CS219775B1

CS219775B1 - Kluzná spára staveb na poddolovaném území

Info

Publication number: CS219775B1
Application number: CS176781A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Balcarek; Jiri Bradac
Original assignee: Vladimir Balcarek; Jiri Bradac
Priority date: 1981-03-11
Filing date: 1981-03-11
Publication date: 1983-03-25

Description

Vynález se týká kluzné spáry stave,S na poddolovaném území, zejména základové kluzné spáry, vyplněné vrstvou deformovatelné hmoty a omezující smykové napětí při pohybu podél kluzné spáry.

U staveb na poddolovaném území se tahy nebo tlaky, vzniklé při vodorovné deformaci území, přenášejí do základů třením v základové spáře. Třecí síly vzrůstají od nulové hodnoty na koncích na maximální hodnotu uprostřed a jejich velikost a rozložení závisí na velikosti a rozložení kontaktního napětí a tření v základové spáře. Součinitel tření se tu uplatňuje nejvíce a je proto třeba konstrukčním řešením spáry jeho hodnotu co' nejvíce snížit.

Účinky poddolování se zmírňují nejčastěji tím, že se ruší účinky napětí vznikajících při tlakových nebo tahových vodorovných deformacích vložením kluzných vložek do základové spáry, v níž se potom smyková napětí redukují. Smyková napětí ve spáře se snižují uložením různých vložek, zejména vložkami tvořenými dvěma nebo třemi vrstvami lepenky, doplněnými popřípadě vrstvou mletého grafitu, nebo dvěma vrstvami lepenky, mezi nimiž je uložena mezivrstva štípané slídy nebo mleté zeminy. Nevýhodou těchto vložek je především vysoký součinitel tření pro vložky vytvořené pouze z několika vrstev lepenek, který dosahuje hodnot mezi 0,50 a 0,60, popřípadě obtížná dosažitelnost vhodných výplňových materiálů, jako je štípaná slída nebo mletý grafit. Proto byly navrhovány i jiné typy výplňových materiálů, například fólie z polyvinylchloridu, kladené ve dvou až třech vrstvách, dvě ocelové fólie s vrstvou vločkového grafitu, fólie z polyisobutylénu, dvě měděné fólie a vrstva parafinem nasycených uhlovodíků, popřípadě kluzná vrstva z čistého molybdenového sulfitu a jiné. Také u všech těchto druhů výplní styčných spár se projevují obtíže s jejich běžným opatřováním podle potřeb na staveništi, což mnohdy značně zdržuje provádění prací. Proto v praxi není řídký případ, kdy se základové konstrukce provádějí bez kluzných spár. Takové řešení je pochopitelně proveditelné ve všech případech, ale je spojeno s nutností zabudovat do základových konstrukcí takové množství betonářské výztuže, která by byla schopna zachytit všechny horizontální síly, vyvolané třením na styku se zemním tělesem. To se projevuje nepříznivě zvýšenými investičními náklady, zvýšenou staveništní pracností a prodloužením doby výstavby. Velké ^horizontální síly, vnášené do základů, ztěžují používání hlubinných základů a znemožňují unifikaci a prefabrikaci dílců základových konstrukcí, zřizovaných na poddolovaném území.

Smyková napětí ve spáře se také snižují různými kyvnými články nebo přímo ložiskovým uložením základu. Tato tření vyžadují použití speciálních stavebních a konstrukčních dílců, které značně komplikují stavbu a zvyšují její náklady.

Nedostatky těchto dosud známých úprav základových spár jsou do značné míry odstraněny kluznou spárou staveb na poddolovaném území podle vynálezu, vyplněnou vrstvou výplňové hmoty, jejíž podstata spočívá v tom, že výplňovou hmotou je asfaltová izolační hmota, přičemž ve vrstvě je popřípadě umístěna nejméně jedna vložka, tvořená například skelnou textilií nebo hliníkovou fólií. Výplň kluzné spáry má hmotnost alespoň 4000 g/m² a minimální obsah bitumenů je 2500 g/m².

