Dr. Szepesházi Róbert

Átírás

1 Széchenyi István Egyetem Mőszaki Tudományi kar Baross Gábor Építési és Közlekedési Intézet Szerkezetépítési Tanszék Dr. Szepesházi Róbert Távoktatási útmutató a Geotechnika II. tárgyhoz Gyır 2002

2

3 Bevezetı Kedves Kolléga! Ön sikerrel teljesítette az elızı félév követelményei között a Geotechnika tárgy elsı félévét is, melyben elsısorban e szakterület elméleti alapjait sajátította el. E félévben a Geotechnika II. tárgy keretében, már inkább a gyakorlati ismeretek kerülnek elıtérbe, építve persze az elızı félévi elméleti alapokra. Mint tudja, geotechnikai ismereteirıl államvizsgán is számot kell adnia, s az államvizsga geotechnikai témakörei jórészt az e félévi anyagot ölelik fel. Mi is vár Önre majd a Geotechnika II. tárgy keretében? Az elızı félévi útmutató bevezetıjében már képet adtunk a geotechnika egészérıl, sajátosságairól, az építımérnöki tevékenységen belül betöltött szerepérıl, és rámutattunk a geotechnika nehézségeire is. Az elsı félév során Ön személyesen is érzékelte a nehézségeket... E félévben könnyebb dolga lesz, mert kevésbé elvont, sokkal inkább gyakorlatorientált lesz a tananyag: a földmőépítési, az alapozási feladatokkal: tervezésükkel, illetve fıként kivitelezési technológiáikkal ismerkedhetnek meg. Részletesebb képet a következı oldalon levı vázlat ad. Ezt segítendı készítettük Önöknek ezt a távoktatási jegyzetet, mely - mint tavaly idén is - két fırészbıl áll: 1. tantárgyi tájékoztató, mely a tárgyról, a félév anyagáról, a feladatokról, a követelményekrıl és az értékelési módról ad áttekintést; 2. tanulási útmutató, mely a nappali tagozaton a tanórákon adott segítséget igyekszik pótolni. Reméljük, hogy e jegyzet a kötelezı alapjegyzetekkel és az ajánlott irodalommal együtt, a konzultációkon nyújtandó segítséggel kiegészítve sikeres tanulást tesz lehetıvé, persze a legtöbb most is Önön múlik. Eredményes munkát kíván dr. Szepesházi Róbert 3

4 A Geotechnika tárgya és témakörei Az elızı félévi útmutató elején ugyan képet adtunk már a Geotechnika egészérıl, hogy mostani tanulmányaink célját tartalmát is újra tisztázzuk azonban, mégis célszerő megismételni az ott leírtakat. Az építmények többsége valamilyen kapcsolatba kerül a földtani környezetével, közvetlen érintkezésbe az altalajával, egyes építmények fı építıanyaga pedig maga a talaj. A tágabb földtani környezet, a talaj és a mérnöki szerkezet között bonyolult kölcsönhatások alakulnak ki. A geo-technika e kölcsönhatások vizsgálatának, elméleti és technikai kezelésének tudománya. Egyes elméletei 200 éves múlttal bírnak, technikai ismeretanyaga még régebbi. Egységes mőszaki tudományként mégis fiatalnak tekinthetı, e század 30-as éveitıl tanítják önálló diszciplínaként. A mai felfogás szerint a Geotechnika a következı ismeretköröket foglalja magába: I. Építésföldtan A Földtan azon témakörei, melyek az építmények, az építési tevékenység szempontjából lényegesek lehetnek. II. Talajmechanika Az építményekkel közvetlenül érintkezı talajok mőszaki tulajdonságait, hidraulikai és mechanikai viselkedését leíró ismeretek. III. Földsztatika Az önsúlyuk és/vagy külsı erık által terhelt földtömegek egyensúlyával, elmozdulásaival foglalkozó elméletek. IV. Alapozás Az építmények alapozásának és a kapcsolódó mélyépítési munkák tervezési-kivitelezési módszereinek összefoglaló ismeretanyaga. V. Földmővek A túlnyomórészt földbıl készülı létesítményekkel kapcsolatos tervezési építési ismeretek. VI. Földalatti mőtárgyak A felszín alá kerülı mérnöki létesítményekkel foglalkozó szakterület. VII) A mélyépítés geotechnikai támogatása A mélyépítési munkák elıkészítéséhez, végrehajtásához szükséges helyszíni talajvizsgálatokkal foglalkozó ismeretek A fıiskolai képzésben a Geotechnika tárgy 1.félévében az I-III témaköröket tárgyaltuk, 2.félévében a IV-VII ismeretkörök kerülnek sorra. 4

5 A Geotechnika II. tárgy témakörei A tárgy II. félévében a következı témakörök kerülnek sorra. A csoportosítás a tanulási útmutató szakaszolását is jelenti. A) Síkalapok 1. A síkalapozás alkalmazásának általános kérdései 2. A síkalapok földstatikai méretezése (talajtörés, süllyedés) 3. A síkalapok statikai méretezése (állékonyság, szilárdság) B) Cölöpalapozás 1. A cölöpök általános jellemzıi 2. A cölöpök tervezésének alapjai (követelmények, törıerı) 3. Cölöpözési (talajkiszorításos és -helyettesítéses) technológiák. C) A földmegtámasztó szerkezetek 1. Ideiglenes szerkezetek (dúcolat, berlini dúcolat, szádfal, zárógát) 2. Befogott tartós támszerkezetek (résfal, cölöpfal) 3. Horgonyzott szerkezetek (horgonyzott elemek, talajhorgonyok) 4. Támfalak: (súly-, szög-, máglya-, gabion-, szegezett-, vasal talajfal) D) Földmővek, földmunkák 1. Általános jellemzık 2. A földmővek anyagai 3. A földmunkagépek és alkalmazásuk 4. A földmővek mennyisége és minısége E) A talajadottságok javítása 1. A talajjavítás célja, lehetıségei 2. Mechanikai módszerek 3. Víztelenítések 4. Talajinjektálások. 5. Egyéb talajjavítások F) Földalatti mőtárgyak 1. A földalatti létesítmények fıbb jellegzetességei 2. Nyílt építési eljárások 3. A zárt építési eljárás fıbb jellemzıi 4. Az új osztrák alagútépítési eljárás 5. Pajzsos alagútépítés G) A mélyépítési munkálatok geotechnikai támogatása 1. A tevékenység célja, rendje, dokumentálása 2. Közvetlen talajfelderítési módszerek 3. Közvetett talajfelderítési módszerek 4. Helyszíni geotechnikai mérések 5

6 Irodalom a Geotechnika II. tárgyhoz Kötelezı irodalom Fıiskolai jegyzetek Szepesházi R.: Geotechnika SZIF-UNIVERSITAS kiadvány Gyır, 2000 Szepesházi R.: Geotechnikai példatár I-II. J és 666/a Tankönyvkiadó, Bp Ajánlott irodalom Fıiskolai jegyzetek Varga L.: Geotechnika III. Földmővek J19-595, Tankönyvkiadó, Budapest,1986 Varga L.: Geotechnika IV. Alapozás J19-596, Tankönyvkiadó, Budapest, 1986 Szakkönyvek Kézdi Á.: Talajmechanika I. Tankönyvkiadó, Budapest, 1977 Kézdi Á.: Talajmechanika II. Tankönyvkiadó, Budapest, 1975 Széchy K.-Varga L.: Alapozás I. Mőszaki Könyvkiadó, Budapest, 1971 Petrasovits G.-Fazakas Gy.-Kovácsházy F.: A városi közlekedés földalatti mőtárgyai, Mőszaki Könyvkiadó, Budapest, 1993 Megjegyzések A tanulási útmutató csak a fıiskolai jegyzetekre épít. A kötelezı jegyzetek nélkülözhetetlenek a tanuláshoz. Az elsı kötelezı jegyzet, melyet fıleg az 1. félévben használtunk, s rá az egyszerőség kedvéért Geotechnika címen hivatkozunk majd, a félév anyagának 1. fejezetét tartalmazza. A már elızı félévben is használt, Példatárként hivatkozott kötelezı jegyzet kidolgozott, részletesen magyarázott számpéldákat tartalmaz a tervezési feladatokhoz. Az ajánlott fıiskolai jegyzetek nélkül is megtanulható a tananyag, ezek csak az elmélyülést segíthetik. Az ajánlott szakkönyveket csak azoknak javasoljuk, akik a tananyagot kissé más szemléletmód alapján is fel akarják dolgozni. A tanulási útmutató ezekre nem fog hivatkozni. 6

7 A félévi hallgatói munka, számonkérések Zárthelyi dolgozat Cölöpalapozás méretezése Otthoni felkészülés után, melyhez a tanulási útmutató segítséget ad, a félév elején megjelölt idıpontban 1 óra alatt 1 feladatot kell megoldani. A dolgozat egy alkalommal írható meg, s az utolsó eredménye számít be a félévi érdemjegybe. Házi feladatok Autós pihenıhely komplex tervezése Mőszaki tanulmány választott témából A következıkben mellékelt feladatlaphoz az egyéni kiindulási adatokat a félév elején adjuk ki. A megoldásokhoz a tanulási útmutatóban adunk segítséget. A feladatokat otthon, önálló munkával kell megoldania, de feladatonként legalább egy-egy személyes egyéni konzultációt célszerő beterveznie. A kész megoldásokat legkésıbb a vizsgán kell beadnia. Írásbeli vizsga Szöveges és rajzi javaslatot kell kidolgozni a vizsgán kiadandó konkrét földmőépítési, illetve. alapozási feladat megoldására. A javaslat elvárt terjedelme kb. két-két oldal, melynek elkészítésére 1 óra áll rendelkezésre. Szóbeli vizsga A következıkben mellékelt kérdések közül kettıt kell írásban kb. fél óra alatt vázlatosan kidolgoznia. Ezután ezt bemutatva kell szóban elıadnia a válaszokat. Az értékelés módja Az indexbe kerülı jegy a félévközi munkát, valamint az írásbeli és szóbeli vizsgán mutatott teljesítményt együtt értékeli az alábbi pontozás szerint: Z dolgozat 10 pont T tanulmány 15 pont R feladat 25 pont IV írásbeli vizsga 25 pont SZV szóbeli vizsga 25 pont A vizsganapon az addig nem teljesített feladatokat 0 pontszámmal vesszük figyelembe. Ekkor a hallgató az elért össz-pontszám alapján az alábbiak szerint kap kollokviumi jegyet: 0-49 pont 1 elégtelen pont 2 elégséges pont 3 közepes pont 4 jó pont 5 jeles Elégtelen érdemjegy esetén utóvizsga-jeggyel a hallgató meghatározhatja, hogy a Z, IV és SZV feladatok közül melyik javításával kívánja kollokviumi jegyét feljavítani. Egy-egy utóvizsgán max. 40 pontot érı feladat javítható. 7

8 Házi feladatok Autós pihenıhely komplex tervezése a félév közben kiadandó térképen Feladatok: - plató és csatlakozó út geometriai terve helyszínrajz, hossz-szelvény keresztszelvény 4 db - földtömegek számítása, a plató bevágásának és töltésének tömege a csatlakozó út töltésének tömege - támfal tervezése a jelölt bevágás megtámasztására földnyomás meghatározása Gross szerint támfalszélesség felvétele állékonyság ellenırzése mintaszelvény megadása a víztelenítéssel - töltésrézső állékonyságának ellenırzése tömbcsúszásos vizsgálattal egy csúszólappal - felszíni víztelenítés tervezése az árkok vonalvezetése a helyszínrajzon egy árokszakasz hossz-szelvénye egy árok mintakeresztszelvénye egy árokszelvény méretezése a racionális módszer, ill. Chézy szerint Adatok: A 230 támfal C plató út E F 215 B D AB-vonal magassága m= m Bf Tengely esése e = % Talaj neve Talajadatok ϕ c kn/m 2 ρ g/cm 3 termett talaj humuszos felsı zónája töltésbe tömörítve 8

9 Mőszaki tanulmány készítése Feladat: 5-6 oldalas tanulmány összeállítása saját gyakorlatból vagy a következı listából választott mélyépítési témakörbıl szakirodalom, ill. személyes tapasztalatszerzés lapján Ajánlott témakörök: 1. Egy talajfeltárási munka bemutatása 2. Alapozás Gyırben (vagy. városban). 3. Egy mélyépítési munka bemutatása. 4. Egy földmőépítési munka bemutatása. 5. Egy mélyépítı cég bemutatása. 6. Új mélyépítési technológiák. 7. Új mélyépítı gépek. 8. Új mélyépítési anyagok, termékek. 9. Földmőépítési hibák. 10. Alapozási hibák. 11. Geotechnikai eredető károsodások. 12. Mélyépítési kérdések a sajtóban. 13. Foghíjbeépítések problémái. 14. Árvédelmi töltések fejlesztése. 15. Mélygarázsok. 16. Földmővek biológiai védelme. 17. Hulladéklerakók geotechnikai kérdései. 18. Mélyépítési technológiák a környezetvédelemben. 19. Geotechnikai feladat megoldása számítógépen. 20. Geotechnika az Interneten. 9

10 Vizsgakérdések 1. A síkalapok fajtái, szerkezetük, anyaguk, kivitelezésük. 2. A síkalapok alkalmazásának szempontjai, tervezésük rendje, követelményei. 3. A síkalapok alatti talajtörés és a síkalapok állékonyságának ellenırzése. 4. A síkalapok süllyedésének okai, számításuk, értékelésük, mérésük. 5. A síkalapok szilárdsági méretezése. 6. A cölöpalapozások alkalmazási köre, cölöptípusok. 7. Talajkiszorítással készülı cölöpök. 8. Talajhelyettesítéssel készülı cölöpök. 9. A cölöpalapok tervezésének áttekintése. 10. A cölöpök törıerejének meghatározása. 11. Kút-és szekrényalapok. 12. Dúcolások tervezése és készítése. 13. Szádfalak típusai, lehajtásuk és méretezésük. 14. Résfalak alkalmazási köre, készítése 15. Cölöpfalak típusai és készítése. 16. Támfalak szerkezete építése. 17. Támszerkezetek tervezése. 18. Kihorgonyzások készítése és tervezésének elvei. 19. Földmővek típusai és létesítésük feladatainak áttekintése. 20. A földmunkák eszközei és technológiái. 21. A földmővek anyaga. 22. A földmővek mennyiségének számítása. 23. A földmővek minısítése. 24. Talajjavítás tömörítéssel, hıkezeléssel és talajerısítéssel. 25. Víztelenítések. 26. Talajinjektálások. 27. Földalatti mőtárgyak fı jellemzıi. 28. Földalatti mőtárgyak építése nyílt eljárással 29. Földalatti mőtárgyak építése zárt eljárással 30. A mélyépítési munkák talajmechanikai elıkészítése. 31. Közvetlen talajfeltárás. 32. Közvetett talajfeltárás és helyszíni mérések. 10

11 A Síkalapok Bevezetı áttekintés E fejezetben a síkalapok alkalmazásának körülményeit, tervezésük rendjét, követelményeit és módszereit tárgyaljuk. Köztudott, a síkalap a legolcsóbb, s ezért a leggyakrabban alkalmazott alapozási szerkezet, hacsak lehet ezt kell betervezni. Szerkezete, építési technológiája viszonylag egyszerő, ezzel már az Épületszerkezetek címő tárgyban megismerkedtek. A fıbb részleteket, ábrákkal a Geotechnika jegyzet bemutatja, ezért ezekre itt nem is térünk ki. A síkalapok tekintetében inkább a tervezés kíván sok szak-ismeretet, ezek elméleti módszereit viszont Ön már az elızı félévben megismerhette. Ezeket sem ismételjük meg, csak utalunk rájuk. Nem megyünk bele azokba a részletekbe sem, amelyek megoldását más tantárgy keretében tanulták (pl. a vb. alapok vasalásának méretezésébe). A Geotechnikai példatárban ugyanakkor vannak olyan feladatok is, melyek egy-egy tervezési feladatot komplexen mutatnak be. A feladat gyakorisága megköveteli, hogy a síkalapokra vonatkozó ismeretek nagyobb részében az alkalmazási készségig jussunk el a fıiskolai tanulmányok végére. A tananyagot a Geotechnika jegyzet és a Geotechnikai példatár II. kötete tartalmazza, de bizonyos részletekben ezektıl eltérünk. Itt a következıkben elıször a tanulást segítı témavázlatokat adunk. Ezt követıen tudásának önálló felméréséhez ellenırzı kérdéseket teszünk fel részint az elızı félévi ismereteket is tudakolva. Végül felhívjuk a figyelmét a Geotechnikai példatár mintapéldáira, melyek áttanulmányozása segíti megérteni az anyagot, illetve két példa a zárthelyi sikeres megírását. 11

