IRÁNYELVEK TÖMBALAPOK FÜGGÔLEGES ERÔRE ÉS NYOMATÉKRA VALÓ MÉRETEZÉSÉRE

Átírás

1 ÉPÍTÉSÜGYI ÁGAZATI MÛSZAKI IRÁNYELV MI IRÁNYELVEK TÖMBALAPOK FÜGGÔLEGES ERÔRE ÉS NYOMATÉKRA VALÓ MÉRETEZÉSÉRE ÉPÍTÉSÜGYI TÁJÉKOZATÁSI KÖZPONT BUDAPEST, 1981

2 Készült az Épításügyi és Városfejlesztési Minisztérium Mûszaki Fejlesztési Fôosztálya megbízásából Kidolgozta: SZABÓ GYULA Közremûködött: RÉV ENDRE DR. DECKER ALADÁR DR. HUNYADI FERENC DR. PAJER IMRE NAGY FERENC Az Építésügyi és Szabványosítási Központ részérôl közremûködött: BARSAI ÁRPÁD

3 ÉPÍTÉSÜGYI ÁGAZATI MÛSZAKI IRÁNYELV Irányelvek tömbalapok függôleges erôre és nyomatékra való méretezésére MI G 01 Guidelines for the dimensioning of vertical force and moment of block foundations. ÉPÍTÉSÜGYI SZABVÁNYOSÍTÁSI KÖZPONT Ez a Mûszaki Irányelv síkalapozással készülô pillérszerkezetû mérnöki létesítmények, épületek alapozására vonatkozik, ha az alapozás tömbszerû merev alapokkal készül, és az alapok oldalfelületükön is teherbíró talajjal érintkeznek, továbbá biztosítva van, hogy az alapok mellôl a földet nem távolítják el. Alkalmazása különösen javasolható mindazon esetekben, amikor a függôleges terhelés mellett jelentôs nyomatéki igénybevételekkel kell számolni, és az építési körülmények, továbbá a talajadottságok kedvezôek. A jóváhagyás idopontja: június hó A hatálybalépés idopontja: február 1.

4 MI TARTALOMJEGYZÉK 1. ÁLTALÁNOS RÉSZ Fogalommeghatározás Alkalmazási kör ELÔZETES VIZSGÁLATOK Talajvizsgálatok Talajvízvizsgálatok MÉRETEZÉS-TERVEZÉS Érvényességi határok Méretezés alapelve Méretezés végrehajtása KIVITELEZÉS Elôkészítô munkák Kitûzés Földkiemelés Betonozás ÁTADÁS-ÁTVÉTEL VONATKOZÓ FONTOSABB ELÔÍRÁSOK FÜGGELÉK... 21

5 5 I ÁLTALÁNOS RÉSZ 1.1. Fogalommeghatározás Tömbalap (a síkalap egyik fajtája) gépi vagy kézi erôvel frissen kiemelt alapgödör földpartjai között zsaluzás nélkül betonozott olyan alaptest, mely a terhelésbôl származó függôleges irányú igénybevételt és nyomatékot nemcsak a talplemezen, hanem részben az oldalfelületeken adja át a talajra. Megjegyzés: Az MSZ is utal az alaptestek oldalfelületén figyelembe vehetô földellenálásra, azonban a hagyományos technológiával készülô alaptestnél ezt a lehetôséget nem használhatták ki, mivel az alaptest oldalfelülete általában visszatöltött talajnak támaszkodik Alkalmazási kör A tömbalap alkalmazására az MSZ 15001, az MSZ és az MSZ általános elôírásait kell figyelembe venni A tömbalap az összetett igénybevételek (V, M) felvételére a talpalap helyett elônyösen alkalmazható azokban az esetekben ha a talajvisszatöltés mellett készülô talpalappal a terheléseket nem lehet gazdaságosan felvenni;

6 MI ha a teherbíró réteg a felszín közelében van; ha a talajvízzel az alapsík felett a kivitelezés idôtartama alatt nem kell számolni. (A talajvíz távoltartása a kivitelezés idejére esetleg talajvízszint-süllyesztéssel is biztosítható.); ha az alapgödör oldalfala legalább a kivitelezés idôtartama alatt megtámasztás nélkül is állékony. ha a méretezésnél figyelembe vett és oldalmegtámasztást biztosító földtömeget késôbb sem távolítják el A tömbalap elônye, hogy az oldalfelületek mentén levô talajnak a teherviselésbe való bekapcsolása kedvezô alaptestméreteket eredményez; az alaptest a tömbszerû kialakítás miatt a hajlító- és nyíróigénybevételekkel szemben kevésbé érzékeny; nagyfokú gépesítés valósítható meg, ezáltal az építési idô jelentékenyen lerövidül; zsaluzást nem igényel A tömbalap hátránya, hogy a kiemelt alapgödör teljes kibetonozása többletbetonozással járhat; alkalmazhatósága az pontban felsorolt feltételek miatt korlátozott.

7 7 I ELÔZETES VIZSGÁLATOK 2.1. Talajvizsgálatok Tömbalapokat talajfeltárás nélkül tervezni nem szabad. A talajfeltárást a süllyedések szempontjából szóbajöhetô mélységig kell végezni. A hagyományos talajfeltárás mellett elônyösen alkalmazható a statikus szondával történô talajfeltárás is A talajfeltárás alapján készített talajmechanikai szakvéleménynek tartalmaznia kell az alapot körülvevô talajok, továbbá az alapsíktól mérve a tömbalap nagyobbik oldalméretének kétszeresét kitevô mélységig települt talajrétegek alábbi talajfizikai jellemzôit: Χ súrlódási szög c kohézió (kn/m 2 ) ρ térfogatsûrûség (t/m 3 ) E s összenyomódási modulus (kn/m 2 ) C ágyazási tényezô (kn/m 3 ) k vízáteresztési együttható (cm/s) Az E s és C értékét vízszintes és függôleges irányban is meg kell határozni.

8 MI Talajfizikai jellemzôk ismeretében a o H -t az MSZ szerint kell számítani A szakvéleményben külön fel kell hívni a figyelmet az olyan rétegekre, amelyek a teherviselésre alkalmatlanok vagy csak kevésbé alkalmasak Talajvízvizsgálatok A talajmechanikai szakvéleménynek tartalmaznia kell az érintett terület talajvízviszonyait és a talajvízzel kapcsolatos fôbb adatokat is: a várható építési vízszintet, a legnagyobb és a mértékadó vízszintet, a talajvíz agresszivitásának mértékét.

9 9 I MÉRETEZÉS-TERVEZÉS 3.1. Érvényességi határok Az alaptest hossza (A), szélessége (B) és befogadási mélysége (t) általában 1,0 3,0 m között legyen. A méretezési eljárás akkor használható, ha a t/b arány 0,5 és 2,0 között, az A/B arány 0,33 és 3,0 között van, ahol: B az alaptest szélességét, az A az alaptest oldalhosszát és t pedig a mélységet (a befogást) jelenti. A befogási mélység t értékénél a rendezett terepszint alatti feltöltést, mesterségesen megbolygatott talajréteget figyelmen kívül kell hagyni. A figyelmen kívül hagyott vastagság a feltöltés mértékétôl függetlenül és a felszínig érô termett talaj esetében sem lehet kisebb 0,3 m-nél. Szilárd padlóburkolatú csarnok jellegû épületeknél a padlószerkezetig felbetonozott alaptestnél a t értékének a teljes mélységet lehet tekinteni. A t mélységet behatárolja még az a követelmény is, hogy a t méret csak olyan nagyságban vehetô figyelembe, ameddig bizonyos, hogy a földet a késôbbiekben sem hordják el.

10 MI Az eredô erô támadáspontja az alapozás síkjában csak annyira közelítheti meg az alaptest szélét, hogy a nyomott felület egyenletes talpfeszültségeloszlást feltételezve legalább az összfelület felére kiterjedjen. Ez azt jelenti, hogy a külpontosság nem lehet nagyobb e = 0,25 B-nél. Az alaptest méreteket ennek figyelembevételével kell meghatározni A talp nyomott felülete alatt egyenletesnek feltételezett feszültségeloszlás mértéke nem lehet nagyobb, mint az MSZ szerint számított talajhatárfeszültség (σ H ). Háromszögalakú feszültségeloszlással számolva az élfeszültséget σ él = 1,33 σ H értékkel szabad figyelembe venni Az alapok méretezésénél az építményre megengedett átlagos süllyedést, továbbá a megengedett szögforgást és az alap felsô síkjának vízszintes eltolódását is figyelembe kell venni. Pontosabb számítás hiányában a tömbalap szélének süllyedését és az alaptest elfordulását a 3.3 pont szerint kell számítani. Statikailag határozott szerkezetek esetében, talpalapok esetében a max. süllyedéskülönbség, ill. a s/l = 0,005 értéket érhet el, ami az alap felsô síkja ugyanilyen elfordulásának felel meg. A megengedett max. süllyedéskülönbségekre az MSZ ad részletesebb útmutatást Méretezés alapelve A tömbalap méretarányait tekintve végtelen merev testként kezelendô, és így áthajlás nélkül fordul el az igénybevétel síkjában a talajban kialakuló forgáspontja körül.

11 11 I A tömbalapot összetett külsô igénybevétel esetén V erôre és M nyomatékra kell méretezni, és az alaptestet minden esetben a megengedett süllyedés és szögelfordulás szempontjából a pontnak megfelelôen le kell ellenôrizni A méretezést síkbeli feladatnak kell tekinteni, és a vízszintes erô, illetve a nyomaték síkjával párhuzamosan két oldalfalon átadódó súrlódási ellenállás a biztonság javára elhanyagolható. Az alaptest oldallapjaival szöget bezáró igénybevételi sík esetén az oldallapokkal párhuzamos két merôleges síkban ható összetevôkre kell az igénybevételeket felbontani, és meghatározni. Az így meghatározott két részigénybevétel összege nem lehet nagyobb a talajra meghatározott határigénybevételnél (σ H ) Az összetett igénybevétel (V, M) hatására a merev alaptest részben süllyed, részben kismértékben elfordul. A külsô erôkkel szemben egyensúlyt tartanak a függôleges talpfeszültség eredôje, az igénybevétel síkjára merôleges homlokfal felsô része elmozdulásának hatására a talajban kialakuló vízszintes feszültség eredôje, valamint az alaptest alsó részében kialakuló eltolódással egyidejûleg a talpsíkban fellépô súrlódásból származó nyíróellenállásnak eredôje (1. ábra ).

12 MI Méretezés végrehajtása A méretezés során hat értéket kell részben elôre felvenni, részben úgy meghatározni, hogy a statikai egyensúlyt magában foglaló képlet egyenlôsége biztosítva legyen. A méretezés tehát fokozatos közelítéssel történik. A méretezés menete a következôk szerint alakul: Elôre ismertek: V vertikális erô (kn), σ H a talpsíkra érvényes talajhatárfeszültség (kn/m 2 ), mely a talajfizikai jellemzôk ismeretében az MSZ szerint számítandó. Felvesszük (megbecsüljük) a tömbalap méreteit: A az alaptest oldalhossza (m) B az alaptest szélessége (m) t a befogási mélység (m). A külsô V erô nagyságát a becsült alaptestméretekbôl számítható önsúllyal meg kell növelni. Keressük az alaptest nyomatéki teherbírását (knm). Az alaptestre ható külsô nyomatéki igénybevételt az alaptest 0,75 t mélységében figyelembe veendô forgáspontjára kell számításba venni. Számítjuk a függôleges erô hatására σ él = 1,33 σ H esetére adódó e(m) külpontosságot. e = B 2 V. 2 3σél A Az e külpontosság értéke 0 és B/4 közé eshet, de célszerûen B/6 és B/4 közötti érték választandó.

13 13 I M nyomatéki teherbírás a függôleges és vízszintes irányú talajfeszültségek eredôjébôl és a talpsíkban fellépô súrlódási erôbôl számítható nyomatékból tevôdik össze. M 1 = V R e 3 A H o = σ 2 él t. 16 B Vízszintes erôk karja a homlokfelület felsô részén ébredô vízszintes talajfeszültségek eredôje (H o ) és a talpsíkban levô nyírási ellenállás 8 eredôje közti távolság, melynek értéke t. A σ él és a H o erô 5 számításához használt σ o értéke egyszerû arányossági kapcsolatban áll (lásd: 1. ábra ). M = M 1 + M 2 = M 1 = H o 5 8 t vagy az e behelyettesítése után 3 B 2 σél A e e t B ρ 2 VB 2 V 15 A M = 3 + σél t. 2 3σél A 128 B A csatolt nomogram (2. ábra) a méretezést nagyon leegyszerûsíti. Az optimális méretek a nomogram alapján könnyen megállapíthatók. Az így meghatározott alaptestméretek mellett a teherbírást utólag numerikusan is ellenôrizni kell. A számítás feltételezi, hogy a C v függôleges és a C h vízszintes ágyazási tényezô értékei megegyeznek. Nagyobb pontosság igénye esetén helyszíni kísérletek eredményei alapján kell számolni. A számítás menete arra az esetre, amikor a tömbalap nyomatéki teherbírását keressük a 2. ábrán nyíllal jelölt eredményvonal példája alapján követhetô.

