Katedra geotechniky a podzemního stavitelstvíFakulta stavební, VŠB-TU Ostrava

Mechanika zemin a zakládání staveb, 2 ročník bakalářského studia

Úvod do studia předmětu

Mechanika zemin a zakládání staveb –přednášející

Úvod do studia předmětu Zakládání staveb na Fakultě stavební, VŠB-TU Ostrava 2 /40

Doc. Dr. Ing. Hynek LahutaKatedra geotechniky a podzemního stavitelství (224)

Místnost LPC 310Tel.: (+420) 59732 1946Fax: (+420) 59732 1943 699 1946Email.: hynek.lahuta@vsb.czwww: www.fast.vsb.cz/lahuta

Prerekvizity

Úvod do studia předmětu Zakládání staveb na Fakultě stavební, VŠB-TU Ostrava 3 /40

Vstupní požadavky:inženýrská geologie, hydrogeologieDoplňkové znalosti:stavební mechanika, pružnost a pevnost, dynamika, hydraulika, stavební

konstrukcePožadavky pro udělení zápočtu:• min. 70% aktivní účast na cvičení, případná neúčast omluvená• zpracování příkladů s individuálním zadáním a jejich uznání vedoucím

cvičení• prokázání znalostí procvičované látky formou písemekPožadavky na složení zkoušky:• zápočet• úspěšná písemná zkouška• ústní zkouška prokazující znalosti probírané látky

Bodové hodnocení

Úvod do studia předmětu Zakládání staveb na Fakultě stavební, VŠB-TU Ostrava 4 /40

Zkouška:výsledná známka/odpovídající počet bodů

4/18-50 3/51-65 2/66-85 1/86-100nevyhověl dobře velmi dobře výborně

hodnocení dle ECTSFX/18-50 E/51-60 D/61-70 C/71-80 B/81-90 A/91-100

Maximální bodové hodnocení u zkoušky:(písemná/ústní část) 65 (35/30)

NUTNOST 50% z obou částí 18/15 bodůZápočet:bodové ohodnocení ve cvičeních 18-35Nutná podmínka:70% procentní účastodevzdání správně vyhotovených programů

Bodové hodnocení ve cvičeních

Úvod do studia předmětu Zakládání staveb na Fakultě stavební, VŠB-TU Ostrava 5 /40

Písemky – testy 2x:2 písemky s ohodnocením 0 až 9 bodů

1. písemka – prověření znalostí z učiva programů 1-42. písemka – prověření znalostí z učiva programů 5-9

Programy – 9x:odevzdání programů do 14 dnů od data zadání

náhradní programodevzdání správně vyhotovených programů, příp. i náhradních 18 bodů.

Doporučená literatura

Úvod do studia předmětu Zakládání staveb na Fakultě stavební, VŠB-TU Ostrava 6 /40

Doporučená literatura

Úvod do studia předmětu Zakládání staveb na Fakultě stavební, VŠB-TU Ostrava 7 /40

Podklady ke studiu - www

Úvod do studia předmětu Zakládání staveb na Fakultě stavební, VŠB-TU Ostrava 8 /40

http://fast10.vsb.cz/lahuta/kliknout

Podklady ke studiu - www

Úvod do studia předmětu Zakládání staveb na Fakultě stavební, VŠB-TU Ostrava 9 /40

deska1rost2

pilota3inje4

patka5pas6

free

Katedra geotechniky a podzemního stavitelstvíFakulta stavební, VŠB-TU Ostrava

Zakládání staveb, 3 ročník bakalářského studia

• Charakteristika oboru• Vývoj a pojmy

Úvod

Charakteristika oboru

Charakteristika oboru, vývoj, pojmy 11 /40

Teoretický základ:inženýrská geologie, hydrogeologie, mechanika

zemin a hornin.Doplňkové znalosti:stavební mechanika, pružnost a pevnost,

dynamika, hydraulika, stavební konstrukce i ekonomika.

Dnes: zvýšené požadavkyNáplň ZS je řešit 2 úlohy:

• návrh a vytvoření základuzáklad (plošný, hloubkový) základová půda• návrh stavební jámy

Vývoj – historie

Charakteristika oboru, vývoj, pojmy 12 /40

Charles Augustine COULOMB (1736-1806)teorie pevnosti, stability a tlak zemin na konstrukce

Významné osobnosti

Karl von TERZAGHI (1883-1963)pražský rodák nazýván též „FATHER OF SOIL MECHANICS“ položil v r. 1925 základy moderní mechaniky zemin publikací Erdbaumechanik

Vývoj – historie

Charakteristika oboru, vývoj, pojmy 13 /40

Thomas YOUNG (1773-1829)anglický génius (v 15 letech hovořil 12 jazyky), zabýval se

fyzikou a medicínou

Významné osobnosti

Ludwig PRANDTL (1875-1953)německý fyzik, působil na katedře aplikované mechaniky v Göttingenu

Vývoj – historie

Charakteristika oboru, vývoj, pojmy 14 /40

Joseph Valentin BOUSSINESQ (1842-1929)francouzský matematik a fyzik zabývající se hydrotechnikou,vibracemi, světlem a teplem

Významné osobnosti

Blaise PASCAL (1623-1662)francouzský matematik, fyzik, spisovatel, teolog, filozof;geometrie (pascalův trojúhelník), teorie pravděpodobnosti, pascalův princip (všesměrný tlak v kapalině), zakladatel experimentů a měření

Vývoj – historie

Charakteristika oboru, vývoj, pojmy 15 /40

Vojtěch MENCL, Quido ZÁRUBA, Jaroslav EICHLER, Ján JESENÁKautoři zabývající se mechanikou zemin

Významné osobnosti ČR a SK

Zdeněk BAŽANT, Josef HULLA, Ivan VANÍČEK, Ivan TRÁVNÍČEKautoři zabývající se zakládáním staveb

Vývoj – historie

Charakteristika oboru, vývoj, pojmy 16 /40

www.issmge.org

společnost ISSMGE

president: prof. Pedro Seco e Pintoportugalský geotechnik působící na univerzitě v Coimbře

VIDEO

Zemina jako pracovní prostředí

Zemina jako pracovní prostředí 17 /40

Geotechnické třídění (charakter a podstata pevnosti):

Podstata pevnosti u zemin: soudržných nesoudržných

pevná (skalní a poloskalní)hornina soudržná (jílovitá)

zeminanesoudržná

• síly H2O a částicemi• cementace částic• tření• dilatance

• nepravá soudržnost• vnitřní tření• dilatance

Vliv struktury

Zemina jako pracovní prostředí 18 /40

Ks – součinitel strukturního oslabení

shormas K⋅= σσ

Popisné vlastnosti zemin

Vlastnosti zemin 19 /40

Zrnitost a názvy zemin% zastoupení zrn - graficky jako „křivka zrnitosti“zrna < 0,06 mm suspenze; 0,06 mm < zrna < 60 mm síta

Obr. 1. Křivky zrnitosti s příklady pojmenování zemin

Popisné vlastnosti zemin

Vlastnosti zemin 20 /40

Hustoměrná metodaStokesův zákon pro klesání kulové částice průměru 0,2 až 0,002 mm ve vodě:

2

18dv ws

ηγγ −

=

- dynamická viskozita /Pas/ 0,001 vodaPro stálou teplotu a měrnou tíhu:

Pro teplotu vody 20° C bude C=916 667Pro známé v dostaneme průměr zrna

Používáme Cassagrandův hustoměr, měření 24 hodin.

η

2dC ⋅=ν

tsd 001,0≅

Popisné vlastnosti zemin

Vlastnosti zemin 21 /40

Základ názvu - podstatné jménoSložka - přídavné jméno (15 - 35 %)Příměs - 5 - 15 %Zkratky: první symbol - základ

druhý symbol - přídavná částpříměs - pomlčka

Obr. 2. Trojúhelníkový diagram pro zatřídění zemin se zrny do 60 mm

Číslo nestejnozrnitostiČíslo křivosti

C ddu = 60

10

( )6010

230

ddd

Cc ⋅=

Popisné vlastnosti zemin

Vlastnosti zemin 22 /40

Objemová a měrná tíha3 fázový systémpo vysušení 2 fáze.

