KP=tg 2 (45+φ/2) ϭxp=ϭz *KP(+2*c* KP) EP= ϭxp területe (αp=45-φ/2)

Átírás

1 01. Ismertesse a földnyomások fajtáit. (aktív, passzív, nyugalmi) A mérnöki gyakorlatban használt végleges vagy ideiglenes jellegű megtámasztások méretezéséhez ismerni kell ezt a megtámasztott földtömeg által a falra átadott erőt, azaz a talajban keletkező vízszintes feszültségek (ϭx) eredőjét, más néven a földnyomást (E). 1. ábra 2. ábra Aktív: A földtömeget megtámasztó falat mozgassuk el úgy, hogy mögötte egyenletes fellazulás alakuljon ki. A vízszintes feszültség a fellazulás következtében csökken, a határt a törési feltétel jelenti, azaz amikor a Mohr-kör érinti a Coulomb egyenest (1. ábra). KA=tg 2 (45-φ/2) ϭxa=ϭz *KA(-2*c* KA) EA= ϭxa területe (αa=45+φ/2) Passzív: A passzív állapotot úgy érhetjük el, hogy a falat a megtámasztott földtömeg irányába mozgatjuk, ezzel tömörödést hozunk létre a földtömegben. A képlékeny határhelyzet akkor alakul ki, amikor a Mohr-kör érinti a Coulomb-egyenest, de ebben az esetben a legnagyobb főfeszültség a vízszintes (passzív) földnyomás (ϭxp) lesz (2. ábra). KP=tg 2 (45+φ/2) ϭxp=ϭz *KP(+2*c* KP) EP= ϭxp területe (αp=45-φ/2) Nyugalmi: Nyugalmi állapotban van a mozdulatlan fal mögötti talaj, amelyben a nyírószilárdság csak részben mobilizálódik, s a falra a kezdeti vízszintes feszültségek (ϭx0), ill. eredőjük, a nyugalmi nyomóerő (E0) hat. K0=1-sinφ ϭx0=ϭz *K0(-2*c* K0) E0= ϭx0 területe 02. Talaj elmozdulás - földnyomás kapcsolata. Előterhelés. A földnyomás-erők hatására a megtámasztó szerkezetek kisebb-nagyobb mértékben elmozdulnak, eltolódnak vagy elfordulnak, a hajlékony elemek áthajlanak. A fellépő földnyomás(ok) nagyságát és eloszlását meghatározza a talaj szerkezete, tulajdonságai, a föld és a megtámasztó szerkezet közötti kölcsönhatás, valamint a lehetséges mozgások jellege. A földnyomások problematikáját Terzaghi modellkísérletei tisztázták. Ő egy, az alsó sarokpontja körül elforduló, merev, függőleges fal mögé homoktalajt töltött, és mérte, miként változik a falmozgástól függően a falra ható nyomóerő. Háromféle földnyomási határállapotot lehet megkülönböztetni: Aktív állapotban van a talaj által terhelt, a földtől elmozduló, távolodó fal mögötti talaj, melyben a nyírószilárdság teljesen mobilizálódik, ezért már viszonylag csekély (xa) elmozdulás után kialakulnak az aktív vízszintes feszültségek (ϭxa) és ezek eredőjére, az aktív földnyomási erő (EA) értékére csökken a falra ható erő. Erre az állapotra lehet tervezni, mivel a kis elmozdulásokat a szerkezetek bírják. Passzív állapot alakul ki a talajban, ha egy erő a talaj felé nyomja a falat, s ezzel szemben a mobilizálódó nyírószilárdság révén földellenállás fejlődik ki. Viszonylag nagy (xp) elmozdulás után fejlődnek ki a passzív földnyomási feszültségek (ϭxp) és eredőjük, a passzív földnyomási erő (EP). Erre az állapotra nem lehet tervezni, mert a kialakításhoz szükséges nagy elmozdulásokat a szerkezetek nem viselik el. A földnyomási határértékek közelítő értékei általában: EA : E0 : EP = 0,5 : 1 : 5 A határállapot eléréséhez szükséges elmozdulások közelítő nagysága a fal tetején aktív állapotban a falmagasság (H) függvényében xa H/300, míg passzív állapotban xp H/5. 3. ábra 4. ábra

2 Valójában a falmozgás típusától és a talajtömörségtől is függ a határelmozdulás, pontosabb tapasztalati adatok a szakirodalomban találhatók (6. ábra). Az aktív állapothoz szükséges csekély érték kedvező, mert ekkora mozgás általában megengedhető, és ezért szabad a támfalakat, hídfőket az aktív határállapot kedvezően alacsony földnyomási terhére méretezni. Ezzel szemben a passzív határállapotban már rendelkezésre álló nagy földellenállásra általában nem szabad számítani, mert annak kifejlődéséhez akkora elmozdulás kellene, amelyet nem viselnének el a szerkezetek. 5. ábra 6. ábra Előterhelés: A talajok előterhelése növeli a nyírási ellenállást, ugyanakkor az előterhelt anyag szilárdsága lecsökken (tömör homokéhoz hasonlóan). 03. Talajtörés alapfeltevései. Törési állapot alapesetei. Egy feltöltés vagy bevágás határoló felületei nem alakíthatók ki tetszőlegesen. A talajban a földtömeg önsúlyának hatására nyírófeszültségek keletkeznek a rézsűs határolás elkészültével. Ha a nyírófeszültségek a rézsű talajának és az altalaj nyírószilárdságát elérik, talajtörés jön létre, a törési felülete, a csúszólapon a földtest lecsúszik (7. ábra). 7. ábra 8. ábra: Talajtörés mechanizmusa A tönkremenetel nem mindig a fentiekben vázoltak szerint következik be. Modellkísérletek alapján megkülönböztetünk 3 esetet: 9. ábra A károsodás létrejöhet: Mesterséges feltöltések rézsűinél Termett talajban létesített bevágások rézsűinél A károsító okok mind feltöltések mind bevágások esetén sokfélék, egy adott mélységű, hajlású rézsű biztonságát számtalan tényező befolyásolja. Két alapvető csúszástípus: Csúszások nagy vastagságú homogén talajtömegben (létrejöhetnek mind töltés, mind bevágás esetén) Csúszások rétegzett talajoknál (általában bevágásrézsűknél, vagy több ütemben kiépült inhomogén töltéseknél)

3 Talajtöréshez tartozó feszültségek (Rankine-féle): 10. ábra KA=tg 2 (45-φ/2) ϭxa=ϭz *KA(-2*c* KA); (αa=45+φ/2) KP=tg 2 (45+φ/2) ϭxp=ϭz *KP(+2*c* KP); (αp=45-φ/2) 10. ábra 04. Rézsűállékonysági vizsgálat, szemcsés és csak kohézióval rendelkező talajok esetén. A meglévő rézsűk, lejtők állékonyságának a vizsgálatakor a feladat a csúszással, tönkremenetellel szembeni biztonság meghatározása, illetve építendő földműveknél a megkívánt biztonsággal rendelkező állékony rézsűhajlás meghatározása. Biztonság általában: v=τm/τs, ahol τm a csúszólapon rendelkezésre álló átlagos nyírószilárdság, τs a csúszólapon az egyensúlyhoz éppen szükséges nyírószilárdság, ami azonos a működő nyírófeszültséggel. Irányelvek a csúszólaphoz: talpponti, alámetsző, összetett. Rézsűhajlás: Meredek (β>45 ) rézsű esetén talpponti csúszólap Lapos (β<45 ) rézsű esetén alámetsző csúszólap Talajfajta, földtani felépítés: Homogén szemcsés talaj (c=0 kn/m 2 ) esetén: logaritmikus spirális csúszólap Homogén kötött talaj (φ=0 ) esetén: kör alakú csúszólap Rétegzett felépítés, kis nyírószilárdságú réteg közbetelepülés: összetett csúszólap (egyenes és görbe felület) A nyírófeszültségek általában a föld önsúlyából (G), a felszíni statikus és dinamikus terhelésekből (P), a talajvíz áramlási nyomásából (V) együttesen az eredő tömegerőkből (R), valamint a földrengésből származhatnak. A nyírószilárdságot a csúszólapon a Coulomb-törvény szerint értelmezzük. A normálfeszültségek eredője a normálerő (N), a súrlódási ellenállásoké a súrlódási erő (S), a kohézió eredője a kohéziós erő (K) (7.11. ábra). A vizsgálatokat a hatékony vagy a teljes feszültségek analízisével lehet végezni, lehetőség szerint az előbbire törekedve. 11. ábra: Rézsűállékonyság alapvető tényezői Az állékonyságvizsgálat során a következő lépéseket ismételgetjük, míg a legkisebb biztonságot megtaláljuk: csúszólap felvétele a lecsúszó földtestre ható erők felvétele az egyensúlyhoz szükséges nyírószilárdság meghatározása a földtest egyensúlyvizsgálatából a csúszólaphoz tartozó biztonsági tényező meghatározása a minimális biztonsági tényező meghatározása szélsőérték kereséssel.

