Geotechnikai tervezés az EuroCode7 szerint

Síkalapozások – Rekonstrukciós szakmérnöki képzés

k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó Takács Attila – BME Geotechnikai Tanszék i i c n uk a t r g t á s s n d o r Geotechnikai tervezés k á l e i r z t S e z E e k BM szer az EuroCode7 szerint ó t r Ta

Tartószerkezeti Eurocode-ok

k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 2.

Tervezési eljárások

k é Számításon alapuló geotechnikai ansz zés p T é tervezés i iK t e z k e ö k Szokásokon alapuló intézkedések, n r r e é z s m konstrukciók: olyan egyszerűbb feladatokra, ó ak t r a vagySzolyan összetett amelyekre nem érdemes, T slehet más tervezési s é ó feladatokra , amelyekre nem i i c n k a tru t eljárást alkalmazni. g á s s n d o r Modellkísérletek és próbaterhelések: ha k á l e i r z t nincs megnyugtató elméleti megoldás, vagy ha S e z E e ezzel gazdaságosabb megoldás lehet. k M r B sze rMegfigyeléses módszer: bonyolult, elméleti ó t Ta számításokkal nehezen leírható feladatok esetén 3.

(pl. töltés süllyedésmérések)

Általános elvek a számításon alapuló tervezéshez

k é z s s Legyen összhangban az Eurocode 0 és az é n z a p T Eurocode 7 elveivel és ismertetendők a Ké i t e i z k következők: e ö k n r r e vagy é z hatások, melyek lehetnek sterhek m ó k t rpl. önsúlyból a kényszerelmozdulások, vagy a z S T s talajmozgásból i és ó i c n k akőzetek u t talajok, szilárd és egyéb anyagok r g t á s s n d jellemzői o r k á l e i r z t geometriai adatok S e z E e k repedéstágasságok, rezgések r e BMalakváltozások, z s stb. határértékei ó t r a T a számítási modellek 4.

Számításon alapuló gotechnikai tervezés

k é z s 2.4.1. Általános elvek (2) pontja: s é n a épz T „Figyelembe kell venni, hogy a talajviszonyok i iK t e z k e ismerete függ az elvégzett geotechnikai ö k n r r e é z vizsgálatok mennyiségétől és minőségétől. s m ó ak t r a z és a kivitelezés Ezen ismeretek megszerzése S T s s é ó i szakszerű irányítása általában sokkal i c n k a u t r g fontosabb az alapvető követelmények t á s s n d o r teljesítéséhez, mint a számítási modellek és a k á l e i r z t S parciális tényezők pontossága.” e z E e k BM szer ó t r Ta 5.

Hatások tartósságuk szerint

k é Állandó hatás (G): egy adott referencia-nsz zés a p T é időszakon belül nagy valószínűséggel mindig i iK t e z k működik vagy monoton növekedéssel éri el a e ö k n r r e határértékét. é z s m ó k t r a Esetleges hatás (Q): időbeli változása nem a z S T hanyagolható el,iés iss monoton és nem ó i c n k a (A): u t Rendkívüli hatás rövid ideig ható, de r g t á s ds kon hatás, mely a tervezési jelentősárnagyságú l talatt e esetleg felléphet i r élettartam z S e z E ke hatás (AE): földrengésből származó MSzeizmikus r e B hatás z s ó t r Ta szeizmikus hatások, hóterhek: esetleges és/vagy rendkívüli 6.

víz által előidézett hatások: állandó és/vagy esetleges

A geotechnikai hatások I.

k é z s s a talaj, a kőzet és a víz súlya, é n a épz T az altalajban működő feszültségek, a K i t e i z k földnyomások, a talajvíz nyomása, a e ö k n r r e szivárgási nyomás, é z s m ó k t r a nyílt felszínű vizek nyomása, beleértve a a z S Tjégteher, hullámzás hatását, a s s é ció i nforgalmi k terhek, kikötési erők térszíni terhek, a u t r g t á s partfalakdesetében, s n o r k á l e eltávolított térszíni terhek vagy földkiemelés, i r z t S e z E alábányászás vagy más üregfejtés, ill. e k r e BMalagútépítés miatt bekövetkező elmozdulások, z s ó t r növényzet, a klíma- vagy nedvességtartaloma T változás miatti duzzadás vagy zsugorodás, 7.

A geotechnikai hatások II.

k é z s s talajtömegek kúszása vagy csúszása vagy é n z p süllyedése által okozott szerkezetiti Ta é K e i elmozdulások, z k e ö k n r r e lepusztulás, mállás, diszperzió, öntömörödés é z s m ó k t vagy kioldódás által okozott elmozdulások, r a a z S vagy dinamikus T rezgés földrengés, robbanás, s s é ció i terhelés okozta elmozdulások, ngyorsulások, k a u t r g t á s hőmérsékleti hatások, beleértve a fagyhatást, s n d o r k á l t-revagy megtámasztó elemek a horgonyok i z S e előfeszítéséből származó erők, z E e k M r e B a negatív köpenysúrlódás cölöpökön. z s ó t r Ta 8.

Tervezési és reprezentatív érték

k é z s s Hatások tervezési értéke: Fd=gF·F é n rep a épz T i t K Reprezentatív érték: F =ψ·F e rep k i z k e ö k n r r Karakterisztikus érték: Fk e é z s m ó k t r a a z A gF parciális tényező lehet: T sS s é ó i i c - gG az állandóanjellegűkhatásokra u t r g t á s - gQ az esetleges jellegű hatásokra s n d o r k á l e i r z t S ze A ψEegyidejűségi vagy kombinációs tényezők: e k M r e B - ψs0z: a karakterisztikus teherszint tényezője ó t r Ta - ψ1 : a gyakori teherszint tényezője 9.

- ψ2 : a kvázi-állandó teherszint tényezője

Parciális tényezők a hatásokhoz (γF) vagy az

igénybevételekhez (γE)

k é z s s é n a épz Értékcsoport T i iK t A hatás Jel e z A2ök A1ke n r r e é z s m ó 1,35ak 1,0 kedvezőtlen t r aγ Sz Állandó T s 1,0 s kedvező 1,0 é ó i i c n k a tru t g kedvezőtlen 1,5 1,3 á s s n Esetleges γ d o r k á l e kedvező 0 0 i r z t S e z E e k M r e B sz ó t r Ta G

Q

10.

Hatások kombinációi teherbírási határállapotban

k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö γ ⋅ G "+" γ ⋅ P "+" γ ⋅ Q "+" γ k ∑ ∑ G, j k, j P Q,1 k,1r Q,i ⋅ψ 0,i ⋅ Qk,i n r e z j≥1 i >é 1 s m ó ak t r a z S T s ⎧∑ γ G, j ⋅ Gk, j "+" γ P ⋅ P i"+é"sγ Q,1 ⋅ψió 0,1 ⋅ Qk,1 "+" ∑ γ Q,i ⋅Ψ 0,i ⋅ Qk,i c n uk ⎪ j ≥1 i >1 a t r g ⎨ t á s s ⋅ ⋅ + ⋅ ξ γ G " " γ P P n "+" γ Q,1 ⋅ Qk,1 "+" ∑ γ Q,i ⋅ψ 0,i ⋅ Qk,i ⎪∑ j G, j rd k, j o k á i >1 l ⎩ j ≥1 e i r z etS z E e k M r e B sz ó t r Ta

?

11.

