Kdy se používá pilotový základ?

Pilotovým základem se rozumí hlubinné základy – zatížení se na základ přenáší nejen podél základny, ale také podél bočních čel piloty, k čemuž dochází v důsledku tření a adheze k základové půdě. Stavba takového základu je poměrně složitý proces, který vyžaduje značné náklady na pracovní sílu, stejně jako použití speciálních technologií, zařízení a mechanismů. Je vhodné navrhnout pilotový základ v případech, kdy:

• staveniště má obtížné geologické podmínky;
• únosnost podkladu je nedostatečná pro stavbu mělkých základů – pásových, sloupových nebo deskových.

Složité důlní a geologické podmínky zahrnují následující typy stlačitelných základů: poklesy, objemné nebo těžké půdya podmínky permafrostu, bažinaté oblasti. Pilotový základ je méně náchylný k deformacím spojeným se změnami vlastností zeminy, když navlhnou, sesednou nebo posunou geologické vrstvy. Tento typ základů je stabilnější, je méně náchylný na pohyb pod zatížením, sedání a rolování.

Potřeba pilotového základu může vzniknout také v případě, že základové půdy mají nízkou únosnost. Při provádění výpočtu se může ukázat, že plocha základny základové desky nestačí nebo že deska požadovaných rozměrů výrazně vyčnívá za obrys budovy. V takovém případě pilotový základ umožní podkladové vrstvy použít jako základ.

Životnost

Trvanlivost pilotového základu závisí na materiálu, ze kterého jsou piloty vyrobeny, a také na jejich provozních podmínkách. Ve většině případů je odhadovaná životnost takového základu 50-100 let. Železobetonové piloty jsou odolnější. Kovové a dřevěné piloty mají kratší životnost a vyžadují dodatečné zpracování. Přesná životnost musí být stanovena pro každý typ piloty a konkrétní podmínky prostředí. V tomto případě je třeba vzít v úvahu zkušenosti s projektováním a konstrukcí v konkrétní oblasti.

Typy pilotových základů, materiály a vlastnosti

Základy tohoto typu mohou mít různé konfigurace, piloty jsou vyrobeny z různých materiálů a liší se tvarem.

Rozložení pilotových základů

Podle konstrukčního řešení může být pilotový základ reprezentován:

• jednotlivé piloty;
• pilotové keře;
• vlasové pásky;
• hromadová pole.

Jednotlivé hromady, se zpravidla používají jako základy pro sloupy a regály, jejichž zatížení nedosahuje velkých hodnot. Tento návrh základů lze použít pro podpěry elektrického vedení, stejně jako jiné stožárové nebo věžové konstrukce postavené na nestabilních, slabě únosných půdách.

hromadové keře Jedná se o několik hromad nabitých blízko sebe, spojených nadložní konstrukcí – mříží. Stejně jako jednotlivé piloty jsou keře základem pro sloupy. Ale spolehlivost a nosnost takového základu bude výrazně vyšší než u jedné hromady. Pro jakékoli konstrukční řešení pilotového základu platí minimální vzdálenost mezi pilotami – neměla by být menší než tři jmenovité průměry pilotové části.

Hromadové pásky obvykle uspořádány jako základy pro stěny. Hromady jsou poháněny v jedné nebo více řadách a tvoří podlouhlé stuhy. V tomto případě se používá mřížka trámového typu.

Hromadová pole jsou navrženy jako základy pro vícepodlažní budovy, stejně jako konstrukce, které přenášejí značné zatížení na základ. Charakteristickým rysem pilotového pole je umístění pilot pod celou budovou a uspořádání společné deskové mříže, která kopíruje obrys budovy.

Mezi návrhovým řešením a dispozičním řešením mělkých a pilotových základů lze nalézt analogii: jednotlivé piloty a keře odpovídají sloupovému základu; pilotové pásy – pás, pilotová pole – deskové základy.

grilování

Grilování – prvek pilotového základu, který zajišťuje společný provoz skupiny pilot. Vhodné pro pilotové keře, pásy, pole. V závislosti na způsobu interakce se zemí může být mřížka nízká nebo vysoká.

Img Photo by Random Sky on Unsplash

Nízká mřížka zapuštěný do země, při jeho navrhování platí stejné zásady jako při navrhování mělkých základů. Ty hlavní: spodní část roštu by měla být pod hloubkou zamrznutí půdy, je také nutné zajistit hydroizolaci základu. Hlavním rysem nízké mříže je, že zatížení z nadložních konstrukcí se přenáší na základnu nejen podél povrchů pilot, ale také podél základny mříže. Lze jej považovat za mělký základ a zohlednit při výpočtu.

Vysoká mřížka je instalován nad úrovní plánování, takže nepřichází do kontaktu se zemí. Toto řešení se doporučuje pro použití v bažinatých oblastech a také na základech s vysokou hladinou podzemní vody.

Regálové piloty a závěsné piloty – rozdíly, vlastnosti

Podle způsobu interakce s půdou lze piloty rozdělit na:

• závěsné hromady;
• hromady-regály.

Závěsné hromady přenést zatížení na základ v důsledku třecích a adhezních sil, které vznikají mezi bočními plochami piloty a základovou zeminou. Pro takové řešení základu je nutný výpočet sedání, neboť piloty jsou umístěny ve stlačitelné zemině ve volném stavu a nejsou napojeny na silné inženýrsko-geologické vrstvy podkladu. Visuté piloty se používají v případech, kdy při inženýrských průzkumech na staveništi nebyla v přístupné hloubce nalezena zemina, která by se mohla stát nosnou vrstvou pro hřebenové piloty.

Hromádky regálů přenést zatížení ze stavby na pevnou nestlačitelnou základní vrstvu, která jim slouží jako podpěra. Úkolem hřebenové piloty je projít nespolehlivé horní vrstvy zeminy a zajistit, aby základ spočíval na spodních vrstvách, pokud mají požadovanou nosnost. Klasickým případem instalace hřebenových pilot je geologická situace, kdy pod slabě únosnou stlačitelnou vrchní vrstvou zeminy je silná vrstva reprezentovaná např. kamenitou zeminou. Tento typ základů je často uspořádán pro hromadné základy: piloty procházejí objemnou vrstvou zeminy a dosáhnou podkladového pilíře, který je reprezentován hustou hlínou přírodního původu.

Zeminy, které mohou sloužit jako nosná vrstva pro regálové piloty:

• skalnatý;
• hrubozrnný;
• hustý jílovitý.

Při výpočtu základů na hřebenových pilotách se ve většině případů zanedbávají třecí síly na bočních plochách piloty. Je nutné zajistit pevnost hromady: z hlediska druhu práce pod zatížením se tento typ hromady podobá sloupům. Ve většině případů je nutný pouze výpočet pevnosti pilot; výpočet na základě deformací – sedání základu není nutné. Tato skutečnost je také charakteristickým znakem tohoto typu pilotového zakládání.

Metody zarážení pilot do země

Vzhledem k široké rozmanitosti konstrukčních a technologických řešení pro stavbu pilotového základu existuje mnoho způsobů, jak instalovat piloty v konstrukční poloze. Ty hlavní:

Tyto metody lze rozdělit do dvou kategorií: s výkopem a bez výkopu. Zarážené a zalévané piloty jsou instalovány bez výkopu, zatímco vrtané a šroubové piloty jsou instalovány s výkopem.

Hnané hromady

Hnané piloty jsou zaráženy do země pomocí dieselových kladiv, vibračních kladiv, vibračních lisů a dalších podobných mechanismů. Zarážené piloty jsou v zásadě železobetonové a mají poměrně velký průřez. Délka ražených pilot závisí na ploše průřezu. Nejběžnější jsou piloty s průřezem od 300×300 do 500×500, jejichž délka se pohybuje od 3 do 14 m. Je zajištěna možnost konstrukce kompozitních pilot větší délky.

• relativní snadnost provádění práce;
• nejsou nutné žádné pomocné výkopové práce;
• možnost provádění prací v zimě;
• Betonáž pilot v zemi se neprovádí.

• vytváření vibrací, které mohou narušit základy sousedních budov;
• nadměrná spotřeba výztuže, protože hromada musí vydržet přepravní a instalační zatížení;
• značné procento rozbitých a nedokončených pilot.

Pro instalaci hnané piloty ve svislé poloze se používá speciální mechanismus – beranidlo. Zarážení pilot se nejčastěji provádí pomocí hydraulického kladiva. Hromada je zaražena do požadované hloubky a může být zastavena, pokud hromada selže – vzdálenost, na kterou klesla jedním úderem – je menší než zadaná hodnota.

Ražené a vrtané piloty

Instalují se do jímek vyrobených pomocí vyjímatelné hromady nebo inventarizační trubky (přířez). Výsledná studna se vyplní betonovou směsí. Vrty z vrtaných pilot se provádějí pomocí šnekových vrtacích zařízení, ponořením vyjímatelných a nevyjímatelných pažnicových trubek. Průměr pilot tohoto typu je 0,5-1,2 m, délka – až 25 m.

• není potřeba dodávat na stavbu velké prefabrikáty;
• optimální využití výztuže;
• možnost instalace šikmých pilot, ale i pilot s rozšiřující se patou.

• nízká rychlost práce kvůli přítomnosti dalších operací;
• složitý proces betonování;
• Nedoporučuje se instalovat piloty na místě v půdách, které jsou agresivní k betonu.

Vrtané injektážní piloty lze s úspěchem použít při rekonstrukcích zchátralých objektů. Tato metoda nevytváří vibrace, vrtání lze provádět v těsné blízkosti budovy. Vrtaná studna se naplní speciálním roztokem. Touto metodou se rekonstruovaly historické budovy postavené na dřevěných pilotových základech.

Hromady šroubů

Speciálním případem vrtaných pilot je instalace šroubových pilot. Charakteristickým rysem metody je materiál a tvar samotné hromady. Šroubové piloty jsou kovové, na jejich konci jsou speciální lopatky, které umožňují zašroubování piloty, dále velkou třecí plochu a opěrnou patu. Délka takových pilot může dosáhnout 12 m. Šroubové piloty se často používají pro stavbu usedlostí v bažinatých oblastech nebo na slabých, nestabilních půdách.

• relativně jednoduchá a rychlá instalační technologie;
• možnost provádění prací v zimě;
• dobrá odolnost proti sedání a vytržení ze základu.

Mezi nevýhody vrtaných pilot patří nutnost důkladné antikorozní úpravy. Hromady musí být zašroubovány opatrně, aby nedošlo k poškození ochranné vrstvy.

Vlasový materiál

V závislosti na technologii instalace a podmínkách na místě lze pro výrobu pilot použít následující materiály:

• železobetonové prefabrikáty – pro ražené piloty;
• monolitický železobeton – na odlitky, vrtání
• cementové malty – pro vrtací injektáž;
• dřevo – na pohon;
• kov – šroub, ražené piloty.

Prefabrikované železobetonové piloty jsou vyráběny ve specializovaných podnicích podle standardních katalogů a sérií. Díky správné technologii tvrdnutí má beton takových pilot větší pevnost a je méně náchylný k destrukci v agresivním prostředí.

Monolitický železobeton se používá k vyplnění vyvrtaných nebo vylisovaných otvorů. Technologie správného betonování takových pilot je poměrně složitá: je nutné dodat betonovou směs do značné hloubky, aby se zabránilo pádu z velké výšky, jinak dojde k delaminaci betonu. Injekční roztoky mají jemné plnivo, pro lepší plnění hlubokých vrtů malého průměru se do nich přidává značné množství modifikátorů.