Obr. 3. Zemina jako 3fázový systém, resp. 2fázový

Popisné vlastnosti zemin

Vlastnosti zemin 23 /40

Objemová a měrná tíha

Objemová tíha:

Objemová tíha po vysušení:

Objemová tíha (efektivní) pod hladinou vody:

Měrná tíha:

γ =GV

VGd

d =γ

( ) ( )wsSU n γγγ −⋅−= 1

γ sd

p

GV V

=−

Popisné vlastnosti zemin

Vlastnosti zemin 24 /40

Pórovitost a číslo pórovitosti

Pro nesoudržnou zeminu - relativní hutnost

nVV

p d

s

= = −1 γγ

eV

V Vp

p

d

s

=−

= −γγ

1

n ee

=+1

Hutnost

I e ee eD =

−−

max

max min

kypré středně hutné hutné< 0,33 0,33 - 0,67 > 0,67

Popisné vlastnosti zemin

Vlastnosti zemin 25 /40

Vlhkost, redukovaná vlhkost a stupeň nasycení

suché zavlhnuté vlhké mokré velmi mokré nasycené0 0,01-0,25 0,25-0,5 0,5-0,75 0,75-0,99 1

Tvar zrn

ostrohranná poloostrohranná polozaoblená zaoblená(angulární) (subangulární)

w GG

w

d

= SVVr

pw

p

=

Zaoblení

Zakulacení (sféricita)- stejnorozměrná - plochá - ploše protáhlá - protáhlá

ZwZww z

r −⋅−⋅

=100

100

Okruhy problémů k ústní části zkoušky

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 26 /40

1. Zemina jako pracovní prostředí

2. Popisné vlastnosti zemin(zrnitost, objemová a měrná hmotnost, vlhkost)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby

Obchodní centrum Myslbek (1995)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 28 /40

Stavební jáma, hluboká 15-17 m, je zajištěna kotvenými konstrukčními podzemními stěnami. Okolní objekty a komunikace byly zabezpečeny tryskovou injektáží a mikropilotovými stěnami

Silniční most Ústí n/Labem (1998)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 29 /40

Jediný pylon mostu je založen v jímce z podzemních stěn vyhloubené až na pevný skalní podklad

Most přes nádrž Skalka u Chebu (1994)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 30 /40

Opěry i pilíře mostu mezinárodní silnice E48 jsou založeny na elementech železobetonových podzemních stěn

Famírova ulice Praha (1989-1990)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 31 /20

Úprava komunikace prefabrikovanými podzemními stěnami

Podzemní garáže na nám. J.Palacha (1991)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 32 /40

Konstrukční monolitické podzemní stěny, kotvené pramencovými kotvami, sloužily jako pažení stavební jámy i jako definitivní obvodová konstrukce vestavěného objektu podzemních garáží

Železniční trať Děčín-Hřensko

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 33 /40

Zajištění skalních svahů nad železniční tratí Děčín-Hřensko ocelovými trny a tyčovými kotvami

Hloubená část metra B

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 34 /40

Kotvené svahy na trase metra IIIb tyčovými zemními kotvami

Mrazírny Litoměřice (1989)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 35 /40

Založení objektu bylo na velkoprofilových vrtaných pilotách s kalichy

Metro IIC, stanice Háje (1974-75)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 36 /40

Stavební jáma pažená pilotovými stěnami a mikrozáporovou stěnou

Strahov (1986-89)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 37 /40

Kotvení severního portálu tunelu, tvořeného pilotovou stěnou, reinjektabilnímipramencovými kotvami v délkách 45-50 m

Hotel Renaissance (1990-91)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 38 /40

Stavební jáma zajištěná kotvenými podzemními stěnami a tryskovou injektáží

JE Temelín (1993-96)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 39 /40

Předepnutí ochranných obálek reaktorů na JE Temelín kabely upnutými silou 10 MN

Elektrárna Mělník (1994)

Vybrané příklady ve fázi založení stavby 40 /40

Elektrárna Mělník, výklopník vápence - zapažení stavební jámy