4 A feladat tehát a következő: a lehetséges, reálisan számításba jövő csúszólapok közül meg keresni azt, amely mentén az állékonysági biztonság minimális. A feladatot a következőképpen is megfogalmazhatjuk: az adott rézsűgeometria és igénybevétel mellett a lehetséges csúszólapok közül melyik az, amely mentén a talaj oldaláról a legnagyobb nyírószilárdság szükséges. A feladatot megoldhatjuk mind analitikusan, mind grafikusan. Ezen utóbbi megoldások a számítógépek elterjedésével gyakorlatilag kiszorultak az alkalmazott módszerek közül. Az analitikus megoldásokra számtalan jó szoftver kereskedelmi forgalomban beszerezhető, az alkalmazó számára gyakorlatilag eltűnik a megoldás fizikai háttere, valamint a megoldásnál alkalmazott megfontolások, korlátok, ami gyakran hibás végeredményhez vezethet. 05. Súrlódási körös rézsűállékonysági vizsgálat. Biztonság meghatározásának módjai. c 0; φ ábra 13. ábra 14. ábra 1. Körcsúszólap középpontjának és helyének felvétele. 2. Önsúly kiszámítása: Aháromszög=1/2*alap*magasság G1=Aháromszög*γ Akörcikk=1/2*R 2 *( φ-sin(φ)) G2=Akörcikk*γ 3. Önsúly eredőjének meghatározása: szerkesztés kötélsokszög számítás nyomatéki egyenlet 4. Kohéziós erő nagyságának meghatározása: l=2*r*sin(φ/2) K=c*l 5. Kohéziós erő hatásvonalának meghatározása: Z*c*l=c*L L=R*φ Z=L/l=(R*φ)/(2*R*sin(φ/2))=1/2*φ/sin(φ/2) 6. Súrlódási kör szerkesztése: R*sin(φ) 7. Q erő nagyságának és irányának meghatározása: 13. ábra 8. Biztonság nyomaték arány: 14. ábra Fs=Mr/Md=(K*Z+Q*R*sin(φ))/a*G Biztonság meghatározásának módjai: φ=0 és c 0 feltételezéssel: Svéd nyomatéki módszer Vektorpoligonális módszer φ 0 és c 0 feltételezéssel: lamellás módszerek Egyéb: Taylor-grafikon Blokk-módszer (tömbcsúszás) Véges elemes módszer

5 06. Lamellás rézsűállékonyság vizsgálat. Egyszerűsített Bishop-módszer: A hagyományos Bishop-módszerhez képest az egyszerűsítést az a feltételezés jelenti, hogy a lamellák között ható erő a lamella két oldalán megegyezik (ezért az erőegyensúlyi vizsgálatban kioltják egymás hatását, ezért lényegében nem kell őket figyelembe venni): Eb=Ej. Módszer lépései: 1. Felvesszük a csúszólapot. 2. Párhuzamos függőlegesek mentén lamellákra osztjuk a vizsgált rézsűfelületet (nem kell azonos méretűeknek lenniük). 15. ábra: közelítő megoldás homogén kohéziós talajban 16. ábra Kohéziós erő: Ki=cd li Súrlódási erő: Si=Ni tg(φd) Súlyerő csúszólapra merőleges komponense: Ni=Gi cos(αi) Súlyerő csúszólappal párhuzamos komponense: Ti=Gi sin(αi) A csúszólap vízszintessel bezárt szöge (αi) meghatározható a középpontjába húzott érintő meredekségével vagy a két végpontján átmenő húr meredekségével is. A lamella területe számítható úgy, hogy a csúszólap köríve helyett a húrt vesszük figyelembe. A csúszólaphoz tartozó biztonsági tényező számítása az elcsúszást akadályozó és az elcsúszást okozó erők hányadosaként: Tekintve, hogy a tervezési érték meghatározásakor már figyelembe vettük a γc =1,35 parciális tényezőt, ezért a rézsű megfelel, ha v 1, Talajvíz, áramló talajvíz, földrengés hatásainak figyelembevétele földmű állékonysági vizsgálatoknál. Talajvíz: A földmű állékonyságát befolyásolja a talajvíz szintje, továbbá befolyásolja a nyírószilárdságot. Komponensei közül c-t jelentősen, míg φ-t alig befolyásolja. ϭ csökken biztonság csökken. Talajvíz áramlás: a befolyásoló tényező a víz áramlási nyomása (EWi). EWi H γw Földrengés: Történelmi és geológiai viszonyok alapján lehet földrengésre tervezni. Gyorsulás = (Várható max rengés erősség) / (Gyakoriság) Ef=m a; Ff=mrézsű a (vízszintes gyorsulás 0,8-1,5 g) 17. ábra: víznyomás 18. ábra: földrengés

6 08. Földnyomás meghatározása sík csúszólap feltételezésével. Felszíni terhelés figyelembe vétele. Közelítő számítás: area (a; b; c) 1,0 m=eaq (EaQ vektor ábráról) 1/2 h eq 1,0= EaQ eq 09. Aktív földnyomás meghatározása általános esetben. 1. Elhatároljuk azt a tartományt, ahol a fal súrlódása már nem érvényesül a Renkine féle feszültségállapot igaz. A vízszintes térszínnel αa=45 +φ/2 hajlású egyenest húzunk. 2. Tervezzünk egy tetszőleges α szöget. A támfal alsó sarkánál (A) felmérjük α-t a vízszinteshez. 3. A körcsúszólap húrja a vízszintessel β szöget zár be. Geometriájából adódik képlete: β=(45 +φ/2+α)/2 4. A-D pontokon átmenő körív középpontjának meghatározása. 5. D pontból függőleges m meghatározása, Rankine féle földnyomás meghatározása Ea és eredő helye. Homogén szemcsés talaj esetén: ϭz=m ρ g ϭa= ϭz Ka Ea=1/2 ϭa m Ea=m 2 ρ g/2 tg 2 (45 -φ/2) 6. Földprizma súlyerejének meghatározása: Gi=Ai γi G= Gi helye kötélsokszögből határozható meg

7 7. Ha van kohézió, akkor kiszámítjuk a Z kart, iránya a húrral párhuzamos. Z=R L/l 8. Felrajzoljuk az R sin(φ) sugarú kört. 9. Vektorsokszög: E0+G R1 R1+K R2 10. Ea irányát feltételezzük a támfal aljának 1/3-nál. δ-szög a támfalra húzott merőlegessel bezárt szög. 11. Ea R2 metszéspontjából érintőt húzunk az R sin(φ) sugarú körhöz, így kapjuk a Q egyenest. 12. Ea R2 iránya ismert, így Ea értéke meghatározható a vektorábrából. 13. A szerkesztést többször megismételjük, és Ea,max-ra méretezzük a támfalat. 10. Passzív földnyomás meghatározása általános esetben. A modell és módszer azonos az aktívval. Ami különbözik: földnyomási tényező: Ep; ϭp csúszólap hajlásszöge: αp=45 -φ/2 elmozdulás iránya

8 11. Támfal szerkezetek típusai. Támfalakra ható erők. Meredek, rézsűben nem megálló földtömeg megtámasztására szolgál. Súlytámfal: Legrégebbi es leggyakrabban alkalmazott támfaltípus, amely a nagy tömegéből adódó súlyereje következtében képes a mögötte levő földtömeget megtámasztani. Építési anyagait a fal alapvető igénybevételeihez, a nyomófeszültségekhez választjuk. Anyaguk lehet: beton vagy gyengén vasalt beton, falazatok: tégla, kő, betonelemek; szárazon rakott falak. 19. ábra: súlytámfalak 20. ábra: szögtámfalak Szögtámfal: Vasbeton lemezszerkezetek, amelyek kialakításukból adódóan a háttöltést is bevonjak az erőjátékukba. Típusaik: L szelvény; T szelvény; Ferde alapsík; Fogazás (elcsúszás ellen); Fogazás es ferde alapsík (elcsúszás ellen) Támfal: kő, beton vagy vasbeton anyagú, síkalapon nyugvó, előre vagy hátra nyúló talpszélesítéssel, merevítő bordákkal 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 merevítő bordás falak. Befogott fal: Acélból, vasbetonból vagy fából készült, viszonylag vékony falak, amelyek egyensúlyát horgonyok, dúcok es/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 es résfal. Összetett tám szerkezetek: Az előző két faltípus elemeiből álló tám szerkezetek. Számos változatuk létezik, példaként említhetők a kihorgonyzott, szegezett szerkezetek. Támfalakra ható erők: 21. ábra felszíni + egyéb terhelés talaj teherbírási jellemzői (φ; c) geometriai kialakítás elmozdulás korlátai talajvíz (semleges feszültség, víznyomás) földrengés 21. ábra

9 12. Támfalak, rézsűk víztelenítése. ( Felszíni, felszín alatti.) Szivárgó kialakítások. Felszíni: vízelvezetés (árok csúszólapon kívül): 22. ábra vízzáró burkolat kialakítása: 23. ábra Felszín alatti: szivárgókkal: 24. ábra 22. ábra 23. ábra 24. ábra 13. Súlytámfal tervezés, ellenőrzés. A tervezés kiinduló alapfeltételezése: ne legyen húzás, ϭh=0 eredő erő a belső magon belül legyen. Súlytámfal a szerkezet súlyával áll ellen a földnyomásnak. Kőből, betonból és téglából épülhet, húzószilárdsága nincs. Súlytámfalak felmenő falát úgy méretezzük, hogy anyagában ne lépjenek fel húzófeszültségek. Elegendő a legalsó keresztmetszet vizsgálata. A fölnyomás nagyságát Poncelet-féle szerkesztéssel határozzuk meg. A szélességet azonos sávokkal növelve meghatározzuk az erre ható erők eredőjét és annak az alapsíkon való metszéspontját. A metszéspontnak a d talpponttól való távolságát felmérjük a felvett szélességű támfalnál y tengely mentén. Az így kapott görbét metszésbe hozzuk az y = 2/3 x egyenessel, és a metszéspontot felvetítve megkapjuk azt a szélességet, amelynél az eredő a keresztmetszet belső harmadának külső szélén megy át, tehát abban húzás nem keletkezik. A kivitelezés során ügyelni kell arra, hogy a támfalat teherbíró talajra alapozzuk, a visszatöltést és a támfal háta közötti szivárgót nagyon gondosan kell megépíteni, a visszatöltés anyagát meg kell vizsgálni és rétegesen tömörítve beépíteni.

10 Ellenőrzés: Talpfeszültség számítása: Ha e<b/6: ϭ= ϭ nyomás + ϭ nyomaték ϭ nyomás =N/B ϭ1,2 nyomaték =±M/k=(e N)/(B 2 /6) ϭ1,2=n/b±(1+(ϭ e)/b) Ha e=b/6: ϭterület=n ϭ1=2 N/B ϭ2=0 Ha e>b/6: ϭ1=2 N/(3 c) ϭ2=0 Elcsúszás vizsgálata: v>1,5 (1,5-globális biztonsági tényező) ((G+Eay)*tgδb)/Eax>1,5 Biztonság növelése: fogazás, ferde lapsík Kiborulás vizsgálata: Csak kőzeten álló alapok esetén kell vizsgálni. v>2,0 (G*XG2)/(Ea*a2)>2,0 Biztonság növelése: alaplemez méretének növelése Elcsúszás: Kiborulás: Talajtörésre való méretezés: ϭtalaj, törő > ϭmax támfal ϭr=ϭtörő/γ ϭd ϭr> ϭd Állékonyság vizsgálata: Támfal és talaj együttes állékonysága. Számítása a rézsűjével azonos Támfal szerkezeti elemeinek állékonysága: Igénybevételi ábrák, méretezés 14. Erősített, vasalt talaj kialakítása, tervezése. A talajba vasalást (erősítőelemeket) építünk be, ami által a talajtömeg húzó igénybevételek felvételére képes. A háttöltésbe beépített fém vagy műanyag szalagok a húzófeszültségeket súrlódás útján adják át a talajnak. Az erősítés egy ún. anizotrop kohéziót ad a talajnak. Előszeretettel alkalmazzák hídfőkben is, főleg hazánkban. Magasabb támfalaknál éri meg csak (H>5m) 25. ábra: vasalt talaj szalagjaiban keletkező erők

11 26. ábra: tervezési előny Belső stabilitás vizsgálat: csúszólap helyzetének meghatározása betéterők számítása betét szélesség meghatározása teljes betétrendszer kihúzódás vizsgálata erőtanilag szükséges betétvastagság meghatározása alkalmazott betétvastagság betét-fül kapcsolat méretezése Külső stabilitás vizsgálat: egy tömbben elmozduló súlytámfalként kezeljük elcsúszás kiborulás (csak kőzetben) alaptest méretezése alaptörés-fal teljes hossza alatt általános állékonyság vizsgálata 15. Talajszögezés. Cölöpfalak. Talajszögezés: A szegezett falak elsősorban a bevágások, nem állékony domboldalak, sziklarézsűk megtámasztására szolgálnak. A szegezett falak kialakításának a technológiáját a 27. ábra mutatja be. A várható csúszólap mögé kellő mélységig benyúló szegek húzó, nyíró és hajlító igénybevételek felvételére alkalmasak. Az erősítendő felületre acélhálót fektetnek majd 5-20 cm vastag lőtt betonos eljárással, betonréteggel vonnak be. A szegezés szakaszosan, lépcsőkben történik. A szegezéshez általában acél rudakat, betonacélt (ritkábban L, Z, vagy zártszelvény) használnak, a lejuttatásuk veréssel, vibrálással történik, vagy sűrített levegővel belövik a szegeket. A talajszögezés előnye, hogy egyszerre csak kicsi földtömeg marad megtámasztatlanul, rugalmasan, könnyen módosítható, egyszerűen és viszonylag olcsón kivitelezhető. Mechanikai viselkedése és tervezése a vasalt talajtámfallal lényegében azonos, de építés közbeni állapotokat is ellenőrizni kell. Továbbá jól adoptálható a különféle talajokhoz, rugalmas a szerkezet és teherbírási tartalékkal rendelkezik. 27. ábra Cölöpfalak: Egymás mellé, sorban, általában talajhelyettesítéses technológiával, többnyire béléscső védelem melletti fúrással kialakított cölöpökből a résfalakhoz hasonló földmegtámasztó szerkezet készíthető, amely sok esetben előnyösebb is lehet egy résfalas megtámasztásnál. Készítése ugyanis egyszerűbb, kisebb a helyigénye, s a cölöpöző gépek lejtős terepen is fel tudnak állni. A foghíjbeépítéseknél kevésbé veszélyezteti a meglévő épületek alapjait, mert a cölöpfurat állékonysága könnyebben biztosítható. Vízzárósági igény esetén viszont a résfalas megoldás kerül előtérbe. Szokásos cölöpátmérő cm. Cölöpfalak együttdolgozásához fejgerendát használnak. 27. ábra: cölöpfalak típusai

