Zakládání staveb 5 cvičení

Transkript

1 Zakládání staveb 5 cvičení

2 Únosnost základové půdy Mezní stavy Mezní stav použitelnosti (.MS) Stlačitelnost Voda v zeminách

3 MEZNÍ STAVY I. Skupina mezní stav únosnosti (zhroucení konstrukce, nepřípustné zaboření, naklonění) II. Skupina m. s. použitelnosti (přetvoření) (celkové sednutí, nerovnoměrné sednutí, časový průběh sedání)

4 SEDÁNÍ ZÁKLADOVÉ PŮDY Postup výpočtu: 1GK mezní stav přetvoření se neposuzuje GK použití tabulkových hodnot SNCh přetvárných vlastností ( počítá se s σds - provozní zatížení) 3GK obdobně jako u.gk, rozdíl: použití místních hodnot přetvárných vlastností zjištěných pomocí průkazných zkoušek.

5 SEDNUTÍ ZÁKLADU (.MS) Základní podmínka: s slim

6 SEDNUTÍ ZÁKLADU (.MS) Základní vztah: s n i 1 Zi m E i oed ORi h i s Sednutí základu [m]

7 SEDNUTÍ ZÁKLADU (.MS) Základní vztah: s n i 1 Zi m E i oed ORi h i Zi Napětí pod základem v z i [kpa] zi Ol I Ri Skutečné napětí na zákl. spáře: Ol k OR, zs

8 SEDNUTÍ ZÁKLADU (.MS) Základní vztah: s n i 1 Zi m E i oed ORi h i ORi Originální (geostatické) napětí v zemině [m] OR d

9 SEDNUTÍ ZÁKLADU (.MS) Základní vztah: s n i 1 Zi m E i oed ORi h i m i Součinitel strukturního oslabení [-]

10 SEDNUTÍ ZÁKLADU (.MS) Základní vztah: s n i 1 Zi m E i oed ORi h i E oed Oedometrický modul [kpa]

11 SEDNUTÍ ZÁKLADU (.MS) Základní vztah: s n i 1 Zi m E i oed ORi h i hi zi Mocnost počítané vrstvy [m] Hloubka od základové spáry po střed počítané vrstvy [m]

12 PRŮHYB ZÁKLADU (.MS) Základní podmínka: p p lim Základní vztah: p s l s l Rozdíl sednutí bodů základu Vzdálenost mezi body základu

13 SEDÁNÍ ZÁKLADOVÉ PŮDY II. Skupina mezní stav přetvoření.gk Sednutí a průhyb základové desky (nerovnoměrné sednutí): s R Posouzení: s s L s s lim s L s L lim

14 SEDNUTÍ A PRŮHYB ZÁKLADU (.MS) Limitní hodnoty pro sednutí a průhyb

15 SEDNUTÍ A PRŮHYB ZÁKLADU (.MS) Doporučení

16 SEDÁNÍ ZÁKLADOVÉ PŮDY Postup: ds d MS ( ) S F (, E def,, m) G F (, Edef,, m)

17 SEDÁNÍ ZÁKLADOVÉ PŮDY Postup: ds h 1 h b d MS ( ) h 1 h z h n S F (, E def,, m) G F (, Edef,, m)

18 SEDÁNÍ ZÁKLADOVÉ PŮDY Postup: ds h 1 h b z1 z d MS ( ) h 1 h z h n S F (, E def,, m) G F (, Edef,, m)

19 SEDÁNÍ ZÁKLADOVÉ PŮDY Postup: ds h 1 h b z1 z d MS ( ) h 1 h z h n S F (, E def,, m) OR ( ef ) G F (, Edef,, m)

20 SEDÁNÍ ZÁKLADOVÉ PŮDY Postup: ds h 1 h b z1 z d MS ( ) h 1 h z h n S F (, E def,, m) G F (, Edef,, m) OR m OR ( ef )

21 Deformační zóna SEDÁNÍ ZÁKLADOVÉ PŮDY Postup: ds h 1 h b h 1 z1 z d MS ( ) h z h n z S F (, E def,, m) G F (, Edef,, m) OR m OR ( ef )

22 Deformační zóna SEDÁNÍ ZÁKLADOVÉ PŮDY Postup: ds h 1 h b h 1 z1 z d MS ( ) h z h n z S F (, E def,, m) G F (, Edef,, m) OR m OR ( ef )

