Korszerű geotechnikai feltárások és alapozási módok

Átírás

1 Korszerű geotechnikai feltárások és alapozási módok Dr. Szendefy János PhD Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék Budapest

2 TARTALOM Bevezetés Probléma felvetése Tervezéshez szükséges paraméterek Geofizikai módszerek Laboratóriumi vizsgálatok Szondázások elve és technológiája Konklúziók

3 BEVEZETÉS PROBLÉMA FELVETÉSE

4 BEVEZETÉS PROBLÉMA FELVETÉSE

5 BEVEZETÉS PROBLÉMA FELVETÉSE

6 BEVEZETÉS PROBLÉMA FELVETÉSE

7 BEVEZETÉS PROBLÉMA FELVETÉSE Geotechnikai ULS állapot: Ismert összefüggések, Megfelelően számítható analitikus úton, Nem jellemző tönkremenetel. Geotechnikai SLS állapot: Ismertek az elméleti összefüggések, Sáv- és pontalapok, valamint egyedi cölöpök, kisebb cölöpcsoportok esetén megfelelően számítható analitikus úton, Nagy felületű terhek, összetett terhelési rendszerek esetén analiktikus úton csak dimenzionálható. A problémát a határmélység meghatározása adja. Nagy mértékű 2D és 3D érzékenység, Végeselemes modellezés, határmélység problémák, fejlett talajmodellek. Iterációs folyamat a statikus tervezővel, Jellemző tönkremeneteli ok a szerkezeteknél.

8 BEVEZETÉS PROBLÉMA FELVETÉSE

9 BEVEZETÉS PROBLÉMA FELVETÉSE Mohr Coulomb és HS small összehasonlítása Alaplemez függőleges elmozdulás [mm] ,2 1,2 16, ,4 62,8 78,2 0 Alaplemezen felvett mérési pontok [m] Plaxis_3D_HS_small Plaxis_3D_Mohr_Coulomb Plaxis_3D_Mohr_Coulomb_levá gva Alaplemez függőleges elmozdulás [mm] Összefoglaló 14,2 1,2 16, ,4 62,8 78,2 0 Plaxis_2D Plaxis_3D_HS_small Axis_2D Axis_3D_800 Plaxis_3D_Mohr_Coulomb_levág va 250 Alaplemezen felvett mérési pontok [m] Plaxis_3D_Mohr_Coulomb

10 BEVEZETÉS PROBLÉMA FELVETÉSE 14,2 1,2 16, ,4 62,8 78,2 0 Alaplemez függőleges elmozdulás [mm] Alaplemezen felvett mérési pontok [m] Axis_1600_800 Axis_1200_800 Axis_800 Axis_600_800 Axis_400_800 Alaplemez függőleges elmozdulás [mm] Háromnegyed terhelés különböző ágyazási tényezőkkel 14,2 1,2 16, ,4 62,8 78,2 0 Alaplemezen felvett mérési pontok [m] Axis_2400 Axis_1800 Axis_1600 Axis_1400 Axis_1200 Axis_1000 Axis_900 Axis_850 Axis_800 Axis_750 Axis_700 Axis_600

11 BEVEZETÉS PROBLÉMA FELVETÉSE 14,2 1,2 16, ,4 62,8 78,2 10 Alaplemez függőleges elmozdulás [mm] Alaplemezen felvett mérési pontok [m] Plaxis 3D Axis_900 Axis_850 Axis_800 Axis_750 Alaplemez függőleges elmozdulás [mm] 14,2 1,2 16, ,4 62,8 78, Plaxis_3D_HS_small Axis_900_eltolt Axis_850_eltolt Axis_800_eltolt Axis_750_eltolva Alaplemezen felvett mérési pontok [m]

12 TERVEZÉSHEZ SZÜKSÉGES PARAMÉTEREK

13 TERVEZÉSHEZ SZÜKSÉGES PARAMÉTEREK

14 TERVEZÉSHEZ SZÜKSÉGES PARAMÉTEREK

15 TERVEZÉSHEZ SZÜKSÉGES PARAMÉTEREK Alakváltozási paraméterek E50ref a referenciafeszültséggel egyező befogási feszültséggel végrehajtott drénezett triaxiális vizsgálat húr modulusa [kpa], Eoedref az elsődleges ödométeres terhelés kompressziós görbéjén a referenciafeszültséghez tartozó érintő modulus [kpa] Eurref tehermentesítés, újraterhelés húr modulusa [kpa], m hatványkitevő. A szemcsés talajok esetén általában m = 0,5, kötött talajok esetén általában m = 0,7-1,0 vehető fel.

16 TERVEZÉSHEZ SZÜKSÉGES PARAMÉTEREK

17 TERVEZÉSHEZ SZÜKSÉGES PARAMÉTEREK Az alakváltozások növekedésével a talaj merevsége csökken Kis alakváltozási paraméterek (merevségnövekedés leírására) G 0 nyírási modulus maximális értéke g 0.7 a nyírási alakváltozás ott ahol a nyírási modulus a maximális érték 72,2% ra csökken G 0 paraméter nagyon érzékeny a talaj szerkezetében bekövetkezett változásokra is, ezért a legmegbízhatóbban helyszíni mérésekkel határozható meg

18 TERVEZÉSHEZ SZÜKSÉGES PARAMÉTEREK Kis alakváltozási paraméterek meghatározásának módszerei: Downhole vagy crosshole vizsgálat Dinamikus triaxiális vizsgálat Resonant column vizsgálat Torziós nyíróvizsgálat Szeizmikus szondák (CPT, DMT) Tapasztalati képletek (G 0 vagy V s ) G 2.97 e 33 1 e V 10.1 log q f q. Hardin & Black (1969) Hegazy & Mayne (1995) V log f 18.5 Mayne (2006)

19 TERVEZÉSHEZ SZÜKSÉGES PARAMÉTEREK

20 TERVEZÉSHEZ SZÜKSÉGES PARAMÉTEREK

21 HELYSZÍNI MÉRÉSEK

22 CROSS-HOLE & DOWN-HOLE TEST

23 FELSZÍNI HULLÁMÉRÉS SRM (SEISMIC REFRACTION METHOD)

24 FELSZÍNI HULLÁMÉRÉS SRM (SEISMIC REFRACTION METHOD)

25 DINAMIKUS TRIAXIÁLIS BERENDEZÉS 0,6 0,5 Terhelés [kn] 0,4 0,3 0,2 0, ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Idő [s]

26 DINAMIKUS TRIAXIÁLIS BERENDEZÉS Losz+A_45kg/m3 losz+a_72kg/m3_sd55,2_ Deviátor feszültség [kpa] Deviátor feszültség [kpa] ,02 0 0, ,04 0,06 0,08 0, ,1 0,2 0,3 Losz+B_72kg/m3 utolsó ciklus 0,18 0,2 0,15 0,1 0, Ciklusszám [ ] rugalmas maradó Tengelyirányú alakváltozás [%] Tengelyirányú alakváltozás [%] 0,6 Losz+C_72kg/m3 0,25 0,05 0,5 Tengelyirányú alakváltozás [%] Tengelyirányú alakváltozás [%] első ciklus ,4 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0, Ciklusszám [ ] rugalmas maradó

27 REZONÁCIÓS OSZLOP VIZSGÁLAT RESONANT COLUMN TEST

28 BEVEZETÉS

29 CPT SZONDÁZÁS

30 SZEIZMIKUS CPT SZONDÁZÁS -SCPT

31 SZEIZMIKUS CPT SZONDÁZÁS -SCPT

32 SZEIZMIKUS CPT SZONDÁZÁS -SCPT

33 SZEIZMIKUS CPT SZONDÁZÁS -SCPT

34 SZEIZMIKUS CPT SZONDÁZÁS -SCPT

35 SZEIZMIKUS DILATOMÉTERES MÉRÉS -SDMT

36 SZEIZMIKUS DILATOMÉTERES MÉRÉS -SDMT

37 MÉRNÖKGEOFIZIKAI SZONDÁZÁS -CPTU

38 MÉRNÖKGEOFIZIKAI SZONDÁZÁS -CPTU A mérések során az alábbi paramétereket rögzítik: Csúcsellenállás (RCPT vagy qc) és lokális palástsúrlódás (FCPT vagy fs) Természetes gamma aktivitás (GAM): A mérőszár belsejében, sugárzásmérő szondával mért mennyiség, amely elsősorban az agyagok kálium-tórium tartalmával van összefüggésben, ez a mennyiség az agyagtartalmat jelzi. Gamma-gamma térfogatsúly (DEN, halmazsűrűség): A sugárzásmérő szondához illesztett mesterséges sugárforrás (Ce137) gamma részecskéinek a rétegben történő szóródásának mérése. Neutron-neutron víztartalom (NPHI, víz pórustérfogat): A sugárzásmérő szondához illesztett mesterséges neutronforrás (Am-Be) részecskéinek a rétegben történő fékeződésének mérése. Elektromos fajlagos ellenállás (RES) és indukált polarizáció (IP): Négyelektródás potenciálszonda elrendezésben 132 Hz-en mért fajlagos ellenállás érték, mely a kőzetek ásványos összetételétől, víztartalmától, porozitásától és a kitöltő pórusfolyadék vezetőképességétől függően meghatározza a kőzetek ohmm-ben mért átlagos fajlagos ellenállását. A mért paraméterek együttes értékelése lehetővé teszi a földtani képződmények elkülönítését (rétegekre bontás), és eredeti helyükön való felismerését (minősítés).

39 MÉRNÖKGEOFIZIKAI SZONDÁZÁS -CPTU

40 KONKLÚZIÓK Süllyedések számításához, ágyazási tényező megadásához végeselemes modellezés. Speciális talajmodellek használata a határmélység kiküszöbölésére. Újszerű talajfizikai jellemzők meghatározása, megadása. Geofizikai módszerek alkalmazása, bonyolultsága. Praktikus, könnyen kezelhető szondázási eszközök, elérhető áron. In-situ mérések előtérbe helyezése laboratóriumi vizsgálatokkal szemben.

41 Magasházak alapozási lehetőségei Kanizsár Szilárd Széchenyi István Egyetem, Győr PORR Építési Kft., Budapest

42 TARTALOM 1. Bevezetés, a téma aktualitása 2. Alapozási alapelvek 3. Alapozási koncepciók és megoldások 4. A budapesti toronyházak alapozási kérdései 5. Összefoglalás

43 BEVEZETÉS, A TÉMA AKTUALITÁSA 150+ m magas épületek földrajzi megoszlása (~4.000 db) ~5% ~20% ~10% ~60%

44 BEVEZETÉS, A TÉMA AKTUALITÁSA Az EU magasépületei: 100+ (m) : 474 db 200+ (m) : 24 db 300+ (m) : 1 db Budapest magassági zónái

45 BEVEZETÉS, A TÉMA AKTUALITÁSA MAGASHÁZ DEFINIÁLÁSA 1. CTBUH (Council on Tall Builings and Urban Habitat) szerinti definíció: m: magas épületek (tall buildings) m: szuper magas épületek (super-tall buildings) > 600 m: extra magas épületek (megatall buildings) 2. BFRSZ (Budapest Főváros Rendezési Szabályzata) szerinti definíció: Magasháznak nevezzük azokat a magasépületeket, amelyek legmagasabb pontja (OTÉK fogalom) legfeljebb 65 méter. Az ennél magasabb é- pület már toronyház, amelynek legmagasabb pontja jelen szabályozás szerint nem haladhatja meg a 120 métert.

46 BEVEZETÉS, A TÉMA AKTUALITÁSA 3. Szerkezettervezői definíció: MAGASHÁZ DEFINIÁLÁSA

47 ALAPOZÁSI ALAPELVEK MAGASHÁZAKNÁL LEGINKÁBB ALKALMAZOTT ALAPOZÁSI RENDSZEREK ALAPOZÁS TISZTA RENDSZEREK KOMBINÁLT RENDSZEREK LEMEZALAPOZÁS CÖLÖPALAPOZÁS CPRF egyenletes cölöpkiosztással CPRF = combined pile-raft foundation (cölöppel kombinált lemezalapozás) terheléshez igazodó cölöpkiosztással süllyedéskiegyenlítést célzó cölöpkiosztással

48 ALAPOZÁSI ALAPELVEK TISZTA ÉS KOMBINÁLT ALAPOZÁSI RENDSZEREK

49 ALAPOZÁSI ALAPELVEK TISZTA ALAPOZÁSI RENDSZEREK Síkalapozás: Torre PwC (236 m), Madrid feszített vb. lemezalap lemez vastagsága: 4,00 m ortogonális kábelkép, (1,0 x 1,0 m) talaj: merev agyag adm,max = 1100 kpa adm,mean = 700 kpa

50 ALAPOZÁSI ALAPELVEK Cölöpalapozás: Commerzbank Tower (259 m), Frankfurt 111 db nagyátmérőjű cölöp, D=1,80/1,50 m teleszkóp formájú kialakítás cölöphossz: ~ 50 m utólagos köpeny injektálás utólagos talp injektálás talaj: agyag, mészkő s max = 2,1 cm magas költségek: ~5 Mrd HUF 1995-ben! TISZTA ALAPOZÁSI RENDSZEREK

51 ALAPOZÁSI ALAPELVEK CPRF A KOMBINÁLT ALAPOZÁSI RENDSZER CPRF - talaj interakció cölöp talaj kölcsönhatás cölöp cölöp kölcsönhatás lemez talaj kölcsönhatás cölöp lemez kölcsönhatás

52 ALAPOZÁSI ALAPELVEK CPRF- INTERAKCIÓK CPRF teljes ellenállásának karakterisztikus értéke: R, s R ö ö,, s R, s cölöpellenállások karakterisztikus értékeinek összege: R ö ö,, s R ú,, s R ö,, s lemezellenállás karakterisztikus értéke: cölöp-lemez együttható: R ö ö,, s α R, s

53 ALAPOZÁSI ALAPELVEK CPRF- INTERAKCIÓK α 0 α 1 tisztán lemezalap tisztán cölöpalap A CPRF tervezési irányelvek alkalmazhatósága: nem csak cölöpökre réspillér, résfal, szádfal, stb. általában: α 0.3 < < 0.9 optimálisan: 0.5 < α < 0.7 nem CPRF: 0.1 > α > 0.9 nem érvényes: lemez alatt közvetlen elhelyezkedő, kis merevségű talajok esetén (pl. puha agyag, szerves talaj)

54 ALAPOZÁSI ALAPELVEK KÖZELÍTŐ SZÁMÍTÁSI MÓDSZEREK

55 ALAPOZÁSI ALAPELVEK A CPRF SZÁMÍTÁSÁNAK NEHÉZSÉGEI cölöpszabvány nem vonatkozik rá! interakciók meghatározása geotechnikai FEM-szoftverrel alkalmas talajmodell használata 3D analízis szükséges szerkezet és talaj egy modellben vagy külön? kontrollált süllyedések megbízható becslése egyedi cölöpteherbírásnál nagyobb értékek megengedése/korlátozása? biztonság mértékének értelmezése, meghatározása 2D helyett 3D modellezés túlbecsült süllyedések elkerülése (pl. Sky Tower, Bukarest) valós geometriai és terhelési viszonyok leírása alapozási szerkezetek működési mechanizmusainak realisztikus modellezése 2D legfeljebb előtervezés szintjén jöhet szóba teljes értékű 3D-modellezés szükséges az optimalizált tervezéshez!

56 ALAPOZÁSI KONCEPCIÓK ÉS MEGOLDÁSOK CPRF EGYENLETES CÖLÖPKIOSZTÁSSAL Terheléstől független, egyenletes cölöpkép Blumau Tower (78 m), Linz kivitelező: PORR Grundbau cölöpátmérő = 0,90 m cölöphossz = m tengelytávolság = ~2,5 D talaj: homokos kavics, agyag alaplemez: v = 1,60 2,00 m kis alaprajzi méret merev, fejtömbszerű viselkedés

57 ALAPOZÁSI KONCEPCIÓK ÉS MEGOLDÁSOK Dobozos cölöp- és réspilléralapozás DC Tower 1 (220 m), Bécs kivitelező: PORR Grundbau 171 db 3,6 x 0,6 m réspillér réspillér mélység: m réspillérek távolsága: 4,0 m t 7,0 m ortogonális elrendezés, dobozszerű cellák talaj: h. kavics, iszap, homok alaplemez: v = 4,00 m CPRF EGYENLETES CÖLÖPKIOSZTÁSSAL

58 ALAPOZÁSI KONCEPCIÓK ÉS MEGOLDÁSOK CPRF A TERHELÉSHEZ IGAZODÓ CÖLÖPKIOSZTÁSSAL Terheknek megfelelően pozícionált réspillérek Sky Tower (137 m), Bukarest réspillérek mélysége: m réspillérek vastagsága: 0,600,80 m íves vázszerkezet geometriáját követő alaprajzi kiosztás szerkezetileg függetlenek egymástól talaj: iszapos agyag, homok alaplemez: v = 2,60 m

59 ALAPOZÁSI KONCEPCIÓK ÉS MEGOLDÁSOK Egyedi és csoportokba rendezett cölöpök Orbi Tower (115 m), Bécs kivitelező: PORR Grundbau cölöpátmérő = 0,90 m cölöphossz = m tengelytávolság = ~2,5 D talaj: h. kavics, i. agyag, homok alaplemez: v = 1,50 m CPRF A TERHELÉSHEZ IGAZODÓ CÖLÖPKIOSZTÁSSAL

60 ALAPOZÁSI KONCEPCIÓK ÉS MEGOLDÁSOK CPRF SÜLLYEDÉSKIEGYENLÍTÉST CÉLZÓ CÖLÖPKIOSZTÁSSAL Réspillérek lépcsőzetes lemélyítése DC Tower 1 (220 m), Bécs kivitelező: PORR Grundbau két, eltérő időben épülő torony réspillér mélység: m talaj: h. kavics, iszap, homok alaplemez: v = 4,00 m aszimmetrikus süllyedési horpa süllyedés miatti billenés elkerülése

