Zpět

Faktory ovlivňující podloží průmyslových podlah, časté chyby a zjednodušení

Inženýrsko-geologické poměry v podloží jsou častým důvodem poruch a reklamací průmyslových podlah. Článek shrnuje hlavní geotechnické faktory, které je nutné uvažovat při návrhu podloží průmyslových podlah a jejichž opomenutí má často za následek reklamace podlah. Zároveň upozorňuje na nebezpečná zjednodušení problematiky, se kterými se autor při své praktické činnosti setkal.

Publikováno: 29.07.2007
Rubrika:
Autor: (red)

V posledních letech dochází v souvislosti s příznivým hospodářským vývojem v České republice k výstavbě značného množství výrobních areálu se skladovými prostorami. Stejně rychle narůstá i sít nákupních středisek poblíž velkých měst.
Vzhledem ke zmenšujícímu se množství využitelných pozemku jsou tyto objekty často realizovány v nepříznivých inženýrsko-geologických poměrech (navážky, údolní nivy s měkkými náplavovými hlínami a hladinou podzemní vody těsně pod povrchem území atd.), přičemž existuje značný tlak investoru na rychlost výstavby. Za těchto okolností vzrůstá důležitost kvalifikovaného návrhu podloží pod podlahou, který by bral v úvahu všechny faktory, které mohou v budoucnu způsobit poruchy.
Při realizaci průmyslových podlah jsou však bohužel časté případy, kdy dodavatelská firma před položením podlahy požaduje pouze prokázání kvalitního zhutnění (v případě násypu) a předepsaného deformačního modulu podloží bezprostředně pod podlahou. Kvalita zhutnění se většinou prokazuje statickou zatěžovací zkouškou, jejíž hloubkový dosah je zpravidla cca 0,6 m – deformační zóna od přitížení podlahy (hloubkový dosah stlačení podložních zemin) přitom bývá podstatné větší. Tento zjednodušený přístup muže potom vést v případě nepříznivých geotechnických faktoru k poruchám, jejichž sanace za provozu bývá obtížná a nákladná.

Při realizaci průmyslových podlah mohou nastat dva případy:

  1. Kraje podlahy leží na základových patkách budovy – zatížení podlahy se přenáší do jednotlivých základových patek objektu, jejichž založení bývá zpravidla hlubinné. V tomto případě mohou vzhledem k často velké vzdálenosti nosných sloupu vznikat problémy Při dimenzaci jednotlivých dilatačních celku podlahy (zpravidla železobetonové) na ohybový moment. Jedná se o méně častý případ, při kterém je skladba podloží méně významná.
  2. Jednotlivé dilatační celky podlahy jsou zcela oddělené od nosného skeletu budovy a jsou vzájemně spojené pouze konstrukčními trny. Tento velmi častý případ je typický pro drátkobetonové podlahy. Nesprávný návrh podloží pod podlahou muže v tomto případě zásadním způsobem ovlivnit vznik poruch, proto mu bude věnována pozornost v dalším textu.

Faktory, kterými je nutné se zabývat při návrhu podloží průmyslových podlah
Na správný návrh podloží pod podlahou mají vliv následující faktory:

  1. Zatížení podlahy – co nejpřesnější stanovení nejnepříznivějších kombinací zatížení podlahy má velký vliv na rozsah (a tedy i cenu) navržených sanačních opatření. Často se stává, že objednatel zpočátku uvede hodnotu přitížení pro celou podlahu – při podrobnějším rozboru se potom ukáže, že zatížení je v různých částech půdorysu rozdílné. Nejnepříznivější kombinací zatížení navíc nemusí vždy být maximální zatížení ve středu dilatačního celku, ale například stav s menším zatížením působícím excentricky.
  2. Rozměry dilatačních celku podlahy, tloušťka podlahy, materiál podlahy – Rozměry dilatačních celku spolu se zatížením ovlivňují hloubku deformační zóny, tloušťka a materiál podlahy mají vliv na její odolnost vůči průhybům.
  3. Přítomnost násypu pod podlahou – jeho výška, materiál násypu, rychlost výstavby – Výška násypu z kvalitně zhutněného nesoudržného materiálu pod podlahou má výrazný pozitivní vliv na velikost vypočteného sednutí. Zároveň je však nutné (zvlášť u vyšších násypu na měkkém jemnozrnném podloží) posoudit časový průběh konsolidace podloží ve vazbě na harmonogram výstavby – v některých případech muže převážit sednutí vlivem přitížení násypu nad sednutím způsobeným přitížením jednotlivých dilatačních celku podlahy.
  4. Pevnostní a přetvárné charakteristiky zemin v podloží, výpočetní metoda – Zvolené pevnostní a přetvárné charakteristiky zemin pod podlahou ovlivňují únosnost a sedání jednotlivých dilatačních celku podlahy zásadním způsobem – proto je nutné provést jejich co nejpřesnější stanovení, pokud možno na stranu bezpečnou. Vliv nesprávně zvolených pevnostních a přetvárných charakteristik bývá zpravidla vetší, než vliv zvolené výpočetní metody.
  5. Hloubka hladiny podzemní vody – kolísání hladiny podzemní vody ovlivňuje napjatost v horninovém prostředí.
  6. Limity sedání dilatačních celku podlahy – často je možné se setkat s případem, kdy dodavatel požaduje ‚nulové sedání‘. Tento požadavek je nesmyslný, protože kde je napětí, je i deformace – je nutné stanovit mezní hodnotu, kterou sedání muže dosáhnout. Je třeba si uvědomit, že každé zpřísnění požadavku na maximální sednutí znamená často značné zvýšení prostředku na nutná sanační opatření.

