5 Geotechnické konstrukce

Transkript

1 5 Geotechnické konstrukce 5.1 Úvod Pro navrhování geotechnických konstrukcí, tedy i souvisejících s mostními konstrukcemi, platí materiálová norma ČSN EN 1997 a neustále se zvětšující množství technologických norem. Oba typy norem musí být při návrhu respektovány. Norma ČSN EN 1997 má dvě části: Část 1 [17], obsahující obecná pravidla navrhování geotechnických konstrukcí, a Část 2 [21], která se týká průzkumu a zkoušení základové půdy polními a laboratorními metodami a mj. doporučuje rozsah a hloubkový dosah průzkumných prací pro základní typy stavebních konstrukcí..v následujícím textu bude hlavní pozornost věnována EN [17]. Na rozdíl od většiny dosavadních ČSN i ostatních materiálových Eurokódů, citovaných v této publikaci, EN neobsahuje žádné konkrétní postupy a analytické metody (vzorce) návrhu geotechnických konstrukcí. (Výjimku představují mezní hodnoty zemních tlaků a výpočet únosnosti plošného základu, doporučené v informativních přílohách C, D a G.) EN obsahuje prakticky pouze soubor dosti obecně formulovaných zásad a aplikačních pravidel. Hlavní příčinou je to, že většina geotechnické problematiky není jednoznačně a všeobecně uspokojivě vyřešena. O tom svědčí existující velké množství různých metod řešení, často poloempirických. Různé země preferují na základě historické zkušenosti různé metody, a proto nebylo možno v rámci celé Evropy dojít k jednoznačně akceptovaným metodám návrhu. Tento přístup má dva důsledky: Zkušenému projektantovi v oboru geotechniky nepřináší EN prakticky nic nového. Zde uvedené zásady a pravidla by aplikoval na základě své zkušenosti a znalosti problematiky; výhodou je jejich úplný soupis, který omezuje možnost opomenutí. Současně EN umožňuje zkušenému projektantovi zachovat metody a postupy návrhu, na které je zvyklý a jejichž výstižnost, rezervy a omezení zná ze své dosavadní praxe. Problematika EN se pro něho zúží prakticky pouze na výběr vhodného návrhového přístupu, tj. převod charakteristických hodnot na návrhové. A to ještě při poměrně nekonkrétní definici charakteristických hodnot geotechnických parametrů jako obezřetný až velmi obezřetný odhad a možnosti doladění výsledku pomocí modelového faktoru. Nezkušenému projektantovi však EN neposlouží jako učebnice typu jak navrhovat. Vzhledem k povaze EN 1997 i souvisejících technologických norem je jakýkoliv zkrácený výtah textu neúplný a nemůže nahradit seznámení s plným textem norem. Může pouze naznačit, co lze od EN 1997 očekávat, a poukázat na některá problematická nebo zvýšené pozornosti hodná místa, jejichž výklad nemusí být pro stručnost a obecnost textu jednoznačný, nebo naopak zásadní pro správné pochopení problematiky a korigování nepřesných povrchních soudů. Stejně tak vzorové výpočty a poznámky je nutno chápat především jako ukázku aplikace jednotlivých návrhových přístupů, ale vlastní metodika výpočtu je kompetencí a zodpovědností autora geotechnického návrhu. Dosavadní (únor 2010) Národní příloha umožňuje použití libovolného ze všech tří návrhových přístupů uvedených v EN Výběr je opět ponechán na vůli a zodpovědnosti autora geotechnického návrhu. 232

2 5.2 Obsah ČSN EN V této kapitole bude uveden obsah EN , který poskytne stručný přehled geotechnických konstrukcí a související problematiky, jimiž se norma zabývá. (Názvy jednotlivých kapitol jsou celkem výstižné a charakterizují jejich obsah.) Pro ilustraci obsahu normy budou podrobněji uvedeny a komentovány kapitoly: Zásady navrhování geotechnických konstrukcí, mající všeobecnou platnost a mj. definující jednotlivé návrhové přístupy. Kapitoly zabývající se návrhem plošných a pilotových základů a stručně, zejména z hlediska výpočtu tlaku na mostní opěru, i kapitola Opěrné konstrukce. Významná je i normativní příloha A, která obsahuje tabulky dílčích součinitelů, českou Národní přílohou k únoru 2010 nezměněných. Její obsah bude částečně uveden v kapitolách zabývajících se výše uvedenými třemi základními typy geotechnických konstrukcí. Obsah ČSN EN Všeobecně 2 Zásady navrhování geotechnických konstrukcí 3 Geotechnické údaje 4 Stavební dozor, monitoring a údržba 5 Násypy, odvodňování, zlepšování a vyztužování základové půdy 6 Plošné základy 7 Pilotové základy 8 Kotvení 9 Opěrné konstrukce 10 Hydraulické porušení 11 Celková stabilita 12 Násypy Přílohy: A (normativní) Dílčí součinitele pro mezní stavy porušení B (informativní) Podkladové informace o dílčích součinitelích pro návrhové přístupy 1, 2 a 3 C (informativní) Ukázkové postupy pro stanovení mezních hodnot zemních tlaků na svislé zdi D (informativní) Příklad analytické metody pro ocenění únosnosti podloží E (informativní) Příklad empirické metody pro ocenění únosnosti podloží F (informativní) Ukázkové metody výpočtu sedání G (informativní) Vzorová metoda pro odvození únosnosti plošných základů na hornině H (informativní) Mezní hodnoty sedání základů a konstrukčních deformací J (informativní) Seznam kontrolních činností pro stavební dozor a vykonávání monitoringu Národní příloha (informativní) 233

3 5.3 Zásady navrhování geotechnických konstrukcí Geotechnické kategorie Nalezení správné geotechnické kategorie má podobný význam jako v ČSN [32] určuje obecné požadavky na preciznost použitých geotechnických parametrů a návrhových postupů. Na rozdíl od ČSN však je charakteristika jednotlivých kategorií obecnější a umožňuje více subjektivního přístupu, zejména na rozhraní mezi jednotlivými kategoriemi. To nemusí být vždy na závadu, neboť každý může posoudit své dosavadní zkušenosti a zvolit preciznější analýzu, nebo naopak rutinnější přístup v dobře známých případech. Vcelku jsou však geotechnické kategorie blízké těm z ČSN : 1. geotechnická kategorie Pouze malé a relativně jednoduché konstrukce, pro které je možné zajistit, že základní požadavky budou splněny na základě zkušenosti a kvalitativního geotechnického průzkumu se zanedbatelným rizikem, tj. např. zanedbatelné riziko ztráty celkové stability nebo pohybů základové půdy, základové poměry známé ze srovnatelné místní zkušenosti a dostatečně spolehlivé, neprovádí se výkop pod HPV nebo podle místní srovnatelné zkušenosti nebude komplikovaný. Používat se mohou rutinní postupy pro návrh a provádění geotechnických konstrukcí na základě pouze kvalitativních geotechnických údajů; 2. geotechnická kategorie Konvenční typy konstrukcí a základů s běžným rizikem nebo jednoduchými základovými poměry či zatěžovacími podmínkami, tj. např. plošné, roštové a pilotové základy; stěny a ostatní konstrukce zadržující nebo podporující zeminu nebo vodu; výkopy; mostní pilíře a opěry; násypy a zemní práce; zemní kotvy a ostatní systémy, které vnášejí zatížení zpět do základové půdy; tunely v tvrdých neporušených horninách nevyžadující zvláštní požadavky na vodotěsnost nebo jiné požadavky. Používat se mají kvantitativní geotechnické údaje a rozbory, mohou se používat rutinní postupy pro terénní a laboratorní zkoušky, návrh a provádění. 3. geotechnická kategorie Konstrukce nebo části konstrukcí, které nespadají do 1. a 2. geotechnické kategorie, tj. např. velmi velké nebo neobvyklé konstrukce; konstrukce vyvolávající abnormální riziko nebo konstrukce ve složitých základových poměrech nebo konstrukce složitě zatížené; konstrukce ve vysoce seizmických oblastech; konstrukce v oblastech pravděpodobné nestability staveniště nebo stálých pohybů základové půdy, které vyžadují zvláštní průzkum nebo speciální opatření. Zde již nemusí být EN dostatečným vodítkem pro návrh 3. geotechnická kategorie má obvykle zahrnovat alternativní ustanovení a pravidla k těm v EN

