Střední škola stavební Jihlava
Zakládání staveb 11. ZÁKLADOVÉ KONSTRUKCE – PŘEDPOKLAD NÁVRHU Digitální učební materiál projektu: SŠS Jihlava - šablony
Ing. Jaroslava Lorencová © 2012
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
ZAKLÁDÁNÍ
STAVEB
Při navrhování základových konstrukcí vycházíme z výsledků inženýrsko geologického průzkumu (IGP); zohledňujeme konstrukční řešení objektu a jeho význam, technologie provozu v daném objektu, místní stavební podmínky (okolní zástavbu, provoz, komunikace, zakládání na hranici pozemku), zvláštní podmínky pro zakládaní (poddolované území, s organickými zeminami, prosedavé zeminy, sypaný zemní materiál, úložiště odpadu, seismické oblasti, zátopových oblasti). Součástí navrhování základových konstrukcí je způsob a hloubka založení, materiál, ochrana základových konstrukcí, zlepšení podmínek pro zakládání, odvodnění.
Základové konstrukce přenášejí zatížení z vrchní stavby do základového podloží. Základy musí přenést veškeré zatížení ze stavby na základovou půdu v základové spáře, tj. rovině ve které základ spočívá na základové půdě. Základové konstrukce jsou nedílnou součástí nosných konstrukcí všech typů stavebních objektů. Návrh základové konstrukce vyžaduje znalost základové půdy, její fyzikálně mechanické vlastnosti a reakce na zatížení vrchní stavbou. Při návrhu základových konstrukcí je třeba uvažovat nosné konstrukce objektu, vlastní základové konstrukce a základovou půdu komplexně.
Podle způsobu přenášení zatížení ze stavby do základové půdy rozeznáváme dva konstrukční typy základů: * Základy plošné
* Základy hlubinné
Inženýrsko geologický průzkum Rozsah a podrobnost průzkumu staveniště závisí na druhu a velikosti zamýšlené stavby a na složitosti geologických a hydrogeologických poměrů území. Geologický a hydrogeologický průzkum a výsledky tohoto průzkumu jsou důležitým podkladem pro návrh a provádění základových konstrukcí a současně i zemních prací a také pro volbu konstrukčního systému staveb. Průzkum pro stavební účely rozlišujeme na: •předběžný průzkum •podrobný průzkum •průzkum během výstavby •průzkum během existence stavby Předběžný průzkum - převážně pro zastavovací (urbanistický) plán - výsledkem je předběžný posudek - úkolem je - určení stability území jako celku - jeho vhodnost pro navrhovanou konstrukci Podkladem pro vypracování posudků o průzkumu jsou geologické mapy, prohlídka (rekognoskace) staveniště a sondovací práce. Při předběžném průzkumu určujeme alespoň odhadem dovolená namáhání (únosnost) a stlačitelnost základové půdy. Podrobný průzkum upřesňuje předběžný průzkum tak, abychom dostali jasný obraz o geologických poměrech a vlastnostech základové půdy. - -- vyšetřujeme pevnost, stlačitelnost základové půdy a provádíme výpočet únosnosti a sedání. Současně je třeba stanovit ochranu základové konstrukce proti agresivitě vody. Na základě předchozích poznatků a výpočtu navrhujeme …… založení, případně stavbu rozčleníme na dilatační celky a navrhujeme postup při zakládání. Současně z hlediska provádění zemních prací stanovujeme zabezpečení stavební jámy (nebo stavební rýhy či stavební šachty) proti účinkům vody a sesouvání. Průzkum během výstavby Tento průzkum někdy také nazýváme provozním průzkumem - je nutný v případě realizace rozsáhlé stavby (ověření poznatků podrobného průzkumu. Je nutný také v případech, narazí-li se při zemních pracích na zeminu jiného složení a jiných vlastností, než bylo zjištěno předchozími průzkumy. Průzkum během existence stavby Průzkum se provádí například v případě, pokud se změní dokončení stavby nebo v průběhu následujících let se změní hladina podzemní vody. Dalším příkladem může být změna charakteru budovy, apod.
Sondy rozdělujeme na: 1.kopané 2.vrtané
Kopané sondy:slouží k ohledání inženýrsko geologických poměrů na staveništi. Minimální rozměry kopaných sond jsou 1200x1800 mm, přičemž rozměry se zvětšují při hloubkách větších než 6000 mm nebo při nutnosti čerpání vody.
Vrtané sondy:mají zpravidla průměr 150-300 mm, v zeminách, které neobsahují štěrk může být jejich průměr přibližně 50 mm; v hrubém štěrku jejich průměr bývá větší než 300 mm. V zeminách nesoudržných a nestabilních musí být vrty paženy ocelovými trubními výpažnicemi.
Průzkum základové půdy poskytuje podklady pro: •posouzení vhodnosti staveniště •zjištění vlastností základové půdy •zhodnocení vlivu podzemní vody na zakládání •návrh hloubky založení a způsob založení •stanovení vlivu nově zakládané stavby na stávající okolní objekty.
Podle výhodnosti pro zakládání rozlišujeme tři základní typy staveniště: staveniště vhodné: to je takové staveniště, jehož základová půda je únosná, málo stlačitelná, hladina podzemní vody leží pod úrovni základů a základové poměry neovlivňují celkové uspořádání objektů a návrh její konstrukce; staveniště podmínečně vhodné: základová půda je únosná nebo neúnosná, silně nebo nestejnoměrně stlačitelná a hladina podzemní vody vyžaduje čerpání během výkopů a provedení hydroizolace základů; staveniště nevhodné: únosná půda se nachází ve velkých hloubkách, podzemní voda je agresivní a dosahuje téměř povrchu území, staveniště je ohroženo sesuvem poddolováním, aj.
ČSN 73 1001 rozděluje základové poměry staveniště na: •jednoduché: základová půda v rozsahu celého objektu nemění, jednotlivé vrstvy mají zhruba stálou mocnost a jsou uloženy vodorovně, hladina podzemní vody neovlivňuje koncepční uspořádání objektu a návrh konstrukce objektu; •složité: základová půda se v rozsahu objektu mění, vrstvy mají proměnlivou mocnost, hladina podzemní vody je zvýšená a ovlivňuje koncepční uspořádání objektu. Kromě složitosti základových poměrů má na rozsah průzkumu vliv náročnost konstrukcí objektů (nadzákladové konstrukce).
Symbo l
Stupe ň pevnosti
R0
extré mně vysoký
R1
velmi vysoký
R2
Pevn ost sc (MPa)
horninu téměř nelze > 250 otloukat geologickým kladívkem horninu lze těžce 150otloukat geologickým 250 kladívkem
vysok ý
Znaky pro terénní hodnocení pevnosti
50150
horninu lze kladívkem těžce rozbíjet
Příklady hornin
zdravé: bazalty, eklogity, kvarcity, amfibolity zdravé: granitoidy, diority, gabra, migmatity, granulity, prokřemenělé ruly, silicity zdravé: vápence, dolomity, slepence, pískovce, droby, pevné prachovce, pararuly, svory. fylity navětralé: horniny velmi vysoké pevnosti zdravé: jílovce , slínovce
R3
střední
horninu lze kladívkem 15-50 lehce rozbíjet
navětralé: horniny velké pevnosti mírně navětralé: horniny velké až velmi vysoké pevnosti
R4
nízký
5-15
horninu lze rýpat nožem
zdravé: slabě zpevněné jílovce, prachovce, pískovce, chloritické a grafitické břidlice, ultramylonity navětralé: horniny střední pevnosti zvětralé: horniny velké až velmi velké pevnosti zdravé: velmi slabě zpevněné jílovce, prachovce, pískovce
R5
velmi nízký
1,515
horninu lze rozdrobit rukou
navětralé a mírně zvětralé: horniny nízké pevnosti silně zvětralé: horniny střední pevnosti zcela zvětralé: horniny velké až velmi velké pevnosti
R6
extré mně nízký
0,51,5
horninu lze rýpat nehtem
silně zvětralé jílovce a prachovce
Tab. 5.1.2.2 Klasifikace štěrkovitých zemin (ČSN 72 1001)
Kvalitativní znaky
Třída ČSN 73 1001
Název typu zeminy
Sym bol
G1
štěrk dobře zrněný
GW
G2
štěrk špatně zrněný
GP
G3
štěrk s příměsí jemnozrnné zeminy
G-F
G4
štěrk hlinitý
GM
G5
štěrk jílovitý
GC
Poloha vůči čáře A na diagramu plasticity
obsa h f (%)
Cu
Cc
<5
>4
1-3
-
<5
<4
<1
-
>3
-
-
-
-
-
-
POD
-
-
NAD
5– 15 15 – 35 15 35
Tab. 5.1.2.3 Klasifikace písčitých zemin (ČSN 72 1001)
Kvalitativní znaky
Třída ČSN 73 1001 S1 S2 S3
Název typu zeminy
Symbol
písek dobře zrněný
SW
písek špatně zrněný
SP
písek s příměsí jemnozrnné zeminy
S-F
S4
písek hlinitý
SM
S5
písek jílovitý
SC
Poloha vůči čáře A na diagramu plasticity
obsa h f (%)
Cu
Cc
<5 <5
>4 <4
1-3 <1 >3
-
-
-
-
-
-
POD
-
-
NAD
5– 15 15 – 35 15 35
Tab. 5.1.2.4 Klasifikace jemnozrnných zemin (ČSN 72 1001)
Třída ČSN 73 1001
Název typu zeminy
Sy mbol M
F1
štěrkovitá hlína
F2
jíl štěrkovitý
CG
F3
hlína písčitá
MS
F4
jíl písčitý
CS
hlína s nízkou plasticitou
ML
hlína se střední plasticitou
MI
jíl s nízkou plasticitou
CL
jíl se střední plasticitou
CI
G
F6
F7
hlína s velmi vysokou plasticitou hlína s extrémně vysokou plasticitou jíl s vysokou plasticitou
F8
jíl s velmi vysokou plasticitou jíl s extrémně vysokou plasticitou
35 -65
F5
hlína s vysokou plasticitou
ob sah f (%)
35 -65 35 -65 35 -65 > 65 > 65 > 65 > 65
M H
> 65
M V
> 65
ME CH CV CE
> 65 > 65 > 65 > 65
Kvalitativní znaky Poloh a vůči čáře A g:s na diagramu plasticity
wL (%)
g>s
POD
-
g>s
NAD
-
g>s
POD
-
g>s
NAD
-
-
POD
< 35
-
POD
35-50
-
NAD
< 35
-
NAD
35-50
-
POD
50-70
-
POD
70-90
-
POD
> 90
-
NAD
50-70
-
NAD
70-90
-
NAD
> 90
SCHÉMA KLASIFIKAČNÍHO SYSTÉMU HORNIN
Základní formy použití hornin a zemin ve stavební praxi Nejvíce těženými nerostnými surovinami na světě jsou suroviny stavební. Lze je rozdělit na stavební kámen a dekorační kámen. Tabulka 5.2.1 ukazuje základní formy využití hornin ve stavební praxi. Tab. 5.2.1 Základní formy použití hornin a zemin ve stavební praxi (Čabalová, Baliak, Kopecký, 1999)
5.2.1
Stavební kámen
upravený lomový kámen neupravený stavební kámen
rigolový, regulační, soklový – základový, kyklopský tříděný (přímé použití), netříděný (na drcení)
drobné, hrubé, štěrkopísek drobné, hrubé, drcené štěrková drť dlažební kostky, schody, dlažební kvádry, kvádry, bloky těžené
kamenivo
dekorační kámen
hrubě opracované kamenické výrobky jemně opracované kamenické výrobky tesané dekorační formy kamene cestářské účely
stavební materiál (soudržné, nesoudržné zeminy)
výroba stavebních látek
