VYZTUŽENÉ OPĚRNÉ STĚNY S BETONOVÝMI PRVKY

systém vibrolisovaných betonových prvků VYZTUŽENÉ OPĚRNÉ STĚNY S BETONOVÝMI PRVKY PRAKTICKÁ PŘÍRUČKA PRO INVESTORY, PROJEKTANTY A STAVITELE

TECHNICKÁ ČÁST OBSAH 1. ÚVOD str. 3 1.1 Výhody vyztužených stěn s betonovými prvky str. 3 5 2. MATERIÁLY str. 5 2.1 BETONOVÉ PRVKY A PLASTOVÉ KOLÍČKY str. 5 2.1.1 Betonové prvky systému Gravity Stone str. 5 2.1.1.1 Pohledový prvek str. 5 2.1.1.2 Kotevní trámek str. 6 2.1.1.3 Kotevní prvek str. 6 2.1.1.4 Speciální pohledový prvek 400 str. 6 2.1.1.5 Pohledový prvek 95 str. 6 2.1.1.6 Zákrytový prvek str. 6 2.1.1.7 Zákrytový prvek rovný str. 7 2.1.1.8 Spojovací kolíčky systému Gravity Stone str. 7 2.1.2 Betonové prvky systému Geostone str. 7 2.1.2.1 Prvek Flat Geostone str. 7 2.1.2.2 Prvek Bent Geostone str. 7 2.1.2.3 Prvek Pot Geostone str. 7 2.1.2.4 Prvek Shelf Geostone str. 8 2.1.2.5 Zákrytový prvek Flat str. 8 2.1.2.6 Zákrytový prvek Bent str. 8 2.1.2.7 Spojovací kolíčky systému Geostone str. 8 2.1.3 Kvalita výroby betonových prvků str. 8 2.2 GEOMŘÍŽE str. 9 2.2.1 Geomříže Miragrid str. 9 10 2.2.2 Geomříže Tensar str. 10 11 2.3 DRENÁŽNÍ MATERIÁL A ZEMINY PRO ZÁSYP BETONOVÝCH TVAROVEK str. 11 2.3.1 Drenážní materiál podle doporučení NCMA str. 11 2.3.2 Materiál pro zásyp betonových tvarovek podle doporučení AASHTO str. 12 2.4 ZEMINY PRO ZÁSYP MEZI GEOMŘÍŽEMI-VYZTUŽENÁ ZEMINA str. 12 2.4.1 Vyztužená zemina podle doporučení NCMA str. 12 13 2.4.2 Vyztužená zemina podle doporučení AASHTO str. 13 2.4.3 Vyztužená zemina podle výsledků výzkumu str. 14 2.5 GEOTEXTILIE str. 14 2.6 DRENÁŽNÍ TRUBKA A ODVODŇOVACÍ ŽLAB str. 15 6. VÝSTAVBA STĚNY str. 26 6.1 ZHUTŇOVÁNÍ ZEMIN str. 26 6.1.1 Zkoušky hutnění str. 26 6.1.2 Hutnící mechanismy str. 27 6.2 PŘÍPRAVA STAVBY str. 27 6.3 POSTUP VÝSTAVBY STĚNY str. 27 6.3.1 Vytýčení polohy stěny str. 27 6.3.2 Výkop pro opěrnou stěnu str. 28 6.3.3 Uložení štěrkového polštáře str. 29 6.3.4 Uložení první vrstvy betonových prvků str. 30 6.3.5 Uložení vyztužené zeminy str. 31 6.3.6 Uložení dalši vrstvy betonových prvků str. 31 6.3.7 Uložení geosyntetické výztuže str. 32 6.3.8 Zakončení stěny str. 32 7. DETAILY A SPECIÁLNÍ KONSTRUKCE str. 33 7.1 VNĚJŠÍ A VNITŘNÍ ROHY str. 33 7.2 OBLOUKY VNĚJŠÍ A VNITŘNÍ str. 33 34 DODATEK A Dimenzovací tabulky str. 34 35 3. KONSTRUKCE STĚNY str. 16 3.1 VÝŠKA STĚNY A ZALOŽENÍ STĚNY str. 17 3.1.1 Zapuštění stěny pod terén str. 17 3.1.2 Štěrkový polštář str. 17 3.2 ODKLONĚNÍ LÍCE STĚNY OD SVILICE str. 18 3.3 TERASOVÉ STĚNY str. 18 4. DRENÁŽNÍ SYSTÉM STĚNY str. 19 4.1 EXTERNÍ DRENÁŽNÍ SYSTÉM str. 19 4.2 INTERNÍ DRENÁŽNÍ SYSTÉM str. 19 21 5. STATICKÉ PRINCIPY str. 22 5.1 VÝPOČET EXTERNÍ STABILITY str. 22 24 5.2 VÝPOČET INTERNÍ STABILITY str. 24 25 5.3 VÝPOČET LOKÁLNÍ STABILITY str. 25 5.4 VÝPOČET GLOBÁLNÍ STABILITY str. 25 2

systém vibrolisovaných betonových prvků 1. ÚVOD Vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky jsou konstrukce u nás relativně nové. Vyvíjejí se postupně od roku 1960 a největší rozvoj zaznamenaly po roce 1985. Jejich myšlenka, tj. myšlenka vyztužené zeminy, kdy se do jednotlivých vrstev zeminy vkládají výztužné prvky, které přebírají tahová namáhání, je ovšem velmi stará. Tyto konstrukce využívají principu vyztužené zeminy, který je známý zhruba 3000 let. Vznik a rozvoj novodobých vyztužených opěrných konstrukcí je těsně spjat s vývojem plastických hmot a rozvojem tzv. geomříží, které se používají jako výztužné materiály a rovněž s technologií vibrolisovaného betonu, kterou se vyrábějí betonové pohledové prvky. Vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky jsou opěrné konstrukce, které jsou v podstatě vytvořené zeminou. Udržení zeminy v požadovaném sklonu je zajišťováno výztužnými prvky, které se vkládají do zeminy. Tyto výztužné prvky jsou namáhány výhradně na tah. Vyztužená zemina je tedy zemina, do které se umísťují tahové prvky (např. geomříže) tak, aby se zlepšila stabilita a minimalizovaly se deformace. Aby vyztužení bylo efektivní, tak musí protínat potenciální rovinu porušení. Přetvoření v zemině vyvolávají přetvoření a tahové síly ve výztuži. Tahové síly ve výztuži omezují deformaci zeminy a tím zvyšují smykovou pevnost zeminy. V počátcích novodobých opěrných stěn se jako výztužné prvky používalo ocelové pletivo chráněné proti korozi. Dnes se téměř výhradně používají geomříže z plastických hmot. Mají oproti ocelovému pletivu mnohonásobně vyšší odolnost proti korozi, jsou zpravidla odolné proti ostatním chemickým a fyzikálním vlivům. Oproti ocelovému pletivu mají ovšem tu nevýhodu, že mají vyšší průtažnost. Pohledovou plochu opěrné stěny tvoří betonové prvky, ke kterým jsou geomříže připojovány pomocí plastových kolíčků. Vyztužené opěrné stěny lze použít v mnoha situacích. Podmínkou pro jejich uplatnění je dostatečný prostor pro jejich šířku, který je zpravidla roven minimálně sedmdesáti procentům výšky stěny. Tato šířka je nutná z důvodu zakotvení geomříží do zeminy. Vyztužené opěrné stěny lze navrhovat pro poměrně velké výšky stěn. Jsou známé vyztužené opěrné stěny pro výšku až 24 m. Vyztužené stěny lze navrhovat na velká zatížení a také na dynamická zatížení. Používají se proto s výhodou pro silniční a železniční komunikace, násypy, mostní opěry, úpravy portálů tunelů atd. Vyztužené opěrné konstrukce s betonovými prvky lze s výhodou použít nejen pro velké stavebnictví, ale i v menších stavebních zakázkách, jako jsou úpravy terénu u pozemních staveb včetně drobné zahradní architektury. Důvodem k použití v drobných stavbách je snadná materiálová dostupnost i pro drobného stavebníka, jednoduchá realizace a velice příznivá cena. 1.1 VÝHODY VYZTUŽENÝCH STĚN S BETONOVÝMI PRVKY Estetický vzhled Jednou z hlavních předností vyztužených stěn s betonovými prvky je jejich vynikající estetický vzhled. Tato přednost je dána výhradně betonovými pohledovými prvky. V současné době je možné pro konstrukci vyztužené opěrné stěny použít jak pohledové betonové prvky Gravity Stone, tak i nově vytvořené prvky Geostone, které jsou přímo určené pro konstrukce vyztužených opěrných stěn. Při návrhu stěny lze Universálnost Vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky jsou velmi universální. Betonové prvky pro čelní líc stěny jsou navrženy tak, aby umožnily vytvoření oblouků, a to jak vydutých tak vypouklých. Vytvářet je možné oblouky různých poloměrů a zakřivení. Lze provádět rovněž půdorysné zalomení stěn do úhlů jak vnitřních tak vnějších. Pro vyztužené opěrné stěny lze použít celou řadu betonových prvků, jejichž kombinací je možné dosáhnout téměř jakéhokoliv sklonu opěrné Vysoká únosnost Vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky jsou velmi únosné a lze je navrhovat pro velké výšky a pro velká zatížení. Stěny lze navrhovat pro dynamická zatížení, která vznikají hlavně od dopravy. Cena Kromě velmi příjemného estetické vzhledu vděčí vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky za svůj rozvoj také hlavně své velmi nízké ceně. Cena vyztužených stěn je velmi příznivá a je hluboko pod cenou ostatních opěrných konstrukcí. Důvodem k tomu je relativně malá spotřeba materiálu, jejich nízká cena a jednoduchá montáž. U nás i v zahraničí byly prováděny ekonomické studie výhodnosti vyztužených stěn. Jako příklad jsou zde uvedeny výsledky dvou studií, a to projektové kanceláře Ing. Vanera z ČR (www.vaner.cz) a Prof. Koernera z USA. vybírat mezi různými barvami, povrchovými úpravami a lze také volit mezi prvky plochými a plastickými. Betonové prvky se vyrábějí v šesti základních barevných odstínech a ve dvou povrchových úpravách, a to buď hladké a nebo štípané. Velmi jednoduchou různou kombinací těchto prvků lze vytvořit zajímavé stěny. Kromě toho lze do opěrné stěny zabudovat betonové prvky, které umožňují osázení zelení. stěny. Kromě toho, do systému lze zabudovat betonové prvky určené pro ozelenění stěny, které oživí vzhled stěny, vytvoří v opěrné stěně drobné terasy a také zvětší úhel odklonu opěrné stěny od svislice. Do prostoru vyztužené zeminy je možné zabudovat drobné konstrukce jako základy pro sloupky oplocení, stožáry osvětlení atd. Prostor nad vyztuženou zeminou je možné libovolně osázet. Lze z nich provádět mostní opěry, mostní křídla a zpevněné násypy pod komunikace a železnice. V kanceláři Ing. Vanera prováděli hodnotovou analýzu několika typů zdí výšky 2 m, 5 m a 8 m. Analýza se skládala z předběžného návrhu opěrné zdi, z výpočtu spotřeby materiálů a následně z ocenění tohoto materiálu. Dále bylo zohledněno hledisko nároků na provádění, technologii a vybavení na stavbě, estetické hledisko, hledisko nároků na klimatické podmínky a hledisko nároků na rychlost výstavby. Obě studie jednoznačně potvrzují ekonomickou výhodnost vyztužených opěrných stěn. 3