12 A.1. A síkalapok alkalmazásának általános kérdései Témavázlat A síkalapok alkalmazásának elvei a síkalap fogalma teherátadás az alapsíkon felszínközeli talajrétegre függıleges mérete a szerkezeti követelmény szerint építés az alapsíktól felfelé alkalmazási szempontok építmény méret, elrendezés, szerkezet, szigetelés rendeltetés, terhelés, speciális szempontok helyszín domborzat, természeti elemek, növényzet, beépítettség, megközelíthetıség, korlátozások talaj- és talajvíz teherbíró réteg mélysége, talajvíz szintje szerves, feltöltött, duzzadó, roskadó talajok építési körülmények határidı, idıjárás, technológia (helyszíni munka-elıregyártás, gépesítés-élımunka, anyag, energia) gazdaságosság egyeztetések alkalmazási alapelvek általában ezt legyen, ha a követelmények teljesíthetık kizáró ok a túl mélyen levı teherbíró réteg az aláüregelıdés a magas, csak drágán csökkenthetı talajvíz konkrét esetben speciális szempontok mást gazdaságosabbá tehetnek alkalmazási követelmények mőszaki alkalmasság statikailag megfelelı - kivitelezhetı gazdaságosság aktuálisan - tartósan környezetbarátság élı és élettelen környezet - kölcsönhatások építés közben - használat alatt 12

13 A síkalapok típusai Sávalapok Pilléralapok Szalagalap Gerendarács alap Lemezalap Bordás lemez Dobozalap 13

14 A síkalapok statikai követelményei az alap alatti talajtörés elkerülése törési mechanizmus az alap alatt szokásos körülmények közt a leggyakoribb helyi nyírási törés ritkán, széles alapok szélei alatt általános stabilitásvesztés mély csúszólapon ritkán, bevágás mentén lévı alapoknál a süllyedések korlátozása a felszerkezet károsodását elkerülendı hajlékony szerkezet állékonyságvesztése merev szerkezet törése (repedése) a használhatóság elvesztését (csökkenését) kivédendı burkolatok, nyílászárók károsodása, padlók dılése, görbülése csatlakozási problémák (bejárat, közmővek) az esztétikai értékvesztést kizárandó zavaró dılések, behajlások, ferdülések a szerkezeti megfelelıség az alap mint tartószerkezet hajlítás, nyírás, (átszúródás) a helyzeti állékonyság biztosítása elcsúszás elkerülése nagy vízszintes erık esetén veszélyes billenés vízszintes teher és magas súlypont esetén veszélyes felúszás talajvíz alá kerülı könnyő szerkezeteknél kritikus A síkalapok tervezhetı (választható) jellemzıi alaptípus pillér, sáv, szalag, gerendarács, lemez, doboz (héj) anyag fajta (tégla, beton, vasbeton) minıségi jellemzık (szilárdság, alakváltozás) geometriai adatok alapsík mélysége, alapszélesség, alapmagasság vashányad és vasátmérı A síkalapok tervezésének szokásos rendje az alapsík felvétele szempontok: teherbíró réteg, talajvízszint, alapmagasság, szomszédos alapsík fagyhatár, térfogat-változási határ módszerek: tapasztalat, ajánlások lásd a Példatár 3.1. példáját 14

15 az alaptípus kiválasztása szempontjai: szerkezet elrendezése, terhei várható és megengedhetı süllyedések módszer: tapasztalat alapján az alapszélesség felvétele szempontok: talajtörés elleni biztonság ellenırzése süllyedési kritériumok teljesítése módszer: általában felvétel-ellenırzés az alapszerkezet (anyag, magasság, vasalás) felvétele szempontok: szerkezeti megfelelıség teljesítése módszer: talpfeszültség meghatározása tartószerkezeti méretezés az állékonyság (elcsúszás, billenés, felúszás) ellenırzése szempont: szabvány szerinti biztonság teljesítése módszer: merev test egyensúlyának vizsgálata Ellenırzı kérdések Mi a különbség a sík- és a mélyalapok közt teherátadás, függıleges szerkezeti méret és építési mód tekintetében? Hogyan értékeli a síkalapokat az élımunka és az elıregyártás szempontjából? Milyen gondokat okozhatnak a nagyobb süllyedések? Miért különösen veszélyes a billenés magas súlypontú épületek (tornyok) esetében? Értékelje a különbözı síkalapfajtákat a süllyedések szempontjából! Hogyan befolyásolja az alapszélesség a talajtörés elleni biztonságot, a süllyedés mértékét, az állékonyságot és a szerkezeti megfelelıséget? Miként értékelendık a különbözı talajvízszintek az alapsík felvételekor? Hol van hazánkban a fagyhatár? Hol legyen az alapsík térfogatváltozó talaj esetén? Miként befolyásolja az alapmagasság az alapsík felvételét? Milyen anyagból készülhetnek a síkalapok? 15

16 A.2. A síkalapok földsztatikai méretezése Témavázlat A talajtörés elleni biztonság igazolása követelmény: σ σ m H σ m mértékadó függıleges feszültség V m σ m V m = B.L a mértékadó, biztonsággal növelt függıleges terhelı erı B.L a dolgozó (külpontossággal csökkentett) vízszintes alapfelület (Példatár fejezet) MSZ magasépítési szabvány épületekre Közúti vagy Vasúti Hídszabályzat hidak esetén Eurocode 1 az új európai szerkezeti alapszabvány σ H határfeszültség MSZ Magyar Szabvány szerint általános eljárás σ = α. α. α. σ H t α i csökkentı tényezık (Példatár ) σ t törıfeszültség (Geotechnika 1. Útmutató E.3. Példatár 3.2. és 3.3. feladat) közelítı eljárás (központos, függıleges teherre) σ H = C 1.C 2. σ a σ i határfeszültségi alapérték talajfajtától és állapottól függıen C 1 C 2 mélységi tényezı alaki tényezı (Példatár fejezet) biztonság a határfeszültségi alapértékben EC 1 szerint σ t törıfeszültség biztonsággal csökkentett φ és c paraméterekkel számolva helyi nyírási törés közelítı tapasztalati módszerekkel vizsgálható általános stabilitás rézsőállékonyság-vizsgálati módszerek 16

17 A süllyedések vizsgálata süllyedések különbözı okok miatt számítással (elvileg általában) meghatározhatók a tömörödés és harántkontrakció miattiak megfelelı konstrukciókkal elkerülendık a roskadás, a zsugorodás, a rezgés miattiak a számítások megbízhatósága elsı lépésben becslés óvatos adatfelvétellel, közelítı módszerekkel ha így nem felel meg pontosítás adatban, módszerben ha a pontosabb eredmény elfogadható, de kétséges süllyedésmérés folyamatos értékeléssel a számításnál figyelembe veendı terhek talajadatok a süllyedések legvalószínőbb értékeit kell számítani a tartós terhek átlagos értékeivel átlagos talajjellemzıkre a süllyedéskülönbségek számításakor a terhek és a talajviszonyok változásai is figyelembe veendık az épület (alap) süllyedés(különbség) csökkentı hatása elıször általában figyelmen kívül hagyjuk egyedi alapokkal, ill. végtelen hajlékony, csak terhet adó épülettel (alappal) számolunk ha így nem felel meg a terv, akkor új számítás a merevséget is figyelembe véve a szerkezeti tervezésnél leírtak szerint a számítható süllyedés összetevıi azonnali süllyedés számítása a Hooke-törvény szerint zárt rendszerő, drénezetlen terhelésre E-modulusával és µ = 0, 5 tényezıvel konszolidációs + másodlagos süllyedés számítás a Hooke törvény szerint vagy lineáris alakváltozási állapottal az idıhatást is figyelembe vevı modulusokkal (Geotechnika 1. Útmutató E.4.) a számítási módszerek (Geotechnika 1. Útmutató E.4.) lépésenként 1. feszültségeloszlás meghatározása 2. alakváltozás számítása 3. határmélység meghatározása 4. alakváltozások összegzése közvetlenül p s E.B.F( m B ; L 0 = B ) összefüggéssel S 17

18 a süllyedések idıbeli alakulásának elırejelzése konszolidációs süllyedés Terzaghi-elmélettel, ill. továbbfejlesztéseivel (Példatár fejezet) másodlagos összenyomódás szemilogaritmikus összefüggés szerint (Geotechnika 1. Útmutató D.4.) a süllyedésmérési adatok extrapolálása lásd késıbb süllyedéskritériumok a felszerkezet tervezıjének kell(ene) megadnia szerkezeti - funkcionális - esztétikai szempontok a szokásos mérıszámok és határértékeik részletesen Példatár fejezet a legfontosabbak ajánlott értékei abszolút süllyedésre 50 mm megengedhetı süllyedéskülönbség oszlopok között 20 mm megengedhetı relatív elfordulás 1/500 megengedhetı 1/150 tönkremenetelt okoz a süllyedéscsökkentés lehetıségei talajcsere, elıterhelés, talajjavítás súlycsökkentés az alapméret növelése gyengébb felsı rétegnél hatásos a felszerkezet helyes megválasztása merevítés vagy hajlékony kialakítás statikailag határozott szerkezet tervezése dilatálás az építési sorrend helyes megválasztása áttérés mélyalapra süllyedésmegfigyelés kritikus mértékő várható süllyedés esetén az alap elkészülte után azonnal elkezdeni a teherfelvitellel együtt kell értékelni védett pontok mérése 0,1 mm pontossággal értékelés térbeli változás metszeteken süllyedéskülönbségek helyszínrajzon süllyedési izobárok idıbeli változások konszolidáció ajánlott közelítése t s= a+ b.t képlet t = a+ b.t linearizálásával s 18

19 Ellenırzı kérdések Miként kerül be a biztonság a határfeszültségbe a különbözı számítási módszereknél? Mutassa be, mennyiben hasonlít és mennyiben különbözik a síkalapoknak az MSZ kétféle számítási módja szerinti határfeszültsége! Mi az oka annak, hogy a síkalapokat gyakorlatilag mindig az általános nyírási törésre vonatkozó képletekkel méretezzük? Mi lehet az oka annak, hogy a mérések szerint a számított süllyedéseknél általában kisebbek következnek be? Miként befolyásolja az épületmerevség a süllyedéseket, ill. a süllyedéskülönbségeket? Milyen összetevıi vannak a süllyedéseknek és miként lehet ezeket külön számítani? Milyen számítási eljárásokkal lehet a süllyedéseket meghatározni és mikor melyik használható? Milyen szempontok szerint kell a süllyedéskritériumokat felvenni? Milyen lehetıségek vannak a süllyedések csökkentésére? Milyen grafikus formákban érdemes értékelni a mért süllyedéseket? Mintapéldák a Példatárból A 3.1. példa az alapsík felvételének módszerét mutatja be. Olvassa át a feladatot! A 3.2. és 3.3. és 3.4. feladat a talajtörés vizsgálatát mutatja be, sıt a legutóbbiból az állékonyság ellenırzését is tanulmányozhatja. Ezzel kezdje, s csak ha nehézsége támad, akkor nyúljon vissza az elızı két egyszerőbb példához! A süllyedésszámítás alapmódszerét bemutató 3.4. példát az elmúlt félévben már tanulmányoznia kellett. Ha a témavázlat áttekintése során úgy érezte, nem emlékszik eléggé a részletekre, akkor ismétlés céljából fussa át ezt a példát! Érdemes áttekintenie a 3.7. példát is, mert ez jól érzékelteti a süllyedésszámítás közvetlen módszerét. A példák a konszolidációszámítást mutatják be. Ha jobb jegyet akar elérni, akkor legalább az egyikrıl tudjon majd a vizsgán számot adni. 19

20 Témavázlat A.3. A síkalapok statikai méretezése A síkalapok szerkezeti méretezése az alap mint tartószerkezet teher felülrıl koncentrált erı pillérekrıl vonalas teher a falakról reakció alulról talpfeszültség a talajról a tehertıl és a merevségtıl függı eloszlásban geotechnikai méretezési feladat a talpfeszültség meghatározása tartószerkezet méretezési feladat betonalap - magasság meghatározása vasbetonalap - vasalás meghatározása modellek pillér és sávalapok = rövid konzolok szalag-, gerendarács, lemezalapok ="fordított" többtámaszú tartók statikailag határozatlan szerkezetek = sokféle egyensúlyi talpfeszültségeloszlás az egyensúlyi egyenletek mellett alakváltozási követelmények is kellenek = a tartó deformációs vonala azonos a talajfelszín süllyedési vonalával az alap anyaga beton C4...C5 vasbeton C10...C16 a merevség kérdése típus alapsík terhelés után talpfeszültség eloszlás hajlítási igénybevétel merev sík marad széleken nagy nagyobb hajlékony deformálódik követi a terhelést kisebb célszerő hajlékony alapként méretezni, mert olcsóbb lesz a szerkezet, de jóval bonyolultabb, idıigényesebb munka pillér- és sávalapok (mindig) merevek szalag-, gerendarács- és lemezalapok lehetnek hajlékonyak 20

21 merevségi mutató E b tartó rugalmassági modulusa K E.I b t = E S talaj összenyomódási modulusa E S.IS I inerciák y x h hajlítási irány tartó talajfelület hosszirányban x-tengely körül L I t 3 B.h = I 12 S 3 B.L = 12 keresztirányban 3 3 L.h L.B It = IS = y-tengely körül értékelése K 0,5 biztosan merev K 0,1merevnek vehetı K 0,001biztos hajlékony K 0,01célszerő hajlékonynak venni merev alapok talpfeszültsége központos terhelésre B a) Boussinesque megoldása sávalapra rugalmas közeg (végtelen szilárdsággal) b) törıfeszültséggel való korlátozás a biztonságtól függıen c) gyakorlati megoldás P/2 karja a tengelytıl 0,3.B (0,25.B) helyett (a fal és az alap közt is) ( ) ( ) M = P.0,3. B b 0,15.P. B b 2 = 21

22 d) közelítés egyenletes talpfeszültség "n" növelı szorzó veendı figyelembe, mivel a biztonság kárára közelítettünk M n. P 2. B b 1,2. P B b = = 0,15.P B 4 4 merev sávalapok talpfeszültsége külpontos terhelésre ( b) központos teher teher a belsı magban teher a belsı magon kívül e=0 e<b/6 e>b/6 B/2 B/2 B/2-e B/2 B/2-e B/2 P P P q q 1 q 2 q m x q= P B P P.e P P.e q 1,2 = ± = ± = 2 B K B 1.B 6 P B. = 1 ± 6.e B 2.P 2.P q m = = = x B 3. 2 e 4 3. P = B 2.e merev pilléralapok talpfeszültsége külpontos terhelésre a) egyirányú külpontosság mint a sávalap, csak véges hosszal b) kétirányú külpontosság lásd Példatár fejezet hajlékony alapok (lásd Példatár feladat) alapelv az alaptest "N" db "a" hosszúságú részre osztása egy részen állandó q i talpfeszültség ismeretlen N q i talpfeszültségérték egyenletek 2 egyensúlyi egyenlet függıleges vetület nyomaték egy pontra N-2 alakváltozási egyenlet N-2 elem közepén a tartó görbülete = a talaj görbülete Clapeyron Mi 1+ 4.Mi+ Mi+ 1 si 1 2.si si+ 1 = + 2 E.I a b t 22

23 talajmodell s = f q kapcsolat leírására i ( ) i Winkler (rugó) modell si = c i.qi c i ágyazási tényezı Ohde (rugalmas féltér) modell q( x) s = E.B.F süllyedésszámítással i egyéb modellek is vannak A síkalapok helyzeti állékonyságának vizsgálata elcsúszás az alapsíkon Hm S+ A+ EP H m az alapsíkon ható, biztonsággal növelt vízszintes csúsztató erı S az alapsíkon figyelembe vehetı, biztonsággal csökkentett súrlódási ellenállás A az alapsíkon figyelembe vehetı, biztonsággal csökkentett adhéziós ellenállás E p az alaptest oldalán mőködı, mobilizálódó, biztonsággal csökkentett passzív földnyomás biztonsági tényezık (Példatár fejezet) a megfelelı szabvány szerint kell felvenni megjegyzések 1. az elcsúszás inkább az altalajban következik be, ezt a talajtörési vizsgálattal ellenırizzük, ha ott a ferdeséget is figyelembe vesszük 2. ferde alapsík esetén az annak mentén bekövetkezı csúszás vizsgálandó 3. fıleg támfalak esetében kritikus elbillenés az alap elülsı vonala körül Mstab Mmozd M stab az alapra ható a billenést akadályozó erık, ill. erıkomponensek nyomatékának biztonsággal csökkentett értéke M mozd az alapra ható a billenést okozó erık, ill. erıkomponensek nyomatékának biztonsággal növelt értéke biztonsági tényezık (Példatár fejezet) a megfelelı szabvány szerint kell felvenni megjegyzések 1. a billenést mindkét irányban befolyásoló erık támadáspontjukban bontandók fel 2. a forgáspont merev talajon az alap széle összenyomódó talajon onnan B/10-re befelé 3. fıleg magas súlypontú építmények és darupályás csarnokok esetében kritikus 23

24 felúszás vizsgálata az elcsúszáshoz hasonló, de függıleges erıkre a szokásos alapoknál ritkán veszélyes esetleg építés közbeni állapotban merül fel medencék, mélygarázsok, aluljárók esetén kritikus Ellenırzı kérdések Bizonyítsa be a merevségi mutató segítségével, hogy a szalagalapok általában hosszirányban hajlékonyak, kereszt-irányban merevek! Miért kell egy (további, a teher biztonságán túli) biztonsági tényezıt bevezetni a szilárdsági méretezésnél, ha egyenletes talpfeszültséggel számolunk? Mit fejez ki a Clapeyron-egyenlet, s miért van szükség rá az alapok méretezésekor? Mi az elvi hibája a Winkler-modellnek? Mely építménytípusoknál lehet veszélyben az alapok állékonysága? Mekkora passzív földnyomást lehet figyelembe venni az állékonyságvizsgálatnál? Mintapéldák a Példatárból A 3.4. feladat mutatja be (a talajtörés vizsgálata mellett) az állékonyság ellenırzését. A rugalmas ágyazású hajlékony alap méretezése szerepel a példában. Ilyen részletességgel csak a jobb osztályzatot akaróknak kell ismerniük, sıt nekik is csak a geotechnikai feladat, a talpfeszültségeloszlás meghatározását. A példák merev sávalapok szerkezeti méretezését mutatja be. Ezekhez hasonló lesz a zárthelyi dolgozatban, ezért alaposabban nézze át. A példák merev pilléralapok szerkezeti méretezését ismertetik. Csak a talpfeszültség felvételét tanulmányozza át. 24

25 B Cölöpalapozás Bevezetı áttekintés E fejezet a cölöpök alkalmazásának feltételeit, fıbb típusait és technológiáit, tervezésének alapjait foglalja össze. Mint ismeretes, egyre nagyobb, érzékenyebb épületeket kell kedvezıtlen talajon alapozni, ami gyakran csak mélyalapozással lehetséges. Napjainkban szinte megszámlálhatatlanul sokféle cölöpözési technológia kínál lehetıséget, a kút- és szekrényalapok viszont kissé háttérbe szorultak. Mélyalapot réselési technológiával is készítenek, de résfal még sok más célra is készül, ezért inkább külön, a következı fejezetben tárgyaljuk. A síkalapokkal ellentétben a cölöpök esetében a gyakorlati ismeretek jelentısége a nagyobb, mert a helyes technológia kiválasztása és megvalósítása a fontos, míg a cölöptervezés elméletében még ma is sok a bizonytalanság, ezért a teherbírásukat legtöbbször próbaterheléssel célszerő meghatározni. A jelen útmutató vázlata, csoportosítási rendszere alapján a technológiai részleteket a Geotechnika jegyzet 7. fejezetébıl, a tervezési módszereket pedig a ismerheti meg. Útmutatónk elsısorban Geotechnikai példatár II. kötetébıl témavázlatot ad, de egyes újabb ismeretek csak ebbıl tanulmányozhatók. Ezt követik az ellenırzı kérdések, melyeket tudásának önálló felméréséhez állítottunk össze. Végül felhívjuk a figyelmet a Geotechnikai példatár mintapéldáira, melyek a zárthelyi dolgozatra való felkészülés segítésére is hivatottak. 25

26 Témavázlat B.1. A cölöpök általános jellemzıi A cölöpök fogalma, alkalmazási köre a cölöpalap fogalma teherátadás a mélyebben levı talajrétegekre a cölöpcsúcson és a cölöpköpenyen függıleges méretére általában H>5.D jellemzı a teherbíró réteg mélysége és a befogás szükséges hossza szabja meg építés általában valamilyen "célszerszámmal" felülrıl, a járósíktól lefelé az alkalmazásakor mérlegelendı szempontok mint a síkalapok esetében funkciója, rendeltetése új építmény alapozási szerkezete mélyen fekvı teherbíró réteg esetén aláüregelıdés veszélyekor magas talajvíznél a víztelenítés elkerülésére süllyedésérzékeny épület esetén régi épület megerısítésére károsodott épületnél vagy tehernövelés esetén teher áthárítása mélyebb rétegekre síkalap alá, mellé vagy azt átfúrva talajjavítás céljából tömörítés és/vagy talajcsere (síkalap alatt) földmegtámasztó szerkezetként munkatérhatárolásra, lejtı stabilizálására A cölöpök osztályozása a készítési mód szerinti osztályozás talajhelyettesítéssel készülı ("fúrt") cölöpök kiemelt furat bebetonozása lazulhat a környezı talaj talajkiszorítással készülı ("vert") cölöpök a talaj "szétfeszítése" a cölöp elıl tömörödik a környezı talaj anyag szerinti cölöpfajták vasbeton (a leggyakoribb) helyben (az üregben) készített elıregyártott (egyben v. elemekbıl) acél, öntött vas (idehaza ritka) csı (egyben vagy elemekbıl kapcsolva) szekrénytartó hengerelt profil (H,I) fa (régen gyakori volt) impregnálás szemcsés anyagok (inkább talajkezelés) kıanyag, kavics, salak, mésszel, cementtel szilárdított talaj 26

27 átmérı szerinti osztályozás cölöpnév mikro- "normál-" nagyátmérıjő átmérı m 0,08-0,30 0,30-0,80 0,80-3,00 statikai feladat, viselkedés szerinti típusok nyomott alapszerkezetként túlnyomóan ez a jellemzı típus neve álló lebegı kombinált teherátadás a talajra min. 67 % a csúcson min. 67 % a köpenyen % csúcs és köpeny esetleges többletteher = negatív köpenysúrlódás álló cölöpök köpenye menti laza talajoknak a felszíni (padló) terhelések által okozott tömörödése miatt fellépı, a cölöpköpenyt lefelé "húzó" többleterı húzott lehorgonyzás esetén cölöpcsoport külpontos terhelésekor teherátadás csak a köpeny mentén keresztirányban terhelt kihorgonyzáskor vízszintesen (is) terhelt cölöp esetén vízszintes erıátadás a talajra hajlítás a cölöpben Kút- és szekrényalapok alapelv köpenyfal süllyesztése belsı földkiemelés közben fenéklemez készítés v. teljes kibetonozás gazdaságos talajvíz alatti alapsíknál ill. nyílt vízben kútalap az építmény pontonkénti alátámasztása kisebb méret, általában köralak, d=0,80-3,00 m szekrényalap az építményt egybefüggıen, mereven támasztja alá nagyobb méret, az épület alaprajával azonos felület típusai nyitott szekrény - víz alatti kotrással alul zárt szekrény - víz alatt túlnyomás (keszon) zárt szekrény - nyílt vízben beúsztatva szerkezeti elemek vágóél általában acélelemekkel erısítve köpenyfal monolit vasbeton szakaszosan építve vasbeton kútgyőrő technológiai részletek süllyesztés program szerint (súly-ellenállás) vízszinttartás és egyenletesség szükségessége 27

28 Ellenırzı kérdések Mikor indokolt a cölöpözés új építmény alapozásának megoldására? Készítsen vázlatokat egy beton sávalap mikrocölöpökkel történı megerısítésére! Elemezze az egyes megoldások elınyeit és hátrányait! Vázolja fel egy vízszintes erıvel terhelt cölöp lehetséges elmozdulásait, a rá ható földnyomásokat és igénybevételeit! Mi a negatív köpenysúrlódás oka és hatása? Vesse össze a talajhelyettesítéssel és a talajkiszorítással készülı cölöpök elınyeit és hátrányait! Mikor lehet indokolt a kútalapok alkalmazása a cölöpök helyett? Mi a különbség és mi az azonosság a kút- és a szekrényalapok között? Milyen módszerekkel lehet segíteni a szekrények süllyesztését? 28

29 B.2. A cölöpalapok tervezésének alapjai Témavázlat A tengelyirányban terhelt cölöp statikai követelményei az egyedi cölöpök teherbírásának ellenırzése Pm PH P m az egyedi cölöp mértékadó terhe P H az egyedi cölöp határereje (részletesen lásd késıbb) a cölöpcsoport megfelelı teherbírása R m RH R m a cölöpcsoport mértékadó terhe a cölöpcsoport határereje R H R H kétféle számítása (Példatár és ) 1. az egyedi cölöpök határerejének összegébıl lebegı cölöpök esetén csökkentéssel 2. a cölöpcsúcsok síkjában feltételezhetı helyettesítı síkalap határteherbírásaként az egyedi cölöp süllyedésének ellenırzése s s s 1 az egyedi cölöp süllyedése a megengedett süllyedés 1 H s H s 1 becslési lehetıségei (a csúcs alatt 2D talajzóna kompressziója) 1. a DIN ajánlása szerint (Példatár 3.24.) 2. próbaterhelés alapján 3. Poulos elmélete szerint (Példatár 3.20.) 4. elhanyagolható jó talajban álló cölöpnél a cölöpcsoport süllyedése legyen megengedhetı scs shcs s cs a cölöpcsoport süllyedése a csoport megengedhetı süllyedése s Hcs s cs kétféle közelítése (Példatár 3.24.) 1. scs = s1 + ss s s a cölöpcsúcsok alatt 2.D mélységben feltételezhetı síkalap süllyedése 2. a cölöpcsúcs felett 2/3.H magasságban feltételezhetı síkalap süllyedése cölöpök és a csoport szerkezeti tervezése tartószekezet méretezési feladat a szállítás, a lehajtás és a mőködés közben fellépı igénybevételekre (nyomás, húzás, hajlítás, esetleg kihajlás) 29

30 A cölöpalapok határereje tengelyirányú terhelésre a határerı számítása a törıerıbıl MSZ szerint P H =α 1. α 2. α 3.Pt α i csökkentı tényezık (Példatár ) a törıerı meghatározási módját is figyelembe veszik P t törıerı (lásd a továbbiakban) EC 7 (az új európai szabvány) szerint a törıerı összetevıihez a cölöptípustól is függıen rendel csökkentı tényezıket a törıerı meghatározásának módszerei (a megbízhatóság sorrendjében) 1. próbaterhelés a helyszínen, a tervezett cölöpön lásd külön részletesen 2. hasonló próbaterhelések eredményei hazai próbaterhelési győjtemény 3. szemiempirikus módszerek adaptálása lásd külön részletesen 4. tapasztalati adatok táblázatok, ökölszabályok az irodalomból statisztikai értékelések 5. szondázási eredmények adaptálása "statikus szonda cölöp" elv (Példatár 3.21.) 6. dinamikus próbaterhelés ütésszerő terhelés hatásainak pontos bemérése kalibrálással használható 7. elméleti eredető képletek megbízhatatlanok, legfeljebb becslésre ajánlhatók 8. verési képletek csak összehasonlításra, aktuális kalibrálás után a törıerı becslésének szemiempírikus módszerei alapösszefüggés Pt = PCS + PK = A CS. σ CS+ H i.k i. τ i P CS csúcsellenállás A CS a csúcs keresztmetszeti területe σ CS fajlagos csúcsellenállás H i rétegvastagság a cölöp kerülete K i τ i fajlagos köpenysúrlódás σ CS és τ i felvétele (Példatár ) ajánlások próbaterhelések és elméletek alapján német szabvány egykori szovjet szabvány EC7 - szondázás alapján 30

31 próbaterhelés jelentısége a legmegbízhatóbb módszer önmagában költséges egészében mégis gazdaságos lehet célja elızetesen tervezéshez ellenırzésként eszközei: terhelı keret hidraulikus sajtó erı- és elmozdulásmérık terhelı keret: acélszerkezet leterheléssel (kaloda) lehorgonyzással cölöppel + kéttámaszú tartóval horgonnyal + körtartóval csúcs és köpeny ellenirányú terhelésével felszíni sajtóval (a köpeny felhúzva) sajtó a cölöp alján (a köpeny feltolva) módszer lépcsıs teherfelvitel konszolidációval törésig v. üzemi teher másfélszereséig tehermentesítés - újraterhelés beiktatása értékelés erı és süllyedés idıbeli változása erı és süllyedés kapcsolata törıerı meghatározása (Példatár 3.22) 0 1 terhelı erı kn süllyedés mm

32 A cölöpalapok tervezési rendje a kiindulási adatok rögzítése építmény, helyszín, talaj-talajvíz, körülmények mint a síkalapoknál cölöpválasztás típus, átmérı, hossz vagy darabszám tapasztalat alapján közelítı méretezés becsült teher illetve teherbírás összevetése a cölöpalapozás teljes konstrukciójának kialakítása a kiindulási adatok, az elıbbi döntések nyomán a szerkesztési szabályok betartásával, a kivitelezhetıségre is gondolva részletes statikai ellenırzés a vázolt követelmények teljesülésének igazolása kivitel tervek típus, méretek elrendezés, darabszám elvárt teherbírás, lehajtáskor várt ellenállás készítési sorrend, esetleges akadályok a kivitel mőszaki felügyelete mindegyik cölöprıl jegyzıkönyv elfogadás integritásvizsgálatok próbaterhelések Ellenırzı kérdések Milyen statikai követelmények teljesülését kell igazolni a cölöpök esetében? Miként kell meghatározni a cölöpcsoportok teherbírását? Milyen közelítésekkel becsülhetı a cölöpcsoportok süllyedése? Milyen módon lehet meghatározni az egyedi cölöp törıerejét? Miért fıként nagyátmérıjő cölöpök próbaterhelésekor alkalmazzák a csúcs és a köpeny egymással szembeni terhelésére épülı eljárást? Mely talajparaméterekre van szükség a kötött talajok fajlagos csúcs- és köpenyellenállásának becsléséhez? Mily elvek alapján lehet vizsgálni a cölöpök vízszintes teherbírását? Mik a cölöpalapok tervezésének fıbb lépései! 32

33 Mintapéldák a Példatárból A példának az elejére, a merev cölöprácsok teherelosztásának számítására érdemes külön figyelmet szentelni. A példát egészében érdemes áttanulmányoznia, mert az egy gyakori feladat, a szemcsés talajba vert cölöp méretezését mutatja be példa a) és c) részét szintén alaposabban vegye át, mert ezek - az elıbbi példa párjaként - a kötött talajbeli teherbírás becslését mutatják be. A b) részre csak egy pillantást vessen, ez a Poulos-féle süllyedésbecslésre példa, melynek részleteibe most nem érdemes belemenni. A példából csak a próbaterhelés értékelését tanulmányozza át, a többi most nem tananyag. A példa fúrt cölöpökbıl álló alapozás vizsgálatát mutatja be. Fontos tanulmányoznia, mert a fúrt cölöpök alkalmazása ma elıtérbe került. Mivel pedig ezeknél a próbaterhelés általában nehéz és költséges, mind a törıerejének, mind a süllyedésének számítással való becslése fontosabb, mint más cölöpöknél. A példát, mely a vízszintes terhelés hatásait a rugalmas ágyazás elve alapján vizsgálja, most nem kell áttekintenie, de a 3.34 ábráját mégis érdemes áttekintenie. Ezen érzékelheti a probléma lényegét, az egyes mechanikai jellemzık mélység szerinti változását. Felkészülés a zárthelyi dolgozatra A félév második zárthelyi dolgozatában egy cölöp tengelyirányú törıerejét kell meghatároznia. Az elızıekben említett és a Példatárban szereplı módszerek valamelyikét kell alkalmaznia. Ezért otthon az elıbbiekben már ajánlottak közül a Példatár és pontjait, ill. a Példatár 3.19., és példáit kell alaposabban áttanulmányoznia. A dolgozathoz használhatja a Példatárat, illetve bármely más saját vagy nyomtatott jegyzetet, szakkönyvet. Olyan mértékig kell tehát otthon megismernie a fentieket, hogy használva e segédeszközöket sikerrel tudja megoldani a feladatot. Ezért külön gyakorló példát nem is adunk, elégségesek az említettek. 33

34 B.3. Cölöpözési technológiák Témavázlat Talajhelyettesítéssel készülı cölöpök technológiája a technológiai feladatok megoldási módjai földkiemelés spirálfúróval szakaszosan v. végtelenítve kanálfúróval (dobfúróval) markolóval öblítıfolyadékkal furatállékonyság biztosítása önmagában állékony talajban semmi bennmaradó talajdugóval fúróiszappal (bentonitos "iszappal") béléscsıvel elızetes talajszilárdítással betonbevitel betonozó tölcsérrel pneumatikusan béléscsövön, fúrószáron, injektálócsövön betontömörítés csömöszölés döngölıvel v. csıvisszaveréssel vibráció merülıvibrátorral v. csımozgatással vasalás betonozás elıtt beállítva betonozás után bevibrálva 34

35 fontosabb ismert eljárások Benoto-cölöp fúrókoronás béléscsı védelmében markolóval kiemelt 88 cm átmérıjő üreg bebetonozása a béléscsı visszahúzása közbeni forgatásával tömörítve Soil-Mec cölöp spirál- vagy dobfúróval lemélyített cm átmérıjő furat béléscsıvel vagy zaggyal megtámasztva betonozás tölcsérrel folyamatos fúrt cölöp spirálfúró lehajtása bennmaradó talajdugóval betonozás a fúrószáron át túlnyomással a spirál és a talajdugó felhúzása közben vasalás belevibrálása a folyós betonba (német területen SOB, angoloknál CFA, francia vidéken STARSOL - kis eltérésekkel; idehaza kisebb mélységő változat a dugóalap; a fúrószár átmérıjétıl függı részleges talajkiszorítás miatt jobb teherbírás) fúrt-injektált mikrocölöp öblítéssel készített cm átmérıjő furat vasalás acélcsıvel v. pászmákkal betonozás csıvégen v. mandzsettás szelepeken 35