zemní konstrukce při budování vodních děl pozemní stavby cihlářské suroviny cementářské suroviny žáruvzdorné suroviny lehké stavební suroviny čedič na petrurgické účely
obkladové desky, okenní rámy, schodiště portály, klenby, pomníky, zábradlí, hlavice, části vnitřního vybavení ochrana vrstev vozovky, podkladové vrstvy vozovky, kryty vozovky, násypy do těsnící, stabilizační části hráze, do filtračních vrstev do betonu, omítek, malt
Tab. 5.3.1 Klasifikace hornin podle tříd těžitelnosti (ČSN 73 3050) Tř ída
1
Hornina
Nakypření přechodné, trvalé (%)
jemnozrnné zeminy, měkké konzistence IC = 0,05-0,75, IP < 17; např. ornice, hlína, písčitá hlína;
10-15, 1-2
písčité a štěrkovité zeminy: kypré ID < 0,33 se zrny do 20 mm, se zrny nad 20 mm v objemu do 10%, např. písek, písek se štěrkem, drobno a sypké zeminy, lze je nabírat střednězrnný štěrk, stavební odpad a navážka podobného charakteru lopatou, nakladačem jemnozrnné zeminy, tuhé konzistence IC = 0,75-1,00, IP > 17; např. ornice, hlína, prachovitá hlína (spraš), písčitá hlína, rašelina;
2
10-15, 2-4
písčité a štěrkovité zeminy: středně ulehlé, ID = 0,33-0,67 se zrny do 20 mm, se zrny 20-50 mm nad 10% objemu a se zrny nad 50 mm do 10 % objemu, rypné zeminy, rozpojitelné např. písčitý štěrk, středně a hrubozrnný štěrk, popř. s kameny; stavební odpad a navážka podobného charakteru rýčem, nakládačem jemnozrnné zeminy pevné a tvrdé konzistence IC > 1,0, IP < 17 a měkké a tuhé, IC = 0,0-0,1, IP ≥ 17; např. hlína, spraš, jílovitá hlína, písčitý jíl, jíl; 15-20, 4-6
3
písčité a štěrkovité ulehlé, ID > 0,67 nebo se zrny 50-100 mm nad 10% objemu, se zrny nad 100 mm do 10%, např. hrubý písčitý štěrk, hrubý štěrk s kameny;
kopné horniny, rozpojitelné krumpáčem, rýpadlem skalní horniny intenzívně alterované nebo rozrušené, zvětraliny, eluvia; stavební odpad a navážka podobného charakteru jemnozrnné, pevné a tvrdé konzistence, IC > 1,0, IP ≥ 17, jíl, písčitý jíl, jílovitá zemina, písčitá hlína;
písčité a štěrkovité se zrny 100-250 mm do 50%, se zrny nad 250 mm do 10% objemu, např. kameny, štěrk s balvany, hrubý štěrk, drobný a střednězrnný štěrk s jílovitým nebo hlinitým tmelem; 4
horniny navětralé až zvětralé, jako navětralé jílovce, prachovce, tufy, tufity, zvětralé pískovce a břidlice, zvětralé vápence a opuky;
15-20, 4-6 drobivé pevné horniny, rozpojitelné klínem, rýpadlem
skalní rozrušené, zvětralé, rozpukané; zeminy kašovité a tekuté konzistence, IC < 0,05 jako bahnitý náplav, tekutý písek; stavební odpad a navážka podobného charakteru
zeminy písčité a štěrkovité se zrny 100-250 mm nad 50%, se zrny nad 250 mm do 0,1 m3 v objemu 10-50%, popř. spojené jemnozrnným tmelem; hrubý štěrk s kameny a balvany, středně a hrubozrnný štěrk s jílovitým nebo hlinitým tmelem; horniny pevné, zdravé, ve vrstvách do 15 cm, např. slepenec s jílovitým 5 tmelem, jílovec, jílovité břidlice, písčité břidlice, travertin, pískovec s jílovitým tmelem, fylity, chloritové břidlice, opuka; skalní, porušené, navětralé, rozpukané s diskontinuitami vzdálenými od sebe do 15 cm; navážka podobného charakteru; zmrzlé zeminy
