KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB komplexní přehled

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB komplexní přehled Petr Hájek, Ctislav Fiala Praha 2011 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

2 KPKP ZÁKLADOVÉ KONSTRUKCE SPODNÍ STAVBA Petr Hájek Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze

3 ZÁKLADOVÁ KONSTRUKCE část nosné konstrukce přenášející zatížení od stavby do základové půdy základová půda Část geologického prostředí (zpravidla velmi nehomogenní), které spolupůsobí se stavební íkonstrukcí. k plošný základ Stavební prvek přenášející ř í zatížení í od stavby do základové půdy prostřednictvím t horizontální základové půdy prostřednictvím horizontální základové spáry. Přitom se nepočítá s přenášením zatížení třením na svislých částech základu. pilota Vertikální základová konstrukce přenášející zatížení od stavby do hlubších vrstev základové půdy. Zatížení í se přenáší ř opřením ř paty piloty nebo třením ř povrchu pláště o základovou půdu. inženýrskogeologický g ýprůzkum Činnost, která poskytuje geologické a geotechnické podklady pro návrh založení stavby. ZÁKLADNÍ TERMINOLOGIE

4 hornina Přírodní minerální asociace různého složení a struktury, které vznikly působením geologických procesů v podobě horninových těles vytvářejících zemskou kůru. zemina Přirozená směs minerálních zrnrůznýchfrakcí různých vzniklých fyzikálním nebo chemickým rozpadem pevné skalní horniny. Nezpevněná nebo slabě zpevněná hornina skalní hornina dobře zpevněná hmota, která je zpravidla rozpukána na hranolovité bloky nebo vrstvy ZÁKLADNÍ TERMINOLOGIE

5 Základní funkce a požadavky statická funkce a požadavky únosnost základu a základové půdy (mezní namáhání zeminy mezní stav únosnosti ) sedání (mezní stav použitelnosti) statická interakce horní a spodní stavby, nerovnoměrné sedání objektu požadavky na založení v nezámrzné hloubce izolační funkce a požadavky způsob založení musí umožňovat aktivní ochranu proti zemní vodě (resp. agresivní zemní vodě) a radonu. ZÁKLADNÍ FUNKCE A POŽADAVKY

6 ekonomické požadavky vliv na hospodárnost základové konstrukce má především: zatížení na základ od konstrukce objektu únosnost základové půdy stlačitelnost základové půdy rovnoměrnost / nerovnoměrnost základových poměrů pod objektem tuhost horní stavby objektu ZÁKLADNÍ FUNKCE A POŽADAVKY

7 Rozhodující oduj kritéria po pro návrh základové kce druh (únosnost a stlačitelnost) základové půdy velikost zatížení na základ rovnoměrnost / nerovnoměrnost základových poměrů pod objektem úroveň nezámrzné hloubky vliv interakce podloží x základ x horní stavba ZÁKLADOVÉ POMĚRY

8 Základní rozdělení konstrukce základů plošné základy základové patky základové pásy základové rošty základové desky tenké desky hlubinné základy piloty maloprůměrové piloty velkoprůměrové piloty studně (pilíře) kesony milánské stěny ZÁKLADNÍ FUNKCE A POŽADAVKY

9 Hloubka založení hlavní hledisko: promrzání zeminy u definitivních staveb založených na zeminách pod zámrznou hloubkou 0,8 až 1,2 m ale u základů provizorních konstrukcí a u základů prokazatelně chráněných proti promrzání min 0,8 m min 0,4 m u jemnozrnných zemin (soudržných) je třeba zpravidla volit hloubku větší u jemnozrnných (F6, F7) mohou li vysychat v případech vysoké hladiny podzemní vody (výše než min 1,0 m min 1,6 m 2,0 m pod povrchem) se volí hloubka založení větší až 1,2 m u vnitřních základů lze hloubku založení zmenšit až na min 0,5 m HLOUBKA ZALOŽENÍ