4 5.3.2 Návrhové situace Musí se uvažovat jak krátkodobé, tak dlouhodobé návrhové situace. Podrobná klasifikace návrhových situací v geotechnickém návrhu má zahrnovat: zatížení, jejich kombinaci a zatěžovací případy; obecnou vhodnost základové půdy, na které je umístěna konstrukce, vzhledem k celkové stabilitě a pohybům základové půdy; dispozici a klasifikaci různých zón zeminy, horniny a prvků konstrukce, které se uplatní v jakémkoli výpočetním modelu; sklon podložních vrstev; hornické práce, kaverny nebo jiné podzemní konstrukce; v případě konstrukcí spočívajících na nebo blízko hornin: mezilehlé tvrdé a měkké vrstvy; poruchy, pukliny, trhliny; možnou nestabilitu horninových bloků; vyluhované dutiny jako jsou závrty nebo trhliny vyplněné měkkým materiálem a pokračující proces vyluhování; prostředí, uvnitř kterého je vypracován návrh: vliv vyplavování, eroze a výkopu, vedoucí ke změnám v geometrii zemského povrchu; vliv chemické koroze; vliv zvětrávání; vliv promrzání; vliv dlouhodobého vysoušení; vliv změn výšky hladiny podzemní vody, včetně vlivu odvodnění; možných povodní, poruch drenážního systému, využití vody; přítomnost plynů unikajících ze základové půdy; ostatní účinky času a prostředí na smykovou pevnost a ostatní vlastnosti materiálu, např. vliv děr způsobených zvířaty; zemětřesení; zemní pohyby zapříčiněné dolováním nebo jinými aktivitami; citlivost konstrukce na deformace; vliv nové konstrukce na stávající konstrukce, inženýrské sítě a místní prostředí Zatížení při návrhu výpočtem Při navrhování geotechnických konstrukcí se má uvažovat jako zatížení: tíha zeminy, horniny a vody; napětí v základové půdě; zemní tlaky a tlak podzemní vody; tlaky volné vody, včetně tlaků vln; tlaky podzemní vody; průsakové síly; užitná nebo vložená zatížení z konstrukcí; 235

5 zatížení povrchu; vázací síly; odstranění zatížení nebo výkop základové půdy; dopravní zatížení; pohyby vyvolané dolováním nebo jiným budováním podzemních prostor nebo tunelováním; bobtnání a smršťování vyvolané vegetací a změnami podnebí nebo vlhkosti; pohyby vyvolané sekundární konsolidací nebo usmyknutím nebo sedáním masy základové půdy; pohyby vyvolané degradací, disperzí, dekompozicí, vlastním zhutňováním a rozpouštěním; pohyby a zrychlení vyvolané zemětřesením, výbuchy, vibracemi a dynamickými zatíženími; vliv teploty, včetně účinků mrazu; zatížení ledem; zavedená předpětí v zemních kotvách nebo rozpěrách; negativní tření Vlastnosti základové půdy při návrhu výpočtem Vlastnosti zemních a skalních masivů kvantifikované geotechnickými parametry se musí získat z výsledků zkoušek přímo nebo korelací, teorií nebo empiricky nebo z jiných relevantních údajů. Hodnoty získané z výsledků zkoušek a ostatní údaje se musí pro uvažovaný mezní stav přijatelně interpretovat. Pozornost je třeba věnovat rozdílu mezi vlastnostmi základové půdy a geotechnickými parametry získanými z výsledků zkoušek a těmi, které řídí chování geotechnické konstrukce. Rozdíly mohou způsobit následující faktory: četné geotechnické parametry nejsou pravé konstanty, ale závisejí na úrovni napětí a způsobu deformace; stavba zeminy a horniny (puklinatost, vrstevnatost nebo velké částice) může hrát různou roli při zkoušce a v geotechnické konstrukci; vliv času; účinek prosakující vody na snížení smykové pevnosti zemin a hornin; možný účinek změkčení dynamickým zatížením; křehkost nebo tažnost zkoušené zeminy a horniny; metoda výstavby geotechnické konstrukce; vliv kvality provádění na uměle nasypanou nebo zlepšenou základovou půdu; vliv stavební činnosti na vlastnosti základové půdy. 236

