Magyarországi H-típusú vasalt talajtámfalak károsodása
Vasalt talajtámfalak a nagyvilágban
A H-típusú magyar támfal szerkezete és alkalmazása
Magyar vasalt talajtámfalas hídfők építése • 1981
Veresegyháza kísérleti támfalépítés
• 1989
Budapest, Helsinki úti felüljáró párhuzamos falként
• 1993
M1 Győrt elkerülő szakasz
• 1994
Orosháza, Szőlős körút párhuzamos falként
• 1995
Budapest, Lágymányosi híd párhuzamos falként
• 1996
M2 út, Budapest-Vác szakasz 7 hídnál hídfőben
• 1996
44. sz. főút, Kecskemét mellett 2 hídnál hídfőben
• 1996
Tata, Szomódi vasúti felüljáró 2 hídnál hídfőben
9 hídnál hídfőkben
A H-típusú fal • Érdekes forma • Hosszú konzol • Nagy szalagtávolság • Egyenetlen szalagteher
• Nagyobb deformációk • Nagyobb elemmozgások
• Nincs tüskézés • Gyenge vasalás
H-típusú fal „vasalása” üvegszálerősítésű poliészterszalag
s
N/mm
2
800 600 400
•
Nagy és változó alakváltozási képesség
•
Rideg viselkedés
•
Kis hajlítási teherbírás
•
Kúszás és öregedés
•
Korrózió
200 0 0
1
e%
2
3
A homlokelemek és a szalag kapcsolata • Csukló helyett befogás • Az acélelem roncsolja a szalagok szélét • A befogóelem éles peremén a szalag sérül • A bekötés kicsúszhat.
A leggyakrabban alkalmazott hídfőtípus A jó talajra állított alaptesten ülő homlokfal kevesebbet süllyed,mint a töltés s vele a szalagok, így a befogott szalagok külpontos húzást kapnak.
A H-támfal károsodásai és vizsgálatai
M1 Győrt elkerülő szakasz 1996 nyarán leomlott hídfő
Budapest, Helsinki úti felüljáró 1997-ban leomlott talajtámfala
A szalag szilárdsági jellemzői • a szakító szilárdság minősítő értéke
905 N/mm2
• a hajlító húzószilárdság minősítő értéke
530 N/mm2
• a hajlító-húzófeszültség megengedett értéke (ha nincs kúszás) kedvező esetre
450 N/mm2
kedvezőtlen esetre
350 N/mm2
• a tartós terhelésre elfogadható hajlítószilárdság
265 N/mm2
• tartós terhelésre a hajlító-húzófeszültség megengedett értéke kedvező esetre
225 N/mm2
kedvezőtlen esetre
175 N/mm2
Alulméretezett, csökkent teherbírású és túlterhelt szerkezetek esetében követendő eljárások (Mérnöki Kézikönyv II. kötet 3.1.6 fejezet) „Tűrhető kategóriába kell sorolni azokat, amelyek hosszabb időn keresztül a rendeltetésszerű használatnak károsodás nélkül megfeleltek, vagy próbaterhelés esetén megfelelőnek bizonyultak.” „Meg nem engedhető kategóriába tartoznak azok a szerkezetek, amelyeken a rendeltetésszerű használat következtében károsodás keletkezett, vagy a szerkezet anyagában további romlás várható, vagy a próbaterhelés a teherbírás megállapítására nem adott kielégítő eredményt. "Veszélyesnek" minősülnek azok a szerkezetek, melyek állapota olyan, hogy a kérdéses szerkezetek leszakadása, ill. összeomlása előre meg nem állapítható időpontban bármikor bekövetkezhet.” "Életveszélyes" az az állapot, amikor az előbbiekben leírt veszélyes szerkezet alatt, ill. hatósugarában rendeltetésszerűen emberek tartózkodnak vagy tartózkodhatnak.