14 MI KIVITELEZÉS 4.1. Elôkészítô munkák Az alapozási munkák megkezdése elôtt a terepet rendezni kell. A munkahely elôkészítése akkor megfelelô, ha a terv szerinti munkaszint jármûvekkel, gépekkel megközelíthetô, közmûvektôl mentes, és a felszíni vízelvezetés megoldott Kitûzés Az alapok pontos helyének kitûzésére a generálvállalkozó által megadott vízszintes és magassági értelemben meghatározott alappontok alapján az alapozás vállalkozója felelôs. Az alapok tengelyét ± 1,0 cm pontossággal kell kitûzni Földkiemelés Az alapgödrök kiásása általában gépi markolóval a legelônyösebb, de kézi erôvel is megengedett. Gépi markolónál különösen ügyelni kell a terv szerinti gödörméret kialakítására.

15 15 I A gödörfalon szemrevételezéssel ellenôrizni kell, hogy a talaj a tervekben feltüntettekkel egyezik-e. Túlmarkolás esetén földvisszatöltést alkalmazni nem szabad, a többlet kiemelést betonnal kell kitölteni. Esetleges kisebb oldalbeomlások többletbetonozást igényelnek. A kész alapgödör méreteket ellenôrizni kell, a méretek naplóban rögzítendôk Betonozás Betonozás megkezdése elôtt a gödör szélén pallóterítést kell legalább 2x20 = 40 cm szélességben elhelyezni. A gödör kiásásának befejezését követôen a betonozást 6 órán belül el kell kezdeni. A betonozást egy-egy gödör esetében folyamatosan kell végezni. A betonminôség a tervszerinti legyen. Általában a B /KK minôség javasolható. A tömbalapban a tervszerinti vasalást kell elhelyezni. A felszerkezethez való csatlakozást biztosító acél elemeket minden esetben a betonozás elôtt kell elhelyezni. Vízszintes és magassági értelemben megadott méreteket a betonozás közben, és a betonozás befejezésekor is újból ellenôrizni kell. A tömbalap tervszerinti felsô síkjáig szabad csak a betonozást végezni.

16 MI A szinttôl való eltérés ± 5 cm-ig még megengedett. A betont a betonozási munka befejezésekor tûvibrátorral tömöríteni kell. Korábban végrehajtott tömörítés ugyanis az alapgödör oldalfalán káros földbeomlást okozhat. A kitûzés, felmérés, minôség és biztonságtechnika tekintetében, ahol a terv külön nem intézkedik, az MSZ , az MSZ , valamint a munkavédelemrôl szóló 47/1979. (XI. 30.) MT számú rendelet szerint kell eljárni.

17 17 I ÁTADÁS-ÁTVÉTEL A tömbalap elfedésre kerülô szerkezetnek minôsül. A mûszaki átadás-átvétel alapja a felmérési naplóban rögzített, és az építtetô által elfogadott adatok, valamint a munka folyamán az építési naplóban eszközölt bejegyzések. Az egyes tömbalapokról átadási jegyzôkönyvet kell készíteni. A jegyzôkönyvnek a munkahelyi általános adatokon kívül tartalmaznia kell az alaptest jelét (sorszámát), az alapgödör méreteit, a markoló gép típusát, a gödörkiásás és a betonozás kezdési és befejezési idôpontját. Az átadási tervdokumentációnak tartalmaznia kell az alaprajzot a végleges felmérés adataival helyesbítve, az alapgödör fenékszintjét, valamint az alapok függôleges tengelyének az elméleti tengelytôl való tényleges oldalirányú eltérését tartalmazó jegyzékét. Az átadási tervdokumentáció tartalmazzon utasítást arra vonatkozóan, hogy az alaptest környezetében melyik oldalon, milyen távolságig nem engedélyezhetô az utólagos földkiemelés.