6 5.3.5 Charakteristické hodnoty geotechnických parametrů Na začátku této kapitoly je třeba upozornit, že dosud nepanuje jednotný názor na to, co je přesně (z kvantitativního hlediska) charakteristická hodnota geotechnických parametrů, kterou dílčími součiniteli podle jednotlivých návrhových přístupů převádíme na hodnotu návrhovou, a jak se případně liší od dosud často používaných a v ČSN tabelovaných (průměrných) normových charakteristik. Tento problém je přitom zásadní při porovnávání výsledků návrhů podle EN 1997 a dosavadních ČSN, s nimiž mají projektanti dlouhodobé zkušenosti, a následně i výběru optimálního návrhového přístupu, což je zatím plně v kompetenci a odpovědnosti autora geotechnického návrhu. EN k tomu uvádí: Výběr charakteristických hodnot geotechnických parametrů se musí zakládat na výsledcích a odvozených hodnotách z laboratorních a terénních zkoušek, doplněných dobrou zkušeností. Charakteristická hodnota geotechnického parametru se musí vybrat jako obezřetný odhad hodnoty, ovlivňující výskyt mezního stavu. Pokud se při výběru charakteristických hodnot vlastností základové půdy použijí statistické metody, mají takové metody rozlišovat mezi místním a regionálním odběrem vzorků a mají dovolit užití apriorních znalostí srovnatelných vlastností základové půdy. Pokud se použijí statistické metody, charakteristická hodnota se má odvodit tak, že vypočtená pravděpodobnost horší hodnoty řídící výskyt uvažovaného mezního stavu není větší než 5 %. (Obezřetný odhad průměrné hodnoty je výběr průměrné hodnoty omezeného souboru hodnot geotechnického parametru s pravděpodobností 95 %; kde se uvažuje místní porušení, obezřetný odhad nízké hodnoty je 5 %.) K tomu je vhodné poznamenat, že za předpokladu Gaussova normálního rozdělení odpovídá 5 % pravděpodobnosti výskytu hodnota o cca 1,65 směrodatné odchylky menší než průměr, ČSN uvažovala pro výpočtovou hodnotu pravděpodobnost horšího výsledku cca 1 % (cca 2,33 směrodatné odchylky od průměru) a mnozí odborníci odhadují vzdálenost charakteristické hodnoty od průměru pouze cca 0,5 % směrodatné odchylky. Pokud se používají standardní tabulky charakteristických hodnot závisející na kvalitativních geotechnických parametrech zeminy, musí se charakteristická hodnota vybrat jako velmi obezřetná EN tedy připouští používání tabulek charakteristických hodnot (obdoba tabulek směrných normových charakteristik zemin v ČSN ), třebaže povrchní závěry mnohých vedou k domněnce, že podle EN 1997 bude nutné vycházet pouze z kvantitativních charakteristik, stanovených experimentálně na staveništi. Jistým vodítkem, jak jsou v EN chápány charakteristické hodnoty, mohou být korelační součinitele pro odvození charakteristických hodnot únosnosti pilot ze zatěžovacích zkoušek a (odvozených, vypočtených) ze zkoušek základové půdy, viz tab.65 a 66. Tab. 65 Korelační součinitele pro odvození charakteristických hodnot únosnosti pilot ze statických zatěžovacích zkoušek pilot (n počet zkoušených pilot, první řádek součinitelů pro odvození z průměru, druhý pro odvození z minima hodnot) [Tab.A.9 [17]] pro n = ,40 1,30 1,20 1,10 1,00 2 1,40 1,20 1,05 1,00 1,00 237

7 Tab. 66 Korelační součinitele pro odvození charakteristických hodnot únosnosti pilot z výsledků zkoušek základové půdy (n počet zkoušených profilů, první řádek součinitelů pro odvození z průměru, druhý pro odvození z minima hodnot) [Tab.A.10[17]] pro n = ,40 1,35 1,33 1,31 1,29 1,27 1,25 4 1,40 1,27 1,23 1,20 1,15 1,12 1, Návrhové hodnoty geotechnických parametrů Návrhové hodnoty geotechnických parametrů X d se odvodí z charakteristických hodnot X k za použití vztahu: X d = X k /γ M Musí se použít dílčí součinitel γ M definovaný v Příloze A EN , případně pozměněný v Národní příloze. Nebo se musí (mohou) stanovit návrhové hodnoty geotechnických parametrů přímo. Hodnoty dílčích součinitelů γ M z Přílohy A EN , případně Národní přílohy se v tom případě mají použít jako návod k požadované úrovni bezpečnosti. Tyto věty by při volnějším výkladu opravňovaly i přímé stanovení např. podle ČSN (φ d = φ 4, c d = c/2). To by v mnoha případech mohlo být i bezpečnější, zejména vzhledem k nepřesné definici charakteristických hodnot, viz kapitola Možný je i opačný postup stanovení charakteristické hodnoty tak, aby po aplikaci dílčího součinitele γ M odpovídala výsledná návrhová hodnota dlouhodobým užíváním ověřené výpočtové hodnotě podle ČSN Mezní stav porušení Mezní stav porušení se musí ověřit pro všechny relevantní případy z následujících pěti: EQU vnější rovnováha (stabilita) STR vnitřní porušení (prvků) konstrukce (dimenzování betonu, oceli ) GEO porušení základové půdy UPL ztráta rovnováhy v důsledku vztlaku vody i jiných svislých zatížení HYD porušení základové půdy proudící vodou Pro případy porušení STR a GEO se musí ověřit, že platí: E d R d, kde E d je návrhová hodnota účinku zatížení a R d je návrhová hodnota mezní únosnosti Návrhové přístupy při ověřování mezního stavu porušení STR a GEO Návrhové přístupy uvádějí, jakými dílčími součiniteli se převádějí charakteristické hodnoty zatížení nebo účinků zatížení, parametrů zemin a únosností (odporů) na hodnoty návrhové. 238

8 Dílčí součinitele v Příloze A EN , případně jejich upravené hodnoty v Národní příloze, které se užijí v rovnicích, jsou uspořádány do skupin označených A (pro zatížení nebo účinky zatížení), M (pro parametry zemin) a R (pro únosnosti). Jsou vybrány podle návrhového přístupu, který je použit. Návrhový přístup 1 S výjimkou návrhu osově zatížených pilot a kotev se musí ověřit, že mezní stav porušení nebo nadměrné deformace nenastane s následující kombinací souborů dílčích součinitelů: Kombinace 1: A1 + M1 + R1 Kombinace 2: A2 + M2 + R1, kde + znamená: bude kombinováno s. V kombinacích 1 a 2 se dílčí součinitele použijí na zatížení a parametry pevnosti základové půdy. Pro návrh osově zatížených pilot a kotev se musí ověřit, že mezní stav porušení nebo nadměrné deformace nenastane při následující kombinaci souborů dílčích součinitelů: Kombinace 1: A1 + M1 + R1 Kombinace 2: A2 + (M1 nebo M2) + R4 V kombinaci 1 se dílčí součinitele použijí na zatížení a parametry pevnosti základové půdy. V kombinaci 2 se dílčí součinitele použijí na zatížení, na únosnost základové půdy a někdy na parametry základové půdy. V kombinaci 2 se pro výpočet únosnosti pilot nebo kotev užívá obvykle soubor M1, soubor M2 pro výpočet nepříznivě zatížených pilot vystavených negativnímu plášťovému tření nebo příčnému zatížení. Pokud je zřejmé, že jedna ze dvou kombinací je rozhodující pro návrh, výpočty pro druhou kombinaci se nemusí provádět. Různé kombinace však mohou být rozhodující pro různé aspekty téhož návrhu. Návrhový přístup 2 Musí se ověřit, že mezní stav porušení nebo nadměrné deformace nenastane při použití následující kombinace souborů dílčích součinitelů: Kombinace: A1 + M1 + R2 Při tomto přístupu se dílčí součinitele použijí na zatížení nebo na účinky zatížení a na únosnost základové půdy. Pokud se tento přístup použije pro analýzu svahu a celkové stability, výsledný účinek zatížení na plochu porušení se vynásobí E a smykový odpor podél plochy porušení se vydělí R;e. Návrhový přístup 3 Musí se ověřit, že mezní stav porušení nebo nadměrné deformace nenastane při použití následující kombinace souborů dílčích součinitelů: Kombinace: (A1* nebo A2 ) + M2 + R3 * na zatížení konstrukce na geotechnická zatížení. 239