Dřevěné piloty se používají pro dočasné stavby v regionech, kde je dřevo běžně dostupným materiálem. Takové hromady vyžadují dodatečné ošetření sloučeninami, které zabraňují hnilobě materiálu.

Hnané piloty mohou být ocelové, buď z válcovaných profilů nebo ve formě kompozitních profilů. Nejběžnější jsou šroubové kovové piloty.

Hromadné sekce

Piloty mohou mít následující tvary průřezu:

• obdélníkový, čtvercový;
• odpaliště, I-nosník;
• kolo.

Železobetonové ražené piloty mají převážně obdélníkový průřez. Třecí piloty mohou být navrženy v T- a I-profilech pro zajištění větší boční plochy. Tento průřez poskytuje větší tuhost a pevnost v ohybu. Vrtané piloty mají kruhový průřez.

Podle typu podélného řezu se piloty dělí na:

• obdélníkový (hranolový);
• pyramidový;
• lichoběžníkové;
• s prodlouženým podpatkem.

Poslední tři typy jsou nejvhodnější pro instalaci základů zavěšených pilot do stlačitelného základu.

Технология

Každé konkrétní řešení pilotového základu má svou vlastní instalační technologii. Obecně se instalace pilotového základu provádí v následujícím pořadí.

1. Přípravné práce. Horizontální plánování místa, vytyčení os, vyznačení umístění pilot.
2. Ponoření hromádek do země. Vyrábí se podle technologie pro konkrétní typ piloty.
3. Odříznutí konců nedokončených pilot, instalace mřížky pilot.

Technologie pro stavbu pilotového základu pro každý typ piloty je popsána výše. Je třeba poznamenat, že při výběru způsobu instalace by se člověk měl řídit nejen ekonomickou proveditelností, ale také zkušenostmi s designem v každém stavebním regionu. Místní projekční ústavy vypracovaly standardní technologické mapy, které obsahují kompletní informace o technologii práce, harmonogramech prací, jakož i specifikace požadovaných strojů, mechanismů, zařízení a materiálů.

Pilotový základ může být jediným přijatelným řešením pro slabě únosné půdy a obtížné geologické podmínky. V ostatních případech je třeba se řídit zásadami ekonomické a technologické proveditelnosti. Instalace pilotového základu může být vyžadována pro výškové budovy, kritické nebo jedinečné objekty. Toto řešení umožňuje zvýšit spolehlivost základu budovy a zabránit nežádoucím deformacím a pohybům.

Navzdory technologické náročnosti může být v některých případech instalace pilotového základu ekonomicky opodstatněná. Instalace pilotového základu nevyžaduje velké objemy zemních a betonových prací, stavbu lze provádět v zimě bez dalších opatření. Použití pilot může zkrátit čas potřebný k dokončení práce. Pozoruhodným příkladem je výstavba základů chaty pomocí kovových šroubových pilot.

Mezi výhody pilotového základu patří:

• možnost instalace ve speciálních geologických a klimatických podmínkách;
• vysoká spolehlivost a stabilita nadace;
• malé množství zemních a betonářských prací;
• velké množství různých konstrukčních a technologických řešení.

Pilotové založení má však řadu nevýhod souvisejících především s náročností technologie výstavby. Mezi nimi:

• potřeba speciálních strojů a mechanismů;
• vyžadován kvalifikovaný personál;
• existuje značná pravděpodobnost nepředvídaných obtíží, které nastanou během fáze výstavby.

Je třeba také poznamenat, že ve většině případů budou náklady na pilotový základ vyšší než u podobných mělkých základů.

Pilotový základ je dlouhý sloup z betonu nebo oceli, který se používá k podepření hlavní konstrukce a přenosu zatížení na koncovou podpěru. Často se používá při stavbě velkých budov a v případech, kdy půda v malých hloubkách nestačí odolat nadměrnému sedání, vztlaku a dalším problémům.

Použití pilotových základů má smysl ve špatných půdních podmínkách s vrstvou měkké zeminy na povrchu. Protože tato vrstva nemusí unést váhu budovy, musí být zatížení přeneseno na pevnější základ.

Může mít různé tvary, velikosti a být vyroben z různých stavebních materiálů. Velmi rozmanitým systémem zakládání je pilotové zakládání, které se používá po celém světě k podepření konstrukcí různých velikostí.

Pilotové základy pronikají do podpěrné zeminy a využívají třecí síly mezi stranou piloty a zeminou k udržení požadovaného návrhového zatížení. Počet pilot, půdorysné rozměry a hloubka ponoru jsou parametry, které mohou stavební inženýři upravit tak, aby splňovaly požadavky na zatížení pilotového základu.

Často může být zapotřebí několik pilot, aby přenesly dané zatížení pod jeden sloup nebo stěnu. Obvykle jsou spojeny dohromady pomocí tuhého betonového prvku. Mohou být také součástí suterénních stěn a výztužných systémů pro velké komerční stavební projekty.

Hmotnostní zatížení. Piloty mohou snadno podporovat neuvěřitelně těžké betonové budovy. Většina se vyrábí podle specifikací a vždy je instalují profesionálové, takže si můžete užívat stabilní základ pro těžké budovy.

Transformace slabé půdy. Pilotové základy lze použít pro stavbu na slabých půdách, které by jinak neunesly váhu budovy.

Efektivní a esteticky příjemné. Pilotové základy jsou zaraženy do země, což znamená, že mají elegantní vzhled a po dokončení stavby jsou neviditelné. Lze je použít v místech, kde je obvykle nemožné vrtat otvory.

Hodně plánování. Příprava je velkou součástí instalace pilot a také vyžadují odborníky, aby je instalovali. Vyžaduje také těžké vybavení, takže proces vyžaduje hodně plánování.

Cena. Při stavbě pilotového základu může být obtížné předpovědět, jak dlouhé by piloty měly být. To znamená, že instalace pilot může být často poměrně nákladná.

Tištěno. V půdě jsou předem vytvořeny otvory, po kterých jsou do nich vtlačeny piloty a naplněny betonovou směsí.

Vrtání. Tento pohled se prakticky neliší od předchozího. V zemi je vyvrtána studna a v ní je instalována hotová podpěra.

Kladiva. K zaražení předtvarované podpěry do země se používá pilotovací stroj, který zajišťuje svislou polohu. Hromada je uzavřena, aby se zabránilo jejímu poškození neustálým zatloukáním, přemisťováním a zhutňováním zeminy, dokud není dosaženo požadované hloubky.

Šroub. Takové podpěry dostojí svému jménu, protože mají spirálové lopatky, kterými jsou zatočeny do země.

Stav půdy a typ a hloubka kompetentního základového materiálu ovlivňují, zda má být použit pilotový základ a jaký typ pilotového základu zvolit.

Z čeho jsou vyrobeny?

Pilotové základy se skládají z dlouhých sloupových prvků z oceli, dřeva nebo železobetonu. Vložení a instalace těchto základů závisí do značné míry na povaze půdy, která leží pod povrchem půdy. Aby byl pilotový základ efektivnější, musí proniknout slabými vrstvami zeminy a následně spočívat na stabilním podkladu.

Pokud horní vrstvy zeminy nejsou dostatečně pevné, aby unesly požadované zatížení, musí stavební inženýři navrhnout základy, které jdou hlouběji do půdního profilu. Hlubinné typy pilotových základů otevírají možnost použití pevnějších půdních materiálů. Kontrola kvality materiálů musí být na místě pečlivě sledována odborníky s patřičnými zkušenostmi.