Munkatér-határolás II. Ducolatok és horgonyzások

Átírás

1 Munkatér-határolás II. Ducolatok és horgonyzások 1

2 A horgonyok(sorok) számát a talaj minősége szabja meg, ahova a horgony beköthető van amikor nem lehet horgonyozni ha nem túl nagy a fesztáv (20-25 méter, max. 30 m), akkor belső csőtámasz ha az sem működik, akkor milánói vagy belső magos módszer 2

3 3

4 támszerkezetek statikája befogott befogott támaszkodó több sorban megtámasztott megtámasztott megtámasztott

5 Munkaárok dúcolata

6 Keretes aknadúcolat

7

8

9

10 10

11 11

12 Talajhorgonyok - fogalmak Talajhorgony : olyan szerkezet, amely reakció erıt visz át a gyámolított szerkezetrıl a talajra vagy kızetre Horgonyfej : erıátadás a szerkezetre (átvezetés, feszíthetıség, rögzítés) Szabad szakasz : rugalmas erıátviteli hossz (elmozdulást biztosít, nincs erıátadás) Befogott szakasz : erıátadás a talajra (szakadólapon kívül, stabilitás!) Magas kockázatú szerkezet! Tönkremenetele okozhat progresszív törést, stabilitás vesztést (hasonlóan az oszlopokhoz) 12

13 Horgonyok felhasználási lehetőségei Támszerkezetek reakcióerıinek felvétele Alagútfalazat és külsı kızettömeg együttdolgoztatása 13

14 Horgonyok felhasználási lehetőségei Hídfık ferde húzóerıinek felvétele (függesztett és hárfahidak) Felúszni akaró szerkezet lehorgonyzása 14

15 Példa lehorgonyzásra - vízalatti alaplemez építés Körbezárás szádfallal, ideiglenes munkaszint, horgonyzás, vízalatti betonozás, horgony rögzítése 15

16 Horgonyok felhasználási lehetőségei Magas súlypontú szerkezet alapozásának rögzítése (torony, kémény stabilizálása felborulás ellen) Stabilizálás vízáramlás okozta erık ellen 16

17 Horgonyok felhasználási lehetőségei Rézső felszín stabilizálás (pl. sziklarézsők bevágásban) Kikötıi partfalak hátrahorgonyzása 17

18 18

19 Talajhorgonyok osztályozása, típusai Élettartama szerint : - ideiglenes, T 2 év (pl. ducolás) - tartós, mint a szerkezet (pl. hídfı) korrózió! (környezet + élettartam) Befogás módja : - injektált szakasszal (köpenymenti nyírás) - mechanikus szerkezettel (pl. esernyıs ) Teherviselı elem : - expandált testtel - acél feszítıkábeles (általános, nagy erıre) - acél magrúd (csavarbordás, kisebb erıre) - üveg ill. szénszálas rúd (FRP, korrózió) Szerkezet készítése : - gyártmány üzemben készítve - helyszíni szerelés (csak ideiglenes!) 19

20 Injektált szakasszal befogott horgonyok Befogás az injektált szakaszon a talajba befeszítve Erıátadás a talaj és a befogási rész közti nyírás által Kedvezıen alkalmazható tömör szemcsés talajokban (e 0,6) és kemény agyagokban (I c > 1,0) Magyarországon ez a legelterjedtebb módszer 20

21 Horgonyzás technológiája 21

22 Mechanikus befogású horgonyok Befogás mechanikus szerkezettel. Veréssel lehajtva, majd feszítéssel meghúzva. A szárnyak kihúzódás közben kinyílnak. Befogás a passzív földellenállás mobilizálásával. Nagy feszítési hossz (speciális sajtó), kis erıkre, ideiglenes 22

23 Expandált befogású horgony - kialakítás Befogás a lehajtott horgony fejének felfújásával. Erıátadás a passzív földellenállás mobilizálásával. Kedvezı puha agyagokban 23

24 Expandált befogású horgony építési fázisok Fúrás, horgonytest beépítése furatba Befogási szakasz kiinjektálása cementhabarccsal Horgonyfej felszerelés, korrozióvédelem Feszítés, ellenırzés, lehorgonyzás 24

25 SOILEX horgony

26 Injektált rúdhorgony kialakítása - gyártmány Ideiglenes és állandó is lehet Furatba, cementhabarcsba beépítve Szabad szakaszon PVC csı a rúdon (csúszik a habarcsban) Állandónál a befogás is PVC bordáscsıvel védve (korrozió), és belül is feltöltve habarccsal 26

27 Injektált rúdhorgony kialakítása - gyártmány Fıbb szerkezeti részek : Acél magrúd, menetes Fej : alátét + anya Bevezetı csúcs Bordás PVC csı (befogás) Sima PVC csı (szabad szakaszon) Külsı és belsı injektáló csövek + mandzsetták Távtartók 27

28 Injektált rúdhorgony kialakítása - gyártmány Külsı injektálócsövek és mandzsetták kialakítása Fej részei : alátét elem és önzáró lehorgonyzó anya 28

29 Injektált kábelhorgony kialakítása - gyártmány Ideiglenes és állandó is Furatba, cementhabarcsba beépítve a szerkezetet Ideiglenes : kábel szabad szakaszon PVC borítással Állandó : PVC csıben az egész, belül is feltöltve a befogás cementhabarccsal Injektálócsı PVC, szelepekkel, külsı-belsı Fej : alátétlemez, lehorgonyzó elem (ékes) 29

30 Injektált kábelhorgony kialakítása - helyszínen szerelt Injektáló acélcsı szelepekkel, csúccsal Kábelek távtartókkal, bilincsekkel (ferde vezetés befeszül a talajba) PVC csı szabad szakaszon (csúszik) Fej : átvezetés, acélék, lehorg. elem 30

31 Különleges talajhorgonyok Visszabontható horgonyok. Gyengített keresztmetszet, kábelek egyenként kitéphetık a befogási szakaszból Elektromosan szigetelt horgonyok (kóboráram korrózió) Nem fémes horgonyok (FRP szálas rudakkal) 31

32 TALAJHORGONYOK TERVEZÉSE alapelvek igénybevételszámítás teherbírásszámítás feszítési adatok stabilitásvizsgálat 32

33 Talajhorgony felderítés, geometria közelítő felvétele Fej lehetıleg talajvíz felett! Hajlás lehetıleg között Befogás jó teherbíró talajba, szakadólap mögé (aktív lap + nyíróerı nullponttól 45 ) Belsı stabilitás! (földék egyensúlya, elıreborulásra) Felderítés kellı sőrőséggel és mélységig (térbeli változás), támszerkezeten kívül is! (telekhatár?!) Befogás hossza fajlagos teherbírás alapján (tapasztalat), általában 6,o-8,o m 33

34 Horgonyok kiosztása, elrendezése Pozitív sarok! (egymásra fedı keresztezı horgonyok) Külön vizsgálandó, ha lehet elkerülendı (pl. acéltám) Befogások nem eshetnek túl közel egymáshoz! (1,5-2,0 m) Széthúzás : több sor, kilegyezés, változó horgonyhossz Kiosztás tapasztalatból, utána erıtani ellenırzés - módosítás 34

35 Horgonyok kiosztása, elrendezése - példa Két horgonysoros résfalszerkezet horgonyosztása (Bp. V. Vörösmarty tér 1.) 35

36 Horgony teherbírása acélszerkezet (STR) Fej tönkremenetele törés vagy kihúzódás. Acélék (hegesztett szerkezet), alátét elem (acél), lehorgonyzó elem (anya vagy kúpos ék) méretezése, ellenırzése. Gyártmányok, ellenırzés a gyártónál (minısített, próbaterhelt termékek) Fej torzulása (pl. összenyomódása)! Elıfeszítı erı csökkenhet Horgonytest (acélszerkezet) szakadása. Megfelelı keresztmetszető magrúd vagy feszítıkábel darabszám meghatározása. R t,d = A s f yd > P d A s meghatározása Kihúzódás a befogási szakaszból (lehorgonyzási hossz?) Acél korrózióvédelem! (környezet, élettartam függıen) Horgonyfej átszúródása a szerkezeten általában nem mértékadó, vékony szerkezet + nagy horgonyerınél veszélyes! 36