9 Při tomto přístupu se dílčí součinitele použijí na zatížení nebo na účinky zatížení z konstrukce a na parametry pevnosti základové půdy. Pro analýzu svahu a celkové stability se zatížení na zeminu (např. zatížení konstrukcí, dopravní zatížení) považuje za geotechnické zatížení a použije se soubor součinitelů zatížení A Mezní stavy použitelnosti Pro ověření mezních stavů použitelnosti v základové půdě nebo v konstrukční sekci, prvku nebo spojení se musí prokázat, že: E d C d, kde E d je návrhová hodnota účinku zatížení a C d je mezní návrhová hodnota účinku zatížení, nebo se musí prokázat, že se mobilizuje dostatečně malá část smykové pevnosti základové půdy, aby se deformace udržela v požadovaných mezích použitelnosti. Tento zjednodušený přístup je omezen na návrhové situace, kde: hodnota deformace se nevyžaduje k ověření mezního stavu použitelnosti, existuje srovnatelná zkušenost v podobné základové půdě, konstrukci a aplikační metodě. Dílčí součinitele pro mezní stavy použitelnosti se mají obvykle rovnat 1,0. Mezní hodnota deformace je taková, při které se předpokládá v podporované konstrukci mezní stav použitelnosti. Tato mezní hodnota se musí dohodnout během návrhu podporované konstrukce Deviátor napětí [kpa] komora: 0 kpa komora: 50 kpa komora: 100 kpa komora: 200 kpa Deviátor 40-80% mob. 0 0,05 0,1 0,15 0,2 Poměrná deformace [1] Obr. 87 Výsledky nekonsolidované neodvodněné triaxiální zkoušky překonsolidovaného jílu s naznačením částečné mobilizace parametrů smykové pevnosti při malých deformacích 240

10 Aplikace druhé možnosti je naznačena na následujícím obr. 87 s výsledky triaxiální zkoušky vzorků jílu překonsolidovaného vysokým tlakem v lisu při rozdílných komorových tlacích σ 3. Vodorovné příčky žebříčku (dev) ukazují hodnoty deviátoru napětí, které odpovídají pouze částečné mobilizaci vrcholových parametrů smykové pevnosti 40, %. Hodnota mobilizace cca 67 % odpovídá podle prof. Myslivce, který vycházel z rovnosti Jákyho součinitele tlaku v klidu a Rankinova součinitele aktivního tlaku s částečně mobilizovaným úhlem vnitřního tření 1 sin φ = tg 2 (45 φ 0 /2), horní mezi stavu zeminy v klidu nebo tzv. strukturní pevnosti, kterou známe např. z výpočtu sednutí v ČSN Omezením mezní hodnoty částečně mobilizovaného úhlu vnitřního tření φ 0 = 0,5 0,8 φ a odpovídajícím omezením částečně mobilizované soudržnosti c 0 = c tg φ 0 /tg φ ve výpočtu mezního stavu porušení tak lze v daném případě dosáhnout stavu zeminy blízkého klidovému s malými deformacemi. Pro stavby mostů však tento způsob bez výpočtu hodnoty sednutí nebude příliš často aplikovatelný. 5.4 Plošné základy Podle ustanovení této kapitoly se postupuje při návrhu plošných základů, tj. patek, pásů a desek. Některá ustanovení mohou být použita i na hlubinné základy, jako např. kesony Mezní stavy Musí se uvažovat následující mezní stavy a musí se sestavit jejich příslušný seznam: ztráta celkové stability; únosnost, vytlačení, zaboření; porušení smykem; kombinované porušení v základové půdě a v konstrukci; porušení konstrukce v důsledku pohybu základu; nadměrná sedání; nadměrné zvednutí v důsledku bobtnání, mrazu a jiných příčin; nepřijatelné vibrace Zatížení a návrhové situace Návrhové situace se musí vybrat v souladu s kapitolou (2.2 [17]). Při výběru mezních stavů se pro výpočty uvažují zatížení uvedená v (2.4 [17]). Je-li tuhost konstrukce významná, má se provést analýza interakce konstrukce a základové půdy, aby se určilo rozdělení zatížení Návrhové metody Pro plošné základy musí být použita jedna z následujících návrhových metod: 241

11 Přímá metoda, u které se vypracují oddělené analýzy pro každý mezní stav. Pokud se kontroluje dosažení mezního stavu únosnosti, musí mechanismus porušení co nejpřesněji modelovat předpokládaný; ke kontrole mezního stavu použitelnosti se musí použít výpočet sedání. Nepřímá metoda, která užívá srovnatelnou zkušenost a výsledky terénních nebo laboratorních měření nebo pozorování a vybraná zatížení ve vztahu k meznímu stavu použitelnosti tak, aby splňovala požadavky všech relevantních mezních stavů. Metoda předběžného opatření, při které se použije předpokládaná únosnost Návrh podle mezního stavu porušení Celková stabilita Celková stabilita, s nebo bez základů, se musí kontrolovat zvláště v následujících situacích: blízko nebo na přirozeném nebo umělém svahu; blízko výkopu nebo opěrné zdi; blízko řeky, kanálu, jezera, nádrže nebo mořského pobřeží; blízko hornických děl nebo zasypaných konstrukcí. Musí se prokázat, že porušení stability základové půdy obsahující základ je dostatečně nepravděpodobné Únosnost Pro všechny mezní stavy porušení se musí splnit následující nerovnost: V d R d Hodnota V d musí zahrnovat tíhu základu, tíhu jakéhokoliv zásypového materiálu a všechny zemní tlaky, ať příznivé nebo nepříznivé. Vodní tlaky nevyvolané zatížením základu musí být zahrnuty jako zatížení. Analytická metoda Má se použít běžně uznávaná analytická metoda. Může se použít vzorový analytický výpočet únosnosti, uvedený v Příloze D EN Musí se uvažovat analytické vyhodnocení krátkodobých a dlouhodobých hodnot R d, zvláště v jemnozrnných zeminách. Pokud jsou v zemním nebo horninovém masivu pod základem výrazně uspořádané plochy vrstevnatosti nebo jiné diskontinuity, musí předpokládaný mechanismus porušení a vybrané parametry smykové pevnosti a deformace vzít v úvahu strukturní charakteristiky základové půdy. Při výpočtu návrhové únosnosti základu na vrstevnatých sedimentech, jejichž vlastnosti se značně mění, se musí stanovit návrhové parametry základové půdy pro každou vrstvu. Pokud se únosná vrstva nachází pod méně únosnou, může se únosnost vypočítat z parametrů smykové pevnosti méně únosné vrstvy. V opačném případě se má zkontrolovat porušení propíchnutím. 242