36 Talajkiszorítással készülı cölöpök technológiája a technológiai feladatok megoldási módja talajkiszorító elem elıregyártott vasbeton elemek négyszögkeresztmetszető cölöp egyben v. darabokból kapcsolva betoncsıdarabok acélrúdra "felfőzve" fémelemek acélcsı palástja sima v. spirállal ellátott csúcsán betondugó v. elveszı fej öntött vas csı (Duktil-cölöp) egymásba feszülı elemek hengerelt profilok, zárt szelvények lehajtási mód verés (ejtıkossal v. verıberendezéssel) vibráció sajtolás, csavarás (ritka) egyéb feladatok mint a talajhelyettesítı cölöpöknél kivéve az elıregyártott vasbeton cölöpöt fontosabb ismert technológiák elıregy. vert vb. cölöp (szokásos hazai jellemzıi) 30x30 cm keresztmetszet, 6-12 m hossz C 20 betonminıség, S54 cementtel is 8 db hosszvas és sőrő kengyelezés, védıcsúcs lehajtás verısapkán keresztül dieselverıvel Franki cölöp acélcsı leverése betondugó döngölésével csırögzítéssel a tervezett mélységnél betondugó kiverése hagymaszerő csúccsá vasalás beállítása betonozás döngöléssel csıvisszahúzás mellett Simplex cölöp elveszı csúccsal ellátott csı levibrálása csıvisszahúzás közben betonozás nyomással tömörítés csıvibrálással v. csıvisszaveréssel vasbetét utólagos bevibrálása Fundex cölöp csavaros elveszı fejő menetes csı lecsavarása vasbehelyezés, betonozás nyomás alatt csıvisszahúzás csavarással talajkiszorítással, de zaj, rezgés nélkül készül vert-sajtolt mikrocölöpök φ 9-24 cm (toldott) acélcsı kúpos csúccsal bennmarad vagy visszahúzzák kibetonozás nyomás alatt, esetleg injektálással 36

37 A cölöpözés néhány további technológiai kérdése a technológia jelentısége környezeti hatások zaj, rezgések, föld és zagy elhelyezése a szomszédos építmények védelme verés zajárnyékolással a teherbírás befolyásolása talajlazítás, zagykiülepedés, hidr. talajtörés talajkiszorítás esetén kevesebb teherbírásveszélyeztetı probléma a lehajtás a környezetet jobban zavarhatja talajhelyettesítés esetén sok hibalehetıség cölöpcsúcs felpuhulása, köpenyfal omlásai cölöptalp (csúcs) spirállal fúrt cölöp talpának tisztítása különösen iszapmegtámasztáskor kanálfúróval a talpszélesítés lehetısége döngöléssel, csıvisszaveréssel rúdon mozgatható, nyitható vágószerszámmal utólagos injektálással, táguló testtel furatfal megtámasztása a talajhoz igazodva egy furatban is változhat béléscsı elıtolása a környezı talaj süllyedése ellen talajvízszint fenntartása a furatban az iszap súrlódáscsökkentı hatásainak kivédése betonozás alatt talajbenyomulás megakadályozandó betonozás a folyamatosság szavatolása megfelelı konzisztencia választása tömörítés követelménye kapcsolat a felszerkezettel a cölöp felsı betonzónájának levésése vasbetétetek bekötése a cölöprácsba általában sarokmerev kapcsolattal egyenletes cölöpterhelés biztosítása általában merev szerkezettel alapmegerısítéskor az együttdolgozás biztosítása minıség-ellenırzés cölöpözési jegyzıkönyvek verés, fúrás, betonozás mérése integritásvizsgálatok próbaterhelés 37

38 Ellenırzı kérdések Miként lehet biztosítani a cölöpök furatfalának állékonyságát? Mik a folyamatos cölöp készítésének lépései és az egyes elemek elınyei! Melyek a Franki cölöp alkalmazási lehetıségei! Mikor van feltétlenül szükség acél köpenycsı alkalmazására? Mikor indokolt véglegesen bennhagyni az acélcsövet? Melyek a legfontosabb mikrocölöpözési eljárások? Miért szokásos mikrocölöpöknél a nyomás alatti betonbevitel? Ismertessen néhány talpszélesítési eljárást! Miért kell a fúrt cölöpök, a kutak és a szekrények földkiemelése közben is tartani az eredetivel közel azonos szinten a talajvizet? A külön említett cölöptípusok közül melyiket lehet a teherbírás és a környezetkímélés szempontjából is élre helyezni? Miért függ a cölöpök teherbírása még egyazon technológia esetén is kivitelezés módjától? Keressen példákat egy-egy cölöptípusra vonatkozóan a technológia teherbírást befolyásoló hatásaira! 38

39 C Támszerkezetek Bevezetı áttekintés E fejezet a földmővek (tereplépcsık) megtámasztásának és a felszín alatti szerkezetek oldalfalának megoldási lehetıségeit ismerteti. A földmegtámasztás az utóbbi 20 évben az egyik leggyakoribb és legtöbb szakértelmet kívánó feladattá vált. Fıként a közlekedés pályák külsı szakaszainak nagy föld-mővei és a városi közlekedés mélyépítési munkálatai (pl. alul-járók) támasztanak ilyen igényeket. Az elıbbieknél elıtérbe kerültek a földvédelmi és a környezeti-esztétikai szempontok, s ez visszaszorította a rézsőket, illetve a hagyományos beton súlytámfalakat. A városokban gyakran kell nagyon mély föld alatti tereket meglévı épületek közvetlen közelében kialakí-tani - biztosítva azok stabilitását és az akadálytalan munka-végzést, sıt sokszor a végleges szerkezet oldalfalát is. Nem véletlen, hogy e feladatok megoldására sok új szerkezettípust és technológiát fejlesztettek ki, s ezek többsége az utóbbi években hazánkban is megjelent. A témakör gyakorlati (szerkezeti, technológiai) ismereteit a Geotechnika jegyzet 8. fejezetébıl lehet megtanulni, de ez az útmutató is ad a témavázlat mellé kiegészítı ismereteket. Az idıkorlátok miatt a tervezési feladatokat csak a követelmények szintjén tárgyaljuk, ezért csak utalunk a Geotechnikai példatár II. kötetének 2. ill. 3.c. fejezetében levı példákra. Ezt követik az ellenırzı kérdések, melyeket tudásának önálló felméréséhez állítottunk össze. 39

40 C.1. Ideiglenes támszerkezetek Témavázlat Dúcolatok lényege fıleg alapok, közmővezetékek munkaárkainak függıleges földfalát megtámasztó pallók megtámasztása hevedereken keresztül a szemközti falra támaszkodó dúcokkal anyagok palló heveder dúc fa ált. 48 mm vastag palló gerendák cm oldalhosszal gömbfa min. 12 cm átmérıvel acél Union, Pátria, CS hullámlemezek I, vagy U tartók csavaros dúc, csı, I-tartó elıre gyártott táblák fıként acélelemekbıl, esetleg fapallóval általában merev dúc-heveder kapcsolattal a táblák vízszintes és függıleges illesztésével technológiák (gödörmélység "H") állított pallózás - ha H<h c a teljes mélységig kiemelt gödörbe beállítják a végleges dúcolatot utánhajtott pallózás - ha H>h c, de h c 0 h c mélységő lépcsıkben földkiemelés - dúcolás elırevert pallózás - ha h c =0 a pallókat elıre leverik lépcsıkben emelik ki a földet és a hevedereket és a dúcokat behelyezik pallók helyzete vízszintes: állított pallózásnál, ha H kicsi utánhajtott pallózásnál, ha h c kicsi függıleges: ha h c nagy, ill. elırevert pallózásnál tervezése terhelés = dúcnyomás (l. Példatár példa) mérési adatok alapján ajánlott képletek méretezés (l. Példatár fejezet) egyszerősített tartómodellek alapján palló és heveder: hajlításra dúc: nyomásra és kihajlásra fa- v. acélszerkezeti szabványok szerint 40

41 Berlini dúcolat technológia 2 m távolságban a földkiemelés elıtt levert v. levibrált, esetleg talajbetonnal kitöltött, fúrt lyukba állított belülrıl kitámasztott v. hátrahorgonyzott (ha kell) I- vagy U tartókra támaszkodó fa (esetleg acél) pallók v. (lıtt) (vas)betonhéj a lépcsıs földkiemelést követıen a földfal és az I-tartók közé építve alkalmazási kör 5-8 m mélységig, ha nincs talajvíz legalább 1 m-ig állékony talajban elıny a többszöri felhasználhatóság és a "tisztaság" hátrány a viszonylag sok élımunka méretezése (Példatár 3.30 példa) a szádfalakéhoz hasonlóan, de az I-tartók övlemezét helyettesítı felülettel számítjuk Szádfalak lényege veréssel, vibrálással v. sajtolással a gödörfenék alá lehajtott gyakran hátrahorgonyzott (v. megtámasztott) acél (ritkán vasbeton) anyagú hullámos U- vagy Z-vonalú (kivételesen egyenes) vízzáróan összekapcsolt szádlemezek alkalmazási kör bármely, a leverést nem akadályozó talajban fıként talajvízben, ha vízkizárás szükséges a vízépítésben gyakran végleges partfalként is a verési zaj miatt a közelmúltban visszaszorult újabban viszont zajárnyékoló elemmel hajtják le tervezése típusai altalajba befogott altalajra támaszkodó és egyszer kihorgonyzott altalajba befogott és egyszer kihorgonyzott több sorban kihorgonyzott számítási modellek a földnyomás határértékei alapján Blum szerint (Példatár 3.31.) rugalmas ágyazás (Winkler-modell) alapján Sherif nyomán (Példatár ) kombinált eljárással elmozdulással arányos földnyomás az aktív és passzív határértékek közt 41

42 Munkatérhatárolás élıvízben földgát vízzáró talajból készült "rézsős" töltés technológia jászolgát elmosást gátló falak közt vízzáró talaj zárógát vízzáró falak közt stabilitást biztosító talaj sejtfalas zárógát zárt alaprajzú zárógátsejtek sorozata Ellenırzı kérdések Milyen szempontokat kell mérlegelni a dúcolási eljárás kiválasztásához? Miért nem célszerő kisebb h c mélység esetén függıleges pallókkal utánhajtott pallózást készíteni? Milyen esetekben célszerő fa és mikor acél dúcolati elemeket alkalmazni? Vázolja a berlini dúcolat elınyeit! Miként kell berlini dúcolatot és szádfalat lakott területen alkalmazni? Mi a különbség az élıvízben alkalmazható térhatároló szerkezetek között? Mi a Z- és mi az U-profilú szádlemezek egymáshoz viszonyított elınye és hátránya? Hogyan lehet elkerülni a szádlemezek elferdülését? Mi a különbözı statikájú szádfaltípusok lényege? Mintapéldák a Példatárból A példa egy kötött talajban készítendı faanyagú dúcolat ellenırzését mutatja be. Tanulmányozza át! A példa egy homoktalajba elırevert, acél anyagú dúcolat méretezését ismerteti. Tekintse át ezt is! A példa a különbözı típusú szádfalak Blum által kidolgozott méretezési eljárását mutatja be. Tulajdonképpen ugyanezt kell Önnek a második házi feladatban is elvégeznie. Ezért akkor tanulmányozza át e példát, amikor már a saját feladatának megoldására is felkészült. A példa egy nyílt vízben álló szádfal tervezését ismerteti. Csak a teljesség kedvéért említjük, de most nem kell ezzel foglalkoznia. 42

43 C.2. Befogott, tartós támszerkezetek Témavázlat Résfalak alkalmazási kör földmegtámasztó falként felszín alatti szerkezetek végleges oldalfala (mélygarázsok, aluljárók, metrók) munkagödörhatárolás (épület mellett, vízzárási igénynél) lejtıstabilizálás, partfal (ritkább) egyéb funkcióra utólagos vízzárásra (gátak alatt, szennyezés lokalizálása) alapozási szerkezetként (cölöpszerően) technológia résvezetı gerenda készítése kb. 2,5 m mélységig a felsı talajzóna megtámasztására a réselı gép vezetésére réskészítés résiszap védelmében 5-6 m hosszban 60(-120) cm szélességben kezdı táblák - közbensı tábla réselı gépekkel (l. késıbb) szakaszolás markológép esetén ideiglenesen szakaszoló acélcsı szokásos újabban szádlemez (esetleg fugaszalaggal) marótárcsás és fúróberendezéseknél nem kell szakaszolni csak vízzárásra épített falnál folytonos rés önszilárduló BC-keverékkel vasszerelés behelyezése merevített kettıs háló befüggesztése horgonyátvezetı és rögzítı elemmel födémcsatlakoztató és felületképzı elemek betonozás folyós beton nagyobb cementadagolással betonozó tölcsérrel víz alatti betonozás (zagykiszorítás, csı a betonfelszín alatt) esetleg elıre gyártott elemekkel is 43

44 réskészítı gépek markológépek ciklikus üzem (leengedés-harapás-kiemelés-ürítés gk-ra) merev (Kelly) rúdon v. kötélen befüggesztve hidraulikus v. mechanikus (köteles erıátvitel) folyadékszállítású berendezések folyamatos üzem (talajaprítás-zagykiszivattyúzás-ülepítés) kések, fúrófejek függıleges forgótengelyen marótárcsák függesztett vízszintes tengelyen (Hydrofräse, a legkorszerőbb berendezés) tervezési feladatok táblakiosztás résállékonyság (Példatár 3.35.) falméretezés (mint a szádfalak) alapszerkezetként (mint a fúrt cölöpök) Cölöpfalak alkalmazási kör földmegtámasztó falként, mint a résfalak alapok közelében és lejtıstabilizálásra elınyösebb, viszont kevésbé vízzáró szerkezettípusok a) egymást érintı vasbeton cölöpök tengelytávolság=átmérı+(5-10) cm nyomatékbírása a legnagyobb, de nem vízzáró b) egymást átmetszı cölöpök elsıként betoncölöpök közéjük 10 cm átharapással vasalt cölöpök viszonylagosan vízzáró c) hézagos cölöpsor cölöpök között takarás nélkül cölöpökre támaszkodó (lıtt) betonboltív cölöpökbe bekötött vasalású (lıtt) betonhéj cölöpök között záró betoncölöp d) bordás cölöpfal hajlítási merevség növelésére az elıbbiek bármelyikéhez kapcsolható szerkezet és technológia fúrt-markolt cölöpökbıl (épületek mellett béléscsı védelmében) fejgerenda az együttdolgoztatás biztosítására horgonycsatlakoztatás megoldási lehetıségei 44

45 Ellenırzı kérdések Milyen funkciókat tölthetnek be a résfalak? Miért van szükség a résvezetı gerenda földmegtámasztó hatására? Mikor érdemesebb markoló és mikor folyadékszállítású réselıgéppel dolgozni? Mi biztosítja a rések állékonyságát? Mik az egyes cölöpfaltípusok alkalmazási területi! Vesse össze a rés- és a cölöpfalakat? Milyen speciális, tartósan használható befogott földmegtámasztó szerkezeteket ismer a rés- és a cölöpfalakon kívül? Mintapéldák a Példatárból A példa egy kihorgonyzott és támaszkodó résfal méretezését mutatja be. Második része a kihorgonyzást vizsgálja, azzal most ne foglalkozzon. Az elsı rész a fal egyensúlyát és igénybevételeit számítással határozza meg szemben a szádfaltervezési házi feladatban alkalmazandó Blum-féle szerkesztéssel. Csak a számítások lényegét tekintse át. A feladat egy kihorgonyzott és befogott cölöpfal tervezését ismerteti. Ennek tartalmára és tanulmányozására is az elıbbinél leírtak érvényesek. A példa a résállékonyság vizsgálatát mutatja be. Csak a figyelemfelhívás miatt említjük, most nem kell foglalkoznia vele. 45

46 C.3. Horgonyzott támszerkezetek Témavázlat Általános jellemzık mőködési elv a horgonyok a földnyomást az aktív csúszólap mögötti talajzónára hárítják alkalmazási területek munkagödrök megtámasztására a belsı támasz helyett szabad munkatér marad szomszédos épület esetén a falmozgás minimalizálására elsısorban szemcsés talajban nagyobb horgonyerı biztosítható lejtıstabilizáló támszerkezetek felülrıl, lépcsıkben építhetık építés közben sincs magas szabad földfal változékony földterhek és geometria esetén rugalmasan módosítható, ellenırizhetı fıleg szilárd kızet feletti lejtıtörmelék esetén szilárd kızetben nagy horgonyerı lehet meglévı szerkezetek erısítése régi támszerkezetek (part-, tám-, várfalak) kisebb kiegészítı horgonyzott elemekkel épületalapok aláfalazása vízszintes épületterhek felvétele horgonytípusok falhoz, laphoz, cölöphöz rögzített horgony régebben gyakori, újabban ritka partfalaknál még alkalmazzák fúrt, injektált (elıfeszített) horgonyok ma ez a leggyakoribb ideiglenes (2 évnél rövidebb ideig használt) tartós (fokozott korrózióvédelemmel) horgonyzott falszerkezetek fajtái befogott falak (berlini-, rés-, szád-, cölöpfal) támasz helyett egy vagy két sorban sőrő kiosztással külön erısítés nélkül hevederrel, rejtett bordával elemes elıre gyártott szerkezetek négyszög elemek zártan vagy hézagosan gerendák függ. bordaként vagy vízsz. fektetve 46

