Pozemní stavitelství I Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Institute of Technology And Business In České Budějovice

Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/29.0019. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Kapitola 6: Základy II.

Legenda Klíčové pojmy Cíle kapitoly Čas potřebný ke studiu kapitoly Základová patka, základový rošt, hřibová patka, vícestupňová patka Cíle kapitoly získat přehled o konstrukčních a statických zásadách pro navrhování plošných základů Čas potřebný ke studiu kapitoly 12 hodin

6.1. Základy plošné – pro skelety 6.1.1. Základové patky Základy skeletů mohou tvořit: 1) základové patky a) jednostupňové b) dvoustupňové 2) základové pasy 3) základové rošty 4) základové desky 1a) Patka jednostupňová: Při větším rozměru patky (větší než cca 2,0 m) se volí železobetonová patka s křížovou výztuží. Pro roznášecí úhel lze v závislosti na velikosti namáhání zeminy (tg α = 0,5- 1,0) použít vzorec: tg α = 7 Rd / (4 Rd + 1,5) Rd → namáhání zeminy

6.1. Základy plošné – pro skelety Pro založení skeletových konstrukcí se navrhují většinou základové patky. Půdorys patky je čtvercový nebo obdélníkový do poměru 2:3 (výjimečně kruhový). Podle výšky se rozlišují patky jednostupňové nebo vícestupňové. Patky se zhotovují obvykle z prostého betonu nebo ze železobetonu. Roznášecí úhel se volí stejně jako u základových pásů. Patky montovaných skeletů jsou zpravidla prefabrikované. U vícestupňových patek z prostého betonu, do nichž jsou zakotveny monolitické železobetonové sloupy, se na horní díl používá kvalitnější beton, spodní díly mohou být zhotoveny z betonů méně kvalitních. Základové patky z prostého betonu navrhujeme především pod sloupy skeletu. Podle namáhání sloupu přenášejí v základové spáře dostředný nebo mimostředný tlak. Od tohoto zatížení je také odvozen tvar patky, který je čtvercový nebo obdélníkový, většinou až do poměru 2:3. Patky můžou mít různé tvary, jednostupňové, dvoustupňové či lichoběžníkové. Prostý beton se volí u menších rozměrů základových patek (cca do 2 m). Př. Pro F = 1700 kN a Rd = 300 kN.m-2 vychází plocha čtvercové patky a2: 1700 : 300 = 5,67 m2 → a = 2,40 m Po dosazení do vzorce tg α = 0,78 a výška patky h = 0,78.0,9 = 0,7 m

6.1. Základy plošné – pro skelety Druhy základových patek z prostého betonu (vlevo jednostupňová, uprostřed trojstupňováa vpravo lichoběžníková)

6.1. Základy plošné – pro skelety Základové patky z železobetonu navrhujeme tehdy, pokud nemůžeme použít patku z prostého betonu (důvodem může být např. vysoká hladina podzemní vody, ohrození sousední stávající budovy přitížením základové půdy apod.). Patku navrhujeme jako křížem vyztuženou desku (zatíženou ze spodu) pro zachycení napětí v základové spáře a pokud je třeba, přidáváme i smykovou výztuž (u patek, které mají větší výšku než vyložení není třeba smykové výztuže). Druhy základových patek ze železobetonu včetně ukázky jejich vyztužení

6.1. Základy plošné – pro skelety ŽB patku posuzujeme obdobně jako ŽB konzolu (ohyb + smyk). Křížová výztuž se volí při větším rozměru (např. nad 2 m) Malé výšky patek jsou nebezpečné, jelikož hrozí riziko propíchnutí patky sloupem vlivem smyku. Lze samozřejmě volit i možnost kombinace základové patky z prostého betonu a železobetonu. V případě, že je nutná vodotěsná izolace provede se hydroizolace do vany sestávající z beton. dna a bočních stěn. Při betonování patky přímo do zeminy musí být provedena podkladní vrstva z hubeného betonu o tloušťce 50 – 100 mm, aby nedošlo ke korozi výztuže.

6.1. Základy plošné – pro skelety 1b) Patka dvoustupňová: U patek z prostého betonu roznášecí úhel podle velikosti namáhání a podle druhu betonu se volí stejně jako u základových pasů z prostého betonu. Ocelové sloupy je nutno založit na přechodný roznášecí prvek vytvořený ze 2 křížících se vrstev traverz.

6.1. Základy plošné – pro skelety Při menším rozměru (a≤2 m) jsou výhodné patky z prostého betonu, dvoustupňová patka se lépe izoluje. Při mimostředném tlaku pro rovnoměrné roznesení tlaku pod základovou spárou se volí patka nesouměrná. Ukázka kombinace základových patek z prostého betonu a železobetonu nebo může být spodní stupeň z hubenějšího betonu než vrchní.

6.1. Základy plošné – pro skelety Při hranici sousedního pozemku jsou patky značně mimostředně namáhány. Nejjednodušším případem je řešení, že se sloupy odsadí od sousední hranice tak, aby na vlastním pozemku bylo možno provést patku centricky zatíženou. U sousední hranice je však nutno uvažovat případné součtové zatížení zeminy, které je velmi často příčinou poruch na sousedním pozemku. Varianta centricky zatížené základové patky

6.1. Základy plošné – pro skelety Z ekonomického hlediska jsou základové patky výhodné do maximálního rozměru poloviny osové vzdálenosti sloupů (hluboké výkopy, nákladné pažení výkopu). Ekonomické hledisko návrhu základových patek

6.1.2. Základové pasy Společný základ pod řadou sloupů tvoří železobetonový pás. Volí se pro zakládání v méně únosných zeminách proměnného složení, u konstrukcí střídavě dynamicky namáhaných (např. těžké jeřábové dráhy). Průřez pásu je obdélníkový a při větší výšce pasu je výhodný tvar obráceného T průřezu.

6.1.3. Základové rošty Je to soustava navzájem kolmých základových pásů. Základové rošty se navrhují pro skeletové konstrukce založené na nestejnoměrně stlačitelných zeminách v poddolovaném území apod. Železobetonové pásy roštů mají převážně jednoduchý obdélníkový průřez, tvar průřezu bývá stejný jako u železobetonových pásů. Při větší výšce pásu je však vhodnější tvar obráceného písmene T (žebrový) a ke zvýšené tuhosti se spoje pásů často zesilují koutovými náběhy. Křížením základových pasů vzniká základový rošt

6.1.4. Základové desky Tvoří základ budovy v celém jejím půdorysném rozsahu. Použijí se, když vypočtená šířka základového pásu vychází tak velká, že by mezi souběžnými pásy zbývalo již jen málo zeminy (u výškových, popřípadě těžších staveb na méně únosné zemině). Použití základové desky je nutno vždy dobře uvážit, poněvadž je jednak dosti nákladná a náročná na spotřebu hmot, jednak, zvláště při nedostatečném stupni vyztužení, podléhá poruchám vlivem nerovnoměrného sedání budovy. Navrhujeme je v případě málo únosné půdy, či nestejnorodého složení půdy v různých částech budoucího objektu či u staveb, výhodou je zabránění nestejnorodého sedání a dobrá izolace proti vodě. Princip základové desky je obdobný stropní konstrukci. Je to v podstatě obrácená stropní konstrukce namáhaná reakcí základové zeminy.

6.1.4. Základové desky Základová deska pod masivní stavby s konstantní výškou v celé půdorysné ploše. Tloušťka desky podle rozpětí a zatížení je v mezích 600 až 1200 mm. Výhodné je její spojení s podzemními betonovými zdmi, čímž se docílí velké prostorové tuhosti a odolnosti proti poruchám. Ukázka řešení klasické základové desky

6.1.4. Základové desky Při větší hloubce traktu je možno užít kombinace trámů a desek. Oproti první alternativě je tato velmi neekonomická se zřetelem na bednění vysokých trámů. Trámy a desky jsou vetknuty do základových pozedních věnců. Vyrovnání povrchu trámů a zároveň podklad pod dlažbu tvoří prefabrikované desky. Kombinace základových roštů a desek

6.1.4. Základové desky V případě, že je základová spára nad hladinou spodní vody, lze v soudržných zeminách obrátit trámy do zeminy a betonovat přímo do výkopových rýh, čímž se uspoří bednění i horní prefabrikované desky. U staveb skeletových je základová deska obráceným stropem skeletu, a proto je možno volit některý ze stropních systémů, který vyhovuje jak po stránce konstrukční, tak i po stránce ekonomické. Variantu podélných nebo příčných průvlaků a trámů s deskami je nutné řešit tak, aby horní plochy průvlaků a trámů byly v téže rovině. Průvlaky je nutno snížit za cenu silné výztuže a trámy převýšit, z těchto důvodů a pro náročné bednění není tento systém výhodný. Ukázka řešení základové desky s úrovní základové spáry nad hladinou spodní vody Ukázka možné varianty kombinace průvlaků a trámů s deskami

6.1.4. Základové desky Roštová soustava trámů s deskami křížem vyztuženými má malou tuhost desky a obtížnost vyrovnání roštové soustavy do horní plochy trámů, např. násypem mezi trámy. Ukázka možné varianty roštové soustavy s deskami křížem vyztuženými

6.1.4. Základové desky Místo desky lze navrhnout klášterní klenbu nebo desku zesílenou soustavou trámů, které mají větší tuhost než jednoduchá deska. Ukázka náhrady základové desky klenbou (vlevo) či zesílenou soustavou trámů (vpravo)

6.1.4. Základové desky Hřibová konstrukce je obrácený hřibový strop. Tento systém je velmi výhodný po stránce výrobní i ekonomické a je také nejčastěji používaný. Jedinou nevýhodou jsou vyčnívající patky nad úroveň podlaží. Schéma řešení hřibové konstrukce

6.1.4. Základové desky Základová deska bez hřibových patek. Tato konstrukce nevyžaduje žádné úpravy a odstraňuje i nevýhodu hřibové desky, kde patky jsou viditelné. Může být použita u alespoň třítraktových budov. Základová deska bez hřibových patek

6.1.5. Základové překlady Lehké průběžné konstrukce (stěny nepodsklepených lehkých budov, obvodové zdi atd.) je možno založit na překlad, kterým se zatížení přenáší na základový blok se základovou spárou v nezámrzné hloubce Založení obvodových stěn

6.1.5. Základové překlady Založení lehké budovy Založení lehké budovy

6.1.5. Základové překlady Založení výplňového zdiva

6.1.6. Montované plošné základy Vzhledem k proměnnému zatížení, přenesenému na základy a k proměnné únosnosti základové zeminy je obtížné zavést typizované základové prvky. Proto dochází k atypickým základovým prvkům vyrobeným pro dané zatížení a příslušnou únosnost zeminy. Nevýhodou je též nutnost přesného výškového osazení prvků do výkopových jam. I po stránce ekonomické je třeba uvážit, že monolitické základy se betonují přímo do zeminy bez bednění, což je levnější. Základové patky se užívají hlavně pro montované univerzální haly a pro stavby zemědělské. Jsou zpravidla dvoustupňové s dutinou pro vetknutí sloupu

6.1.6. Montované plošné základy Základové pásy pod masivními zdmi se montují z dílců o délce 900 – 1200 mm. Pro rovnoměrné roznesení tlaku jsou nad pásy betonové bloky s vystřídanými styčnými spárami. Při nestejné výšce povrchu pasu se vybetonuje nad pasem vrstva tloušťky 60 – 100 mm.

Legenda Studijní materiály Otázky a úkoly Základní literatura: WITZANY, J. a kol. Konstrukce pozemních staveb 20. 1. vyd. Praha: ČVUT, 2001. ISBN 80-01-02317-6. Doporučené studijní zdroje: NESTLE, H. a kol. Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha, 2005. ISBN 80-86706-11-7. Otázky a úkoly 1) Jaké typy základů se mohou vyskytovat u skeletů? 2) Jaké mohou být úpravy u dvoustupňových patek? 3) Nakreslete 4 varianty konstrukčních úprav základových desek.

Legenda Klíč k řešení otázek Použitá literatura Viz výklad. HÁJEK, P. a kol. Konstrukce pozemních staveb 1. Nosné konstrukce I. 3. vyd. Praha: ČVUT, 2007. ISBN 978-80-01-03589-4. HANÁK, M. Pozemní stavitelství: cvičení I. 6. přeprac. vyd. Praha: ČVUT, 2005. ISBN 80-01-03267-1. NESTLE, H. a kol. Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha, 2005. ISBN:80-86706-11-7. LORENZ, K. Nosné konstrukce I. Základy navrhování nosných konstrukcí. 1. vyd. Praha: ČVUT, 2005. ISBN 80-01-03168-3. MATOUŠOVÁ, D., SOLAŘ, J., Pozemní stavitelství I. 1. vyd. Ostrava: VŠB TU, 2005. ISBN 80-248-0830-7. Doc. Ing. Václav Kupilík, CSc. a Ing. Karel Sedláček, PhD. – skripta Pozemní stavitelství I