BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék. Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés. Dr. Móczár Balázs

Átírás

1 Dr. Móczár Balázs 1

2 Az előadás célja MSZ EN szabvány 6. fejezetében és egyes mellékleteiben leírt síkalapozással kapcsolatos előírások lényegesebb elemeinek, a szabvány elveinek bemutatása Az eddig alkalmazott MSZ as szabványsorozat (és azon belül az MSZ 15004) fontosabb eljárásainak összehasonlítása az új EC7 szerinti számítási módszerekkel hasonlóságok alapvető különbségek 2

3 Határállapotok: 1. MSZ EN szerinti határállapot koncepció az általános állékonyság elvesztése az alap alatti talajtörés, átfúródás, kipréselődés tönkremenetel elcsúszás miatt a tartószerkezet és az altalaj együttes tönkremenetele a tartószerkezet tönkremenetele az alap mozgása miatt túlzottan nagy süllyedések (és süllyedéskülönbségek) túlzottan nagy megemelkedés duzzadás, fagy vagy más okok miatt elfogadhatatlan mértékű rezgések 3

4 2. Tervezési eljárások Tervezési eljárások típusai Közvetlen tervezési eljárás Közvetett tervezési eljárás Szokáson alapuló tervezési eljárás 4

5 2. Tervezési eljárások Közvetlen tervezési eljárás: Más más számítási modellt alkalmazva vizsgáljuk az egyes határállapotokat: Teherbírási határállapotok számításakor a törési mechanizmus legpontosabb modellezése Használhatósági határállapotok ellenőrzése süllyedésszámítással 3. geotechnikai kategória esetében kötelező, 2. geotechnikai kategória esetében ajánlott eljárás törőfeszültség képlet MSZ illetve az MSZ EN ajánlott képletei FEM programokkal történő numerikus méretezés Törési állapotig terjedő terhelés süllyedés kapcsolat vizsgálata 5

6 2. Tervezési eljárások Közvetett tervezési eljárás: Összehasonlító tapasztalatok, valamint terepen vagy laboratóriumban végzett mérések, ill. észlelések eredményeit alkalmazzuk Pl.: Szondázás, pressziométeres vizsgálat eredményei alapján, tapasztalati képletek segítségével becsüljük a talajtörési ellenállást Két típusa van: Süllyedésszámításon, a süllyedések szigorú korlátozásán alapuló méretezés Talajtörési ellenállás számításán, a talajtöréssel szemben viszonylag nagy globális biztonság előírásán alapuló méretezés Mindkét esetben elég a használhatósági határállapotban figyelembe veendő hatásokkal (karakterisztikus értékekkel) számolni Számítás terjedelme csökken Jelentősége elsősorban az 1. geotechnikai kategóriánál van 6

7 2. Tervezési eljárások Szokáson alapuló tervezési eljárás: Valószínűsített talajtörési ellenállással számolunk Elsősorban kőzeteken történő alapozás esetében alkalmazzuk, útmutatás a G mellékletben található A kőzettípusa, tagoltsága és egyirányú nyomószilárdsága alapján lehet egy megengedett talpfeszültséget felvenni. MSZ szerinti Határfeszültség alapértéken történő méretezés csak az 1. geotechnikai kategóriában lehetséges 2. és 3. kategóriában az alkalmazása nem elfogadható, kizárt!!! külön süllyedésszámítás szükséges új egyszerűsített eljárás kidolgozása lenne indokolt 7

8 3. Tervezés teherbírási határállapotokra Teherbírási határállapotok: EQU a helyzeti állékonyság elvesztése (merev testként gyors és lényeges helyzetváltozás az ellenállást a szerkezeti anyagok és a talaj szilárdsága jelentősen nem befolyásolja) STR a tartószerkezeti elemek belső törése vagy túlzott alakváltozása (az ellenállást a szerkezeti anyagok szilárdsága jelentősen befolyásolja) GEO a talaj törése vagy túlzott mértékű alakváltozása (az ellenállást a talaj vagy szilárd kőzet szilárdsága jelentősen befolyásolja) UPL a tartószerkezet vagy a talaj felúszás folytán bekövetkező egyensúlyvesztése HYD hidraulikus talajtörés Geotechnikai szerkezetek esetében leggyakrabban a GEO és az STR határállapotokat kell vizsgálni. 8

9 9 3.1 Talajtörési ellenállás vizsgálata számításos eljárással

10 3.1 Talajellenállások számításának összehasonlítása Talaj határereje / Talajtörési ellenállás tervezési értéke MSZ MSZ EN