61 ALAPOZÁSI KONCEPCIÓK ÉS MEGOLDÁSOK Réspillér hosszak változtatása CPRF SÜLLYEDÉSKIEGYENLÍTÉST CÉLZÓ CÖLÖPKIOSZTÁSSAL Petronas ikertornyok (452 m), Kuala Lumpur két, azonos időben épült torony változó réspillér mélység: m utólagos köpeny menti injektálás talaj: reziduális Kenny Hill formáció, mészkő alaplemez: v = 4,50 m süllyedés miatti billenés elkerülése

62 A BUDAPESTI TORONYHÁZAK ALAPOZÁSI KÉRDÉSEI Budapestre tervezett toronyház látványterve (120m) SOTE Elméleti Tömb (89m)

63 A BUDAPESTI TORONYHÁZAK ALAPOZÁSI KÉRDÉSEI GEOTECHNIKAI ADOTTSÁGOK Kiscelli agyag talajfizikai jellemzői Talajmegnevezés Térfogatsűrűség t [t/m 3 ] Belső súrlódási szög F [ ] Kohézió c [kn/m 2 ] Összenyomódási modulus E s [MPa] Konzisztencia index I c [ ] Hézagtényező e [ ] Mállott zóna 2, >1,0 0,40 0,68 Repedezett zóna 2, >1,2 0,32 0,40 Ép kőzettömeg, expandációs határon túli zóna 2, >1,3 0,18 0,32

64 A BUDAPESTI TORONYHÁZAK ALAPOZÁSI KÉRDÉSEI A GEOTECHNIKAI ADOTTSÁGOK Kedvező körülmények jól ismert altalaj kiscelli agyag nem túl mélyen fekvő teherbíró réteg megfelelő mechanikai tulajdonságok mélységgel javuló talajparaméterek kvázi-homogén talajkörnyezet száraz munkatér kialakítása viszonylag egyszerű jó vízzárósági tapasztalatok gazdaságos alapozási technológiák alkalmazásának lehetősége

65 A BUDAPESTI TORONYHÁZAK ALAPOZÁSI KÉRDÉSEI A GEOTECHNIKAI ADOTTSÁGOK Kedvező körülmények jól ismert altalaj kiscelli agyag nem túl mélyen fekvő teherbíró réteg megfelelő mechanikai tulajdonságok mélységgel javuló talajparaméterek kvázi-homogén talajkörnyezet száraz munkatér kialakítása viszonylag egyszerű jó vízzárósági tapasztalatok gazdaságos alapozási technológiák alkalmazásának lehetősége

66 A BUDAPESTI TORONYHÁZAK ALAPOZÁSI KÉRDÉSEI ALAPOZÁSI SZERKEZETEK MEGVÁLASZTÁSA SÍKALAP? CÖLÖPALAP X CPRF

67 ÖSSZEFOGLALÁS toronyházak építésének jogi lehetősége aktuálissá vált a tervezés alapozási elvek és megoldások külföldi példákból rutinszerű tervezési gyakorlat nem elegendő, adekvát modellezés szükséges! a CPRF általában optimális megoldás rendszerezett CPRF alapmegoldások + kiegészítő koncepciók Budapesten kedvező geotechnikai adottságok: CPRF esetleg síkalap(?) CPRF cölöpkiosztása egyenletes terhelésváltozásokat követő süllyedések kiegyenlítését szolgáló

68 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

69 Rigid inclusion altalajjavítás Lődör Kristóf Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék Budapest

70 BEVEZETÉS Bevezetés Szerkezeti viselkedés Méretezési eljárás Numerikus modellezés Alkalmazási területek Magyarországi esettanulmány Összefoglalás, konklúzió

71 BEVEZETÉS Talajjavítás vs. Mélyalapozás Európai trend: o Kedvezőtlen adottságú építési területek Talajjavítási módszerek terjedése o Talajjavítás mint, alapozási alternatíva, illetve talajjavítás mélyalapozással kombinálva Gyorsan fejlődő kivitelezői eljárások és technológiák, melyek mögött nincs minden esetben tervezői, vagy igazoló számítás Talajjavítási módszerek nincsenek szabványosítva (csak segédletek, útmutatók)

72 BEVEZETÉS Néhány alapvető geotechnikai fogalom: A síkalapozások a szerkezeti terheket relatíve csekély mélységig továbbítják. A feszültségek az egyes izolált alaptestekről terjednek tovább az altalajba, melyek a szerkezet teljes terhét, a pillérek, valamint falterheket hordják. /Salgado (2008)/ A cölöpök hosszú, karcsú elemek, melyek betonból, acélból, fából, vagy polimerből készülhetnek. Történelmileg a cölöpök a mélyebben fekvő alapkőzetig, vagy a teherbíró altalajrétegekig továbbítják a szerkezeti terheket azokon az építési területeken, ahol puha agyag, vagy laza homok talajok jellemzik a felső zónákat. Az elmúlt évtizedekben a használati kör bővült: vízszintes és húzási terhelés felvétele, terhelés felvétele köpenymenti ellenállással, továbbá süllyedéskülönbségek, valamint abszolút süllyedések csökkentése. /Salgado (2008)/