V praktickém použití je výplň kluzné spáry tvořena nejméně jednou vrstvou natavitelných asfaltových izolačních pásů s vložkami. Vynález v tomto případě využívá viskózních vlastností asfaltovaných izolačních pásů k podstatnému snížení smykových napětí ve styčných spárách staveb na poddolovaném území při pomalém vývoji spojitých deformací terénu až na hodnotu odporu při viskózním tečení materiálu. Princip využití viskózních vlastností natavitelných asfaltovaných izolačních pásů pro konstrukci kluzných spár staveb na poddolovaném území spočívá v prokazatelně velmi pomalém vývoji horizontálních deformací v oblastech spojitých přetvoření terénu. Na principu používaných teorií poklesové kotliny byl odvozen jednoduchý vztah pro největší rychlost pohybu podloží vzhledem k základové konstrukci.

v_u = 8,925 . x^- (1), kde x je vzdálenost posuzovaného bodu od středu nebo těžiště základové konstrukce v metrech,

N_max — největší horizontální deformace podle báňského posudku v mm/m,

T = 2H/v_f — doba projevu vlivů na povrch při průchodu porubní fronty pod objektem v měsících,

H — hloubka nejvyšší těžené sloje pod povrchem v metrech, v_f — rychlost postupu porubní fronty v metrech za měsíc.

Doplnění hodnot H a v_f je třeba vyžádat u zpracovatele 'báňského posudku. Není-li zadáno jinak, lze uvažovat v_t = 60 m/měsíc. Zpracovatel báňského posudku může při atypických projevech důlní činnosti, například při porušeném nadloží, výskytu stařin a zlomů, výjimečně i zakázat využití natavitelných asfaltovaných izolačních pásů z hlediska jejich viskózních vlastností.

Na základě četných zkoušek byl odvozen vzorec pro' výpočet velikosti viskózního tření v kluzné spáře τ = (1,5 - 0,1. Ať)' . ΙΟ² . _Vu _|_ ₁₎₅ (_kPa) (2) kde v_u je rychlost pohybu zeminy vůči základu v m/sec,

At = t — 12 °C, kde t (°C) je předpokládaná nejnížší teplota v kluzné spáře, kterou lze v běžných případech uvažovat t = +4°C.

Pomocí uvedených vztahů (1) a (2) lze stanovit velikost smykových napětí, přenášených do konstrukce kluznou spárou podle vynálezu. Velikost smykového napětí je zde nezávislé na velikosti normálového napětí v kluzné spáře, což je charakteristickým projevem dosud nevyužitého viskózního chování natavltelných asfaltovaných izolačních pásů při pomalém pohybu v kluzné spáře.

Příklady provedení kluzné spáry podle vynálezu jsou zobrazeny na výkresech, kde obr. 1 až 4 znázorňují svislé řezy stavebními konstrukcemi, opatřenými kluznou spárou, a obr. 5 schematické znázornění určování velikosti smykových sil, působících na základ nad kluznou spárou.

Horizontální deformace zemního tělesa 1 účinkem poddolování jsou zdrojem horizontálních smykových napětí τ_χ v základech, která se podle obr. 5 rozvíjejí na obě strany od neutrální osy smyku, která je zpravidla uprostřed základu. Po dosažení mezní smykové pevnosti zeminy dojde k prokluzu zeminy pod základem a základy jsou namáhány výslednými smykovými silami r_x. Pro omezení velikosti těchto smykových namáhání základů se na podkladním betonu 2 vytváří kluzná spára 3 podle vynálezu, vyplněná nejméně jedním asfaltovaným pásem, na které potom spočívá buď celistvý základ 4 (obr. 1), tvořený základovým blokem, základovou deskou nebo základovým pásem, nebo jednotlivé základové patky 5 (obr. 2), propojené vzájemně příčnými, podélnými nebo diagonálními táhly 8. Kluzné spáry 3 podle vynálezu je možno· vzhledem k dosahovanému výraznému snížení smykových napětí použít i mezi hlubinnými základy 7, tvořenými pilotami nebo šachtovými pilíři, a vlastním celistvým základem 4 (obr. 3). Používání hlubinných základů 7 bylo dosud na poddolovaných územích značně ztíženo pro nezvládnutelné stranové namáhání pilet.

Kluzné spáry 3 podle vynálezu je možno použít i pro zakládání staveb v různých výškových úrovních (obr. 4) vložením mezi sníženou část 8 základu a vlastní celistvý základ 4. Využitím viskózních vlastností natavitelných asfaltovaných izolačních pásů pro výplň kluzné spáry 3 dochází podle vzorce (2) k výraznému snížení smykových napětí τ v kluzné spáře 3 (obr. 5) i celkovému snížení výsledných horizontálních sil na základy.