10 Roznášení zatížení v základové půdě ROZNÁŠENÍ ZATÍŽENÍ V ZÁKLADOVÉ PŮDĚ

11 Rozložení napětí v základové spáře pod plošným základem tuhý základ na tuhém jílu tuhý základ na písku poddajný základ ROZLOŽENÍ NAPĚTÍ V ZÁKLADOVÉ SPÁŘE POD PLOŠNÝM ZÁKLADEM

12 PLOŠNÉ ZÁKLADY

13 KONSTRUKCE PLOŠNÝCH ZÁKLADŮ základové patky základové pásy základové rošty základové desky tenké desky PLOŠNÉ ZÁKLADY

14 Základové patky z prostého betonu PLOŠNÉ ZÁKLADY základové patky z prostého betonu

15 Základové patky železobetonové PLOŠNÉ ZÁKLADY základové patky železobetonové

16 Základové patky prefabrikované ZZP 1 6/476 ZZP 11/77 PLOŠNÉ ZÁKLADY základové patky prefabrikované

17 PLOŠNÉ ZÁKLADY základové patky prefabrikované

18 Základové pásy PLOŠNÉ ZÁKLADY základové pásy

19 ZÁKLADOVÉ PÁSY betonové monolitické

20 ZÁKLADOVÉ PÁSY z bednicích betonových tvárnic

21 Změna úrovně základové spáry PLOŠNÉ ZÁKLADY základové pásy

22 Základové rošty PLOŠNÉ ZÁKLADY základové rošty

23 ZÁKLADOVÝ ROŠT betonový monolitický

24 Základové desky tl mm ZÁKLADOVÉ DESKY

25 KONSTRUKCE HLUBINNÝCH ZÁKLADŮ piloty studně kesony milánské stěny HLUBINNÉ ZÁKLADY

26 Piloty (minimální délka 2,0 m) dřevěné tvrdé dřevo dub d = mm celou svoji délkou musí být pod hladinou vody použití především dříve, nyní pouze pro dočasné stavby ocelové ochrana proti korozi betonové a železobetonové ochrana proti agresivitě prostředí a podzemní vody mikropiloty: d = mm, délka do m maloprůměrové: d = mm, poměr délky k průměru je min. 5:1 nejmenší osová vzdálenost 2,5 d vibrotlakové x předrážené (FRANKI) x vrtané velkoprůměrové: d > 600 mm, poměr délky k průměru je min. 3:1 nejmenší osová vzdálenost 15d; 1,5 min. d + 05m 0,5 HLUBINNÉ ZÁKLADY piloty

27 HLUBINNÉ ZÁKLADY piloty

28 HLUBINNÉ ZÁKLADY piloty

29 Piloty statické působení, únosnost tlačené piloty opřené přenos svislého zatížení (tlaku) především patou piloty, přenos svislého zatížení pláštěm je 25 % celkové svislé síly plovoucí vetknuté přenossvisléhozatížení svislého (tlaku) předevšímpláštěm pláštěm, přenos svislého zatížení patou piloty je 25 % celkové svislé síly přenos svislého zatížení (tlaku) patou i pláštěm tahové piloty přenos tahu do základové půdy buď pláštěm nebo rozšířenou patou piloty namáhané ohybem horizontální síly působící na pilotu se přenášejí pláštěm PILOTY STATICKÉ PŮSOBENÍ, ÚNOSNOST

30 HLUBINNÉ ZÁKLADY piloty

31 typické uspořádání skupin pilot PILOTY KONSTRUKČNÍ ZÁSADY

32 základové studně železobetonový plášť slouží jako pažení, pod jehož ochranou se těží zemina z vnitřní části plášť klesá a v horní části se stále nastavuje ZÁKLADOVÉ STUDNĚ