TECHNICKÁ ČÁST 140 000 Kč Srovnání stavebních nákladů 120 000 Kč 100 000 Kč Tížná zeď s dezénem Náklad na 1 m zdi (Kč) 80 000 Kč 60 000 Kč Tížná zeď bez dezénu Úhlová zeď s dezénem Úhlová zeď bez dezénu Tížná modulová zeď - KB BLOK 40 000 Kč Vyztužená zemina PPE s lícovými tvarovkami Gabionová zeď 20 000 Kč Vyztužený svah z ocelových mříží Vyztužený svah z PES geomříží 0 Kč 2 3 4 5 6 7 8 Výška zdi (m) Obr. 1.1a: Ekonomické porovnání opěrných stěn provedené v České Republice 900 800 700 Náklady v dolarech na 1 m 2 600 500 400 300 200 Betonová modulová stěna Gravitační stěna Vyztužená stěna s geosyntetickou výztuží Vyztužená stěna s ocelovou výztuží 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Výška stěny v metrech Obr. 1.1b: Ekonomické porovnání opěrných stěn provedené v USA 4

systém vibrolisovaných betonových prvků Montáž Vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky jsou velice jednoduché na provádění. Jejich výstavba nevyžaduje speciální kvalifikaci, stavbu mohou provádět pouze zaškolení pracovníci. Ovšem dobře provedená opěrná stěna stejně jako každé dílo vyžaduje pracovní kázeň a morálku. Pro stavbu nejsou zapotřebí zvláštní mechanismy a stroje s výjimkou strojů hutnící techniky a strojů na zemní práce, které provádějí odkop zeminy a její přesun. Manipulace s betonovými prvky je jednoduchá Provedení Vyztužené opěrné stěny se provádějí suchou technologií, což má řadu výhod. Bezmaltové suché spoje umožňují relativně malé posuny a deformace mezi jednotlivými prvky, aniž by docházelo k poruchám a provádí ji podle druhu prvku buď jeden pracovník nebo pracovníci dva. Manipulace s geomřížemi je velice jednoduchá, protože jsou velmi lehké. Velkou výhodou je, že stavba vyztužené opěrné stěny nevyžaduje mokrý proces a proto se dá provádět i v méně příznivých klimatických podmínkách a v prostorách, kde není přístup pro dopravu a ukládání betonové směsi. stěn a nebo k nevzhledným trhlinám. Založení sloupce betonových prvků se doporučuje provádět na štěrkovém polštáři, který je měkký a přizpůsobí se menším deformacím podloží. Trvanlivost U vyztužených opěrných stěn se předpokládá životnost cca 100 let. Tato životnost je dána samozřejmě životností jak betonových prvků tak životností geomříží. Betonové prvky se vyrábějí technologií vibrolisováním, kdy se používá betonová směs s velmi malým vodním součinitelem. Výsledkem jsou betonové prvky s vysokou pevností v tlaku, u kterých se předpokládá životnost cca 100 let. Pro specifické prostředí komunikací, kde je zvýšený požadavek na odolnost proti chemickým rozmrazovacím látkám, se vyrábějí betonové prvky se zvýšenou odolností proti CHRL. Geomříže se vyrábějí z polymerů, u kterých jejich výrobci zaručují jejich životnost zpravidla větší než 100 let. 2. MATERIÁLY Vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky se skládají z betonových pohledových prvků, z plastových kolíčků, z výztužných geomříží, drenážního materiálu, z vyztužené zeminy, geotextilií a drenážní trubky. V následujícím odstavci je uveden popis těchto materiálů. 2.1 BETONOVÉ PRVKY A PLASTOVÉ KOLÍČKY Betonové prvky pro vyztužené stěny se vyrábějí ve společnosti KB-BLOK vysoká pevnost betonu v tlaku. Betonové prvky jsou specielně navrženy systém, a to technologií vibrolisováním na výrobních linkách tak, aby se s nimi mohlo dobře manipulovat, aby byly vzhledné, aby zakoupených v USA. Na pohledový prvek Gravity Stone byla zakoupena dutiny, které vzniknou mezi nimi dobře odváděly vodu a aby dobře kotvily licence, ostatní prvky skupiny Geostone jsou produktem společnosti geomříže. KB-BLOK systém. Betonové prvky se vyrábějí z betonové směsi s velmi Pro vyztužené opěrné stěny s geomřížemi lze využít prvky systému malým vodním součinitelem, čehož důsledkem spolu s dalšími vlivy je Gravity Stone a nebo prvky systému Geostone. 2.1.1 Betonové prvky systému Gravity Stone Ze systému Gravity Stone se pro účely vyztužených opěrných stěn používají nejvíce pohledové prvky. Není to ovšem jediná možnost. Pokud je stěna značně zatížená a nebo je hodně vysoká a je potřeba přichytit geomříž k betonovým prvkům větší silou, tak lze použít místo samotného pohledového prvku vyskládanou konstrukci mini kotvení, event. jednoho kotvení. Do systému Gravity Stone, který lze použít v aplikacích vyztužených stěn, patří tyto betonové prvky: 2.1.1.1 Pohledový prvek Pohledový prvek může být vyroben v šesti základních barvách a v povrchových úpravách jako hladký a nebo štípaný. Používá se jako čelní prvek pro vyztužené stěny. Pokud se použije samotný, může být jeho zadní stěna rovná. Pokud se použije v kombinaci s kotevním trámkem nebo kotevním prvkem, je jeho zadní strana opatřena zámkem pro zasunutí kotevního trámku nebo kotevního prvku. Přibližná hmotnost prvku je 33 kg. 300 450 190 5

