Földművek ea. (BMEEOGMAT43)
Dr. Takács Attila – BME Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék
Támfalak
Támszerkezetek típusai Támfalak: Kő, beton vagy vasbeton anyagú, síkalapon nyugvó,
előre vagy hátra nyúló talpszélesítéssel, merevítőbordákkal vagy azok nélkül készülő falak. A megtámasztásban meghatározó szerepe a fal önsúlyának van, amihez egyes típusok esetében a talaj vagy szilárd kőzet stabilizáló tömege is hozzájárul. Az ilyen faltípusok közé tartoznak az állandó vagy változó keresztmetszetű beton súlytámfalak, a síkalapozású vasbeton szögtámfalak, a merevítőbordás falak. Befogott falak: Acélból, vasbetonból vagy fából készült, viszonylag vékony falak, amelyek egyensúlyát horgonyok, dúcok és/vagy a passzív földnyomás biztosítja. Az ilyen falak hajlítási teherviselő képessége főszerepet játszik a megtámasztásban, míg a fal súlyának szerepe jelentéktelen. Példa az ilyen falakra a szabadon álló, a kihorgonyzott vagy dúcokkal megtámasztott acél vagy beton szádfal és résfal. Összetett támszerkezetek: Az előző két faltípus elemeiből álló támszerkezetek. Számos változatuk létezik, példaként említhetők a kettős falú zárógátak, a húzott betétekkel, geotextíliákkal vagy injektálással erősített földszerkezetek, valamint a több sorban kihorgonyzott vagy szegezett szerkezetek. 2.
Támfalak Támfalakat építünk a földmű szintkülönbségei esetén a meredek rézsűben nem állékony földtestek megtámasztására.
A támfalak alakját, lehetséges szerkezeti kialakítását a következő kritériumok befolyásolják: a megtámasztandó földtömeg geometriája töltést vagy bevágást kell megtámasztani a talaj nyírószilárdsága (φ, c) az építkezés helyigénye a ható terhek nagysága és típusa a megengedhető alakváltozások (különös tekintettel a szomszédos építményekre és közművekre) a rendelkezésre álló építési idő a rendelkezésre álló építési anyag költségek
3.
Támfalakra ható erők F1
q
Ea
a H= g G
V
Ep S N 4.
F2
G
Súlytámfalak típusai - beton v. gyengén vasalt beton - falazatok: kő, tégla, egy. betonelemek - szárazon rakott falak
5.
Szögtámfalak (talpas támfalak) vb. lemezszerkezetek
+
H
Keresztmetszeti kialakításukból adódóan a háttöltést is bevonják az erőjátékba (együttdolgozó földtest) Fiktív hátlap felvétele:
Lt ≥ H·tg(45°-φ/2) esetén függőlegesen, egyébként ferdén 6.
+
Lt
+ +
Szögtámfalak méretfelvétele
7.
Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO)* valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc
8.
vagy ezek kapcsolatának tönkremenetele (STR) * valamely szerkezeti elem és a talaj együttes tönkremenetele (STR és GEO); felhajtóerő (UPL) vagy buzgárosodás (HYD) miatti tönkremenetel; a támszerkezet mozgása, mely leomlást okozhat vagy befolyásolhatja az épülő tartószerkezet, illetve a megtámasztott közegen nyugvó közeli tartószerkezetek vagy közművezetékek külső megjelenését vagy használhatóságát elfogadhatatlan mértékű vízszivárgás a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajszemcsék elfogadhatatlan mértékű kimosódása a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajvízviszonyok elfogadhatatlan mértékű megváltozása.
Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO) valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc
9.
vagy ezek kapcsolatának tönkremenetele (STR) valamely szerkezeti elem és a talaj együttes tönkremenetele (STR és GEO); felhajtóerő (UPL) vagy buzgárosodás (HYD) miatti tönkremenetel; a támszerkezet mozgása, mely leomlást okozhat vagy befolyásolhatja az épülő tartószerkezet, illetve a megtámasztott közegen nyugvó közeli tartószerkezetek vagy közművezetékek külső megjelenését vagy használhatóságát elfogadhatatlan mértékű vízszivárgás a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajszemcsék elfogadhatatlan mértékű kimosódása a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajvízviszonyok elfogadhatatlan mértékű megváltozása.
Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO) valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc
10.
vagy ezek kapcsolatának tönkremenetele (STR) valamely szerkezeti elem és a talaj együttes tönkremenetele (STR és GEO); felhajtóerő (UPL) vagy buzgárosodás (HYD) miatti tönkremenetel; a támszerkezet mozgása, mely leomlást okozhat vagy befolyásolhatja az épülő tartószerkezet, illetve a megtámasztott közegen nyugvó közeli tartószerkezetek vagy közművezetékek külső megjelenését vagy használhatóságát elfogadhatatlan mértékű vízszivárgás a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajszemcsék elfogadhatatlan mértékű kimosódása a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajvízviszonyok elfogadhatatlan mértékű megváltozása.
Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO)* valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc
11.
vagy ezek kapcsolatának tönkremenetele (STR)* valamely szerkezeti elem és a talaj együttes tönkremenetele (STR és GEO); felhajtóerő (UPL) vagy buzgárosodás (HYD) miatti tönkremenetel; a támszerkezet mozgása, mely leomlást okozhat vagy befolyásolhatja az épülő tartószerkezet, illetve a megtámasztott közegen nyugvó közeli tartószerkezetek vagy közművezetékek külső megjelenését vagy használhatóságát elfogadhatatlan mértékű vízszivárgás a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajszemcsék elfogadhatatlan mértékű kimosódása a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajvízviszonyok elfogadhatatlan mértékű megváltozása.
Vizsgálandó határállapotok II. A súlytámfalak, valamint az összetett támszerkezetek esetében a fentieken kívül a következő határállapotokat is vizsgálni kell: talajtörés az alap alatt (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni* elcsúszás az alapfelületen (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni; a támfal felborulása (EQU): csak a kőzeten álló alapok esetén kell vizsgálni.
12.
Vizsgálandó határállapotok II. A súlytámfalak, valamint az összetett támszerkezetek esetében a fentieken kívül a következő határállapotokat is vizsgálni kell: talajtörés az alap alatt (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni elcsúszás az alapfelületen (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni; a támfal felborulása (EQU): csak a kőzeten álló alapok esetén kell vizsgálni. A befogott falak esetében pedig a következőkkel kell kiegészíteni: a fal egészének vagy egy részének elfordulása vagy eltolódása miatt bekövetkező tönkremenetel (GEO, de esetenként lehet általános állékonyság is) a horgonyszerkezet kihúzódása miatti falmozgás, amely a megfelelő hosszúságú, méretezett horgonyokkal kerülhető el; a fal függőleges egyensúlyának hiánya miatti tönkremenetel (GEO): figyelembe kell venni a talaj és fal közötti nyírási ellenállást, a horgonyerőt és a feszítőerőt valamint a felszerkezetről átadódó erőket 13.
Vizsgálandó határállapotok II. A súlytámfalak, valamint az összetett támszerkezetek esetében a fentieken kívül a következő határállapotokat is vizsgálni kell: talajtörés az alap alatt (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni* elcsúszás az alapfelületen (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni; a támfal felborulása (EQU): csak a kőzeten álló alapok esetén kell vizsgálni.
14.
Geometriai adatok ad=anom+Δa szabadon álló fal esetében a szabad homlokfelület
magasságának 10%-a lehet a Δa, de legfeljebb 0,5 m; megtámasztott fal esetében a Δa célszerűen legyen a legalsó támasz és az alatta levő földfelszín közötti távolság 10%-a, de legfeljebb 0,5 m; megengedhető ezeknél kisebb Δa érték, akár 0 is, ha van előírás a talajfelszínnek a kivitelezés teljes idevonatkozó időtartamában megbízhatóan megvalósítható ellenőrzésére; nagyobb Δa érték ajánlatos, ahol a térszín magassága különösen bizonytalan. 15.
Teherbírási határállapot ellenőrzése DA-2* tervezési módszer:
A1 „+” M1 „+” R2 Értékcsoport A hatás
kedvezőtlen Állandó kedvező kedvezőtlen Esetleges kedvező
16.
Jel
G
Q
A1
A2
1,35
1,0
1,0
1,0
1,5
1,3
0
0
Szögtámfalak tervezése GEO határállapot
Vizsgálni kell: az alapsíkon való elcsúszás veszélyét, az alap alatti talajtörés (alaptörés) veszélyét. -„fiktív” hátlap különböző lehet - az erők függőleges és vízszintes komponenseit együtt kell kezelni. - alaptörés vizsgálatához: ferdeség és külpontosság a karakterisztikus értékek alapján 17.
Elcsúszás vizsgálata (GEO) Igénybevétel:
E d γ G Pa,g,h,k γ Q Pa,q,h,k Pa,F,h,k
Ellenállás: R Pa,g,v,k Pa,g,v,k Pa,F,v,k G t,k G1,k G 2,k tgδ b d γ R,h
Megfelelőség igazolása:
Ed≤Rd Biztonság növelése:
18.
18
Kiborulás vizsgálata (EQU) Csak a szilárd kőzeten álló szerkezetek (pl. alaptestek, támfalak) kiborulásának vizsgálatakor használjuk!
Stabilizáló nyomaték:
E stb,d γ G,stb k1 G1,k k 2 G 2,k k t G t
Destabilizáló nyomaték:
E dst,d γ G,dst k g Pa,g,k γ Q,dst k q Pa,q,k k F Pa,F,k
Megfelelőség igazolása: E dst,d E stb,d 19.
Biztonság növelése: alaplemez méretének növelésével
Súlytámfalak és összetett támszerkezetek tervezése STR határállapot - kevésbé hajlékony vagy billenésre csak GEO határállapotban képes szerkezetek esetében: nyugalmi és aktív földnyomás átlaga - beton és kő anyagú súlytámfalak esetében: szélső szál vizsgálata - vasbeton szögtámfalak esetén: kritikus keresztmetszetek - gabionok (súlytámfal): modellkísérletek és próbaterhelések alapján megfogalmazott szerkesztési szabályok 20.
Szerkezeti tönkremenetel (STR) vizsgálata Mértékadó ellenállások: (vb. keresztmetszet)
Mértékadó igénybevételek: Tmax,d γ G P γ Q P P a, g, h, k a, q, h, k a, F, h, k
M max,d γ G P k g γ Q P kF P k q a, g, h, k a, q, h, k a, F, h, k 21.
21
Súlytámfal keresztmetszeti méretezése
22.
Követelmény: általában: e ≤ B/6, húzófeszültséget is felvevő falaknál: e ≤ B/3
Talpfeszültségek
23.
Támfalak építése A támfalak a tömegük miatt a beton zsugorodásából és a hőmérsékleti hatásokból méreteiket változtatják.
Követelmények: - betonja olyan legyen, hogy zsugorodási repedések ne keletkezhessenek - homlokfelület sima legyen - a beton legyen fagyálló. A támfalaknál hézagokat kell alkalmazni: a hőmérsékletváltozási és zsugorodási repedések miatt egyenlőtlen süllyedésekből származó hatások kiküszöbölésére a betonozási szakaszok lehatárolására 24.
Hézagok kialakítása Terjeszkedési hézagok
Munkahézagok Látszólagos hézagok
25.
Terjeszkedési hézagok - általában függőlegesek - a talptól a támfalkoronáig végigmennek - összenyomható anyaggal kitöltöttek
26.
Munkahézagok - általában vízszintesek - alap és felmenő fal között lépcsőzetes kialakítással. NEM átmenő hézagok!
27.
Látszólagos hézagok nem átmenő hézagok
a zsaluzás toldásainál, esetleg a nagy
betonfelületek megosztására ajánlatos a látszólagos fugákat a munkahézagoknál kialakítani nagy beton felületek tagolására (esztétikai szempontok szerint)
28.
Támfalak víztelenítése Víznyomásra való méretezés helyett
víztelenítést alkalmazunk Típusai: Felszíni víztelenítés/vízelvezetés Felszín alatti víztelenítés
29.
Felszíni víztelenítés/vízelvezetés
30.
Felszín alatti víztelenítés
31.
1 2 3 4 5 6 7 8
aljzat+ folyóka – beton dréncső geotextília kavics (16/32) hom. kavics kevert szűrő
kőrakat
geoműanyag lapszivárgó
átvezetés (ha L >30 m)
Különleges támfalak
32.
máglyafal
talajerősítés (georáccsal)
Rács- v. máglyatámfal
33.
Előregyártott elemekből készített térbeli rács, szemcsés talajokkal (kőzettel) kitöltve.
Rács- v. máglyatámfal Előnyök: nem érzékeny a süllyedéssel szemben rövid az építési idő előregyártás racionális számban újrafelhasználható Hátrány: csak kb. 4 m magasságtól gazdaságos Tervezési követelmények: 34.
az Ea és a G eredője a belső harmadon belül a hosszgerendák alá célszerű sávalapot építeni a kitöltő talaj gondosan tömörítendő a kitöltő talaj és a háttöltés víztelenítendő a hátsó hosszfal sávalapja nem süllyedhet többet a háttöltés terhelése miatt.
Erősített talajszerkezetek (vasalt talaj)
- vasalást (erősítő elemeket) építünk be - fém v. műanyag szalagok; meredek rézsűknél georács, v. szőtt geotextília - talajtömeg húzóigénybevételek felvételére lesz képes - súrlódás és szerkezeti ellenállás útján adják át 35.
Az erősítés egy ún. anizotróp kohéziót ad a talajnak
Erősített talajszerkezetek
36.
Költségek
37.
Támfalak
Köszönöm a figyelmet!
38.
