dr. Szepesházi Róbert Széchenyi István Egyetem, Gyır Az új, európai, geotechnikai szabványok, különös tekintettel az Eurocode 7-re
Az Eurocode 7 geotechnika alapszabványa II. Geotechnikai szerkezetek, tevékenységek tervezése
5. Földanyagok beépítése, víztelenítés, talajjavítás és -erısítés
5. Földanyagok beépítése, víztelenítés, talajjavítás és -erısítés Földanyagok beépítése anyagválasztás, beépítési módszer, ellenırzési eljárások Víztelenítés szempontok megfigyelés Talajjavítás, - erısítés szempontok
A víztelenítés módja feleljen meg a következıknek: – földkiemelések oldalfala és feneke állékony maradjon – a szomszédos szerkezetek meg nem engedhetı süllyedése, károsodása ne következzen be – ne okozzon a földkiemelés falán vagy fenekén túlzott szemcsekimosódást – ne távozhassanak túlzott mennyiségben talajszemcsék – a kiemelt vizet általában kellı távolságban kell kiereszteni – a vízszintek és pórusvíznyomások munka közben ne ingadozzanak – legyen bıséges a szivattyúzási kapacitás és tartalék – a talajvíz visszaengedésekor elkerülendı az érzékeny szerkezető talajok, például laza homok roskadása – túlzott mennyiségő szennyezett víz ne áramolhasson a vízkiemelés felé – túlzott mennyiségő vizet ívóvízszolgáltató vízgyőjtıbıl ne vegyenek ki
tömörségellenırzés módszerei egyeztetett technológia ellenırzése száraz térfogatsőrőség mérése tömörítı eszköz süllyedésmérése tárcsás terhelés szeizmikus vagy dinamikus mérés
6. Síkalapozás
6. Síkalapozás 6.1. Általános elvek 6.2. Határállapotok 6.3. Hatások és tervezési állapotok 6.4. 6.5. 6.6. 6.7. 6.8.
Tervezési és kivitelezési szempontok Tervezés teherbírási határállapotra Tervezés használhatósági határállapotra Alapozás szilárd kızeten; kiegészítı tervezési szempontok Síkalapok tartószerkezeti tervezése
Síkalapozás az EC 7 szerint Általános értékelés • idehaza is megszokott követelmények, módszerek kis eltérésekkel és csekély gyakorlati kihatással • szisztematikus szempontrendszer • jó méretezési elvek • konkrét módszerek mellékletekben
Síkalapok határállapotai – az általános állékonyság elvesztése; – az alap alatti talajtörés, átfúródás, kipréselıdés; – tönkremenetel elcsúszás miatt; – a tartószerkezet és az altalaj együttes tönkremenetele; – a tartószerkezet tönkremenetele az alap mozgása miatt; – túlzottan nagy süllyedések; – túlzottan nagy megemelkedés duzzadás, fagy vagy más ok miatt; – elfogadhatatlan mértékő rezgések.
Az alapsík mélységét a következık figyelembevételével kell megválasztani: – a megfelelı teherbírású réteg elérhetısége; – az a mélység, ameddig az agyagtalajoknak a szezonális idıjárásváltozások vagy a fák és bokrok miatt bekövetkezı duzzadása vagy zsugorodása észlelhetı mozgásokat okozhat; – az a mélység, amely fölött a fagy károsodást okozhat; – a talajvíz szintje és a felmerülı problémák, ha az alapozáshoz végzendı földkiemelés e szint alá kerül; – talajmozgások vagy a teherbíró réteg szilárdságcsökkenése vízszivárgás, klimatikus hatások vagy az építési mőveletek miatt; – a földkiemelés hatása a szomszédos alapokra vagy tartószerkezetekre; – az alapok közelében közmővezeték számára a késıbbiekben várható földkiemelések; – az építmény által átadott magas vagy alacsony hımérséklet; – az esetleges aláüregelıdés; – száraz éghajlatú területeken a hosszantartó aszályos, majd az ezt követı csapadékos idıszak miatti víztartalom-változások hatásai a térfogatváltozó talajok tulajdonságaira; – oldódó anyagok, pl. mészkı, agyagkı, gipsz kısó jelenléte.
Méretezési elvek, ajánlások • Talajtörés ellenırzése – számítás (törıfeszültség drénezett vagy drénezetlen terhelésre) – féltapasztalati (közvetett) módszer (pl. szondázás alapján) – valószínősített ellenállás (tapasztalati értékek) • Külpontosság korlátozása – szélesség, átmérı harmadánál nagyobb külpontosságra óvintézkedések • Tartószerkezet károsodása süllyedés miatt (teherbírási határállapot!) • Süllyedésszámítás – – – –
merevség figyelembevétele ajánlott határmélység (20 %-os elv) süllyedéskülönbségek a teherváltozások és az altalaj heterogenitása miatt 50 %-nál nagyobb teherbírás-kihasználtság esetén nem-lineáris modellel
• Tartószerkezeti méretezés – – – –
merev alap: lineáris talpfeszültség-eloszlással hajlékony alap: rugalmas féltér- vagy rugómodell ágyazási tényezı: süllyedésszámításból a tehereloszlás változására is ügyelve véges elemes analízis „pontos számításként” ajánlva
Síkalap teherbírása
Teherbírási képlet
MSZ 15004
σ T = aB ⋅ γ1 ⋅ B ⋅ NB ⋅ iB ⋅ jB + a ⋅ γ 2 ⋅ t ⋅ Nt ⋅ i t ⋅ j t + a ⋅ c ⋅ Nc ⋅ ic ⋅ jc
EC-7
R / A = s γ ⋅ γ ⋅ B ⋅ N γ ⋅ i γ ⋅ b γ ⋅ 0,5 + s q ⋅ q ⋅ Nq ⋅ iq ⋅ b q + s c ⋅ c ⋅ Nc ⋅ ic ⋅ b c
Teherbírási tényezı MSZ 15004
NB = (Nt + 1) tg ϕ
Nt = eπ⋅tgϕ tg2(45°+ ϕ/2)
Nc = (Nt - 1) ctg ϕ
EC-7
Nγ = 2 (Nt - 1) tg ϕ
Nq= eπ⋅tgϕ tg2(45°+ ϕ/2)
Nc = (Nq - 1) ctg ϕ
Alaki tényezı MSZ 15004 EC-7
aB = 1 - B/3L sγ = 1 - 0,3 (B/L)
a = 1 + B/2L sq = 1 + (B/L) sin ϕ
sc = (sq Nq - 1)/(Nq - 1)
MSZ 15004 EC-7
σ T = aB ⋅ γ1 ⋅ B ⋅ NB ⋅ iB ⋅ jB + a ⋅ γ 2 ⋅ t ⋅ Nt ⋅ i t ⋅ j t + a ⋅ c ⋅ Nc ⋅ ic ⋅ jc R / A = s γ ⋅ γ ⋅ B ⋅ N γ ⋅ i γ ⋅ b γ ⋅ 0,5 + s q ⋅ q ⋅ Nq ⋅ iq ⋅ b q + s c ⋅ c ⋅ Nc ⋅ ic ⋅ b c
A terhelı erı ferdeségét figyelembe vevı tényezı MSZ 15004
iB = (1 - f)3
it = (1 - 0,7 f)3
ic = it - (1 - it) / (Nt - 1)
f = tg µ = Qh / Qv
EC-7
iγ = (1 - f)m+1 f = H / (V + A c ctg ϕ)
iq = (1 - f)m
ic = iq - (1 - iq) / (Nc tg ϕ)
H vízszintes erı párhuzamos B-vel 2 + (B / L ) mB = 1 + (B / L )
L-lel mL =
2 + (L / B) 1 + (L / B)
sávalap (L>>B)
2,0
1,0
pontalap (L=B)
1,5
1,5
MSZ 15004 EC-7
σ t = aB ⋅ γ1 ⋅ B ⋅ NB ⋅ iB ⋅ jB + a ⋅ γ 2 ⋅ t ⋅ Nt ⋅ i t ⋅ j t + a ⋅ c ⋅ Nc ⋅ ic ⋅ jc R / A = s γ ⋅ γ ⋅ B ⋅ N γ ⋅ i γ ⋅ b γ ⋅ 0,5 + s q ⋅ q ⋅ Nq ⋅ iq ⋅ b q + s c ⋅ c ⋅ Nc ⋅ ic ⋅ b c
Az alapsík ferdeségét figyelembe vevı tényezı MSZ 15004 EC-7
bq = bγ = (1 – α tg ϕ)2
bc = bq - (1 - bq) / (Nc tg ϕ)
A terep ferdeségét figyelembe vevı tényezı MSZ 15004 EC-7
jt = jΒ = (1 - tg ε / tg ϕ)2
jc = jB - (1 - jq)/(Nc × tg ϕ)
7. Cölöpalapozás
7. Cölöpalapozás 7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. 7.6. 7.7. 7.8. 7.9.
Általános elvek Határállapotok Hatások és tervezési állapotok Tervezési módszerek és tervezési szempontok Cölöpök próbaterhelése Tengelyirányban terhelt cölöpök Keresztirányban terhelt cölöpök Cölöpök tartószerkezeti tervezése Az építés mőszaki felügyelete
Cölöptervezés az EC 7 szerint Általánosságok, érdekességek, újdonságok • • • • • • • • • • • • • • •
cölöpözött lemezalapra nem vonatkozik határállapotok mint a síkalap esetében + húzás és keresztirányú terhelés a cölöpöket körülvevı talaj különbözı elmozdulásainak hatása a körülmények (terhelés idıtartama, térszín) változásának értékelése cölöptípus, anyag, méret, készítés megválasztásának szempontjai tervezési módszerek (stat. és din. próbaterhelések, számítások, adaptáció) egyedi cölöpök és cölöpcsoportok vizsgálatának elıírása próbaterhelés kötelezettsége, lehetısége, idıpontja, száma, jellege, szabályai teherbírási határállapot, törés értelmezése (s=0,1D) a cölöpök együttdolgozása az összefogástól függıen speciális (szélesített talpú, csı-) cölöpök speciális vizsgálata a cölöpellenállás karakterisztikus értéke és a korrelációs tényezı keresztirányú teherbírás a cölöpmerevség függvényében tartószerkezeti tervezés (korrózió, lehajtás, tárolás, kihajlás, cölöpözési terv és jegyzıkönyv követelményei
Cölöptervezés az EC 7 szerint A cölöpök körüli talaj különbözı elmozdulásainak hatásai • negatív köpenysúrlódás – elmozdulások megállapítása, kölcsönhatás elemzése, – maximális érték a palástellenállásból vagy a külsı teherbıl – az egyéb hatások egyidejőségének értékelése – figyelembe vétele próbaterheléskor
• keresztirányú hatás – töltésben vagy mellette, – földkiemelés mellett, – kúszó rézsőben, – földrengés esetén, – ferde cölöpön süllyedı talajban
• megemelkedés – duzzadó talaj – építési hatások
Negatív köpenysúrlódás • Okai: felszíni teher, verés okozta pórusvíznyomás-többlet, fiatal feltöltések összenyomódása önsúly hatására, feltöltés roskadása, talajvízszint csökkenése, szerves talajok másodlagos összenyomódása • Jellemzıi: 5-10 mm süllyedés is elegendı a mobilizálódáshoz, neutrális szint függ a biztonságtól, a teherbírási összetevık arányától és mobilizáló mozgásuknak a felszínsüllyedéshez viszonyított arányától, süllyedési, nem teherbírási probléma, mert elegendıen nagy mozgás után már nem lehet negatív köpenysúrlódás, a hasznos, esetleges terhek nem okoznak gondot, cölöpcsoportban a helyzet kedvezıbb • Védekezési lehetıségek: elıterhelés a konszolidáció kivárásával (de a ∆s/∆t<1cm/hó nem jó korlát) cölöpköpeny kikapcsolása védıcsıvel, kenéssel kellıen nagy biztonság a töréssel szemben ésszerő építésütemezés felszerkezet süllyedéstőrésének növelése
cölöp
köpenysúrlódás
q
süllyedés
s
cölöperı
cölöpellenállás
negatív köpenysúrlódás talaj
cölöpterhelés
átmeneti zónák felsı (negatív)
neutrális szint
alsó (pozitív) pozitív köpenysúrlódás
z
cölöp
z
z
q Rb
A negatív köpenysúrlódás értelmezése ∆s s
Q
Cölöptervezés az EC 7 szerint: típus, anyag, méret, technológia megválasztásának szempontjai • • • • • • • •
a talaj- és talajvízviszonyok, akadályok a cölöpözéskor keletkezı feszültségek a cölöp épségének megırzésének és ellenırzésének lehetıségei a módszer és sorrend hatása a kész cölöpökre, szomszédos szerkezetekre a betartható tőréshatárok a talajban elıforduló vegyi anyagok káros hatásai a különbözı talajvizek összekapcsolódásának lehetısége a cölöpök kezelése és szállítása
• • • • • • • • • • •