23 PŘÍKLAD Zadání: Je třeba stanovit sedání a průhyb v podélném směru poddajného základu,x3, m, založeného v hloubce d=1,6 m a zatíženého centrickou silou F=150 kn. Složení základové půdy je následující: do 0-3,1m tuhý jílovitý písek SC, 3,1-4,6m pevný písčitý jíl CS (Sr < 0,8), od 4,6-9,0 m nepřekonsolidovaný tuhý jíl s vysokou plasticitou CH. zemina γ [knm -3 ] Edef [MPa] m β SC 18,5 8 0,3 0,6 CS 18,5 10 0, 0,6 CH 0,5 3 0,1 0,37

24 PŘÍKLAD V de bl ,9 knm,3, OR u, S d I R Ol OR 1 b l b l z 1 1 arctg z C C A B A B C z z z l l b b S E def E zi oed m E i oedi or E i h oed i E def

25 PŘÍKLAD Sednutí bodu S č.vrstvy z n E oed z/b I R z m OR m* OR z -m* OR h 1 0,5 0,5 1,903 0,114 0, ,537 0,3 18,5 34,5 10, ,986 6,7807 0,75 0,5 1,903 0,341 0,38 166,774 0,3 18,5 43,475 13, ,7317 5, ,5 0,5 1,903 0,568 0, ,1099 0,3 18,5 5,75 15, ,94 4, ,75 0,5 16,190 0,795 0, ,130 0, 18,5 61,975 1,395 88,7370,7508 5,5 0,5 16,190 1,03 0,106 76,4546 0, 18,5 71,5 14,45 6,096 1,985 6,75 0,5 16,190 1,5 0, ,5687 0, 18,5 80,475 16,095 4,4737 1, ,5 0,5 8,1081 1,477 0, ,7304 0,1 0,5 90,5 9,05 36,7079, ,75 0,5 8,1081 1,705 0, ,4183 0,1 0,5 100,475 10,0475 6,3708 1,66 9 4,5 0,5 8,1081 1,93 0,0396 9,5438 0,1 0,5 110,75 11,075 18,4713 1, ,75 0,5 8,1081,159 0,037 4,369 0,1 0,5 10,975 1,0975 1,717 0, ,5 0,5 8,1081,386 0,074 0,3995 0,1 0,5 131,5 13,15 7,770 0, ,75 0,5 8,1081,614 0,03 17,997 0,1 0,5 141,475 14,1475 3,15 0, ,5 0,5 8,1081,841 0, ,8399 0,1 0,5 151,75 15,175-0,336-0, ,75 0,5 8,1081 3,068 0,0173 1,8591 0,1 0,5 161,975 16,1975-3,3384-0, ,5 0,5 8,1081 3,95 0, ,430 0,1 0,5 17,5 17,5-5,9795-0,3687 součet: 9,7077

26 PŘÍKLAD

27 součet: 15,3765 PŘÍKLAD Sednutí bodu S č.vrstvy z n E oed z/b I R z m OR m* OR z -m* OR h 1 0,5 0,5 1,903 0,114 0,488 9,7109 0,3 18,5 34,5 10,675 8,4434 3,1947 0,75 0,5 1,903 0,341 0,84 85,0989 0,3 18,5 43,475 13,045 7,0564,79 3 1,5 0,5 1,903 0,568 0,190 71,578 0,3 18,5 5,75 15, ,7103, ,75 0,5 16,190 0,795 0, ,4630 0, 18,5 61,975 1,395 46,0680 1,481 5,5 0,5 16,190 1,03 0,18 47,7751 0, 18,5 71,5 14,45 33,5301 1,0394 6,75 0,5 16,190 1,5 0, ,3365 0, 18,5 80,475 16,095 3,415 0, ,5 0,5 8,1081 1,477 0,0877 3,6887 0,1 0,5 90,5 9,05 3,666 1, ,75 0,5 8,1081 1,705 0,0736 7,416 0,1 0,5 100,475 10, ,3741 1, ,5 0,5 8,1081 1,93 0,063 3,16 0,1 0,5 110,75 11,075 1,1437 0, ,75 0,5 8,1081,159 0,053 19,8305 0,1 0,5 10,975 1,0975 7,7330 0, ,5 0,5 8,1081,386 0, ,0815 0,1 0,5 131,5 13,15 3,9590 0, ,75 0,5 8,1081,614 0, ,8304 0,1 0,5 141,475 14,1475 0,689 0, ,5 0,5 8,1081,841 0,0348 1,9713 0,1 0,5 151,75 15,175 -,01-0, ,75 0,5 8,1081 3,068 0, ,433 0,1 0,5 161,975 16,1975-4,774-0, ,5 0,5 8,1081 3,95 0,07 10,14 0,1 0,5 17,5 17,5-7,0983-0,4377