18 MI ábra

19 19 2. ábra Tömbalapok méretezése

20 MI VONATKOZÓ FONTOSABB ELÔÍRÁSOK MSZ MSZ MSZ MSZ MSZ MSZ MSZ MSZ-KGST 334 ME 13 MI Alapozások tervezés. Tervezési elômunkálatok Alapozások tervezése. Statikai és tervezési elôírások Alapozások tervezése. Síkalapozás Építmények teherhordó szerkezeteinek erôtani tervezése. Általános elôírások Építmények teherhordó szerkezeteinek erôtani tervezése Építmények teherhordó szerkezeteinek erôtani tervezése Építôipari földmunka Épületszerkezetek és alapok Alapozási talajmechanikai szakvélemények készítése Talajfeltárás és cölöpök méretezése statikus szondával.

21 21 MI FÜGGELÉK F1. Számpélda a) Adottak: Vertikális erô V = 840 kn Talajhatárfeszültség σ H = 300 kn/m 2 b) Meghatározandók az alaptest méretek és az alap nyomatéki teherbírása a 2. ábra nomogramjának felhasználásával. c) Legyen az alaptest oldalhossza A = 2,5 m. d) A V/A tengelyen a 840/2,5 = 336 λ értéket felvetítjük a σ = 300 kn/m 2 jelû egyenesre, majd a vetítést oldalirányban folytatva a II. térnegyedbe térünk át. e) Felvesszük az alaptest B szélességét úgy, hogy az y tengelyen 0,16-0,25 közötti értéket kapjunk. Példánkban B = 2,4 m (y = 0,19 és a pont szerint 0,33 < A/B = 1,04 < 3,0). f) Felvesszük az alaptest t mélységi méretét, ügyelve arra, hogy a pont szerinti x = t/b arány 0,5 és 2,0 között legyen. Példánkban t = 2,9 m esetében x = t/b = 1,2. A II. térnegyedbôl függôleges vetítéssel az x = 1,2 görbét elérve, a vetítést vízszintesen folytatjuk, majd a negyedik

22 MI térnegyedben a B = 2,4 m-es görbétôl a vetítô egyenesünk a vízszintes eredménytengelyen kimetszi az M/V = 1,55 értéket. g) A keresett nyomatéki teherbírás M = 1,55 V = 1, = 1300 knm F2. Számpélda a) Adottak: Vertikális erô V = 840 kn Nyomaték M = 1300 knm Talajhatárfeszültség σ H = 300 kn/m 2 b) Meghatározandó az alaptest A, B és t mérete. (A három méretbôl a B és t értékét felvesszük, és akkor az A oldalszélesség kiadódik.) c) A nomogramon a vetítéseket ez esetben az óramutató járásával egyezô irányban végezzük. d) Legyen az alaptest B szélessége 2,4 m. e) Az M/V hányados számított értékét az abszcisszára felrakva a levetítést a negyedik térnegyedben a B = 2,4 m-es görbéig vezetjük. Példánkban M/V = 1300/840 = 1,55. f) Legyen t = 2,9 m (Ellenôrzés: 0,5 < t/b = 1,2 < 2,0) g) A negyedik térnegyedbôl a vetítést a III. térnegyed felé vezetjük az x = t/b = 1,2 görbéig, majd innen függôleges

23 23 MI irányban folytatjuk a vízszintes tengelyig. Feltétel, hogy az y értéke 0,16 és 0,25 legyen. Példánkban y = 0,19, tehát megfelelô. Ellenkezô esetben új B méret-felvételével a méretezést a IV. térnegyedbôl kiindulva megismételjük. h) Az y tengelytôl a II. térnegyedben a B vonalig, majd az I. térnegyedben a megfelelô σ egyenesig folytatjuk a vetítést. Példánkban a V/ A vízszintes abszcisszán 336 értéket olvasunk le. i) V/A = 336 A = V 840 = = 250 m Az alaptest szükséges oldalhossza tehát A = 2,5 m.