a cölöpök távolsága a cölöpcsoportban a szomszédos szerkezetekben okozott elmozdulások vagy rezgések az alkalmazandó cölöpözı berendezés típusa, jellemzıi a cölöpökben a verés által keltett dinamikus feszültségek a furatfal- és a talp védelme, tisztítása a fúrt cölöpök esetében a furatfal betonozás közbeni beomlásának veszélye a talaj vagy talajvíz behatolása a helyben betonozott cölöptestbe a cölöp körüli telítetlen homokrétegeknek vízelszívó hatása a talajban elıforduló vegyi anyagok kötésgátló hatása a talajkiszorító cölöpök talajtömörítı hatása a talajnak a cölöpfúrás által okozott megzavarása
Cölöpellenállás karakterisztikus értékének számítása mért vagy számított értékekbıl a korrelációs tényezıvel
(R c; m )mean (Rc; m )min R c; k = Min ; ξi ξ i+1
az ellenállás meghatározásának módszere statikus próbaterhelés 1, 4
talajvizsgálat 2, 3, 4, 5
dinamikus próbaterhelés 2, 6
a ξ korrelációs tényezı a cölöpellenállás karakterisztikus értékének meghatározásához a próbaterhelések ill. az átlagra a talajszelvények száma vonatkozóan
a minimumra vonatkozóan
n
ξmean
ξmin
1 2 3 4 ≥5 1 2 3 4 5 7 10 ≥2 ≥5 ≥ 10 ≥ 15 ≥ 20
1,40 1,30 1,20 1,10 1,00 1,40 1,35 1,33 1,31 1,29 1,27 1,25 1,60 1,50 1,45 1,42 1,40
1,40 1,20 1,05 1,00 1,00 1,40 1,27 1,23 1,20 1,15 1,12 1,08 1,50 1,35 1,30 1,25 1,25
Megjegyzések 1 ha egyetlen terhelést végeznek, akkor az a legrosszabb altalajú helyen legyen, ha többet, akkor azok reprezentálják az altalaj változásait, s egyet mindenképpen a legrosszabb helyen kell végrehajtani; 2 csak statikus próbaterheléssel kellı számú esetben igazolt számítási módszerek alkalmazhatók, szükség esetén a biztonságot növelı modelltényezı bevezetésével; 3 a vizsgálati helyeknek jellemezniük kell az altalaj változásait, a szélsıségesen kedvezıtlen helyeket is; 4 ha a cölöpösszefogás képes kiegyenlíteni a teherbírás cölöpcsoporton belüli különbségeit, akkor a fenti értékek 1,1-gyel oszthatók, de a módosított érték is maradjon 1,0-nél kisebb; 5 az alkalmazott számítási módszertıl függı modelltényezı is alkalmazandó a nemzeti melléklet szerint 6 a megadott értékek a következık szerint módosíthatók: 0,85 szorzóval, ha a vizsgálat a mért jelekre illesztett modell alapján állapítja meg teherbírást; 1,10 szorzóval, ha verési képletet használnak a mért kvázi-rugalmas behatolásból számolva; 1,20 szorzóval, ha verési képletet használnak a kvázi-rugalmas behatolás mérése nélkül;
γSt modelltényezık alkalmazása a cölöptervezésben az EC 7 NM szerint NA19.2. Nem kell modelltényezıket alkalmazni, ha egyidejőleg teljesül, hogy – az alkalmazott eljárás kidolgozásakor a talajjellemzıket igazolhatóan olyan értékekkel vették figyelembe, melyek karakterisztikus értékeknek tekinthetık, – a tervezı a talajjellemzık karakterisztikus értékeivel alkalmazza az eljárást. NA19.3. A következı modelltényezıket kell alkalmazni, ha egyidejőleg igaz, hogy – az alkalmazott eljárás kidolgozásakor a talajjellemzıket igazolhatóan átlagértékekkel vették figyelembe, – a tervezı is a talajjellemzık átlagértékeivel alkalmazza az eljárást. Az alkalmazandó modelltényezık: – statikus szondázás (CPT) csúcsellenállásából származtatott fajlagos cölöpellenállások esetében 1,1, – laboratóriumi vizsgálatokkal megállapított nyírószilárdságból származtatott fajlagos cölöpellenállások esetében 1,2, – tapasztalatai alapon felvett nyírószilárdsági paraméterek vagy azonosító és állapotjellemzık alapján megállapított fajlagos cölöpellenállások esetében 1,3. Ha az alkalmazás körülményei az elıbbi két változat között vannak, akkor a tervezı az elıbbiekben javasolt értékek és 1,0 közötti modelltényezıket vehet számításba.
A cölöpellenállás tervezési értékének számítása a karakterisztikus értékbıl
R c; d =
R c;k γt
=
Rb;k γb
+
R s;k γs
Parciális tényezık a cölöpök tervezéséhez cölöpellenállás
cölöptípus
jel vert
fúrt
CFA
talpellenállás
γb
1,1
1,25
1,2
nyomott cölöp palástellenállása
γs
1,1
1,1
1,1
nyomott cölöp teljes/kombinált ellenállása
γt
1,1
1,20
1,15
húzott cölöp palástellenállása
γs;t
1,25
1,25
1,25
Cölöpök tervezése keresztirányú terhelésre • A teherbírás kimerülésének formái – rövid cölöpök: merev testként való elfordulás vagy eltolódás – hosszú, karcsú cölöpök: hajlítási törés a fej körüli talaj lokális törésével • Tervezési módszerek – –
próbaterhelés (nem feltétlenül törésig) számítás a talajmerevség, a talaj- és a cölöpszilárdság figyelembevételével
• Méretezési elvek, követelmények, lehetıségek – – –
a tartószerkezeti igénybevételek, valamint a talajreakciók és elmozdulások összeférhetısége a cölöpelfordulás szabadságfoka a kapcsolódásnál a hosszú, karcsú cölöpök modellje: a felsı végén terhelt, vízszintes ágyazási tényezıvel jellemzett, deformálódó közeg által megtámasztott gerenda
• A keresztirányú elmozdulás számításakor figyelembe veendı szempontok – – – – – –
a talajmerevség és annak az alakváltozás mértékétıl függı változása az egyedi cölöpök hajlítási merevsége a cölöpbefogás mértéke a felszerkezeti kapcsolatnál a csoporthatás a terhek irányváltásának vagy ciklikus ismétlıdésének a hatása, a mozgás elvárt kinematikai szabadságfoka
A cölöpözési terv tartalma • a cölöpök típusa • valamennyi cölöp helye és hajlásszöge a tőrési határokkal • a cölöpök keresztmetszete • helyben betonozott cölöpök esetében a vasalásuk adatai • a cölöpök hossza • a cölöpök darabszáma • a cölöpök megkövetelt teherviselı-képessége • a cölöptalpak szintje vagy a megkövetelt behatolási ellenállás • a cölöpök készítésének sorrendje • az ismert akadályok • bármi más, ami a cölöpözést korlátozhatja
Cölöpözési jegyzıkönyv a kivitelezési szabványokkal összhangban • • • • • • • • • • • • • • •
a cölöp számjele a cölöpözı berendezés a cölöp keresztmetszete és hossza; a cölöpkészítés idıpontja és idıtartama (megszakítások is) a beton összetétele, mennyisége és a betonozás módja, ha… a fúróiszap fajsúlya, pH-ja, Marsh-viszkozitása és finomanyag-tartalma, ha… a habarcs vagy a beton térfogata és besajtolási nyomása, ha.. a belsı és külsı átmérı, menetemelkedés és fordulatonkénti behatolás, ha… a verıkalapács és a lehajtás eredményének fı adatai, ha… a vibrátorok teljesítményfelvétele, ha … a fúrómotornak leadott forgatónyomaték, ha… a furatban talált rétegek és a furattalp állapota, ha… a cölöpözés közben észlelt akadályok eltérések a tervezett helyzettıl, iránytól a megvalósult építési szintek
jkv valamennyi cölöprıl, értékelés, megırzés 5 évre, jelentés a megvalósulásról
8. Talajhorgonyzás
8. Talajhorgonyzás 8.1. Általános elvek 8.2. Határállapotok 8.3. Hatások és tervezési állapotok 8.4. Tervezési és kivitelezési szempontok 8.5. Tervezés teherbírási határállapotra 8.6. Tervezés használhatósági határállapotra
Talajhorgonyok • támszerkezetek, rézsők, alagutak erısítése, lehorgonyzás felhajtóerı ellen – ideiglenes és tartós (2 évnél hosszabb élettartamú) konstrukció – elıfeszített injektált, illetve nem elıfeszített injektált, horgonytömbös v. becsavart ellentartás • határállapotok – horgonyszár, horgonyfej, injektált test szerkezeti törése, eltorzulás vagy korróziója – injektált horgonytest kihúzódása, horgonytömb körüli talaj elégtelen ellenállása – a horgonyerı elvesztése a horgonyfej nagy elmozdulása vagy kúszás és ernyedés miatt – a tartószerkezet elemeinek törése vagy nagy elmozdulása az alkalmazott horgonyerı miatt – a megtámasztott talaj és a megtámasztó szerkezet általános állékonyságának elvesztése – horgonycsoport és a talaj, valamint a csatlakozó szerkezetek közötti kölcsönhatás • méretezés cölöpökhöz hasonlóan – próbaterhelés vagy számítás alapján megfelelı korrelációs és parciális tényezıkkel • a horgonyszár szabad hosszának és irányának gondos megtervezése – kellı távolságban a támszerkezettıl, az alapoktól és egymástól (min. 1,5 m) – Elmozdulások után befeszülés legyen • a próbaterhelések az MSZ EN 1537 szerint – megfelelıségi vizsgálat legalább 3 horgonyon – elfogadási vizsgálat mindegyik horgonyon • használati határállapot vizsgálatakor a horgony rugóként modellezendı • szerkezeti, korrózióvédelmi, technológiai, felügyeleti kérdések – hivatkozások a szigorú kivitelezési szabványra – bevált szerkezetek alkalmazhatók