28 PŘÍKLAD Podélný průhyb: y = S/l y = (9, ,3765)/1600 =0,008957m

29 Stlačitelnost

30 STLAČITELNOST Přírůstkem napětí v zemině (např. od základu) se změní původní (originální) stav napjatosti, začne dochází k přeskupování částic a poklesu pórovitosti, tedy ke stlačování zeminy, přičemž vzrůstají odpory proti posunutí mezi částicemi. Stlačování zeminy ustane, když odpory mezi částicemi budou v rovnováze s působícím napětím.

31 STLAČITELNOST Z Hookova zákona: E oed E oed.. přetvoření [-].. přírůstek napětí [kpa].. oed. modul přetvárnosti [kpa] Kde přetvoření a oedometrický modul přetvárnosti je: E O ED h h E def MPa h.. Stlačení [mm] h.. Původní výška[mm].. Redukční součinitel [-] 1 1 E def.. Deformační modul pružnosti [MPa].. Poissonovo číslo[-]

32 STLAČITELNOST 1/ Vyhodnocení oedometrické zkoušky (E oed ): E oed mm

33 STLAČITELNOST / Vyhodnocení oedometrické zkoušky (C): Pokud vztah mezi efektivním napětím a poměrným stlačením zeminy znázorníme v semilogaritmickém měřítku, má tento vztah často podobu přímky. Sklon této přímky se považuje za charakteristiku deformačních vlastností zeminy při jednoosé deformaci a je charakterizován jako součinitel stlačitelnosti C: C tg h h ln 1 h h C ln 1

34 Voda v zemině

35 Darcyho zákon Q = F. v f = F. k. i Q... průtočné množství [m 3 /s] (vydatnost) F... průtočná plocha [m ] v f... fiktivní rychlost proudění [m/s] = k.i k součinitel filtrace [m/s] i... hydraulický spád (sklon)...[%] Hydraulický spád je dán poměrem rozdílu výšek vtokové (h 1 ) a výtokové (h ) oblasti ku vzdálenosti těchto oblastí (L). i = (h 1 - h ) / L = Δh / L Pozn.: K tomu, aby došlo k proudění podzemní vody horninami jsou nutné dvě základní podmínky: 1) existence otevřené efektivní pórovitosti horniny (v nadkapilární velikosti pórů), ) existence tak velkého hydraulického spádu, který překoná odporové síly filtrace.

36 d=4m h=3m h w =1m Hydraulický spád: i = Δh / L i =?

37 H w =m Hydraulický spád: i = Δh / L d=1m h=4m i =? b=m

38 Součinitel filtrace

39 Součinitel filtrace Konstantní gradient i=konst. Př. 1 Určete součinitel filtrace zeminy. V laboratoři byla provedena zkouška s konstantním hydraulickým gradientem. Písek byl zhutněn v rouře průměru 80 mm na výšku 10 cm. Vzdálenost mezi horizonty měření pórového tlaku - l činí 80mm a rozdíl mezi jejich piezometrickými úrovněmi - h w činí 10mm. Po 30 minutách bylo změřeno množství vody 6,1 litrů.

40 Obr. 1. Součinitel filtrace Proměnný gradient i konst. k l 0 h ln 0 t h 1 l0 Př. Určete součinitel filtrace u slabě zahliněného písku. V laboratoři byla provedena zkouška s proměnným hydraulickým gradientem. Písek byl zhutněn v rouře průměru 10 mm na výšku 10 cm. Na začátku byla do roury nalita voda do výšky 1 m, po 30 minutách klesla na 0,45m.

41 l Prolomení dna jámy: Původní hladina řeky Hladina řeky x h Dno Tlak ve štěrkové terase (napjatá zvodeň) γ t = h + x + l. γ w kpa Proti působí tlak nadloží γ n = γ sat. l kpa K prolomení nedojde když: γ n γ t Štěrková terasa