Királyegyháza, cementgyár - esettanulmány

Átírás

1 Wolf Ákos Királyegyháza, cementgyár - esettanulmány

2 Királyegyháza, cementgyár - esettanulmányok Tartalom Bevezetés Projekt ismertetés, helyszín bemutatása Főbb műtárgyak, létesítmények Talajadottságok bemutatása Műtárgyak tervezése (klinkersiló, nyersanyagtároló, hőcserélő torony, iroda) Összefoglalás

3 Bevezetés Helyszín Bükkösd Királyegyháza

4 Bevezetés Beruházó Nostra Cement Kft. Kivitelező STRABAG MML Kft. Magyar Aszfalt Kft. Műszaki ellenőr Innober-wave Kft. Tervező Total Kft. - generáltervező M Mérnöki Iroda Kft. statika A TEC Gmbh. - technológia Geotechnika Geoplan Kft. dr. Szepesházi Róbert - szakértő

5 Főbb műtárgyak, létesítmények

6 Főbb műtárgyak, létesítmények Főbb műtárgyak Hőcserélő torony, kemence Klinkersiló Cementsilók Nyersanyag- tároló (előhom.) Iroda, szervizcsarnok

7 Főbb műtárgyak, létesítmények Nyersanyagtároló szerkezet 65 m fesztávolságú acél csarnokszerkezet Középső hosszanti tengelyén ~13 m magas súlytámfal nehézség középső hossztengely mentén kb m magasságig betöltött alapanyag hatására keletkező mozgások kezelése Nagy fesztávolság 65 m

8 Főbb műtárgyak, létesítmények Hőcserélő torony szerkezet Alapterület: 19 x 25 m Magasság:105 m Anyag: vasbeton Kivitelezés: csúszó zsalus technológia nehézség Szigorú süllyedési és süllyedéskülönbségi korlátok A toronyhoz csatlakozik a gyakorlatilag terheletlen kemencesor

9 Főbb műtárgyak, létesítmények Klinkersiló szerkezet Átmérő: D=50 m Magasság H= 50 m Anyag: vasbeton Kivitelezés: csúszó zsalus technológia nehézség Jelentős mértékű terhelés: önsúly: kn hasznos teher: kn

10 Főbb műtárgyak, létesítmények Cementsilók szerkezet 6 db cementsiló egy alaplemezen Átmérő: 14 m Magasság: ~55 m Alaplemez vastagság: 3,5 m Anyag: vasbeton Kivitelezés: csúszó zsalus technológia nehézség Alaplemezen egyenlőtlen terhelési viszonyok kialakulása

11 Főbb műtárgyak, létesítmények Iroda, szervizcsarnok szerkezet Csarnok: 24 m fesztávú rácsos tartó Iroda: legjellegzetesebb: kéttámaszú, feszített felső födémre függesztett hídszerűen kialakított tartószerkezet nehézség é Az iroda és a csarnok is a gyárterületet körülvevő 6-7 m magas töltéshez csatlakozik Az alapokra vonatkozó süllyedéskülönbségi korlát a jelentősen eltérő ő terhelési viszonyok mellett

12 Talajadottságok bemutatása Műtárgyak mérete, terhelése Előzmény GeoPannon Kft.: Területismertető szakvélemény június Feltárások: jellemzően m mély fúrások db 30, 35 és 40 m mély feltárás Előkészítés Mélyalapozási igény Nagy lehatási mélység Átlagosnál nagyobb mélységű feltárások Univesitas Győr Kht.: 2 db statikus próbaterhelés március Cölöphossz: L = 22 m Átmérő: D 1 = 80 cm, D 2 = 100 cm Gyenge teherbírás Geoplan Kft.: 2 db 75 m mélységű nagyátmérőjű fúrás április Teljes mélységig puha, átázott, telített, helyenként mészkonkréciós pleisztocén agyag, felszín közeli talajvíz geotechnikai problémák Geoplan Kft.: 6 db ~45 m mély statikus szonda (CPT) június Teljes mélységig q c < 4 Mpa csúcsellenállás

13 Talajadottságok bemutatása Feltárások Előzmény m mély feltárások, összesen 200 fm hosszban Előkészítés fázisa 2 db 75 m mély nagyátmérőjű fúrás 6 db ~ 45 m mély statikus szondázás (CPT) Kiviteli terv 31 db m mély statikus szondázás (CPT) (Σ795 fm) 19 db m mély nagyátmérőjű fúrás (Σ615 m) 7 db 6 m mély kisátmérőjű fúrás

14 Talajadottságok bemutatása

15 Talajadottságok bemutatása Tervezési lépések Talajvizsgálati jelentés feltárások, laborvizsgálatok kiértékelése várható rétegződés talajfizikai paraméterek karakterisztikus értékei tervezéshez szükséges alapadatok Geotechnikai terv statikus tervezővel folyamatos konzultálás, igények egyeztetése, leggazdaságosabb megoldás keresése Monitoring elvégzett mozgások ellenőrzése további elvégzett mozgások ellenőrzése, további alakváltozások becslése

16 Talajadottságok bemutatása Alapréteg Geológia nagy mélységben kivitelezést és tervezést nem befolyásolja Rétegsor harmad- és negyedidőszaki képződmények Felső pannóniai beltó feltöltődése, homokos kőzetliszt t 70 m mélységben Pliocén és alsó pleisztocén határára jellemző vörös agyag zóna A hegység előterében az erózió hatására változatos pleisztocén rétegsor: törmelékes, pizolitos, áthalmozott, mészkonkréciós, barna agyag szintekkel átszőtt

17 Talajadottságok bemutatása Laboratóriumi vizsgálatok Szemrevételezés, tapintás szín, küllemi sajátosságok összetétel mikrorétegzettség Víztartalom meghatározás - azonosító vizsgálatok Konzisztencia határok meghatározása Szemeloszlási lá vizsgálat Mechanikai vizsgálatok Kompressziós kísérlet Kompressziós kísérlet Triaxiális vizsgálat Egyirányú nyomóvizsgálat

18 Talajadottságok bemutatása Talajadottságok Rétegszelvény Fúrások m-ig puha homokos iszap-sovány agyag m-ig igen változó plaszticitású rétegek m-ig mészkonkréciós homokos iszap-sovány agyag 45 m-től közepes-kövér agyag a fúrások feküjéig Felszín közeli talajvíz m HŐCSERÉLŐ TORONY m m KEMENCE KLINKERTÁROLÓ CEMENTSILÓK

19 Talajadottságok bemutatása Ödométeres 0 vizsgálatok 75 db kísérlet 10 összenyomódái moulus E s [MPa] E s1 = 3,6 + 0,254 z E s2 = 4,6 + 0,247 z E s3 = 5,5 + 0,242 z Eredmények kiértékelése: σ z0 = kezdeti hat. feszültség Δσ z = 100, 200 és 300 kpa növekmény 40 m - E s = 15 MPa 60 m - E s = 20 MPa mélys ség z [m]

20 Talajadottságok bemutatása Triaxiális vizsgálatok 26 db kísérlet Az eredményekben jelentős szórás Karakterisztikus érték óvatos felvétele nyíróf feszüültség τ [kpa] φ = 16 c = 22 kpa normál feszültség σ [kpa]

21 Talajadottságok bemutatása CPT szondázások Hasonló lefutású görbék 40 m-ig 1 MPa-os sáv Hőcserélő torony környezetében készült statikus szonda vizsgálatok q c [MPa] GHS11 GNYS11 CPT-U1 CPT-U3 GS25 GHS12 GNYS12 CPT-U2 CPT-U4 GS26 Mészkonkréciós zónák 20 ~ m ~24-26 m ~32 m 40 m alatt szeszélyes eredménysorok z [m]

