6. Eurocode 8. általános szabályok meglévő épületek geotechnikai vonatkozások

Átírás

1 Eurocode 8 általános szabályok meglévő épületek geotechnikai vonatkozások

2 Eurocode Általános szabályok, épületek Hidak Épületek értékelése és helyreállítása Tárolók, silók, csővezetékek Alapozás, támfalak, geotechnika Tornyok, árbocok, kémények

3 Eurocode 8 1 Általános szabályok 146 Alapkövetelmények Teherbírási köv. 475 éves visszatérési periódus = 50 év alatt 10% a gr nem dőlhet össze (de károsodhat) Korlátozott károk köv. 95 éves visszatérési periódus = 10 év alatt 10% ~ használhatósági határállapot 0,4 0,5 * a gr

4 Földrengési teherkombináció 147 Földrengési hatás tervezési értéke,,, Hatás ψ 2 Épületek hasznos terhei A kat: lakás, lakóépület B kat: iroda C kat: gyülekezésre szolg. D kat: üzletek E kat: raktárak Épületek hóterhei 0 0,3 0,3 0,6 0,6 0,8 Épületek szélterhei 0 Hőmérsékleti teher 0 Forgalmi teher 0,3 0,6 Az esetleges hatás típusa Szint φ A C kategória Tető Egymással összefüggő használatú szintek Független használatú szintek 1,0 0,8 0,5 D F kategória és levéltárak 1,0

5 Földrengési hatás tervezési értéke 148 Viselkedési tényező Fontossági osztály Talajtényező Viselkedési tényező q Osztály Épület q (acél) q (vb.) DCL alacsony dukt. osztály < 1,5 2,0 DCM közepes dukt. osztály 2,0 4,0 1,5 3,0 (4,5) DCH magas dukt. osztály 2,0 8,0 2,0 4,5 (6,0) Osztály Híd q Korlátozottan duktilis 1,0 1,5 Duktilis 2,0 3,5

6 149 Fontossági osztály

7 Talajosztály talajtényező 150 Talajosztály S talajtényező A 1,0 B 1,2 C 1,15 D 1,35 E 1,4

8 Eurocode 8 5 Alapozás, támszerkezet, geotechnika 151 Parciális tényezők: Tervezési módszerek: (Statikus eset: GEO, STR, HYD, UPL :DA2* + DA3) Talajosztályok Rézsűállékonyság Talajfolyósodás Alapozás (síkalap, mélyalap) Talaj szerkezet kölcsönhatás Földmegtámasztó szerkezetek EC7 EC8

9 Talajtulajdonságok 152 Szilárdság Kohéziós: drénezetlen nyírószil., c u, (ciklikus leromlás, gyors terheléshez igazítva) Kohézió nélküli: cyc, pórusvíznyomás! Merevség G nyírási modulus G = * v s 2 + leromlási görbe Csillapítás Hiszterézises csillapítás Radiális csillapítás: hullámok alaptól való eltávolodása miatt Biztonsági tényezők szilárdsághoz

10 Merevség 153 G max nyírási modulus + leromlási görbe Csillapítás G = f (, e, I p, OCR, n)

11 154 Talajosztályok

12 Talajosztályok 155 Osztályozás alapja: energiát hogyan továbbítja Elsődleges paraméter: nyíróhullám sebesség (v s ) Talajtípus: válaszspektrum szűrője Helyszíni mérés: Szeizmikus CPT, MASW stb.

13 156 A talajrétegek szerepe

14 157 Válaszspektrum

15 Rézsűállékonyság vizsgálat 158 Egyszerűsített módszer pszeudostatikus Nem használható, ha az altalajban ciklikus terhelésre nagy pórusvíznyomás vagy nagymértékű merevségcsökkenés alakulhat ki Pórusvíznyomás növekedés értékelése: talajvizsgálat

16 Rézsűállékonyság vizsgálat 159 Egyszerűsített: pszeudostatikus Pl. lamellás vizsgálat, gyorsulás többleterő F F H 0, 5 a 0, 5 g g S V F H W F V F H

17 Rézsűállékonyság vizsgálat 160 Dinamikus számítás Földrengés alatti mozgások számítása Blokkos vizsgálat pl. Newmark módszer Akcelerogram, mint teher Gyorsulás küszöbérték Pórusvíznyomások dinamikus vizsgálat!

18 Rézsűállékonyság vizsgálat 161 Topográfiai növelőtényezők Laza felszíni réteg: S T növelése 20% al Különálló lejtő, sziklafal Hegyhát kis taréjszélességgel

19 Talajfolyósodás 162 Laza, telített homok Ismétlődő terhelés Kis összenyomódás pórusvíznyomás növ. = +u Nyírószilárdság vel arányos Fedőréteg Eredeti talajfelszín σ 0 σ 0 (a) (b) (c) (a) buzgár (b) alap teherbírás (c) földcsuszamlás

20 Talajfolyósodás 163 Tapasztalati grafikon Megfolyósodási esettanulmányok Hatás: CSR ciklikus feszültségarány Ellenállás: SPT, CPT, (ciklikus triax) Korrekciók OK!

21 Talajfolyósodás 164 CPT alapú méretezés Magnitúdó Feszültségszint Vékony rétegek Finomszemcse OK!

22 Magyarország folyósodásra hajlamos területei 165 Tóth, Győri, Mónus, Zsíros 2004

23 Alapozás síkalap 166 Feladat: szerkezet és talaj közti erők egyenletes átadása Jelentős süllyedés nélkül Állékonyságvesztés nélkül Alapozás: elemek mereven összekapcsolva egységes rendszer Független elemek: fázison kívüli mozgás feszültségkoncentráció Alaplemez vagy összekötő gerendák

24 Alapozás síkalap 167 Számítás: merevség függ az alakváltozási szinttől! Egyszerűsített: alakváltozás előre becsülve Egyenértékű lineáris: iteráció leromlási görbe segítségével (FLUSH, SASSI), komplex válasz módszere alapján Nemlineáris, időlépéses (VEM) bonyolult, kutatás

25 Alapozás síkalap 168 Talajtörés EC8 5 F melléklet Ferdeség, külpontosság, tehetetlenségi erők, pórusvíznyomás, nemlineáris viselkedés

26 169 Szerkezeti viselkedés

27 170 Szerkezeti viselkedés

28 171

29 Síkalap modellezése 172 Gazetas 1991, lásd Dulácska,Joó, Kollár: TTFH 2008

30 Síkalap modellezése 173 Gazetas 1991, lásd Dulácska,Joó, Kollár: TTFH 2008

31 Alapozás mélyalap 174 N Ed M Ed SH Rd3a SH Rd1a SV Rd3 SH Rd3b SV Rd4 SV Rd2 SV Rd4 SV Rd2 SV Rd1 SH Rd1b N Ed SV Rd1 SV Rd2 SV Rd3 SV Rd4 n(x,y) pd

32 Alapozás mélyalap 175 Cölöpök keresztirányú ellenállása Hajlítási merevség Talajreakció Dinamikus cölöpcsoporthatás Cölöpfej és cölöp közötti merevség Folyósodásra hajlamos réteg Kinematikus kölcsönhatás D, S1, S2 talaj, fontos szerkezet (III. v IV. oszt) Jelentős gyorsulás a g S >0,1g

33 176 Szerkezeti viselkedés

34 177 Szerkezeti viselkedés

35 Földmegtámasztó szerkezetek 178 Maradó elmozdulás, elferdülés elfogadható, ha a funkció, esztétika megengedi Statikus állapotból kiindulni Pórusvíznyomás t el kell kerülni Számítás Többleterő vízszintesen: MO Egyszerű számítás: Newmark Dinamikus számítás: VEM

36 Földmegtámasztó szerkezetek 179 Hatás: [(a g /g)s]/r Dinamikus erő támadáspontja: H/2 Hidrodinamikus nyomás Szerkezeti szilárdság Általános állékonyság! Horgonyok (ideiglenes tervezési áll.) Szabad hossz megnövelése: Támszerkezet típusa Szabad súlytámfal, ha legfeljebb d r = 300 α S (mm) elmozdulást képes elviselni Szabad súlytámfal, ha legfeljebb d r = 200 α S (mm) elmozdulást képes elviselni Hajlékony vasbeton fal, kihorgonyzott/megtámasztott fal, függőleges cölöpökre alapozott vasbeton fal, befogott pincefal és hídfő r 2 1,5 1

37 Földmegtámasztó szerkezetek 180 Pszeudostatikus számítás E. Faccioli ICEGE 2007

38 Földmegtámasztó szerkezetek 181 Dinamikus számítás E. Faccioli ICEGE 2007

39 Talaj szerkezet kölcsönhatás (SSI) 182 Hagyományos épületeknél kedvezőbb eredményt ad, mint a merevnek feltételezett megtámasztás, ezért érdemes modellezni. A következő szerkezeteknél az SSI figyelembevétele kedvezőtlenebb eredményt ad, mint az anélküli vizsgálat, ezért kell vele foglalkozni.

40 Talaj szerkezet kölcsönhatás 183 P hatás jelentős (másodrendű) Nagy tömegű, vagy mélyített alapok, hídpillér, siló Karcsú, magas szerkezetek Eurocode 8 6 Nagyon puha talaj (v s <100 m/s) Cölöpalap Szerkezeti tehetetlenségi erők Kinematikus erők (Földalatti szerkezetek)

41 Tervezési folyamat alapelvek

42 Tervezők feladatai 185 Földrengés forrása Adott helyszín (földrajz, talajrétegződés, alapozás) szerkezetre adott rezgés Kölcsönhatás: talaj szerkezet Reakciók a szerkezetben

43 Tervezési folyamat 186 Tönkremeneteli mechanizmus meghatározása 1. Statikus süllyedések 2. Dinamikus elmozdulások Gépek követelményei Emberi követelmények (kényelmetlenség, tönkremenetel) 3. Dinamikus mozgások miatti süllyedések 4. Talajfolyósodás 5. Megfelelőségi követelmények felvétele

44 Tervezési folyamat 187 Terhelés és a vizsgált kritériumot leíró mennyiségek közötti összefüggések feltárása Nagyon sok szempont Szabványosítás nehéz Követelmények, megfelelőségi feltételek Vizsgálati módszerek Földrengési hatás, talaj, szerkezet, kölcsönhatások

45 Tervezési követelmények 188 A felszerkezetről átadódó erők számottevő tartós alakváltozás nélkül adódjanak át az altalajra. Az alakváltozások legyenek a szerkezet funkcióival kompatibilisek. A szeizmikus terhelés és válasz bizonytalanságai miatt törekedni kell az egyszerű, egységes rendszerre.

46 Tervező feladatai 189 Telepítésre vonatkozó követelmények Szeizmikusan aktív törésvonalak közelsége Rézsűállékonyság Talajfolyósodás Túlzott süllyedés ciklikus terhelések miatt Altalajra vonatkozó követelmények Talajosztály szeizmikus hatás Talajparaméterek anyagi viselkedés leírása

47 Tervező feladatai 190 Méretezés Síkalap Mélyalap Talaj szerkezet kölcsönhatás Támszerkezetek

48 Magyarországi gyakorlat 191 Kis, egyszerű épület, csarnok HSM vagy VSA Fontos/értékes/bonyolult szerkezet Völgyhíd t > 50 m Kutatás: Kegyes Brassai Orsolya: Földrengés kockázat elemzés Felszíni hullám mérés+válaszspektrum generálás mikrozonáció Mmtdi.sze.hu elkészült PhD

49 Irodalom (magyar) 192 Csák B, Hunyadi F. és Vértes Gy: Földrengések hatása az építményekre. Műszaki Kiadó. Budapest Kollár Lajos: Építmények méretezése földrengésre. Tervezési Segédlet. S 35. TTI Dulácska Endre: Földrengésveszély, földrengés elleni védelem. A Magyar Mérnöki Kamara Kiskönyvtára. TT TS 3, Dulácska Endre és Kollár László: Méretezés földrengésre az európai elvek figyelembevételével. Tervezési Segédlet, TT TS4, 2003, Magyar Mérnöki Kamara, Tartószerkezeti Tagozat Györgyi József: Dinamika, Egyetemi tankönyv. Műegyetemi Kiadó, Budapest, Dulácska E., Joó A., Kollár L.: Tartószerkezetek tervezése földrengési hatásokra, Akadémiai Kiadó, 2008.

50 Irodalom (magyar) 193 Vigh L. Gergely, Hortobágyi Zsolt, Pohl Ákos, Joó Attila: Szerkezetek szeizmikus analízise számítógéppel, Terc Kiadó 2013, Budapest Richard P. Ray: Geotechnikai Kézikönyv Földrengésre Való Méretezéshez, Magyar Mérnöki Kamara Geotechnikai Tagozat, 2014, Budapest Magyarország Földrengés Információs Rendszere (FIR) GEORISK KFT

51 Irodalom (külföldi) 194 Kramer, S. L.: Geotechnical Earthquake Engineering, Prentice Hall, New Jersey, Chopra, Anil K: Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthq. Eng., Prentince Hall, Das, B. M.: Principles of Soil Dynamics, PWS Kent Publishing Company, Boston 1993 Eurocode 8 Fardis: Designer s Guide to EC8 1 and EC8 5 Charleson, A.: Seismic design for architects Outwitting the earthquake, 2008

52 Szeizmikus szigetelés 195 Alapozásszigetelés

53 Szeizmikus szigetelés 196

54 Szeizmikus szigetelés 197

55 Kihajlásbiztos merevítés (BRB) 198 Buckling restrained brace (BRB)

56 Kihajlásbiztos merevítés (BRB) 199