33 Krátké piloty šachtové pilíře základové studně konstrukční řešení KRÁTKÉ PILOTY ŠACHTOVÉ PILÍŘE ZÁKLADOVÉ STUDNĚ

34 ZÁKLADOVÉ STUDNĚ + základové prahy

35 kesony zakládání staveb hluboko pod hladinou spodní vody nebo pod vodou až do hloubky 25 m voda se z kesonu vytlačuje tlakovým vzduchem KESONY

36 podzemní (milánské) stěny funkci pažení přebírá bentonitová suspenze o objemové hmotnosti cca 1300 kg/m 3 PODZEMNÍ (MILÁNSKÉ) STĚNY

37 SPODNÍ STAVBA KONSTRUKCE PODZEMÍ

38 Spodnístavba (podzemní část objektu) tvoří přechod mezi horní stavbou, základy a základovou půdou Normy: ČSN Zemní tlak na stavební konstrukce (1992) ČSN Tepelná ochrana budov (2011) ČSN EN Beton Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda (2001) ČSN EN 1992 Navrhování íbt betonových ýhkonstrukcí k í(2006) SPODNÍ STAVBA

39 FUNKCE A POŽADAVKY Statická funkce spodní stavba přenáší zatížení do základové půdy: veškerá svislá zatížení od horní stavby vodorovné reakce horní stavby od zatížení í větremě horní stavb ba zemní tlakokolnízeminy spodní stavba FUNKCE A POŽADAVKY statická funkce

40 Zemní tlak na konstrukci podzemí zemní tlak v klidu: aktivní zemní tlak: nedochází k vzájemnému posuvu konstrukce a zeminy přemístění a přetvoření konstrukce směrem od zeminy je tak velké, že se dosáhne plné aktivizace smykové pevnosti na smykové ploše v zemině pasivní zemní tlak: přemístění a přetvoření konstrukce směrem do zeminy je tak velké, že se dosáhne plné aktivizace i smykové pevnosti na smykové ploše v zemině FUNKCE A POŽADAVKY statická funkce

41 Zajištění stavební jámy ZAJIŠTĚNÍ STAVEBNÍ JÁMY

42 ZAJIŠTĚNÍ STAVEBNÍ JÁMY

43 Hydroizolační a protiradonová ochrana konstrukční řešení spodní stavby je vždy bezprostředně spojeno s otázkou řešení hydroizolace objektu a ochrany konstrukcí před účinky okolního prostředí (agresivní vody, radon apod.) problém řešení hydroizolace v místě průchodu potrubí konstrukcí podzemní ( přípojky vody, kanalizace, plynu, elektrické energie apod.) d) problém dodatečného zajištění hydroizolační funkce u rekonstruovaných objektů FUNKCE A POŽADAVKY hydroizolační a protiradonová ochrana

44 Tepelně technická ochrana ochrana podzemního podlaží v částech vystupujících nad terén nebo pod úrovní okolního terénu požadavky jsou stanoveny v ČSN (10/2011) strop nad podzemím v závislosti na rozdílu teplot část podzemního podlaží vyčnívající nad terén suterénní stěny a podlaha ve styku s terénem problém dodatečného zateplení podzemí v případě p rekonstrukcí FUNKCE A POŽADAVKY tepelně technická ochrana

45 Požadavky na denní osvětlení a větrání podzemních podlaží konstrukce osvětlovacích a větracích šachet Požadavky provozně funkční přístup do podzemní z objektu a z vnějšího prostředí (schodiště a výtahy) shozy (na uhlí, zboží) FUNKCE A POŽADAVKY

46 PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ SUTERÉNNÍCHOBVODOVÝCH STĚN statické iképůsobení ů suterénní stěny ě a její jíkonstrukční kč řešení š ízávisí: áií na konstrukci stropu rozpírající suterénní stěnu (horizontálně tuhý/netuhý strop) na způsobu podepření paty stěny zajištění proti posunu od horizontálních sil na charakteru svislých nosných konstrukcí a z toho vyplývající možnosti horizontálního pnutí stěny na velikosti svislého zatížení suterénní stěny umožňujícího redukci tahových napětí od ohybu na požadavcích na denní osvětlení podzemních prostor PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ SUTERÉNNÍCH STĚN

