2 Zásady navrhování základových konstrukcí

Zásady navrhování základových konstrukcí

2 Zásady navrhování základových konstrukcí 2.1 Princip mezních stavů Zakládání staveb vychází z mezních stavů základové půdy a stavební konstrukce, přičemž rozlišujeme mezní stavy porušení (skupina 1. mezního stavu) a mezní stavy použitelnosti (skupina 2. mezního stavu). Mezní stavy porušení (1. mezního stavu) jsou:  (EQU) – ztráta rovnováhy konstrukce nebo základové půdy uvažované jako tuhé těleso, při níž nejsou pevnost konstrukčních materiálů a základové půdy rozhodující, např. stabilita tuhého základu na skalní hornině (jde vesměs o málo časté případy);  (STR) – vnitřní porušení či nadměrná deformace konstrukce nebo jejích prvků, pro něž je jejich pevnost rozhodující k posouzení odolnosti (rovněž málo častý případ mimořádně únosné základové půdy, kde o stabilitě rozhoduje pevnost konstrukce);  (GEO) – porušení nebo nadměrná deformace základové půdy, pro niž smyková pevnost základové půdy je rozhodující pro posouzení odolnosti, (nejčastější případ pro posouzení plošných i hlubinných základů v zeminách a poloskalních horninách);  (UPL) – ztráta rovnováhy konstrukce nebo základové půdy nastává vlivem vztlaku vody nebo jiných svislých zatížení (jde o málo časté případy tahem zatěžovaných základů, nebo o případy vztlaku, kdy nedostatečně hmotná konstrukce je pod hladinou podzemní vody);  (HYD) – nadzdvihování dna, vnitřní eroze a sufoze v základové půdě, způsobená hydraulickým gradientem (rovněž málo časté případy, pro něž je rozhodující proudový tlak podzemní vody). Pro všechny základové konstrukce posuzované statickým výpočtem se musí ověřit, že tyto (respektive příslušné) mezní stavy nejsou překročeny, přičemž pro nejčastější případy GEO a STR platí, že návrhová hodnota (účinku) zatížení smí dosáhnout nejvýše návrhové hodnoty mezní únosnosti (k zatížení). Přitom zatížení se zvyšuje souborem dílčích koeficientů typu A a únosnost získaná na základě příslušně snížených hodnost vlastností základových půd dílčími koeficienty typu M se redukuje dalšími dílčími koeficienty typu R. Základy staveb musí obvykle splnit i mezní stavy použitelnosti, jež jsou tvořeny přetvořením konstrukcí. Jelikož v případě základů staveb jde především o zatížení svislé tlakové, jsou příslušné deformace tvořeny zejména sedáním základů, které může být rovnoměrné – pro celou konstrukci, nebo nerovnoměrné, tvořené vzájemným diferenčním sedáním sousedních základů, pootočením základu, nebo jeho průhybem. Zatímco rovnoměrné sedání nevnáší do stavební konstrukce žádné přídavné vnitřní síly a není tudíž nebezpečné, v případě sedání nerovnoměrného je to jinak. Přípustné velikosti těchto sedání stanoví investor, popř. se posuzují podle přípustných hodnot uvedených v normě; jde tedy o velikosti doporučené, nikoliv naprosto závazné.

16

Zásady navrhování základových konstrukcí

2.2 Ověření mezních stavů, návrhové přístupy 2.2.1 Ověření mezních stavů porušení Pro ověření statické rovnováhy nebo celkového přemístění konstrukce či základové půdy (EQU) platí: Edst,d ≤ Estb,d + Td kde Edst,d je Estb,d

(1)

návrhová hodnota účinku destabilizujícího zatížení, návrhová hodnota účinku stabilizujícího zatížení.

Pro ověření mezního stavu porušení nebo nadměrné deformace konstrukčního prvku nebo části základové půdy (STR a GEO) platí: Ed ≤ Rd kde Ed Rd

je

(2) návrhová hodnota účinku zatížení, návrhová hodnota mezní únosnosti k zatížení.