A támfalakat veszélyeztető hatások összegzése kritérium jel
VII
általános megnevezése falmagasság (terhelés) az altalaj minősége (süllyedéskülönbség) a homlokfal alapozása szalagok kihagyása szalag-fal kapcsolat szárny- és homlokfal csatlakozása a fal képe
VIII
a fal alakja
I II III IV V VI
IX szalagkúszás, -korrózió mértéke X a leomlás következménye
konkrét jellemzője H (m) összenyomódási. modulus ES (MN/m2) a fal és a hídfő alapjának viszonya a hídfő előtt csatlakozó elemeknél a befogó acélpofa ß törésszög és a dilatáció minősége síkbeli elemmozgás elemszélek kifordulása uf max. kimozdulás max. elemelfordulás az építmény kora t (év) veszélyeztetett terület létesítményei
kedvező 1 H5m
kategória, ill. osztályzat közepes, átlagos 2 5H7m
kedvezőtlen 3 H7m
ES 20
20 ES 5
ES 5
független alapok 0-0 szalag hiányzik lekerekített perem 8 mm lemez ß5 és egyenes dilatáció "nyugodt" felület uf 20 mm v. 0,01 radián t 3 év a fal előtt nincs közlekedés
egyesített egyesített síkalap cölöpalap 1-1 v. 0-2 szalag 2-2 szalag hiányzik hiányzik lekerekített perem éles perem 5 mm lemez 5 mm lemez 5ß30 ß 30 kissé változó dilatáció. erősen változó dilatáció. összefeszülések repedések v. "hullámzó síkok" kiugró fülek 20uf0,01.H uf 0,01.H v. v.0,010,03 0,03 radián 3 t 9 év t 9 év földút a fal előtt v. távolabbi útpálya
az elemek az útra v. vasútra eshetnek
Süllyedéskülönbség a homlok- és a szárnyfal között
Síkból kimozdult elemek a homlokfal és a szárny-fal csatlakozásánál levő dilatációs hézagnál
Átrepedt falelem
A vizsgált hídfők minősítése hídazonosító
jobboldali (első) hídfő
sorszám
útszám
szelvényszám
minősítő pontszám 21
jellemző feszültség N/mm2 400
1
2
18+561
2
2
20+854
20
3
2
22+803
4
2
5
összefoglaló értékelés
baloldali (második) hídfő minősítő pontszám
életveszélyes
javaslat azonnali teendőkre elhárítás
összefoglaló értékelés
19
jellemző feszültség N/mm2 290
kétséges
javaslat azonnali teendőkre mérés
270
megfelelő
mérés
23
310
veszélyes
feltárás
21
290
kétséges
mérés
19
250
megfelelő
mérés
26+692
17
255
megfelelő
mérés
17
220
megfelelő
mérés
2
28+440
22
330
veszélyes
feltárás
21
350
veszélyes
feltárás
6
2
29+964
23
390
veszélyes
feltárás
21
325
veszélyes
feltárás
7
2
32+000
22
395
veszélyes
korlátozás
21
405
veszélyes
korlátozás
8
100
67+665
19
260
megfelelő
mérés
20
270
megfelelő
mérés
9
44
1+123
25
420
életveszélyes
elhárítás
23
410
veszélyes
feltárás
10
44
3+669
23
380
veszélyes
elhárítás
24
360
életveszélyes
elhárítás
11
4404
38+100
19
330
megfelelő
mérés
19
330
megfelelő
mérés
M1 Győr utáni szakaszon 1998 nyarán leomlott fal
2. sz. úton Budapest utáni szakaszon 1998 nyarán leomlott fal
Kibontott fészkek
A H-támfal megerősítése
Szilárdított háttöltés
Hátrahorgonyzott bordás megtámasztá s
Bordás pillérfal cölöpalapokon
Ideiglenes megtámasztás
2.sz. főút horgonyzásos megerősítés
M1 Győrt elkerülő szakasz Elkészült támpilléres megtámasztás
2011 – M2 autópálya bővítése A megerősített vasalt talajtámfalas hídfők felülvizsgálata
Horgonyzott szerkezetek állapotfelmérése
Horgonyzott szerkezetek terveinek felülvizsgálata
Támpilléres szerkezetek állapotfelmérése
Támpilléres erősítés tervfelülvizsgálat
ÚT 2-3.401 Közúti hidak tervezése
„Vasalt talajt hídfő építéséhez nem szabad használni.”
Vasalt talajtámfalas hídfők a nagyvilágból
Vasalt talajtámfalas hídfők a nagyvilágban
Tapasztalatok rég épült talajtámfalas hídfőkkel
1969
1975
1972
Vasalt talajtámfalas hídfők alkalmazása ország
időszak
projektszám
támfalfelület m2-ben
Franciaország
1969 - 2009
300
550.000
Ausztrália
1990 - 2004
115
92.000
USA
1970 - 2010
3.300
620.000
Lengyelország
1998 - 2007
50
30.800
7 m nyílású 15 m fesztávú híd vasalt talajtámfalas hídfője 30-50 %-kal olcsóbb a mélyalapozású hídfőnél
M7 autópálya Bszárszó – Ordacsehi Terra-Trel támfal Pannon-Freyssinet
Hűvösvölgyi Terminál – Permacrib máglyafal
Hűvösvölgyi Terminál Permacrib-máglyafal károsodása
Szerkezeti jellemzők és az építés
1375 jelű elemek és vízszintes felszín esetén térszíni terhelés q
kPa
belső súrlódási szög térfogatsúly
0
Egyrakatú falak megengedhető magassága
5
h
h kN/m3
Hmax m
10
Támaszok száma
BBA-engedély
ÁKMI-engedély
25
40
25
40
20
20
17
19,5
3,20
6,00
4,15
7,40
2,60
6,00
3,65
6,80
2,00
6,00
3,20
6,30
A támfal tetejétől számított mélység Ht m BBA
PERMACRIB
FŐMTERV
TRANSINVEST
0
0,0 – 1,7
0 ,0 – 1,7
0,0 – 2,0 (2,5)
0 ,0 – 1,6
1
1,7 – 3,8
1,7 – 3,8
2,0 – 5,0
1,6 – 3,6
2
3,8 – 5,7
3,8 – 5,7
5,0 – 8,0
3,6 – 5,4
3
5,7 – 6,0
5,7 – 7,5
5,4 – 7,3
4
–
7,5 – 9,3
7,3 – 8,0
Radiata Pine fafajta tulajdonságai szilárdsági, alakváltozási és méretváltozási jellemzők MPa (N/mm2) és %
ÉMIajánlás
J. Sell adatok
MSZ F56 III.
átlag
szórás
határfeszültség
szilárdság
határfeszültség
57,1
8,2
8,3
60 - 75
16,3
húzás
9,0
72 - 86
8,0
nyomás
8,2
36 - 45
15,1
nyírás
1,3
6,8 - 7,5
4,5
10,0
8,5 - 11,4
12,0
hajlítás rostokkal párhuzamos igénybevétel esetén
FAKImérés
rugalmassági modulus (103)
3,50
0,49
húzás rostokra merőlegesen igénybevétel esetén
0,6
nyomás nyírás
3,0 9,1
3,2
2,8
1,5
rugalmassági modulus (*103) %-os méretváltozás 1 % nedvességtartalomváltozásra
0,4
sugárirányban
0,16
0,12
húrirányban
0,25 - 0,27
0,28
rostirányban
0,01
A károsodás és vizsgálata
8
7
1 hiba
6
2 hiba 3 hiba
falmagasság
H m
5
4 hiba 4
3
2
30 1
0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
hibák száma
hibák száma
20
10
0 0
20
40
60
80
100
falszelvény L m
120
140
160
180
30
110
20
25
15
16 szegélykő betonágy
40 10
12 8 5 17 5
műkő
VIACOLOR
beton
homokágy
VIACOLOR
murva
homokágy
geotextília
PERMACRIB
betonréteg háttöltés
9
mérési pontok magassága h m
8 7 6 5 4 3 2 1 0 0
20
40
60
80 100 falszelvény L m
120
140
160
180
falszelvény [m] 0
20
40
60
80
100
120
140
160
-0,20
h=7,50 m
-0,24
falszelvény L m 80 100
120
140
160
0,00
vízsz. elmozd. [m]
-0,04
h=3,35 m
-0,08 -0,12
h=6,55 m
-0,16
0
20
40
60
süllyedés s m
0,00 -0,02 -0,04 -0,06
h=3,35 m
-0,08 -0,10 -0,12 -0,14
h=6,55 m
7
7
6
6
5
5
H m
8
magasság
H m magasság
8
4 mozgás 2000.07.19. és 2004.09.30. között
3
4
mozgás 2000.07.19. és 2004.10.30. között
3
L= 52,2 m
2
L= 52,2 m
2
L= 96,5 m L=123,0 m
1
0 0,00
L= 96,5 m
-0,05
-0,10
-0,15
vízszintes elmozdulás e m
1
-0,20
-0,25
0 0,00
L=123,0 m
-0,05
-0,10
-0,15
függőleges elmozdulás m m
-0,20
idő 2000.01.02
2001.01.01
2002.01.01
2003.01.01
2004.01.01
2002.01.01
2003.01.01
2004.01.01
2002.01.01
2003.01.01
2004.01.01
2004.12.31
0,02
vízszintes elmozdulás e m
0,00 -0,02 -0,04 -0,06 -0,08 -0,10 -0,12
6,77 5,04
-0,14
3,48
-0,16
1,10
L=52,2 m
idő
-0,18 2000.01.02
2001.01.01
2004.12.31
0,02 vízszintes elmozdulás e m
0,00 -0,02 -0,04 -0,06 -0,08 -0,10 -0,12 -0,14
vízszintes elmozdulás e m
2000.01.02 -0,16 0,02
7,50 5,75 3,36
L=96,5 m
0,96
idő 2001.01.01
0,00 -0,02 -0,04 -0,06 -0,08 -0,10 -0,12 -0,14
7,49 5,73 3,30 0,91
L=123,0 m
2004.12.31
idő 1999.01.02 0,10
2000.01.02
2001.01.01
vízszintes elmozdulás e m
0,00
-0,05
-0,15
-0,20
-0,25
2003.01.01
2004.01.01
2004.12.31
2005.12.31
vizsgálat 2004. 09.30.
0,05
-0,10
2002.01.01
építés 1999. 03.15
mérés 2000. 07.29.