47 konzolové působení staticky náročné, vycházejí zbytečně velké dimenze použití pouze v opodstatněných případech konstrukcí s netuhými stropy nebo v případech, kde strop chybí gravitační systém (svislým zatížením předepnuté zděné konstrukce suterénů) lze použít u gravitačně č ě působících ů bííhpředevším ř zděných stěnových systémů nutné posouzení stabilitního problému PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ SUTERÉNNÍCH STĚN

48 vertikálně pnutá konstrukce desková žebrová možné použít v případě tuhých stropů nebo tuhých obrubních žeber omezená možnost denního osvětlení podzemí horizontálně pnutá konstrukce desková žebrová vhodné v případě menších modulů svislé nosné konstrukce (vzdálenost sloupů nebo stěn) výhodné v případě potřeby osvětlení podzemního podlaží pásovým průběžným oknem PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ SUTERÉNNÍCH STĚN

49 MATERIÁLOVÉ A TECHNOLOGICKÉ VARIANTY SUTERÉNNÍCH STĚN zděné konstrukce suterénních stěn (z cihel, cihelných nebo betonových tvárnic apod.) nevyztužené zdivo gravitační systém vyztužené zdivo předepnuté zdivo zdivo zesílené systémem svislých žeber vhodné materiály zdivo z cihel a cihelných bloků betonové tvárnice betonové tvárnice duté = ztracené bednění nevhodné!!! NE PÓROBETON!!! MATERIÁLOVÉ A TECHNOLOGICKÉ VARIANTY SUTERÉNNÍCH STĚN

50 železobetonové deskové a žebrové suterénní stěny monolitické (vertikálně nebo horizontálně pnuté deskové nebo žebrové stěny) prefabrikované (suterénní panely vertikální nebo horizontální) prefamonolitické konstrukce suterénních stěn MATERIÁLOVÉ A TECHNOLOGICKÉ VARIANTY SUTERÉNNÍCH STĚN

51 Suterénní stěny zděné a z prostého betonu SUTERÉNNÍ STĚNY

52 Suterénní stěny železobetonové monolitické SUTERÉNNÍ STĚNY

53 Prefabrikované železobetonové suterénní stěny PREFABRIKOVANÉ SUTERÉNY

54 Prefabrikovaná konstrukce suterénu PREFABRIKOVANÉ SUTERÉNY

55 Prefamonolitická konstrukce suterénu PREFAMONOLITICKÁ KONSTRUKCE SUTERÉNU

56 PREFAMONOLITICKÁ KONSTRUKCE SUTERÉNU

57 PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ OSVĚTLOVACÍCH A VĚTRACÍCH ŠACHET konstrukce: otevřené + rošt uzavřené sklobeton (pouze osvětlovací šachty) odvodnění: drenážní ítrubkou mm vpustí zaústěnou do kanalizace konstrukčně statické řešení: řešení styku a interakce s nosnou konstrukcí problém sedání! OSVĚTLOVACÍ A VĚTRACÍ ŠACHTY

58 založení na společné základové konstrukci oddilatování konstrukce vykonzolování z nosné plastové skořepinové ř prvky šachet konstrukce podzemní stěny připevněných na suterénní stěnu OSVĚTLOVACÍ A VĚTRACÍ ŠACHTY konstrukčně statické řešení

59 Osvětlovací šachty OSVĚTLOVACÍ ŠACHTY

60 PLASTOVÝ SKLEPNÍ SVĚTLÍK rošt pochozí nebo pojízdný plastový světlík odtok

61 SVĚTLÍK S NÁSTAVCI rošt pochozí nebo pojízdný kotva se šroubem nástavec plastový světlík hydroizolace tepelná áizolace