Používaná sanační opatření v podloží, zhodnocení jejich účinnosti
V případech, kdy je vypočtené sednutí (i nerovnoměrné) vyšší než limit daný objednatelem, je nutné navrhnout jinou skladbu podloží, případné podloží zlepšit. Používají se zejména následující sanační opatření:

  1. Změna výšky násypu
    Realizace vyššího násypu muže (za předpokladu kvalitně zhutněného nesoudržného materiálu v násypu) výrazně zmenšit sednutí jednotlivých dilatačních celků podlahy. Často však toto zvýšení není z různého důvodu možné. Navíc v tomto případě musíme posoudit, zda ve vazbě na harmonogram výstavby nepřeváží sednutí vlivem přitížení násypu nad sednutím způsobeným přitížením jednotlivých dilatačních celku (viz. bod 2. předcházejícího odstavce)
  2. Zlepšení podloží pomocí vibrovaných nebo předražených štěrkových pilířů
    Při těchto metodách se pomocí vibrování nebo předražení neúnosná zemina v místě realizovaného pilíře roztlačí (nedochází tedy k odstraňování zeminy) – vzniklý prostor je následně vyplněn štěrkem. Jedná se o velmi účinné metody trvalého zlepšení neúnosného podloží, při kterých se vlivem stlačení zlepší pevnostní a přetvárné charakteristiky zemin mezi štěrkovými pilíři. Zároveň zde existuje výrazný pozitivní vliv vlastních štěrkových pilířů, které (v případě vibrovaných) mohou mít v závislosti na vlastnostech horninového prostředí průměr až 0,9 m. Kromě zlepšení pevnostních a přetvárných charakteristik podloží dochází i k urychlení konsolidace.
  3. Urychlení konsolidace podloží pomocí geodrénu nebo vrtaných štěrkových pilířů
    Tyto metody slouží pouze k urychlení konsolidace, na zlepšení pevnostních a přetvárných charakteristik podloží nemají žádný nebo mají zanedbatelný vliv. Lze je využít u vyšších násypu pod podlahou v případech, kdy v harmonogramu výstavby je možná časová prodleva mezi dosypáním násypu a realizací podlahy. Jelikož těchto případu je málo, využití metody 2. je podstatné častější.
  4. Použití výztužných geosyntetik
    Používání výztužných geosyntetik je v posledních letech stále rozšířenější a pro radu geotechnických problému představuje ekonomicky výhodnou variantu řešení. Je však nutné si uvědomit, že k mobilizaci tahových sil dochází ve většině výztuh až při určitém protažení, jehož velikost je závislá na tuhosti výztuhy (‚membránový efekt‘). V případě staticky namáhaných podlah, kde jsou přípustné pouze velmi malé deformace v rádu jednotek milimetru, taková výztuha začíná zabírat až v okamžiku, kdy podlaha již vykazuje značné poruchy. Efekt ‚zazubení‘, který bývá výrobci casto popisován u velmi tuhých geomríží pro zdůvodnění jejich účinnosti i bez protažení, je velmi závislý na tuhosti spoje a je prokazatelný jen u malého množství výrobku (tuhost spoje je u široké škály běžně dostupných geomríží velmi rozdílná). Při použití výztužných geosyntetik je tedy na místě opatrnost – v radě případů použití výztužných geosyntetik sice situaci nezhorší, ale nepřinese ani podstatné zlepšení úměrné nákladům.
  5. Výměna podloží, zlepšení zeminy
    Výměna podloží se často používá v případech, kdy má podloží pod podlahou velmi proměnlivé vlastnosti (např. pod částí půdorysu měkké jemnozrnné zeminy, pod zbývající části štěrky). Částečným nahrazením měkkých jemnozrnných zemin kvalitně zhutněným nesoudržným materiálem lze dosáhnout zrovnoměrnění sedání pod jednotlivými dilatačními celky podlahy. Podobného efektu je ve vhodných případech možné dosáhnout i zlepšením zeminy (vápnem, cementem, případné jinými pojivy).
  6. Použití předkonsolidačního násypu
    V případech, kdy je k dispozici časový prostor a dostatečné množství zeminy, lze před zahájením stavby nasypat na zájmové území násyp takové výšky, aby bylo dosaženo většího než maximálně projektovaného přitížení. Násyp je nutné ponechat až do dokončení konsolidace podloží (lze kontrolovat například geodeticky), v případě nutnosti urychlení konsolidace je možné použít geodrény nebo štěrkové pilíře. Po následném odtěžení již není nutné provádět žádná sanační opatření a je možné ihned začít s výstavbou.

Příspěvek ukazuje, že návrh podloží pod průmyslovými podlahami ovlivňuje rada faktoru a použití zjednodušených řešení vyplývajících z neznalosti problematiky muže vést k následným poruchám podlah. Pro hospodárný návrh je nutné mít k dispozici všechny vstupní údaje uváděné v kapitole 2. Případná sanační opatření musí být navržena zkušeným geotechnikem, který zná jejich přednosti i slabiny.
V rámci IG průzkumu je třeba se důkladně zabývat i podložím pod podlahou – v praxi jsou časté případy, kdy se IG průzkum zaměří pouze na založení vlastního objektu a podloží pod podlahou zcela opomíjí.

Tento článek byl prezentován na konferenci PODLAHY 2007.