V konkrétním příkladu provedení je možno kluzné spáry 3 podle vynálezu využít pro založení haly o půdorysu 109 x 36 m. Podle dosud známých řešení se monolitické základové patky sloupů haly, rozmístěné v půdorysné síti 6 x 18 m vzájemně propojují monolitickými železobetonovými táhly v podélném i příčném směru s ohledem na staticky neurčitou ocelovou konstrukci 'haly. Táhla jsou dimenzována podle platných předpisů na smykové napětí v kontaktní spáře v rozmezí 78 až 85 kPa při svislém napětí v základové spáře 111 až 122) k'Pa k zadané horizontální deformaci podle báňského posudku N_max = ±3,2 mm/m. Při řešení podle vynálezu byla zřízena kluzná spára 3 podle obr. 2 pod patkami 5 i pod podélnými a příčnými táhly 6, která byla vytvořena tak, že na podkladní beton 2 byla uložena jedna vrstva natavitelných asfaltových izolačních pásů a na ní byly potom vytvořeny základové patky 5 a podélná a příčná táhla 6. V dosahu objektu se těží sloj v hloubce H = 1000 m rychloostí v_f = = 25 m/měsíc. Podle vzorce (1) vychází doba projevu vlivů T = 2 . 1000/25 = 80 měsíců a rychlost posuvu v podélném směru v_f = 8,925 . 27 . 3,2/80 = 9,64 mm/měsíc, tj. v_£ = 3,72 . 10^-9 m/s při délce dilatačního celku L = 54 m. Viskčzní odpor v kluzné spáře 3 podle vzorce (2) při minimální teplotě t ^_ 4 °C vychází τ = (1,5 + 0,1 . 8) . . 3,72 + 1,5 = 10 kPa„ což je hodnota v průměru osmkrát nižší než podle původního řešení. Kromě výrazných úspor betonářské výztuže umožnilo· řešení podle vynálezu v důsledku výrazného· snížení horizontálních účinků i prvé použití prefabrikovaných základových patek 5 s táhly 6 na poddolovaných územích.

Některé druhy natavitelných asfaltovaných izolačních pásů je nutno chránit před přímým kontaktem s alkalickým betonem například jednou vrstvou obyčejné nepískované lepenky. Počet vrstev natavitelných asfaltovaných izolačních pásů se volí v závislosti na drsnosti podkladního betonu. Lze-ll zabezpečit pečlivé provedení podkladu s nerovnostmi do 5 mm na běžný metr délky kluzné spáry 3, postačí jedna vrstva. Větší počet vrstev, nejvýše však tři, je třeba uložit při větších nerovnostech podkladu, které by mohly nepříznivě ovlivnit efekt viskózního tečení bodovým protlačením asfaltovaného pásu, zejména u prefabrikovaných základů. Při kladení natavitelných asfaltovaných izolačních pásů je třeba dodržet technologický postup, platný pro· práci s nimi.

Využití vynálezu na poddolovaných územích představuje zásadní obrat v dosavadních metodách zakládání staveb a přibližuje ekonomii zakládání v těchto hustě zastavěných průmyslových aglomeracích na úroveň blízkou výstavbě mimo poddolované území.

Claims

PŘEDMĚT

1. Kluzná spára staveb na poddolovaném území, zejména základová kluzná spára, vyplněná vrstvou materiálu, snižujícího smykové napětí při pohybu podél kluzné spáry, vyznačující se tím, že je vyplněna vrstvou materiálu na bázi asfaltu s minimálním obsahem bitumenu 2500 g/m², opatřenou popřípadě nejméně jednou vložkou, tvoře- ¹ vyNALEZU nou zejména skelnou textilií nebo hliníkovou fólií.

2. Kluzná spára podle bodu 1 vyznačující se tím, že vrstva materiálu na bázi asfaltu je tvořena natavitelným asfaltovaným Izolačním pásem s plošnou hmotností nejméně 4000 g/m², uloženým v kluzné spáře (3) mezi styčnými plochami stavební konstrukce v nejméně jedné vrstvě.