62 Způsoby upevnění sklepních světlíků SKLEPNÍ SVĚTLÍKY

63 SKLEPNÍ SVĚTLÍKY

64 VĚTRACÍ ŠACHTY VĚTRACÍ ŠACHTY

65 Montáž větrací šachtyy rošt št připevnění šrouby do hmoždinek přes pružné podložky plastový díl větrací šachty hydroizolace suterénní t é í stěny tě

66 Okna do suterénních stěn OKNA SUTERÉNNÍCH STĚN

67 Montáž okna do monolitické betonové stěny OKNA SUTERÉNNÍCH STĚN

68 TERÉNNÍ ÚPRAVY OKOLÍ TERÉNNÍ ÚPRAVY OKOLÍ

69 ANGLICKÉ DVORKY ANGLICKÉ DVORKY

70 OKNO V ÚROVNI TERÉNU OKNA SUTERÉNNÍCH STĚN

71 ŠACHTA ZASTROPENÁ SKLOBETONEM větrací mřížky OSVĚTLOVACÍ ŠACHTY

72 VĚTRÁNÍ V PARAPETU OKNA VĚTRACÍ ŠACHTY

73 HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY

74 Druhy vody a vlhkosti působící na stavební objekt voda atmosférická srážková voda povrchová voda podpovrchová voda provozní voda technologická voda kondenzovaná HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY

75 voda podpovrchová zemní vlhkost: voda nevytváří spojitou hladinu a je vázána nebo se pohybuje v základových půdách a konstrukcích vlivem absorpčních, kapilárních nebo gravitačních sil voda volně stékající: vytváří spojitou hladinu a působí na izolaci (gravitační) hydrostatickým tlakem max. 0,001 MPa a stéká po vodorovných nebo šikmých plochách podzemních konstrukcí tlaková voda: vytváří v okolí objektu (např. podzemí pod hladinou podzemní vody) nebo uvnitř objektu (např. bazény, nádrže, jímky) spojitou hladinu a působí na izolaci hydrostatickým tlakem HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY

76 Rozdělení hydroizolací izolace protivodě tlakové izolace proti vodě stékající izolace proti zemní vlhkosti I. kategorie II. kategorie tlak do 0,001 MPa III. kategorie III. kategorie II. kategorie HPV I. kategorie HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY

77 Hydroizolační principy nepřímé hydroizolační principy výběr prostředí (staveniště) tvar objektu odvodnění, d ě úprava prostředí přímé hydroizolační principy povlakové hydroizolace hydroizolace vzduchovou dutinou hydroizolační clony injektáž, infúze elektrokinetické metody elektroosmóza HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY

78 Hydroizolační systémy pro spodní stavbu povlakové hydroizolační systémy živičné hydroizolační systémy: (především pro zemní vlhkost ale nové typy a technologie i pro tlakovou vodu) oxidované asfalty: izolace proti zemní vlhkosti: 1x (tl. 3 5 mm) izolace protitlakovévodě: tlakové vodě: 2 3x (tl mm) modifikované živičné pásy: izolace proti zemní vlhkosti: 1x (l (tl. 3 4 mm) izolace proti tlakové vodě: 1x (tl. min. 4 mm) typy asfaltových hydroizolačních pásů: typ A: asfaltový izolační pás bez krycí vrstvy (lepenka napuštěná asfaltem) typ R: asfaltový hydroizolační pás s krycí vrstvou typ S: asfaltový hydroizolační pás natavitelný asfaltový hydroizolační pás bezvložkový (asfaltová hmota samonosná) asfaltový hydroizolační pás samolepicí HYDROIZOLAČNÍ SYSTÉMY PRO SPODNÍ STAVBU

79 fóliové hydroizolační hdroiolační sstém systémy (na bázi plastů): (především pro tlakovou vodu, odolné proti agresivním vodám a radonu) izolace proti zemní vlhkosti: tl. min. 0,6 mm izolace proti tlakové vodě: tl min. 1 mm nátěrové systémy vhodné pro zemní vlhkost, vhodné pro agresivní prostředí asfaltové, akrylátové, silikátové (rozpínavé, rychletuhnoucí cementy) vodostavebné betony ( bílá vana ) vhodné pro zemní vlhkost HYDROIZOLAČNÍ SYSTÉMY PRO SPODNÍ STAVBU

80 izolace vzduchovými dutinami náročné, vhodné pro určité typy rekonstrukcí hydroizolační clony dodatečný způsob vhodný pro porézní materiály: zdivo, princip: vyplnění pórů infúzním roztokem a/nebo hydrofobizace vnitřních povrchů pórů elektroosmóza dodatečný způsob vhodný pro porézní materiály princip: pohyb vody k záporné elektrodě HYDROIZOLAČNÍ SYSTÉMY PRO SPODNÍ STAVBU

81 Základní skladby povlakových hydroizolačních systémů živičné hydroizolační systémy živičné navařovací materiály skladba svislého skladba vodorovného hydroizolačního povlaku hydroizolačního povlaku ZÁKLADNÍ SKLADBY POVLAKOVÝCH HYDROIZOLAČNÍCH SYSTÉMŮ

82 fóliové nebo živičné hydroizolační systémy mechanicky kotvené skladba svislého hydroizolačního povlaku skladba vodorovného hydroizolačního povlaku ZÁKLADNÍ SKLADBY POVLAKOVÝCH HYDROIZOLAČNÍCH SYSTÉMŮ

83 povlakové hydroizolace spodní stavby z asfaltových pásů Dimenze hydroizolačních povlaků v závislosti na hydrofyzikální expozici, propustné horninové prostředí s výskytem podzemní vody zasahující objekt. POVLAKOVÉ HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY Z ASFALTOVÝCH PÁSŮ

84 Dimenze hydroizolačních povlaků v závislosti na hydrofyzikální expozici, nepropustné horninové prostředí bez výskytu podzemní vody. varianta X varianta Y trvale odvodněná základová spára neodvodněná základová spára, příp. odvodněná jen dočasně po dobu výstavby objektu POVLAKOVÉ HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY Z ASFALTOVÝCH PÁSŮ

85 Konstrukční a hydroizolační koncepce řešení spodní stavby při založení objektu nad hladinou podzemní vody ZALOŽENÍ OBJEKTU NAD HLADINOU SPODNÍ VODY

86 ZALOŽENÍ OBJEKTU NAD HLADINOU SPODNÍ VODY

87 Konstrukční a hydroizolační koncepce řešení spodní stavby v podmínkách podzemní vody ZALOŽENÍ OBJEKTU V PODMÍNKÁCH PODZEMNÍ VODY

88 ZALOŽENÍ OBJEKTU V PODMÍNKÁCH PODZEMNÍ VODY

89 mechanicky kotvené hydroizolační systémy STYKY HYDROIZOLAČNÍCH POVLAKŮ

90 Systémy s odvětrávacími a drenážními profilovanými fóliemi (TECHNODREN, DELTA DRAIN, ) SYSTÉMY S ODVĚTRÁVACÍMI A DRENÁŽNÍMI PROFILOVANÝMI FÓLIEMI

91 SYSTÉMY S ODVĚTRÁVACÍMI A DRENÁŽNÍMI PROFILOVANÝMI FÓLIEMI

92 Ukončení hydroizolace u terénu ochrana soklu budovy svislou hydroizolací do výše 300 mm (min. 200 mm)? UKONČENÍ HYDROIZOLACE U TERÉNU

93 Ochrana hydroizolace klasická cihelná přizdívka ochranná termoizolační vrstva ochrana profilovanou fólií z plastu ochrana geotextilií OCHRANA HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY

94 klasická cihelná přizdívka OCHRANA HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY

95 ochranná termoizolační vrstva extrudovaný pěnový polystyren (Styrodur.) OCHRANA HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY

96 OCHRANA HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY

97 ochrana profilovanou fólií z plastu (nopová fólie) drenážní vrstva, radon (Technodren ) OCHRANA HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY