8. Fejezet. GYENGE ALTALAJON ÉPÜLŐ TÖLTÉSEK ALAPERŐSÍTÉSÉNEK TERVEZÉSE

Széchenyi István Egyetem

8. Fejezet.

Geoműanyagok útépítési alkalmazásainak tervezése

GYENGE ALTALAJON ÉPÜLŐ TÖLTÉSEK ALAPERŐSÍTÉSÉNEK TERVEZÉSE

8.1 Általános elvek Azért használnak talajerősítést a töltések alatt, hogy ezzel növeljék a töltések ellenállását annak elkerülésére, hogy az altalaj túlzott mértékű alakváltozása vagy elnyíródása miatt a töltésben törési állapot alakuljon ki. Jelenleg két alkalmazási terület létezik: a) töltésépítés puha vagy nagyon puha altalajon; b) töltésépítés felszínsüllyedésre hajlamos területen. E két esetet külön tárgyalják a következő alfejezetek. A jelen fejezet alkalmazási területe a földművek alapozására szorítkozik, mert másféle szerkezetekre ma még nincs elég tapasztalat. 8.2 A gyenge altalajon épülő töltések alaperősítésének tervezéséhez használt parciális tényezők 8.2.1 Általános szempontok Az alaperősítések tervezésének és vizsgálatának többsége a határegyensúly elve alapján közelíti a feladatot, ahol egy általános biztonsági szorzóval kell számolni. Mivel az ilyen módszerek az egyensúly figyelembe vételén alapulnak, könnyen megfogalmazható a határhelyzet, megnövelvén a talaj súlyát és a mozgó terheket a megfelelő parciális tényezőkkel és csökkentve a talaj jellemzőit, valamint az erősítés ellenállását az ezekhez illő parciális tényezőkkel. A 8. fejezetben leírt tervezési módszerek alapjai a 2. fejezetben és az 5.3-ban írottak. A jelen fejezetre vonatkozó parciális szorzókat a 27. táblázat tartalmazza. 27. táblázat A 8. fejezetben használandó parciális tényezők áttekintése Parciális tényező Teherbírási Használhatósági határállapot határállapot Teherre Talajtömegre, pl. a töltés anya- ffs=1,3 ffs=1,0 gára Külső súlyterhekre pl. sáv vagy ff=1,2 ff=1,0 pontszerű terhekre Mozgó, pl. közlekedésből fq=1,3 fq=1,0 származó teherre A talaj nyírószilárd- tan’cv-re fms=1,0 fms=1,0 ságára c’-re fms=1,6 fms=1,0 cu-ra fms=1,0 fms=1,0 Az erősítésre Az erősítés ellenállására fm legyen összhangban az erősítés típusával és a tervezett élettartammal (lásd 5.3.3 és A melléklet.) A talaj és az erősítés Az erősítést átmetsző csúszásra fs=1,3 fs=1,0 közti kölcsönhatásra Az erősítés kihúzódására fp=1,3 fp=1,0

8.2.2 A terhekre vonatkozó parciális tényezők A talaj súlyához rendelt parciális tényezővel a talaj térfogatsúlyának (2.5 szerinti) karakterisztikus értékét kell növelni, és tekintetbe kell venni a talaj fajsúlyának, szemeloszlásának és tömörségének változásait. A külső terhek karakterisztikus értékeit is parciális tényezőkkel kell növelni. 8.2.3 Az anyagokra vonatkozó parciális tényezők A teherbírási határállapot mérlegeléséhez 1-nél nagyobb parciális tényezők tartoznak a c’ és cu értékekhez. A ’cv-hez rendelt parciális tényező azért egységnyi, mert ez a paraméter már amúgy is teherbírási határállapotra vonatkozik. Az erősítés anyagának parciális tényezőjét az anyag ellenállásának alapértékéhez kell használni, értéke igazodjék az erősítés fajtájához és ahhoz a tervezett időtartamhoz, ameddig szükség van az erősítésre. A helyes fm érték meghatározásának módja feleljen meg az 5.3.3 cikkelyben és az A mellékletben írottaknak. ÁKMI-2001/03

4. melléklet: Brit talajerősítési szabvány

107



A talaj és az erősítés együttdolgozására vonatkozó tényezők. Kétféle együttdolgozásra vonatkozó paraméter fordulhat elő:  a talajban kialakuló csúszás átmetszi az erősítést;  az erősítés kihúzódik a talajból. 8.2.5 A tönkremenetel gazdasági következményei A gazdasági következményeket az erősítés ellenállásának tervezési értékéhez rendelendő fn parciális tényezővel kell figyelembe venni, a 3. táblázat szerint. 8.3 Erősített töltések puha és nagyon puha altalajon 8.3.1 Az alkalmazási kör A puha és nagyon puha altalajon épülő erősített töltések megoldásait két fő csoportba lehet sorolni: a) az egyik esetben az erősítés a töltés kezdeti állékonyságának biztosításához kell, de nem befolyásolja a süllyedését (58. ábra); MEGJEGYZÉS: az 58. ábra csak alaperősítést mutat; az 58b. ábrán az alaperősítéshez függőleges drének járulnak, az 58c. ábrán pedig az alaperősítésként geocellákat építenek be.

b) a másik esetben a rendszer a stabilitást és a süllyedéseket is szabályozza és ennek része az erősítés, lásd 59. ábra. 8.3.2 Erősítés a töltésállékonyság megőrzéséhez 8.3.2.1 A tervezés alapelvei A puha talajra épített töltés állékonyságát döntő mértékben az altalajának nyírószilárdsága határozza meg, a puha altalajon való építkezés teherbírási probléma. Az alapsíkra helyezett erősítés mind a töltés, mind az altalaj nyírási törésének elhárítását szolgálja, a süllyedéskülönbségek mérséklése másodlagos fontosságú. Lényeges körülmény, hogy a puha altalajon álló töltés stabilitása leginkább a kivitelezés közben kritikus, mivel a puha talaj viszonylag kicsi áteresztőképessége nem tesz lehetővé teljes mérvű konszolidációt az építés szokásos időtartamán belül. Az építkezés végére a töltés terhe már teljes egészében működik, ám a nyírási ellenállás konszolidáció közben képződő növekménye ekkor még elégtelen lehet az állékonysághoz. A konszolidáció lezajlása után az altalaj nyírási ellenállásának kifejlődése miatt többnyire megszűnik az erősítés stabilitásnövelő hatásának szükségessége. Ezért azon idő alatt, ami az építés vége és az altalaj konszolidációja között telik el, az erősítéssel szemben az az alapvető követelmény, hogy a parciális tényezőkkel számított ellenállás bármely időpontban legyen egyenlő a teher tervezési értékével, vagy legyen nagyobb annál. A puha altalajra helyezett alaperősítés azzal stabilizálja a töltést, hogy megakadályozza a töltésanyag szétcsúszását, az altalaj oldalkitérését, valamint a forgás jellegű általános alaptörést. A stabilizálás az erősítésben keletkező húzóerőkből adódik, amely nyírófeszültségek által közvetítődik az altalaj és a töltés között. 8.3.2.2 Határállapotok Teherbírási határállapotnak tekinthetők a következők:  a töltésrézsű helyi állékonyságvesztése (60a. ábra);  alaptörés alámetsző csúszólap mentén (60b. ábra);  a töltéstest szétcsúszása (60c. ábra);  az altalaj oldalkitérése (60d. ábra);  általános állékonyságvesztés (60e. ábra). A használhatóság határának kell tekinteni, ha:  az erősítés túlzott mértékben megnyúlik (61a ábra);  az altalaj nagyon összenyomódik (62b ábra). A következő alfejezetek ezeket a határállapotokat tárgyalják. ÁKMI-2001/03


108



A mértékadó határállapotban az altalajra fektetett erősítésben keletkező Tr húzóerő legyen a következők közül a legnagyobb: a) az alámetsző csúszólapon lehetséges alaptörés ellen folyóméterenként szükséges maximális húzóerő, Tro (8.3.2.5); b) a töltéstest szétcsúszása ellen folyóméterenként szükséges maximális húzóerő Tds (8.3.2.6) és az altalaj oldalkitérése ellen folyóméterenként szükséges maximális húzóerő, Trf (8.3.2.7) összege. Hogy az erősítés tervezett élettartama alatt ne következzék be az erősítés elszakadására vezető teherbírási határállapot, legyen: TD  Tr fn ahol TD az erősítés ellenállásának tervezési értéke az 5.3.3 szerint; fn a tönkremenetel gazdasági következményeit figyelembe vevő parciális tényező, 3. táblázat. Biztosítani kell, hogy a teherbírási határállapotnak megfelelő húzóerő kifejlődhessen az erősítésben, ehhez kielégítő kötődés kell az erősítés és a vele érintkező talaj között. Valamennyi számított húzóerő (Tro, Tds és Trf) esetében ellenőrizni kell azt is, hogy a velük társuló húzási határerő létrejöhet az erősítésben. A használhatósági határállapotban az erősítésben megengedhető max maximális fajlagos megnyúlás legyen a 8.3.2.11 szerinti. 8.3.2.3 Tartós állékonyság Rendes körülmények között a tervezés első lépése az, hogy a szokásos módszerekkel meghatározzák a töltés tartósan megkívánt méreteit. A töltésanyag és az altalaj nyírószilárdságát egyaránt a c’ és ’ nyírószilárdsági paraméterek megfelelően csökkentett értékeivel veszik számításba, számítva a hosszú időtartam alatt a töltésanyagban vagy az altalajban kifejlődő pórusvíznyomásokra. Nagyon puha altalaj esetén a tartósan egyébként stabil rézsű is túl meredeknek bizonyulhat az első rövid időtartamra vonatkozó elemzés fényében, sőt még az erősítés kiépítésével együtt is. Ilyenkor laposítani kell a rézsűt, hogy a rövid időtartamnak is megfelelhessen, majd ezután kell ellenőrizni a feltételek tartós teljesülését. 8.3.2.4 A töltésrézsű helyi állékonyságvesztés A töltés rézsűjét (60a. ábra) ellenőrizve, igazolni kell, hogy H tan 'cv  Ls f ms ahol H a töltés magassága; Ls a töltésrézsű vízszintes mérete; ’cv a töltésanyag hatékony feszültségekhez és nagy elmozdulásokhoz tartozó súrlódási szöge; fms a tan’cv-hez rendelt parciális tényező, lásd 27. táblázat 8.3.2.5 Alaptörés alámetsző körcsúszólap mentén 8.3.2.5.1 Általános szempontok A töltés forgás jellegű alaptörését (60b. ábra) sokféle eljárással lehet elemezni. A három legismertebb: csúszólapos vizsgálatok, képlékenységtani számításokon alapuló eljárások, valamint a végeselemes módszerek, illetve a véges-differenciák módszerei.

ÁKMI-2001/03


109



8.3.2.5.2 Körcsúszólapos vizsgálat Az alapsíkján erősített töltések állékonyságvizsgálatának ez a legáltalánosabban használt lehetősége. Az alapvető elveket a 62. ábra szemlélteti. Az erősítés járulékos nyomatéki hatásokkal növeli a töltés általános stabilitását. Az eljárás azon alapul, hogy meghatározzák az alapsík mentén a kielégítő biztonság eléréséhez szükséges húzóerők alakulását, (lásd 62a. ábra). Ügyelni kell a csúszólap kiválasztásánál az altalaj változó nyírószilárdságú rétegeire. Az elemzés a hatékony feszültségek analízisén alapulhat, számításba véve a pórusvíznyomásokat (62a. ábra), viszont a drénezetlen feltételekkel végzett számítás leegyszerűsíti az eljárást és általában helyesebb eredményt ad a rövid távú stabilitás esetére. Ilyenkor az odaillő drénezetlen nyírószilárdsági paramétereket kell a 62a. ábrán közölt képletekbe helyettesíteni. A töltés alapsíkján levő erősítés valamely j pontjában folyóméterenként szükséges Troj húzóerő (62a ábra) Troj  Y j  M RRj  M Dj  M RSj

ahol az alapsíkon levő erősítés függőleges távolsága a mértékadó csúszólap középpontjától; MRRj az alaperősítés egyensúlyhoz szükséges legnagyobb nyomatéka az alaperősítés valamely j pontján átmenő csúszólapokkal végzett vizsgálatokból; MDj a felszorzott mozgatónyomaték az alaperősítés valamely j pontján átmenő csúszólapokkal végzett vizsgálatban; MRSj a talaj ellenállásából adódó stabilizáló nyomaték az alaperősítés valamely j pontján átmenő csúszólapokkal végzett vizsgálatban. Az alaperősítés különböző pontjaihoz számított Troj értékeket ábrázolva kapjuk a 62a. ábrán látható görbét. Az erősítés mértékadó húzóerejét ennek maximum-pontja jelöli ki. A legtöbb töltésalakzat esetében elég csak az egyik oldalt vizsgálni, hogy Tro-t megkapjuk. Meglehet azonban, hogy a nagyon alacsony, széles töltések vizsgálatát folytatni kell a középvonal tartományában is, hogy Tro kiadódjék. A 62a. ábrán mutatott módszer mellett még Bishop [64] és Janbu [65] eljárásait is lehet úgy alakítani, hogy a Tro meghatározását szolgálják. A Troj kifejlődéshez kielégítő kapcsolatnak kell lennie az erősítés és a talaj között. Erre – a 62b. ábra szerint – a csúszólapon belül és kívül egyaránt szükség van. A csúszólapon belül: Y

f n  f p  Troj    h 

'  tan' cv f ms

Lj 

' bc cu f ms

Lj

ahol fn fp Troj

 h

’ ’cv fms Lj ’bc cu ÁKMI-2001/03

a tönkremenetel gazdasági következményeit számításba vevő tényező, lásd 3. táblázat; az erősítés kihúzódási ellenállásához rendelt parciális tényező (27. táblázat); az alaperősítés j-edik pontjához kiadódódott az állékonyság fenntartásához egy folyóméteren szükséges húzóerő; a töltés anyagának térfogatsúlya; a töltés átlagos magassága az Lj hosszon; a talaj és az erősítés közti kapcsolatnak a tan’cv súrlódási szögre vonatkozó súrlódási együtthatója; a töltésanyag hatékony feszültségekhez és nagy elmozdulásokhoz tartozó súrlódási szöge; a tan’cv.-hoz és cu-hoz rendelt parciális tényező (27. táblázat); a csúszólap ívén belül szükséges bekötési hossz; a talaj és erősítés közti kapcsolatnak cu drénezetlen nyírószilárdságra vonatkozó adhéziós együtthatója. az erősítéshoz kapcsolódó puha altalaj drénezetlen nyírószilárdsága. 4. melléklet: Brit talajerősítési szabvány

110



Az erősítésnek a csúszólapon kívüli kötődési hossza B – Lj, ahol Lj az iménti definíció szerinti hossz, B pedig az erősítés egész hossza a töltés keresztmetszetében (62b. ábra). 8.3.2.5.3 Képlékenységtani megoldások Az ilyen vizsgálat az altalaj szilárdságára alapítva teszi lehetővé előzetes tervezési méretek megállapítását. Vannak matematikai megoldások egyrészt a mélységgel lineárisan növekvő, másrészt egy meghatározott mélységig állandó nyírószilárdság esetére. 8.3.2.5.4 Véges-elemes módszerek és a véges differenciák módszere Ha a létesítmény méretei akkorák, vagy ahol az altalaj műszaki tulajdonságai különösen bonyolultak, (pl. tőzegtalaj), indokolt lehet az alaposabb vizsgálódás. A csúszólapos vizsgálat és a képlékenységtan nem képes számításba venni sem a töltés süllyedésének az erősítés elvárt tulajdonságaira gyakorolt hatását, sem a töltés egészének viselkedését. Éppen ezekre alkalmasak ugyanakkor a véges-elemes és a véges differenciákon alapuló eljárások. Hogy e két módszer reális eredményeket adjon lényeges az eljárás korrekt felépítése, valamint a helyén való talajtulajdonságok pontos figyelembe vétele. Említeni kell azonban, hogy a törési állapot analízisének és a nem-lineáris geometriával társuló nagy alakváltozások alakulásának modellezése nagyon nehéz a véges elemes módszerrel. Boutrup és Holtz [67], Rowe [68], Jones [69], nyújtanak tájékoztatást a véges elemek felhasználásáról az erősített-talaj szerkezetek és töltések méretezéséhez. 8.3.2.6 A töltéstest szétcsúszása Az állékonyságvesztének a 60c. ábrán vázolt módja a szétcsúszás a töltésanyag és az erősítés felső felülete közötti csúszás vizsgálatát igényli. Ilyenkor az az alapsíkra fektetett erősítés feladata, hogy ellenálljon a töltésanyagban fellépő kifelé irányuló mozgatóerőnek. Az erősítés legnagyobb igénybevétele a töltésváll alatt keletkezik (63. ábra). Itt ez:



Tds  0 ,5  K a  H  f fs    H  2  f q  ws



ahol az erősítés egy folyóméterében keletkező húzóerő, amely a töltéstest szétcsúszásának megakadályozásához szükséges; az aktív földnyomás együtthatója, tan2  45  ' cv / 2 

Tds Ka





a töltés magassága; a töltésanyag térfogatsúlya; ws a töltéskoronán ható egyenletesen megoszló nyomás; ffs a térfogatsúlyhoz rendelet parciális tényező (27.táblázat); fq a külső súlyterhekhez rendelt parciális tényező (27. táblázat). A Tds húzóerő kialakulásának feltétele, hogy a töltésanyag nem csúszhat el az erősítés felszínén. A vízszintes kicsúszás megakadályozásához minimálisan szükséges Le kötődési hossz: H



Le 





0 ,5  K a  H  f fs    H  2  f s  ws  f s  f n '  tan' cv  h f ms

ahol fs fn h

’ ’cv fms ÁKMI-2001/03

az erősítés és a talaj közti csúszási ellenálláshoz rendelet parciális tényező (27. táblázat); a tönkremenetel gazdasági következményeit számításba vevő tényező (3. táblázat); az Le erősítési hosszon belüli átlagos feltöltési magasság; a talaj és az erősítés közti kapcsolatnak a ’cv súrlódási szögre vonatkozó súrlódási együtthatója; a töltésanyag hatékony feszültségekhez és nagy alakváltozásokhoz tartozó súrlódási szöge; a tan’cv-hez rendelt parciális tényező (27. táblázat) 4. melléklet: Brit talajerősítési szabvány

111



8.3.2.7 Az altalaj oldalkitérése A töltés alakjából következően kifelé irányuló nyíró feszültségek ébrednek az alatta levő puha altalajban. Ha az altalaj nagyon puha, vastagsága pedig korlátozott, akkor ezek a nyírófeszültségek a 60d. ábra szerint oldalirányú kinyomódást okozhatnak. Ennek megakadályozásához elég hosszú Ls töltésszakaszt kell építeni. A törés lényege az, hogy a töltés alatti talaj oldalirányban kinyomódik (64. ábra). E teherbírási határállapot megelőzéséhez az ilyen mozgás lehetőségét kell korlátozni azzal, hogy elegendően nagy felületű alaperősítéssel megfelelő befogást alakítanak ki. Ehhez két feltételnek kell teljesülnie. Először: az erősítés alsó felületén az általános nyírási ellenállás legyen az altalajban keltett oldalirányú terhekkel szemben. Másodszor: az alaperősítésnek legyen megfelelő húzási ellenállása, hogy ellenállhasson az altalajról átadott nyírófeszültségekből keletkező húzóerőknek, [66, [70]. Az altalaj oldalkitérésének elkerüléséhez kell, hogy legyen (64a. ábra): Rha  Rhp + Rs + RR, ahol az altalaj oldalkitérését okozó felszorzott vízszintes erő; az altalaj passzív ellenállásból adódó, megfelelően csökkentett, vízszintes erő; az altalajban a zc mélységben levő síkon ébredő nyírási ellenállásból adódó, megfelelően csökkentett, vízszintes erő; RR az altalajban az erősítés alsó felületén működő nyírási ellenállás megfelelően csökkentett értéke Különböző zc értékek felvételével végzett számításokkal kell meghatározni azt a minimálisan szükséges Ls hosszat, amely az altalaj oldalkitérésének megakadályozásához szükséges. A számításokat rendszerint drénezetlen talajparaméterekkel végzik. Ha a puha altalaj korlátozott mélységig terjed, drénezetlen nyírószilárdsága pedig mélységtől függetlenül állandó, akkor a 64b. ábrán látható összefüggések szerint a rézsű vízszintes vetületének minimálisan szükséges Ls hossza: Rha Rhp Rs

f fs   1  H  f q  w s  Ls 

1  ' bc  cu

4  cu f ms

 zc

f ms

ahol a talaj térfogatsúlyához rendelt parciális tényező(27. táblázat); a külső terhekhez rendelt parciális tényező (27. táblázat); 1 a töltés anyagának térfogatsúlya; H a töltés legnagyobb magassága; ws a töltéskoronán megoszló terhelés; cu a vizsgált puha altalajréteg drénezetlen nyírószilárdsága; fms a cu-hoz rendelt parciális tényező (27. táblázat); zc a puha altalajréteg méylsége, ha az altalaj korlátozott mélységig terjed és ezen belül függőleges irányban nem változik a drénezetlen nyírószilárdság; ’bc az altalaj és az erősítés közti kapcsolatnak a cu drénezetlen nyírószilárdságra vonatkozó adhéziós együtthatója. Az alaperősítésben keltett, egy folyóméterre eső Trf erő, melyet a talajról átadott, kifelé irányuló nyírás ébreszt:  ' c  L Trf  bc uo e f ms ahol Le az erősítés hossza (64. ábra); cuo az erősítés alsó oldalán levő altalaj drénezetlen nyírószilárdsága; fms a cu-értékhez rendelt parciális tényező (27. táblázat). ffs fq

ÁKMI-2001/03


112



Nagy körültekintéssel kell kiválasztani az erősítés és a puha altalaj közti kapcsolat ’bc adhéziós együtthatóját. Ez a mennyiség ugyanis nem csak az erősítés felületének jellemzőitől függ, hanem az erősítés és a puha altalaj fajlagos alakváltozásának egymás közötti arányaitól is. Ezek összeillősége szükséges, hogy ez az együttható a lehetséges maximális értéket vehesse fel. Különösen akkor van ez így, midőn érzékeny szerkezetű az altalaj, ahol az erősítés megnyúlásának nem szabad túllépnie azt az alakváltozást, amelynél az altalaj drénezetlen nyírószilárdsága mobilizálódik. 8.3.2.8 Általános állékonyságvesztés A vastag, nagyon puha üledékeken alapozott töltések esetében ellenőrizni kell az általános állékonyságot, vagyis azt, hogy nem következhet be valamely mélyen haladó csúszólap mentén forgás jellegű alaptörés, lásd a 60. ábrán, [70]. Az ismert csúszólapos módszerrel - a helyzethez illő parciális tényezőket alkalmazva - vizsgálható ez a lehetséges hatásállapot. 8.3.2.9 Geocellás alaperősítés A geocella háromdimenziós sejtszerkezet, amelyet összekapcsolt cellák sorozata alkot. Ezeket a sejteket közvetlenül a helyükön, a puha altalajon készítik el georácsokból vagy geohálókból, majd szemcsés talajjal töltik meg őket, s így áll elő ez rendszerint 1 m vastag szerkezet. Egy ilyen esetet mutatott vázlatosan az 58. ábra. Az ilyen geocellás alaperősítés együttdolgozik a töltéssel és a) jól összekapcsolódó felületet biztosít a puha altalaj és a szemcsés kitöltő anyag között; b) viszonylag merev alátámasztási felületet ad, mely egyrészt az altalajra hárított terhek egyenletes szétosztását, másrészt az altalajbeli feszültségek egyenletesebb kialakulását biztosítja. E tulajdonságai teszik képessé a geocellás alaperősítést arra, hogy befolyásolja a puha talaj alakváltozását, mivel mobilizálja a maximális nyírószilárdságát, valamint teherbírását. Míg az a geocellás alaperősítés elemezhető a 8.3.2.3 - 8.3.2.7 fejezetekben részletezett módszerek használatával, addig az alatta levő altalaj állékonyságának számítására a 65. ábrán látható csúszólapmezőre alapított módszer használható [72]. A puha altalaj plasztikus deformációit tanulmányozzák e csúszólapmező segítségével és kiszámítják a törőfeszültségét. Ezután ennek a parciális tényezővel csökkentett értékét és a takarási nyomást vetik egybe az egyensúlyi feltételek teljesítése végett, lásd 65. ábrát. A geocellás alaperősítés különösen hatékony megoldás, ha a puha altalajréteg viszonylag vékony, vagyis ha a töltés szélessége nagyobb a puha réteg vastagságának négyszeresénél. Amint a teherbírási feltételek teljesítve vannak, számíthatók a geocellás alaperősítésben keletkező húzóerők az alsó felületén kialakult feszültségállapotok elemzésével [73]. 8.3.2.10 Állékonyság a töltés hosszirányában Helyes eljárás az, ha a töltés hossza mentén minimálisra korlátozzák a kivitelezés folyamán feltöltött részek közötti magasságkülönbségeket. De még ekkor is feltétlenül szüksége van az alaperősítésre, hogy valamelyes állékonyságot teremtsen a töltés hossza mentén és a töltés végeinél. Az ilyenkor szükséges erősítést ugyanúgy - az eddig írottak szerint - kell meghatározni, számításba véve a kivitelezés közben valószínűleg előforduló feltöltési magasságkülönbségeket. 8.3.2.11 Az erősítés megengedett alakváltozásai Az erősítésben kialakuló alakváltozások nem haladhatják meg a használhatósági határállapot figyelembe vételével előre megszabott mértéket. (61. ábra) Az alakváltozásokat a működő terhekből kell kiszámítani. Vannak más mechanizmusok is, pl. az építési folyamatok is keltenek alakváltozásokat, amelyeket nehéz számszerűsíteni. Általános irányelv lehet, hogy az alaperősítésben keletkező max legnagyobb fajlagos alakváltozásnak nem szabad meghaladnia az 5%-ot a rövid idejű használat esetén, és 5-10% között maradjon hosszú távon. A megfigyelések tanúsították, hogy az erősített töltések kielégítően viselkednek e határértékek között, [74]. Ahol töltéseket puha, érzékeny altalajra építenek alaperősítéssel, ott az erősítés legnagyobb megengedhető alakváltozásaiát célszerű csökkenteni, hogy a fajlagos alakváltozások illeszkedjenek az altalajéhoz, lásd 8.3.2.7. ÁKMI-2001/03


113



8.3.2.12 Töltéssüllyedés Az alaperősítés önmagában nem befolyásolja a töltés süllyedésének jellemző értékeit. Ezért a sülylyedéseket a hagyományos eljárások szerint lehet számítani. Az altalaj összenyomódása folytán megnőhet az erősítés nyúlása, így igénybevétele is. Ezért a közép és hosszú távú süllyedések esetleg éppen ellentételezik az erősítés azon igénybevételcsökkenését, amely a töltésállékonyság javulásából következne. 8.3.2.13 Alaperősítésű töltések függőleges szivárgókkal Mind műszakilag, mind gazdaságilag előnyös, ha gyorsítható a puha altalaj konszolidációjának üteme (és ezen keresztül a nyírószilárdsága javulásának sebessége). Például nagyobb terhelésre vehető igénybe az erősítés, ha ennek szükséges időtartama csökken. Számos eljárás van a konszolidáció gyorsítására: mészcölöpök, kavicscölöpök, a felszín leterhelése, vákuumos előterhelés, függőleges drének. Ez utóbbiakra mutat példát az 58. ábra. Az a kedvező sorrend, ha az erősítést függőleges drének elkészülte után helyezik el, mert így elkerülhető az erősítésnek a drének készítése közbeni sérülése. Vannak viszont esetek, amikor elkerülhetetlen az erősítés előzetes elhelyezése, s ekkor számolni kell az erősítés húzási ellenállásának csökkenésével azokon helyeken, ahol a szivárgót átvezetik rajta. A szivárgópaplan működését nem szabad gyengíteni. 8.3.3 Alaperősítés a töltések állékonyságát és süllyedését szabályozó szerkezetek részeként 8.3.3.1 Általános elvek Különböző megoldások vannak arra, hogy miként növelhető a puha altalaj hatékony nyírószilárdsága, és hogy miként szabályozható a kivitelezés utáni konszolidáció. Ilyen lehetőségek: vízelvezetés, injektálás, cölöpözés és teljes talajcsere. A cölöpözés lehetővé teszi, hogy korlátlan magasságú töltések épüljenek tetszőleges kivitelezési ütemben (feltéve, hogy maga a töltésanyag állékony) és a későbbi süllyedések kézben tartásával. Az alaperősítést a cölöpfejek közötti áthidalásként lehet használni, ezzel még jobban elosztva a terheléseket és maximalizálni a puha talajba épített cölöpök előnyeit (59. ábra). 8.3.3.2 Cölöpalapozású töltések alaperősítésének tervezési alapelvei Különféle típusú cölöpök használhatók a töltések alatt. Talajkiszorításos vagy helyben betonozott, cölöpök, fa-, kő/kavics-, injektált kavics-, mész- és tömörítő homokcölöpök. Általában azt feltételezik, hogy a töltés összes terhét a cölöpök továbbítják valamely teherbíró alsó rétegre. Ennél fogva a töltés mechanikai teljesítőképességét és az altalaj tulajdonságait csak a cölöpök típusára és kivitelezésükre való tekintettel kell vizsgálni. A cölöpfejek közötti teret áthidaló erősítés felhasználható arra, hogy a cölöpökhöz továbbítsa a töltés terheit. Az erősítés lehetővé teszi a cölöpök közötti távolság növelését, valamint a cölöpfejek méreteinek csökkentését. Ezen felül az erősítés a töltésanyag önmagát szétcsúsztató vízszintes erőhatása ellen dolgozik, ezzel fölöslegessé válhatnak a töltés szélén a ferde cölöpök, lásd a 66. ábrát, [75], [76]. 8.3.3.3 Határállapotok A teherbírási határállapotok elkerülése céljából vizsgálni kell a következőket:  a cölöpcsoport teherbírása (67a. ábra);  a cölöpcsoport alaprajzi kiterjedése (67b. ábra);  a függőleges terhek áthordása a cölöpfejekre (67c. ábra);  a töltéstest szétcsúszása (67d. ábra);  a cölöpalapozású töltés általános állékonysága (67e. ábra). A használhatóság figyelembe veendő határesetei:  az erősítés túlzott megnyúlása (68a. ábra)  a cölöpalap süllyedése (68b. ábra) ÁKMI-2001/03


114



Ezeket az eseteket részletezik a következő cikkelyek. Az alaperősítés egy folyóméteres sávjában a teherbírási határállapotban fellépő Tr maximális erő: a) a töltés hosszirányában a legnagyobb húzóerő akkora lehet, amekkora a töltés függőleges terhének a cölöpfejekre való átadásához szükséges, ez Trp (lásd 8.3.3.6) b) a töltés keresztirányában a legnagyobb húzóerő a töltés függőleges terhét a cölöpfejre továbbító Trp erőnek (lásd 8.3.3.6) és az oldalirányú széttolódás ellen szükséges Tds erőnek (lásd 8.3.3.7) összege lehet. Annak biztosítására, hogy az erősítés elszakadására vezető teherbírási határállapot nem következik be az erősítés tervezett élettartama alatt, a következő feltételt kell teljesíteni: TD  Tr fn

ahol TD az erősítés ellenállásának 5.3.3 szerint számított tervezési értéke; fn a tönkremenetel gazdasági következményeit számításba vevő parciális tényező. Ahhoz, hogy az említett teherbírási határállapotoknak megfelelő húzóerő az alaperősítésben létre jöhessen, megfelelő kapcsolatnak kell lennie az erősítés és a vele érintkező talaj között. Ezért mindegyik teherbírási határállapotból számított húzóerőhöz ellenőrizendő a hozzá tartozó kapcsolati erő is, biztosítandó, hogy a határállapotból számított húzóerő kialakulhasson az erősítésben, lásd 8.3.3.8 A használhatósági határállapotra megengedhető legnagyobb nyúlás, max legyen a 8.3.3.10 szerinti. 8.3.3.4 Cölöpcsoport teherbírása A gazdaságosság azt kívánja, hogy az egyes cölöpök közötti távolság a lehető legnagyobb legyen. A cölöpcsoport teherbírását a BS 8004 szerint kell megtervezni, tekintettel mindennemű csoporthatás miatti csökkentésre (67a ábra). Ha a cölöpöket négyzethálós elrendezésben készítik, akkor a legnagyobb tengelytávolság s

Qp f fs    H  f q  ws

ahol Qp ffs



H fq ws

a cölöpcsoport minden egyes tagjának teherbírása; a talaj térfogatsúlyának parciális tényezője, 27. táblázat; a töltés anyagának térfogatsúlya; a töltés magassága; a külső megoszló teherhez rendelt parciális tényező (27. táblázat); a külső megoszló terhelés.

8.3.3.5 A cölöpcsoport alaprajzi kiterjedése A cölöpök által elfoglalt terület terjedjen ki a töltésvállakon kívüli részekre is, ezzel biztosítva, hogy se süllyedéskülönbség, se állékonysághiány ne veszélyeztesse a töltéskoronát (67b ábra). A legkülső cölöpfej külső élének helye [77] szerint legyen: L p  H  n  tan p





ahol Lp H n

p

a szélső cölöpfej külső élének vízszintes távolsága a töltés talppontjától (69. ábra); a töltés magassága; a rézsűhajlás (69. ábra); a töltésvállat és a szélső cölöpej külső élét összekötő egyenes függőlegessel bezárt szöge (69. ábra), p=45o-’cv/2, ahol ’cv a töltésanyag belső súrlódási szöge.

8.3.3.6 A függőleges terhek leosztása A töltésből származó függőleges terheket át kell adni a cölöpfejekre (67c ábra). ÁKMI-2001/03


115



Biztosítani kell, hogy a töltéskoronán ne jelenhessenek meg helyi süllyedéskülönbségek (ami az alacsony töltések problémája szokott lenni), ezért ajánlatos, hogy a töltés magassága és a cölöpök közötti távolság elégítsék ki a következő feltételt (70. ábra): H  0,7· (s - a) ahol H a töltés magassága; s a cölöptávolság; a a cölöpfej mérete (feltételezve, hogy a cölöpfej élénél is teljes értékű az alátámasztás). Mivel nagyságrendi különbség van a cölöpök és a körülöttük levő puha talaj alakváltozási jellemzői között, a töltés alapsíkján ható függőleges feszültségek eloszlása nem egyenletes. A talaj átboltozódási hatása folytán nagyobb függőleges nyomás hárul a cölöpfejekre, mint a köröttük levő altalajra. A cölöpfejekre továbbított p’c és a töltés alján számítható ’v átlagos függőleges feszültség aránya a földbe temetett vezetékek méretezésére kidolgozott Marston-képlettel számítható, [78], [79]:

p'c  Cc  a     'v  H 

2

ahol p’c ’v

a cölöpfejekre jutó függőleges nyomás; a felszorzott, átlagos függőleges feszültség a töltés alapsíkján; ’v= ffs···H+fq·ws a töltésanyag térfogatsúlya; a töltés magassága; az egyenletes eloszlású felszíni terhelés; a cölöpfej oldalhossza (illetve átmérője); átboltozódási együttható, melynek értékeit a 28. táblázat tünteti fel.



H ws a Cc

28. táblázat Cc átboltozódási együttható cölöpalapozású töltések alaperősítésének számításához Cölöptípus Cc együttható Álló cölöp (mozdulatlan)1 Lebegő és más cölöpök1

Cc=1,95·H/a - 0,18 Cc=1,5·H/a - 0,07

1): lásd: [80], Útmutató merev, betemetett csővezetékek terheléseinek tervezéséhez

A szomszédos cölöpök közötti szakaszon az erősítés által viselendő megoszló terhelés: H > 1,4·(s - a) esetben: 1,4  f fs    s  a  2 s  a 2   p' /  '  WT  c v   s2  a2





0,7· (s - a)  H  1,4· (s - a) esetben WT 





s  f fs    H  f q  ws s 2  a 2   p' /  '  , c v   2 2 s a

de ha s2/a2  p’c/’v WT=0 ahol WT a szomszédos cölöpök feje közötti erősítés által viselt függőleges megoszló terhelés (70. ábra); ffs a talaj térfogatsúlyának parciális tényezője (27. táblázat); fq a külső terhekhez rendelt parciális tényező (27. táblázat). A nyúlékony erősítés 1 folyóméterén a WT megoszló nyomás által keltett Trp húzóerő (lásd [81] is): Trp  ÁKMI-2001/03

WT  s  a  1 1 2a 6  4. melléklet: Brit talajerősítési szabvány

116



ahol az erősítésben keltett húzóerő (70. ábra); az erősítés fajlagos nyúlása. A kifejezésben Trp és  is ismeretlen. A Trp kiszámításához számításba vesszük a 8.3.3.10 szerint az erősítésben megengedhető legnagyobb nyúlás értékét, és ezzel összhangban az erősítés különböző terhelési szintekhez tartozó teher/alakváltozás jellemzőit. A Trp húzóerő azzal párhuzamosan fejlődik ki, ahogyan az erősítés deformálódik a töltés súlya alatt. Rendes körülmények között ez már a kivitelezés alatt megtörténik, de vannak esetek, mikor az erősítés nem képes deformálódni a kivitelezés közben és ilyenkor csak az altalaj összenyomódása után viseli az erősítés a terheket. A Trp-re adott képlet azokra az erősítésekre használható, amelyek képesek megnyúlni a terhelés hatására, (például a nyújtható polimerek esetében). A nem-nyúlékony (pl. fém) erősítésekhez egy másik összefüggést kell használni a rájuk ajánlható húzási ellenállás számításához. Trp



8.3.3.7 Szétcsúszás Az erősítés legyen képes ellenállni az oldalirányú szétcsúszásból adódó vízszintes erőnek (67d ábra). Ezt az erősítésbeli húzást akkora megnyúlásnak kell kiváltania, amekkora összhangban van a szélső cölöp elmozdulásaival és, hogy ezáltal ne legyen szükség ferde cölöpökre. A töltés kifelé irányuló nyomásának ellensúlyozásához szükséges Tds húzóerő (a 71. ábra szerint): Tds  0 ,5  K a  f fs  H  2  f q  ws  H





ahol az erősítés egy folyóméterében keletkező húzóerő, amely a töltésben fellépő oldalirányú mozgatóerő egyensúlyozásához szükséges;  / 2  ; az aktív földnyomás tényezője K a  tan2  45   cv

Tds Ka





a töltés magassága;  a töltés térfogatsúlya; ws a töltéskoronán egyenletesen megoszló terhelés; ffs a talaj térfogatsúlyához rendelt parciális tényező (27. táblázat); fq a külső terhekhez rendelt parciális tényező (27. táblázat). A Tds kifejlődéséhez az kell, hogy a töltés anyaga ne csúszhasson kifelé az erősítés fölött (71. ábra). Ehhez a következő minimális erősítési hosszra van szükség: H

Le 





0 ,5  K a  H  f fs    H  2  f q  ws  f s  f n

 h

'  tan' cv f ms

ahol az erősítés csúszási ellenállásához rendelet parciális tényező (27. tábla); a tönkremenetel gazdasági következményeit számításba vevő parciális tényező (3. táblázat); h az Le hosszan értelmezett átlagos töltésmagasság; ’ a tan’cv talaj/erősítés közötti súrlódási együttműködéshez tartozó együttható; ’cv a töltésanyag hatékony feszültségállapotban, nagy elmozdulásoknál érvényes súrlódási szöge; fms a tan’cv -hez rendelt parciális anyag-tényező (27. táblázat). És ezen felül ellenőrizni kell a töltésanyag helyi állékonyságát is (lásd 8.3.2.4). fs fn

8.3.3.8 Az erősítés bekötése Az erősítésnek legyen kielégítő kapcsolata a vele érintkező altalajjal a cölöpözött terület szélei környékén. Ezáltal biztosítható, hogy a teherbírási határállapothoz tartozó legnagyobb húzó terhelések (a töltés hossz - és keresztirányában egyaránt) kifejlődhessenek a két külső cölöpsor között. ÁKMI-2001/03


117



A töltés keresztirányában az erősítésnek legalább a következő hosszon túl kell nyúlnia a szélső cölöpsoron:



f n  f p  Trp  Tds

Lb 

 ' 1  tan' cv1

  h   

f ms





' 2  tan' cv2  f ms

  

ahol az erősítés túlnyúlása a szélső cölöpsoron a bekötés biztosításához, lásd 71. ábra; a tönkremenetel gazdasági következményeit számításba vevő parciális tényező (3. táblázat) fp az erősítés kihúzódási ellenállásához rendelt parciális tényező (27. táblázat); Trp a 8.3.3.6 szerint számított felszorzott húzóerő; Tds a 8.3.3.7 szerint számított felszorzott húzóerő; h a vizsgált erősítési hossz fölötti átlagos töltésmagasság;  a töltés anyag térfogatsúlya; ’1 az erősítés és az egyik oldalán levő talaj közti kapcsolatnak a tan’cv1 súrlódási szögre vonatkozó súrlódási együtthatója; ’2 az erősítés és a másik oldalán levő talaj közti kapcsolatnak a tan’cv1 súrlódási szögre vonatkozó súrlódási együtthatója; fms a tan’cv -hez rendelt parciális tényező a 27. táblázat szerint. A töltés hossza mentén is túl kell érnie az erősítésnek a legutolsó cölöpsoron a következő minimális mértékben: Lb fn

Lb 

f n  f p  Trp  '  tan' cv1 ' 2  tan' cv2   h   1  f ms f ms 

   

.

Előfordulhat, hogy a töltés méreteiből következően nehéz lenne kielégítő bekötési hosszat biztosítani a cölöpözött terület széle felé és egyszersmind vízszintes egyenes mentén elrendezni az erősítést, mint azt a 71. ábra mutatja. A probléma egyik lehetséges megoldása, ha a legszélső cölöpsorban a cölöpfejekre állított gabionok sorából alakítanak ki megtámasztó tömböt. Ilyenkor az erősítéssel körülfogják a gabionokat, alattuk átvezetve visszahajtják a töltés anyagába, és ezzel hozzák létre a szükséges kötődési hosszúságot. 8.3.3.9 Általános állékonyság A pilléralapozású töltések általános állékonyságát a hagyományos állékonyságvizsgálati módszerekkel – pl. a BS 6031 szerint – kell vizsgálni, a cölöpök és az alaperősítés jelenléte miatti módosítások számításba vételével (67e. ábra). Az ilyen számítást a hatékony feszültéségi analízisével lehet végezni, számítva a pórusvíznyomásokra, lásd 72. ábra, a rövid távon érvényes állékonyságot viszont drénezetlen körülmények feltételezésével kell ellenőrizni. Az állékonyság biztosításához a töltés alapsíkjának bármely pontjára nézve teljesülnie kell a következő feltételnek: MD  MRS + MRP + MRR ahol MD a töltés alapsíkjának bármely kiválasztott helyére vonatkozó, felszorzott mozgatónyomaték a 72. ábra szerint. MRS a töltés alapsíkjának bármely kiválasztott helyére vonatkozó, a talaj ellenállásából származó, megfelelően csökkentett stabilizáló nyomaték a 72. ábra szerint; MRP a töltés alapsíkjának bármely kiválasztott helyére vonatkozó, a cölöpök hatásából adódó, stabilizáló nyomaték a 72. ábra szerint; MRR a töltés alapsíkjának bármely kiválasztott helyére vonatkozó, az erősítésből származó stabilizáló nyomaték (72. ábra).

ÁKMI-2001/03


118



8.3.3.10 Az erősítés alakváltozása Korlátozni kell az erősítés legnagyobb megengedhető fajlagos alakváltozását, max-ot, hogy biztosan ne jelentkezhessenek süllyedéskülönbségek a töltéskoronán. (68a ábra). Ez gondot jelenthet az alacsony töltések esetében, ahol a talaj nem képes teljes mértékben átboltozódni a töltés belsejében. A húzóerő kialakulásához szükség van az erősítés kezdeti megnyúlására. Célszerű felső határként 6% fajlagos alakváltozást előirányozni azt biztosítandó, hogy a töltésből származó összes teher átkerül a cölöpökre. Az alacsony töltések esetében csökkenthető ez a felső határérték, hogy megelőzzük a töltéskorona mozgáskülönbségeit. Ajánlatos az erősítés (kúszás miatti) hosszú ideig tartó alakváltozását minimális mértéken tartani avégett, hogy ne keletkezhessenek helyi deformációk a töltés koronáján. Célszerű legfeljebb 2% kúszás jellegű nyúlást megengedni az erősítés tervezett élettartamára. 8.3.3.11 Az altalaj süllyedése A cölöpalapnak kell biztosítania, hogy nem fordulhatnak elő túlzott mértékű süllyedések (68b ábra). A túl nagy süllyedések befolyásolhatják az eredményt azzal, hogy a) süllyedéskülönbségek alakulnak ki a cölöpalapozású töltés és a hozzá csatlakozó szerkezetek között; b) megnövelik az alaperősítésben ébredő húzóerőket. 8.4 Erősítés felszínsüllyedésre hajlamos területen 8.4.1 Alkalmazási terület A felszínsüllyedés rendszerint egy felszín alatti üreg összeomlásának eredménye. A föld alatti üreg képződhet természeti folyamatok hatására (pl. karsztos területek eróziója folytán), vagy emberi beavatkozás miatt (talajvízszint-süllyedés, földalatti bányászat stb.) A valamely szerkezet alatt bekövetkező süllyedés következményei a használhatóság csökkenésétől a teljes összeomlásig terjedhetnek, [32]. A töltések, feltöltött területek és burkolatok lényegileg hajlékony szerkezetek. Ezért a süppedés okozta károk minimalizálására alkalmazott megoldásokban általában arra törekednek, hogy a szerkezet függőleges elmozdulásának különbségeit tartsák előre megszabott tűrési határok között. Ebből a szempontból a merev alapszerkezetek éppúgy hatékonynak bizonyultak, mint a talajerősítési eljárások, [20], [82]. 8.4.2 A tervezés alapelvei Az erősítés arra való, hogy korlátozza a süllyedés okozta felszíni deformáció mértékét, 73. ábra. Az erősített töltés alatt, valamivel a kivitelezése után képződött üreg hatása úgy javítható, hogy kitöltik habarccsal az üreget, s ilyenkor az erősítésnek csak időlegesen kell működnie. Ha viszont az élettartam hátralévő részében működnie kell, általános gyakorlat, hogy a nagy értékű létesítmények (pl. autópályák töltései) alatt minden hézagot kitöltenek, míg a kisebb költségű szerkezetek (pl. gyér forgalmú burkolatok) esetében rendszerint nem indokoltak az üregkitöltés költségei. Erősítés kétféle módon lehetséges: lehet a töltésbe épített belső szerkezet, és elhelyezhető alaperősítésként. Belső erősítéskor rendszerint a töltés magasságán belül több erősítő réteget építenek be. Az ilyen megoldás elemzése bonyolult, és a jelen szabvány ezt tovább nem tárgyalja, [28], [29], [83]. 8.4.3 Határállapotok Az erősítés szerepe az, hogy biztosítsa a használhatóság fenntartását, és hogy a teherbírási határállapot (a beomlás) elkerülését. Ezért az erősítés léte az egész töltés használhatósági határfeltételét teljesíti. Az alaperősítés által határállapotban felveendő legnagyobb Tr húzóerő legyen azonos a 8.4.4.5 szerinti Trs értékkel.