37 Horgony teherbírása horgonyfej kialakítás Méretezés acélszerkezetként! (hegesztett acélszerkezetek és gyári termékek) Átvezetı acélcsı homloklemezzel Acélék (merıleges teherátadáshoz) átszúródás ellen elég nagy és merev, lecsúszás ellen homloklemezhez hegesztve! Esetleg erımérı cella Lehorgonyzó szerelvény acél alaplap (kábel átvezetve) + kúpos ékek 37

38 Horgony teherbírása talajellenállás (GEO) Talajból való kihúzódás és kúszás Teherbírás a tervezéskor tapasztalati diagrammok alapján felvéve (esetleg tal.fiz. jellemzıbıl számítva) Talajtipustól, hossztól, átmérıtıl és injektáló nyomástól függ Kivitelezéskor ellenırzés, tényleges teherbírás próbaterhelésekbıl! Teherbírás R a1, R a2 Kúszásra krit. erı P c1, P c2 R ak = min! (R a,átl /ξ 1, R a,min /ξ 2 ) R sd = R ak / γ a > P d! ( γ a = 1,1) és P c1, P c2 > P d! 38

39 Horgony előfeszítési adatok meghatározása Minden horgonyhoz! Cél az ellenırzés (próbaterhelés) és az elıfeszítı erı bevitele (elmozdulás csökkentése) Ellenırzı erı (P p ) - átvételi vagy alkalmassági vizsgálathoz ideiglenesre P p 1,15 P d, állandóra P p 1,25 P d Szükséges maradó elıfeszítı erı (P ef ) számítással ill. eltőrhetı elmozdulásokkal összhangban. Általában %-a a számított horgonyerı alapértékének (karakterisztikus értékének) Relaxációs veszteség (P rel ) táblázatból. Kb. 3-10%-a a számított horgonyerı alapértéknek Ékcsúszási veszteség (P é ) kábelesnél. Tapasztalatból, é =3-8 mm közti érték, P é = é EA (L sz + L e ) Blokkoló erı (P b ) - rögzítéshez P b = P ef + P rel + P é 39

40 Horgony stabilitás ellenőrzése Hagyományos módon Támszerkezetnél földék egyensúlya lehetséges horgonyerı (P L ) összehasonlítani a számítottal (P k ) P L /P k γ E! Lehorgonyzásnál egy horgonyra esı talajtömb súlya és a számított horgonyerı összehasonlítása, G / P k γ E! Komplex szerkezet vizsgálata φ - c redukció módszerrel (teljes stabilitást vizsgál, nem egy adott tönkremenetelt) 40

41 HORGONYZOTT TÁMSZERKEZETEK ÉS A KÖRNYEZET (ÉPÜLETEK) MOZGÁSAI kis mélységű gödröknél nagy mélységű gödröknél 41

42 Mozgások nagyságának becslése - alapelvek A vízszintes elmozdulás a talajban lazulást, az felszinsüllyedést okoz korlátozni kell! (épületkár stb.) Horgonyzott szerkezet nagyobb vízszintes elmozdulást ad, mint merev kitámasztású (pl. acéltámos) Alapvetıen különbözik a kismélységő (H<8-10 m) és a nagymélységő gödör esetén az alakváltozás! Kismélységő gödörnél : a teljes vízszintes mozgás kb. azonos a szerkezet rugalmas elmozdulásával (számításhoz elég a rugalmas rúdmodell is), tárcsahatás elhanyagolható. Nagymélységő gödörnél : a szerkezet mögötti talajtárcsa belsı mozgásai többletként hozzáadódnak a rugalmas alakváltozáshoz! Ez a gödörmélységgel hatványozottan nı alakváltozás nagy részét ez adja. Számítás tapasztalati képletekkel vagy FEM módszerekkel (talajtárcsa figyelembe vétele) 42

43

44 Süllyedésbecslés kis gödörmélységnél Vízszintes elmozdulásábra rugalmas rúdmodell számításból területe arányos a lazulással Süllyedésábra alakja parabola vagy kör, kihatási távolsága kb. kétszeres gödörmélység, területe arányos a vízszintes elmozduláséval Fentiekbıl a süllyedésábra becsülhetı, épületekre gyakorolt hatás számítható 44

45 Vízszintes elmozdulás becslése mély gödörnél H Egyes hatások szuperponálva (tapasztalati képletek) Meghatározó : gödörmélység, horgonyhossz (hatványozott hatású) Konszolidáció és térbeliség (pl. sarok közelség) figyelembevétel korrekció Fentiek alapján vízszintes elmozdulásábra 45

46 P Süllyedések becslése mély gödörnél P1 Vízszintes elmozdulásábrából süllyedési horpa görbéje Ábra alakja szerint : P görbe vagy P1 görbe alkalmazva Süllyedési görbe jellemzık + vízszintes elmozdulások mit okoznak az épületben? (támaszmozgás, nyúlás stb.) 46

47 TALAJHORGONYOK ÉPÍTÉSE acélszerkezet készítése fúrás, ágyazás beépítés injektálás feszítés 47

48 Tőrése ±75 mm és ±2 Talajhorgonyok fúrása Túlfúrás! Alul törmelék rakódhat le, csökkenti a hasznos hosszat Szemcsés talajban (tömör) Talajvíz felett : görgıs fúrófej, béléscsı nincs, fúróiszap öblítés (furat állékonyság + anyag kiszállítás) Talajvíz alatt : görgıs fúrófej, béléscsövezés végig vagy kötött rétegig (furat állékonyság), szerszám haladhat elıtte vagy benne, fúróiszap öblítés csövön át, vízelzárás felül (talajkimosodás ellen) Fúróiszap : bentonit zagy, esetleg cementtel, talajfüggı sőrőség 48

49 Talajhorgonyok fúrása Kötött vagy átmeneti talajban : Kemény, állékony : spirál vagy kalapácsos fúrófej, béléscsı nincs, légöblítéssel (nem szabad eláztatni az agyagot!) Puhább talaj : béléscsı is kellhet, légöblítés fontos! 49

50 Talajhorgony ágyazása - cementhabarccsal Szerepe : korrózióvédelem + erıátadás talaj és acéltest közt. Injektálás benyomja a talajba nem lehet kis szilárdságú! Bejuttatás : fúrószáron át lecserélve a fúróiszapot, vagy gyártmányoknál a horgonytestre szerelt külsı csövön át (elsı injektálás) Talajvíz alatt : ne mosódjon ki, ellenırzés! (vízelzárás kellhet) Víz/cement = 0,55-0,80, esetleg 2-3% bentonit (stabil szuszpenzió) és plasztifikátor, keverés kényszerkeverıvel vagy hidrociklonnal Szilárdulás min. 5 napig injektálás elıtt (lehet kötésgyorsítót is használni) 50

51 Talajhorgony injektálása - cementhabarccsal Szerepe : növeli a radiális feszültséget nyírószilárdság is nı a talaj és a horgonybefogás közt kb. 3-7-szeresre! (ld. dr. Mecsi J.) Injektáló csı : központi csı vagy külsı csı horgonytest körül, acél vagy mőanyag, 0,5-0,7 m-enként mandzsettával (csak kifelé) Víz/cement= 0,6-0,8, esetleg 2-3% bentonit, keverés mint ágy.h. Szemcsés talajban : egyszerre az egész hosszat, 1-3 alkalommal (közte 2-3 nap!), összesen lit/fm, zárónyomás bar Kötött talajban : szakaszosan! (elmehet az anyag egy helyen) inj.dugattyú (pakker) 1-2 mandzsettánként vagy több külsı inj.csı szakaszosan, 2-3 alkalom, össz lit/fm, zárónyom. 30 bar Regisztrálás, dokumentálás : mennyiség és nyomások 51

