Výpočet sedání základů

V článku se dozvíte, co je sedání pilotového základu, jaké faktory ho ovlivňují a jak se sedání pilotového základu počítá.

Usazení pilotového základu je pohyb pilot pod vlivem zatížení a změna jejich výškové úrovně, ke které dochází při jejich provozu.

Sedání je zpravidla způsobeno chybami ve výpočtu náchylnosti základu k zatížení ve fázi návrhu. V důsledku toho se v zakládání používají piloty s nesprávnými návrhovými parametry: nedostatečná délka nebo průřez (u železobetonových konstrukcí), s nedostatečným průměrem nebo počtem lopatek (u šroubových konstrukcí) atd.

Srážky se mohou objevit pod vlivem následujících faktorů:

• nedostatečná únosnost půdy;
• významné zatížení základů hmotou budovy, sněhem a tlakem větru a provozními vlivy.

Výpočet sedání pilotového šroubového základu

Výpočty pro deformace pilotového základu jsou redukovány na určení sedání celého základu nebo jednotlivé piloty.

Při výpočtu sedání skupiny pilot je nutné vzít v úvahu jejich vzájemný vliv. Tento výpočet je velmi složitý a problém je řešen pomocí trojrozměrného numerického modelování podmíněného základu jako anizotropní hmoty s přihlédnutím k její konečné smykové tuhosti ve vertikálních rovinách.

Výpočet sedání jednotlivých pilot prořezávajících vrstvu zeminy je uvažován jako lineárně deformovatelný poloprostor charakterizovaný smykovým modulem G₂ a Poissonův poměr ν₂. Když je splněna podmínka l/d > G₁l/G₂d > 1 (kde l je délka piloty, m; d je vnější průměr průřezu dříku, m) sedání pro šroubovou pilotu se vypočítá jako pro jednoduchou pilotu s rozšířenou patou popř. stojí hromada.

Výpočet sedání osamělé piloty

Podle SP 24.13330 „Pilotové základy“ výpočet sedání jednotlivých pilot proříznutých vrstvou zeminy s modulem G ve smyku₁, MPa, Poissonův poměr ν₁ a spočívající na zemině, považovaný za lineárně deformovatelný poloprostor, charakterizovaný smykovým modulem G₂ a Poissonův poměr ν₁, je povoleno vyrobit, pokud jsou splněny požadavky pododdílu 7.2 a je-li l/d > 5; G₁l/G₂d > 1 (kde l je délka hromady, m; d je vnější průměr průřezu kmene, m) podle vzorce:

• d_b – průměr rozšíření piloty;
• N – svislé zatížení přenášené na pilotu, MN;
• EA – tuhost dříku piloty v tlaku, MN;
• A – plocha průřezu hromady;
• ν – Poissonův poměr.

Poissonův poměr pro zeminu (koeficient příčné roztažnosti nebo koeficient příčné deformace nebo Poissonův poměr) je ukazatel deformovatelnosti zeminy, charakterizující poměr příčných a podélných deformací zeminy (tj. poměr relativních příčných deformací k poměrným podélným deformacím zeminy).

Při absenci experimentálních dat lze hodnoty Poissonova poměru vzít podle bod 5.4.7.5 GOST 12248 „Půdy. Metody pro laboratorní stanovení pevnostních a deformačních charakteristik”:

• pro hrubé půdy – 0,27;
• pro písek – od 0,30 do 0,35 (v závislosti na hustotě);
• pro písčitou hlínu – od 0,30 do 0,35 (v závislosti na hustotě);
• pro hlíny – od 0,35 do 0,37 (v závislosti na hustotě);
• pro tvrdou hlínu (s indexem toku IL = 0) – od 0,20 do 0,30 (v závislosti na hustotě);
• pro polotuhý jíl (s indexem tekutosti IL od 0 do 0,25) – od 0,30 do 0,38 (v závislosti na hustotě);
• pro žáruvzdorný jíl (s indexem tekutosti IL od 0,25 do 0,5) – od 0,38 do 0,45 (v závislosti na hustotě);
• pro měkkou plastovou hlínu (s indexem tekutosti IL od 0,5 do 0,75) – od 0,38 do 0,45 (v závislosti na hustotě);
• pro tekutou plastickou hlínu (s indexem tekutosti IL od 0,75 do 1) – od 0,38 do 0,45 (v závislosti na hustotě).

Pro vyšší hustoty půdy je nutné použít nižší hodnoty Poissonova koeficientu.

G – smykový modul, MPa. Modul ve smyku je charakteristika deformovatelnosti určená poměrem tangenciálního napětí působícího na zeminu k úhlu smyku. Tento ukazatel se používá při výpočtu stability konstrukcí a půdních hmot, tlaku půdy na ploty a podzemní stavby a při výpočtu sedání pod pilotovými základy.

Charakteristika G₁ a v₁ se berou jako průměr pro všechny vrstvy půdy v hloubce ponoření hromady, a G₂ a v₂ – do 0,5 l, tzn. v hloubkách od l do 1,5l od vrcholu pilot za předpokladu, že pod spodními konci pilot nejsou jílovité zeminy tekuté konzistence, organominerální a organické zeminy.

Smykový modul země G = E / 2(1+ν) lze považovat za rovné 0,4 Ea koeficient k_v rovno 2,0 (kde E – modul celkové deformace).

Výpočet sedání pilotového základu je tedy poměrně složitý postup, který vyžaduje použití speciálních znalostí. Zanedbání těchto výpočtů může vést k negativním důsledkům během provozu budovy/stavby.

Po zatížení základu jsou pozorovány vodorovné pohyby povrchu půdy pod základovou podrážkou, výpočty takového sedání probereme níže.

Vyrovnání základů

Návrh základů a podzemních staveb se provádí po dokončení hlavního objemu přípravných prací, projektanti by do této doby měli mít údaje o inženýrsko-geologických průzkumech a výpočtových zatíženích, které bude muset základ vydržet.

Při rozhodování o typu a hloubce základu se berou v úvahu následující faktory:

• charakteristika základu a složení půdy na základě výsledků průzkumu;
• zatížení, která dopadají na podzemní stavby;
• přítomnost okolních budov a vzdálenost k nim;
• přítomnost sanitárních zón a požadavky na životní prostředí;
• hladina podzemní vody;
• stavební oblast a hloubka zamrznutí půdy.

Na základě těchto údajů se vybere typ základu (přirozený nebo umělý), provedení, materiál a rozměry.

Usazení je přirozený proces zapuštění stavby do země, míra sedání závisí na typu základu a zvoleném podkladu. Sediment může být nerovnoměrný nebo rovnoměrný. Velikost sedání je určena výpočtem metodou sčítání vrstev po vrstvách. Pokud je sedání budovy větší než plánované nebo nerovnoměrné, pak je to důvod kontaktovat technické specialisty.

Elementární vrstva je konvenčně akceptovaná vrstva zeminy o tloušťce 0,2-0,4 šířky základu, ve které lze snadno nalézt deformace vznikající tlakovými silami. Sečtením deformací z elementárních vrstev je možné sestrojit diagram napětí a zjistit sedání zeminy.

Obrázek 1. Výpočet sedání základu. Author24 — online výměna studentských prací

“Výpočet vyrovnání základů”
Pomoc od odborníka na téma práce
Řešení problému s AI za 2 minuty
Pomoc s abstraktem z neuronové sítě

Etapy výpočtu sedání základů

Při provádění výpočtů se základy kontrolují na dvě skupiny mezních stavů, do první skupiny patří stav, který vede k úplné ztrátě únosnosti. Do druhé skupiny patří stav, který vede k deformacím, které ztěžují normální provoz v důsledku tvorby trhlin, průhybů, zatáček a vibrací.

Sedání základu se počítá v úseku s maximálním tlakem pod základovou podrážkou.

Při výpočtu sedání pásového základu:

• analyzovat počáteční údaje, konkrétně inženýrské a geologické podmínky místa a základové konstrukce, s ohledem na šířku základu, hloubku základu, průměrný tlak pod podrážkou;
• určit svislá napětí v zemině od vlastní tíhy a dodatečné napětí od vnějšího zatížení. K tomu je tloušťka půdy pod základnou do hloubky rovnající se čtyřem šířkám rozdělena na elementární vrstvy o tloušťce 0,4 šířky základu. Poté se určí vzdálenost od podešve ke každé základní vrstvě. Poté se vypočítá napětí z vlastní tíhy zeminy na rozhraní hlavních vrstev a sestrojí se diagram napětí z vlastní tíhy zeminy. Poté se určí napětí od vlastní tíhy na spodní hranici a přídavné svislé napětí na horní hranici elementárními vrstvami a sestrojí se diagram přídavných napětí. Svislé napětí je určeno pro každou elementární vrstvu;
• určit hranice stlačitelné zóny základu;
• vypočítejte sedání půdního základu na základě podmínky, že hodnota společné deformace základu a konstrukce bude menší než maximální hodnota společné deformace základu a konstrukce, která se stanoví podle tabulek SP. Tímto způsobem se zjistí hranice stlačitelné tloušťky a sedání základu.

Výpočet sedání jedné piloty a shluku pilot se liší. Výpočet sedání jednotlivé visuté piloty se provádí za podmínky, že hodnota sedání je rovna poměru svislého zatížení vynásobeného koeficientem k modulu ve smyku zeminy vynásobenému délkou piloty. Výpočet sedání pilotového keře zohledňuje jejich vzájemné ovlivnění.

Důležité je také zvážit náchylnost stavebních konstrukcí k sedání. Železobetonové rámy hůře reagují na rychlé sedání; tuhé upevňovací uzly jsou zničeny nerovnoměrnými pohyby v různých částech budovy. Také nerovnoměrné a rychlé sedání má negativní dopad na stav betonových chodníků a komunikací, zatímco dlažební desky a dřevěné roubené domy se s drobnými deformacemi vyrovnávají poměrně úspěšně.

Při rekonstrukcích budov a konstrukcí a při dodatečném zatížení konstrukcí je mimo jiné zvažována problematika sedání od svislého zatížení související s proveditelností projektu.