73 SZERKEZETI VISELKEDÉS A rigid inclusion talajjavítási módszer használatának koncepciója más, mint a cölöpalapozásoké Teherviselésben szerepet játszó elemek : o Teherközvetítő réteg / Ágyazat (Load Trasfer Platform LTP) o Beton merevítő elemek (Rigid Inclusion RI) o Gyenge teherbíró képességű altalaj

74 SZERKEZETI VISELKEDÉS A rigid inclusion talajjavítási módszer használatának koncepciója más, mint a cölöpalapozásoké Teherviselésben szerepet játszó elemek : o Teherközvetítő réteg / Ágyazat (Load Trasfer Platform LTP) o Beton merevítő elemek (Rigid Inclusion RI) o Gyenge teherbíró képességű altalaj (terhek 60-90%-a)

75 SZERKEZETI VISELKEDÉS Negatív köpenymenti ellenállás o Gyenge teherbíró képességű talaj süllyedéseiből o Merevítő elemek és altalaj süllyedéskülönbsége F 2πr Ktan δ σ, z, r dz

76 SZERKEZETI VISELKEDÉS Negatív köpenymenti ellenállás o Gyenge teherbíró képességű talaj süllyedéseiből o Merevítő elemek és altalaj süllyedéskülönbsége F 2πr Ktan δ σ, z, r dz

77 SZERKEZETI VISELKEDÉS Teherközvetítő ágyazati réteg o Terhek eloszlatása és közvetítés a merevítő elemekre és a feljavított altalajra o Kellő vastagságú és tömörségű, meghatározott belső súrlódási szöggel rendelkező töltésanyag o Terhek átboltozódás Csak normál irányú igénybevétel a merevítő elemekben! o Geoműanyagok és georácsok használatával hatékonysága növelhető

78 SZERKEZETI VISELKEDÉS Teherközvetítő ágyazati réteg o Terhek eloszlatása és közvetítés a merevítő elemekre és a feljavított altalajra o Kellő vastagságú és tömörségű, meghatározott belső súrlódási szöggel rendelkező töltésanyag o Terhek átboltozódás Csak normál irányú igénybevétel a merevítő elemekben! o Geoműanyagok és georácsok használatával hatékonysága növelhető

79 SZERKEZETI VISELKEDÉS Teherközvetítő ágyazati réteg o Terhek eloszlatása és közvetítés a merevítő elemekre és a feljavított altalajra o Kellő vastagságú és tömörségű, meghatározott belső súrlódási szöggel rendelkező töltésanyag o Terhek átboltozódás Csak normál irányú igénybevétel a merevítő elemekben! o Geoműanyagok és georácsok használatával hatékonysága növelhető o Tönkremeneteli módok: 1. Prandtl féle tönkremenetel 2. Átszúródási tönkremenetel H 2 3 R D Ajánlott ágyazati vastagság

80 MÉRETEZÉSI ELJÁRÁS Ipari kísérletek eredményei alapján készített tapasztalati összefüggések Kiindulási geometria átmérő(d), raszter(s), ágyazati vastagság (H) Iterációs számítási eljárás Hasznos területarány (a) Hatékonysági tényező α A a b D π 4 a b o Merevítő elemek által viselt teher aránya a teljes teherhez képest

81 MÉRETEZÉSI ELJÁRÁS Ipari kísérletek eredményei alapján készített tapasztalati összefüggések Kiindulási geometria átmérő(d), raszter(s), ágyazati vastagság (H) Iterációs számítási eljárás Hasznos területarány (a) Hatékonysági tényező o α A a b D π 4 a b Merevítő elemek által viselt teher aránya a teljes teherhez képest a

82 MÉRETEZÉSI ELJÁRÁS Ipari kísérletek eredményei alapján készített tapasztalati összefüggések Kiindulási geometria átmérő(d), raszter(s), ágyazati vastagság (H) Iterációs számítási eljárás Hasznos területarány (a) Hatékonysági tényező α A a b D π 4 a b o Merevítő elemek által viselt teher aránya a teljes teherhez képest Hatékonysági tényező Q p R cd E cd

