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
KPKP ZÁKLADOVÉ KONSTRUKCE SPODNÍ STAVBA Petr Hájek Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
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
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
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
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
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
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
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
Roznášení zatížení v základové půdě ROZNÁŠENÍ ZATÍŽENÍ V ZÁKLADOVÉ PŮDĚ
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
PLOŠNÉ ZÁKLADY
KONSTRUKCE PLOŠNÝCH ZÁKLADŮ základové patky základové pásy základové rošty základové desky tenké desky PLOŠNÉ ZÁKLADY
Základové patky z prostého betonu PLOŠNÉ ZÁKLADY základové patky z prostého betonu
Základové patky železobetonové PLOŠNÉ ZÁKLADY základové patky železobetonové
Základové patky prefabrikované ZZP 1 6/476 ZZP 11/77 PLOŠNÉ ZÁKLADY základové patky prefabrikované
PLOŠNÉ ZÁKLADY základové patky prefabrikované
Základové pásy PLOŠNÉ ZÁKLADY základové pásy
ZÁKLADOVÉ PÁSY betonové monolitické
ZÁKLADOVÉ PÁSY z bednicích betonových tvárnic
Změna úrovně základové spáry PLOŠNÉ ZÁKLADY základové pásy
Základové rošty PLOŠNÉ ZÁKLADY základové rošty
ZÁKLADOVÝ ROŠT betonový monolitický
Základové desky tl. 300 1200 mm ZÁKLADOVÉ DESKY
KONSTRUKCE HLUBINNÝCH ZÁKLADŮ piloty studně kesony milánské stěny HLUBINNÉ ZÁKLADY
Piloty (minimální délka 2,0 m) dřevěné tvrdé dřevo dub d = 300 400 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 = 150 200 mm, délka do 12 22 m maloprůměrové: d = 200 600 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
HLUBINNÉ ZÁKLADY piloty
HLUBINNÉ ZÁKLADY piloty
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
HLUBINNÉ ZÁKLADY piloty
typické uspořádání skupin pilot PILOTY KONSTRUKČNÍ ZÁSADY
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
Krátké piloty šachtové pilíře základové studně konstrukční řešení KRÁTKÉ PILOTY ŠACHTOVÉ PILÍŘE ZÁKLADOVÉ STUDNĚ
ZÁKLADOVÉ STUDNĚ + základové prahy
kesony zakládání staveb hluboko pod hladinou spodní vody nebo pod vodou až do hloubky 25 m voda se z kesonu vytlačuje tlakovým vzduchem KESONY
podzemní (milánské) stěny funkci pažení přebírá bentonitová suspenze o objemové hmotnosti cca 1300 kg/m 3 PODZEMNÍ (MILÁNSKÉ) STĚNY
SPODNÍ STAVBA KONSTRUKCE PODZEMÍ
Spodnístavba (podzemní část objektu) tvoří přechod mezi horní stavbou, základy a základovou půdou Normy: ČSN 73 0037 Zemní tlak na stavební konstrukce (1992) ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov (2011) ČSN EN 206 1 Beton Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda (2001) ČSN EN 1992 Navrhování íbt betonových ýhkonstrukcí k í(2006) SPODNÍ STAVBA
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
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
Zajištění stavební jámy ZAJIŠTĚNÍ STAVEBNÍ JÁMY
ZAJIŠTĚNÍ STAVEBNÍ JÁMY
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
Tepelně technická ochrana ochrana podzemního podlaží v částech vystupujících nad terén nebo pod úrovní okolního terénu požadavky jsou stanoveny v ČSN 73 0540 2(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
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
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
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
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
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
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
Suterénní stěny zděné a z prostého betonu SUTERÉNNÍ STĚNY
Suterénní stěny železobetonové monolitické SUTERÉNNÍ STĚNY
Prefabrikované železobetonové suterénní stěny PREFABRIKOVANÉ SUTERÉNY
Prefabrikovaná konstrukce suterénu PREFABRIKOVANÉ SUTERÉNY
Prefamonolitická konstrukce suterénu PREFAMONOLITICKÁ KONSTRUKCE SUTERÉNU