ÁKMI-2001/03


119



A teherbírási határállapotban az erősítés által viselt legnagyobb erő: TD  Tr fn ahol TD az erősítés ellenállásának 5.3.3 szerint számított tervezési értéke; fn a tönkremenetel gazdasági következményeit számításba vevő tényező (3. táblázat) Az erősítés legnagyobb megengedhető nyúlásának határa, max a 9.4.4.3 szerint számítandó 8.4.4 A tervezés menete 8.4.4.1 Általános szempontok Míg a most tárgyalt esetekben az erősítés a töltés egészét védi a használhatósági határállapotát bekövetkezése ellen, az erősítés megtervezésekor mindkét határállapotot figyelembe kell venni. Az erősítés elvárt jellemzőinek megtervezésének a következő általános menetet célszerű betartani: a) meghatározandó a burkolat vagy a töltés felszíni deformációinak legnagyobb, még eltűrhető mértéke; b) meghatározandó az üreg tervezéshez alapul veendő D átmérője (74. ábra); c) meghatározandó az erősítés legnagyobb megengedhető nyúlása, amellyel teljesíthető az a) szerinti követelmény; d) meghatározandó az erősítésnek ellenállásának tervezési jellemzői. 8.4.4.2 Elfogadható felszíndeformációk A főutak esetében – kivéve az országos főutakat és az autópályákat – a 74. ábra szerinti legnagyobb felszíndeformációból adódó szintkülönbség ds/Ds 1%-ban korlátozandó. Nem-főutak esetében ez 2% lehet, [84]. A főutakra és az autópályákra ezektől eltérő deformációs határértékek szükségesek. 8.4.4.3 Az üreg tervezési mérete Az üreg átmérőjének tervezési értéke rendszerint a tapasztalat vagy a hasonló körülmények ismeretére alapozva határozható meg, de lehet föld alatti felméréssel és/vagy valószínűségi alapon is megközelíteni. Óvatos értéket kell feltételezni, számítva a jövőben lehetséges süllyedések bizonytalanságaira és az ezek miatti kockázatokra. 8.4.4.4 Az erősítés megengedhető legnagyobb alakváltozása Az üreget áthidaló erősítés behajlott alakja parabolával közelíthető, ebből a legnagyobb megengedhető fajlagos alakváltozása: − sík alakváltozási állapot (vagyis hosszú üreg) esetén:  max 

d 8   s  Ds

2   2H   D    tan d   4 3 D

   

4

,

− tengelyszimmetrikus (pl. kör alaprajzú) hézag esetén:  max 

ahol

max ds/Ds D H

 ÁKMI-2001/03

d 8   s  Ds

2   2H   D    tan d   6 3 D

   

6

az erősítés megengedett legnagyobb fajlagos nyúlása; a töltés- vagy burkolat felszínén megengedhető legnagyobb szintkülönbség, lásd 8.4.4.2; az üreg átmérőjének tervezési értéke(8.4.4.3); a töltés magassága; a töltésanyagban kialakuló hajlásszög (lásd a 74. ábrán), amely körülbelül a súrlódási szögének csúcsértékével egyenlő. 4. melléklet: Brit talajerősítési szabvány

120



8.4.4.5 Az erősítés húzási jellemzői Nyúlékony (pl. polimer) erősítésekben a behajlott állapotra jellemző Trs húzóerő (lásd [81]-ben is):





Trs  0 ,5    f fs    H  f q  ws  D  1 

1 6 

ahol az erősítés egy folyóméterében keletkező húzóerő;  együttható, amely attól függ, hogy az erősítésről – mint alátámasztásról – egy vagy két irányban adódnak-e tovább a terhek;  a töltésanyag térfogatsúlya; H a töltés magassága; ws a töltéskoronán ható egyenletesen megoszló teher; D az üreg átmérőjének tervezési értéke (8.4.4.3);  az erősítés megnyúlása, amely egyenlő max-szal, vagy kisebb nála (8.4.4.4); ffs a talaj térfogatsúlyához rendelt parciális tényező (27. táblázat); fq a külső terheléshez tartozó parciális tényező (27. táblázat). Kör- vagy négyzet-alakú üreg (tehát két irányú áthidalás) esetén =0,67, míg hosszú üreg (csak egy irányú áthidalás) esetén =1,0. A Trs értékét a 8.4.4.4 szerint megállapított fajlagos nyúlásból, vagy a figyelembe vett erősítő anyag tényleges nyúlási tulajdonságainak ismeretében kell számítani (feltéve, hogy ez a fajlagos érték kielégíti a 8.4.4.4 szerinti követelményeket.) A képletben felhasználandó  a nyúlás kezdeti, vagyis a kúszás miatti többletek kialakulása előtti értéke. A közölt képlet nyúlékony erősítésekre alkalmazható. A nem-nyúlékony erősítések esetében más eljárásokat kell felhasználni az erősítés szükséges ellenállásának meghatározásához. Trs

8.4.4.6 Az erősítés kötődése A Trs kialakulásának feltétele, hogy megfelelő kapcsolat jöjjön lére az erősítés és a vele érintkező talaj között. Az ehhez szükséges minimális erősítés-hossz: f n  f p  Trp

Lb 

 ' 1  tan' cv1

  h   

f ms



' 2  tan' cv2  f ms

  

ahol Lb fn fp Trp Tds h

 ’1 ’2 fms

ÁKMI-2001/03

az erősítés túlnyúlása a szélső cölöpsoron a bekötés biztosításához, lásd 71. ábra; a tönkremenetel gazdasági következményeit számításba vevő parciális tényező (3. táblázat) az erősítés kihúzódási ellenállásához rendelt parciális tényező (27. táblázat); a 8.3.3.6 szerint számított felszorzott húzóerő; a 8.3.3.7 szerint számított felszorzott húzóerő; a vizsgált erősítési hossz fölötti átlagos töltésmagasság; a töltés anyag térfogatsúlya; az erősítés és az egyik oldalán levő talaj közti kapcsolatnak a tan’cv1 súrlódási szögre vonatkozó súrlódási együtthatója; az erősítés és a másik oldalán levő talaj közti kapcsolatnak a tan’cv1 súrlódási szögre vonatkozó súrlódási együtthatója; a tan’cv -hez rendelt parciális tényező a 27. táblázat szerint.


121


ÁKMI-2001/03



122


ÁKMI-2001/03



123


ÁKMI-2001/03



124


ÁKMI-2001/03



125


ÁKMI-2001/03



126


ÁKMI-2001/03



127


ÁKMI-2001/03



128

8. Fejezet. GYENGE ALTALAJON ÉPÜLŐ TÖLTÉSEK ALAPERŐSÍTÉSÉNEK TERVEZÉSE

Recommend Documents