TECHNICKÁ ČÁST 2.1.1.2 Kotevní trámek Kotevní trámek spojuje dohromady pohledový prvek a kotevní prvek a tím se vytváří potřebná konstrukční hloubka jednoho kotvení. Toto uspořádání se používá v situacích, kdy je zapotřebí přikotvit geomříž k betonovým prvkům větší silou. Trámek se vyrábí pouze v barvě přírodní. Přibližná hmotnost prvku je 24,5 kg. 600 550 190 90 2.1.1.3 Kotevní prvek Kotevní prvek se používá pro vytvoření jednoho kotvení (pro zadní kolmou část) a nebo pro vytvoření mini kotvení (pro střední i zadní část). Jedno kotvení a mini kotvení přichycují geomříž větší silou než samotný pohledový prvek. Prvek se vyrábí pouze v barvě přírodní. Přibližná hmotnost prvku je 13 kg. 120 300 190 2.1.1.4 Speciální pohledový prvek 400 Prvek se používá místo pohledového prvku v situacích, kdy na opěrnou zeď navazuje plot. Délka tohoto prvku je 400 mm, stejně jako modul plotové tvárnice. Prvek se vyrábí v šesti základních barvách a v povrchových úpravách jako hladký nebo štípaný. Přibližná hmotnost prvku je 21 kg. 2.1.1.5 Pohledový prvek 95 Prvek se vyrábí v šesti základních barvách a v povrchových úpravách jako hladký a nebo štípaný. Jeho funkcí je výtvarné ztvárnění stěny pomocí vodorovných pruhů v různých barvách a texturách. Přibližná hmotnost prvku je 21,5 kg. 2.1.1.6 Zákrytový prvek Zákrytový prvek se používá pro všechny sestavy stěn a je dostupný v šesti základních barvách a v povrchových úpravách jako hladký a nebo štípaný. Prvek slouží k zakrytí poslední řady pohledových prvků. Přibližná hmotnost prvku je 25,5 kg. 6

systém vibrolisovaných betonových prvků 2.1.1.7 Zákrytový prvek rovný Zákrytový prvek rovný se používá pro všechny sestavy stěn a je dostupný v šesti základních barvách a v povrchových úpravách jako hladký a nebo štípaný. Prvek slouží k zakrytí poslední řady pohledových prvků. Přibližná hmotnost je 13,5 kg. 2.1.1.8 Spojovací kolíčky systému Gravity Stone V systému Gravity Stone se používají spojovací kolíčky, jejichž tvar je patrný z přiloženého obrázku. Kolíčky slouží k ulehčení montáže a také zvyšují smykovou odolnost suchých ložných spár. 2.1.2 Betonové prvky systému GEOSTONE Firma KB-BLOK systém vyvinula betonové prvky, které se s úspěchem velké množství variant opěrných stěn. Do systému GEOSTONE patří tyto používají pro opěrné vyztužené stěny s betonovými prvky. Jsou to prvky prvky: systému Geostone, které lze mezi sebou kombinovat a tak vytvářet 2.1.2.1 Prvek FLAT GEOSTONE Prvek má plochou čelní stěnu, která je totožná s čelní stěnou pohledového prvku systému Gravity Stone. Prvek FLAT může být vyroben v šesti základních barvách a v povrchových úpravách jako hladký a nebo štípaný. Prvek je určen výhradně pro opěrné vyztužené stěny s betonovými prvky. Přibližná hmotnost prvku je cca 42,5 kg. 190 500 450 2.1.2.2 Prvek BENT GEOSTONE Prvek má zakřivenou čelní plochu, která působí velmi plasticky. Prvek BENT může být vyroben v šesti základních barvách a v povrchových úpravách jako hladký a nebo štípaný. Prvek je určen výhradně pro opěrné vyztužené stěny s betonovými prvky. Přibližná hmotnost prvku je cca 40,5 kg. 190 500 450 2.1.2.3 Prvek POT GEOSTONE Prvek POT je primárně určen pro osázení květinami a rostlinami. Lze ho však použít i pro oživení opěrných stěn vytvořených z prvků FLAT a BENT. Tvar čelní plochy je stejný jako u prvku BENT nebo u prvku SHELF. Prvek POT může být vyroben v šesti základních barvách a v povrchových úpravách jako hladký a nebo štípaný. Přibližná hmotnost prvku je cca 40,0 kg. 190 500 450 7

TECHNICKÁ ČÁST 2.1.2.4 Prvek SHELF GEOSTONE Prvek SHELF je určen jednak pro osázení květinami a rostlinami, ale také pro vytváření menších teras v konstrukcích opěrných stěn. Tvar čelní plochy je stejný jako u prvku BENT nebo POT. Prvek SHELF může být vyroben v šesti základních barvách a v povrchových úpravách jako hladký a nebo štípaný. Přibližná hmotnost prvku je 34,5 kg. 190 500 450 2.1.2.5 Zákrytový prvek FLAT Zákrytový prvek FLAT se používá pro ukončení stěn vytvořených z prvků FLAT nebo BENT. Prvek je dostupný v šesti základních barvách a v povrchových úpravách jako hladký a nebo štípaný. Přibližná hmotnost prvku je cca 25,5 kg. 95 300 450 2.1.2.6 Zákrytový prvek BENT Zákrytový prvek BENT se používá pro ukončení stěn vytvořených z prvků FLAT nebo BENT. Prvek je dostupný v šesti základních barvách a v povrchových úpravách jako hladký a nebo štípaný. Přibližná hmotnost prvku je cca 22,3 kg. 300 450 95 2.1.2.7 Spojovací kolíčky systému GEOSTONE Tvar spojovacích kolíčků je patrný z přiloženého obrázku. Spojovací kolíčky jednak usnadňují montáž stěny a jednak zvyšují smykovou únosnost suchých ložných spár. 2.1.3 Kvalita výroby betonových prvků Betonové prvky pro vyztužené opěrné stěny se vyrábějí ve společnosti KB-BLOK systém na výrobních linkách světoznámé značky zakoupených v USA a při nejpřísnější technologické kázni. Výsledkem jsou prvotřídní výrobky vysoké kvality. Kvalita výroby je pravidelně ověřována ve zkušebních stavebních laboratořích. O výsledcích zkoušek jsou vedeny písemné záznamy. Nabídka barev a povrchových úprav Pohledové a zákrytové prvky jsou k dispozici v těchto šesti základních barvách a povrchových úpravách: Barvy: přírodní, červená, hnědá, černá, žlutá, bílá Povrchové úpravy: povrch hladký, štípaný Výrobní požadavky kladené na prvky jsou: pevnost v tlaku pohledového prvku - průměrná hodnota u 3 vzorků..............min. 35 MPa - jednotlivá hodnota u vzorku................min. 30 MPa pevnost v tlaku u kotevního trámku a kotevního prvku - průměrná hodnota u 3 vzorků..............min. 25 MPa - jednotlivá hodnota u vzorku................min. 20 MPa součinitel mrazuvzdornosti T50..............min. 0,75 nasákavost............................max. 5 % Výrobní tolerance: - délka..................600 ± 8 mm - šířka..................450 ± 5 mm - výška..................190 ± 3 mm 8