Ed = E [γF Frep; Xk / γM; ad], nebo Ed = γE E [Frep; Xk / γM; ad]

(3)

Rd = R [γF Frep; Xk / γM; ad], nebo Rd = R [γF Frep; Xk; ad] / γR, nebo Rd = R [γF Frep; Xk / γM; ad] / γR

(4)

kde γF, γE jsou dílčí součinitelé zatížení nebo účinku zatížení (viz tab. 6), γM dílčí součinitelé parametrů základové půdy (viz tab. 7), γR dílčí součinitelé únosnosti (viz tab. 10), Frep je reprezentativní hodnota zatížení (viz ČSN EN 1990), ad jsou návrhové hodnoty geometrických údajů (viz ČSN EN 1990). Pro ověření vztlaku (UPL) platí: Vdst,d ≤ Gstb,d + Rd

(5)

Vdst,d = Gdst,d + Qdst,d

(6)

kde Vdst,d je Gstb,d Gdst,d Qdst,d Rd

návrhová hodnota destabilizujícího svislého zatížení na konstrukci, návrhová hodnota stabilizujících stálých svislých zatížení pro posouzení vztlaku, návrhová hodnota destabilizujících stálých zatížení pro posouzení vztlaku, návrhová hodnota destabilizujících proměnných svislých zatížení pro posouzení vztlaku, návrhová hodnota mezní únosnosti k zatížení.

17

Zásady navrhování základových konstrukcí Pro ověření odolnosti proti porušení nadzdvižením dna vlivem proudění v základové půdě (HYD) platí: udst,d ≤ σstb,d, nebo Sdst,d ≤ G´stb,d kde udst,d je σstb,d Sdst,d G´stb,d

(7)

návrhová hodnota destabilizujícího celkového pórového tlaku vody, návrhová hodnota stabilizujícího celkového svislého napětí, návrhová hodnota destabilizující průsakové síly v základové půdě, návrhová hodnota stabilizujících stálých svislých zatížení pro posouzení nadzdvihování dna (tíha nadlehčená vztlakem).

2.2.2 Návrhové přístupy pro případy porušení 1. mezního stavu STR a GEO Způsob, jakým se aplikují vztahy (2) až (4) pro nejčastější případy porušení základ ových konstrukcí (GEO) a (STR), se stanovují s využitím jednoho ze tří návrhových přístupů (NP). Návrhový přístup 1 (NP1) Pro všechny případy posouzení základových konstrukcí, s výjimkou pilot a kotev, platí: 1. Kombinace 1: „A1“ + „M1“ + „R1“, 2. Kombinace 2: „A2“ + „M2“ + „R1“ kde + značí: „kombinuje se s …“ Pro případy osově zatížených pilot a kotev platí: a) Kombinace 1: „A1“ + „M1“ + „R1“, b) Kombinace 2: „A2“ + „(M1 nebo M2)“ + „R4“. Příslušné soubory součinitelů pro A, M jsou potom uvedeny v tab. 6 a 7, pro R potom v příslušných tabulkách podle druhu základové konstrukce. V kombinaci 2 se soubor M1 používá pro výpočet únosnosti pilot a kotev, soubor M2 pak pro výpočet nepřízn ivých zatížení pilot, vystavených např. negativnímu plášťovému tření nebo příčnému z atížení. Tab. 6 Dílčí součinitele zatížení γF nebo účinků zatížení γE Zatížení stálé proměnné

18

nepříznivé příznivé nepříznivé příznivé

Značka γG γQ

Soubor A1 1,35 1,00 1,50 0

A2 1,00 1,00 1,30 0

Zásady navrhování základových konstrukcí Tab. 7 Dílčí součinitele parametrů základové půdy γM Parametr zeminy x)

úhel vnitřního tření efektivní soudržnost neodvodněná smyková pevnost pevnost v prostém tlaku objemová tíha x)

Značka γφ γc γcu γqu γγ

Soubor M1 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

M2 1,25 1,25 1,40 1,40 1,00

Tento součinitel se použije pro tg φ

Návrhový přístup 2 (NP2) Pro všechny případy posouzení základových konstrukcí platí: Kombinace: „A1“ + „M1“ + „R2“. Návrhový přístup 3 (NP3) Pro všechny případy posouzení základových konstrukcí platí: Kombinace: x)

„(A1 nebo A2)x)“ + „M2“ + „R3“.

Dílčí součinitele typu A1 se použijí na zatížení konstrukce, A2 pak na geotechnické zatížení.