12 Semi-empirická metoda Má se použít běžně uznávaná semi-empirická metoda. Pro odhad únosnosti za použití výsledků pressiometrické zkoušky je doporučena semi-empirická metoda, uvedená v Příloze E EN Normativní metoda, která používá předpokládanou únosnost Běžně se má použít normativní metoda založená na předpokládané únosnosti. Pro odvození předpokládané únosnosti plošných základů na hornině se doporučuje vzorová metoda, uvedená v Příloze G EN Použije-li se tato metoda, výsledek návrhu by se měl vyhodnotit na základě srovnatelné zkušenosti Odolnost proti usmyknutí v základové spáře Musí se splnit následující nerovnost: H d R d + R p;d Hodnota H d musí zahrnovat návrhové hodnoty všech aktivních zemních sil působících na základ. Hodnoty návrhové únosnosti ve smyku R d a odporu tlakem na boční stěnu základu R p;d mají být vztaženy k rozsahu předpokládaného pohybu v uvažovaném zatěžovacím mezním stavu. Pro velké pohyby se má posoudit možnost povrcholového chování. Vybraná hodnota R p;d má vyjadřovat i předpokládanou životnost konstrukce. V odvodněných podmínkách se musí R d vypočítat s použitím dílčích součinitelů na vlastnosti základové půdy, nebo na únosnost základové půdy: R d = V' d tg d nebo R d = (V d tg k )/ R;h V návrhových přístupech, kde se dílčí součinitele použijí na účinky zatížení, je dílčí součinitel zatížení F = 1,0 a V d = V k. Při určování V' d se musí vzít v úvahu, zda H d a V' d jsou závislá nebo nezávislá zatížení. Může se předpokládat, že návrhový úhel tření d je rovný návrhové hodnotě efektivního kritického úhlu tření ' cv;d pro základy betonované na místě a rovný 2/3 ' cv;d pro hladké prefabrikované základy. Jakákoliv efektivní soudržnost c' se má zanedbat. V neodvodněných podmínkách se musí R d vypočítat s použitím dílčích součinitelů na vlastnosti základové půdy, nebo na únosnost základové půdy: R d = A c c u;d nebo R d = (A c c u;k )/ R;h Pokud může voda nebo vzduch vniknout mezi základ a neodvodněné jílové podloží, musí se zkontrolovat, že: R d 0,4 V d 243

13 K této podmínce se nemusí přihlížet pouze tehdy, pokud se zabrání vytvoření trhliny mezi základem a základovou půdou sáním v oblastech, kde není kladný tlak Zatížení s velkými excentricitami Jestliže excentricita zatížení přesahuje 1/3 šířky obdélníkového základu nebo 0,6 poloměru kruhového základu, musí být přijata zvláštní opatření Porušení konstrukce v důsledku pohybu základu Musí se prokázat, že rozdílné svislé a vodorovné přemístění základu nezpůsobí vznik mezního stavu porušení v podporované konstrukci. Předpokládaná únosnost může být přijata, když přemístění nebudou příčinou vzniku mezního stavu porušení v konstrukci. V základové půdě, která může bobtnat, se musí stanovit potenciální nerovnoměrné nadzdvižení a navrhnout základy a konstrukci tak, aby mu odporovaly nebo se mu přizpůsobily Návrh podle mezního stavu použitelnosti Pozornost se musí věnovat přemístění základu, vyvolanému jeho zatížením. Při stanovení velikosti přemístění základu se musí vzít v úvahu srovnatelná zkušenost. Je-li to nutné, musí se přemístění vypočítat v měkkých jílech vždy. Na tuhých a pevných jílech ve 2. a 3. geotechnické kategorii se mají vždy provádět výpočty svislého přemístění (sedání). Při výpočtu přemístění základu se pro srovnání s kritérii použitelnosti musí použít návrhová zatížení pro mezní stav použitelnosti. Výpočty sedání se nemají považovat za přesné. Poskytují pouze přibližný odhad. Přemístění základu se musí uvažovat jako přemístění celého základu a rozdílné přemístění částí základu. Pro výpočet vzrůstu napětí v základové půdě a jeho vlivu na stlačitelnost základové půdy se musí vzít v úvahu vliv sousedních základů a násypů. Musí se určit možný rozsah relativních pootočení základu a porovnat je s mezními hodnotami pohybů Sedání Výpočet sedání musí zahrnovat okamžité i konsolidační sedání. Pro částečně nebo plně nasycené zeminy se mají uvažovat následující tři složky sedání: s 0 : okamžité sedání; v plně nasycené zemině následkem smykové deformace za stálého objemu, v částečně nasycené zemině následkem smykové deformace a zmenšení objemu; s 1 : konsolidační sedání; s 2 : sedání vyvolané creepem (dotvarováním). Mají se použít běžně uznávané metody pro vyhodnocení sedání. Pro vyhodnocení sedání s o a s 1 se mohou použít vzorové metody, uvedené v Příloze F EN (Metoda podle ČSN je s nimi plně v souladu.) Zvláštní pozornost se má věnovat zeminám jako organické zeminy a měkké jíly, ve kterých může důsledkem creepu pokračovat sedání nekonečně dlouho. Hloubka stlačitelné vrstvy zeminy uvažovaná při výpočtu sedání závisí na velikosti a tvaru základu, proměně tuhosti zeminy s hloubkou a vzdálenosti základových prvků. Může být běžně vzata jako hloubka, ve které efektivní svislé napětí vyvolané zatížením základu činí 20 % efektivního tlaku nadloží. V mnohých případech může být tato hloubka odhadnuta jako jedno- až dvojnásobek šířky základu, ale pro málo zatížené širší základové desky se mů- 244

14 že snížit. Tento přístup neplatí pro velmi měkké zeminy. (Výpočet podle ČSN s uvážením strukturní pevnosti zemin tato doporučení poněkud relativizuje.) Podle vhodnosti se musí použít lineární nebo nelineární modely tuhosti základové půdy. Musí se uvažovat vliv nerovnoměrného sedání a relativního pootočení i možné proměnnosti základové půdy na rozdělení zatížení, aby se zajistilo, že nebude dosažen mezní stav použitelnosti. Výpočty nerovnoměrného sedání, které zanedbávají tuhost konstrukce, mají snahu být nadhodnocené. K potvrzení snížených hodnot nerovnoměrného sedání se může použít rozbor interakce základové půdy a konstrukce. Má se připustit nerovnoměrné sedání zapříčiněné proměnností základové půdy, není-li vyloučeno tuhostí konstrukce. U plošných základů na rostlé základové půdě se má uvažovat možný výskyt nerovnoměrných sedání, i když vypočtená jsou rovnoměrná. Naklonění excentricky zatíženého základu se má vyhodnotit za předpokladu lineárního rozdělení napětí v základové spáře a výpočtem sedání v rohových bodech základu. Pro běžné konstrukce založené na jílech se má vypočítat poměr únosnosti základové půdy vyčíslené z původní smykové pevnosti k provoznímu zatížení. Pokud je tento poměr menší než 3, mají se vždy provést výpočty sedání. Pokud je tento poměr menší než 2, mají výpočty vzít v úvahu vliv nelineární tuhosti základové půdy Zdvih základové spáry stavební jámy Musí se rozlišovat následující příčiny zdvihu základové spáry stavební jámy: snížení efektivního napětí; objemová expanze částečně nasycené zeminy; zdvihání plně nasycené základové půdy za konstantního objemu od sedání přilehlé konstrukce. Výpočty zdvihu základové půdy musí zahrnovat jak okamžitý, tak pozdržený zdvih Rozbor vibračních účinků Základy konstrukcí vystavených vibracím nebo vibrujícím zatížením se musí navrhnout tak, aby zajistily, že vibrace nezpůsobí nadměrné sedání. Mají se učinit opatření, aby se nevyskytla rezonance dynamického zatížení s kritickou frekvencí systému základ základová půda a nedošlo ke ztekucení základové půdy. Vibrace vyvolané zemětřesením se musí uvažovat podle ČSN EN 1998 [30] Základy na horninách Při návrhu plošných základů na horninách se musí uvažovat: deformace a smyková pevnost horninového masivu a přípustné sedání podporované konstrukce; slabé vrstvy pod základem, např. náchylné k rozpouštění nebo zlomová pásma; vrstevnatost nebo jiné plochy nespojitosti a jejich charakteristiky, např. výplň, spojitost, rozevření, rozteč; stav zvětrání, chemického rozkladu a puklinatosti hornin; narušení horniny stavebními pracemi, např. podzemní práce nebo výkopy v blízkosti základu. 245