systém vibrolisovaných betonových prvků 2.2 GEOMŘÍŽE Geomříže jsou rovinné konstrukce z plastu, které se skládají ze dvou na sebe kolmých prutů, vláken nebo svazku prutů. Jedná se tedy v podstatě o výztužnou síť, pro kterou můžeme najít analogii u ocelové výztužné sítě. Geomříže se vyrábějí z různých polymerů. Nejčastěji se pro výrobu geomříží používají polyester, vysokohustotní polypropylen nebo polyethylen. Žebra nebo pruty různých geomříží mohou vypadat různě. Rovněž tak různě vypadá spojení podélných a příčných prutů různých geomříží. Z hlediska tuhosti geomříže, tj. tuhosti jejích prutů a tuhosti spoje prutů rozeznáváme geomříže tuhé a měkké. Funkce geomříže ve vyztužené zemině opěrné stěny je zejména přebírat tahová namáhání. Geomříž je tedy výhradně namáhaná na tah obdobně jako ocelová výztuž v železobetonu. Aby geomříž správně plnila svoji funkci, musí být dostatečně zakotvena za předpokládanou rovinu porušení. Při návrhu vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky je třeba výpočtem zjistit délku geomříží, jejich vzdálenost a také druh geomříží. Životnost vysokopevnostních geosyntetik Životnost je hlavní problém pro všechny polymerní materiály, u kterých se vyžaduje, aby dlouhodobě plnily svoji funkci. Geosyntetika, stejně jako ostatní konstrukční materiály, během času degradují. Rychlost degradace závisí na molekulární stavbě geosyntetického polymeru a na prostředí, ve kterém je geosyntetický materiál umístěn. Protože geomříže jsou zabudovány do zemního prostředí, k degradaci materiálu dochází velmi pomalu. Pouze v extrémních podmínkách dochází k měřitelné degradaci. Degradace polymerních materiálů zpravidla způsobuje pokles jejich pevnosti. Při výpočtu vyztužených opěrných stěn s betonovými prvky se vyžaduje, aby byl tento degradační vliv zahrnut do výpočtu. Prakticky se to provádí tak, že při návrhu stěny se vychází z dlouhodobé návrhové pevnosti geomříže, která zahrnuje různé degradační vlivy a faktory. Při výpočtu dlouhodobé návrhové pevnosti geomříže se používá dílčí součinitel bezpečnosti pro trvanlivost geomříží RF d. Tento součinitel je odvozen z experimentálních zkoušek. 2.2.1 Geomříže Miragrid Geomříže Miragrid jsou vysokopevnostní polyesterové geomříže s vysokou molekulární hmotností. Vyrábějí se v širokém rozsahu tahových pevností, který vyhovuje požadavkům kladeným na výztuž opěrných stěn. Geomříže Miragrid jsou tkané a potom jsou z důvodu rozměrové stability potaženy polymerním povlakem. Jsou schopné odolávat největším možným zatížením, která mohou nastat u vyztužených opěrných stěn. Vysoká molekulová hmotnost polymeru a vysoká tahová pevnost polyesterových vláken použitých v geomřížích Miragrid mají vynikající vlastnosti co se týče dlouhodobého chování a odolnosti proti dlouhodobému přetváření. Vysoká molekulová hmotnost polyesterových vláken dále zaručuje odolnost proti případným degradačním vlivům hydrolýzy a chemickým útokům v rozsahu ph, který může za normálních okolností nastat v zemním prostředí. Přednosti a výhody geomříží Miragrid: Nenavíjí se zpět. Geomříž Miragrid je měkká geomříž, a proto na stavbě po uložení do opěrné stěny zůstává rovinná a nemá snahu se zpětně navíjet do role. Je ohebná, pružná a pevná. Přenos napětí z geomříží Miragrid do zeminy probíhá při minimální deformaci zemní konstrukce. Má malou hmotnost. Geomříž Miragrid je o minimálně 33 % lehčí než většina tuhých geomříží. Její cena je příznivá. Polyesterová vlákna geomříže Miragrid mají vysokou tahovou pevnost a vysokou dlouhodobou tahovou pevnost. Důsledkem toho je nízký počet geomříží potřebný pro vyztužení stěny. Má vysokou dlouhodobou návrhovou pevnost. Dlouhodobá návrhová pevnost geomříží Miragrid je stanovena na základě tahových dlouhodobých zkoušek, jejichž trvání je delší než 70 000 hodin. Zkoušky jsou prováděny v nezávislých laboratořích. Snadno se s ní manipuluje. Geomříž Miragrid nemá ostré hrany, o které by se mohli pracovníci zranit. Dodává se v širokých rolích. Geomříže Miragrid se dodávají v rolích šířky 3,6 metrů, což je více než u ostatních geomříží. Širší role značně redukují čas potřebný na ukládání, a tím se snižují náklady. 9

TECHNICKÁ ČÁST Geomříže Miragrid mají velký rozsah pevností a v současné době jsou to geomříže s největší tahovou pevností, které jsou na trhu. V tabulce 2.2.1 je uveden přehled nejpoužívanějších geomříží Miragrid s uvedením jejich pevností. 2XT 3XT 5XT 7XT 8XT 10XT Jiné označení 35/30-25 55/25-30 65/25-30 85/25-30 110/25-30 150/25-30 Podélně: Pevnost v tahu knm -1 35 55 65 85 110 150 Pevnost při prodloužení 5 % knm -1 16 20 29 33 40 50 Prodloužení při max. pevnosti % 11 11 9 11 12 12 Příčně: Pevnost v tahu knm -1 30 25 25 25 25 25 Velikost oka mm 25 x 25 25 x 30 22 x 30 22 x 30 22 x 30 22 x 30 Plošná hmotnost gm -2 255 277 305 346 387 485 Tab. 2.2.1: Přehled nejpoužívanějších geomříží Miragrid Zásady při ukládání geomříží Povrch betonových prvků, na které se bude ukládat geomříž, by měl být čistý a zbavený zbytků drenážního zásypu nebo zeminy. Zemina, na kterou se pokládá geomříž, musí být zhutněna na předepsaný stupeň. Geomříž se odvine z role a zastřihne na požadovanou délku. Nastavování geomříží ve směru jejího namáhání, tj. ve směru hloubky stěny, není dovoleno. Pro vyztužování opěrných stěn se zpravidla používají geomříže s rozdílnou tahovou pevností v obou směrech, proto je velice důležité umístit geomříž ve správném směru. Hlavní tahový směr geomříže je ve směru vinutí na roli a je dále vyznačen zesíleným pruhem na okraji geomříže. Tento hlavní směr geomříže je totožný se směrem namáhání, tj. se směrem hloubky stěny. Po rozvinutí geomříže musí být geomříž vypnuta tak, aby ležela rovně a bez zvlnění. Vypnutí a vyrovnání geomříže se provádí ručně mírným napnutím a pak nejlépe zaražením kolíku do dolní zhutněné vrstvy. Geomříže se v podélném směru stykují na sraz. Překrývání geomříže není dovoleno. K dělení geomříží je možné použít řezací nástroj s žiletkou, ostrý nůž nebo nůžky. 2.2.2 Geomříže Tensar Geomříže Tensar jsou vyrobeny z vysokohustotního polyetylénu. Vyrábějí se zvláštní technologií, kdy průběžný pás vysokohustotního polyetylénu se nejdříve perforuje pravidelně uspořádanými otvory o určitém tvaru. Potom se pás zahřívá a s tím současně natahuje. Výsledkem tohoto pracovního postupu je geomříž s tuhými styky mezi podélnými a příčnými žebry a s charakteristickými oválnými otvory. Geomříže Tensar se vyrábějí v celém rozsahu tahových pevností. Dodávají se v rolích šířky 1a 1,3m. V tabulce 2.2.2 je uveden přehled nejčastěji používaných geomříží včetně jejich pevností. 40RE 55RE 80RE 120RE 160RE Podélně: Pevnost v tahu knm -1 52,5 64,5 88 136 173 Pevnost při prodloužení 5% knm -1 24,7 30,9 45,2 75,5 103 Prodloužení při max. pevnosti % 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 Velikost oka mm 16 x 235 16 x 235 16 x 235 16 x 235 16 x 230 Plošná hmotnost gm -2 290 400 600 940 1 240 Tab. 2.2.2: Přehled nejpoužívanějších jednoosých geomříží Tensar 10

systém vibrolisovaných betonových prvků Přednosti a výhody geomříží Tensar: Unikátní technologie a tvar žeber. Výše popsaná technologie výroby zaručuje zcela unikátní tvar žeber geomříží Tensar. Tahová pevnost. Geomříže Tensar se vyrábějí v širokém rozsahu tahových pevností. Odolnost proti hydrolýze. Geomříže Tensar jsou při běžných teplotách odolné proti vodním Společnost Tensar má vyspělou laboratoř, ve které provádí rozsáhlé dlouhodobé zkoušky svých geomříží. Zkoušky jsou prováděny již od počátku osmdesátých let. Výsledky dlouhodobých zkoušek slouží ke stanovení dlouhodobé návrhové pevnosti v tahu, což je pevnost geomříže, kterou má na konci projektované životnosti konstrukce. Dlouhodobá návrhová pevnost geomříží Tensar je stanovena v souladu roztokům kyselin, zásad a solí, dále proti benzinu a naftě. Odolnost proti mechanickému poškození. Geomříže Tensar jsou tuhé geomříže s relativně silnými žebry, která jsou méně náchylná na mechanické poškození. Odolnost proti UV záření. Geomříže Tensar mají dobrou odolnost proti UV záření, která se zvyšuje pomocí přísad uhlíku. s normou EN ISO 13 431 právě na základě experimentálních zkoušek. Geomříže Tensar se vyznačují výhodným dlouhodobým chováním jednoosých geomříží. Nejvýznamnější část přetvoření proběhne v počátečním krátkém období. Konstrukčně významné přetvoření proběhne prakticky v době výstavby. Po dokončení stavby se výztuž prakticky již nepřetváří. 2.3 DRENÁŽNÍ MATERIÁL A ZEMINY PRO ZÁSYP BETONOVÝCH TVAROVEK Prostor mezi betonovými tvarovkami a prostor šířky min. 200 mm za betonovými tvarovkami se vysypává drenážním materiálem. Tento drenážní materiál má za úkol odvádět vodu, která se dostane do prostoru za stěnu z okolního terénu a také povrchovou vodu, která prosákne za stěnu. Smyslem drenážního materiálu je odvést tuto vodu co nejrychleji ke sběrné drenážní trubce a potom mimo prostor opěrné stěny. Drenážní materiál odstraní hydrostatický tlak, který by jinak mohl působit na pohledové betonové prvky. 2.3.1 Drenážní materiál podle doporučení NCMA Společnost NCMA (National Concrete Masonry Association) dává doporučení na složení drenážního materiálu. Složení tohoto drenážního materiálu je uvedeno v tab. 2.3.1 a na obr. 2.3.1 je nakreslena křivka zrnitosti tohoto materiálu. Jako drenážní materiál se obecně používá hrubozrnné kamenivo s dobrou drenážní schopností. Slouží k zachycení a odvedení vody, a tím k uvolnění hydrostatického tlaku. Za zeminu s dobrou drenážní schopností se považuje zemina, která má méně než 5 % zrn menších než 0,075 mm a méně než 7 % zrn menších než 0,15 mm. SLOŽKA ZEMINY Založení opěrné stěny se nejčastěji provádí na štěrkovém polštáři. Materiál tohoto štěrkového polštáře může být stejný jako materiál, kterým se zasypávají dutiny mezi betonovými tvarovkami. Drenážní materiál je štěrk, říční a nebo drcený, pro jehož zrnitostní složení je k dispozici několik doporučení. Velikost otvoru síta v mm Procentuální podíl zrn menších 25 100 19 75 100 4,75 0 60 0,425 0 50 0,075 0 5 Tab. 2.3.1: Drenážní materiál podle NCMA Obr.2.3.1: Křivka zrnitosti drenážního materiálu podle NCMA % 100 JÍL. Cl PRACHOVÁ - Si PÍSČITÁ - Sa ŠTĚRKOVITÁ - Gr Jemná Střední Hrubá Jemná Střední Hrubá Valouny Co Balvany Bo 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 EN ISO 0,001 0.002 0.063 0.2 0.63 2.0 6.3 20.0 63.0 200 630 ASTM 0.075 0.425 4.75 19 25 Velikost zrn kameniva v mm 11