47 Fúrt, injektált, elıfeszített horgonyok lényege fúrt lyukba helyezett, injektált testbe bekötött, acél horgonyelemeket beépítés után elıfeszítik részei horgonyfej = kapcsolat a fal és a szár között csavaros v. ékes rögzítés a horgony irányának megfelelı alátét védısapka kitöltıanyaggal tartós horgonynál horgonyszár = erıközvetítés (fej-szár-inj. test-talaj) betonacél, Dywidag-rúd, acélpászma szabad hosszon (védıcsı és korrózióvédelem) befogási szakasz (injektált test) fajtái ideiglenes horgony húzott injektált test bereped (erıátadás az injektált test elejétıl) acélkorrózió lehetséges tartós horgony nyomócsöves szerkezet nyomott injektált test (erıátadás az injektált test végétıl) a szár védıcsıben hullámcsöves szerkezet hullámos PVC-csı a szár és inj. test közt (a csı védi az acélszárat) technológia fúrás (védıcsıvel, elveszı fejjel v. fúróiszappal) horgonybehelyezés (távtartókkal) védıcsı kihúzása v. iszapcsere injektálás (mandzsettán keresztül, több lépcsıben) feszítés (erı- és mozgásméréssel, blokkolással) tervezés a felveendı horgonyerı a horgonyzott fal statikája v. a lejtıállékonyság vizsgálata alapján horgonyszár keresztmetszete acélkeresztmetszet méretezése húzásra befogási szakasz hossza tapasztalati fajlagos ellenállásadatok alapján teljes horgonyhossz külsı stabilitás vizsgálata alapján (a fal és a horgonyok együttes elmozdulási lehetıségének vizsgálata) 47

48 Ellenırzı kérdések Mi a különbség a horgonyok és a talajszegek között a mőködési elv és készítési technológia tekintetében? Melyek a horgonyok legfıbb elınyei a munkagödrök határolásakor és a bevágások megtámasztásakor? Miért nem alkalmazzák manapság a hagyományos horgonyszerkezeteket? Gondolja át: mely talajadottságok mellett alkalmazná az egyes (csak horgonyzással egyensúlyozott) elemes falszerkezeteket? Miért szokás ferdén készíteni a fúrt, injektált hor-gonyokat? Milyen tartós horgonyszerkezeteket ismer? Rajzoljon le egy horgonyfejet! Milyen hibalehetıségek vannak horgonykészítésnél? Vázolja fel, milyen törési mechanizmus alakulhat ki egy fúrt injektált horgonnyal épített résfalnál? Mintapéldák a Példatárból A példában, mely egy horgonyfalhoz kihorgonyzott, támaszkodó résfal méretezését mutatja be, a második rész ellenırzi a horgonyzást. Tekintve, hogy az ilyen horgonyzás mind ritkább, nem kell ezt megtanulnia. Ha valaha ilyen feladata lesz, akkor e mintapéldára támaszkodhat. A feladat egy kihorgonyzott, befogott cölöpfal tervezését ismerteti. Ebben a fúrt, injektált horgonyszerkezetek méretezése szerepel, érdemes áttanulmányoznia. 48

49 C.4. Támfalak Témavázlat Súlytámfalak lényege a fal önsúlya a földnyomáshoz adódva az alapsíkon átadódó az állékonyságot nem veszélyeztetı eredı erıt biztosít anyaga terméskı betonhabarcsba (esetleg szárazon) rakva beton (esetleg gyenge vasalással) építési mód 6-10 m hosszú vízszintes szakaszokban hézagolva felfalazva vagy zsaluzatba betonozva háttöltés gondos víztelenítése hátszivárgó textíliával határolt kavicstestbıl szőrıbeton elemekbıl háttöltés gondos visszatöltése túltömörítés nélkül statikai tervezése (l. Példatár és példák) károsodási veszély vizsgálat szerkezeti változtatás a ált. stabilitásvesztés rézsőállékonyság falmélység növelése b alaptörés síkalap teherbírás alapszélesség növelése c elcsúszás erık egyensúlya alapsík döntése, fogazása d elbillenés nyomatékegyensúly forgáspont elıretolása e falszerkezet repedése feszültségeloszlás szélesítés elıre és lefelé b c e a 49

50 Szögtámfalak alapelv a támfalsúly növelése helyett a szögtámfal hátsó konzoljára visszatöltött föld súlya biztosítja a stabilitást jellemzık általában csak (szemcsés) töltés megtámasztására vasbetonból készül (vékony elemei hajlítottak) bordákkal merevítik (a függ. és a vízsz. elem közé) víztelenítés szükséges (dréncsı a belsı sarokba) tervezés (l. Példatár példa) külsı stabilitás mint a súlytámfalaknál a-b-c-d helyettesítı falhátlap felvételével szerkezeti megfelelıség konzol méretezése hajlításra Máglyafalak szerkezet elıre gyártott vasbeton (esetleg fa) elemek máglyaszerően egymásra rakva csapolással vagy tüskézéssel összekapcsolva térbeli rácsszerkezetet képeznek közéjük, mögéjük szemcsés földanyag kerül növényzet telepíthetı rá (bele) elınyei környezetbarát, esztétikus, zajnyelı alakja jól követheti a terepet háttöltés víztelenítése nem szükséges egyszerő kivitelezés méretezés külsı stabilitás - mint súlytámfalnál a-b-c-d belsı stabilitás - silócellák "szétfeszülési" vizsgálata Gabionfalak szerkezet acélháló: horganyzással v. mőanyagbevonattal speciális kötéssel kıanyag (mállásra nem hajlamos) 1x1x2 m töltıanyag: méret: elınyök a terepadottságokhoz jól illeszthetı vízáteresztı, növényzettel betelepíthetı egyszerő és viszonylag olcsó 50

51 Vasalttalaj támfalak szerkezet homlokfal: elıregy. vb. elem, acélprofil, geotextília vasalás: acél-, mőanyagszalag, georács, textília háttöltés: tömörített, szemcsés, nem málló talaj jellemzık töltés megtámasztására épül egyszerően és viszonylag olcsón kivitelezhetı méretezés (l. Példatár példa) külsı stabilitás az együttdolgozó földtömeg súlytámfalként feleljen meg (helyettesítı hátlap a "vasalás" végén) belsı stabilitás a "vasbetétek" egyenként és együtt legyenek képesek a húzóerı felvételére: ne szakadjanak el és - ki a talajból (támfalhátlap a homlokfal hátlapja) a "vasbetétek" közt se következhessen csúszás 51

52 Szegezett (lıtt-beton) falak alkalmazási lehetıségei önmagában burkolófal nélkül kötött talaj erısítésként rézsőstabilizálásra (együttdolgozó súlytámfalszerő földtömeget hoz létre ) lıtt betonnal lezárt földfallal munkagödörhatárolásra (a beton a kipergést és a kiszáradást is akadályozza) végleges falként esztétikai célú burkolás (pl. vékony máglyafal) monolit betonfal végleges falként elılrıl zsaluzva, hátul a földfalra elıre gyártott vb. elemekkel végleges falként zártan vagy hézagosan készítése lıtt-betonfal esetén (ez a leggyakoribb) 1. szakaszos földkiemelés 2. lıtt betonfal építése földfalra erısített egy- (két)soros acélhálót száraz v. nedves lıtt-betonos eljárással 5-20 cm vastag betonréteg vonják be 3. talajszeg készítése 1,0 m távolságokban 0,6.H hosszúságú φ 32 betonacélok beverése a földfalba v. bekötése fúrt lyukba cementlével 4. újabb lépcsı készítése mechanikai viselkedése és tervezése a vasalt földtámfallal azonosan de az építés közbeni állapotok is ellenırizendık elınyök rugalmas, könnyen módosítható szerkezet egyszerre kicsi a megtámasztatlan földtömeg egyszerő és viszonylag olcsó 52

53 Ellenırzı kérdések Hasonlítsa össze környezeti-esztétikai szempontból a különbözı támfaltípusokat! Mit jelent az egyes faltípusoknál a belsı stabilitás vizsgálata (más néven: a szerkezeti méretezés)? Vázolja fel és magyarázza el a statikailag optimális súlytámfal keresztmetszetét? Milyen probléma merül fel a vasalt föltámfalak esetében? Mennyiben különbözik a szegezett fal a vasalt földtıl és a talajszegezéstıl? Miért nagyon fontos a támfalak háttöltésének víztelenítésére? Mintapéldák a Példatárból A és példák súlytámfalak tervezését mutatják be. Ezeket kell majd a harmadik házi feladat elkészítésekor követnie, ezért majd akkor foglalkozzon vele, ha a feladat megoldásának nekilát. A feladat egy szögtámfal tervezését ismerteti. Majd az elıbbi feladatok áttanulmányozása után foglakozzon vele, s csak az eltérésekre figyeljen fel. A példa egy vasalt földfal tervezésére ad mintát. Ezzel is úgy foglalkozzék mint az elıbbivel. 53

54 54

55 D Földmővek, földmunkák Bevezetı áttekintés E fejezet a természetes terep meghatározott célú átalakítására földbıl épülı töltések, gátak, ill. a felszín alá mélyülı bevágások, gödrök, árkok létesítését ismerteti. A földmunka a legısibb építési tevékenység, a földanyag a legtöbbet használt építıanyag. Ma hatalmas földmőveket építenek, egyrészt mert az igények (pl. völgyzáró gátak) megkívánják, másrészt, mert a gépesítés fejlıdése lehetıvé teszi. A nagy földmővek viszont számos vonatkozásban veszélyeztetik a környezetet (pl. az állatok mozgásának gátolása), ezért ma már minden nagyobb földmő létesítésénél vizsgálni kell ezeket és megfelelı védelmi mőveket (pl. vadátvezetı hidakat) kell építeni. Nehezíti még a földmőépítést az is, hogy mind gyakrabban kell ıket kedvezıtlen adottságú területeken (pl. mocsarakon) megépíteni, mert azok maradtak - éppen rossz adottságaik miatt - beépítetlenül, ill. mőveletlenül. Ezért ma a földmővekhez gyakran földmegtámasztó szerkezetek építése, ill. talajjavítás kapcsolódik, utóbbiba beleértve a felszín alatti víztelenítést is. Mind gyakoribb manapság az is, hogy a töltések földanyagát valamilyen módon (pl. mőanyagráccsal) erısítik. Ezeket az elızı, ill. a követı fejezet tárgyalja. A földmővek akkor tudják feladatukat tartósan teljesíteni, ha a felszíni vizektıl is megvédik ıket. Az ezt biztosító árkokat, surrantókat, átereszeket fıleg a Vízépítés c. tárgy keretében ismertetjük. A témakör ismereteit részletesebben a Geotechnika jegyzet 9. fejezetébıl lehet tanulmányozni, de bizonyos részletek csak ezen útmutató témavázlataiban találhatók meg, ill. egyes kérdéseket csak az ebben érzékeltetett szintig kell elsajátítani. A témavázlatok utáni ellenırzı kérdések, tudásuk önálló felmérését szolgálja, ne hagyják el ıket. A fejezethez kapcsolódik a a 3. házi feladat: az autós pihenıhely komplex tervezése. Ezt a Geotechnikai példatár I. kötetének 2.d. és 2.e. fejezetében levı példák alapján lehet elkészíteni, de a fejezet végén még adunk hozzá tanácsokat. 55

56 D.1. Általános jellemzık Témavázlat A földmővek fajtái funkció szerint közlekedési pálya út, vasút, repülıtér (földmő, híd, alagút?) vízépítési földmő gát, csatorna, árok, tározó folyószabályozás, partrendezés, felszín alatti munkatér (gödör, árok) épületalapozás, mőtárgy, közmő részére területrendezés terepfeltöltés, tereprendezés, földalatti terek bányászat anyagnyerıhely, külfejtés hulladéklerakás szeméttelepek, meddıhányók terephez viszonyított helyzet (jelleg) szerint töltés - bevágás (gödör) - terepegyengetés helyszínrajzi kiterjedés szerint pontszerő - vonalas - területi (széles) A földmővek tervezésének szempontjai, követelményei a funkcionális igények teljesítése alkalmasság a speciális (szakterületi) célra vonalvezetés, árokszelvény, mőtárgyméret, stb. tartósság, fenntarthatóság romlások elkerülése, erısítés lehetısége a földtani adottságok figyelembevétele terepadottságok lejtıhajlások, járhatóság talajadottságok rétegzıdés, mechanikai jellemzık, beépíthetıség felszíni vizek lefolyó csapadék, élıvizek felszín alatti vizek szintjeik, mozgásaik a statikai követelmények teljesítése az állékonyság biztosítása rézsők csúszása, töltés lecsúszása és alaptörése a mozgások korlátozása töltéssüllyedés nagysága és idıbeli alakulása oldalirányú mozgások a földmőfelszín teherbírásának biztosítása utak CBR-, vasutak E 2 -értéke 56

57 környezeti szempontok területhasználat táj-, mezıgazdaság védelme, rekultiváció a növényzet védelme fák mentése, humuszhasznosítás, növénytelepítés az állatvilág védelme elkerítés, átvezetés az épített környezet védelme szomszédos építmények építéskivitelezési-gazdasági szempontok az anyagnyerés lehetısége bevágásból, anyagnyerıbıl, stb. az alkalmazható gépek, technológiák feladat-volumen-helyi adottságok géplánc a munkaszervezés idıjárás, határidık, kapacitások, finanszírozás a minıségbiztosítás terv, vizsgálat, tanúsítás, értékelés, monitoring gazdaságossági szempontok költségek területfoglalás, építés, üzemelés, fenntartás haszon funkciótól függı közvetlen-közvetett haszon A földmővek építésének részei elıkészítı munkák geodéziai munkák kitőzés, kibiztosítás, folyamatos ellenırzés a növényzet eltávolítása humuszleszedés, bozót- és fakitermelés fımunkák fejtés-felrakás bevágásokban, csatornákban, gödrökben földszállítás építési helyen, (szállító) utakon beépítés-tömörítés elterítés, tömörítés, felületalakítás speciális munkák töltésalapozás lejtıs terepen fogazás, lépcsızés gyenge altalajon talajcsere, talajjavítás víztelenítés felszín alatti szivárgók, tárók, drének, kutak, furatok felszíni árkok, folyókák, surrantók, átereszek lejtıstabilizálás támszerkezetekkel támfalak, befogott, horgonyzott szerkezetek utómunkák felületrendezés rézső, padka, tükör burkolás növényzet, textilia, fólia, kıszórás, betonburkolat átadás-átvétel mennyiségfelvétel, minısítés 57

58 Ellenırzı kérdések Sorolja be a földmőveket geometriájuk magassági és helyszínrajzi jellemzıi szerint az említett kategóriákba! Vázolja fel magának a felsorolt földmőtípusoknak a funkciójukból származó speciális követelményeit! Vázolja egy autópályatöltés környezetveszélyeztetı hatásait? Miért különösen fontos a földmővek minısége? Mikor van szükség töltésalapozási munkálatokra? Melyek a földmőépítés fımunkáinak kritikus elemei? Ismertesse a földmővek víztelenítésére szolgáló mőveket! Melyek az említett földmőburkolási megoldások céljai, alkalmazási területei? 58

59 D.2. A földmővek anyagai Témavázlat A földanyagok jellemzıi eredetük bevágásból, anyagnyerıbıl releváns tulajdonságok az összetétel állandósága mállásra ne legyen hajlamos szerves-anyag tartalma kicsi legyen az állapot állandósága duzzadás a kövér agyag mindenhol kritikus a közepes agyag a felsı 1 m-ben duzzad a "nedves oldali" tömörítés elınyösebb 2,0 1,9 S r =0,95 ρd g/cm 3 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1, w % Q A Q pont jellemzıi talajfajta homok, iszap sovány agyag kövér agyag w % I c - - 0,75 0,85 ρ d g/cm 3-1,7 1,5 T rρ %

60 vízérzékenység a homokliszt és iszap eróziója, felpuhulása védekezés: jó tömörség és lefolyást biztosító felület fagyveszélyesség fıleg a homokliszt s az iszap, kevésbé az agyag fagykár és olvadási kár védelem fagyvédıréteg méretezésével beépíthetıség fejthetıség fejtési osztályok (I-VII-ig) kézi megmunkálhatóság alapján a földmunka árát befolyásolja tömöríthetıség kötött talajok I P >30% általában nehéz 0,8<I C <1,5 lehetséges ρ dmax >1,75 g/cm3 legyen szemcsés talajok U<3 általában lehetetlen 3<U<7 lehetséges, de nehéz ρ dmax >1,75 g/cm3 legyen tömörítési osztályok vizsgálatok azonosítás (szemeloszlás, plasztikus index) víztartalom (fıleg kötött talajnál) Proctor-vizsgálat (tömöríthetıség és ρ dmax ) célvizsgálatok (CBR, k, ϕ, c, E S, stb.) Egyéb anyagok bányatermékek kavicsok kıanyagok hulladékok építési törmelék salakok meddıhányók anyaga stabilizáló (kötı) anyagok cement (szemcsés talajokhoz) mész (agyagokhoz) bitumen (iszapokhoz) szintetikus kötıanyagok burkolóanyagok monolit beton (lıtt beton, cementtejes bevonat) betonelemek (lapok, "főbeton", bordás elemek) kıburkolat (habarcsba rakva, csak szórva) mőanyagok (fóliák, textiliák) 60

