Földművek ea. (BMEEOGMAT43) Dr. Takács Attila BME Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék. Támfalak

Átírás

1 Földművek ea. (BMEEOGMAT43) Dr. Takács Attila BME Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék Támfalak

2 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.

3 Támfalak 3. 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

4 Támfalakra ható erők F 1 q F 2 H= G a g E a E p S N G V 4.

5 Súlytámfalak típusai - beton v. gyengén vasalt beton - falazatok: kő, tégla, egy. betonelemek - szárazon rakott falak 5.

6 Szögtámfalak (talpas támfalak) vb. lemezszerkezetek Keresztmetszeti kialakításukból adódóan a háttöltést is bevonják az erőjátékba (együttdolgozó földtest) + H + + L t + Fiktív hátlap felvétele: L t H tg(45 -φ/2) esetén függőlegesen, egyébként ferdén 6.

7 7. Szögtámfalak méretfelvétele

8 Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO)* valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc 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. 8.

9 Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO) valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc 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. 9.

10 Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO) valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc 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. 10.

11 Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO)* valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc 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. 11.

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. 12.

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. 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.

14 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.

15 Geometriai adatok a d =a nom +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.

16 Teherbírási határállapot ellenőrzése DA-2* tervezési módszer: A1 + M1 + R2 A hatás Jel Értékcsoport A1 A2 Állandó kedvezőtlen kedvező G 1,35 1,0 1,0 1,0 Esetleges kedvezőtlen kedvező Q 1,5 0 1,

17 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.

18 Elcsúszás vizsgálata (GEO) Igénybevétel: E d γ G P a,g,h,k γ Q P a,q,h,k P a,f,h,k Ellenállás: R d P a,g,v,k P a,g,v,k P a,f,v,k γ G R,h t,k G 1,k G 2,k tgδ b Megfelelőség igazolása: E d R d Biztonság növelése:

19 Kiborulás vizsgálata (EQU) Csak a szilárd kőzeten álló szerkezetek (pl. alaptestek, támfalak) kiborulásának vizsgálatakor használjuk! E stb, d Stabilizáló nyomaték: γ G,stb k 1 G 1,k k 2 G 2,k k t G t E dst, d Destabilizáló nyomaték: γ G,dst k g P a,g,k γ Q,dst k q P a,q,k k F P a,f,k Megfelelőség igazolása: E dst, d E stb,d 19. Biztonság növelése: alaplemez méretének növelésével

20 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.

21 21. Mértékadó ellenállások: (vb. keresztmetszet) Mértékadó igénybevételek: 21 Szerkezeti tönkremenetel (STR) vizsgálata q F Q g G d max, k a,q,h,k P k a,f,h,k P γ k a,g,h,k P γ M a,q,h,k P a,f,h,k P γ a,g,h,k P γ T Q G max,d

22 Súlytámfal keresztmetszeti méretezése 22. Követelmény: általában: e B/6, húzófeszültséget is felvevő falaknál: e B/3

23 23. Talpfeszültségek

24 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.

25 Hézagok kialakítása Terjeszkedési hézagok Munkahézagok Látszólagos hézagok 25.

26 Terjeszkedési hézagok - általában függőlegesek - a talptól a támfalkoronáig végigmennek - összenyomható anyaggal kitöltöttek 26.

27 Munkahézagok - általában vízszintesek - alap és felmenő fal között lépcsőzetes kialakítással. NEM átmenő hézagok! 27.

28 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.

29 Támfalak víztelenítése Víznyomásra való méretezés helyett víztelenítést alkalmazunk Típusai: Felszíni víztelenítés/vízelvezetés Felszín alatti víztelenítés 29.

30 30. Felszíni víztelenítés/vízelvezetés

31 Felszín alatti víztelenítés aljzat+ folyóka beton 2 dréncső 3 geotextília 4 kavics (16/32) 5 hom. kavics kevert szűrő 6 kőrakat 7 geoműanyag lapszivárgó 8 átvezetés (ha L >30 m)

32 Különleges támfalak 32. máglyafal talajerősítés (georáccsal)

33 Rács- v. máglyatámfal 33. Előregyártott elemekből készített térbeli rács, szemcsés talajokkal (kőzettel) kitöltve.

34 Rács- v. máglyatámfal 34. Előnyök: nem érzékeny a süllyedéssel szemben rövid az építési idő előregyártás racionális számban újrafelhasználható Hátrány: csak kb. 4 m magasságtól gazdaságos Tervezési követelmények: az E a 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.

35 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 Az erősítés egy ún. anizotróp kohéziót ad a talajnak

36 36. Erősített talajszerkezetek

37 37. Költségek

38 Támfalak Köszönöm a figyelmet! 38.