15 Plošné základy na hornině mohou být běžně navrženy metodou předpokládaných únosností. Pro zdravé neporušené vyvřelé horniny, přeměněné horniny, vápence a pískovce je předpokládaná únosnost omezena pevností betonového základu v tlaku. Doporučenou metodu stanovení předpokládané únosnosti plošných základů na hornině uvádí Příloha G EN Sedání základu se může stanovit na základě srovnatelné zkušenosti vzhledem ke klasifikaci horninového masivu Konstrukční návrh plošných základů Konstrukčnímu porušení plošného základu se musí zabránit (v souladu s [17]). Může se předpokládat, že kontaktní napětí pod tuhým základem je lineárně rozděleno. Pro obhájení hospodárnějšího návrhu se může použít podrobnější rozbor interakce zemina konstrukce. Rozdělení kontaktního napětí pod netuhým základem se může odvodit modelováním základu jako nosníku nebo desky na deformujícím se kontinuu nebo sérii pružin s odpovídající tuhostí a pevností. Použitelnost základových pásů a roštových základů se musí ověřit za předpokladu zatížení v mezním stavu použitelnosti a rozdělení kontaktního napětí, odpovídajícího deformaci základu a základové půdy. Pro návrhové situace s koncentrovanými zatíženími působícími na základové pásy nebo roštové základy se síly a ohybové momenty v základu mohou odvodit z modulu reakce podloží základové půdy použitím lineární pružnosti. Moduly reakce podloží se mohou stanovit výpočtem sedání s odhadnutým rozdělením kontaktního napětí. Moduly se mohou upravit tak, aby vypočtené kontaktní napětí nepřekročilo hodnoty, pro které se předpokládá lineární chování. Celkové a nerovnoměrné sednutí konstrukce jako celku se má vypočítat v souladu s (6.6.2 [17]). Pro to nejsou často vhodné výpočty s moduly reakce podloží. Má-li interakce základová půda konstrukce dominantní vliv, mají se použít přesnější metody, jako např. metoda konečných prvků Příprava podloží Podloží plošného základu se musí připravit s velkou péčí. Kořeny, překážky a vložky měkké zeminy se musí vyjmout bez porušení základové půdy. Jakékoliv vzniklé prohlubně se musí vyplnit zeminou nebo jiným materiálem k obnovení tuhosti neporušené základové půdy. V zeminách náchylných k porušení, jako je jíl, se má specifikovat postup výkopu pro plošné základy, aby se minimalizovaly poruchy. Obvykle je dostatečný výkop ve vodorovných pruzích. Má-li se omezit zdvihání dna stavební jámy, výkop se provádí v rýhách a beton se v nich uloží před provedením mezilehlých výkopů Dílčí součinitele pro plošné základy 246 V následující tab. 67, zpracované podle tabulek A.3 až A.5 z přílohy A EN , jsou uvedeny hodnoty dílčích součinitelů všech tří návrhových přístupů pro ověření mezních stavů (STR) a (GEO) plošných základů. A Hodnoty za lomítkem se použijí pro příznivé zatížení nebo jeho účinky, menší hodnoty v závorce pro NP3 se použijí pro geotechnická zatížení.

16 M horní řádek platí pro efektivní parametry smykové pevnosti (součiniteli γ φ se redukuje tg φ!), spodní řádek pro totální soudržnost nebo pevnost v tlaku (úhel vnitřního tření je uvažován nulový). R součinitel γ Rh platí pro smykovou únosnost v základové spáře. Tab. 67 Dílčí součinitele pro plošné základy NP1 NP1 NP2 NP3 Kombinace 1 Kombinace 2 A1+M1+R1 A2+M2+R1 A1+M1+R2 (A1 v A2)+M2+R3 A γ G 1,35/1,0 1,0/1,0 1,35/1,0 (1,35 v 1,0)/1,0 A γ Q 1,5/0,0 1,3/0,0 1,5/0,0 (1,5 v 1,3)/0,0 M γ φ γ c 1,0 1,25 1,0 1,25 M γ cu γ qu 1,0 1,4 1,0 1,4 R γ Rv γ Re 1,0 1,0 1,4 1,0 R γ Rh 1,0 1,0 1,1 1, Poznámky k výpočtu plošných základů Výpočetní postupy podle ČSN lze použít pro posouzení mezních stavů únosnosti i použitelnosti (sedání) v souladu s požadavky EN Pouze dílčí součinitele, tj. zvýšení zatížení a redukce parametrů základové půdy nebo únosnosti, musí být v souladu s tab. 67. Z ČSN lze použít i tabulky únosností pro 1. geotechnickou kategorii, kterou se EN prakticky nezabývá. Budeme-li požadovat spolehlivost návrhu základové konstrukce na úrovni ČSN , je třeba odpovídajícím způsobem zvolit obezřetný odhad charakteristických hodnot parametrů základové půdy, a to zejména soudržnosti. Zaměříme-li se pro zjednodušení pouze na návrhové přístupy 2 a 3, vidíme v tab. 67, že je charakteristická únosnost plošného základu v soudržné zemině za neodvodněných podmínek (c u ) redukována na návrhovou dílčími součiniteli 1,4 (v NP2 včetně prostředního členu rovnice únosnosti vlivu přitížení nadložím). ČSN redukovala normovou (průměrnou) hodnotu totální soudržnosti na polovinu. Pokud má být polovinou průměrné hodnoty i návrhová totální soudržnost podle NP2 a NP3, musí být průměrná soudržnost redukována na charakteristickou součinitelem cca 2,0/1,4 = 1,4. Současně však platí, že NP2 a s výjimkou geotechnických zatížení i NP3 zvětšují zatížení více než ČSN - pro obvykle uvažovanou kombinaci 70 % stálé a 30 % proměnné je to poměr vážených průměrů dílčích součinitelů skupiny A cca 1,4/1,2. Při uvážení i tohoto vlivu by pro stejnou celkovou spolehlivost posouzení mezního stavu únosnosti za neodvodněných podmínek bylo podle NP2 a NP3 nutné redukovat průměrnou totální soudržnost na charakteristickou součinitelem cca 1,2. 247