TECHNICKÁ ČÁST 2.3.2 Materiál pro zásyp betonových tvarovek podle doporučení AASHTO Společnost AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) dává doporučení pro zásypový materiál betonových tvarovek opěrných stěn. Složení tohoto materiálu je patrné z tab. 2.3.2 a z křivky zrnitosti uvedené na obr. 2.3.2. Toto doporučení se týká betonových tvarovek různých velikostí včetně betonových srubů či kontejnerů. Vzhledem k velikosti dutin betonových tvarovek, které vyrábí KB-BLOK systém, je potřebné horní hranici kameniva vhodného pro zásyp tvarovek omezit na 32 mm. SLOŽKA ZEMINY Velikost otvoru síta v mm Procentuální podíl zrn menších 75 100 4,75 25 70 0,6 5 20 0,075 0 5 Tab.2.3.2: Zásypový materiál podle AASHTO JÍL. % Cl 100 PRACHOVÁ - Si PÍSČITÁ - Sa ŠTĚRKOVITÁ - Gr Jemná Střední Hrubá Jemná Střední Hrubá Valouny Co Balvany Bo 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 EN ISO 0,001 0.002 0.063 0.2 0.63 2.0 6.3 20.0 63.0 200 630 ASTM 0.075 4.75 75 Velikost zrn kameniva v mm Obr.2.3.2: Křivka zrnitosti drenážního materiálu podle AASHTO 2.4 ZEMINY PRO ZÁSYP MEZI GEOMŘÍŽEMI VYZTUŽENÁ ZEMINA Prostor mezi geomřížemi se vysypává zeminou, které se zjednodušeně říká vyztužená zemina. Tato zemina vytváří konstrukci stěny. Vyztužená zemina je důležitou složkou vyztužených opěrných stěn s betonovými prvky. Ovlivňuje hlavně stabilitu konstrukce, postup výstavby a cenu. Pro vyztuženou zeminu se doporučují zeminy písčité a štěrkovité, protože tyto zeminy se snadněji ukládají a hutní než jemnozrnné zeminy, mají vyšší propustnost než jemnozrnné zeminy, což pomáhá při drenáži, mají vyšší smykovou pevnost než jemnozrnné zeminy a jsou všeobecně méně náchylné na dlouhodobé přetváření. Jemnozrnné zeminy s nízkou plasticitou (tj. SC,ML,CL, s PI<20) se mohou za zvláštních okolností použít pro konstrukci opěrné stěny. Je ovšem nutné mít na paměti, že může docházet k neakceptovatelným časově závislým přetvářením. 2.4.1 Vyztužená zemina podle doporučení NCMA Společnost NCMA (National Concrete Masonry Association) dává doporučení na složení vyztužené zeminy. Složení této zeminy je uvedeno v tab. 2.4.1 a na obr. 2.4.1 je nakreslena křivka zrnitosti tohoto materiálu. Doporučená zrnitost se klasifikuje jako štěrky a písky. Má do 35 % zrn, která projdou sítem 0,075 mm, takže jsou přípustné i jílovité písky, Při použití jemnozrnné zeminy do konstrukce opěrné stěny se musí věnovat zvláštní pozornost interní a povrchové drenáži, neboť ty jsou potom klíčovými komponenty. Nevhodné zeminy jsou zeminy typu Pt, OH, OL, CH, MH. Ekonomickou výhodou vyztužených opěrných stěn je to, že se v některých případech jako vyztužená zemina může použít zemina dostupná na staveništi. Může být žádoucí minimalizovat náklady spojené s dovozem materiálů na staveniště, odkud musí být odvezena přemíra výkopového materiálu a tento materiál má vyhovující zrnitostní složení. Jestliže je ovšem na staveništi nedostatek materiálu, je ekonomické dovézt štěrkopískovou zeminu s dobrou drenážní schopností. Maximální velikost zrna vyztužené zeminy je stanovena na 19 mm. Pokud se použije zemina se zrny většími, je třeba provést zkoušky na stanovení součinitele porušení geomříže při instalaci. Index plasticity (číslo plasticity) jemné frakce by neměl překročit hodnotu 20. 12

systém vibrolisovaných betonových prvků prachové písky, jílovité štěrky a prachové štěrky. Z doporučené zrnitosti vyplývá, že by neměly být navrhované zeminy, které mají více než 35 % jemných částic, tj. hubený jíl (CL), prach (ML), tučný jíl (CH) a elastický prach (MH). Velikost otvoru síta v mm Procentuální podíl zrn menších 100 75 100 4,75 20 100 0,425 0 60 0,075 0 35 Tab.2.4.1: Vyztužená zemina podle NCMA SLOŽKA ZEMINY JÍL. % Cl 100 PRACHOVÁ - Si PÍSČITÁ - Sa ŠTĚRKOVITÁ - Gr Jemná Střední Hrubá Jemná Střední Hrubá Valouny Co Balvany Bo 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 EN ISO 0,001 0.002 0.063 0.2 0.63 2.0 6.3 20.0 63.0 200 630 ASTM 0.075 0.425 4.75 Velikost zrn kameniva v mm 100 Obr.2.4.1: Křivka zrnitosti vyztužené zeminy podle NCMA 2.4.2 Vyztužená zemina podle doporučení AASHTO Společnost AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) vydala doporučení na složení vyztužené zeminy, které je patrné z tab. 2.4.2 a z křivky zrnitosti uvedené na obr. 2.4.2. Materiál pro zásyp vyztužené stěny nesmí obsahovat organické a jiné nevhodné složky. Největší velikost zrna by měla být 19 mm. Pokud se do vyztužené zeminy použijí zrna větší, je nutné provést zkoušku geomříže na porušení při instalaci. Index plasticity (číslo plasticity) by neměl překročit hodnotu rovnou 6. Zemní materiál by měl mít úhel vnitřního tření alespoň 34. Velikost otvoru síta v mm Procentuální podíl zrn menších 100 100 0,425 0 60 0,075 0 15 Tab.2.4.2: Vyztužená zemina podle AASHTO SLOŽKA ZEMINY JÍL. % Cl 100 PRACHOVÁ - Si PÍSČITÁ - Sa ŠTĚRKOVITÁ - Gr Jemná Střední Hrubá Jemná Střední Hrubá Valouny Co Balvany Bo 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 EN ISO 0,001 0.002 0.063 0.2 0.63 2.0 6.3 20.0 63.0 200 630 ASTM 0.075 0.425 100 Velikost zrn kameniva v mm Obr.2.4.2: Křivka zrnitosti vyztužené zeminy podle AASHTO 13