22 Talajadottságok bemutatása Összefoglalás Alapréteg nagy mélységben Tervezést és kivitelezést nem befolyásolja Nagy vastagságú agyag rétegsor Puha-sodorható állapot Kompresszíbilis Konszolidációs probléma Mészkonkréciós zónák Felszín közeli talajvízszint Klinkersiló talajmodell Teherbírási határállapot nem meghatározó Jelentős mértékű süllyedések Süllyedéskülönbségek é k Időben elhúzódó alakváltozások plaszt. index konz. index hézagtényező telítettségi fok térfogatsúly CPT csúcsell. összeny. mod. mélység z Megnevezés I P I c e S r γ r q c E s [m] [%] [-] [-] [-] [kn/m 3 ] [MPa] [MPa] 0,0-0,8 0,8-4,0 4,0-10,0 10,0-14,0 14,0-16,0 16,0-19,5 19,5-23,0 23,0-26,0, 26,0-30,0 30,0-31,0 31,0-33, ,0-36,0 36,0-40,0 40,0-43,0 43,0-45,0 45,0-50,0 Szürke kissé humuszos kövér agyag Sárga homokos iszap Szsárga - bsárga iszap - sovány agyag Világosbarna - sárga iszap - sovány agyag Szürkéssárga sovány agyag Szürkéssárga sovány agyag Barna szürkeeres kövér agyag Barna szürkeeres kövér agyag Sárga sovány - közepes agyag Sárga szürkeeres kövér agyag Sárga szürkeeres kövér agyag Sárga szürkeeres kövér agyag Barnásszürke kövér agyag Bszürke mészkőtörm. kövér agyag Világosrbarna homokos iszap - sovány agyag Szürke - barnásszürke közepes - kövér agyag 32 1, ,5 1,0-13 (37) 0,8-0, ,5 0,9 6, ,9-1,0 0,65 1,00 20,5 1,3 7, ,9-1,0 0,60 1,00 20,8 2,0 9,0 16 0,9-1,1 0,62 1,00 20,6 2,9 13,0 16 (31) 0,9-1,1 0,62 1,00 20,6 2,3 10, ,9-1,1 0,60 1,00 20,8 2,6 11, ,9-1,1 0,60 1,00 20,8 3,5 16, ,9-1,0 0,68 1,00 20,1 2,8 12,6 31 0,9 0,72 1,00 20,0 3,2 13, , , ,00 20, ,7 15,0 31 0,9 0,72 1,00 20,0 2,7 14, ,9-1,0 0,62 1,00 20,4 3,5 14,9 31 1,1 0,55 1,00 20,5 3,7 15, ,6-0,8-1,00 20,5 4,00 16, ,0-1,2 0,61 1,00 20,5 4,00 20,0

23 Műtárgyak tervezése Klinkersiló Műtárgy ismertetése 45,3 m Főbb méretek Magasság: H = 55 m Külső henger átmérője D k = 45,3 m Belső henger átmérője D b =16m Alap átmérője D a = 60 m Alap magassága H a = 5,5 m 55 m Terhelés Önsúly (γ =11): 1,1): G = kn Klinker kezdetben (γ = 1,0): G k = kn Maximális tároló kapacitás (γ = 1,0): G max = kn 60 m

24 Teherbírás Műtárgyak tervezése Klinkersiló Nincsen szigorú süllyedési korlát Síkalapozás t betöltött anyag t betöltött anyag σ m = 339 kpa σ m = 445 kpa DIN Nagy lehatási mélység φ = 20 c = 40 kpa Teherbírás meghatározása MSZ szerint σ HMSZ = 1188 kpa EC-7 szerint σ HEC = 997 kpa

25 Műtárgyak tervezése Klinkersiló Teherbírás Nagy alaptest t Talajok oldalkitérése összetett csúszólap mentén B p t H Ea Ep CPT alapján: H = 15 m Fs F s elhanyagolása p = 509 kpa φ = 18 c = 30 kpa E a és E p síkbeliként számítva

26 Műtárgyak tervezése Klinkersiló

27 Műtárgyak tervezése Klinkersiló Süllyedés Lehatási mélység: 20 %-os szabály fesz. terjedés Kany alapján 0 feszültség σ [kn/m 2 ] t esetén: m 01 = 45 m t esetén: m 02 = 52 m 10 SÜLLYEDÉSSZÁMÍTÁSI MEGOLDÁSOK Haránt Haránt kontrakció kontrakció elhanyagolása figyelembe vétele mélység z [m] Kany süllyedésszámítási képlete Rétegösszenyomódások összegzése Mayne Poulos megoldása PLAXIS FEM-analízis 50 Geoszt. nyomás 20%-a 60000t betöltött anyag 90000t betöltött anyag 60

28 Műtárgyak tervezése Klinkersiló Süllyedés Számított süllyedési értékek A betöltött anyag [cm] t t Kany süllyedésszámítási képlete Rétegösszenyomódások összegzése Mayne Poulos rugalmasságtani megoldása PLAXIS FEM-analízis Eredmények csökkentése Mészkonkréciós, mészkőtörmelékes talaj Kötött talaj tartós teher t betöltött anyag t betöltött anyag s = cm s = cm

29 Műtárgyak tervezése Klinkersiló Konszolidáció t betöltött anyag t átlagos betöltöttség Bizonytalanságok terhelés p [kpa] önsúly t betöltött anyag azonnali és teljes süllyedések aránya kritikus réteg vastagsága - mészkonkréciós rétegek szerepe talajok vízáteresztő képessége Drénezés Nem drénezés sülly yedés s [cm] idő t [hónap] % 14 m % 14 m 50 % 40 m % 40 m

30 Műtárgyak tervezése Klinkersiló Monitoring dátum 02 Önsúly hatására Számított: s 20 cm terhelés p (10 ( 3 t) Mért: s = 8-9 cm süllyedés s (m mm) KS01 KS03 KS04 KS06 KS11 KS22 KS33 átlag Terhelés terhelés -400

31 Műtárgyak tervezése Klinkersiló Monitoring dátum terhelés p (10 3 t) 50 KS01 0 KS03 KS KS06 KS11 KS süllyedé és s (cm) KS33 átlag terhelés

32 Műtárgyak tervezése Hőcserélő torony Műtárgy ismertetése Főbb méretek Magasság: H = 105 m Szélesség: B = 19 m Hosszúság: L = 25 m Anyag: vasbeton Alapozás: cölöpalapozás Terhelés Önsúly (γ = 1,1): G = kn Technológiai i gépek súlya (γ = 1,1): F g1 = kn Karbantartáskor fellépő terhelés (γ = 1,1): F g1 = kn Szélteher többlet él mentén: F sz = kn Hőcser rélő toro ony Kemence

33 Műtárgyak tervezése Hőcserélő torony Teherbírás Szigorú süllyedési és süllyedéskülönbségi korlát Mélyalapozás F Statikus tervezővel egyeztetett cölöpkiosztás Mértékadó cölöperő F CM Cg = 3960 kn = FCg + = 5390kN B < H/7 probléma B > H/5 nincsen probléma

34 Műtárgyak tervezése Hőcserélő torony Teherbírás Tervezett cölöp geometriája: Átmérő: D = 1,20 m Cölöpösszefogás szintje: 112,50 mbf Cölöptalp l szint: 76,0 mbf Dolgozó cölöphossz: L = 36,50 m Számítás CPT szondázási eredményeken és statikus próbaterhelésen alapszik Fajlagos palástellenállás: τ = 52 kpa Fajlagos talpellenállás: σ = 1500 kpa Tervezett cölöp Törőerő: R c = 8720 kn Bizt. tényező: α = 0,473 Határerő: R H = 4120 kn

35 Műtárgyak tervezése Hőcserélő torony Teherbírás Kemence alapozása Átmérő: D = 0,60 m Dolgozó cölöphossz: L = 20,00 m 4,5 m

36 Műtárgyak tervezése Hőcserélő torony B Süllyedés D Egyedi cölöp süllyedés Cölöpcsoport süllyedés Szerkezet süllyedés L 37 m mély cölöpalapozás Feszültségszétterjedés jelentős Geosztatikai nyomás jelentős H Süllyedést kiváltó többletfeszültség kicsi Lehatási mélység csekély δ Számítás: Kany közelítő képlete szerint Szétterjedés: δ 1 =5 Szétterjedés: δ 2 =10 2D s 1 = 6,4 cm s 2 = 2,9 cm L'

37 Műtárgyak tervezése Hőcserélő torony Süllyedés Cölöpcsoport süllyedés s 1 = 6,4 cm s 2 = 2,9 cm Egyedi cölöp süllyedése: s e = 0,1 D = 1,2 cm Szerkezet süllyedése: s max = 4-8 cm Szerkezet várható süllyedése: s = 3,5-6 cm

38 Műtárgyak tervezése Hőcserélő torony

39 Műtárgyak tervezése Nyersanyagtároló csarnok Műtárgy ismertetése Főbb méretek Magasság: H = 35 m Szélesség: B = 65 m Hosszúság: L = 245 m Támfal magassága: H t = 13,5 m Terhelés Betöltött anyag magassága: 14 m Betöltött anyag szélessége: 40 m Hosszanti rakodógép: 60 t Csarnokszerkezet: F p 700 kn 65 m

40 Műtárgyak tervezése Nyersanyagtároló csarnok Süllyedés Betöltött anyag hatásának vizsgálata Plaxis programmal Számítási eredmények Támfal sülly.: : cm Támasz sülly.: cm Támasz vízszintes elmozdulása: 8-10 cm Probléma Szerkezet károsodása Rakodógépek, szállító- szalagok tönkremenetele Javaslat Süllyedések korlátozása céljából az altalaj feljavítása