17 Co se týče úhlů vnitřního tření (výpočet za odvodněných podmínek s efektivními parametry), nejlépe s ČSN koresponduje NP2, a to prakticky v celém rozsahu úhlů tření. Charakteristický úhel tření může být prakticky roven průměrnému, s plynulým poklesem o cca 1 pro úhly tření kolem 40. Návrhový přístup 3 redukuje charakteristické úhly tření nad 20 více než ČSN (φ 4 ): arctg [(tg 20 )/1,25] = 16,2, arctg [(tg 30 )/1,25] = 24,8, arctg [(tg 40 )/1,25] = 33,9, Pro výpočty v soudržných zeminách za odvodněných podmínek (což však většinou nejsou situace kritické z hlediska mezního stavu únosnosti) je v NP2 třeba redukovat průměrnou soudržnost na charakteristickou součinitelem cca 1, Pilotové základy Na začátku kapitoly uvádí EN výčet pilot, pro které musí být použita: piloty tlačené (opřené, plovoucí), tažené a příčně zatížené, instalované ražením (beraněním, vibrováním, zatlačováním a šroubováním) nebo vrtáním, a to s injektáží nebo bez. Vetknuté piloty, přenášející zhruba stejnou část zatížení pláštěm a patou, výslovně uvedeny nejsou, ale jistě i pro ně EN platí. Nedoporčuje se pro piloty sloužící především ke snížení sedání, např. podpilotované základové desky, neboť EN potlačuje řešení mezního stavu použitelnosti, tj. sedání, a často zdůrazňuje jeho nepřesnost a pouze informativní hodnotu. Uvádí, že ve standardních základových poměrech obvykle stačí výpočet mezního stavu porušení s patřičně redukovanými pevnostními charakteristikami k omezení sedání na přijatelnou hodnotu. To lze částečně akceptovat, neboť např. prof. Myslivec dospěl analyticky při studiu zemních tlaků v klidu (kdy se zemina prakticky nedeformuje) k závěru, že jim odpovídá zhruba dvoutřetinová mobilizace úhlu vnitřního tření. Naše dosavadní praxe však preferuje pro vrtané velkoprůměrové piloty výpočet mezního stavu použitelnosti. Této praxi EN neodporuje, ale příliš v tom nepomáhá. S ohledem na výše uvedené je nutno hodnotit i výsledky případného srovnání výpočtu únosnosti podle EN (potlačen 2.m.s.) a našich ČSN, požadujících současné posouzení 2.m.s., a tedy i korekci případně vyšších hodnot vypočtené návrhové únosnosti. Jako jediná kapitola v EN se Pilotové základy zabývají podrobněji vztahem mezi průměrem měřených hodnot únosnosti pilot nebo charakteristik základové půdy a hodnotami charakteristickými (součinitele ξ). Tento vztah je v kapitole 2 EN uveden poněkud nekonkrétně a je předmětem dosud zcela nevyřešených diskusí odborné veřejnosti, jak zaměnit přímý převod (průměrných) normových hodnot na výpočtové podle ČSN na převod podle EN : průměrné (ze zkoušek základové půdy) charakteristické návrhové. Součinitele ξ v tom mohou napomoci, a to nejen pro piloty. Obecně lze shrnout, že kapitola obsahuje velké množství (někdy až příliš) stručně formulovaných zásad a aplikačních pravidel, které musí být při návrhu pilotového základu splněny, ale nedává konkrétní návody k řešení, jak je pro EN typické. 248 Pro provádění pilot se musí použít technologické normy: ČSN EN 1536: Provádění speciálních geotechnických prací Vrtané piloty; ČSN EN 12063: Provádění speciálních geotechnických prací Štětové stěny; ČSN EN 12699: Provádění speciálních geotechnických prací Ražené piloty; ČSN EN 14199: Provádění speciálních geotechnických prací Mikropiloty.

18 5.5.1 Mezní stavy Musí být posouzeny následující mezní stavy a musí být sestaven jejich seznam: ztráta celkové stability (např. sesuv svahu, včetně pilotového základu v něm); porušení únosnosti pilotového základu; vztlak nebo nedostatečná únosnost pilotového základu v tahu; porušení základové půdy v důsledku příčného zatížení pilotového základu (GEO); porušení (materiálu) piloty v tlaku, tahu, ohybu, vybočení nebo smyku (STR); kombinované porušení základové půdy a pilotového základu; kombinované porušení základové půdy a (pilotami podporované) konstrukce; nadměrné deformace (sedání, zdvih dna, boční pohyb); nepřijatelné vibrace (zde EN nerozvádí, je tedy nutné posoudit všechny relevantní možnosti, např. vibrace založeného stroje nebo konstrukce i vznikající při instalaci pilot) Zatížení a návrhové situace Kromě zatížení a návrhových situací uvedených dále, speciálně pro piloty, se mají uvažovat zatížení obecné platnosti, uvedená v kapitole (2.4 [17]). Návrhové situace musí být odvozeny v souladu s kap (2.2 [17]). Zatížení pohybem základové půdy Základová půda se může deformovat v důsledku konsolidace, bobtnání, zatížení v sousedství, creepu, sesuvů nebo zemětřesení. To může ovlivnit piloty negativním plášťovým třením, nadzdvižením, protažením, příčným zatížením a přemístěním. Pro tyto situace mají být návrhové hodnoty smykové pevnosti a tuhosti základové půdy hodnotami horními (vyšší hodnoty znamenají nepříznivější účinek). Přípustné varianty návrhu: zatížením je přemístění základové půdy - síly, přemístění a přetvoření piloty se určí řešením interakce; návrhové zatížení je horní hranicí síly, kterou může základová půda přenášet na pilotu, a závisí na smykové pevnosti zeminy, tíze nebo stlačitelnosti pohybující se zeminy nebo velikostí porušujících zatížení. Negativní plášťové tření Je-li považováno za zatížení, musí mít maximální velikost, jaká může být dosažena svislým pohybem základové půdy přiléhající k pilotě. Přitom má být uvažována smyková únosnost na plášti piloty a pohyb (sedání) základové půdy od vlastní tíhy a povrchových zatížení v okolí piloty. Horní hranice negativního tření skupiny pilot se může vypočítat z povrchového zatížení, vyvolávajícího pohyb základové půdy. V úvahu se berou všechny změny tlaku podzemní vody v důsledku snížení její hladiny, konsolidace nebo beranění pilot. Předpokládá-li se malé sedání základové půdy po instalaci pilot, je hospodárnější považovat za zatížení sedání základové půdy a řešit interakci. 249