9. Támszerkezetek
9. Támszerkezetek 9.1. 9.2. 9.3. 9.4. 9.5. 9.6. 9.7. 9.8.
Általános elvek Határállapotok Hatások, geometriai adatok és tervezési állapotok Tervezési és kivitelezési szempontok Földnyomások meghatározása Víznyomások Tervezés teherbírási határállapotra Tervezés használhatósági határállapotra
Támszerkezetek tervezése Típusok • súlytámfalak • befogott szerkezetek • kombinált szerkezetek
Tervezési módszerek • • • • • • •
határállapotok részletes bemutatása sajátos terhek (jég, hullámverés, darupálya, ütközés, hıhatás) földnyomásszámítás alapelvei tervezési állapotok leírása méretezési elvek számítási eljárásokra kevés konkrét ajánlás a vizsgálandó törési mechanizmusokra jó ábrák
Támszerkezetek határállapotai Minden típus esetén • az általános állékonyság elvesztése • szerkezeti elem tönkremenetele • szerkezeti elem és a talaj együttes tönkremenetele • felhajtóerı vagy buzgárosodás miatti tönkremenetel • a megtámasztott föld vagy az azon levı szerkezet károsodása • elfogadhatatlan mértékő vízszivárgás • talajszemcsék elfogadhatatlan mértékő kimosódása • a talajvízviszonyok elfogadhatatlan mértékő megváltozása Súlytámfalak és összetett támszerkezetek esetében még a következık • talajtörés az alap alatt • elcsúszás az alapfelületen • a támfal felborulása Befogott falak esetében még a következık • a fal elfordulása vagy eltolódása miatti tönkremenetel • a fal függıleges egyensúlyának hiánya miatti tönkremenetel
Támszerkezetek tervezési állapotai • talajjellemzık, vízszintek és pórusvíznyomások térbeli változásai • talajjellemzık, vízszintek és pórusvíznyomások idıbeli változásai • a hatások és kombinációs lehetıségeik változása • a támszerkezet elıtti föld kiemelése, kimosódása vagy eróziója • a támszerkezet mögötti visszatöltés tömörítésének hatásai • szerkezetek, felszíni terhelések vagy tehermentesítések a megtámasztott anyagon vagy annak közelében • a várható talajmozgások, pl. alábányászás vagy fagyhatás miatt
Földnyomásszámítás elvei, módszerei Figyelembe veendı körülmények: • a fal és a térszín hajlása és terhelése • a vízszintek és a szivárgási erık a talajban • a falmozgások mértéke és iránya a talajhoz képest • a támszerkezet egészének vízszintes és függıleges egyensúlya • a talaj nyírószilárdsága és térfogatsúlya • a fal és a megtámasztó rendszer merevsége, érdessége Számítási szabályok • teherbírási és használhatósági határállapot: különbözı földnyomások • falsúrlódási szorzó: 0 agyag és acél közt, 2/3 egy. szerkezetnél, 1 rábetonozásnál • nyugalmi nyomás: 5⋅10–4⋅h-nál kisebb mozgásesetén K0=(1+sinβ)(1-sin φ')√(OCR) • aktív és passzív nyomás: nagy belsı- és falsúrlódási szög esetén görbe csúszólappal • korlátozott falmozgás: kedvezıtlenebb nagyság és eloszlás is lehet a határértékeknél • közbülsı földnyomások: tapasztalat, rugómodell vagy véges elemes számítás alapján Speciális szempontok • a visszatöltés és a tömörítésé járulékos nyomásai • duzzadási nyomások • szilárd kızetek nyomásában meghatározó a tagoltság • víznyomás: a felszíni és a talajvíz szintje, drénezés, áramlás, repedések
Horgonyzott befogott támszerkezetek teherbírási határállapota a horgony kihúzódása okán
Támszerkezetek teherbírási határállapota általános állékonyságvesztés okán
Támfalak teherbírási határállapota az alap alatti talajtörés okán
Megtámasztott befogott támszerkezet teherbírási határállapota elfordulásos talajtörés okán
Kihorgonyzott befogott támszerkezet teherbírási határállapota függıleges befúródás (talajtörés) okán
Támszerkezet teherbírási határállapota szerkezeti törés okán
Támszerkezetek tervezése az EC 7 NM szerint Értékcsoport A hatás
Jel A1
Állandó
Esetleges
kedvezıtlen
1,35
γG
kedvezı kedvezıtlen
1,0 1,5
γQ
kedvezı
0
Értékcsoport Az ellenállás jellege
Jel R2
Talajtörési ellenállás
γR;v
1,4
Elcsúszási ellenállás
γR;h
1,1
Földellenállás
γR;e
1,4
A támszerkezetek elmozdulásainak vizsgálata Óvatos becslés az összehasonlítható tapasztalatok alapján • Elmozdulási határértékek a megtámasztott szerkezetek elemzése alapján • a támszerkezetek torzulása és elmozdulása Részletes vizsgálat az elmozdulások számítására • ha a becsült elmozdulások meghaladják a határértékeket • ha a közeli szerkezetek és közmővek rendkívül érzékenyek az elmozdulásokra • ha nincs jól megalapozott összehasonlítható tapasztalat • ha a támszerkezet 6 m-nél magasabb kis plaszticitású talajt támaszt meg • ha a támszerkezet 3 m-nél magasabb nagy plaszticitású talajt támaszt meg • ha a támszerkezetet puha agyag támasztja meg vagy támasztja alá Számítási elvek • a talaj és a szerkezet merevségét, ill. az építési sorrendet figyelembe kell venni • a számítási modell kalibrálása az összehasonlítható tapasztalatokkal • lineáris viselkedés feltételezése esetén a merevségeket a számított alakváltozásokhoz igazodóan kell felvenni • helyesebb a közeg teljes feszültség-alakváltozás modelljével számolni
Az Eurocode 7 geotechnika alapszabványa III. Stabilitásvizsgálatok
10. Hidraulikus talajtörés
10. Hidraulikus talajtörés 10.1. 10.2. 10.3. 10.4. 10.5.
Általános elvek Felúszás miatti tönkremenetel Felszakadás miatti tönkremenetel Belsı erózió Buzgárosodás miatti tönkremenetel
Felúszás vizsgálata
Felúszás vizsgálata
Felúszás vizsgálata
Felszakadás vizsgálata
Buzgárosodás vizsgálata
Az erózió csökkentésére vagy a hidraulikus talajtörés elhárítására leggyakrabban a következı intézkedéseket alkalmazzák:
• a szivárgási út meghosszabbítása függönyfalakkal vagy padkákkal • az ellenállások biztosítása súlyának növelése vagy lehorgonyzással • a szivárgás szabályozása a víznyomás és a gradiens csökkentése céljából • védıszőrık beépítése • a szétesésre hajlamos agyagok szőrık nélküli beépítésének elkerülése • rézsők burkolása • fordított szőrık • nyomáscsökkentı kutak
11. Általános állékonyság 11.1. 11.2. 11.3. 11.4. 11.5. 11.6. 11.7.
Általános elvek Határállapotok Hatások és tervezési állapotok Tervezési és kivitelezési szempontok Tervezés teherbírási határállapotra Tervezés használhatósági határállapotra Megfigyelés
11. Általános állékonyság
Általános stabilitás vizsgálata
Veszélyes esetek • természetes lejtık, vízpartok, bevágások, töltések, munkagödrök, • támszerkezetek, földalatti mőtárgyak, alapozások lejtın és tereplépcsınél Rézsőállékonysági vizsgálatok elvei, követelményei • hatások felmérése • csúszási felületek • alkalmazható számítási eljárások Az állékonyság biztosítása • a megfigyelés korszerő módszerei • állékonyságnövelı beavatkozások felsorolása
Az általános állékonyságot fenyegetı hatások • a kivitelezés folyamatai, rossz sorrendje • új rézsők vagy szerkezetek az építés helyszínén vagy közelében • felszíni jármőterhek, építmények, depóniák • rezgések • más eredető korábbi vagy folytatódó talajmozgások • éghajlati változások (fagyás és olvadás, szárazság és nagy esızés) • a növényzet vagy eltávolításának hatása • emberi vagy állati ténykedés • a vízszintek, a víztartalom, pórusvíznyomás változásai • vízáramlás, hullámverés
A számítási eljárásban mérlegelendı körülmények • • • • • •
a talaj rétegzıdése a tagoló felületek és hajlásszögeik a szivárgások és a pórusvíznyomás eloszlása az állékonyság tartóssági igénye kúszási alakváltozások nyírás miatt a tönkremenetel típusa – csúszás kör- vagy más felületen, térbeli csúszólapon – kızettömbök elfordulása, eltolódása, omlása, kıfolyás
• • • • •
anizotrópia a szilárdságban és az áteresztıképességben a nyírási ellenállások mobilizálódásának összeférhetısége a térfogatsúlyok változása a numerikus módszerek alkalmazhatósága a használhatósági határállapot vizsgálatában – vizsgálat a mobilizált nyírószilárdság korlátozásával – a mozgások megfigyelése és beavatkozások elıírása
Állékonyságnövelı megoldások • lejtıhajlás csökkentése, padkás rézső kialakítása talajban • kızettömbök kinematikájának kihasználása • növényzet telepítése • rézsőburkolás kıvel, betonnal behorgonyozva vagy anélkül • megtámasztás acélháló- v. geotextília-kosarakból álló gabionnal • talajszegezés • védıháló, védıfal (omlás ellen) • kızethorgonyok, kızetcsavarok • drénezı rendszer alkalmazása • az elıbbiek kombinációja
Megfigyelés tárgyai • talajvízszintek vagy a talajbeli pórusvíznyomás, hogy a hatékony feszültségeken alapuló számításokat lehessen végezni, illetve azokat ellenırizni lehessen; • oldalirányú és függıleges talajmozgások, hogy elıre jelezhetık legyenek a további alakváltozások; • csúszási felületek mélysége és alakja, hogy ebbıl számíthatók legyenek a helyreállítási mőveletek tervezéséhez szükséges talajszilárdsági paraméterek; • mozgássebesség, hogy idıben jelezni lehessen a közeledı veszélyt, amihez jó szolgálatot tehet a mérımőszerek digitális távkijelzése vagy egy távriasztó rendszer.
A geotechnikai tevékenység alapszabványa az Eurocode 7 IV. Földszerkezetek tervezése
12. Töltések
12. Töltések 12.1. Általános elvek 12.2. Határállapotok 12.3. Hatások és tervezési állapotok 12.4. Tervezési és kivitelezési szempontok 12.5. Tervezés teherbírási határállapotra 12.6. Tervezés használhatósági határállapotra
Töltések tervezése az EC 7 szerint • gátak és infrastrukturális létesítmények töltései • sokféle határállapot • tervezési módszerek • vízmozgások, víznyomások sajátos hatásai • töltésalapozás • erózióvédelem • megfigyelés
Töltések határállapota • • • • • • • • • • • •
a hely általános állékonyságának elvesztése; a töltés rézsőjének vagy koronájának tönkremenetele; belsı erózió miatti tönkremenetel; felszíni erózió vagy kimosódás miatti tönkremenetel; a töltés használhatóságát veszélyeztetı alakváltozások pl. süllyedések, repedések a szomszédos tartószerkezetek, illetve a közmővek károsodásához vagy használhatóságvesztéséhez vezetı süllyedések és kúszási elmozdulások; túlzottan nagy alakváltozások az átmeneti zónákban, pl. a hídfıkhöz csatlakozó töltésekben; a közlekedési pályák használhatóságának elvesztése éghajlati hatások, pl. fagyás és olvadás vagy rendkívüli kiszáradás miatt; a rézsők kúszása a fagyási és olvadási idıszakban; az útalap anyagának károsodása a nagy jármőterhek hatására; alakváltozások hidraulikus hatások miatt; a környezet állapotának változásai, pl. a térszín vagy a talajvíz szennyezése, zaj vagy rezgések.
Töltés megfigyelési programja • pórusvíznyomás-mérések a töltésben és alatta • a töltés és a befolyásolt tartószerkezetek süllyedésmérése • a vízszintes elmozdulások mérése • a töltésanyag szilárdságának ellenırzése a kivitelezés során • kémiai vizsgálatok építés elıtt, közben és után szennyezıdés esetén • az erózióvédelem szemmel tartása • a töltés és az altalaj áteresztıképességének ellenırzése építés közben • a fagybehatolás mélysége a töltés koronáján
Az Eurocode 7 geotechnika alapszabványa V. Mellékletek
EC-7 Mellékletek A Parciális és korrelációs tényezık a teherbírási határállapotokhoz és ajánlott értékeik B Kiegészítı tájékoztatás a parciális tényezıkrıl az 1., 2. és 3. tervezési módszerhez C Eljárások a függıleges falakra ható földnyomások határértékeinek meghatározására D Számításos módszer síkalapok talajtörési ellenállásának meghatározására E Féltapasztalati módszer síkalapok talajtörési ellenállásának becslésére F Módszerek a süllyedések számítására G Módszer szilárd kızeten álló síkalap feltételezett talajtörési ellenállásának származtatására H Határértékek a tartószerkezetek alakváltozásaira és az alapmozgásokra J Tételjegyzék az építés mőszaki felügyele-téhez és a teljesítıképesség megfigyeléséhez
MSZ EN 1997-1:2006 nemzeti melléklete Magyarországon alkalmazandó tervezési módszerek alapok, támszerkezetek
parciális tényezı az ellenállásokhoz és az igénybevételekhez
rézső- és ált. állékonyság
parciális tényezı a szilárdsághoz és a hatásokhoz
Magyarországon alkalmazandó parciális (biztonsági) tényezık hatások, igénybevételek
nagyobb biztonság az eddiginél
ellenállások, szilárdságok
kisebb biztonság az eddiginél
karakterisztikus érték
tartalmaz biztonságot
modelltényezık
számításos cölöpméretezéshez
módosító tényezık
szokásostól eltérı kockázatra
MSZ EN 1997-1:2006 nemzeti melléklete Deformációs, süllyedési kritériumok felszerkezeti tervezı kompetenciája statikai számítás süllyedı alátámasztással MSZ 15002 táblázatai EC-7 mellékleteinek használata síkalapok törıerejének számítása kötelezı egyéb témakörökben „ajánlott” – „nem ajánlott” minısítés Nemzeti szabványok kapcsolódása még nincsenek, de 2009-ig szükség lesz ilyenekre sík- és cölöpalapok, támszerkezetek, földmővek esetében
Az európai geotechnikai szabványok és honosításuk, különös tekintettel az Eurocode 7-re Köszönöm az érdeklıdést! dr. Szepesházi Róbert