zeminy písčité a štěrkovité s balvany do 0,1 m3 nad 50% objemu, s balvany nad 0,1 m3 do 50%; 6
skalní zdravé, s hustotou diskontinuit do 1 m, jako granitoidy, diority, pórovité bazaltoidy, fylitické břidlice, hrubé slepence, aglomeráty, vápence, droby, pískovce zeminy písčité a štěrkovité se zrny nad 0,1 m3 nad 50% objemu;
7
skalní zdravé, masivní s hustotou diskontinuit větší než 25 cm, např. křemence, slepence s křemitým tmelem, rohovcové vápence, křemenné diority, andezity, fonolity, hrubě sloupcovité bazaltoidy, diabasy, granulity, amfibolity
20-30, 6-10 lehce trhatelné, rozpojitelné rozrývačem, těžkým rýpadlem, trhavinami 30-40, 20-30 těžko trhatelné, rozpojitelné těžkým rozrývačem, trhavinami 40-90, 20-30 velmi těžko trhatelné, rozpojitelné trhavinami
Zdroje a použitá literatura A.Erben, Petrůj, Medek – Stavitelství II, kniha 1první – VUT Brno Hans Nestle a kolektiv – Moderní stavitelství pro školu a praxi, Europa-Sobotáles cz., Praha 2005 J. Toman, Technické kreslení podle ČSN a mezinárodních norem, díl II. – Pravidla tvorby výkresů ve stavitelství, Vyd. Montanex a.s, 1995, ISBN 80-85780-27-5 V. Hájek a kol., Pozemní stavitelství II: pro 2. ročník SPŠ stavebních, Vyd. Sobotáles Praha, 2002, ISBN 80-85920-59-X. M. Hanák, Pozemní stavitelství: cvičení 1, Vyd. ČVUT Praha, 2002, ISBN 80-01-02130-0. D. Matoušková, Pozemní stavitelství 1, Vyd. CERM Brno, 1994, ISBN 80-85867-31-X. D. Matoušková, Pozemní stavitelství 2, Vyd. CERM Brno, 1994, ISBN 80-85867-10-9. V. Hájek, L. Novák, Šmejcký J., Konstrukce pozemních staveb 30: Kompletační konstrukce, Vyd. ČVUT Praha, 1996, ISBN 80-01-01490-8. M. Hanák, Pozemní stavitelství: cvičení 2, Vyd. ČVUT Praha, 2002, ISBN 80-01-02619-1. F. Rambousek a kol., Stavební konstrukce I: pro 2. ročník SPŠ stavebních, Vyd. Snakladatelství techn. Praha, 1969. J. Kos a kol., Konstrukce pozemních staveb III: návody pro cvičení, Vyd. CERM Brno, 1997, ISBN 80-7204-027-8. J. Witzany a kol., Konstrukce pozemních staveb 20, Vyd. ČVUT Praha, 2001, ISBN 80-01-02317-6. D. Skulinová, I. Skotnicová, Vodorovné konstrukce, Vyd. Ediční VŠB-TUO, 1998, ISBN 80-7078-521-7. F. Pšenička, Pozemní stavitelství: nosné konstrukce zastřešení, Vyd. ČVUT Praha, 2003, ISBN 80-01-02128-9. J. Michálek, Konstrukce pozemních staveb 15: pomůcka pro cvičení, Vyd. ČVUT Praha, 2002, ISBN 80-01-02479-2. Verlag-Dashofer – technické požadavky na výstavbu Verlag-Dashofer – Stavební zákon Profesní informační systém ČKAIT – rok 2009,2010,2011 Normalizační institut – ČSN platné
Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je : ing.Jaroslava Lorencová Při tvorbě byly použity volně přístupné internetové zdroje. Autor souhlasí se sdílením vytvořených materiálů a jejich umístěním na www.ssstavji.cz Tvorba materiálů byla financována z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Střední školou stavební Jihlava.