61 élı anyagok humusz füvesítéssel (száraz v. nedves eljárás) főtakaró (gyepszınyeg, -tégla, főmagos textilia) rızseanyagok cserjék, bokrok, facsemeték erısítıanyagok geotextiliák (szıtt, nem-szıtt, erısített) georácsok (hálók, rácsok, matracok, cellák) acél- v. mőanyag szalagok "végtelen" mőanyagszálak Geoműanyagok funkciói Ellenırzı kérdések Melyik hazánkban gyakori kızet (murvájának) mállása okozhat gondokat, ha utak földmőjének felsı zónájába kerül? Miért nem szabad a töltések felsı zónájába duzzadó agyagot építeni? Idézze fel a miért veszélyesebbek az átmeneti talajok a kötötteknél a fagy- és az olvadási kár szempontjából? Miért nem építhetık be a könnyen sodorható és a puha, illetve a nagyon kemény kötött talajok? Adja meg, hogy az egyes, a földmőépítés szempontjából lényeges talaj-tulajdonságokról melyik vizsgálat tájékoztat? Elemezze a hulladékanyagok beépíthetıségét? Mi a közös a kötı- és az erısítı anyagok funkciójában? Milyen szempontok alapján kell kiválasztani a földmővekre kerülı növényeket? 61

62 Témavázlat D.3. Földmunkagépek és alkalmazásuk A földmunkagépek fajtái univerzális gépek (fejt-szállít-elterít-esetleg tömörít) dózer (tológép) gréder (földgyalu) szkréper (nyesıláda) homlokrakodó a fejtés célgépei egymunkaedényes kotrógépek hegybontó - mélyásó - markoló vonóvedres teleszkópos - árokásó többmunkaedényes kotrógépek marótárcsás vedersoros szállítóeszközök dömper-teherautó szállítószalag csille, vagon tömörítıgépek sima henger gyúró hatású gépek gumihenger, juhlábhenger poligonhenger, rácsoshenger döngölık vibrációs hatású eszközök vibrohengerek vibrolapok vibrodöngölık tömörítıhatás mérése, ellenırzése FDVK 62

63 Gépláncok és a technológiák összeállítása szempontok a földmunka célja, funkciója a munka mennyisége, határideje talajadottságok járhatóság szállítási távolság alaptechnológiák kotró-dömper-dózer-tömörítıeszköz szkréper-dózer-tömörítıeszköz hidromechanizáció (vízágyú-csıvezeték-ülepítés) jellegzetes feladatok fejtés, földkiemelés járószint alatt mélyásóval járószint felett hegybontóval munkaárokból markolóval talajvíz alól vonóvedres kotróval sziklában robbantással töltésépítés hossz-szállítással szkréper vagy dömper mozgatása körpályán, kígyóvonalban, nyolcasvonalon elıre-, hátra- v. oldaldöntéssel vegyes-szelvény építése keresztszállítással kisebb szélességnél forgókotróval nagyobb szélességnél dózerrel tömörítés eszközválasztás talajfajta szemcsés vibrációs hatás kötött gyúróhatás helyszíni adottságok geometria, veszélyeztetett létesítmények próbatömörítés eszköz-járatszám-rétegvastagság-víztartalom töltésváll ill. rézső túltöltéssel rézsőhengerrel tükör- és padkaképzés gréderrel rézsőképzés lenyesés, felületrendezés teleszkópos v. vonóvedres kotróval, dózerrel rézsővédelem gyepesítés, növénytelepítés, burkolás kıanyagokkal, betonelemekkel megtámsztás máglya-, gabion-, textilfallal 63

64 Ellenırzı kérdések Milyen feladatok ellátására alkalmasak az univerzális földmunkagépek? Mely munkákra és mely körülmények között használhatók az egyetemes forgókotrók a különbözı munkaedényekkel? Milyen földmővek építésére használják a vedersoros és a marótárcsás kotrókat? A szállításra alkalmas univerzális v. célgépek földmunkagépek mekkora szállítási távolságoknál gazdaságosak? Mire használják a sima (statikus) hengereket? Milyen talajadottságok esetén célszerő "szkréperes" és mikor "kotrós" technológiát választani? Milyen tartományban változtatná egy próbatömörítésnél a vázolt befolyásoló paramétereket? Miként lehet a túltöltés módszerével biztosítani a rézsővállak tömörségét? 64

65 Témavázlat D.4. A földmővek mennyisége és minısége A földmővekkel kapcsolatos mennyiségszámítások a földmővek ábrázolása felülnézet: helyszínrajz metszetek: hossz-szelvény és keresztszelvény vonalas földmő mennyiségváltozásainak ábrázolása hossz-szelvény magassági adatok (változása) területszelvény keresztmetszeti terület (változása) tömegösszezı vonal köbtart. valamely helytıl kezdve célok, igények területszámítás kisajátítandó, elfoglalt, burkolandó, stb. felületek hossz- és területszelvények területének számítása köbtartalomszámítás költségelés, tömegelosztás, munkaszervezés, elszámolás területszámítási módszerek alkalmazása szabályos síkidomok geometriai képletekkel szabályos idomokra bontható felületek keresztszelvények területe háromszögekre bontással keresztszelvények területe sávokra bontással azonos szélességő sávok+magasságmérés (greifolás) területszelvények területe sávokra bontással trapéz-szabály (két abszcissza közt egyenes) Simpson-képlet (három pontos parabola) Newton-képlet (négy pontos harmadfokú görbe) szabálytalan síkidomok területe hálózással (hálószemek számolása törtek becslésével) planimetrálással a köbtartalomszámítás végrehajtása szabályos testek hasábok, gúlák, kavicsprizma síkokkal szabályos idomokra bontható test vonalas földmővek részleteire kidolgozott képletek folyópálya, átmeneti test, csatlakozó földmő, keresztezı földmő szabálytalan testek (pl. széles földmő) a megoldás elve köbtartalom = területszelvény területe alkalmazása területszelvény felvétele célszerő tengely mentén területszámítási módszerek alkalmazása kétszer tömegelosztás közelítıleg táblázatos formában (l. Példatár 2.30.) pontosabban tömegösszegzı- ill. elosztóvonallal pontosan számítógépes felületmodellekkel 65

66 A földmővek minısítése a tömörség ellenırzése méréssőrőség terv szerint, ill m 3 -enként ajánlott minısítı paraméter ρ d tömörségi fok T r ρ =.100 % ρ ρ dmax max. száraz térfogatsőrőség Proctor vizsgálatból ρ d száraz térfogatsőrőség mérési módszerei izotópszondával bármely talajban kiszúróhengerrel kötött talajban zavart mintával és térfogatméréssel szemcsés talajban értékelés vizsgálati szakaszokban homogénnek vehetı zónákra statisztikai módszerekkel (normáleloszlásúnak tekinthetık a paraméterek) kérdés: valamely megmért ρ d értékhez milyen ρ dmax rendelendı lehetıségek: 1. mindegyik ρ d értékhez ρ dmax is egyedi vizsgálattal határozandó meg - - nagyon változékony talaj, ill. vita esetén indokolt, de nagyon költséges 2. egy ρ d -hoz ρ dmax azonosító vizsg., ill. az azonosító paraméterek ésρ dmax elızetesen megállapított korrelációs kapcsolata alapján - - trendjelleggel változó talaj esetén ált. ez a jó 3. egy ρ d -hoz ρ dmax közelítı azonosítás, és ρ dmax elızetesen felmért változásai alapján vehetı fel (az elıbbi egyszerősítése) - - trendszerően kissé változó talajnál és kevésbé jelentıs esetekben 4. a ρ d és a ρ dmax halmazok hasonlítandók össze a tömörségi fok dmax 2 s s d dmax T rρ = ρ d / ρ dmax st = Tr + 2 d ρ ρ ρ ρ ρ dmax paraméterő normális eloszlás elemzésével - - változó, de ismeretlen trendőρ dmax esetén 5. valamennyi ρ d értékekhez azonos ρ dmax veendı fel az elızetes Proctor-vizsgálatok átlageredményeként - - csak gyakorlatilag homogén talaj és azonos technológia esetén alkalmazható 66

67 közvetett tömörségellenırzési módszerek technológia (eszköz, rétegvastagság, járatszám) elıírása és ellenırzése próbatömörítés után az érdekeltek által elfogadott jellemzık vizsg. gyorsulásmérı a tömörítıeszközön próbatömörítés alapján elfogadott függıleges gyorsulásértékek penetrométeres mérés v. tárcsás terhelés mért paraméter és a tömörség közti korrelációval tömörségi követelmények szabványos elıírások a beépített anyagtól is függıen különbözı földmőfajtákra és földmőzónákra a földmő méreteinek minısítése ellenırzés terv szerint mérendı magasságok: mérendı távolságok: koronaszint, rézsőfelszín koronaszélesség, láb- v. körömtávolság a megengedett hibák 5-25 cm között vannak a teherbírás ellenırzése közlekedési pályák felsı 50 cm vastag zónáján tárcsás terhelés 30 cm átmérıjő tárcsa konszolidált terhelése elsı ág 500 N/mm 2 nyomásig tehermentesítés és újra terhelés (2. ág) E 2 modulus meghatározása a második ágon az eredmény a talajállapottal együtt értékelendı (fellazulás, elázás!) elvárt érték MN/m 2 körül van összevetés a tervezési teherbírással E 2 2/3 = 10.CBR (E 2 MN/m 2 -ben, CBR %-ban) újabban dinamikus tárcsás terhelés is terjed az áteresztıképesség ellenırzése árvédelmi gátakra, mesterséges tavak és hulladéklerakók szigetelırétegére helyszínen vízszivárogtatás lyukban v. beszúrt hengeren át laborban lehetıleg gumiköpennyel elzárt magmintán a telítıdés bizonytalansága zavarja az eredményt a minimális vízzárósági követelmény általában 10-7 m/s minısítés építtetıi vagy tervezıi elıírások országos szabványok közhasznú, ill. közcélú létesítményekre minıségi osztályok paraméterenként súlyozott összesítı értékelés az átadó és az átvevı kockázatának mérlegelése szavatosság 67

68 Ellenırzı kérdések Hogyan változik egy töltés hossz- és területszelvénye, ill. tömegösszegzı vonala, ha magassága lineárisan nı, mintakeresztszelvénye és a keresztirányú terephajlás állandó? Mit jelent, ha a tömegösszegzı vonal vízszintes? Milyen tévedési lehetıségekkel és alkalmazási nehézségekkel kell számolni az egyes tömörségértékelési módszereknél? Házi feladat A feladatlap a 9. oldalon található, kiindulási adatait pedig a félév során megkapta. A geometriai tervek közül elıször a helyszínrajzot a Példatár feladata alapján szerkessze meg. Vegyen fel a Közlekedési pályák c. tárgyban tanultak szerint egy hossz-szelvényt és négy keresztszelvényt (az AB, CD és EF vonalban, ill. a plató lábvonalának és az út tengely-vonalának metszésénél.) A plató földtömegét az elıbbi példát követve függıleges tengelyő területszelvénnyel határozza meg. A metszetterületeket planimetrálással mérje, a területszelvényét a trapézszabállyal számítsa. A csatlakozó út két szelvénye közötti köbtartalmat a folyópályára megadott képletekkel számítsa, míg a plató rézsőjéhez csatlakozó földmunkáét közelítve, kavicsprizmaként. A plató A pont körüli részre tervezendı támfal alakját a tanult ajánlások szerint vegye fel. A földnyomást a Példatár 2.6. példája alapján számítsa. A fal szélességét a Példatár példája szerint határozza meg. Ellenırizze a fal elcsúszás, ill. elbillenés elleni biztonságát a Példatár példája alapján. Ha nem felel meg a felvett alak, ferdítse az alapsíkot, ill. ugrassa elıre a fal alját. Rajzolja meg a kiírásban kérteket. Ellenırizze a töltésrézsőnek a terepen való lecsúszással szembeni biztonságát a CD szelvényben a Példatár példáját követve. Elég egy csúszólapot vizsgálva megadni a tgϕ...c koordináta-rendszerben az állékonysághoz szükséges nyírószilárdság vonalát és ehhez viszonyítandók az Önnek megadott paraméterek. A felszíni víztelenítés elemeit (öv-,oldal- és talpárok) rajzolja be a helyszínrajzra. Tervezze meg egy árokszakasz hosszszelvényét és készítse el a minta-szelvényt is. A burkolás szükségességét a Példatár 4.6. pontja szerint vizsgálja. Végül vizsgálja meg az ezen árokszakasz végszelvényének hidraulikai megfelelıségét a Példatár példája alapján. A beadandó rajzokat ceruzával a mőszaki rajzolás szabályai szerint kell kihúzni. A (kézzel is írható) számításokat jól követhetıen, értelmezı szövegekkel ellátva kell dokumentálni. 68

69 E A talajadottságok javítása Bevezetı áttekintés E fejezet azokat az eljárásokat, anyagokat, szerkezeteket ismerteti, melyek véglegesen, vagy ideiglenesen megjavítják a talajok tulajdonságait, viselkedését, kedvezıen megváltoztatják a talajvízviszonyokat. Ez az a területe a mélyépítésnek, mely - elsısorban a gépesítés fejlıdését felhasználva - az elmúlt évben a legtöbbet fejlıdött, s új lehetıséget, új gondolkodásmódot tett lehetıvé. Korábban a geotechnikai feladatok megoldásakor a talajviszonyokat adottságként kellett elfogadni, s ahhoz alkalmazkodva kellett az alapozást, a támszerkezetet, a rézsőhajlást, stb. megválasztani, vagy esetleg a feladat megoldását visszautasítani. Ma viszont e talajjavítási technológiákkal szinte bármely feladat megoldható, s az optimum a talajjavításban és a javított talajhoz kapcsolódó szerkezet együttesében kereshetı. Egyáltalán egy talajjavítási beavatkozás gyakran nehezen határolható el a további mélyépítési mőveletektıl, szerkezetektıl. Pl. valamely vert cölöpözési eljárással elıállított kavicscölöp tekinthetı cölöpnek, részleges talajcserének, talajtömörítésnek, konszolidációgyorsító drénnek is. Ezért ma inkább az a szemlélet kezd elterjedni, miszerint vannak speciális mélyépítési technológiák, melyekkel sokféle geotechnikai szerkezet alakítható ki, s ezek megfelelıségét valamilyen módon vizsgálva a károsodási lehetıségeket bizonyítani kell. A témakört elsısorban a Geotechnika jegyzet 10. fejezete alapján kell megtanulni, de egyes részletek részletesebben szerepelnek. Az egyes alfejezetekhez itt csak ezen útmutató témavázlataiban ellenırzı kérdések kapcsolódnak, mert e témakörökben nem mélyedhetünk el olyan mélységig, hogy számpéldák, ill. rajzfeladatok megoldását is megcélozhatnánk. 69

70 E.1. A talajjavítás célja, lehetıségei Témavázlat A talajjavítás célja a mechanikai tulajdonságok javítása az összenyomhatóság csökkentése tömörítés, hézagkitöltés, szemcsék közti kötés révén a nyírószilárdság növelése tömörítés, hézagkitöltés, szemcsék közti kötés révén a víztartalom, ill. víznyomás csökkentése által erısítés merev elemekkel (vasalás) a hidraulikai viszonyok javítása vízkizárás vízzáró elemek beépítésével vízáteresztıképesség csökkentése injektálással vízszint-, víznyomáscsökkentés kutakkal, szivárgókkal, furatokkal konszolidációgyorsítás drénekkel Alkalmazási területek épületalapozás gyenge talajon síkalapozás lehetıvé tétele gyenge altalaj esetén cölöpök köpenysúrlódásának növelése síkalapok megerısítése károsodás esetén alámélyítésnél melléépítéskor munkagödrök szemcsés talajokban víztelenítés oldalhatárolás töltésépítés gyenge talajon süllyedéscsökkentés konszolidációgyorsítás alaptörés elkerülése rézsők stabilizálása javított (stabil, szilárd) talajzónák létrehozása víznyomások csökkentése töltésrézsők vasalása rácsokkal alagútépítés épületek alatt kis takarással haladva rossz talajú szakaszon egy jobbra kialakított technológiánál vízépítés vízszivárgás megakadályozása gátak alatt aknaépítés áthaladás laza zónákon 70

71 Talajjavítási módszerek áttekintése mechanikai módszerek, tömörítések statikus elıterhelés a felszínen felszíni döngölés ejtısúllyal (din. konszolidáció) mélytömörítés cölöpözéssel, vibrációval, robbantással víztelenítések (másutt nem sorolják a talajjavításokhoz) vízkizárás talajvízsüllyesztés kutakkal, szivárgóval, elektroozmózissal vízelvezetés - nyíltvíztartás drénezés a vízmozgás gyorsítására hıkezelések talajégetés talajfagyasztás talajszilárdítás kötıanyag bevitellel üregkitöltés tömörítı injektálás hézagkitöltı injektálás talajrepesztés talajhabarcsosítás erısítés (javítás) geomőanyagokkal textíliákkal szalagokkal rácsokkal lemezekkel matracokkal talajcsere részlegesen (vízszintesen vagy oszlopokban) teljes vastagságban Ellenırzı kérdések Gondolja át, mely talajparaméterek változnak meg a nyírószilárdság javítását célzó talajkezelések során! Mely hagyományos szerkezetek, eljárások alternatívájaként jönnek szóba a talajjavítások a vázolt alkalmazási területeken? A vázolt alkalmazási területeket és módszereket áttekintve minek tulajdonítja a talajjavítás elterjedését? 71

