Výpočet vztlaku v betonové nádrži s termoplastovou vložkou

Dnes je již naprosto běžné používání termoplastů jako konstrukčního materiálu při výrobě nejrůznějších konstrukcí a zařízení. Takovou nejběžnější konstrukcí jsou nádrže pro nejrůznější použití. Základní rozdělení nádrží z pohledu statického dimenzování je podle místa jejich konečného osazení. To znamená, zda se jedná o nádrž nadzemní, používanou jako zásobník posazený na podlaze, nebo zda je to nádrž podzemní, umístěná a zasypaná pod terénem.

Technické a technologické podmínky

Dříve než přistoupíme k řešení samotného problému, je třeba získat o navrhovaném zařízení všechny technické a technologické podmínky, které jsou nezbytné pro úspěšné provedení požadované konstrukce. Pro dimenzační návrh konstrukce je zcela dominantní vliv teploty, na kterou má být patřičná konstrukce dimenzována. Je také velmi často limitujícím faktorem pro použitelnost uvedených termoplastů. Spolu s životností určuje hranice hospodárnosti.

Tak například při životnosti konstrukce 25 roků (běžný požadavek na funkčnost stavebních konstrukcí) se považuje teplota 50°C za maximální. Životnost je doba, po kterou konstrukce musí bez ztráty užitné hodnoty plnit funkci, na kterou je navržena. Pro převážnou část konstrukcí ve stavebnictví se předpokládá životnost 25 roků. V plynárenství a ve vodárenství se počítají potrubní systémy běžně na životnost 50 roků. Jinak lze posuzovat konstrukce na životnost požadovanou zadavatelem.

Zatížení a kombinace zatěžovacích stavů

Při určování velikosti zatížení pro zařízení, na která není vydána předmětná norma, se postupuje podle příslušných ustanovení norem pro zatížení, například ČSN P ENV 1991-3 Zásady navrhování a zatížení konstrukcí Část 3 Zatížení mostů dopravou.

Pokud na výrobek (zařízení) existuje výrobková norma ČSN EN, pak je velikost zatížení a kombinace zatěžovacích stavů uvedena přímo v této předmětné normě. V kap. "Septik musí odolávat při plánované životnosti nejvyšším zatížením a namáháním vyvolaných při manipulaci, instalaci a provozu včetně odstraňování kalu. Pro založení septiku v podzemní vodě se podmínky jeho stability v závislosti na tlaku vodního sloupce uvádějí v pokynech pro výstavbu (montážních pokynech) výrobce. Zatížení chodci: hodnota 2,5 kN/m² se uvažuje jen tehdy, pokud je výška nadloží menší než jeden metr. Zatížení vozidly: pojížděné septiky se dimenzují (navrhují) individuálně, přičemž se zohledňuje uvažované konečné využití." (Konec citace z ČSN EN).

Čtěte také: Dřevěné hranoly a trámy - výpočet nosnosti

Při určování dovoleného napětí vycházíme z teploty a délky trvání kombinací zatěžovacích stavů (zpravidla 25 roků), při stanovení krípového modulu z teploty, napětí a délky trvání kombinace zatěžovacích stavů.

Kombinace zatěžovacích stavů může zahrnovat:

• stálá zatížení, např. boční tlak zeminy, tlak kapaliny.
• nahodilá zatížení, např. zatížení vyvolané dopravou, přídavný tlak, vyvolaný zatížením terénu vozidlem.
• vynucené nebo omezené deformace, které jsou způsobeny např. změnou teploty, proměnlivou vlhkostí, nerovnoměrným sedáním.

Některé kombinace zatěžovacích stavů, které je nutné při navrhování zohlednit, nemusí být spojeny přímo s provozem konstrukce.

Vodotěsnost a dvouplášťové nádrže

Nádrže na ukládání kapalin musí splňovat podmínku vodotěsnosti. Délku trvání zkoušky předepisuje předmětná norma nebo předpis. Při výpočtu pro tuto kombinaci zatěžovacích stavů stanovujeme velikost dovoleného napětí v závislosti na teplotě a délce trvání zatížení, velikost krípového modulu v závislosti na teplotě, napětí a na délce trvání zatížení (zpravidla 24 hod.). Při navrhování musíme respektovat některá pravidla pro manipulaci s nádobou.

Únosnost termoplastových konstrukcí má samozřejmě svoje meze. V poslední době se proto často setkáváme s používáním těchto progresivních materiálů k výrobě tzv. dvouplášťových nádrží, kde plast má funkci ztraceného bednění. Toto řešení přináší další výhody. Plastová část konstrukce ihned po skončené betonáži přebírá další svoji funkci: ochrany betonu před nežádoucími účinky agresivity kapalin (tzv. "hladové" vody podzemní a agresivní kapaliny uvnitř nádrže). Při kontrole únosnosti plastové části bednění je třeba při výpočtu zadávat např. tlak betonu na stěny bednění podle ČSN 73 0035 Kap. D. [5] ČSN 73 0037 - Zemní tlak na stavební konstrukce.

Čtěte také: Řezivo a jeho kubatura

Geotechnický průzkum pro základy staveb

Zakládání staveb se zabývá návrhem, stavbou a kontrolou základů staveb, popřípadě i jejich sanacemi a rekonstrukcemi. Další zájmovou oblastí jsou potom stavební jámy, které tvoří nedílnou součást základů staveb. Jejich budování bývá mnohdy náročnější než výstavba vlastních základů realizovaná ze dna těchto jam. Do oboru zakládání staveb náleží i metody zlepšování vlastností základové půdy a nejnověji též zemní konstrukce a environmentální stavby.

Základy jsou nejspodnější částí stavby, jimiž stavba přichází do styku s nejpřirozenějším stavebním materiálem, kterým je základová půda, jež může být tvořena jak horninami a zeminami v přirozeném stavu, tak i uloženinami vzniklými částečně nebo i zcela lidskou činností. Jakákoliv stavba může postrádat libovolný stavební prvek či součást, přesto má vždy základy, kterými je spojena se základovou půdou. Teoretický základ nauky o zakládání staveb tvoří na jedné straně inženýrská geologie a hydrogeologie, mechanika zemin a skalních hornin, na druhé straně pak stavební mechanika a nauka o konstrukcích staveb. To však zdaleka nestačí, neboť nedílnou součástí návrhu základů je znalost o materiálech, tj. zejména o betonu a oceli a stanovení možností realizace těchto základů, což souvisí s otázkami technologickými. V neposlední řadě je třeba posoudit i ekonomii návrhu, neboť ta bývá mnohdy rozhodujícím kritériem při konečném výběru druhu a metody zakládání.

Geotechnický průzkum na konkrétním staveništi vychází z projektu průzkumných prací, který by měl plánovat technické práce průzkumu, rozsah a četnost zkoušek základových půd, a to zejména na základě důkladné znalosti účelu, pro nějž se provádí. Velmi často objednává tento průzkum stavebník (investor), a to v době, kdy nemá stavební záměr ujasněn a není schopen jasně formulovat problematiku, na níž by měl průzkum dát dostatečnou odpověď. V tomto případě může mít průzkum charakter tzv. předběžného s tím, že je třeba počítat s následným průzkumem podrobným. Jeho provádění je vždy vhodné konzultovat s projektantem geotechnických konstrukcí, který je schopen příslušné otázky jasně formulovat a zadat, neboť právě ten je hlavním uživatelem výsledků průzkumu a pro něj představuje jeho Závěrečná zpráva jeden z rozhodujících podkladů pro návrh geotechnické konstrukce.

Hlavním cílem geotechnického průzkumu je poskytnutí takových údajů o geologických a hydrogeologických poměrech staveniště a jeho okolí, jakož i o vlastnostech základové půdy, jež umožní technicky správný, ekonomicky přijatelný a časově i technologicky proveditelný návrh geotechnické konstrukce za výrazné redukce geotechnických rizik spojených s tímto návrhem i jeho realizací. Konkrétní cíle geotechnického průzkumu se mohou v podrobnostech lišit, a to jak s ohledem na jeho příslušnou etapu, tak na druh a složitost geotechnické konstrukce.