2.3 Geotechnické kategorie Při návrhu základů staveb se vychází na jedné straně z geotechnických poměrů na staveništi a z vlastností základových půd, na straně druhé pak z tvaru a charakteru zakládané konstrukce a ze zatěžovacích údajů. Při návrhu geotechnických konstrukcí vzniká obecně riziko, jež závisí:  na složitosti geologických a geotechnických podmínek podloží;  na náročnosti konstrukce, která bude s tímto podložím v interakci, či konstrukce, která bude v tomto prostředí přímo situována či bude podloží využívat jako konstrukční materiál (podzemní stavby, zemní konstrukce);  na možných následcích jejího selhání na osoby, na budované nebo sousední dílo, a to ve smyslu společenském, ekonomickém a z hlediska následků na životní prostředí. Tyto možné následky se dělí do těchto tříd (v souladu s ČSN EN 1990 „Zásady navrhování konstrukcí“, čl. B.3.1 – tab. B.1):  Třída 1 – možné následky slabé, mající zanedbatelné vlivy na osoby nebo malé vlivy na budované nebo sousední dílo;  Třída 2 – možné následky střední, mající mírné vlivy na osoby nebo významné vlivy na budované nebo sousední dílo;  Třída 3 – možné následky značné, mající významné vlivy na osoby nebo velmi významné vlivy na budované nebo sousední dílo.

19

Zásady navrhování základových konstrukcí Posouzení rizika spojeného s návrhem geotechnické konstrukce provádí zpracovatel geotechnického návrhu v součinnosti s investorem a se zpracovatelem geotechnického průzkumu. Pokud je geotechnická konstrukce součástí většího investičního celku, též v součinnosti s generálním projektantem. Norma ČSN EN 1997-1 zavádí 3 geotechnické kategorie (GK), ty však jsou obligatorní, kritériem je zde především míra rizika, kterou zakládání daného objektu v příslušných geotechnických poměrech představuje, tedy: o 1. GK zahrnuje pouze malé a jednoduché konstrukce se zanedbatelným rizikem, pro které platí, že základní požadavky na posouzení návrhu založení budou splněny na základě zkušeností a kvalitativního geotechnického průzkumu; o 2. GK zahrnuje obvyklé typy konstrukcí a základů s běžným rizikem a jednoduchými základovými poměry či podmínkami zatížení; posouzení návrhu vyžaduje obvykle kvantitativní geotechnické údaje a příslušné výpočty k ujištění, že základní požadavky mezních stavů jsou splněny; o 3. GK zahrnuje pak konstrukce, jež nespadají do 1. a 2. GK, tj. konstrukce s neobvyklým rizikem, kdy návrh a posouzení základů vyžaduje specializovaný průzkum a obvykle i polní zkoušky. V souladu s článkem 2.1.(11) resp. (12) ČSN EN 1997-1 prvotně doporučená GK se může upřesňovat. Nižší GK lze použít při předběžných hodnoceních staveniště a při investiční přípravě. Orientační doporučení hranic GK: 1.     

GK Plošné základy: skupina nenáročných staveb v jednoduchých základových poměrech, Piloty: nespadají do 1. GK, Kotvení: nespadají do 1. GK, Zemní konstrukce dopravních staveb (násypy, zářezy): orientační omezení výškou 3,0 m, Opěrné konstrukce a vyztužené zemní konstrukce: orientační omezení výškou 1,5 m, bližší specifikace viz ČSN EN 1997-1,  Zemní konstrukce vodních staveb (nízké hráze, protipovodňové hráze, násypy a zářezy různých typů kanálů – plavební, přívodní apod.): orientační omezení pro trvalé či dočasné vzdutí hladiny vody o výšce do 2,5 m a při malém vlivu na okolí,  Zemní konstrukce environmentálních staveb: nespadají do 1. GK,  Tunely: nespadají do 1. GK. 2. GK  Plošné základy: skupina nenáročných staveb ve složitých základových poměrech, resp. náročných staveb v jednoduchých základových poměrech.  Piloty: Pro stanovení únosnosti osamělých pilot v tlaku na základě výpočtu nebo zkoušek v jednoduchých i složitých geotechnických poměrech, ne však v mimořádně složitých podmínkách, a to pro stálé i proměnné zatížení s malým až středním vlivem pro dotčené okolí (třída rizika 1 a 2). Pro stanovení únosnosti skupiny pilot v tlaku v jednoduchých geotechnických poměrech s malým až středním vlivem na okolí. Pro stanovení únosnosti osamělých i skupinových pilot v tahu v jednoduchých geotechnických poměrech s malým až středním vlivem na okolí. Pro stanovení příčné únosnosti pilot v jednoduchých geotechnických poměrech při působení zatížení v hlavě piloty s malým až středním vlivem na okolí. 20