TECHNICKÁ ČÁST 2.4.3 Vyztužená zemina podle výsledků výzkumu Prof. Koerner se svými spolupracovníky z USA prováděli výzkum opěrných stěn pro různé druhy vyztužené zeminy. Výsledkem výzkumu je doporučené granulostní složení vyztužení zeminy, které je uvedeno v tab. 2.4.3 a na obrázku 2.4.3. Toto doporučení vylučuje použití jemné frakce a současně také omezuje použití větších zrn. Důvodem k tomu je zajištění dobré drenážní funkce stěny a současně vyloučení nadměrného poškození geomříže při instalaci. Výzkumná zpráva nevylučuje použití jemnější frakce než je uvedeno v tab. 2.4.3, ale pokud se tak učiní, tak se doporučuje provést vnitřní drenáž za opěrnou stěnou (komínovou drenáž) a pod opěrnou stěnou (pokrývkovou drenáž). Tyto vnitřní drenážní systémy mají omezit hydrostatický tlak vody v opěrné stěně a za stěnou. Velikost otvoru síta v mm Procentuální podíl zrn menších 4,75 100 2,0 90 100 0,425 0 60 0,15 0 5 0,075 0 Tab. 2.4.3: Vyztužená zemina podle výsledků výzkumu SLOŽKA ZEMINY JÍL. % Cl 100 PRACHOVÁ - Si PÍSČITÁ - Sa ŠTĚRKOVITÁ - Gr Jemná Střední Hrubá Jemná Střední Hrubá Valouny Co Balvany Bo 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 EN ISO 0,001 0.002 0.063 0.2 0.63 2.0 6.3 20.0 63.0 200 630 ASTM 0.15 0.425 4.75 Velikost zrn kameniva v mm Obr.2.4.3: Křivka zrnitosti vyztužené zeminy podle výsledků výzkumu Z uvedených předpisů a doporučení vyplývá, že nejméně přísné požadavky na vyztuženou zeminu jsou požadavky NCMA, poněkud přísnější jsou doporučení AASHTO a nejstriktnější jsou výsledky výzkumu. 2.5 GEOTEXTILIE Geotextilie jsou propustné technické tkaniny, které se v konstrukcích vyztužených opěrných stěn s betonovými prvky používají zejména jako filtry. Jejich úkolem je propustit vodu, ale zadržet jemné částice. Používají se k ochraně drenážního systému opěrné stěny před zanášením jemnými částicemi z okolní zeminy, a tím zabraňují znehodnocení drenážní funkce stěny. Geotextilie mohou být buď tkané nebo netkané. Na obr. 2.5 je uveden příklad jak tkané tak netkané geotextilie. Filtrační vlastnosti geotextilií jsou definovány zejména charakteristickou velikostí otvorů, propustností geotextilie a permitivitou geotextilie. Charakteristická velikost otvorů se zjišťuje experimentálně tak, že vzorek zrnitého materiálu s odstupňovanou zrnitostí se propírá jednou vrstvou geotextilie bez zatížení. Vrstva geotextilie se při zkoušce použije jako síto. Charakteristická velikost otvoru odpovídá určité velikosti částic propuštěného zrnitého materiálu. Schopnost geotextilie zadržet zemní částice se přímo vztahuje k jejímu charakteristickému otvoru. Propustnost geotextilie kolmo k rovině se zjišťuje rovněž experimentálně a vyjadřuje se v mm.s -1. Permitivita geotextilie je propustnost geotextilie dělená její tloušťkou. Udává se v sec -1. Permitivitou je průtok geotextilií často definován hlavně v důsledku stlačitelnosti geotextilie. 14

systém vibrolisovaných betonových prvků Netkaná geotextilie Obr. 2.5: Příklad tkané a netkané geotextilie Tkaná geotextilie 2.6 DRENÁŽNÍ TRUBKA A ODVODŇOVACÍ ŽLAB Drenážní trubka je klíčovým prvkem v celém drenážním systému stěny. které stéká po svahu a odvést jí mimo konstrukci stěny. Odvodňovací Jejím úkolem je shromažďovat vodu, která protekla drenážním zásypem žlab tak brání v přetékání vody přes opěrnou stěnu a jejímu zašpinění. mezi tvarovkami a drenážním komínem za tvarovkami a co nejrychleji Odvodňovací žlab může být otevřený nebo uzavřený. Otevřený ji odvést mimo konstrukci opěrné stěny. Jako drenážní trubka odvodňovací žlab je klasický betonový rigol. Pro náročnější konstrukce se nejčastěji používá perforovaná plastová trubka z PVC nebo lze použít uzavřený odvodňovací žlab, jichž je v současné době na trhu vysokohustotního polyethylenu průměru 75 až 150 mm. celá řada. Uzavřené odvodňovací žlaby se vyrábějí z polymerního betonu, z betonu plněného skelnými vlákny nebo z vysoce jakostního Odvodňovací žlab se dává do koruny zdi, těsně za záklopové prvky. recyklovaného vysokohustotního polyethylenu, případně i z jiných Význam odvodňovacího žlabu roste zejména tehdy, když nad opěrnou plastických hmot s rošty ocelovými, litinovými, pozinkovanými a nebo stěnou je svažitý terén. Funkcí odvodňovacího žlabu je shromáždit vodu, nerezovými. 15

TECHNICKÁ ČÁST 3. KONSTRUKCE STĚNY Konstrukci vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky v podstatě tvoří zemina, která je proti sesouvání zajištěna výztužnými prvky. Tyto výztužné prvky přebírají tahová namáhání, kterým zemina není schopna odolávat. Jedná se proto v podstatě o jistou obdobu vyztuženého betonu, kde tahová napětí v betonu přebírá ocelová výztuž. U vyztužených stěn se jako výztuž v dnešní době nejčastěji používají polymerní geomříže. Betonové prvky na čelní ploše stěny slouží k přichycení geomříží, k ochraně geomříží proti vlivům povětrnosti (zejména UV záření) a k vytvoření estetického vzhledu opěrné konstrukce. Zemina, která se ukládá mezi jednotlivé geomříže, se nazývá vyztužená zemina. Velkou ekonomickou výhodou je, že jako vyztuženou zeminu je v mnoha případech možné použít zeminu, která se nachází přímo na staveništi. Existují předpisy, které uvádějí, které zeminy jsou vhodné pro použití jako vyztužená zemina a které nikoliv. Podrobnější informace jsou uvedeny v odst. 2.4 Zeminy pro zásyp mezi geomřížemi. V podstatě velmi vhodné jsou nesoudržné materiály typu štěrků a písků, akceptovatelné jsou tyto materiály s jistou příměsí jemnozrnné zeminy, méně vhodné jsou jemnozrnné zeminy s malou plasticitou a vysloveně nevhodné jsou jemnozrnné zeminy s vysokou plasticitou. Pro správnou funkci opěrné stěny je důležitý její drenážní systém. Prostor mezi betonovými prvky se zasypává drenážním materiálem, což je štěrk předepsané frakce podrobněji viz odst. 2.3 Drenážní materiál. Tímto drenážním materiálem se vysypává také prostor šířky min. 200 mm za betonovými prvky. Smysl tohoto opatření je ten, aby se voda, která se dostala do stěny, odvedla prostorem ze betonovými prvky směrem dolů a neprosakovala spárami mezi betonovými prvky a tím nezpůsobovala vlhnutí stěny a její zašpinění. Voda z prostoru za betonovými prvky se odvádí do štěrkového polštáře, který je pod betonovými prvky. V nejnižším místě tohoto štěrkového polštáře je ve spádu umístěná hlavni drenážní trubka, která odvádí vodu mimo konstrukci opěrné stěny. V případě, že hladina podzemní vody může dosahovat úrovně základové spáry stěny, se provádí tzv. pokrývková drenáž, což je v podstatě rozšířený štěrkový polštář pod celou vyztuženou zónou. V případě, že hladina podzemní vody může vystoupit nad úroveň základové spáry, se kromě pokrývkové drenáže provádí komínová drenáž, což je v podstatě svislý sloupec drenážního materiálu na rozhraní mezi vyztuženou zeminou a zeminou ze rubem stěny. Kromě tohoto výše popsaného interního drenážního systému je pro stěnu důležitý také externí drenážní systém. Jinými slovy, vodu je třeba odvést od konstrukce dříve, nenechat ji prosakovat do konstrukce. Voda, která již do konstrukce přece jen prosákla, bude odvedena interním drenážním systémem. Externí drenážní systém znamená provést v horních vrstvách vyztužené zeminy nepropustnou event. málo propustnou vrstvu jako je např. vrstva asfaltu, betonová vrstva, u zelených ploch je to jílová vrstva. V koruně stěny, těsně za zákrytovými prvky, je třeba provést žlab. Tento žlab je možné provádět v mnoha variantách, lze provést jednoduchý rigol, ale lze použít také prefabrikované odvodňovací prvky. Tento žlab je důležitý zejména u stěn, u kterých stoupá terén nad opěrnou stěnou. Je důležité, aby voda, která stéká dolů ze svahu, nepřetékala přes stěnu, ani se nevsakovala do konstrukce stěny, ale aby byla zachycena žlabem a odvedena pryč od konstrukce opěrné stěny. Na obr. 3 je nakreslen základní typ vyztužené opěrné stěny s popisem jednotlivých prvků a s vysvětlivkami. Odvodňovací žlab Nepropustná vrstva Celková výška stěny H Výška stěny nad terénem H Betonové tvarovky min. 200 mm Geotextilní filtr nepovinný Horní délka geomříže Geosyntetická výztuž geomříž Drenážní zásyp H emb min. 200 mm Vyztužená zemina Štěrkový polštář Drenážní trubka Základní délka geomříže L Obr. 3: Základní typ vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky 16