72 E.2. Mechanikai módszerek Témavázlat Statikus elıterhelés célja süllyedéscsökkentés a végleges) érzékeny szerkezet alatt lényege a tervezett terheléssel azonos v. nagyobb teher felvitele a tervezett teherre becsült süllyedés kivárása az elıterhelés levétele - a végleges szerkezet megépítése töltésmagasság m süllyedés cm idı 0 hónap alkalmazási lehetıségek töltésépítés kompresszibilis, de elég szilárd altalajon többletteher a további szakaszok anyagának depójával lemezalap alatt (ha nincs talajtörési veszély) építıanyagok deponálása a felszínen v. a lemezen ellenırzés pórusvíznyomás- és süllyedésméréssel Dinamikus konszolidáció lényege t tömegek ejtegetése m magasságból 5-10 m raszterben, 5-10 ütés/pont (pihenıidıkkel) kráterek kitöltése kıanyaggal alkalmazási terület szemcsés talajban (pl. tengerparti homok) hatékonyabb kötött talajban, szeméttelepen hosszabb pihenıidıkkel ellenırzés statikus v. verıszondával, esetleg pressziométerrel 72

73 Mélytömörítés lehajtott elemekkel mélyvibrátorok (vibroflotáció) általános eljárás vibrátor lehajtása víz- v. légöblítéssel felhúzás vibrációval és kıanyag betöltése szemcsés talajban alsó zónában csak tömörítés a felsı kráterbe kıanyag betöltése és tömörítése kötött talajban lehajtással kialakított üreg kitöltése kıanyaggal a vibrátor kiemelésével, mellette v. tengelybeli csövén át kıanyag betömedékelése a talajba a vibrátor viszzahúzásakor a bevitt idegen anyaggal átmenetet jelent (részleges talajcsere - kavicscölöp - beton vibrocölöp) a felszínen maradó vibrátorok alkalmazása szárnyas acélrúd le- és felhúzása vibrátorral (Vibro-wing) acél rácsszerkezet (oszlop) le- és felhúzása vibrálás mellett csak szemcsés talajban alkalmazzák tömörítıcölöpök alul zárt acélcsı vagy vb. elem lehajtása és visszahúzása üregkitöltés kıvel (esetleg betonnal) és visszaverés (ha kell) átmenet a kavicscölöpbe robbantásos tömörítés technológia acélcsı lehajtása öblítéssel - robbanótöltet lehelyezése - csı visszahúzása - talajbetöltés az üregbe - robbantás szemcsés talajban, talajvíz alatt hatékony, de kiszorul ellenırzés a technológia "mérésével" (mélység, anyagbevitel, vibráció) utólagos statikus v. verı szondázásokkal Ellenırzı kérdések Milyen esetekben utasítaná el a vázolt eljárások alkalmazását? Milyen hidraulikai és mechanikai hatásai lehetnek a vázolt eljárásokkal kialakuló oszlopoknak szemcsés, ill. kötött talajban? 73

74 E.3. Víztelenítések Témavázlat Vízkizárás alkalmazási kör feladat munkagödör, akna, alagút építése talaj szemcsés talajok k<10-5 m/s áteresztıképességgel gödör v. akna víztelenítése vízzáró oldal- és alsó zárással oldalzárási lehetıségek megtámasztást is biztosít szádfal, résfal, cölöpfal, szekrényfal csak vízzárást nyújt (rézsőhöz is csatlakozhat) függönyfal (keskeny résfal) levert I-tartó visszahúzása közben bentonit-cement keverék injektálása a tartóra erısített csövön át Jet grouting fal (lásd késıbb) fenékzárás megoldása vízzáró talaj oldalfal befogása ebbe víz alatti fenékbetonozás földkiemelés talajvíz bennhagyásával felúszást megakadályozó vastagságú fenék készítése (a betonfelszín alá nyúló csöveken át) a víz leszívása szilárdított talajzóna általában mélyebben - talajtakarás marad rajta akna, alagút v. szekrény víztelenítése sőrített levegıvel 35 m vízmélységig laza talajokban, élıvíz alatt, épületek közelében költséges, emberi szervezetre káros, lassú Ideiglenes talajvízszintsüllyesztés kutakkal munkagödröknél szőrıkút kavicsos homok - homok - homoklisztes homoktalajban 8-10 m távolságban fúrógéppel béléscsıvel lemélyített furatba ( φ 50 cm) perforált, szőrıszövettel burkolt szőrıcsı ( φ 15 cm) beállítása kavics szőrıréteggel béléscsı kihúzásakor utólag körülvéve szívócsı ( φ 80 mm) beállítva leszívási mélység elméletileg 10 m - kútban 7 m - kutak között 3,5 m nagyobb süllyesztés csak több lépcsıben érhetı el 74

75 mélykút homoktalajokban kevesebb számú, nagyobb távolságban, általában markolással nagy mélységbe lejutatott perforált felülető kútköpeny acél- esetleg betoncsıbıl mindegyik kútfenéken búvárszivattyú egy lépcsıben kb. 3-4 m süllyesztés érhetı el pontkút (tőkút) homoktalajokban nagyobb számú, kisebb távolságban (0,6-2,0 m) öblítéssel önsúlyukkal lemélyíthetık alul 1 m hosszban szőrızött felülető acélcsövek lyuk körülötte kavicstalajjal kitöltve szőrı- és szívócsövek egyben egy lépcsıben kb. 35 m süllyesztés érhetı el vákuumkút homokliszt - iszaptalajokban pontkúttal azonos szerkezető és készítéső kút légszivattyú is csatlakozik a csıvezetékre 4-5 m leszívás is elérhetı vele stabilizálja is a talajt üzemelési szabályok leszívás lassan (1 hét) fokozatosan állandó üzem vízszinttartással vízszint- és hozammérés, talajkiszívás ellenırzése tartalék-berendezések helyszínen tartása befejezéskor fokozatos felengedés tervezés talajbeli szivárgás vizsgálata depressziós görbék és vízhozam vizsgálata helyettesítı kutas tengelyszimmetrikus v. síkbeli modell Dupuit képletei alapján berendezések méretezése kutak kiosztása, kútszám, szőrızött felület mérete csıvezeték átmérıje szivattyú választása vízhozamra és terhelı magasságra Tartós talajvízszintsüllyesztés víztelenítı szerkezetek árkos kavics szivárgók réteges szívótesttel v. geotextiliával határolt testtel felsı vízzáró takarással, alsó perforált mőanyagcsıvel szivárgólemezek textiliával fedett bordás mőanyaglemezek alul csıvel (Drain-Away, Temisol, Aquafil, Dörken márkanevek) szivárgópaplanok cm vastag kavicspaplan oldaleséső talajfelszínen vízszintes furatok cm átmérıjő, m hosszú furatba perforált mőanyagcsı szivárgótárók magas töltések aljában bányászati módszerekkel készül 1,8-2,0 m magas, kb. 1,5 m széles kıvel, kaviccsal kitöltve alul betonfolyókával 75

76 szivárgó bordák rézsőkben keresztirányban 5-10 m távolságban a potenciális csúszólap alá leérı, kıvel kirakott árkok alul betonfolyóka bevezetve a hosszszivárgóba csápos kutak kútsor alul "ablakkal", ill. kinyúló vízszintes furatokkal a furatokra esetleg még ejtıkutat is lefúrnak alkalmazási területek földmővek mentén öv-, oldal-, megszakító- és keresztszivárgó rézsővédelem, fagyvédelem céljából épületek, mőtárgyak falánál falak védelmére, víznyomás csökkentésére utak, alapok alatt fagyvédelem, talajcsere tervezés talajbeli szivárgás vizsgálata depressziós görbék, kihatás és vízhozam vizsgálata síkbeli áramlási modell Dupuit képletei alapján berendezések tervezése csıvezetékek átmérıjének és esésének vizsgálata (Chézy) szivárgótest szőrésének ellenırzése Vízelvezetés - nyíltvíztartás alkalmazási területek építmény földmővek végleges víztelenítése bevágások, munkagödrök ideiglenes víztelenítése víz eredete csapadékvíz elvezetésére talajból beszivárgó víz elvezetésére talaj, ill. vízszintkülönbség szemcsés talajban 1,5 m különbségnél már óriási hozam homoklisztben és iszapban 0,5 m felett már kimosódás agyagban nagy vízszintkülönbségnél is lehetséges a vízelevezetés elemei öv- ill. talpárok a terepen lefolyó vizek elvezetésére oldalárok a bevágás szélén összegyőlı víz elvezetésére altalajból beszivárgó, rézsőrıl, földmőrıl lefolyó víz közbensı árkok, fedett szivárgók, víznyelıs csatorna szélesebb földmő, gödör esetén surrantó meredek rézsőn lefolyó víz elvezetésére zsompok víz összegyőjtésére és szivattyúval való kiemelésére csövek, átereszek víz átvezetésére földmő alatt beton, vasbetoncsı újabban hullámlemez (TUBOSIDER) 76

77 tervezés az elvezetendı vízmennyiségek számítása felszíni víz racionális módszer szerint felszín alatti víz Dupuit szerint a berendezések tervezése árkok, csövek helyzete, mérete, esése, burkolata árokburkolatok tervezése csıátereszek hidraulikai és statikai méretezése szivattyúk választása hozamra és terhelı magasságra A vízmozgás gyorsítása függıleges drénezéssel alkalmazási terület és cél telített, kötött, kompresszibilis, kisáteresztıképességő talajon épülı töltés (esetleg épület) konszolidációjának gyorsítására a víz útjának csökkentésével típusai homokdrén textiliával burkolt homok fúrt lyukban ("hurka") papírdrén papírral (textiliával) fedett mőanyag "távtartós" szívótest kavicscölöp egyebek mellett ilyen hatása is van tervezés 1-3 m távolság meghatározása a konszolidációgyorsítás igényébıl Ellenırzı kérdések Milyen víztelenítési eljárásokat ismer? Mi a különbség és a hasonlóság a munkagödrök és a bevágások víztelenítése között? Mi a függönyfal? Miként lehet egy munkagödör alját vízzáróan lezárni? Milyen káros környezeti hatásokkal járhatnak a talajvízszintsüllyesztések? Vázolja a mélykút elınyeit és hátrányait a szőrı- és a pontkúttal szemben! Miért nem szabad gyorsan leszívni, illetve felengedni a kutakban a vizet? Milyen részekbıl tevıdhet össze a szivattyúkat terhelı magasság? Mi a funkciója a geotextiliának a szivárgóban? Milyen körülmények esetén lehetséges a nyíltvíztartás a munkagödrökben? Mi a függıleges drének mőködésének elve? 77

78 E.4. Injektálások Témavázlat Injektáló anyagok cementalapú anyagok beton és cementhabarcs 1-nél kisebb v/c-tényezıvel, üregek kitöltésére cement-szuszpenziók (cementpép) 1 feletti v/c-tényezıvel, repedések zárására, ill. kavics és durva homok hézagainak kitöltésére finomcement-szuszpenzió (cementtej) finomırléső, speciális cementbıl, v/c 5 tényezıvel közepes homokok hézagainak kitöltésére is jó kiegészítı-anyagok salak, mészkıliszt, pernye költségcsökkentés céljából plasztifikátorok az injektálhatóság javítására kötéslassítók v. -gyorsítók a kötésidı szabályozására elsıdleges cél a szilárdság növelése (20 MN/m 2 is lehet) áteresztıképesség is csökken, talajemelés is lehetséges bentonit (esetleg más agyag) ırölt bentonit szuszpenziója, 1 feletti v/c-tényezıvel gyors injektálás - duzzadás a talajban áteresztıképesség 3-4 nagyságrenddel csökkenthetı BC-keverék kg/m 3 bentonit kg/m 3 cement szuszpenziója beállítható a kívánt szilárdság és vízzáróság vízüvegalapú anyagok folyékony vízüvegoldat, reagensekkel megkövesedik közepes és finom homokok kezelésére fıleg a szilárdságot (~5 MPa), de a vízzáróságot is növeli kétfolyadékos eljárás elıbb a vízüveg, aztán a reagens (pl. CaCl 2 ) bevitele egyfolyadékos eljárás vízüveg és reagens oldatának bevitele ~60 perc alatt kemény gél szilárdításra % vízüveg + szerves savak reagensként lágy gél vízzárásra % vízüveg + nátriumsók reagensként szerves anyagok a környezetkárosítás okán kiszorulnak mőgyanták drága oldatok szerves alkotóval, fıleg szilárdításra finom homok és iszap talajra, de ez is visszaszorulóban bitumenemulziók ritkán homokliszt injektálására 78

79 Injektálási eljárások üregkitöltı injektálás (slurry grouting, intrusion) fúrt v. vert csövek végén visszahúzás közben alulról felfelé, néhány bar nyomással, általában cementhabarcs bevitele tömörítı injektálás (compaction grouting) fúrt v. vert csövek végén szakaszos visszahúzás közben 50 bar-on általában sovány betonhabarcs bevitele hézagkitöltı injektálás (permeation grouting) ritkán az elıbbi módon ált. alulról felfelé, néha fordítva (felszínemelés elkerülésére) mandzsettás csövekkel mőanyag v. acélcsı habarccsal töltött furatba állítva cm-enként körben gumimandzsettával fedett perforálás belsı injektálócsı (pakker) gumitömítéssel célzott és ismételt injektálást lehet max. 20 baron szelepes fenékinjektálás vékony vízzáró réteg készítésére mőanyagtömlı szelepes fejjel lehajtva verıcsıvel a verıcsı visszahúzása után a talaj körbezárja a tömlıt injektálás a szelepen tömlıre csatolt berendezéssel talajrepesztı injektálás (soil fracturing) kötött talajok süllyedésének kompenzálására mandzsettás injektálás sőrő csıkiosztással (1-2 m) többszöri kontrollált injektálással bar nyomással repedések elıállítása és lemezszerő kitöltése talajhabarcsosító injektálás (jet grouting, soilcret) lefúrt csövön át, visszahúzás közben forgatva bar nyomású cementhabarccsal keveri át a talajt jellemzıi D=0,6-2,0 m, q u =10-15 MN/m 2, k= m/s technológiák 1 fázis: cementszuszpenzió ( bar) egy szelepen 2 fázis: cementszszpenzió ( bar) körbevéve levegıvel (5-6 bar) azonos szelepen 3 fázis: cementszuszpenzió (15-40 bar) alsó szelepen víz ( bar) körbevéve levegıvel (5-6 bar) együtt külön felsı szelepen 79

80 Ellenırzı kérdések Rangsorolja az injektáló anyagokat szilárdságnövelı és áteresztıképesség-csökkentı hatásuk szerint! Egy szemeloszlási diagramon jelölje be az egyes injektáló anyagok alkalmazhatóságának határgörbéit! Milyen célból és milyen fajta kiegészítı anyagokat adagolnak a cementekhez? Milyen reagenseket alkalmaznak a vízüvegekhez? Milyen injektálásoknál kell környezeti károktól tartanai? Rajzolja fel a mandzsettás injektáló berendezést érzékeltetve a mőködését! Miért lehet csak fenékinjektálásra használni a szelepestömlıs csövet? Mire való a talajrepesztı injektálás? Milyen elınyöket nyújthatnak a jet grouting eljárásnál a többfázisú injektálások? 80

81 E.5. Egyéb talajjavítások Témavázlat Hıkezelés talajfagyasztás alapelv talajvíz oszlopszerő fagyasztása fagyasztócsı körül szilárd, vízzáró fagyfal az oszlopok záródásával telítetlen talajban vízpótlás is lehetséges alkalmazási kör, elınyök régi eljárás, de költségei okán korábban visszaszorult ma ismét elıtérbe került, mert környezetbarát ideiglenes vízzárás, nincs szennyezı hatás, zaj, rezgés fıleg aknák, gödrök, alagutak, szennyezés lokalizálás fagyasztási eljárások kétfázisú rendszerek fagyasztóaggregátban gáz (ált. ammónia NH 4 ) komprimálás után azonos nyomáson hőtéssel cseppfolyósítás, majd expandálással párologtatás fagyasztókörben hőtıfolyadék (ált. CaCl 2 -oldat) az elıbbi gáz párolgásakor lehől C-ra szigetelt vezetéken megy a talajban levı kettıs fagyasztócsıbe (belsın lefelé külsıben felfelé) egyfázisú rendszerek fagyasztócsıre közvetlenül kapcsolt tartálykocsi folyékony, -196 C-os nitrogént engednek be lehőti a talajt és a csıvezetékbıl gázként távozik rendkívül gyors fagyasztás nagy költségen tervezés a fagyasztott talaj tulajdonságainak vizsgálata a fagyasztott fal elrendezése, statikai méretezése a fagyasztócsövek elrendezése hıtechnikai tervezés hidraulikai méretezés organizációs terv talajégetés alapelv furatokba meleg gáz benyomásával hevíthetı a talaj 500 C-ra égetéssel kivonható a kristályvíz a talajból 1200 C-on szilárd kızetté kristályosodik a talaj alkalmazási köre lösz, telített iszap- és agyagtalajok szilárdítására költségei és környezetszennyezı volta miatt ritka 81

82 Talajjavítás geomőanyagokal geotextíliák fajtái nem-szıtt (mőszál vegyi, termikus, mechanikus tőzéssel) szıtt textíliák (erısebb szálak sőrő hálóként) kettı kombinációja (szıtt hálóra tőzött textilia) funkciói elválasztás (finom és durva talajokat egymástól) szőrés (gátolja az áramló víz okozta szemcsekimosódást) drénezés (síkjában kivezeti a vizet) "vasalás" (húzószilárdságot kölcsönöz a talajnak) védelem (lemezt, membránt éles, durva szemcséktıl) szalagok, rácsok (geogridek) fajtái szalagok (erısített, érdesített, félmerev mőanyagok) síkrácsok (lemezbıl lyukasztással és nyújtással) hullámrácsok (síkrácsok szabálytalanul összetőzve) funkció: talajerısítés talajkapcsolat: súrlódás és/vagy összekapaszkodás töltés v. burkolat alá, meredek rézsőbe, támfalként húzóerık felvételére cellák, matracok (geomatték) fajtái matracok (rácsokból lapos doboz 1x2x0,2 m) gabionok (rácsokból magasabb zárt doboz 1x1x2 m) térbeli cellák függıleges rácsokból keresztkötéssel is alkalmazási körük talajerısítés (vastag, húzóerıt felvevı zóna töltés alatt) súlytámfalszerő megtámasztás (pl. gabionfal) partvédelem (kıkitöltéső matracok, gabionok) lemezek (geomembránok) fajtái fóliák (max 1 mm vastag elemek kis nyomásra) membránok (merevebb, nagy nyomást bíró elemek) funkciójuk: szigetelés hulladéklerakókban, mesterséges tavaknál építmények alaplemezén oldalfalán, résfal mögött földmőzónák bezárására, felületük takarására kombinált szerkezetek (geokompozitok) fajtái textíliák rácsokkal erısítve textíliák membránokkal összekapcsolva alkalmazás ahol a funkciók összekapcsolása szükséges fıleg textíliák funkciói + jelentısebb vasalás 82

83 geopokróc georácsból készített geoszınyeg geoszálból préselt geoszınyeg geocella geocella geocella georácsból szerelt geocella geomembránból készített geocella perforált geocsı HDPE geomembrán geoszintetikus agyagszigetelı geokompozit szalagdrén geokompozit drénháló geokompozit drénháló geokompozit drénszınyeg geokompozit drénlemez 83

84 vasbeton, gabion burkolásra szıtt geotextília, georács+nemszıtt geotextília elválasztásra és erısítésre georács, geoszalag erısítésre geopokróc, geotextília, geoháló erózióvédelemre georács, szıtt geotextília erısítésre szalagdrén konszolidáció gyorsításra geotextília szőrésre Ellenırzı kérdések Miért tekintjük környezetbarátnak a talajfagyasztást, pl. munkagödrök körülhatárolásához más vízzáró megoldásokkal szemben? Miért költséges a talajfagyasztás? Mely szerepei érvényesülnek a geotextiliának, ha egy vasúti pályában a földmőfelszín és a homokos kavics ágyazat közé fektetik? Miért elınyösebb talajvasalásra a rács a szalagnál? 84

85 F Földalatti mőtárgyak Bevezetı áttekintés E fejezet azokat az elsısorban a közlekedés célját szolgáló alagutak, földalatti mőtárgyak funkcióit, legfontosabb szerkezeteit és építési eljárásait tekinti át. Természetesen itt csak a legfontosabb ismereteket vázolhatjuk fel, e szakterületet egyébként önálló stúdiumként (Földalatti mőtárgyak vagy Alagútépítéstan címen) oktatják. Mégis hasznosnak gondoltuk beiktatását a Geotechnika alapstúdiumunkba is, mert napjainkban egyre többet kell a felszín alatti terek hasznosításával foglalkozniuk, aminek sok oka van. A nagyvárosi közlekedés fejlesztésére a felszínen már nincs hely, ezért metrókat, városi közúti alagutakat, gyalogos aluljárókat kell építeni. A felértékelıdött, de sőrőn beépített városközpontokban parkolóházakat, raktereket, bevásárlóközpontokat már csak a föld alatt lehet létrehozni, a történelmi építményeket csak a felszín alatt lehet bıvíteni, s a közmőhálózatok fejlesztése is gyakran csak alagútszerően oldható meg. A környezetvédelem erısödı követelménye miatt mind több vasútvonal épül, s ez a rendelkezésre bocsátott kötött nyomvonalakon az elvárt tervezési sebességgel többnyire szintén csak alagúttal lehetséges. Önök az itt elsajátítható ismeretekkel természetesen még nem lesznek képesek alagutak tervezésére vagy építésük irányítására, de alapot kapnak ehhez, ill. képesek lehetnek az ilyen munkákhoz kapcsolódni, döntéseiknél a földalatti szerkezetek lehetıségét is figyelembe venni. A témakört elsısorban a Geotechnika jegyzet 11. fejezete alapján kell megtanulni, de ezt kiegészítik egyes részletei. Az egyes alfejezetekhez itt csak ezen útmutató témavázlatainak ellenırzı kérdések kapcsolódnak, mert e témakörökben nem mélyedünk el annyira, hogy példák, ill. rajzfeladatok megoldását is megcélozhatnánk. 85

86 F.1. A földalatti létesítmények fıbb jellegzetességei Témavázlat A földalatti létesítmények funkciói A földalatti mőtárgyak funkciói közúti aluljáró közúti közlekedés mélyvezetéső út közúti alagút közlekedés metró kötöttpályás közlekedés városi vasút, villamos vasúti v. villamos aluljáró gyalogos közlekedés gyalogos aluljáró gépjármőtárolás mélygarázs vízellátás, csatornázás, egyedi vezeték közmő gázellátás, távhıellátás, közmőalagút villamos energia, vonali kismőtárgy posta és hírközlés, nagymőtárgy kereskedelem üzlet egyéb ipar raktár, tározó szolgáltatás szállítóalagút polgári védelem óvóhely A földalatti létesítmények tervezése funkcionális követelményekbıl következı jellemzık felszíni kapcsolatok felszín alatti helyzet keresztmetszeti méretek szerkezeti lehetıségek kiviteli módszerek építészeti kialakítás installációs igények tervezésnél figyelembe veendı szempontok hálózati követelmények külsı kapcsolatok forgalmi követelmények, üzemi szempontok beépítettség, akadályok, kötöttségek földtani adottságok technológiai kérdések kivitelezési kérdések 86

87 helyszínrajzi vonalvezetés a budapesti metróhálózat (példa) hosz-szelvény a budapesti metró egy szakaszának (példa) keresztmetszet vasúti alagút (példa) 87

88 közúti alagút (példa) közmőalagút (példa) Építési módszerek áttekintése zárt építési módszerek bányászati módszerek hagyományos eljárások új osztrák módszer pajzsos építés kézi mechanikus nyílt építési eljárások rézső munkatérben szabad rézső erısített rézső megtámasztott munkatérben egyrétegő falazat kétrétegő falazat Ellenırzı kérdések Kutasson fel emlékeibıl egy-egy Ön által látott példát az elıbbi táblázatban felsorolt földalatti mőtárgy-fajtákra. Fogalmazza meg egy-egy mondattal a budapesti metró valamelyik szakaszának funkcióból fakadó jellemzıit az elıbbi felsorolás szerint. Mik a leglényegesebb különbségek a bemutatott háromféle alagútszelvény között? 88

89 F.2. Építés nyílt eljárással Témavázlat A nyílt eljárások alkalmazási köre feltételek felszínközeli magassági vonalvezetés esetén ha a zárt eljárás veszélyes a talajadottságok miatt elınyök általában olcsóbb szokásos mélyépítési eljárásokkal valósul meg a környezı épületeket kevésbé veszélyezteti hátrányok építése zavarja a felszín használatát a felszín alatti felsı zóna más használatát akadályozza talajvízzel kapcsolatos gondok merülnek fel Munkatérhatárolás és falszerkezet rézsős határolás ideiglenes, dúcolt oldalfal, körötte munkatérrel egyrétegő szerkezet rézső és alsó megtámasztás ideiglenes horgonyzott oldalfal, munkatér nélkül kétrétegő szerkezet rézső és felsı megtámasztás ábra Változatok a munkatérhatárolásra, a megtámasztó szerkezetre és a végleges falkialakításra munkatérhatárolás rézsős határolás elegendı hely esetén megoldások szabad rézső lıtt betonnal erısített szegezéssel erısített szilárdítással erısített megtámasztott földfallal helyhiány esetén megoldások résfal, szádfal, cölöpfal, berlini dúcolat hátrahorgonyzott vagy megtámasztott 89

90 kombinált megoldások bizonyos körülmények esetén lehet célszerő megoldások felül rézső alul megtámasztott talajfal alul rézső felül megtámasztott fal falszerkezet egyrétegő száraz környezetben kevéssé szigorú vízzárósági igény esetén kétrétegő falazat külsı réteg ideiglenes támasz és végleges fal a földnyomás felvételére belsı réteg funkcionális és építészeti célok szerint a víznyomás felvételére szerkezetépítés alulról felfelé szokásos szerkezetépítési módszerekkel felülrıl lefelé = milánói módszer a felszínzavarás csökkentésére A talajvízproblémák megoldása talajvízviszonyok védelme követelmények csak ideiglenes és lokális módosítás megengedett a falak ne akadályozzák a természetes vízmozgást ne következzen be visszaduzzadás megoldások visszahúzható falak talajfagyasztás vízkapuk beépítése építés közbeni víztelenítés nyíltvíztartás agyagokban vízkizárás más talajokban oldalhatárolás: résfal, szádfal átmetszı cölöpfal alsó zárás: vízalatti beton szilárdított talaj befogás mélyebb vízzáró talajba talajvízszintsüllyesztés ritkán, csak kedvezı körülmények esetén szerkezetek vízzárósága szigetelés a két falréteg között mőanyagfóliával falfugák kialakítása gumielemekkel oldalfal-alsó lemez kapcsolata acéllemez beépítésével felúszás elleni védekezés elegendı súly biztosítása esetleg belsı feltöltéssel szögtámfalszerő oldalfalak a földsúlyok bevonására alaplemez lehorgonyzása tartós horgonnyal vagy cölöppel 90

91 Ellenırzı kérdések Soroljon fel olyan földalatti mőtárgy típusokat és konkrét körülményeket, melyek esetében a nyílt építési eljárás a célszerő! Milyen nehézségek merülhetnek fel egy metró vonal ún. kéreg alatti vezetésénél? Milyen feltételek esetén lehet a legcélszerőbb megoldás a kombinált munkatérhatárolás? Milyen módon, milyen mechanizmusokkal erısíti a rézsőket a lıtt-betonos takarás? Vázolja fel, milyen esetben és milyen csatlakozó megoldásokkal jöhet szóba munkatérhatárolásként a berlini dúcolat? Miért feltételezhetı, hogy kétrétegő fal esetén a belsı veszi fel a víz-, a külsı pedig a földnyomást? Milyen nehézségekkel járhat a milánói módszer alkalmazása? Miért kell kerülni a természetes vízmozgások tartós befolyásolását? Miként alakítható ki a vízkapu egy résfalas határolás esetén? Hogyan készül a víz alatti beton? Miért nem elınyös a talajvízszintsüllyesztés egy metróvonal építésénél? Hogyan alakítható ki és miért az oldalfal fal és az alsó lemez kapcsolata? Miért kell és hogyan alakítható ki tartós horgony a felúszás megakadályozására? Gondolja át (esetleg tudakolja meg), miként épülhetett egy Ön által ismert földalatti mőtárgy? 91

92 F.3. A zárt építési eljárás fıbb jellemzıi Témavázlat Alkalmazási feltételek alkalmazási kör mély vonalvezetés esetén elınyök az építés a felszínt alig zavarja nem foglalja el a felszínközeli tereket hátrányok drágább speciális technológiákat, ismereteket kíván a felszínsüllyedés veszélyes lehet nehezebb a felszíni kapcsolatok megteremtése Az üregbiztosítás módszerei Biztosítás szükségtelen, csak helyenként kell a kilazult kızetrészeket megfogni. Rövid ( 1 m) hosszban szabadon kibontható a szelvény, de utána biztosítani kell. A fejtés hézagos fıtebiztosítással részletekben végezhetı. Azonnali fıtebiztosítás és homloktámasztás szükséges. A fejtés csak elırehajtott tőzıpallók védelmében végezhetı homlokdúcolás mellett. Különleges eljárás kell (talajszilárdítás, csıernyıvédelem, levegıtúlnyomás). 92

93 Munkafolyamatok eszközei, jellemzıi fejtés részletekben kézi bontókalapács kotrókanál kések, nyesık marófejek robbantás teljes szelvényben fejtıkeresztek fejtıtárcsák hidromechanikus fejtés alagútfúrógép rakodás homlokrakodó átemelı rakodó oldalrakodó mélyásó felrakó vonófogas rakodó szállítás dömper szállítószalag csille csıvezeték üregbiztosítás az építés közben részleges fejtéssel fokozatosan beépülı elemekkel pajzzsal falazatok elemei monolit szerkezetekkel lıtt beton gyors felvitele horgonyok beépítése acélívek beállítása lelövése szigetelés felvitele monolit zsaluzott vasbetonfal építése elıregyártott elemekkel tübingek beállítása hátőrinjektálás kisegítı szerkezetek, illetve tevékenységek talajvízszintsüllyesztés levegıtúlnyomás talajszilárdítás talajfagyasztás csıernyı tőzıpallók technológiák hagyományos bányászati eljárások - kiszorulóban új osztrák építési módszer városi körülmények között is pajzsos építés a talajadottságoknak megfelelı pajzzsal 93

94 Felszínsüllyedések veszélyesség, védekezés épületdeformációk az erısen görbülı területeken elızetes becslése szükséges megtervezendı a védekezés elırejelzés lehetıségei véges elemes számítások az alagúthajtás elırehaladását idıben is modellezzük tapasztalati alapon korábbi mérések feldolgozása alapján a süllyedési teknı alakja ln s L és s max tapasztalati adatok alapján felvehetı védekezeés alapjai megfelelı technológia kiválasztása épületek elızetes megerısítése kompenzációs talajrepesztı injektálás a hajtás közben Ellenırzı kérdések Milyen földalatti mőtárgyakat célszerő zárt eljárásokkal építeni? Tudja-e miként épültek az eddigi budapesti metróvonalak? Milyen üregbiztosítási alaptípusokat ismer? A bontandó talaj-, illetve kızetfajtától függıen miként alkalmazná a fejtés különbözı eszközeit? Értelmezze a falazat felsorolt típusait! Értelmezze a kisegítı szerkezeteket, illetve tevékenységeket! Melyek napjaink alapvetı alagútépítési eljárásai? Mitıl függhet a legnagyobb süllyedés és a süllyedés kihatása? Hogyan alkalmazható a talajrepesztı szilárdítás az épületek védelmére? 94

95 F.4. Az új osztrák alagútépítési eljárás Témavázlat A módszer jellemzıi alapelvek a kızet óvása a fejtés során a fıte feletti kızetfellazulás elkerülése a szükséges alakváltozások megengedése a megtámasztások beépítésének idıbeli ütemezése a hézagmentes csatlakozás a kızethez a mozgásmérések a terv és a folyamat ellenırzéséhez vékony falazat építése falazaterısítés vasalással, acélívekkel és horgonyokkal a gyors alsó zárás kevés feszültségátrendezıdést okozó technológia kétrétegő falak megosztott teherviselése víznyomások csökkentése drénezéssel fıszabályok a kızet vegyen részt a teherviselésben megfelelı idıben legyen kész a megfelelı falazat mérésekkel kézben kell tartani a munkafolyamatot Az eljárás legfontosabb szerkezeti és technológiai elemei lıtt-betonos gyors falazat száraz eljárás kompresszorral bepumpált száraz betonkeverék és a víz a szóró-pisztolyban találkozik a vízadagolást a kezelı szabályozza jobban illeszthetı a szakadozott munkához nagy a porképzıdés és a levegı- és energiaigény 95

96 nedves eljárás a nedves betonhoz helyben adják az adalékszereket a keveréket légnyomás szállítja a szórópisztolyhoz egyenletesebb betonminıség, kevesebb visszahullás a leállások után a vezeték tisztítandó, ez hátrányos összetétel max. 16 mm szemcse a visszahullás csökkentésére, de az 25 % mindig lesz. pernye, szilicium-tartalmú anyagok a tapadás, a vízzárás, a szilárdság javítására, a porképzıdés és a visszahullás csökkentésére kötésgyorsító alkálifémekkel v. anélkül, spec. cementtel a gyors kötés és a tapadás javítására, a visszahullás csökkentésére. fellövés legkedvezıbb 1 m távolságról vízszintesen szilárdság 35 MPa elérhetı fıtehorgonyzás acélmintaívek 96