11 3.1 Talajellenállások számításának összehasonlítása Talaj törőfeszültsége: 11

12 3.1 Talajellenállások számításának összehasonlítása Drénezetlen terhelés jelentése: Ha gyorsan növekszik a terhelés (a pórusvíznyomások nem tudnak kiegyenlítődni) kötött talajok esetében Ekkor a nyírószilárdság állandó (c u drénezetlen nyírószilárdság), Φ = 0 A víz felhajtóerejével nem szabad számolni (teljes feszültségek figyelembevétele) 12

13 3.1 Talajellenállások számításának összehasonlítása Teherbírási tényezők: MSZ MSZ EN

14 3.1 Talajellenállások számításának összehasonlítása Alapfelület hajlásának tényezői: MSZ MSZ EN

15 3.1 Talajellenállások számításának összehasonlítása Alap alakjának tényezői: MSZ MSZ EN Drénezett: Drénezetlen: 15

16 3.1 Talajellenállások számításának összehasonlítása Teher ferdeségének tényezői: MSZ MSZ EN Drénezett: Drénezettlen: 16

17 3.1 Talajellenállások számításának összehasonlítása Lejtős terephatást figyelembevevő tényező MSZ MSZ EN

18 3.1 Talajellenállások számításának összehasonlítása MSZ MSZ EN

19 3.1 Talajellenállások számításának összehasonlítása Az ellenállások tervezési értékének számítása: 19

20 3.1 Terhek (hatások) számításának összehasonlítása Teher oldal tervezési értékeinek számítása: 20

21 3.1 Határállapot igazolásának kritériuma Szerkezettel szemben támasztott követelmények: MSZ MSZ EN

22 3.1 A biztonsági (parciális) tényezők szerepe azonos törőfeszültségek esetén 22

23 3.1 Központosan terhelt pilléralap összehasonlító érzékenységvizsgálata Talajjellemzők alapértékei: γ n = 18 kn/ m 3 Φ = 30 c = 0 kpa γ b = 25 kn/ m 3 Érzékenységvizsgálat paraméterei: Φ = c = 0, 10, 20, 30, 50, 100 kpa B = 100 cm L = 100 cm G V,k Q V,k h t = 120 cm h a = 120 cm 23

24 3.1 Központosan terhelt pilléralap összehasonlító érzékenységvizsgálata 24

25 3.1 Központosan terhelt pilléralap összehasonlító érzékenységvizsgálata 25

26 3.1 Központosan terhelt sávalap összehasonlító érzékenységvizsgálata 26

27 3.1 Ferde teherrel terhelt pilléralap összehasonlító érzékenységvizsgálata Talajjellemzők alapértékei: γ n = 18 kn/ m 3 Φ = 10 c = 40 kpa γ b = 25 kn/ m 3 Érzékenységvizsgálat paraméterei: Φ = c = 20, 40, 60, 80, 100, 120 kpa H k = 5, kn f = 0, ,22 Q H,k = 50kN B = 100 cm L = 100 cm G V,k = 300 kn Q V,k = 100 kn h t = 120 cm h a = 120 cm 27

28 3.1 Ferde teherrel terhelt pilléralap összehasonlító érzékenységvizsgálata 28

29 3.1 Ferde teherrel terhelt pilléralap összehasonlító érzékenységvizsgálata 29

30 Mintapélda: Talajjellemzők alapértékei: γ n = 18 kn/ m 3 Φ = 10 c = 40 kpa γ b = 25 kn/ m 3 Talajvízszint: Mélyen az alapsík alatt. MSZ esetében: α = Összehasonlító mintafeladat Q V,k = 100 kn G talaj = 82,9kN G V,k = 300 kn Q H,k = 50kN G alaptest = 80kN h t = 120 cm h a = 80 cm L = 200 cm e B,Q = 40 cm B = 200 cm 30

31 3.2 Összehasonlító mintafeladat MSZ MSZ EN ,9 kn = V R V k = 562,9 kn 50,0 kn = H R H k = 50,0 kn 1,72 m = B = 1,72 m 3,43 m 2 = A = 3,43 m 2 2,47 = N t N q = 2,47 0,61 = N B N γ = 0,52 8,34 = N c = 8,34 b q = b γ = b c = 1,0 0,71 = a B s q = 1,17 1,43 = a s γ = 0,70 s c = 1,29 31

32 3.2 Összehasonlító mintafeladat MSZ MSZ EN ,80 = i t i q = 0,95 0,73 = i B i γ = 0,91 0,66 = i c i c = 0,91 m = 1,46 1,0 = j t = j B = j c 36 kpa = t γ 2 q = 36 kpa 426,4 kpa = q R k / A = 476,8 kpa 733,35 kn = Q v R d = 1215,57 695,53 kn = V m V d = 774,97 kn 94,8% Kihasználtság = hatás/ellenállás EC 7 szerint 31% kal nagyobb a teherbírás 63,7% 32

33 3.3 Ellenállás csúszással szemben 33

34 3.4 Tartószerkezet tönkremenetele az alapok mozgása miatt Az EN szakasza szerint ellenőrizni kell az alapok vízszintes és függőleges mozgáskülönbségeit, hogy ezek ne vezethessenek az alátámasztott tartószerkezet STR teherbírási határállapotához. Nem használhatósági határállapot Az eddig gyakorlat szerint a tervező a süllyedéseket általában a tartós terhek alapértékéből határozza meg és hasonlítja össze az MSZ szerint előírt süllyedési kritériumokkal; a támaszsüllyedésből származó terhelő hatást nem veszi figyelembe a felszerkezet statikai méretezése során. Egyszerűbb esetben a támaszsüllyedések a süllyedésszámításból megállapított értékkel terhelő hatásként vihetők be a programokba Ma már rendelkezésre állnak olyan végeselemes számítógépes programok (pl. Plaxis 3D Foundation), melynek segítségével a teljes szerkezet és az altalaj, mint kontinuum (korszerű talajmodellekkel) együttesen is modellezhető 34

35 A síkalapok szerkezeti tönkremenetele szintén STR teherbírási határállapot Merev alapok: Szabad a lineáris talpfeszültség eloszlást feltételezni, de az altalaj és a tartószerkezet kölcsönhatásának részletesebb erőtani vizsgálatával egy gazdaságosabb terv is igazolható Hajlékony alapok: 3.5 Síkalapok tartószerkezeti tervezése A talpfeszültségeloszlás meghatározásához az alaptest rugalmas féltéren vagy megfelelő merevségű és szilárdságú rugók sorozatán nyugvó gerendaként vagy lemezként modellezhető A fellépő erőket és hajlítónyomatékokat is szabad lineárisan rugalmas ágyazat feltételezésével számítani; Az ágyazási tényező értékét süllyedésszámítással kell megállapítani 35

36 3.5 Síkalap magassági méretezésének egyszerűsített szabályai (ajánlás) 36

37 4. Tervezés használhatósági határállapotokra Leggyakrabban elegendő a süllyedésszámítás (ritkában megemelkedések és rezgések vizsgálata) A 2. és 3. geotechnikai kategóriában mindenképpen szükséges süllyedésszámítás, az 1. kategóriában általában nem mértékadó (kivéve puha agyagok esetében) A talaj öntömörödéséből származó esetleges járulékos süllyedések (friss feltöltések, roskadékony talajok) figyelembevétele Leggyakrabban a süllyedéskülönbségek és a relatív elfordulások okoznak problémát A 2. és 3. geotechnikai kategóriában sokszor nem a teherbírásra, hanem a süllyedésre történő méretezés dominál az alapfelület növelésével általában a süllyedések is nőnek (a feszültségeket nem lehet eltüntetni ) Komolyabb szerkezeteknél célszerű figyelembe venni az építménymerevség hatását is jellemzően kisebb süllyedések igazolhatóak Alkalmazhatóak a rugalmasságtan elméletén alapuló számítások leggyakrabban feszültség alakváltozás módszerek 37

38 4. Tervezés használhatósági határállapotokra A kialakuló süllyedések párhuzamosan veszélyeztetik a szerkezet teherbírását és korlátozhatják a használhatóságukat (pl. födémek dőlése, közműcsatlakozások, nyílászárók) eddig ezen két határállapot kezelése elméletileg nem vált szét, de az EN 1990 nél már kettéválik: más lesz a terhek tervezési étéke: a parciális és egyidejűségi tényezők a teherbírási határállapothoz nagyobbat szolgáltatnak a terhek karakterisztikus értékéből, mint a használhatósági határállapotok (másfélszeres is lehet a különbség) a számított süllyedések értékelése más kritériumok alapján: 38

39 5. Különbségek az MSZ EN és az MSZ között Különbségek: Új terminusok pl.: karakterisztikus érték, tervezési érték, stb. A számítások karakterisztikus értekkel történnek (geotechnikai tervezési beszámoló alapján) Az eddigiektől eltérő jelölésrendszer Biztonsági (parciális) tényezők alkalmazási helyeinek és értékeinek változása Drénezett és drénezetlen viselkedés megkülönböztetett kezelése törőfeszültségi képlet (elsősorban ferde terheknél) Teherbírási és használati határállapot terhelései Külpontossági kritériumok mások 39

40 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!