Plošné základy

Plošné základy

Dnes beton, železobeton (monolit i prefabrikát)

Pøi sanacích se mùžeme setkat i se staršími základy z kamene nebo cihel

Typy plošných základù

Patka

Prvek pro zakládání diskrétních svislých prvkù (sloupù)

Je vhodná na místech s vyšší únosností pùdy – má malou plochu => vzniká pod ní vìtší napìtí a je vìtší nebezpeèí zaboøení

Pùdorysné rozmìry pøibližnì 1:1, výška pøibližnì odpovídá pùdorysným rozmìrùm.

Pas

Jakoby základová patka protažená v jednom rozmìru

Orientaènì se jako pas oznaèuje prvek, který má jeden pùdorysný rozmìr 5x vìtší než druhý

Použití:

Stìnové systémy

Pokud by sloupy mìly patky moc blízko sebe nebo pokud jsou sloupy výraznì excentricky zatíženy

Je také výhodný, pokud jsou sloupy nestejnì zatíženy (docházelo by k nestejným deformacím patek) nebo pokud má základová pùda v rùzných místech rùzné parametry – pas „vyrovná“ namáhání

Rošt – systém vzájemnì se køižujících pasù. Vznikne velmi tuhý základ dobrý napøíklad proti seismicitì.

Deska

Nejuniverzálnìjší systém – umožòuje pøipojení všech typù horní i spodní stavby

Používá se pro založení na ménì únosných základových pùdách – zatížení od horní kce je rozneseno na co nejvìtší plochu

Vhodné pro pùdorysnì nepravidelné stavby

Nevýhodou je, že je ménì ekonomická

Postup výpoètu závisí na tloušce desky (tlusté podle Mindlina, tenké vyztužené podle Kirchhoffa)

Terminologie

Šíøka b – kratší pùdorysný rozmìr

Délka l – delší pùdorysný rozmìr

Výška základu h – výška samotného prvku

Hloubka založení d

Od úrovnì terénu (nebo podlahy, pokud jde o vnitøní základový prvek) po nejspodnìjší místo základového prvku (základovou spáru)

Musí vyhovìt vlivùm klimatických efektù, hlavnì úèinkùm zmìn skupenství vody v zeminì – vlivem zamrznutí vody by mohlo dojít k naklonìní základu a jeho porušení => je nutné dodržet minimální hloubku založení (nezámrznou) 0,8 m

Pro jemnozrnné zeminy min. 1,2 m (zeminy typu F – jílovité, siltovité zeminy) – dobøe pøijímají vodu, ale špatnì ji vytìsòují. Zrna jsou mikroskopická => nekladou moc velký odpor proti nadzvedávání.

Pro prvky uvnitø objektu je minimální potøebná hloubka založení 0,4 m

Rozmìry d, h, jsou èasto stejné. Liší se, pokud musíme jít s patkou hloubìji kvùli klimatickým vlivùm nebo kvùli základovým pomìrùm (abychom se dostali na únosnou vrstvu pod vrstvou navážek).

Pozor na kvalitu základové spáry – pokud se jáma nechá moc dlouho otevøená, mùže dojít k rozbøednutí základové spáry vlivem deštì => snížení únosnosti. Proto ponecháváme krycí vrstvu, která se odstraòuje až tìsnì pøed provádìním základù.

Patky mohou být jedno- nebo vícestupòové. Vícestupòové se dìlají kvùli ušetøení materiálu. Jednotlivé stupnì zhruba stejnì velké.

Vyložení patky a – má vliv na vyztužení nebo nevyztužení prvku. Spodní èást základového prvku je zpravidla tažená, horní tlaèená => pøi dolní stranì by nemìly vzniknout trhliny. Podle pomìru a:h volíme materiál – pro prostý beton musí být do 2:3, jinak musíme vyztužit.

Kontaktní napìtí – mezi základovou spárou a základovou pùdou vzniká reakce, kontaktní napìtí je vyjádøení rozložení této reakce po základové spáøe => pokud znám kontaktní napìtí, nemusím už více øešit horní stavbu (kontaktní napìtí plnì vyjadøuje její vliv na základ)

Tuhost – vyjadøuje odolnost prvku vùèi deformaci od zatížení. Na pomìru tuhosti základu a podloží závisí prùbìh kontaktního napìtí:

Mìkká deska na mìkkém podloží se pøi centrickém napìtí prohne => nepravidelný prùbìh s extrémem napìtí uprostøed

Tuhá deska se zaboøí => pøibližnì konstantní prùbìh s extrémy napìtí na okrajích desky (pokud bychom mìli ideálnì tuhý základ na ideálnì pružném podloží, napìtí v krajích by limitovalo k  nekoneènu – viz MEZE)

Základy dìlíme na tuhé a poddajné systémy

ŽB patka

Nìkteré z mnoha typù patek

Roštové systémy – s nábìhy nebo bez nábìhù. Prùøezy jako u patek.

Žebrová deska – pokud chceme mít jasný pøechod napìtí ze sloupu do desky. Nìkdy žebra i mezi sloupy (analogie žebrové stropní desky). Žebra vyztužují desku také proti vodorovným deformacím.

Návrh a posouzení plošného základu

Budeme se zabývat mezním stavem únosnosti

Kontaktní (normálové) napìtí od návrhového zatížení musí být menší, než únosnost zeminy

Ve vìtšinì pøípadù mùžeme použít zjednodušení a uvažovat rovnomìrnì rozložené kontaktní napìtí. V je souèet všech vertikálních sil (vlastní tíha patky je pøi správném návrhu obvykle (0,1 – 0,15).F kde F je zatížení od stavby)

Pokud zatížení v základové spáøe nepùsobí centricky, poèítáme s efektivní plochou základové spáry A´

Na èem závisí odpor základové pùdy R_de?

Nejmenší efektivní rozmìr kontaktní plochy (b´; za urèitých nevhodných podmínek se mùže stát, že je l > b, ale b´ > l´ => v tom pøípadì by šlo o l´ ) – zemina nejdøíve dosáhne meze pevnosti pod hranami základu (je to hrana => zde vzniká nejvìtší napìtí). Jak zvyšujeme zatížení, zvìtšuje se oblast, kde je dosaženo meze pevnosti (podle teorie pružného poloprostoru). Jakmile se porušené oblasti zeminy od obou hran setkají, dojde k zatlaèení tuhého klínu do porušeného prostøedí => usmyknutí. Èím menší b´, tím døíve se oblasti setkají.

Hloubka založení d – hmotnost pasivního klínu v bocích základu je tím vìtší, èím vìtší je d, pasivní klín brání tomu, aby tuhý klín vytlaèil porušenou zeminu => pøi vìtším d se zvyšuje únosnost zeminy. Proto se napøíklad kolem jeøábových drah pokládají panely – pøitíží shora zeminu a zabrání jejímu usmyknutí.

Smykové parametry zeminy j, c – odpor zeminy je de facto odpor proti vytlaèení kolem smykových ploch. Smyková plocha je souvislá plocha, kde dojde k dosažení mezní hodnoty pevnosti ve smyku => musíme zkoumat smykové napìtí podél smykové plochy => to závisí na smykových parametrech zeminy.

Objemová tíha zeminy g – zajímá nás hodnota g (zemina nad základovou spárou v bocích) – kvùli pøítlaku a g (pod základovou spárou) – kvùli porušení ve smyku

Je-li zatížení šikmé (na obrázku je centrické šikmé, pøi excentrickém navíc ještì kombinace s momentem), závisí odpor i na šikmosti. Více je totiž zatížena jedna hrana základu => zde dochází k rychlejšímu rozvoji deformace. Pøi šikmém zatížení hraje roli také vodorovná únosnost zeminy. Analogií šikmého zatížení na vodorovnou základovou spáru je zatížení šikmé základové spáry.

Vodorovná únosnost – aby došlo k pøekonání únosnosti, musíme pøekonat odpor v základové spáøe R_dh. Ten je dán pøitížením a soudržností (ve skuteènosti má vliv ještì lepivost zrn, ale ta se neuvažuje):

Dále má na únosnost pozitivní vliv úèinek zemního pasivního tlaku ve vodorovném smìru E_ph. Ten však mùžeme zahrnout do výpoètu pouze tehdy, pokud si mùžeme být jisti, že po celou dobu existence stavby bude mít konstantní hodnotu. To ale prakticky nikdy nemùžeme vìdìt – vždy je možné, že bude potøeba vedle objektu udìlat výkop. Proto ho vìtšinou nepoèítáme. Obecnì se vodorovná únosnost posoudí podle vztahu

Výpoèet R_de – podle Terzaghiho rovnice – první sèítanec uvažujeme vždy, druhý skoro vždy a tøetí nìkdy (ke zkoušce znát strukturu vzorce, nikoliv vztahy pro výpoèet jeho èlenù – hodnoty budou zadány):

b´ – efektivní šíøka základu

N – souèinitele únosnosti základové pùdy, závisí na úhlu vnitøního tøení j

s – souèinitele tvaru základu

d – souèinitele hloubky založení

i – souèinitele šikmosti zatížení

index b – vliv šíøky základu, tento èlen uvažujeme vždy

index d – vliv hloubky základu, tento èlen se projeví, když zakládáme v nenulové hloubce (což je u nás témìø vždy)

index c – vliv soudržnosti, projeví se pouze v zeminách s nenulovou soudržností. Bereme c_d – návrhovou soudržnost (souèinitel bezpeènosti až 2 – jeden z vùbec nejvìtších)

Výsledkem je svislý odpor základové pùdy proti protlaèení. Ve zkoušce bude vždy návrh nebo posouzení patky nebo základového pasu.