Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Transkript

1 Katedra geotechniky a podzemního stavitelství Zakládání staveb Průzkum staveniště a napětí v základové půdě doc. Dr. Ing. Hynek Lahuta Inovace studijního oboru Geotechnika CZ.1.07/2.2.00/ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

2 PRŮZKUM STAVENIŠTĚ Cílem je poznání vlastností podloží (zemin) a dalších skutečností pro správné založeníí a funkčnost objektu (podrobně IGP I průzkum (obecněji Geotechnický průzkum) a hydrogeologických poměrů) ETAPY PRŮZKUMU 1) PŘEDBĚŽNÝ 2) PODROBNÝ ) REALIZAČNÍ AD 1)hledání vhodného staveniště, příprava investiční úlohy, využití mapových podkladů (mapa geologické, hydrogeologické, rajónové), využití dokumentů Geofondu, prohlídka lokalit, v některých případech kopané sondy, použití nepřímýchh metod (geofyzikální průzkum, družicové nebo letecké snímky) ) AD 2) provádí se pro konkrétní objekt, tvorba geologických profilů a získání údajů o vlastnostech zemin (laboratorní a polní metody). Odhad hloubkyy průzkumných sond viz obr.1. AD ) někdy též doplňkový, v průběhu stavby (hloubení stavební jámy), kontroluje, doplňuje a zpřesňuje výsledky předcházejících etapp průzkumuu Obr. 1. Hloubka průzkumných sond d - hloubka založení, d a - aktivní hloubka, or - orig. napětí, z - svislé napětí VHODNOST STAVENIŠTĚ 1) VHODNÉ 2) PODMÍNEČNĚ VHODNÉ ) NEVHODNÉ - 1 -

3 AD 1) vodorovný povrch, půda pevná, málo stlačitelná, voda trvale pod úrovní základové spáry AD ) kvalitní hospodářská půda, zásobyy pitné vody, paliv a nerostných surovin, nestabilní svahy, poddolovaná území, záplavová území, chemicky znečištěná území ZÁKLADOVÉ PŮDY VZNIK Magmatity Sedimenty Metamorfity VĚK Archaikum Proterozoikum Paleozoikum Mezozoikum Kenozoikum Antropozoikum MECHANICKÉ VLASTNOSTI Zeminy Skalní horniny ZÁKLADOVÉ POMĚRY A NÁROČNOST STAVEB JEDNODUCHÉ - ZPJ SLOŽITÉ - ZPS NENÁROČNÉÉ - NSN NÁROČNÉ - NSÁ GEOTECHNICKÉ KATEGORIE (GK)( I. ZPJ - NSN II. ZPJ - NSÁ ZPS - NSN III. ZPS - NSÁ I GK: malé a relativně jednoduché konstrukce, riziko ohrožení majetku m a života zanedbatelné, základové poměry jsou známé a jasné ze srovnatelných zkušeností z obdobných podmínek či průzkumu, výkopové práce nebudou prováděny pod hladinou podzemní vody. jednoduché jedno či dvou podlažní domy, zemědělské stavby s max. návrhovým zatížením v patě sloupuu 250 kn nebo zdi 1000 kn/m založené na běžných typech plošných nebo pilotových základech opěrné zdi a pažení výkopů, výšekk menších než 2 m malé výkopy pro odvodňovací práce, pokládku potrubí apod. a - 2 -

4 II GK: běžné typy konstrukcí a základů bez velkého rizika, základové poměry nebo zatěžovací podmínky nejsou neobvyklé, jsou požadovány kvantitativní geotechnické údaje a statický výpočet plošné základy, základové rošty, pilotové základy podzemní stěny a dalšíí konstrukcee zadržující nebo podpírající zeminu nebo vodu výkopy, pilíře a opěry mostů, násypy a zemní práce zemní kotvy a ostatní systémy s přenášející tlaky zpět do masivu m tunely ve skalních horninách bez zvláštních požadavků na n vodotěsnost III GK: ostatní stavby, velmi velké nebo neobvyklé konstrukce s abnormálním rizikem nebo neobvyklé či výjimečně obtížné základové poměry nebo zatěžovací podmínky, stavby ve vysoce seismických oblastech NAPĚTÍ V ZÁKLADOVÉ PŮDĚ 1) ORIGINÁLNÍ NAPĚTÍ or n i1 i h i w h w Obr. 2. Originální napětí ve vrstevnatém prostředí 2) NAPĚTÍ ZPŮSOBENÉ ZATÍŽENÍ ÍM předpoklady pro zjištění napětí: náhradaa pružným poloprostor em látka ideálně pružná, homogenní, izotropní platnostt Hookova zákona výsledné deformace jsou maléé - nenarušení spojitosti platnostt zák. superpozice - -

5 a) ROVINNÉ PROBLÉMY - Flamant radiální napětí konstanta K pro podmínky rovnováhy Obr.. Symboly pro zjištění napětí pod svislým spojitýmm přímkovým zatížením Musí platit 2 Po integraci a zanedbání druhého člena Napětí ve směru os obr. b): A z =, A x =, Podmínka rovnováhy u trojbokých hranolů: osa z osa x,, Náhradaa ; ; pak: Pro tento případ 0 tedy b) PROSTOROVÉ PROBLÉMY - 4 -

6 radiální napětí konstanta K pro podmínky rovnováhy Obr. 4. Symboly proo zjištění napětí pod svislou silou 2 2 ) ZATÍŽENÍ NA OBDÉLNÍKOVÉ PLOŠE a) POD ROHEM DLE STEINBRENNERa kontaktní napětí k orig. napětí v hloubce d skutečné napětí na základové spáře Obr. 5. Symboly pro výpočet svislých napětí pod rohemm obdélníkové plochy ol lb lbz 1 1 z 2 arctg zc 2 2 C A B - 5 -

7 b) POD CHARAKTERISTICKÝM BODEM Inovace studijního oboru Geotechnika Kontaktní napětí teorie pružnosti Při stanovení napětí v podzákladí ze kterého se počítají deformace, se vychází z teorie pružnosti TUHOST (Schultze) K>1 tuhý při I k 1 12 Obr. 6. Kontaktní napětí pod pružným a tuhýmm základem. E K E b tt 0,1b def t k Ik b l K<1 pružný E K E k def t l b Umístění charakteristického bodu 0,7b(l) pro obdélníkový základ, 0,85r pro kruhový - 6 -

8 Obr. 7. Součinitel I 2 pro výpočet svislých napětí pod charakteristickým bodem. c) TROJÚHELNÍKOVÉ ZATÍŽENÍ Obr. 8. Trojúhelníkové zatížení na obdélníkové ploše. napětí pod nezatíženým rohem napětí pod zatíženým rohem r z, M z, M lbz lz C A ol 2 CB bc A lb lz C A ol 2 zc A b - 7 -

9 d) LICHOBĚŽNÍKOVÉ ZATÍŽENÍ principem řešení je rozdělení na rovnoměrné a trojúhelníkové zatížení obr. 9a).. obr. 9a).. obr. 9b).... obr. 9c).... Obr. 9. Charakteristické tvary lichoběžníkových zatížení. b) libovolná svislice pod lichoběžníkovým zatížením c) lichoběžníkovéé z obou stran 4) ZATÍŽENÍ NA KRUHOVÉ PLOŠEE Rovnoměrné - q 1 cos z 2 Parabolické - 2q 1 2cot g 1 cos 2q = q max z q napětí od zatížení ol r tg z Kuželové - q 1 cos z q = q max - 8 -