12 16. Ideiglenes munkagödör megtámasztás. Keskeny munkagödör. Talaj tönkremenetel. Keskeny munkagödör megtámasztásnál a fölnyomás átadás a szemközti falra történik. Hagyományos szerkezeti kialakítás: A dúcolás az alapgödör vagy keskeny munkagödör függőleges földfalainak megtámasztása. A föld nyomása pallókra, az ezekre merőleges hevederekre és végül a hevedereket megtámasztó dúcok rendszerére nehezedik. Fontos elemei még a dúcolási rendszernek az ékek, amelyek az egész szerkezet merevségét, ezáltal a biztonságos megtámasztást biztosítják. Dúcolni kell, ha a munkagödör rézsűs kialakításához nincs elég hely, vagy ha a rézsűs munkagödör kialakítása feleslegesen nagy földmunkát igényelne, továbbá minden olyan helyen, ahol a földfalak beomlása kárt, vagy balesetet okozhat. A dúcolás rendszerét két tényező határozza meg: hogyan helyezhetők el a pallók; hogyan támaszthatók meg a pallók, illetve hevederek. A dúcolás szükségességére és milyenségére a támpontot a szabadon álló földfal magasságának az értéke (h0) ad: h0 közel 0 elővert pallózás h0 < 50 cm vízszintes pallózás h0 > 50 cm állított függőleges pallózás munkagödör egy lépcsőben nem emelhető ki vízszintes, illetve függőleges után hajtott pallózás kemény vagy omlós talaj hézagos, biztonsági pallózás Újabban hazánkban is előtérbe kerültek a különböző előregyártott dúctáblák, melyek főként merevített acéllemezekből készülnek. Az oldalfal esetleg fapalló, de többnyire inkább acéllemez. Általában sarok merev a dúc-heveder kapcsolat, míg a táblák illesztését hornyos szélek biztosítják. Fontos a kivitelezésben, hogy a munkagödör minimális ideig legyen nyitva tartva, felszíni vízelvezetés jól megoldott legyen, felszíni terhelés minimális legyen. 29. ábra: vízszintesen állított pallózás függőleges hevederekkel 30. ábra: függőlegesen állított pallózás vízszintes hevederekkel 31. ábra: talaj tönkremenetel 17. Ideiglenes munkagödör megtámasztás. Széles munkagödör. Szádfalas megtámasztás. Széles munkagödörnél abba a problémába ütközünk, hogy a terhet nem adhatjuk át a szemközti falnak. Ennek megoldása lehet: ferde dúc (kis mélység, állékony talaj); dúc méret növelése (keresztmetszet); befogás (heveder leverése); horgonyzás; építendő szerkezet adja a megtámasztást. Jellegzetes széles munkagödör megtámasztás: berlini dúcolat. Széles munkagödörben a támszerkezetet hátra kell horgonyozni, ill. be kell fogni, s ennek ez az egyik alapmódszere. A földkiemelés előtt 1,5-2,5 méter távolságban acél I (esetleg párban U) gerendákat vernek le a kiemelendő munkagödör határfalának, amelyek közé, a földkiemeléssel lépést tartva, előre leszabott vízszintes pallókat csúsztatnak be és ékeléssel támasztanak ki. Így a pallók a földnyomásokat a tartókra hárítva megtámasztják a földfalat, a tartók egyensúlyát a gödör alatti befogás és szükség esetén hátrahorgonyzás (esetleg belső kitámasztás) biztosítja. Alkalmazása akkor célszerű, ha: 5-10 m mély a gödör, nincs talajvíz, legalább 1 m-ig állékony a talaj.

13 32. ábra: berlini dúcolat Szádafalas megtámasztás: A munkagödrök, alapgödrök körülzárásának fontos eszközei a szádfalak. A szádfal a talajba vert, egymáshoz vízzáró hornyokkal, kapcsolódó többnyire acél anyagú szádpallókból álló fal. Néha használnak még fa, vagy vasbeton pallókat is, és új fejlesztés a műanyag (PVC) anyagú szádfal, a Geoflex. Az acél pallók többnyire - a nagyobb inercia miatt - hullámvonal alakúak: 33. ábra: szádfalak hullámprofiljai A szádfalak lejuttatásához általában hidraulikus vagy Diesel üzemű verőeszközöket használnak, szemcsés talajban a vibrátor hatékonyabb lehet. A vibrátort daruval emelik a kívánt magasságba és illesztik a vibrálandó szádfalra. A zajcsökkentés érdekébe kidolgoztak egy sajtolással dolgozó módszert, amivel már - talajtól függően - akár 15 méter mélységig is le tudják juttatni a pallót. Előnye a kisebb környezeti zajterhelés. A szádfal lehet építőeszköz és építőanyag. Építőeszköz akkor, ha ideiglenes körülzárásra használják, építőanyag pedig, ha véglegesen beépítve a létesítmény szerkezeti részévé válik (pl. csatornák, folyómedrek oldalsó megtámasztása). Munkagödör szádfallal való ideiglenes körülzárása esetén a szádfal megtámasztja a munkagödör függőleges földfalait, és egyben többé-kevésbé megakadályozza a víz beáramlását, vagyis kettős szerepet tölt be. Ha vízzárásra nincs szükség, akkor - különösen kisebb munkagödör mélységek esetén - a kevesebb költséggel elkészíthető dúcolás is megfelel. A föld- vagy víztömeget megtámasztó szádfalakra sokszor jelentős nyomás nehezedik. Megkívánjuk, hogy a fal e nyomásnak kellő biztonsággal ellenálljon, vagyis: helyéről el ne mozduljon; el ne törjön, illetve ne szenvedjen meg nem engedhető alakváltozásokat. A szádfalat tehát először is megfelelően meg kell támasztani. Ha a szádfalra nehezedő föld- vagy víznyomás nem túl nagy, akkor elég a falat egy bizonyos mélységig a gödör fenékszintje alá verni. Az ilyen fal szükséges beverési mélysége körülbelül a megtámasztott föld, illetve víztömeg magasságával egyenlő. Nagyobb munkagödör mélységek esetén az ilyen konzolszerűen működő falat már igen nagy nyomás veszi igénybe, a szükséges beverési mélység és a fal vastagsága is jelentős lenne. Ilyenkor gazdaságosabb a felső végén megtámasztott fal. A megtámasztás lehet dúcolás, vagy kihorgonyzás.