52 TALAJHORGONYOK ELLENŐRZÉSE, MONITORING építés alatt (anyagok, technológia) kész horgony mérésével szerkezet és környezet mozgásai 52

53 Talajhorgony monitoringrendszer főbb elemei Beépített anyagok ellenırzése (cement, kábel stb.) : aktuális anyagszabványok szerint Beépülı gyártmányok ellenırzése (ékek, lehorgonyzófej stb.) gyártásközi és utólagos ellenırzés Építéstechnológiai folyamatok ellenırzése (habarcskeverés, beépítés stb.) Kész horgony viselkedése : ellenırzı mérések Horgonyerı mérések Próbafeszítések : elı-, alkalmassági és átvételi Folyamatos mérés : erımérı cella Szerkezet elmozdulásai (összevetni számítottal) Vízszintes elmozdulás (inklinométer, geodézia) Környezet süllyedése 53

54 Injektálás dokumentálás, ellenőrzés Teherbírás szempontjából meghatározó! Habarcs alapanyagainak ellenırzése Kész habarcs ellenırzése Injektálási folyamat ellenırzése, dokumentálása, fázisonként rögzíteni : mennyiségek nyomások sebesség 54

55 Talajhorgonyok ellenőrző feszítése Vizsgálati módszerek : három féle módszer 1. Növekvı erılépcsık hiszterézissel, kúszásméréssel 2. Növekvı erılépcsık hiszterézissel, relaxáció méréssel 3. Növekvı erılépcsık, hiszterézis nélkül, kúszásméréssel (ez a használatos) Próbateher (max. ráadva) : P P = 1,15-1,5 P d vagy R d, de <0,9R td Kezdıteher : R a = 0,1P P vagy 50 kn Terhelési sebesség max. 10 kn/sec, 4-10 darab erılépcsı felfele (60 perces kúszásméréssel), 3 lefele (2 perc) Záróteher : P o <0,6 R tk blokkoláskor és P o <0,65 R tk mindig Kúszási tényezı : α= S 2 -S 1 / lg (t 2 /t 1 ), t 2 /t 1 általában 10 Szabadon elmozduló hossz : L APP = EA P / S 55

56 Talajhorgonyok ellenőrző feszítése Elıvizsgálat : termék alkalmasság, ált. külsı intézet által Alkalmassági vizsgálat : ellenırizzük, hogy a tervezésnél becsült ellenállás reális volt-e? Általában min. 3 db, próbaerı min. 1,15(1,25) P d. Növekvı erılépcsıknél hosszú (1 órás) kúszásmérés törıerı (extrapolált), kúszásra kritikus erı, tényleges rugalmas hossz meghatározása Átvételi vizsgálat : minden egyes horgonyra, megfelel-e? Próbaerı 1,15(1,25) P d, több erılépcsı de kúszásmérés csak a próbaerınél (15-2o perc). Ellenırzés : próbaerıt felvette, kúszása korlátozott, tényleges rugalmas hossz megfelelı. Utóvizsgálat : pl. keresztezı horgonyoknál, túl közelieknél Méréspontosság! Erı (±2%), idı, elmozdulás (±0,5mm), kúszás (±0,05 mm). Sajtó kallibrálás max. 6 havonta. Pontos dokumentálás (mőszaki átadáshoz is kell) 56

57 Próbahorgonyzás átvételi vizsgálat Minimum 6 erılépcsı felfele Hiszterézis (ismételt felterhelés) Próbaerınél kúszásellenırzés (csökkenı tendencia legyen!) Ellenırizni kell : Kúszási tényezıt Ékcsúszást Maradó elıfeszítı erıt Merevség rugalmas hossz 57

58

59 Horgonyerő folyamatos ellenőrzése Fejbe behelyezett mérıcella (nyúlásmérı bélyeggel vagy hidraulikusan manométerrel) 59