systém vibrolisovaných betonových prvků 3.1 VÝŠKA STĚNY A ZALOŽENÍ STĚNY Výškou stěny H se rozumí celková výška stěny měřená vertikálně je součtem výšky stěny nad terénem H' a hloubky zapuštění stěny od základové spáry stěny až po korunu stěny. Celková výška stěny pod terén H emb. Jednotlivé značky jsou patrné z obr. 3. 3.1.1 Zapuštění stěny pod terén Minimální hloubka zapuštění stěny pod terén se měří vertikálně, závisí na výšce stěny a na sklonu terénu před stěnou. V tab. 3.1 jsou uvedeny minimální hodnoty zapuštění stěny pod terén tak, jak je doporučuje NCMA. Minimální hloubka zapuštění stěny pod terén by se měla zvětšit v těchto případech: Předpokládá se větší sedání stěny v důsledku méně únosných zemin v podloží U paty stěny hrozí odplavení zeminy Stěna tvoří nábřeží vodního toku Pod štěrkovým polštářem se nacházejí namrzavé zeminy V blízkosti paty stěny je prudký svah Sklon svahu před stěnou Minimální hloubka zapuštění stěny H emb Terén vodorovný - opěrná stěna H'/20 Terén vodorovný - opěra (mostní, boční) H'/10 Terén svažitý ve sklonu 18 H'/10 Terén svažitý ve sklonu 26 H'/7 Minimální požadavek 0,15 m Tab. 3.1: Minimální hloubka zapuštění stěny pod terén Obecně platí, že prudký svah před stěnou může nepříznivě ovlivnit celkovou neboli globální stabilitu opěrné stěny, která by měla být v takových případech posouzena. Hloubka zapuštění stěny H emb nemusí být nutně do nezámrzné hloubky. Vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky se zakládají na štěrkovém polštáři, který je schopen přerušit kapilární vzlínavost vody z podkladních zemních vrstev a vyrovnat deformace od jejich objemových změn. Na sucho zděné betonové prvky jsou schopny vůči sobě se mírně posunovat. Jestliže se pod štěrkovým polštářem nacházejí namrzavé zeminy, pak se doporučuje zvětšit mocnost štěrkového polštáře tak, aby spára mezi základovou zeminou a štěrkovým polštářem byla v nezámrzné hloubce. Tímto způsobem se efektivně založí stěna do nezámrzné hloubky, aniž by se zvětšila její výška H. Stejným způsobem se postupuje, jestliže se pod štěrkovým polštářem nacházejí zeminy náchylné na smršťování nebo nabývání. Štěrkový polštář minimální tloušťky 200 mm se vyžaduje i v případě skalního podloží stěny. Důvodem je zajištění roviny pro pokládku první vrstvy betonových prvků. 3.1.2 Štěrkový polštář Vyztužené opěrné stěny se doporučuje zakládat na štěrkovém polštáři mocnosti min. 200 mm. Štěrkový polštář roznáší zatížení od sloupce betonových prvků na větší šířku a tím minimalizuje přetížení základové půdy. Šířka štěrkového polštáře by se měla rovnat šířce tvarovky plus min.150+200 mm (150 mm před tvarovku a 200 mm za tvarovku). Štěrkový polštář musí být řádně zhutněný. Štěrkový polštář poskytuje tuhý ale flexibilní podklad, který napomáhá k přerozdělení napětí a zmírňuje nerovnoměrná sedání v důsledku nestejnoměrného základového podloží a nebo v důsledku nestejných výšek stěn. Tato nerovnoměrná sedání mohou v některých případech způsobit i popraskání betonových tvarovek. Štěrkový polštář plní také drenážní funkci. Do nejnižšího místa štěrkového polštáře se nejčastěji umísťuje drenážní trubka pro odvod vody. Štěrkový polštář se provádí z drenážního materiálu, jehož popis je uveden v kap. 2.3. V některých situacích není možné umístit drenážní trubku do štěrkového polštáře. Ta se potom umísťuje výše, zpravidla nad terén před stěnou a vyúsťuje se nejčastěji pohledovými prvky přímo do líce stěny. Děje se tak v případech, kdy není kam zaústit drenážní trubku umístěnou pod stěnou a nebo v případech, kdy stěna tvoří regulaci vodního toku. Materiál štěrkového polštáře pod drenážní trubkou musí mít potom poněkud jiné složení. Musí to být zemina, která kromě hrubé frakce musí obsahovat i jemnou frakci, čili zemina s nepřerušenou zrnitostí. Tato zemina musí být totiž nepropustná, aby vytlačila hladinu vody nad svůj povrch, čili k drenážní trubce. V tomto případě je chybou provádět pod drenážní trubkou propustný zásyp, protože voda steče tímto zásypem k základové spáře stěny a neodvede se drenážní trubkou. Na obr. 3.1.2 je nakreslen detail uložení drenážní trubky nad okolní terén. min. 200 mm Drenážní materiál Drenážní trubka Nepropustný materál s nepřetržitou křivkou zrnitosti Obr. 3.1.2: Detail uložení drenážní trubky nad okolní terén 17

TECHNICKÁ ČÁST 3.2 ODKLONĚNÍ LÍCE STĚNY OD SVISLICE Vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky je možné provádět buď ke snadnému a přesnému osazení horních tvarovek a k vyrovnání stěny. svislé a nebo mírně odkloněné od svislice. Odklonění stěny se získá Kromě toho spojovací plastové kolíčky zvyšují smykovou únosnost odsazením betonových tvarovek v jednotlivých vrstvách. Odsazení suchých ložných spár. se realizuje zvláštní polohou spojovacích plastových kolíčků. Spojovací Systém spojovacích kolíčků je u různých systémů různý: kolíčky u všech systémů slouží ke spojování dvou tvarovek nad sebou, Systém Gravity Stone Každý pohledový prvek systému Gravity Stone, pohledový prvek 400 a pohledový prvek 95 má shora dva otvory ve tvaru písmene T. Do stojiny tohoto písmene se nasouvají plastové kolíčky systému Gravity Stone. Kolíček je nesymetrický a lze ho osadit trnem dopředu a nebo trnem dozadu. Jestliže se kolíček osadí trnem dopředu, tak sedí tvarovky přesně nad sebou a stěna je svislá. Jestliže se osadí kolíčky trnem dozadu, tak dojde k odsazení tvarovek v každé vrstvě o 15 mm, což způsobí odklonění stěny o 4,3 od svislice. Střídáním poloh v jednotlivých řadách lze dosáhnout sklonu stěny 2,25. Polohy spojovacích kolíčků jsou patrné na obr. 3.2a. Systém Geostone Betonové prvky systému Geostone určené pro vyztužené opěrné stěny (prvek Flat a Bent) mají shora tři řady kruhových otvorů, které jsou určené pro spojovací kolíčky. Kolíčky jsou v tomto systému v podstatě plastové krátké trny, které se ukládají do uvedených otvorů. Prvky mají zdola drážku, kterou se nasouvají na plastové kolíčky. Drážka je v úrovni prvního otvoru (myšleno od líce prvku). Jestliže se kolíčky osadí do první polohy otvorů, sedí prvky přesně nad sebou, nedochází k odsazování prvků v jednotlivých řadách, stěna je svislá. Obr. 3.2a: Polohy spojovacích kolíčků systému Gravity Stone Jestliže se kolíčky osadí do druhé polohy otvorů, jsou prvky v jednotlivých řadách odsazeny o 32 mm, což způsobuje odklon stěny o 9,5 od svislice. Střídáním první polohy a druhé polohy v jednotlivých řadách lze dosáhnout sklonu stěny 4,8. Jestliže se kolíčky osadí do třetí polohy otvorů, jsou prvky nad sebou odsazeny o 64 mm, což způsobí odklonění stěny o 18,6. Střídáním druhé a třetí polohy v jednotlivých řadách lze dosáhnout sklonu stěny 14,2. Na obr. 3.2b jsou nakresleny základní polohy spojovacích kolíčků. Obr.3.2b: Polohy spojovacích kolíčků systému GEOSTONE 3.3 TERASOVÉ STĚNY Vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky se někdy konstruují jako terasovité. Níže položená stěna má zpravidla větší výšku než stěna výše položená. Pokud je vodorovná vzdálenost mezi líci obou stěn větší než dvojnásobek výšky níže položené stěny, tak lze obě stěny vyšetřovat nezávisle na sobě jako dvě samostatné stěny. Pokud je ale vodorovná vzdálenost mezi nimi menší, tak je nutné dolní stěnu přitížit účinkem horní stěny. Provádí se to zpravidla rovnoměrným přitížením. Analogicky se postupuje, jestliže stěnu vytváří více opěrných stěn za sebou. U terasovitých opěrných stěn je potřebné posoudit stabilitu celého svahu, který je vytvářen těmito terasovitými stěnami. 18

systém vibrolisovaných betonových prvků 4. DRENÁŽNÍ SYSTÉM STĚNY Drenážnímu systému stěny je třeba věnovat zvýšenou pozornost, protože voda může velice negativně ovlivňovat konstrukci vyztužené opěrné stěny. Správně navržený drenážní systém naopak uvolňuje napětí od hydrostatického tlaku, čímž činí konstrukci bezpečnější a také pomáhá udržovat betonové tvarovky suché a čisté, čímž zvyšuje estetickou úroveň stěn. Zásadou číslo jedna při návrhu konstrukce vyztužené opěrné stěny s betonovými prvky je nedovolit vodě proniknout do konstrukce. Vodu povrchovou a dešťovou je třeba odvést od konstrukce. Drenážní systém, který toto zajišťuje se nazývá externí drenážní systém. V mnoha situacích ale není možné zcela zabránit proniknutí vody do konstrukce vyztužené opěrné stěny, a proto pohyb vody uvnitř konstrukce řídí tzv. vnitřní drenážní systém. Oba systémy mají svá specifika a zásady. 4.1 EXTERNÍ DRENÁŽNÍ SYSTÉM Ůkolem externího drenážního systému je nedovolit vodě vtéci do konstrukce opěrné stěny, ale zachytit ji a odvést mimo opěrnou stěnu. Nejdůležitějšími prvky externího drenážního systému je odvodňovací žlab v koruně stěny a použití nepropustného materiálu v horní vrstvě nad vyztuženou zeminou. Drenážní žlab Drenážní žlab se umísťuje v koruně stěny. Jeho úkolem je odvést vodu, která přitéká ze svahu nad opěrnou stěnou, zachytit ji a odvést mimo stěnu. Voda takto zachycená se nemůže přelévat přes korunu stěny a tak stěnu smáčet a špinit. Význam drenážního žlabu roste v situacích, kdy nad stěnou je svažitý terén. Čím prudší je terén, tím důležitější je drenážní žlab. Drenážní žlab nad stěnou musí být vyspádovaný směrem ke konci nebo k oběma koncům stěny. Provedení drenážního žlabu závisí na druhu povrchu, který je nad stěnou. Nejčastěji se vyskytující žlaby jsou: Zatravněný žlab použije se nejvíce v situacích, kdy terén nad stěnou je zatravněný. Zatravněný žlab spočívá v tom, že terén se vytvaruje do profilu žlabu. Betonový nebo asfaltový žlab se nejvíce použije v situacích, kdy terén nad stěnou má betonový nebo asfaltový povrch a nebo je tam provedena dlažba. Betonový prefabrikovaný žlab je možné použít téměř ve všech situacích. Jeho výhodou je snadné a rychlé osazení. Uzavřený žlab použije se při náročnějších aplikacích. Žlab je shora chráněný mřížkou, takže umožňuje pocházení nebo pojíždění. Nepropustný materiál v horní vrstvě stěny Povrch nad opěrnou stěnou v rozsahu vyztužení by měl být co nejvíce nepropustný, aby povrchová vody nemohla pronikat z terénu do vyztužené masy opěrné stěny. Nejhorší situace pro toto pronikání je v době trvalých dešťů a nebo v době tání sněhu. Pro zatravněné plochy je vhodnou nepropustnou vrstvou vrstva jílu pod ornicí, u betonových nebo asfaltových vozovek je možné betonovou či asfaltovou vrstvu považovat za nepropustnou nebo málo propustnou. Kromě externího drenážního systému, který je součástí opěrné stěny je někdy účelné provést příkopy, strouhy, hráze atd. v okolí opěrné stěny tak, aby se voda regulovaně odvedla od jejích prostorů. Systém těchto konstrukcí závisí na topografickém složení terénu. 4.2 INTERNÍ DRENÁŽNÍ SYSTÉM Úkolem interního drenážního systému je odvést vodu, která pronikla do konstrukce opěrné stěny. Může to být voda povrchová dešťová, může to být voda, která přitekla k rubu konstrukce, např. ze svahu nad stěnou a nebo to může být i podzemní voda, která vystoupala k základové spáře stěny a nebo dokonce do úrovně konstrukce stěny. Hlavními prvky interního drenážního systému jsou: drenážní materiál v prostoru dutin betonových prvků drenážní komín za betonovými prvky štěrkový polštář drenážní trubka pokrývková a komínová drenáž Drenážní materiál v prostoru dutin betonových prvků Dutiny betonových prvků se zasypávají drenážním materiálem, jehož shromažďovat v dutinách tvarovek a tím způsobovat jejich vlhnutí. složení je uvedeno v kapitole 2.3. Tento drenážní materiál způsobuje Dalším důležitým faktem je to, že drenážní materiál mezi tvarovkami to, že voda, která se dostane do prostoru mezi tvarovky, jimi volně zvyšuje smykovou únosnost suchých spár. protéká směrem dolů do štěrkového polštáře. Voda se tudíž nemůže 19

TECHNICKÁ ČÁST Drenážní komín za betonovými prvky Drenážním materiálem se vysypávají nejen dutiny betonových prvků, ale také prostor šířky min. 200 mm ze betonovými tvarovkami. Tento materiál vytvoří jakýsi komín, který nedovolí vodě vtéci mezi betonové prvky, ale svede ji dolů do štěrkového polštáře. Voda, která se dostává do tohoto drenážního komínu, přitéká nejvíce z vyztužené zeminy a nebo také je to voda, která se vsákne z terénu. Štěrkový polštář a drenážní trubka Funkcí štěrkového polštáře je jednak působit jako pružný flexibilní základ pro nasucho naskládané tvarovky, ale také působit jako sběrný drenážní systém pro vodu, která stekla ze stěny. Na dně štěrkového polštáře je zpravidla umístěná hlavní sběrná drenážní trubka, do které by měla stéci veškerá voda ze stěny. Drenážní trubka odvádí vodu mimo Pokrývková drenáž Pokrývková drenáž je v podstatě drenážní materiál rozmístěný pod celou šířkou stěny. Základní typ opěrné stěny podle obr. 3 se doporučuje navrhovat pouze tehdy, pokud hladina podzemní vody je v hloubce větší než 2/3H pod základovou spárou stěny. Pokud hladina spodní vody může vystoupit k základové spáře stěny na vzdálenost menší než 2/3H, ale ne výše než k základové spáře stěny, potom je třeba provádět tzv. pokrývkovou drenáž. Pokrývková drenáž se doporučuje navrhovat v případech, kdy se očekává, že během životnosti konstrukce hladina podzemní vody vystoupí nebo se bude zdržovat těsně pod úrovní štěrkového polštáře. konstrukci opěrné stěny. Drenážní trubka se používá plastová, perforovaná. Ukládá se v podélném sklonu 2 % až 3 %. Profil drenážní trubky je obvykle 75 mm až 150 mm. Drenážní trubku je potřeba zaústit do kanalizace, jímky a nebo vyvést na terén. Pokrývková drenáž může být buď z drenážního materiálu, který je zabalený do geotextilie a nebo to může být prefabrikovaný drenážní geokompozit. Ve většině případů je drenážní materiál uzavřen ve vhodně vybraném geotextilní filtru, aby se zabránilo jeho zanesení jemnými částicemi, které by mohly časem ucpat hrubozrnné kamenivo drenážního materiálu. Pokud se jako pokrývková drenáž použije drenážní geokompozit, musí se počítat s tím, že tento geokompozit musí být schopen přenášet tlaková namáhání od hmotnosti vyztužené zeminy. Odvodňovací žlab Nepropustná vrstva Celková výška stěny H Betonové tvarovky Drenážní zásyp Geosyntetická výztuž geomříž min. 200 mm Vyztužená zemina Pokrývková drenáž min. 100 mm 2/3 H Štěrkový polštář Drenážní trubka Geotextilní filtr nepovinný Obr. 4.2a: Typický řez opěrnou stěnou s pokrývkovou drenáží 20