41 Műtárgyak tervezése Nyersanyagtároló csarnok Talajjavítás Megoldási alternatívák Előterhelés Előterhelés + drénezés Előterhelés + kavicscölöpözés Megoldások Talajjavítás nélkül Előterhelés Szalagdrén + előterhelés Kavicscölöp + előterhelés Támfal sülly vízsz. elm Támasz sülly Konszolidációs ió idő Kockázat, hátrány Előny nagyobb sülly., hosszabb konszolidáció gépek igazítása sokáig szükséges; Csarnokszerk. mozgása káros olcsó lassabb konszolidáció nem a várt talajjavulás lás nagyobb süllyedés, hosszabb konszolidáció Teherváltozásokat gyorsabban követik a mozg. teherváltozások at gyorsabban követik a mozg. gyakori gyors gyakori gyors mozgásingadozások mozgásingadoz lehetnek ások lehetnek; kavicscölöpözés időigényes jelentősen még jobban legjobban csökken a csökken a csökken a süllyedés; süllyedés; süllyedés; gyakori gyors olcsón biztosítja biztosítja az mozgásingadozások az előterhelés előterhelés nem talajjavító talajjavító lesznek; hatását; hatását; drénezés gyorsan elkészíthető az előterhelés keltette süllyedésből a végleges mozgás pontosítható

42 Műtárgyak tervezése Nyersanyagtároló csarnok Talajjavítás Előterhelő töltés készítése drénezéssel Drénezés hó 2 m x 2 m raszter m mélység fm szalag Töltés hó m magas m talpszélesség m 3 talaj

43 Műtárgyak tervezése Nyersanyagtároló csarnok Talajjavítás Süllyedés különbségek Talajvizsgálatok nem támasztják alá Süllyedés mértéke Tényleges összenyomódási modulusok meghatározása á Többi műtárgy várható alakváltozásának pontosítása Fellazulás mértéke Újraterhelési modulus Laboratóriumi vizsgálatok eredményeivel közel azonos töltésmaga asság H [m] süllyedés s [cm m] Süllyedés az előterheléséből Számított: cm Mért: cm dátum töltés 2-töltés 3-töltés -80

44 Műtárgyak tervezése Nyersanyagtároló csarnok Végleges szerkezet Teljes betöltés Alapozás Síkalapozás Süllyedések, elmozdulások Támfal süllyedés: s tf = 8-10 cm Támasz süllyedés: s t = 2-3 cm Támasz elmozdulás: e t < 1 cm Fél betöltés

45 Műtárgyak tervezése Nyersanyagtároló csarnok

46 Műtárgyak tervezése Iroda Műtárgy ismertetése Szerkezet Felső feszített födémre függesztett iroda, melynek terheit ferde pillérek és a portaépületen keresztül vezetett oszlopok továbbítják az altalajra Nehézség Egymáshoz közel jelentősen eltérő terhelési viszonyok mellett előírt szigorú süllyedési és süllyedéskülönbségi é korlát Épülethez csatlakozó 6-7 m magas töltés

47 Műtárgyak tervezése Iroda Csatlakozó töltés Probléma Falra jutó földnyomás Süllyedés Georács Földnyomást csökkenti Süllyedést nem befolyásolja Földnyomás alakulása georács alkalmazása esetén Könnyített töltés Anyag: geohab, perlit Földnyomás nincsen Süllyedés nem számottevő

48 Műtárgyak tervezése Iroda Teherbírás Iroda Egyenlőtlen terhelésekhez igazodó cölöpgeometria Cölöpök közel egyenlő mértékben legyenek kihasználva Porta alatt a megadott cölöpteherbírásnál 20%-kal csökkentett érték figyelembe vétele a negatív köpenysúrlódás miatt Kis terhelésű pontok alá 1 db cölöp talpgerendával összefogva a szomszéd cölöppel l Porta Lemezalapozás

49 Összefoglalás Nagy terhelések és jelentős méretek mellett technológiai i korlátok k eleve nehéz alapozási körülmények Telepítés: nyersanyag és kész termék szállítás alapján geotechnikai kérdések a nehézségek ellenére eltörpülnek Adott helyszín: különösen kedvezőtlen talajadottságok: vastag puha, könnyen összenyomódó réteg, szokásosnál mélyebb alapkőzet, felszín közeli talajvízszint Geotechnikai méretezés egyes esetekben a ma alkalmazható technológiai korlátokat feszegette Nagy terhelések, jelentő süllyedési korlátok, k időben elnyúló bizonytalanul l előre jelezhető mozgások kézbentartása szokásosnál nagyobb kihívást jelentett a tervezés során Beruházás volumene, szigorú technológiai korlátok olyan módszerek, technológiák alkalmazását tette lehetővé, mely más esetben gazdaságossági korlátok miatt nem lehetséges

50

51 Köszönöm a figyelmet!