14 18. Résfal. Tervezés, technológia. A résfalak alkalmazása az 1960-as évektől indult rohamos fejlődésnek. A résfal a rés (függőleges árok) kitöltésével létrehozott függőleges, folytonos vagy szakaszos szerkezet, olyan építmény, amely teherviselési, vízzárási, munkagödör-határolási vagy egyéb műszaki célokat szolgálhat. Felhasználható: teherviselés munkagödör megtámasztás vízzárás Előkészítő munkák: vízszintes terep kialakítása résvezető gerenda beépítése résiszap előkészítése Résiszap: A résiszap diszpergált bentonit és víz keveréke. Fontos tulajdonsága, hogy nyugalomban megdermed, azonban rázás, keverés hatására ismét folyadékszerű lesz a viselkedése, miközben térfogata álladó. Ennek köszönhetően a diszpergált bentonit nem ülepedik ki és térfogatsúlya időben állandó. Összetevő: víz (ivóvíz minőség) + bentonit + szóda (+ cement + kötésszabályozó). A résiszap szintjét biztosítani kell: felszín alatt max 50 cm, talajvízszint felett min 1,5m. A betöltött zagy ellennyomással teszi állékonnyá a munkagödröt (több bentonit, nagyobb oldalfeszültség). Szűk gödör miatt a talaj átboltozódik. A résiszapból valamennyi mindig elkezd beszivárogni a talajba, így az oldalfalon egy vékony bentonitos réteg alakul ki, amely megfogja a szemcséket. Homok sem omlik be. Résvezető gerenda: Kialakítás, mélység: a résvezető gerendák a leendő résfal két oldalán a falszélességnek megfelelő távolságban készített vasbeton falak, amelyek 1-1,5m mélységig nyúlnak le. A résvezető gerenda mélységét befolyásolja a talaj súrlódási szöge és a résiszap sűrűsége. Szerep: kijelöli a résfalak helyét, megvezeti függőlegesen a réselőgépet és megtámasztja azt, felső réteg állékonyságának biztosítása (bentonitos zagy nem biztosítja itt), szakaszoló gép rögzítéséhez támasz, rendezett felszín biztosítása. Réselőgépek típusai: Markológépek (leenged-harap-kiemel-ürít): köteles függesztés mechanikus vagy hidraulikus üzemmel, merev rudas. Folyadékszállítású berendezések (talajaprítás-zagykiszivattyúzás-ülepítés): marótárcsás A kialakítás lépései: Résvezető gerenda elkészítése, amely meghatározza a rés irányát, megvezeti a réselőszerszámot, és a rés felső részének az állékonyságát biztosítja. Két fogással elkészítik egy réstábla két szélét. A két fogás között megmaradó földmag kitermelése, átharapás. Ezzel elkészült egy réstábla. Az armatúra elhelyezése, majd a réstábla kibetonozása, a résiszap folyamatos kiszorítása mellett. Az elkészült réstáblák közti földmag kitermelése. Ezeknek az armatúrával való ellátása, és kibetonozása; ezzel elkészült a folytonos rés. 34. ábra: réselés technológiai lépései

15 19. Munkagödör megtámasztások méretezése. Ágyazási együttható. A földnyomás nagyságát befolyásolja: a megtámasztás beépítésének módja és sorrendje megfeszítések mértéke (pl: ékek) megtámasztás anyaga talaj rétegzettsége és minősége földkiemelés és megtámasztás közti időtartam Ezért elméleti úton alig számítható, a földnyomás értéke az aktív és a passzív földnyomás között változhat. A méretezéshez figyelembe veendő nyomás a mérésekre alapozott összefüggésekkel számítható. 35. ábra: altalajba befogott támfal 36. ábra: altalajba befogott, egyszeresen megtámasztott; merev testként elmozduló; többszörösen megtámasztott Rugalmas ágyazás: ϭ*ε elmozdulás függvényében Ágyazási tényező: ct=(ϭp- ϭa)/(ep-ea) ϭx= ϭx0+cxt*e 37. ábra

16 20. Munkagödrök víztelenítése. Víztelenítési módszer kiválasztása. Munkagödör létrehozásánál vegyük figyelembe a kontinentális vízjárási görbét, és a kevésbé csapadékosabb hónapokat tűzzük ki az építés időpontjául (maximum-április, minimum-október). Munkagödör típusa szerinti víztelenítés: Nyitott munkagödör: beszivárgó vizek eltávolítása víztelenítéssel Zárt munkagödör: részleges vízzárás: alulról jövő vizeket szivattyúzással vagy víztelenítéssel távolítják el, teljes vízzárás: nincs beszivárgó víz Víztelenítés megvalósítása függ: A víztelenítést a talaj minőségének, a víznyomás nagyságának, munkagödör méretének, az építendő szerkezet kivitelezésének, valamint a szomszédos építmények állékonyságának figyelembevételével kell megtervezni. Talajvíz áramlásszabályozása: nyílt víztartás (nyílt árokrendszerből való kiszivattyúzás), talajvízszint süllyesztés (munkagödör körül fenékszint alá süllyesztett kutakból való szivattyúzás), vízkiszorítás sűrített levegővel elektroozmózis talajfagyasztás talajszilárdítás vízkizárás (szádfalakkal vízzáró rétegig) 38. ábra: célszerű víztelenítések

17 21. Nyílt víztartás. A legegyszerűbb és legkisebb költségű módszer a nyílt-víztartásos technológiai. A munkagödör kiemelésével párhuzamosan folyamatosan kerül kiemelésre a talajvíz egy, vagy több gyűjtőzsompból a befogadóba, illetve a nyíltan megjelenő talajvizet a fenékszinten létesített árok- vagy dréncső hálózattal folyamatosan összegyűjtik, elvezetik, majd szivattyúzással eltávolítják. A nyíltvíztartásos víztelenítés kb. 70%-al kevesebb víz kiemelését igényli. Alkalmazásának feltétele: Csak olyan talajban alkalmazható, ahol az áramló víz nem lazítja fel a talajt Szemcsés talajokban csak kis depresszió mellett Folyós homokban nem javasolt a hidraulikus talajtörés miatt Folyós homokban csak akkor alkalmazható, ha az áramlási sebességet megfelelő mélységre levert szádfallal csökkentik H v k L1 L2 Munkaárokból eltávolítható fajlagos vízmennyiség: q o q a k (H 2R 2 h k(h h)q r 2 ) qr b/r és t/b viszonyszámoktól függő vízmennyiség (0,01-2,5) q=q0+qa 39. ábra: nyílt víztartás R 1,3 k T H n

18 22. Szűrőkutas, mélykutas víztelenítés. (tervezés, technológia) Ez a két kútfajta a nagykutas talajvízszint-süllyesztés családjába tartozik. A munkaterület felé szivárgó vizet a beszivárgás előtt, a műtárgyon kívül létesített kutakból való szivattyúzással eltávolítják, és ezzel a talajvíz szintjét a munkatér fenékszintje alá süllyesztve tartják. A technológia gyorsan telepíthető és hatékony eljárás. A kútkialakítás költségei miatt elsősorban hosszú távra tervezett, nagy víztömegeket mozgató projektek esetén javasolt eljárás. Optimális alkalmazásának optimális feltétele: a talaj áteresztő képességi együtthatója [k]= m/s közötti. Csoportosan telepített kutak között a leszívást követően a talajvíz felszíne úgynevezett vízdómokat alkot (40. ábra). A vízdómok felső pontja belemetszhet a munkatér alsó síkjába. Technológiai lépések: 1. víztelenítési terv készítése, a kiemelt talajvíz befogadó kijelölése. 2. Víztelenítő rendszer telepítése kutak fúrása, gépészet telepítése gyűjtőcsövek nyomvonalának kijelölése gyűjtőhálózat kiépítése, kutak bekötése tartalék szivattyúk és alternatív energia ellátás biztosítása üzemelés 24 órában, a kitermelt víz elhelyezése talajvízszint visszaengedése az eredeti szintre 3. A munka befejezése esetén a technológiai elemek bontása, elvonulás Mélykutak alkalmazására akkor kerül sor a kivitelezés során, ha a talajvízszint süllyesztést helyszűke miatt nem lehet több lépcsőben elvégezni. A mélykút m hosszúságú cső, amelyben szívócső helyett búvárszivattyú helyezkedik el. A szivattyú a cső alján kialakított iszapzsák felett helyezkedik el, általában kisátmérőjű, nagy nyomószilárdságú szerkezet (42. ábra) Tulajdonságai: egy ütemben telepíthető általában csak egy kútsor szükséges, mivel nagy a leszívási mélység és a kihatási távolság a műtárgy kontúrján kívül telepíthető viszonylag nagy a kutak egymástól mért távolsága talajfelszakadás veszélye esetén is jól alkalmazható, az alsó feszített tükrű réteg vizének elvezetésével az alsó nyomás csökkenthető, a földkiemelés tovább folytatható. Hátránya: magasak a telepítési és üzemeltetési költségei, mivel a leghosszabb fúrásra és legnagyobb kiemelt vízmennyiségre van szükség. 40. ábra 41. ábra 42. ábra

19 23. Pontkutas, vákuum kutas víztelenítés. (tervezés, technológia) Pontkutas talajvízszint süllyesztés (43. ábra): A szűrőberendezésben a szívócső alsó 1,2-1,5 m-es szakaszát alakítják át szűrőcsőnek. A rövid szűrőhossz kisebb szívást eredményez, ezért egyes kutak távolsága 0,6-2,4 m. A rövid szűrőhossz miatt fontos, hogy a szűrő teljes hosszán biztosítva legyen a vízbelépés. Vákuum kutas talajvízszint süllyesztés (44. ábra): A szívócsövet közvetlenül a vízzel kitöltött talajba engedik. A kút felső részéhez vízszivattyút és vákuumszivattyút kapcsolnak, melyek bekapcsolása után a talajvízáramlás az atmoszférikus nyomáskülönbség hatására a kapillárisokban is megindul, a kút vízszintjének csökkentésével a gravitációs áramlás is fokozódik. A kapilláris víz nem távozik el teljesen a talajból, de a megmaradó vízmennyiség általában már nem szokott gondot okozni az építés során. Technológiai lépések: 1. Víztelenítési terv készítése, a kiemelt talajvíz befogadójának kijelölése. 2. Víztelenítő rendszer telepítése és üzemeltetése: gyűjtőcsövek nyomvonalának kijelölése vákuum-kutak telepítése gyűjtőcsőhálózat kiépítése, vákuum-kutak bekötése, gyűjtőcső rákötése a vákuum-gépegységre tartalék gépegység és alternatív energiaellátás biztosítása üzemelés 24 órában és a kitermelt víz elhelyezése. 3. Víztelenítő rendszer elbontása. 43. ábra 44. ábra

20 24. Különleges víztelenítési módszerek. Talajvízkizárás módszerei. Elektroozmózis (45. ábra): Lényege, hogy a talajba elhelyeznek egy negatív töltésű anódot, illetve pozitív töltésű katódot, ezek valamilyen fém rudak. Ha egyenáramot kötünk a rudakra, akkor a talajban lévő víz az anód felé kezd áramlani. Az anódnál összegyülekező vizet egy szivattyú segítségével eltávolítjuk. Ennek az eljárásnak a hátránya, hogy rendkívül költséges. Ez az eljárás iszap, illetve agyagtalajok esetén alkalmazható eljárás. Drénszivárgós rendszer: Alkalmazása magas természetes talajvizek, esetleg valamilyen beavatkozás által megzavart, visszaduzzasztott talajvízáram esetén indokolt, ahol ennek következményeként építmények vonalas létesítmények, épületek, csúszásra hajlamos rézsűfelületek veszélyeztetettek. Talajvízkizárás módszerei: (46. ábra) Oldalzárás: résfal, szádfal, injektált talaj, átmetsző cölöpfal, geomembrán Fenékzárás: oldalfal bezárása vízzáró talajba, injektált talajzóna, betonfenék (víz alatti betonozással) Talajszilárdítás: Túlnyomással szilárdító anyagot juttatnak a talajba. Az injektált talajréteg hajlítószilárdsága figyelembe vehető. általában cementtejet vagy cement+bentonitot használnak. Nagyobb szilárdság eléréséhez kémiai anyagokat használnak. Talajfagyasztás: Fagyasztó folyadékot juttatnak a talajba: CaCl2 vagy MgCl2 emissziós hűtőgépekben előre lehűtve. Légnyomásos vízkiszorítás: Alagútépítésnél használták, de egészségre ártalmas, így ma már ritka. 45. ábra 46. ábra 25. Földmű kialakítás, alapozás, felületképzés, védelem. Kialakítás: Alapozás: humuszleszedés, talajcsere, altalaj tömörítése, tömörség ellenőrzése, altalaj javítása. Elcsúszásra hajlamos talajoknál az alapot lépcsőzik vagy fogazzák: Védelem: burkolt/földmedrű vízelvezető árok földmedrű szikkasztó árok folyóka surrantó zárt csatorna áteresz

21 26. Földműbe beépíthető talajok minősítése. Ellenőrzés. A földműbe beépített anyagoktól elvárjuk, hogy: mállásra ne legyen hajlamos duzzadásra ne legyen hajlamos szerves anyag tartalom: Iom < 5% térfogat sűrűség: ρdmax > 1,7 t/m 3 (szemcsés; > 1,55 t/m 3 (kötött) fagyállóság tömöríthetőség erózió érzékenység iszap, finom homok Mérendő paraméterek: talajazonosító vizsgálatok: szemeloszlás, Ip, Ic szervesanyag tartalom: Iom, Iv Proctor vizsgálat: ρdmax, Wopt A beépített anyagot minősíteni kell az alábbi szempontok szerint: víztartalom, tömörség, teherbírás (CBR, E2) Fagyhatár: Magyarországon a fagyhatár 500 mbf alatt 0,8-1,0 m, 500 mbf felett 0,9-0,1 m. Tömöríthetőség: Szemcseelosztási paraméterek alapján: Jól tömöríthető: S0,063 < 20% Közepesen tömöríthető: 20% < S0,063 < 30% Nehezen tömöríthető: S0,063 > 30% Képlékenységi paraméterek alapján: Közepesen tömöríthető: Ip < 20; 0,9 < Ic < 1,25 Nehezen tömöríthető: Ip > 20; 0,9 < Ic < 1,25 Nem tömöríthető talajok: 0,9 < Ic vagy Ic > 1,25 Ellenőrzés: Közvetlen módszerek: zavartalan minták vétele: mintavevő hengerrel mintavétel térfogatméréssel mintavétel radioizotópos eljárással Közvetett módszerek: dinamikus vagy statikus szondázással könnyű ejtősúlyos berendezéssel Roncsolásos vizsgálatok: homokkúpos, gumimembrános, olajos/vizes: (Ismert tömegű talaj helyének térfogatát úgy határozzuk meg, hogy azt egy ismert térfogat sűrűségű anyaggal töltjük fel.) Roncsolás mentes vizsgálatok: Izotópos vizsgálat: a gamma sugárzást a talajrészecskék vezetik. A vezetőképesség a talaj tömörségétől függ. A víztartalom a hidrogénatom neutronjának terjedése alapján határozható meg. Nem nukleáris vizsgálatok: az eszköz által keltett elektromágneses pulzus terjedési idejének mérése alapján. 27. CBR, tárcsás teherbírás mérés, víztartalom-tömörség kapcsolata. CBR vizsgálat: Laboratóriumban (47. ábra) és helyszínen (48. ábra) egyaránt végezhető kísérlet. Laborban: tervezettnek megfelelően bedolgozott tömörségű és víztartalmú mintán vagy zavartalan talajmintán Helyszínen: kész úttükör, alsó alapréteg A CBR vizsgálat lényege, hogy a vizsgált talajt egy 5 cm átmérőjű hengerrel terhelve, erő-süllyedési görbét veszünk fel. A talajt jellemző penetrációs (behatolási) görbét, illetve annak két pontját (a 2,5 mm, ill. 5,0 mm süllyedéshez tartozó erőhatásokat) összehasonlítjuk a 100 %-os teherbírásúnak elfogadott tömör zúzottkőréteg hasonló görbéjével. Az arányszámot %-ban kifejezve kapjuk a talaj CBR értékét. A talaj teherbírási modulusát a CBR vizsgálattal határozhatjuk meg. A talaj statikus teherbírási modulus értéke a CBR-értékből az alábbi tapasztalati képlettel számítható: E2talaj=10*(CBR) 2/3 [mn/m 2 ]

22 47. ábra 48. ábra A következő ábrán (49. ábra) látható kiértékelő lapon egy behatolási görbét tartalmazó diagramot láthatunk, ahol a standard zúzottkő görbe is szerepel, mint összehasonlítási alap. Legyen a talajon mért behatolási nyomásértékek 2,5 mm-nél p2,5, valamint 5 mm-nél p5 [kn/m2]. Ekkor az alábbi százalékértékeket kell számítani: CBR(2,5)=p(2,5)/70*100 CBR(5)=p(5)/105* ábra 50. ábra: tömörség-víztartalom diagram A talaj értékelése a CBR szám szerint közelítőleg a következő: CBR érték: 2 4 % gyenge, rossz altalaj 5 7 % közepesen gyenge altalaj 7 15 % megfelelő altalaj % jó altalaj, közepes alsó alapréteg % kitűnő alsó alapréteg % jó alapréteg-anyag Mivel a tapasztalat szerint a földmű, a talaj teherbíró képessége erősen változik a talaj tömörségétől, azaz γo [kn/m3] száraz térfogatsúlyától és a w [%] víztartalmától függően, a teljes CBR vizsgálat célja az, hogy különböző γo és w adatok esetén meghatározzák a CBR értékek változását. Ezek közül azt a jellemző CBR értéket kell kiválasztani, amely a talaj, a földmű valóságos, építés utáni helyzetének megfelel. A CBR-es vizsgálat csak a felszín cm-ről ad tájékoztatást. Tárcsás teherbírás mérés: A talaj teherbíró képességének eredeti helyén történő meghatározására. A teher és a vizsgált talaj süllyedése közötti összefüggésből a vizsgált réteg teherbírására, a rugalmas és a maradó alakváltozásokból számított, különböző alakváltozási együtthatókkal lehet következtetni. A tárcsás vizsgálat a teherbírás jellemzésére a tárcsaátmérő kétszeresének megfelelő rétegmélységig alkalmas. A készülék felhasználható: Ellenőrizni és hitelesíteni az utak tömörségének és ellenállásának fokát, valamint az utak mélyebb rétegeit (alapozását). Szemcsés, és kohéziós talajokon kialakított felületi alapozás elégtelenségének, teherbíró képességének hozzávetőleges számítása, és ellenőrzése. Ez egy egyszerű, helyszínen elvégezhető teszt, és értékes segítség, a felszíni talajok tömöríthetőségének tervezésénél használt hagyományos számításokhoz. Tömörség-víztartalom kapcsolata: Az optimális tömörséghez tartozó vízmennyiség meghatározható Proctor vizsgálattal. A kapott görbe ρdmax pontján lesz a Wopt..

23 28. Tömörítési módszerek, eszközök, technológia. Tömörítési módok: Statikus, vibrációs, ütve, gyúrva. A tömörítő gépeket a tömörítendő talajfajtához igazodóan kell kiválasztani. A szemcsés talajokat vibrációs eszközökkel lehet tömöríteni. A nagy tömegű, széles önjáró vagy vontatott hengerek kb. 40 cm vastag rétegeket 6-8 járattal tudnak tömöríteni. A kisebb ún. padkahengerek keskenyebb sáv és vékonyabb réteg tömörítésére képesek, míg a vibrolapok és döngölők mérete és mélységi hatása a legkisebb. Az utóbbi főleg árkok visszatöltésére használatos. A kötött talajokat gyúró hatású gépekkel lehet szintén cm vastagságban 6-8 járattal tömöríteni. A legtöbbet a gumihengereket alkalmazzák, melyek modernebb változatainak hatékonyságát növeli, hogy a kerekek egymástól függetlenül vannak felfüggesztve és a keréknyomás változtatható. A (kövérebb) agyagok esetében előnyösebbek lehetnek a juhlábhengerek, melyek "bütykeinek" kis felületén igen nagy nyomás adódik át a talajra, s azt gyúrva tömöríti. Használatosak még az egymás mellé eltolással erősített sokszöglapokból álló poligonhengerek és a rácsos járólappal kialakított rácsos hengerek. Szűk helyen készítendő visszatöltések tömörítésére a döngölők (békák) alkalmasak. A sima hengerek önmagukban nem alkalmasak hatékony tömörítésre, viszont célszerű lehet az első, ill. az utolsó járatot ilyenekkel végeztetni. A nagyon laza anyagokon ugyanis a korábbiakban említettek bizonytalanul indulnak be, illetve a végén - ha kell - a felület elsimítására és a felső néhány cm-nyi "héj" tömörítése a sima hengerrel oldható meg. A minőség szempontjából meghatározó tömörítés hatékonyságának javítása céljából a hengereket az utóbbi időben óriási mértékben fejlesztették. A hengerekre gyorsulásmérőt építenek, mely pontosan méri a henger függőleges mozgását, azaz benyomódását a talajba. A gépkezelő erről egy képernyőn tájékoztatást kap, s így célszerűen tudja vezényelni a munkát. A legújabb fejlesztések pedig már azt is lehetővé teszik, hogy a gép a vibrációs paramétereket a mért adatok alapján automatikusan állítja be, illetve korrigálja. 51. ábra: vibrációs juhláb- és gumihenger. 29. Geoműanyagok. (fajtái, felhasználási terület, funkció) Geoműanyagokhoz soroljuk azon termékeket, amelyeknek legalább egy összetevője szintetikus, illetve természetes polimerből készül, nevezetesen szalag, két illetve háromdimenziós szerkezet formájában. Alkalmazásuk elsődleges szempontja, hogy valamely hiányzó/meglévő, de az adott szituációban számunkra kedvezőtlen talajadottságot pótoljuk vagy javítsuk. Geoműanyagok funkciói: elválasztás: kő/homok talaj/szivárgótest védelem: pl.: hullámzás erősítés drénezés: víz kivezetése szűrés: finom talajszemcsék megtartása Fizikai jellemzés: szakító szilárdság, szakadó nyúlás, statikus átszakadási ellenállás, dinamikus átszakadási ellenállás, szűrőképesség, vízáteresztő képesség, időjárással szembeni ellenállás. Tervezés: gyártók által készített segédletből, illetve beépítési technológiák segítségével Beépítés: felület előkészítése feszültség és hullámmentes fektetés gondos toldás és illesztés geoműanyagra kerülő földanyag megválasztása beépítéskor védelem (ne legyen közlekedés rajta) minőség-ellenőrzés Geotextíliák világszerte a legszélesebb körben alkalmazott geoműanyagok, elsődleges szerepe a szétválasztás. Készítés módja szerint lehet szőtt (egymásra merőleges szálask) vagy nem szőtt geotextília (tűnemezelés majd hőkezelés). A georácsok a talaj erősítését, "vasalását" szolgálják, húzóerők felvételére teszik képessé a talajt, s így a töltések állékonyságát biztosíthatják meredekebb hajlások és rossz altalaj esetén is, illetve támszerkezetekben. A georácsokat sima polimer szerkezetből készítik, úgy hogy a keresztezéseknél a kapcsolatot az egymásra merőleges hosszirányú és keresztirányú elemek között hegesztéssel, ragasztással vagy kötéssel biztosítják. Az egymásba ékelődő részecskék megerősítő hatása akkor optimális, ha a részecskék legalább térfogatuk felével át tudnak nyomulni a hálón keresztül az alsó rétegbe. A geocellákat a koronaélnél leszögezve a cellákat humuszréteggel kitöltve építik be a rézsűk erózióvédelmére, de erősebb változataik a terep járhatóságát is javíthatják, illetve a töltések talperősítését is szolgálhatják.

24 A geoszőnyegek műszálak véletlenszerű összegubancolásával és összepréselésével készülnek. Elsődleges alkalmazási területük az erózióvédelem, valamint geotextíliával egybeépítve drénezésre is felhasználhatók. A geodrének (felületszivárgók, drénlemezek) olyan geokompozit polimer termékek, amelyeket két, illetve több geoműanyagból készítenek, például georács/geoszőnyeg/drénlemez és nem-szőtt geotextília. A geokompozitok átfűzéssel illetve hőkezeléssel létrehozott egységek egyesítik az előnyeit a geotextíliának és a georácsnak. A geokompozitok alkalmazási területei: elsődlegesen vízelvezetésre, víztelenítésre (drénezés), földmunkánál az elválasztás és a megerősítés a cél, az aszfalt burkolatok megerősítése, különösen javításoknál. A szalagdrének alkalmazása akkor jön számításba, ha az elsődleges cél a konszolidáció gyorsítása, ami ugyanakkor együtt jár az állékonysági biztonság (talajtörés elleni biztonság) növekedésével. Alkalmazása célszerű, ha: a konszolidációs idő túl hosszú, de a süllyedések nagysága és a teherbírás nem kritikus; nagyobb vastagságú, általában mélyebben lévő konszolidálódó réteg esetében; a konszolidálódó réteg szivárgási tényezője túl kicsi (iszap, agyag, zagytározók anyaga); a mechanikai jellemzőket javító intézkedések szükségtelenek, vagy nehezem valósíthatók meg. A szalagdréneket kombinálva más geoműanyagokkal (pl. georács, geodrén) és a kinyomódó vizet elvezető szivárgó réteggel, a konszolidációs idő lerövidülése mellett jelentős teherbírás növekedés is elérhető. Ez a megoldás előnyösen alkalmazható kis teherbírású, konszolidálatlan talajokon átvezetett töltések alapozásánál. A szalagdrének lejuttatása speciális célgéppel történik. A bentonitos szigetelőlemezek (bentonitszőnyeg, bentonitpaplan, geoszintetikus agyag szigetelők, GCL) két, többnyire egymáshoz erősített (száltűzött vagy tűnemezelt) geoszintetikus hordozó elem (elsősorban geotextília, ritkábban geomembrán) közötti bentonitrétegből állnak. A bentonitréteg vastagsága általában 8-10 mm, a töltési mennyiség típustól függően 3-5 kg/m2. Az előállítás során a bentonitot por alakban, vagy granulátumként helyezik a geoszintetikus elemek közé és további adalékanyagként ha szükséges - a lemez szerkezetétől függően - kötőanyagot is adagolnak. Elsődleges alkalmazási területük a vízszigetelés, hulladéklerakók zárószigetelése (13.8. ábra). A jellemző szivárgási tényező értéke *10-12 m/s tartományba esik. A geomembránok (fóliák, lemezek) elsődleges alkalmazási területe a környezetvédelem. Mindenekelőtt hulladéklerakók ábra), mesterséges tavak szigetelőrétegeként, esetleg bizonyos talajzónák lezárására (pl. szennyezett területek kombinált résfalas körbezárása, izolálása) kerülnek be a földművekbe. Legnagyobb előnyük a kedvező szennyezőanyag visszatartó-képesség. Környezetvédelmi alkalmazásoknál a legtöbb esetben agyaggal kombinálva ún. kombinált szigetelőrendszer elemekéntalkalmazzák. Könnyen hegeszthetők, vízzáróságuk ellenőrizhető.

25 30. Földmunkagépek általános ismertetése. A földmunkagépek közé tartoznak a földkitermelő és földszállító gépek. Ezek a gépek elvégzik a talaj kitermelését, szállítását, elhelyezését, elterítését és tömörítését. A mélyépítőgépek legnagyobb és legjelentősebb csoportját alkotják. A földmunkagépek a munkavégzés során az alábbi műveleteket végzik el: a föld kitermelése, melynek műveletelemei: lazítás, bontás, kiemelés, nyesés, munkaeszköz megtöltés, lerakás szállítóeszközbe vagy depóniába a föld szállítása a beépítés helyére, amely megtörténhet a kitermelő géppel, vagy egyéb szállítójárművel a föld beépítése, amelynek során megtörténik a föld lerakása, a szállítóeszköz ürítése, a talaj tömörítése az utómunkák elvégzése, amely elsősorban a profil kialakítását, egyengetését foglalja magában Földmunkagépeknek nevezzük azokat a motorral hajtott vagy vontatott munkagépeket, munkaeszközöket, amelyek a talajjal kapcsolatos kitermelő, rakodó, szállító és elhelyező vagy beépítő tevékenységet végzik. A földmunkagépek csoportosítását célszerűen a munkavégzés technológiája szerint végezhetjük el. Talajkitermelés: rakodási művelet kotrógépek szállítási művelet földkitermelő és szállító gépek Hidromechanizációs talajkitermelés: nagynyomású vízsugaras vízágyús berendezések szívó hatású szívókotrók Talajlazítás: bontófogas berendezések talajlazító gépek maróberendezés talajmarógépek Talajtömörítés: statikus hatású - hengerek dinamikus hatású - döngölők vibrációs hatású vibrációs gépek Kotrógépeknek azokat az önjáró földmunkagépeket nevezzük, amelyek megfelelő munkaeszközzel elvégzik a talaj kitermelését és depóniába vagy szállítóeszközbe való rakodását. Két fő csoportja az egymunkaedényes szakaszos üzemű és a többmunkaedényes folyamatos üzemű kotrógépek. A földkitermelő és szállítógépek csoportját haladó főmozgású gépek csoportjának is nevezik, mivel a munkaeszköz (kanál, vágóél) mozgatása a fejtés (nyesés) folyamán a gép haladása közben azzal, azonos sebességgel történik. A kitermelt talajt általában rövidebb-hosszabb távolságban lévő beépítési helyre elszállítják. Két fő csoportot különböztetünk meg: kanalas és vágóéllel ellátott gépeket. A talajlazítók a földmunkagépek legkisebb csoportjába tartoznak. Az általában függesztett, ritkábban vontatott munkaeszközökkel ellátott gépek a talaj lazítását végzik el. Munkájukra jellemző, hogy a földkitermelésnek csak az egyik műveletét a lazítást végzik el a bontófog vagy marókés alakú munkaeszközzel. A talajlazítás más földmunkagépek (földnyesőgépek) munkájának megkönnyítése illetve lehetővé tétele érdekében. Erre a célra használatosak a két vagy több bontófoggalellátott, haladó főmozgást végző lazítógépek. A tömörítőgépek a földmunkavégzés egyik befejező műveletét, a talaj (vagy aszfalt- illetve betonút) előírt értékre történő tömörítését végzik.