Zásady navrhování základových konstrukcí  Kotvy: Pro dočasné kotvy v nikoliv mimořádně složitých geotechnických podmínkách pro zatížení stálé i proměnné s malým až středním vlivem na okolí (třída rizika 1 a 2).  Zemní konstrukce dopravních staveb (násypy, zářezy): orientační omezení výškou: vyšší než 3,0 m. Poznámka: Při orientační výšce nad 6 m, respektive při nestandardním zatížení, při situování na sesuvném podloží či při využití nestandardních materiálů je třeba vycházet z 3. GK.

 Opěrné konstrukce a vyztužené zemní konstrukce: orientační omezení výškou: vyšší než 1,5 m. Poznámka: Při orientační výšce nad 6 m, respektive při nestandardním zatížení, při situování na sesuvném podloží či při využití nestandardních materiálů je třeba vycházet z 3. GK.

 Zemní konstrukce vodních staveb (nízké hráze, protipovodňové hráze, násypy a zářezy různých typů kanálů – plavební, přívodní apod.): orientační omezení výškou: pro trvalé či dočasné vzdutí hladiny vody vyšší než 2,5 m. Při výšce nad 15 m (přehrady), resp. i při nižších výškách, ale velmi složitých poměrech v podloží a při vysokém vlivu na okolí (třída rizika 3) je nutno postupovat podle 3. GK.  Zemní konstrukce environmentálních staveb: nespadají do 2. GK.  Tunely: Pro tunely v tvrdých neporušených horninách, nevyžadující zvláštní opatření na vodotěsnost a nemající jiné požadavky. 3. GK Všechny geotechnické konstrukce, které nespadají do 1. GK ani 2. GK. Poznámka 1: Návrh Geotechnické kategorie musí být v konečné fázi zdůvodněn – ve Zprávě o geotechnickém návrhu. Poznámka 2: Pro případ 1. GK osoba zodpovědná za Geotechnický návrh konstrukce nemusí mít autorizaci podle zákona č. 360/1992 Sb. pro obor Geotechnika. Poznámka 3: Autorizace pro obor geotechnika podle zákona č. 360/1992 Sb. je požadována podle výše uvedené klasifikace pro Geotechnický návrh konstrukcí spadajících do 2. GK a 3. GK. Výjimkou pro 2. GK může být případ zkušeného odborníka s významnou praxí v geotechnice s autorizací v příbuzném oboru (např. dopravní či vodní stavby). Tento požadavek je též ovlivněn skutečností, že za volbu, zdůvodnění a následné použití charakteristických hodnot geotechnických parametrů zodpovídá osoba realizující Geotechnický návrh.

2.4 Návrhové situace Při návrhu geotechnické konstrukce musí být podrobně specifikovány příslušné návrhové situace, jež musí zejména zahrnovat:  obecnou vhodnost základové půdy obklopující základovou konstrukci;  uspořádání a zatřídění různých vrstev a zón zemin a skalních či poloskalních hornin (tzv. geotechnických typů) a prvků stavby, které vstupují do výpočetního modelu;  sklon a zvláštní tvary podložních vrstev;  podzemní prostory přirozené i umělé, jejich umístění a tvar;  v případě konstrukcí založených ve skalních horninách nebo v jejich těsném sousedství: o střídání tvrdých a měkkých poloh, o poruchy, pukliny, trhliny, o dutiny, např. vyluhované a vyplněné měkkými zeminami, pokračující proces vyluhování apod.; 21