Typy geotechnického průzkumu

1. Předběžný průzkum: Vždy zahrnuje důkladnou prohlídku staveniště a jeho okolí, studium archivních materiálů (rešerše např. z Geofondu) a seznámení se stavebním záměrem. Jen zcela výjimečně se provádějí odkryvné terénní práce, nicméně nepřímé průzkumné metody (geofyzikální měření) jsou relativně časté.
2. Podrobný průzkum: Zahrnuje již vesměs veškeré práce potřebné k získání co nejúplnějších poznatků o geotechnických poměrech na staveništi. Je zpravidla podkladem pro projekt DSP a musí vždy správně odhalit nejdůležitější geotechnická rizika příslušného staveniště s ohledem na druh a rozsah plánované stavby.
3. Doplňkový průzkum: Není uveden v ČSN EN 1997-1 a bývá realizován v těch případech, kdy při plánovaných pracích průzkumu podrobného dojde k takové situaci, že vzniklý geotechnický problém nelze uspokojivě objasnit, nebo v případech výrazné změny ve tvaru, statickém působení, či umístění stavby.

Obsah podrobného průzkumu

• Využití poznatků z průzkumu předchozího (předběžného).
• Dostatečný rozsah odkryvných technických prací (jádrových vrtů vč. odběru vzorků zemin i podzemní vody, popř. sond kopaných).
• Polních zkoušek penetračních, popř. pressiometrických vč. geologické stratigrafii do potřebné hloubky.
• Posouzení přírodních nebo umělých podzemních prostor či kaveren.
• Degradace hornin, zemin nebo sypaniny.
• Zlomy, pukliny a ostatní plochy diskontinuit.
• Možnosti časového přetváření zemního a horninového prostředí.
• Bobtnavé a prosedavé zeminy či horniny.
• Přítomnost odpadů a umělých zemních struktur.
• Hydrogeologické poměry na staveništi a ev.

Metody geotechnického průzkumu

Vlastní geotechnický průzkum vychází tedy vždy z dosavadní prozkoumanosti staveniště, a to formou geotechnické rešerše ze stávajících podkladů, získaných nejčastěji v Geofondu, což je účelová organizace zřízená Českou geologickou službou spadající pod Ministerstvo životního prostředí. Tato organizace soustřeďuje již po několik desetiletí výsledky zejména vrtného průzkumu prováděného pro různé účely na našem území, eviduje je a vhodným způsobem je poskytuje dalším zájemcům.

Čtěte také: Vzorce pro výpočet objemu dřeva

Dále jsou plánována průzkumná díla, což jsou zejména tzv. jádrové vrty, méně často kopané sondy. Tato průzkumná díla musí být nejen dostatečně četná s ohledem na rozsah plánovaného objektu, ale musí zejména zasahovat do dostatečné hloubky tak, aby popis a vlastnosti základové půdy byly známy v celém rozsahu její interakce s konstrukcí. V této souvislosti lze upozornit na pomůcku vydanou v rámci Profesis TP 1.9.8.

V rámci geotechnického průzkumu jsou dále plánovány zkoušky základových půd, a to jak laboratorní, pro které je třeba odebrat příslušné vzorky (porušené i tzv. neporušené) a dále zkoušky polní, k nimž v našich podmínkách řadíme např. sondy penetrační, které jsou jednak dynamické, jednak statické.

Dynamická penetrace

Principem dynamického sondování je zarážení jistého hrotu na konci soutyčí určitými dynamickými rázy, přičemž se určuje počet úderů potřebných na zaražení o 200 mm. Někdy se měří i velikost kroutícího momentu potřebného k pootočení soutyčí v jisté hloubce; jde však pouze o údaj informativní. Na základě počtu úderů lze usuzovat na některé globální vlastnosti základové půdy, tzn. v případě zemin jemnozrnných na konzistenci a v případě zemin hrubozrnných na ulehlost. V této souvislosti je třeba upozornit na tu skutečnost, že zejména v českých geotechnických podmínkách, které se vyznačují značnou rozmanitostí, zůstávající základními průzkumnými metodami jádrové vrty a dynamická penetrace je zkouška doprovodná, upřesňující ovšem pouze v případě, že litologický profil je znám.

Statická penetrace

Základem statické penetrace je kontinuální zatlačování penetrační sondy skládající se ze speciálního hrotu a sady penetračních trubek, a to konstantní rychlostí kolem 20 mm·s^-1. Odpor, který základová půda klade vnikání penetrační sondy, je pak rovněž jistým měřítkem kvality a vlastností zeminy. Tento totální odpor Qt se skládá z odporu na kuželovém hrotu qst a z lokálního tření na plášti sondy fs.

Závěrečná zpráva o geotechnickém průzkumu

Závěrečná zpráva o geotechnickém (inženýrskogeologickém) průzkumu, jež má obvykle část textovou a přílohy, má zhodnotit výsledky všech provedených průzkumných prací a odpovědět na všechny otázky týkající se geotechnických podmínek staveniště. Zpráva musí obsahovat souhrn tzv. odvozených vlastností základových půd, které jsou základním podkladem pro stanovení charakteristických hodnot geotechnických parametrů základových půd, což je ovšem práce a zodpovědnost projektanta geotechnické konstrukce.

Zpráva by měla zahrnovat:

• Účel a rozsah geotechnického průzkumu (jeho příslušné etapy).
• Obecný popis morfologie staveniště vč. jejího známého či zjištěného vývoje.
• Geomorfologickou charakteristiku zájmové oblasti a stratigraficko-litologickou charakteristiku horninového prostředí, a to obvykle od nejnižší jednotky (zpravidla od předkvartérního horninového podloží).
• Geologii staveniště řešenou nejlépe v prostorovém 3D modelu, popř. v jednotlivých dostatečně vypovídajících řezech vedených do potřebné hloubky.
• Popis všech zjištěných, popř. pravděpodobných geologických anomálií (zlomech, tektonických pásmech, dutinách či kavernách atd.) s event. doporučením jejich následného zkoumání v rámci doplňkového průzkumu.
• Hydrogeologické poměry na staveništi.
• Veškeré event. z prezentace všech dostupných geotechnických informací vč. geologických jevů a relevantních údajů.
• Popis stavby (díla), pro které byl průzkum (jeho příslušná etapa) prováděn.

Nelze se do budoucna spokojit s takovým stavem, kdy v rámci jisté etapy geotechnického průzkumu uvádí jeho zpracovatel již přímo charakteristické velikosti parametrů základové půdy, za které považuje tzv. normové vlastnosti většinou opsané z bývalé normy ČSN 73 1001: Základová půda pod plošnými základy. Jde o jasné nepochopení základních principů Eurokódu 7, který jednoznačně stanovuje zodpovědnost v této oblasti. Rovněž tak v závěrečných zprávách často uváděná doporučení k metodě zakládání objektu a popř. i příslušné geotechnické výpočty, týkající se únosnosti základových prvků, popř. jejich sedání apod.

Základová půda a její třídění

Základovou půdou se nazývá prostředí obklopující základy staveb. Tvoří ji zeminy v přirozeném uložení, jež jsou obyčejně produkty různého zvětrávání hornin a dále horniny v různém stupni porušení. Za základovou půdu se obyčejně nepokládají materiály vzniklé lidskou činností, jako jsou různé navážky, zásypy, skládky apod., pokud vlastnosti těchto materiálů nejsou zlepšeny speciálními metodami tak, aby byly pro zakládání přijatelné.

Základové půdy se třídí podle různých kritérií, nicméně jeden z nejlepších systémů třídění základových půd je součástí bývalé ČSN 73 1001: Základová půda pod plošnými základy z roku 19871, obr. 1., jenž byl sestaven pro základovou půdu tvořenou zeminami. Ty se třídí zejména na základě granulometrického rozboru, kde kritériem je velikost zrn tvořících pevnou součást zemin. Velmi hrubé částice se obyčejně z dalšího třídění vylučují a jejich přítomnost se popisuje jako příměs, pokud (b + cb) < 20 % celkové hmotnosti zeminy, v případě většího podílu (b + cb) se popisují jako zeminy kamenité, popř. balvanité a jejich vlastnosti se popisují individuálně.

Tabulka: Rozdělení základových půd podle ČSN 73 1001 (zjednodušeno)

tags: #vypocet #vztlaku #v #betonove #nadrzi #informace

Oblíbené příspěvky:

• Prevence skalního řícení: Důležitý aspekt
• Průvodce zámkovou dlažbou pro vjezdy
• Moderní zrcadla v koupelně
• Izolace podlah s Mirelonem
• Význam sklonu střechy pro funkčnost stavby