozemního stavitelství 27