PREFAMONOLITICKÁ KONSTRUKCE SUTERÉNU
PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ OSVĚTLOVACÍCH A VĚTRACÍCH ŠACHET konstrukce: otevřené + rošt uzavřené sklobeton (pouze osvětlovací šachty) odvodnění: drenážní ítrubkou 80 100 mm vpustí zaústěnou do kanalizace konstrukčně statické řešení: řešení styku a interakce s nosnou konstrukcí problém sedání! OSVĚTLOVACÍ A VĚTRACÍ ŠACHTY
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
Osvětlovací šachty OSVĚTLOVACÍ ŠACHTY
PLASTOVÝ SKLEPNÍ SVĚTLÍK rošt pochozí nebo pojízdný plastový světlík odtok
SVĚTLÍK S NÁSTAVCI rošt pochozí nebo pojízdný kotva se šroubem nástavec plastový světlík hydroizolace tepelná áizolace
Způsoby upevnění sklepních světlíků SKLEPNÍ SVĚTLÍKY
SKLEPNÍ SVĚTLÍKY
VĚTRACÍ ŠACHTY VĚTRACÍ ŠACHTY
Montáž větrací šachtyy rošt št připevnění šrouby do hmoždinek přes pružné podložky plastový díl větrací šachty hydroizolace suterénní t é í stěny tě
Okna do suterénních stěn OKNA SUTERÉNNÍCH STĚN
Montáž okna do monolitické betonové stěny OKNA SUTERÉNNÍCH STĚN
TERÉNNÍ ÚPRAVY OKOLÍ TERÉNNÍ ÚPRAVY OKOLÍ
ANGLICKÉ DVORKY ANGLICKÉ DVORKY
OKNO V ÚROVNI TERÉNU OKNA SUTERÉNNÍCH STĚN
ŠACHTA ZASTROPENÁ SKLOBETONEM větrací mřížky OSVĚTLOVACÍ ŠACHTY
VĚTRÁNÍ V PARAPETU OKNA VĚTRACÍ ŠACHTY
HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY
Druhy vody a vlhkosti působící na stavební objekt voda atmosférická srážková voda povrchová voda podpovrchová voda provozní voda technologická voda kondenzovaná HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY
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
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
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
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. 6 12 12mm) 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
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
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
Základní skladby povlakových hydroizolačních systémů živičné hydroizolační systémy živičné navařovací materiály skladba svislého skladba vodorovného hydroizolačního povlaku hydroizolačního povlaku ZÁKLADNÍ SKLADBY POVLAKOVÝCH HYDROIZOLAČNÍCH SYSTÉMŮ
fóliové nebo živičné hydroizolační systémy mechanicky kotvené skladba svislého hydroizolačního povlaku skladba vodorovného hydroizolačního povlaku ZÁKLADNÍ SKLADBY POVLAKOVÝCH HYDROIZOLAČNÍCH SYSTÉMŮ
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
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
Konstrukční a hydroizolační koncepce řešení spodní stavby při založení objektu nad hladinou podzemní vody ZALOŽENÍ OBJEKTU NAD HLADINOU SPODNÍ VODY
ZALOŽENÍ OBJEKTU NAD HLADINOU SPODNÍ VODY
Konstrukční a hydroizolační koncepce řešení spodní stavby v podmínkách podzemní vody ZALOŽENÍ OBJEKTU V PODMÍNKÁCH PODZEMNÍ VODY
ZALOŽENÍ OBJEKTU V PODMÍNKÁCH PODZEMNÍ VODY
mechanicky kotvené hydroizolační systémy STYKY HYDROIZOLAČNÍCH POVLAKŮ
Systémy s odvětrávacími a drenážními profilovanými fóliemi (TECHNODREN, DELTA DRAIN, ) SYSTÉMY S ODVĚTRÁVACÍMI A DRENÁŽNÍMI PROFILOVANÝMI FÓLIEMI
SYSTÉMY S ODVĚTRÁVACÍMI A DRENÁŽNÍMI PROFILOVANÝMI FÓLIEMI
Ukončení hydroizolace u terénu ochrana soklu budovy svislou hydroizolací do výše 300 mm (min. 200 mm)? UKONČENÍ HYDROIZOLACE U TERÉNU
Ochrana hydroizolace klasická cihelná přizdívka ochranná termoizolační vrstva ochrana profilovanou fólií z plastu ochrana geotextilií OCHRANA HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY
klasická cihelná přizdívka OCHRANA HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY
ochranná termoizolační vrstva extrudovaný pěnový polystyren (Styrodur.) OCHRANA HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY
OCHRANA HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY
ochrana profilovanou fólií z plastu (nopová fólie) drenážní vrstva, radon (Technodren ) OCHRANA HYDROIZOLACE SPODNÍ STAVBY