ξ – a kedvezőtlen értelmű G állandó hatás csökkentő tényezője „+” – kombinálandó a …-val, P – feszítőerő, Σ – „kombinált hatás” kifejezést jelöli

Hatások kombinációi használhatósági határállapotban

k é z s s Ψ Karakterisztikus:∑ Gk, j "+" P "+" Qk,1 "+" ∑ é 0, i ⋅ Qk, i n a épz i ≥1 i >1 T i iK t e z k e Általában irreverzibilis határállapotok esetén használják. ö k n r r e é z G "+" P "+" Ψ ⋅ Q "+" ∑Ψ 2,i ⋅ Qk,i s ∑ k, j 1,1 k,1 m Gyakori: ó rt zak j ≥1 i >1 a T sS s é ció esetén használják i Általában reverzibilis határállapotok n uk a t r Gk, j "+" P "+" ∑Ψ 2,i ⋅ Qk,i g t ∑ á s Kvázi-állandó: s n j ≥1 i >1 d o r k á l e i Általában tartós hatások esetén, és a tartószerkezet r z t S e z megjelenésével (küllemével) kapcsolatban használják. E e k M r e B sz ó t r Parciális tényező: gF=1,0 a T 12.

„+” – kombinálandó a …-val, P – feszítőerő, Σ – „kombinált hatás” kifejezést jelöli







Talajjellemzők

k é z A talajjellemzők karakterisztikus értékének s s é n a épz meghatározása a geotechnikai tervezés T egyik i iK t leglényegesebb része. e z k e ö sok geotechnikai paraméter nem valódi állandó, hanem a k n r r e é feszültség és az alakváltozás függvénye, z s m ó k t a talaj, ill. a kőzet szerkezete más r (pl. repedések) a a z T s Sés mást a szerepet játszhat a vizsgálatban s é ció geotechnikai szerkezetben, i n k a u t időhatások, g r t á s s n a talaj vagy szilárdokőzet szilárdságának csökkenése a d r k á l e szivárgó víz hatására, i r z t S e aEdinamikus hatások gyengítő következményei, z e k M r a vizsgált talaj, ill. szilárd kőzet ridegsége vagy e B deformálhatósága, z s ó t ra geotechnikai szerkezet megvalósításának módszere, a T 15.

a kivitelezés szakszerűségi színvonalának kihatásai a

kivitelezésnek a talajtulajdonságokra gyakorolt hatásai.

Talajjellemzők statisztikai feldolgozása


Karakterisztikus érték

k é z s s é n eloszlás: általában normális vagy log-normális a épz T i iK t e Xk=Xm(1±kn·vx) ez k ö k n r r e é z s m Xm a várható érték (átlag) tó k r a a z S vx a variációs tényező: s T vx=sx/X sm é ó i i c n sx a szórás k a tru t g á s s n d o r k á paraméterek: „ismert” v. l t-rstatisztikailag e i z S e z „ismeretlen” E e k M er Bértelmezhetjük: z átlagértékre v. szélsőértékre s ó t r a Tóvatos becslés: 5 %-os küszöb 17.

kn tényező

k é z s s é n a A-Iépz T i iK t e z k e A-II. ö k n r r e é z B-I. s m ó ak t r B-II. a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r a minták száma (n) Ta 4

ismeretlen szórás

3,5

kn tényező

3

2,5 2

ismert szórás

1,5

5%-os v alószínűségi szint (szélsőértékhez)

1

50%-os v alószínűségi szint (átlagértékhez)

0,5 0

1

18.

10

100

Közelítő-módszer

k é z s s é n Xk=Xm(1-0,5·vx) a épz T i t K e i (Schneider, 1997) z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T eredete: (- normális eloszlás) s s é ó i i c n k a „ismert” - stat. paraméter u t r g t á s s n d o r átlagérték k á l t-re i z S e z E n=10 minta → k =0,52 e n k BM szer ó t r Ta 19.

Variációs tényezők


Talajjellemzők tervezési értéke

k é z s A geotechnikai paraméterek tervezési aértékeit n pzés T é i (Xd) vagy a karakterisztikus értékekből kell t K e i z k e ö meghatározni az alábbi képlettel: k n r r e é z s m ó k t X d = XTka/rγ M Sza s s é ó i i c n k a kell vagy közvetlenül becsülni, ekkor a u t r g t á s s n megkövetelt biztonsági szint szempontjából a d o r k á l e i r z parciális tényezők nemzeti mellékletben ajánlott t S e z E e értékeit célszerű irányadónak tekinteni. k M r B sze ó t r Ta 21.

Geometriai adatok

k é z s s terepmagasság é n a épz T i iK t térszín hajlása e z k e ö k n r r vízszintek e é z s m óhelyzete k t r a réteghatárok magassági a z S T s s é ó földkiemelési szintek i i c n k a u t r g t geotechnikai szerkezet méretei á s s n d o r k á l e i r z a =a +Δa t S d nom e z E e k M r Δa: az egyes konkrét szerkezetekre vonatkozó e B sz ó ajánlások szerint t r a Tpl. támfalak esetén Δa=min.(0,1h; 0,5m) 22.

Talajvíz

k é z s s GWLk = Becs. max. (Émax) é n a épz T i 1%-os t K pl. Budapest Építéshidrológiai Atlasza: e i z k e ö k valószínűségű, 100 évente egyszer előforduló n r r e é z s m vízszintek ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a trvízszint GWLd = mértékadó (TM) u t g á s s n d o +abe(É -Émin) ≥ Émax+50 cm TM=Émax r max k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 23.

Határállapotok

k é z s s Teherbírási határállapotok (ultimate limit states): é n a épz T i szerkezeti t K Összeomlással vagy hasonló jellegű e i z k e ö k tönkremenetellel járó határállapotok (törés n r r e é z s m jellegű tönkremenetel). rtó k a a z S T Használhatóságiéhatárállapotok (serviceability s s ó i i c n limit states): ta k u r g t á s s n A tartószerkezet vagy egy tartószerkezeti elem d o r k á l e i r olyan állapotai, melyeken túl a használattal z t S e z E e kapcsolatos, előírt követelmények már nem k M r e B teljesülnek. z s ó t r a T 24.

Teherbírási határállapotok

k é z s EQU (equlibrium) az egyetlen merev testnek tekintett tartószerkezet s é n a épz vagy talajtömb állékonyságvesztése, melynek bekövetkezésekor T i inem t K az ellenállást a szerkezeti anyagok és a talaj szilárdsága e z k e befolyásolja jelentősen. ö k n r r e é elemek, pl. z s m STR (strength) tartószerkezet vagy aótartószerkezeti k t r a a zbelső törése vagy a síkalapok, a cölöpök vagy az alapfalak S T s s túlzott alakváltozása, melynek bekövetkezésekor az ellenállást a é ó i i c n szerkezeti anyagok a szilárdsága jelentősen befolyásolja. k u t r vagy túlzott alakváltozása, melynek g t GEO (geotechnic) a talaj törése á s s n d o r következésekor az ellenállást a talaj vagy a szilárd kőzet k á l e i r szilárdsága jelentősen befolyásolja. z t S e z E UPL (uplift) e a tartószerkezet vagy a talaj egyensúly-vesztése a k r e (felhajtóerő) vagy más függőleges hatás miatti BMvíznyomás z s folytán. ó felúszás t r a T HYD (hydraulic) hidraulikus gradiens által a talajban okozott 25.

hidraulikus felszakadás,belső erózió vagy buzgárosodás

EQU határállapot vizsgálata

k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r Csak a szilárd kőzeten állózeszerkezetek (pl. é s m ó k t alaptestek, támfalak) kiborulásának r a a z S T használjuk! vizsgálatakor s s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k BM szer ó t r Ta 26.

Példák GEO határállapotra támfalak esetén k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer Támfalak tönkremenetele az alapjuk alatti talajtörés miatt. ó t r Ta 27.

Példák STR határállapotra támszerkezetek esetén k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó Támszerkezetek szerkezeti tönkremenetelének módjai. t r Ta 28.

Példák UPL határállapotra

k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m óKönnyű töltés k t felúszása árvízkor r a a z T sS s ó i Beágyazott üres szerkezeti é c n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k BM szer ó t r Felúszás ellen lehorgonyzott szerkezet Ta Földkiemelés aljának felúszása

1 – talajvíz tükör 2 – vízzáró felület 3 – könnyű töltésanyag

1 – talajvíz tükör 2 – vízzáró felület

1 – talajvíz tükör 5 – homok 9 – horgonyok

29.

4 – eredeti térszín 5 – homok 6 – agyag 7 – kavics

Alapkövetelmények

k é z s s é n a épz T iállapotra t K Valamennyi geotechnikai tervezési e i z k e ö k vonatkozóan igazolni kell,erhogy egyetlen, n r é z s m veszélyesnek vélelmezhető ó akhatárállapot t r a z S T túllépése ssem következik be. s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k BM szer ó t r Ta 30.

Teherbírási határállapotok vizsgálata

k é z s s é n a épz T i t e alapelv: Ed ≤ Redz öki K k n r r e é z s m ó ak t r a tervezési z Ed: az igénybevételek értéke S T s s é ó i i c Rd: az ellenállások tervezési értéke n k a u t r g t á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e E k M r d e B Kihasználtság: Λ = z s ó t Rd r a T 31.

A tervezés elve

k é z s s é n z a p T F= hatás Ké i t e i z X= szilárdság k e ö k n r g= rparciális tényező e é z s m ó k= karakterisztikus k t r a a z E= igénybevétel S T s s é ó R= ellenállás i i c n uk a a= méret t r g t á s s d= tervezési n d o r k á l e i r z t S e z E e k BM szer ó t r Ta 32.

Tervezési módszerek (DA) design approach

k é z s s é n A(ction) ”+” M(aterial) ”+” R(esistance) a épz T i iK t e z k e ö k n r r e A → hatás (nem teher!) é z s m ó k t r a M → anyagjellemzők a z S T s s é ó i Ri → ellenállás c n k a tru t g Nemzetisámelléklet(ek)ben meghatározott! s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 33.

DA-1

k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k a magyar nemzeti melléklet szerint n r r e é z s m ó ak t r a nem használjuk! z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 34.

DA-2*

k é z s s é n Kombináció: A1 „+” M1 „+” TR2 a épz i iK t e síkalapok, cölöpök, támszerkezetek, horgonyok és z k e ö k n r r bármely más geotechnikai szerkezet tervezéséhez. e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 35.

Parciális tényezők a DA-2* esethez I. k é z s s é n a épz Értékcsoport T i iK t A hatás Jel e z A2ök A1ke n r r e é z s m ó 1,35ak 1,0 kedvezőtlen t r aγ Sz Állandó T s 1,0 s kedvező 1,0 é ó i i c n k a tru t g kedvezőtlen 1,5 1,3 á s s n Esetleges γ d o r k á l e kedvező 0 0 i r z t S e z E Parciális tényezők az igénybevételekhez (γE) e k BM szer ó t r M1 g =1,0 a M T G

Q

36.

Parciális tényezők DA-2* esethez II.

k é z s s é n a épz Értékcsoport Geotechnikai Az ellenállás T Jel eti K i szerkezet típusa z R2 ök R3 e k n r r e Talajtörési é1,4 z s 1,0 γ m R;vk ellenállásrtó a a z Síkalap T s Sγ Elcsúszási s 1,0 é ció R;h 1,1 ellenállás i n uk a t r Talajtörési g t á s 1,4 1,0 γR;v s n ellenállás d o r k á l e i r Elcsúszási z Támszerkezetek t S 1,1 1,0 γR;h e z ellenállás E e k BM szer Földellenállás 1,4 1,0 γR;e ó t r Az ellenállások (γR) parciális tényezői Ta 37.

különböző geotechnikai szerkezetek esetében

DA-3

k é Kombináció: A2 „+” M2 „+” R3 ansz zés p T é i iK t Rézsűk és bármely geotechnikai szerkezet e z k e ö k általános állékonyságának vizsgálatára n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á l t-re i z S e z E e k BM szer ó t r Ta 38.

Parciális tényezők a DA-3 esethez I.

k é z s s é n a épz Értékcsoport T i iK t A hatás Jel e z A2ök A1ke n r r e é z s m ó 1,35ak 1,0 kedvezőtlen t r aγ Sz Állandó T s 1,0 s kedvező 1,0 é ó i i c n k a tru t g kedvezőtlen 1,5 1,3 á s s n Esetleges γ d o r k á l e kedvező 0 0 i r z t S e z E Parciális tényezők a hatásokhoz (γF) e k BM szer ó t R gR=1,0 r a T G

Q

39.

Parciális tényezők a DA-3 esethez II. k é z s s Talajparaméter Jel Érték é n a épz T i 1,35 t K Hatékony súrlódási szöga γϕ’ e i z k e ö k n r r 1,35 Hatékony kohézió γ e é c’ z s m ó k t 1,5 Drénezetlen nyírószilárdság ar γzcua S T s s é ó i Egyirányú nyomószilárdság 1,5 i γqu c n k a u t r t s Térfogatsúly ság 1,0 γγ n d o r k á l ta-rtan e ϕ’-re alkalmazandó. a Ez a tényező i z S e z E e k parciális tényezői (γM) BM szerTalajparaméterek rézsűk és bármely szerkezet ó t r a általános állékonyságának vizsgálatához T 40.

Parciális tényezők (UPL, EQU és HYD)


Használhatósági határállapot (SLS)

k é z s alapelv: Ed ≤ Cd Tan pzés é i t K e i z k e ö k n r Ed: a vizsgált mozgásjellemző, mint r e é z s m ó k t igénybevétel (számított) értéke r tervezési a a z T sS s é ció Cd: a vizsgált mozgásjellemző határértéke i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k BM szer ó t r Ta 42.

Alapmozgások

k é z A B C D s s é s = süllyedés an z p T é ds = süllyedéskülönbség i t K e i z k e s θ =k elfordulás ö n r r e é δ s α = szögforgás z s Θ m ó k t ω r a α a z T s SA B C D s é ó i i c n k a tru t g s Lsá n d o r β k á l e i rC A Sz B D t e z E e k Δ = relatív lehajlás M r e B sz Δ /L = lehajlási viszonyszám ó t r a ω = dőlés Δ T max

max

max

max

AB

max

max

43.

β = relatív elfordulás (szögtorzulás)

Összefoglalás-változások

k é z s Az Eurocode 7 a biztonság kérdését újabb felfogás s é n a épz szerint értelmezi T i iK t e a parciális tényezők meghatározásakor a biztonsági z k e ö k n r szintet többé-kevésbé az eddig használt biztonsági r e é z s m szinthez igazították (globálistbiztonság) ó ak r a zkötöttséget ír elő a számítási eljárásokra szigorúbb S T s s é ó i megengedi új, de n kellően bizonyított módszerek i c k u használatát gta r t á s s n ösztönöz radkorszerű számítógépes programok o k á l t-(pl. e véges elemes módszer) i r használatára z S e z aEtalajjellemzők karakterisztikus értékének e k r e vonatkozóan új eljárásokat ír elő (a BMmeghatározására z s gyakorlatban már korábban is hasonló ó tervezői t rmegfontolásokat alkalmaztak) a T 44.

Számításon alapuló geotechnikai tervezés k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r [email protected] a z S T s s é ó i i c n k a tru t g á s s n d o r k á lKöszönöm e i r z a figyelmet! t S e z E e k M r e B sz ó t r Ta 45.

Geotechnikai tervezés az EuroCode7 szerint

Recommend Documents