19 Zdvihání dna Uvažuje-li se zdvihání dna nebo vzhůru působící zatížení podél pláště piloty, musí být za zatížení považován pohyb základové půdy. (Rozpínání nebo zdvihání základové půdy může být vyvoláno odlehčením, mrazem, beraněním přilehlých pilot nebo zvýšením vlhkosti vykácením stromů a zastavením čerpání z vodonosných vrstev, omezením vypařování, např. novou stavbou, a nehodami. Zdvihání dna se může objevit dřív, než jsou piloty zatíženy konstrukcí, a může způsobit nepřijatelný zdvih nebo konstrukční porušení pilot.) Příčné zatížení Získá se řešením interakce pilot a pohybující se zeminy. Uvažují se tyto návrhové situace: rozdílné zatížení (úrovně výkopu) na každé straně pilotového základu, pilotový základ ve svahu ohroženém pohybem, šikmé piloty v sedající základové půdě, piloty v seizmické oblasti Návrhové metody a doporučení EN požaduje při návrhu pilot použití ověřených metod a zdvojenou kontrolu: výsledky statických zatěžovacích zkoušek musí být potvrzeny výpočty a být v souladu s praktickou zkušeností (aby nebyly použity zkoušky s atypickými výsledky, např. ojedinělý balvan pod patou piloty); empirické nebo analytické výpočetní metody platnost musí být potvrzena statickými zatěžovacími zkouškami ve srovnatelných situacích (brání použití v praxi neprověřených metod); výsledky dynamických zatěžovacích zkoušek platnost musí být potvrzena statickými zatěžovacími zkouškami ve srovnatelných situacích (dynamickým zkouškám je tedy přikládána nižší vypovídací schopnost než statickým); empirické zkušenosti s chováním srovnatelného pilotového základu průzkumem staveniště a zkouškami základové půdy však musí být prokázána srovnatelnost základových poměrů. Statické zatěžovací zkoušky se mohou provést na předem zhotovených zkušebních pilotách nebo na systémových pilotách. Při návrhu (i vyhodnocení zatěžovacích zkoušek) se musí uvažovat rozdíly v chování osamělé piloty a pilotové skupiny i tuhost a pevnost konstrukce spojující piloty (její schopnost redistribuovat zatížení mezi pilotami). Při výběru výpočetních metod a hodnot parametrů základové půdy s využitím výsledků zatěžovací zkoušky se musí zohlednit trvání a změny zatížení i parametrů základové půdy v čase. Při výběru typu piloty, kvality materiálu a metody instalace se musí uvažovat: podzemní voda a základové poměry staveniště, včetně (možnosti) překážek v základové půdě; namáhání piloty během instalace; možnost zajistit a vyzkoušet integritu instalované piloty; vliv metody a pořadí instalace pilot na přilehlé konstrukce nebo inženýrské sítě; tolerance, s kterými může být pilota reálně instalována; škodlivý vliv (případných) chemikálií v základové půdě; možnost propojení různých režimů podzemní vody; nakládání a doprava pilot. 250

20 Při uvažování výše uvedených aspektů je třeba věnovat pozornost: rozmístění pilot ve skupině; přemístění nebo vibracím přilehlých konstrukcí následkem instalace pilot; typu použitého beranu nebo vibrátoru; namáhání piloty během beranění; zhutňování zeminy instalací pilot typu displacement; porušení zeminy v důsledku vrtání pilotové ohlubně; udržování tlaku pažicí suspenze (výplachu), který zajistí stabilitu stěn vrtu a zabrání hydraulickému porušení dna; místní nestabilitě pláště během betonování, která může způsobit vniknutí zeminy do piloty, vniknutí zeminy nebo podzemní vody do průřezu piloty betonované na místě a možnému porušení vlhkého betonu prouděním podzemní vody pilotou; čištění dna a někdy pláště vrtu, zvláště za použití bentonitu; vlivu vrstev nenasyceného písku kolem piloty, který odnímá vodu z betonu; zpomalujícímu vlivu chemikálií v zemině na tvrdnutí betonu Zatěžovací zkoušky pilot Musí se provádět: jedná-li se o typ piloty nebo metodu instalace, pro které není srovnatelná zkušenost; jedná-li se o zeminy nebo zatížení, pro které není srovnatelná zkušenost s danou pilotou; jde-li o zatížení, pro které teorie a zkušenost nejsou dostatečně důvěryhodné (zkušební zatížení musí být podobné předpokládanému); pokud během instalace vznikly pochybnosti o chování piloty, které neobjasnil ani dodatečný průzkum základové půdy (nebo které pramení z technologických potíží) Statické zatěžovací zkoušky Jsou považovány za základní. Postup zatěžovací zkoušky (zatížení, počet zatěžovacích stupňů, jejich trvání, použití zatěžovacích cyklů) má umožnit určení deformačního chování (i creepu) a mezního stavu únosnosti. (Zkušební zatížení systémových pilot musí být nejméně rovno návrhovému zatížení základu.) Zatěžovací zkoušky tažených pilot mají být provedeny až do porušení, nemají se extrapolovat zatěžovací křivky. Počet zkušebních pilot závisí na základových poměrech a jejich proměnlivosti, geotechnické kategorii konstrukce, zkušenosti s chováním stejného typu pilot v podobných základových poměrech, celkovém počtu a typech pilot v návrhu. Hloubky průzkumných vrtů nebo terénních zkoušek musí být dostatečné, aby objasnily základové poměry i pod patami pilot. 251

21 Dynamické zatěžovací zkoušky Mohou se použít ke stanovení únosnosti v tlaku, byl-li proveden odpovídající průzkum staveniště a metoda byla kalibrována statickými zatěžovacími zkouškami téhož typu piloty, obdobných rozměrů, ve srovnatelných základových poměrech. Použije-li se více typů dynamických zkoušek, musí se výsledky vzájemně porovnat. Mohou být též užity jako indikátor celistvosti pilot a málo únosných pilot Zpráva o zatěžovací zkoušce Musí být pro každou zatěžovací zkoušku a má obsahovat: popis staveniště; základové poměry s odkazem na průzkum základové půdy; typ piloty; popis instalace piloty a jakýchkoliv problémů, které se vyskytly; popis zatěžovacích a měřicích přístrojů a zatěžovacího systému; kalibrační dokumenty zatěžovacích buněk, lisů a měřidel; zprávu o instalaci zkušebních pilot; fotografie piloty a zkušebního místa; výsledky zkoušky v číselné formě; použije-li se zatěžování po stupních, grafy čas přemístění pro každý stupeň; změřený vztah zatížení-přemístění (zatěžovací křivky); důvody pro jakoukoliv odchylku od shora uvedených požadavků Osově zatížené piloty Musí se prokázat, že nebudou překročeny mezní stavy: únosnosti tlačené nebo tažené osamělé piloty; únosnosti celého tlačeného nebo taženého pilotového základu; únosnosti podporované konstrukce nadměrným přemístěním pilotového základu; použitelnosti podporované konstrukce nadměrným přemístěním pilot. Je-li obtížné definovat mezní stav únosnosti z plynulé zatěžovací křivky, uvažuje se při sednutí rovném 10 % průměru paty piloty Celková stabilita Řeší se podle kapitoly 11 EN Plochy porušení se uvažují pod pilotami nebo protínající piloty. Posuzuje se porušení bloku zeminy s pilotami vztlakem podzemní vody Únosnost základové půdy v tlaku Pro všechny zatěžovací případy a zatěžovací kombinace musí být splněna nerovnost: F c;d R c;d. Zatížení F c;d má zahrnovat vlastní tíhu piloty; únosnost R c;d tlak nadloží u paty piloty. 252