Mechanika zemin a zakládání staveb, 2 ročník bakalářského studia Zemní tlaky Rozdělení, aktivizace Výpočet pro soudržné i nesoudržné zeminy Tlaky zemin a vody na pažení Katedra geotechniky a podzemního stavitelství Fakulta stavební, VŠB-TU Ostrava
Druhy Druhy: tlak v klidu S r aktivní zemní tlak S a pasivní odpor S p Obr. 1. Druhy zemních tlaků a) tlak zeminy v klidu, b) aktivní zemní tlak, c) pasivní zemní odpor, d) závislost velikosti zemního tlaku od deformace stěny Zemní tlaky 2 /40
Napětí Princip určování: teorie mezní rovnováhy, rovinná úloha, předpoklad rovinných kluzných ploch Zemní tlaky Obr. 2. Rankinův stav mezní rovnováhy vsoudržné zemině a) Mohrovo zobrazení, b) aktivní tlak, c) pasivní odpor 3 /40
Označení σ = σ K x z Obr. 3. Označení při výpočtu zemních tlaků a) orientace úhlů, b) působení zemního tlaku, c) působení zemního tlaku při δ 0 Zemní tlaky 4 /40
Aktivní zemní tlak S a součinitel aktivního zemního tlaku: K f ( ϕ, α, β, δ ) pokud α = β = 0 a tření = 0 pak: Ka = tg 2 45 ϕ 2 a = Obr. 4. Vliv přitížení povrchu na velikost horizontální složky aktivního tlaku a) rovnoměrné zatížení povrchu, b) přímkové zatížení, c) rovnoměrné pásové zatížení Zemní tlaky 5 /40
Aktivní zemní tlak S a soudržné zeminy: případy zemin působících na konstrukci: částečně sycená -rovinná kluzná plocha nasycená -zakřivená plocha ϕ u, c u, po skončení konsolidace, c, překonsolidovaná - ϕ r, c, ϕ u u r ϕ ef, c ef, Obr. 5. Aktivní tlak v soudržné zemině a) znázornění udržovací výšky, b) vliv přitížení povrchu Zemní tlaky 6 /40
Pasivní zemní odpor S p součinitel pasivního zemního odporu: pokud α = β = 0 a tření = 0 pak: K = 2 p tg 45 + K ϕ 2 p ( ϕαβδ,,, ) = f = 1 K a Obr. 6. Stanovení pasivního odporu zeminy za předpokladu rovinných kluzných ploch a rovnoměrného zatížení Zemní tlaky 7 /40
Pasivní zemní odpor S p soudržné zeminy: Obr. 7. Pasivní odpory v soudržné zemině a) nezatížený povrch území, b) vliv přitížení povrchu Zemní tlaky 8 /40
Vliv vrstevnatosti a) buď soudržné nebo nesoudržné zeminy Obr. 8. Zjednodušení vrstevnatého prostředí na izotropní Zemní tlaky 9 /40
Vliv vrstevnatosti b) střídání soudržných a nesoudržný zemin Obr. 9. Přibližné řešení zemních tlaků ve vrstevnatých zeminách Zemní tlaky 10 /40
Zemní tlak v klidu S r zemina za konstrukcí se nedeformuje σ = σ K x or r odvození z Hooka ε x 1 E [ σ ν ( σ + σ )] = 0 = x z y pro nesoudržné (JÁKYho vztah): K r = 1 sinϕ 1 výslednice tlaku zeminy (působí vdolní třetině výšky): 2 Sr = γ h K 2 r Zemní tlaky 11 /40
Zemní tlak v klidu S r σ r f a ( 2α sin2α sin 2α ) = + π 2 1 Obr. 10. Tlak zeminy v klidu a) přitížení pásovým zatížením, b) nepoddajné rozepření v úrovni dna, c) poddajné vetknutí pod dnem Zemní tlaky 12 /40
Tlak zeminy na pažení průběh napětí s p a s a celková velikost a rozdělení ovlivňuje: vlastnosti zemin výška konstrukce resp. hloubka jámy tuhost konstrukce stavební postupy a rychlost největší složka plocha šrafované oblasti = 0,5 s a σ a výsledná síla = 06, γ h Ka S a = ABCDE tření δ ϕ 1 3 + AEE u kyprých přidáme CC D Obr. 11. Tlak zeminy na pažení a) jednoduše rozepřená konstrukce, b) vícenásobně rozepřená konstrukce, c) zatěžovací obrazec pro nesoudržné zeminy, d) zatěžovací obrazec pro soudržné zeminy Zemní tlaky 13 /40
největší složka σ výsledná síla Tlak zeminy na pažení a = γ h 2c tg 45 + S a = ABCD ϕ 2 pokud I c 075, + BCC Obr. 11. Tlak zeminy na pažení a) jednoduše rozepřená konstrukce, b) vícenásobně rozepřená konstrukce, c) zatěžovací obrazec pro nesoudržné zeminy, d) zatěžovací obrazec pro soudržné zeminy Zemní tlaky 14 /40
Účinek vody na zatížení změna vlastností (při změnách hladiny) hydrostatický tlak na stěny proudový tlak (odlišení směru proudění) změna objemové hmotnosti pro nesoudržné (JÁKYho vztah): Obr. 12. Účinek podzemní vody na konstrukci a) stěna vázaná do nepropustného podloží, b) obtékání dolního konce stěny i krit = γ γ su w 1 i = 1 h 0, 5 Zemní tlaky 15 /40 d w
Okruhy problémů k ústní části zkoušky 1. Zemní tlaky, rozdělení, podmínky aktivizace 2. Aktivní, pasivní, v klidu 3. Tlak zemin na pažení 4. Účinky vody na zatížení 16 /40