6,77 5,04 3,48 1,10
L=52,2 m
2006.12.31
előrejelzés 2005. 03.15.
A fal viselkedését befolyásoló tényezők • Magasság
• Dőlés • Rakatmagasságok • Faanyag méretváltozása • Szerkezet összenyomhatósága • Blokkok száma • Mozgások másodlagos hatásai • Elemkapcsolatok tönkremenetele
• Kitöltő anyag tulajdonságai • Háttöltés anyaga, romlása
Károsodás mechanizmusa • a homlokfali elemek több ok miatt túlterheltek lettek, a normálfeszültségek és a nedvességtartalmak közötti különbségek miatt a homlokfal rövidülése a hátsó elemekénél nagyobb, ami a szögelfordulások révén felül nagy vízszintes elmozdulásokat okoz, s ennek lényegi lassulására nem lehet számítani, • a kevésbé előredőlő, befeszülő és valószínűleg jobban kiszáradó homlokfalú északi szakaszokon a kötőelemek fogazásai letörnek, s ennek mértéke ma már elfogadhatatlan,
Károsodás okai • az éghajlati viszonyok figyelmen kívül hagyása, • diszharmónia a teljes magasság, a dőlés és rakatmagasság közt • a kötőelemeket alátámasztó blokkok részleges elhagyása • kitöltő anyag lazasága, egyszemcsés volta • földnyomásnövekedés a háttöltés elnedvesedése miatt • a fal tetejére épített járda terheinek elhanyagolása
• a parkoló burkolatának vízáteresztő volta • kis mértékű kimozdulás az építés közben
• minőség-ellenőrzés elmaradása
Állapotminősítés • a fal állapotát a vizsgálatok alapján „túlterheltnek és alulméretezettnek” és „nem tűrhetőnek” kellett minősíteni, • „veszélyes, életveszélyes” minősítés nem indokolt, ha lenn a zöld sávot és fenn a járdát elzárják és a fal az előírások szerint figyelik, • elengedhetetlen a fal megerősítése vagy részleges elbontása és újjáépítése.
Helyreállítás
Megerősítési lehetőségek
hátrahorgonyzás
megtámasztó fal
injektálás
georácsos talajtámfal
teljes elbontás + új(já)építés
részleges elbontás + újjáépítés
Hazai beton máglyafal károsodása
Haza beton máglyafal jellemzői
M5 autópálya – Infoquest-FORTE máglyatámfal
acélkorlát humusz
útpályaszerkezet vasbeton máglyafal
kavics töltés georács
betonalap
eredeti terep
humusz
talajvíz puha agyag tömör homok
CFAcölöp 5m
UME • az alsó szélesség legalább a falmagasság 50 %-a legyen
• 5:1 hajlású ferde homlokfelülettel hátradönteni, • az elemek közé ágyazóhabarcs vagy rugalmas alátét kerüljön,
• a csomóponti kapcsolatok a vízszintes erőkkel szemben kellő ellenállást mutatnak, • a falelemek elviselik a rájuk ható húzó és hajlító igénybevételeket, • a falelemek és kapcsolataik terhelhetőségét célszerű próbaterheléssel is megállapítani, • az elemek a hely klimatikus adottságainak és a várható vegyi hatásoknak megfeleljen.
Támfalomlás a 8. sz. főút mentén
Kárvizsgálatok
Módszerek • • • • •
Spekulatív értelmezés a megfigyelések alapján Fizikai modellezés laborban Hagyományos földstatikai értékelés AXIS-modellezés PLAXIS-modellezés
elszakadt kötőelemsor elem a hátsó alap által stabilizált elemek
lecsúszó futóelemek
kötőbetétek elem földnyomá s
tolóerő súrlódási erő
elszakadt 1. kötőelemsor
épen maradt kötőelemsor
az elülső alap által stabilizált elemek
alaptestek súrlódási ellenállás
földellenállás
súrlódási ellenállás
Károkok • nagy falmagasság – keskeny falszélesség • háttöltés kivastagodása – növekvő földnyomás • rézsűs rátöltés – oldalirányú erők növekedése
• kötőelemek gyengesége – belső ellenállás hiánya • összefagyott talajlemez – hatása elhanyagolható
Megoldások
Helyreállítás a leomlott szakaszon • szerkezeti magasság max. 20 sor = 6,1 m • csak K15 kötőelem a 13 sorig, EB elem nem • georács 2 soronként a 16. sorig • geohab a 16-20. sor között • 20. sor felett nincs rézsűs rátöltés • 4-5 m sziklarézsű szabadon áll
Helyreállítás az épen maradt szakaszon • szerkezeti magasság max. 20 sor • geohab a 16-20. sor közt a háttöltés kibontásával • 16 sorig rézsűs rátöltés visszabontása • rézsűs rátöltés csak 10 sorig maradhat • 4-5 m sziklarézsű szabadon áll