83 MÉRETEZÉSI ELJÁRÁS Ipari kísérletek eredményei alapján készített tapasztalati összefüggések Kiindulási geometria átmérő(d), raszter(s), ágyazati vastagság (H) Iterációs számítási eljárás Hasznos területarány (a) Hatékonysági tényező α A a b D π 4 a b o Merevítő elemek által viselt teher aránya a teljes teherhez képest Hatékonysági tényező Q p R cd E cd Süllyedésszámítás o Homogenizációs eljárás E α E 1 α E

84 MÉRETEZÉSI ELJÁRÁS Ipari kísérletek eredményei alapján készített tapasztalati összefüggések Kiindulási geometria átmérő(d), raszter(s), ágyazati vastagság (H) Iterációs számítási eljárás Hasznos területarány (a) Hatékonysági tényező α A a b D π 4 a b o Merevítő elemek által viselt teher a aránya a teljes teherhez képest Hatékonysági tényező Q p R cd E cd Süllyedésszámítás o Homogenizációs eljárás E α E 1 α E

85 MÉRETEZÉSI ELJÁRÁS Ipari kísérletek eredményei alapján készített tapasztalati összefüggések Kiindulási geometria átmérő(d), raszter(s), ágyazati vastagság (H) Iterációs számítási eljárás Hasznos területarány (a) Hatékonysági tényező α A a b D π 4 a b o Merevítő elemek által viselt teher aránya a teljes teherhez képest Hatékonysági tényező Q p R cd E cd Süllyedésszámítás o Homogenizációs eljárás E α E 1 α E

86 NUMERIKUS MODELLEZÉS Megfelelő anyagmodell kiválasztása o Mohr-Coulomb (MC) o 6 db paraméter o Lineárisan rugalmas és tökéletesen képlékeny anyagi viselkedés o Hardening Soil (HS) o 8 db paraméter o Rugalmas és képlékeny alakváltozások is o Hardening Soil with Small Strain Stiffness (HSS) o 10 db paraméter

87 NUMERIKUS MODELLEZÉS Hardening Soil with Small Strain Stiffness (HSS) o Az alakváltozások növekedésével a talaj merevsége csökken o Kis alakváltozási paraméterek o G 0 G ρ V o g 0,7 o Laboratóriumi és terepi vizsgálatok o Dinamikus triaxiális vizsgálat o Torziós nyíróvizsgálat o Downhole, vagy crosshole vizsgálat o Szeizmikus CPT

88 NUMERIKUS MODELLEZÉS Hardening Soil with Small Strain Stiffness (HSS) o Az alakváltozások növekedésével a talaj merevsége csökken o Kis alakváltozási paraméterek o G 0 G ρ V o g 0,7 o Laboratóriumi és terepi vizsgálatok o Dinamikus triaxiális vizsgálat o Torziós nyíróvizsgálat o Downhole vagy crosshole vizsgálat o Szeizmikus CPT

89 NUMERIKUS MODELLEZÉS Geometria modellezése (Plaxis 3D) o Merevítő elemek o Térfogati elemmel (3D) o Beágyazott gerenda elemmel (2D) o Hibrid elemmel (2D & 3D) o Szerkezeti igénybevételek o Talaj és szerkezet kölcsönhatása o Deformációk, süllyedések

90 NUMERIKUS MODELLEZÉS Geometria modellezése (Plaxis 3D) o Merevítő elemek o Térfogati elemmel o Beágyazott gerenda elemmel o Hibrid elemmel o Szerkezeti igénybevételek o Talaj és szerkezet kölcsönhatása o Deformációk, süllyedések

91 NUMERIKUS MODELLEZÉS Geometria modellezése (Plaxis 3D) o Merevítő elemek o Térfogati elemmel o Beágyazott gerenda elemmel o Hibrid elemmel o Szerkezeti igénybevételek o Talaj és szerkezet kölcsönhatása o Deformációk, süllyedések

92 NUMERIKUS MODELLEZÉS Geometria modellezése (Plaxis 3D) o Merevítő elemek o Térfogati elemmel o Beágyazott gerenda elemmel o Hibrid elemmel o Szerkezeti igénybevételek o Talaj és szerkezet kölcsönhatása o Deformációk, süllyedések o Teherközvetítő réteg

93 NUMERIKUS MODELLEZÉS Geometria modellezése (Plaxis 3D) o Merevítő elemek o Térfogati elemmel o Beágyazott gerenda elemmel o Hibrid elemmel o Szerkezeti igénybevételek o Talaj és szerkezet kölcsönhatása o Deformációk, süllyedések o Teherközvetítő réteg

94 ALKALMAZÁSI TERÜLETEK Gyenge teherbíró képességű altalaj Abszolút süllyedések, valamint relatív süllyedéskülönbségek csökkentése Szerkezeti igénybevételek korlátozása, csökkentése Alaplemez igénybevételei csökkennek vékonyabb lemez Földrengésveszélyes területeken (talajfolyósodás)