Zásady navrhování základových konstrukcí  zatížení, kombinaci zatěžovacích stavů;  povahu okolního prostředí, v němž se geotechnické konstrukce navrhují, např.: o vliv sufoze, eroze a výkopů vedoucích ke změně povrchu základové půdy, o vliv chemické koroze, o vliv zvětrávání, o klimatické vlivy (promrzání, vysychání), o změna hladiny podzemní vody, včetně vlivu změn od čerpání nebo zatopení, o přítomnost plynů v základové půdě, o časové vlivy na změnu geotechnického prostředí, o zemětřesení, technická seizmicita, ostatní dynamické účinky, o vliv poddolování, o odolnost konstrukcí vůči přetvoření, o vliv nových konstrukcí na okolní zástavbu. Kromě toho je třeba posoudit odolnost základových konstrukcí vůči nepříznivým vlivům prostředí, což souvisí s trvanlivostí základů. Při návrhu materiálů použitých pro stavbu základů se musí zohlednit:    

v případě betonu – vliv agresivity prostředí (podzemní vody, popř. i základové půdy), v případě oceli – vliv agresivity prostředí a vliv běžné i elektrolytické koroze, v případě dřeva – vliv trouchnivění a napadení houbami a aerobními bakteriemi, v případě umělých hmot – účinek stárnutí a ostatní chemické degradace příslušného materiálu.

2.5 Metody návrhu základových konstrukcí Navržené základové konstrukce se ověřují jedním, nebo kombinací následujících způsobů:    

statickým výpočtem (viz kap. 2.6), přijetím normativních opatření, experimentálními modely a zatěžovacími zkouškami, observační metodou (viz kap. 2.7).

Návrh přijetím normativních opatření lze použít v návrhových situacích, pro něž neexistují výpočetní modely, nebo nejsou nutné. Normativní opatření zahrnují konvenční a obvykle konzervativní pravidla návrhu vyplývající z dlouholetých zkušeností, nicméně tento způsob návrhu by měl být omezen na 1. GK a podpořen vždy výsledky geotechnického průzkumu. Experimentální modely a zatěžovací zkoušky se naopak volí v případě 3. GK tam, kde matematické modelování není spolehlivé zejména s ohledem na nejistotu vstupních údajů a technologických vlivů. Přitom je třeba zejména zohlednit:  rozdíly v základových poměrech (pokud existují) mezi zkouškou a skutečností,  vliv času, zejména z hlediska doby působícího zatížení,  vliv měřítka, zvláště jsou-li použity malé modely.

22

Zásady navrhování základových konstrukcí

2.6 Navrhování základových konstrukcí na základě statického výpočtu Nejpoužívanější metodou pro posouzení navržené základové konstrukce, zvláště v 2. GK a 3. GK je statický výpočet, pro nějž potřebujeme vytvořit a získat:     

výpočetní model nebo modely; zatížení, a to jak ve formě známých zatěžovacích sil, tak i přetvoření; relevantní vlastnosti základové půdy, jejích jednotlivých vrstev či geotechnických typů; geometrické tvary konstrukcí a ostatních komponentů výpočetního modelu; mezní (přípustné) velikosti deformací, šířky trhlin, vibrací apod.

Při sestavování výpočetního modelu (matematického modelu) je třeba vycházet nejdříve z modelu geologického, který řeší geologické a hydrogeologické poměry na staveništi; zde má hlavní slovo zpracovatel geotechnického průzkumu. Dále je třeba tento model přepracovat na model geotechnický, tj. doplnit jej o číselné údaje vlastností základových půd (charakteristické, či návrhové), kde do tvorby tohoto modelu již významně vstupuje projektant geotechnické konstrukce.

2.6.1 Výpočetní modely Výpočetní model musí jasně popisovat chování konstrukce a základové půdy pro příslušný mezní stav. Může být sestaven z modelu:  analytického,  semiempirického,  numerického. Výpočetní model může obsahovat zjednodušení a jeho nepřesnost musí být na straně bezpečnosti. Při jeho sestavování je třeba vzít v úvahu, že jeho matematická preciznost je pouze jeho jednou součástí, jež nemusí být nejdůležitější pro kvalitu výsledku, neboť ta závisí na rozsahu a kvalitě geotechnického průzkumu a z něj vyplývajících vstupních údajů pro výpočet. Výpočetní modely sestávají:  z vlastní výpočetní metody, založené na analytickém modelu, včetně příslušného zjednodušení;  z úpravy výsledků výpočtu podle rozsahu jejich nejistoty a odstranění systematických chyb souvisejících se zvolenou analytickou metodou, jakož i z kritického zhodnocení získaných výsledků. Vlastní výpočet probíhá vesměs automaticky na osobních počítačích. Využívá se při něm buď vlastních, nebo jakkoliv komerčně vytvořených programů, jež jsou nabízeny širokým spektrem distributorů nebo i výrobců. V geotechnice je na místě velká opatrnost, neboť výpočetní programy jsou nenahraditelným nástrojem v rukou zkušených odborníků, kteří dokážou odhadnout rozsah výsledků a umějí s nimi rozumně nakládat. Pro začátečníky však představují často značné nebezpečí, neboť svádějí k tomu výsledky přijmout bez kritického přemýšlení. V ČSN EN 1997-1 je následující doporučení:

23

Zásady navrhování základových konstrukcí  kdykoliv je to možné, musí být výpočetní model korelován s polním pozorováním a s modelovými zkouškami, popř. se spolehlivějšími statickými výpočty;  ve výpočetním modelu lze uplatnit i empirické vztahy; musí být však jasně stanoveno, pro které relevantní základové poměry platí. Pokud je to možné, je třeba výpočetní model sestavit tak, aby byla zachycena interakce mezi stavbou a základovou půdou, v níž bude zohledněna skutečná tuhost základové konstrukce a vlastní stavby. Pro tuto analýzu je však třeba mít k dispozici dostatečně reprezentativní vztah mezi napětím a přetvořením v základové půdě.

2.6.2 Zatížení v geotechnickém modelu Předpokládá se obecně, že velikosti zatížení jsou:  známé veličiny,  jsou dány přetvořením konstrukce,  vyplynou z výpočtu interakce mezi základovou půdou a konstrukcí. V geotechnických výpočtech se musí uvažovat následující zatížení:  tíhy zemin, skalních hornin a vody,  napětí in situ v základové půdě (např. napětí geostatické),  tlak volné vody,  tlak podzemní vody (hydrostatický),  proudový tlak podzemní vody (hydrodynamický tlak),  vlastní tíhy konstrukcí,  užitné zatížení konstrukcí,  zatížení větrem,  zatížení povrchu terénu a zatížení uvnitř terénu,  kotevní síly,  změny vnějšího zatížení, vyvolané např. výkopem základové půdy nebo změnou úrovně hladiny podzemní vody,  zatížení od dopravy,  pohyby zapříčiněné důlní činností,  bobtnání a smršťování základové půdy způsobené klimatickými vlivy, vegetací apod.,  pohyby vyvolané sesuvy půdy, skalním řícením nebo creepem apod.,  pohyby vyvolané degradací, dekompozicí, zhutňováním a rozpouštěním,  pohyby a zatížení od zemětřesení, výbuchů, vibrací a ostatních dynamických účinků,  vliv změny teploty, včetně zvedání mrazem,  zatížení ledem a vodními vlnami,  trvalé účinky předpětí v kotvách a rozpěrách. Při stanovení velikosti zatížení se přihlíží k době jeho trvání a k jeho možným změnám. Při posuzování základových konstrukcí z hlediska 1. mezního stavu (porušení) se pro různé trvalé i dočasné návrhové situace zavádějí konkrétní velikosti dílčích součinitelů γm, jimiž se násobí 24

Zásady navrhování základových konstrukcí charakteristické hodnoty stálých a nahodilých zatížení, resp. dělí parametry základové půdy. (tab. 6). Pro posuzování konstrukcí z hlediska 2. mezního stavu (použitelnosti) musí být velikosti dílčích součinitelů rovny 1,0. Příslušné případy zatížení A, B, C (podle tab. 8) jsou podrobně definovány v ČSN EN 1990 a jsou následující:  případ A se pro základové konstrukce uplatňuje pouze pro případy vztlaku (viz kap. 2.1 – bod UPL i HYD);  případ B je rozhodující pro návrh pevnosti konstrukčních základových prvků nebo opěrných zdí (viz kap. 2.1 – bod STR);  případ C je obecně nejtypičtější pro základové konstrukce (viz kap. 2.1 – bod GEO i EQU). Tab. 8 Dílčí součinitele zatížení a bezpečnosti základové půdy γm pro 1. mezní stav pro trvalé i dočasné návrhové situace Zatížení Případ

a) b) c) d)

Stálé, jež působí Nahodilé nepříznivě příznivě nepříznivě A 1,00 0,95 1,50 B 1,35 1,00 1,50 C 1,00 1,00 1,30 tangens úhlu vnitřního tření efektivního i totálního, efektivní soudržnost, totální soudržnost, jednoosá tlaková pevnost hornin

Vlastnosti základové půdy (1) tg φ 1,10 1,00 1,25

(2) cef 1,30 1,00 1,60

(3) cu 1,20 1,00 1,40

(4) σc 1,20 1,00 1,40

2.6.3 Vlastnosti základových půd Vlastnosti základových půd jsou reprezentovány jejich geotechnickými parametry potřebnými pro příslušné geotechnické výpočty, přičemž obecně existují následující 3 úrovně těchto parametrů:  odvozené hodnoty Xo, které se získají v geotechnickým průzkumem jakožto hodnoty měřené na vzorcích základové půdy v laboratoři či polním měřením (ty obstará zpracovatel geotechnického průzkumu a s příslušným komentářem je uvede v závěrečné zprávě příslušné etapy tohoto průzkumu);  charakteristické hodnoty Xk, které vycházejí z hodnot odvozených a vybírají se jako obezřetný odhad této hodnoty, ovlivňující výskyt příslušného mezního stavu (za velikost charakteristických hodnot odpovídá projektant geotechnické konstrukce);  návrhové hodnoty Xd se odvodí z charakteristických hodnot Xk použitím vztahu: Xd = Xk / γM

(8)

Charakteristické hodnoty vstupují přímo do výpočtů 2. mezního stavu (použitelnosti). Pokud se pro určení charakteristické hodnoty příslušného parametru základové půdy použijí statistické metody, potom se charakteristická hodnota odvodí tak, že vypočtená pravděpodobnost horší hodnoty řídící výskyt uvažovaného mezního stavu není větší než 5 %. Obezřetný odhad průměrné hodnoty lze charakterizovat výběrem průměrné hodnoty omezeného souboru odvozených velikostí geotechnického parametru s pravděpodobností 95 %. 25

Zásady navrhování základových konstrukcí

2.6.4 Mezní velikosti přetvoření Při návrhu základových konstrukcí se musí stanovit mezní hodnoty deformací základů a musí se prokázat, že navržená konstrukce vyhovuje z hlediska 2. mezního stavu. To je důležité jak pro hodnoty celkového průměrného sedání, tak pro sedání nerovnoměrné, které je dáno relativním průhybem, úhlovým přetvořením i nakloněním základu. Mezní velikosti sedání stanoví uživatel stavby (investor), doporučené velikosti jsou pak v tab. 9. Velikosti mezních konečných sedání sm,lim musí vzít v úvahu:     

spolehlivost, s níž lze přijatelnou hodnotu deformace specifikovat, druh stavební konstrukce a konstrukčního materiálu, typ základu a základové půdy, předpokládané využití stavební konstrukce, zajištění bezpečnosti inženýrských sítí vstupujících do stavební konstrukce.

Tab. 9 Mezní velikosti sedání

Druh stavby

Konečné celkové průměrné sednutí sm,lim Hodnota [mm]

1. Budovy a konstrukce u nichž nevznikají vlivem nerovnoměrného 120 sedání přídavná namáhání a není nebezpečí porušení prostupů a souvisejících konstrukcí 2. Konstrukce 2.1 staticky určité 100 2.2 železobetonové staticky neurčité 60 2.3 ocelové staticky neurčité 80 3. Vícepodlažní skeletové budovy 3.1 železobetonové skelety s výplňovým 60 zdivem 70 3.2 ocelové skelety s výplňovým zdivem 4. Vícepodlažní budovy s nosnými stěnami 4.1 zděné z cihel a bloků se ztužujícími věnci 80 4.2 z velkorozměrných panelů a monolitic60 kého betonu 5. Železobetonové konstrukce 5.1 Tuhé železobetonové konstrukce 200 5.2 Komíny do výšky 100 m 200 100 5.3 Komíny vyšší než 100 m 6. Jeřábové dráhy 50 RP – relativní průhyb; ÚP – úhlové přetvoření; N – naklonění

26

Nerovnoměrné sednutí

Druh

Hodnota

Název

Δs / L

0,003 0,006

RP ÚP

Δs / L

0,005 0,002 0,003

ÚP ÚP ÚP

Δs / L

0,0015 0,0025

RP ÚP

Δs / L

0,0015 0,0015

RP ÚP

Δs / B

0,003 0,005 0,002 0,0015

N N N ÚP

Δs / L

Zásady navrhování základových konstrukcí Při výpočtech velikostí nerovnoměrných sedání Δs / L, Δs / B je třeba vzít v úvahu:     

výskyt a rychlost sedání a pohybů základové půdy, náhodné a systematické proměny vlastností základové půdy, rozdělení zatížení, metodu výstavby (zejména z hlediska postupného zatěžování základové konstrukce), tuhost konstrukce v průběhu výstavby a po dokončení stavby.

2.7 Observační metoda Vzhledem k tomu, že předpověď geotechnického chování konstrukce je velmi obtížná, doporučuje se pro návrh a realizaci stavby přijmout přístup známý jako „observační metoda“, který spočívá v průběžném posuzování správnosti návrhu a jeho případné korekce v průběhu výstavby. Observační metoda se uplatňuje zejména v případech složitých staveb a základových konstrukcí v takových geotechnických poměrech, kdy např. upřesňování geotechnických podkladů se již nejeví jako účelné. Před započetím výstavby se tedy musí:  stanovit meze přijatelného chování konstrukce (zejména přípustné deformace),  ve stadiu návrhu prokázat s jistou pravděpodobností, že chování konstrukce bude v těchto přijatelných mezích;  naplánovat monitoring, jímž se bude průběžné chování konstrukce sledovat a jež okamžitě odhalí jakékoliv předvídané i nepředvídané anomálie; doba odezvy přístrojů pracujících v rámci monitoringu včetně vyhodnocení měření musí být natolik krátká, aby umožnila zásah do chování konstrukce v reálném a přiměřeném čase;  vypracovat plán možných opatření, která lze přijmout, pokud monitoring odhalí chování konstrukce mimo přijatelné meze.

2.8 Kontrola základových poměrů, monitoring a údržba Během výstavby se musí kontrolovat, zdali zastižená základová půda a její vlastnosti odpovídají předpokladům geotechnického průzkumu a návrhu. Jakékoliv zjištěné odchylky je třeba ihned zaznamenat (např. do stavebního deníku) a oznámit projektantovi. V rámci této kontroly se rovněž sleduje úroveň hladiny podzemní vody, její kolísání, průsaky do stavební jámy, do základové spáry apod. Pokud se během výstavby vyskytují změny pórových tlaků, které mohou ovlivnit provádění konstrukce či její stabilitu, monitoruje se tlak vody v pórech až do dokončení stavby a ujištění, že se tento tlak rozptýlil. Rovněž je vhodné zkontrolovat chemické složení podzemní vody, zejména v těch případech, kdy na základě geotechnického průzkumu byla zjištěna její agresivita a bylo navrženo určité opatření pro ochranu základových konstrukcí proti této agresivitě. Musí se kontrolovat vliv výstavby, včetně všech technologických postupů (odvodňování, injektáže, tunelování) na režim podzemních vod. Geotechnický monitoring se musí použít:  ke kontrole platnosti předpokladů návrhu ve všech stadiích výstavby,  k ujištění, že se konstrukce po svém dokončení chová podle požadavků návrhu.

27

Zásady navrhování základových konstrukcí Monitoring má obsahovat následující typy měření:     

deformace základové půdy ovlivněné konstrukcí, velikostí zatížení, velikostí kontaktních napětí v základové spáře, pórových tlaků, sil a deformací v konstrukčních prvcích stavby.

Ve vztahu k příslušné geotechnické kategorii se výsledky monitoringu interpretují následujícím způsobem:  pro 1. GK – obyčejně postačí vyhodnocení založené na vizuální prohlídce,  pro 2. GK – obyčejně jde o vyhodnocení měření deformací (3D),  pro 3. GK – kromě měření a vyhodnocení deformací v časovém sledu se hodnotí i síly a napětí v konstrukčních prvcích, jakož i pórové tlaky. Pokud je to relevantní, musí se v návrhu specifikovat potřebná údržba k zajištění bezpečnosti a použitelnosti základové konstrukce. Specifikace údržby má poskytnout informace:  kritických částech konstrukce, které vyžadují pravidelnou prohlídku,  pracích, které jsou zakázány provádět bez předchozí revize stávající konstrukce,  četnosti prohlídek.

28