95 ALKALMAZÁSI TERÜLETEK Gyenge teherbíró képességű altalaj Abszolút süllyedések, valamint relatív süllyedéskülönbségek csökkentése Szerkezeti igénybevételek korlátozása, csökkentése Alaplemez igénybevételei csökkennek vékonyabb lemez Földrengésveszélyes területeken (talajfolyósodás)

96 ALKALMAZÁSI TERÜLETEK Gyenge teherbíró képességű altalaj Abszolút süllyedések, valamint relatív süllyedéskülönbségek csökkentése Szerkezeti igénybevételek korlátozása, csökkentése Alaplemez igénybevételei csökkennek vékonyabb lemez Földrengésveszélyes területeken (talajfolyósodás) Ipari és mezőgazdasági épületek (gabona, cukor siló) Tartályok (víz, olaj, kémiai vegyszer)

97 ALKALMAZÁSI TERÜLETEK Gyenge teherbíró képességű altalaj Abszolút süllyedések, valamint relatív süllyedéskülönbségek csökkentése Szerkezeti igénybevételek korlátozása, csökkentése Alaplemez igénybevételei csökkennek vékonyabb lemez Földrengésveszélyes területeken (talajfolyósodás) Ipari és mezőgazdasági épületek (gabona, cukor siló) Tartályok (víz, olaj, kémiai vegyszer) Töltések alapozása (autópálya, vasút)

98 MAGYARORSZÁGI ESETTANULMÁNY Magyar Cukor Zrt.

99 MAGYARORSZÁGI ESETTANULMÁNY Tárolási kapacitás: ~ tonna cukor Felszerkezet átmérője: ~58,5m Szerkezeti magasság: ~39,0m

100 MAGYARORSZÁGI ESETTANULMÁNY Cölöpök / Merevítő elemek Átmérő [cm] Hossz [m] Darabszám Hossz [m] ,52-14,70-14, ,68

101 MAGYARORSZÁGI ESETTANULMÁNY Cölöpök / Merevítő elemek talpsíkja 2 db 50 m-es fúrás 3 db CPT szondázás 2 db szeizmikus CPT szondázás

102 MAGYARORSZÁGI ESETTANULMÁNY Összetett szerkezeti geometria Komplex, kombinált / hibrid alapozási rendszer 3D back analízis vizsgálat Heterogén talajkörnyezet

103 MAGYARORSZÁGI ESETTANULMÁNY Összetett szerkezeti geometria Komplex, kombinált / hibrid alapozási rendszer 3D back analízis vizsgálat Heterogén talajkörnyezet

104 MAGYARORSZÁGI ESETTANULMÁNY Teher [Ezer tonna] Süllyedés [mm] Idő [hét] Cukor teher Modell teher A pont - Mért süllyedés A pont - Modelleredmény B pont - Mért süllyedés B pont - Modelleredmény C pont - Mért süllyedés C pont - Modelleredmény

105 MAGYARORSZÁGI ESETTANULMÁNY Kis alakváltozási paraméterek hatása az output deformációs eredményekre G 0 hatása a süllyedésekre 140% 120% 100% 80% 60% 40% Süllyedésváltozás [%] A réteg B réteg C réteg 20% Módosítás mértéke [%] 0% -50% -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% -20% D réteg E réteg -40%

106 MAGYARORSZÁGI ESETTANULMÁNY Kis alakváltozási paraméterek hatása az output deformációs eredményekre G 0 [kn/m 2 ] Iszap / Homokos iszap SCPT 10 Mélység [m] Homokos iszap / Iszapos homok Homok Iszapos agyag / Agyag Agyag Tapasztalati összefüggés - CPT Tapasztalati összefüggés - Feszültség Tapasztalati összefüggés - Labor Tapasztalati összefüggés - Thomas Benz Tapasztalati összefüggés - Plaxis

107 MAGYARORSZÁGI ESETTANULMÁNY Hosszú távú ciklikus terhelés vizsgálata (riasztási szintek?) Teher [Ezer tonna] Süllyedés [mm]

108 ÖSSZEFOGLALÁS, KONKLÚZIÓ Egyszerű, letisztul erőjáték Teherközvetítő réteg folyamatos minősítése nélkülözhetetlen! Nincs kiforrott méretezési eljárás Kevés hazai adat az üzemeltetés alatti viselkedésről o Utólagos mérések szükségessége a projektek során o A tudás hatalom! Későbbi projekteknél hasznosítható Numerikus modellezésekkel megbízhatóan méretezhető

109 KÖSZÖNJÜK A MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET!