A mélyalapozások az épületek terheit közvetítő elemekkel - kút, szekrény, cölöp - adják át a mélyebben fekvő teherbíró talajrétegre.

Átírás

1 A mélyalapozások sajátossága, fajtái, története A mélyalapozások az épületek terheit közvetítő elemekkel - kút, szekrény, cölöp - adják át a mélyebben fekvő teherbíró talajrétegre. Változatai: - kút- és szekrényalapozások, - cölöpalapozások, - résfalas alapozás. A mélyalapozások története egyidős az építés történetével, már az ókorban is ismerték. A középkorban hídépítéseknél a mederfenékre készített kőszórásra építettek támaszkodó pilléreket, később cölöpalapozást alkalmaztak és megjelentek a süllyesztő-szekrények is. Teherviselő süllyesztőszekrényre először az angolok építettek vasúti hidat. A fából, acélból, kőből majd betonból, vasbetonból készített süllyesztőszekrényeket mérnöki létesítmények alapozásához használták. Épületlapozásra először 1840 körül, Berlinben használtak kutakat. A kezdetekkor a talaj fejtése kézi módszerekkel (bödönökkel, kapákkal) történt, később légnyomással (Loire-völgyi szénbányák: ), nyomás alatti vízsugárral (Mississippi-híd: 1887) ban találták fel a cölöpverőt, aminek következtében a süllyesztőszekrényes alapozás egyre inkább háttérbe szorult. A XIX. században 10-12, esetenként 20 méteres cölöpöket tudtak készíteni, de a század második felében épült Nantes-i Loire-híd már 30 méteres cölöpökre támaszkodott. A század végén Kolumbiában 50 cm átmérőjű, 40 m hosszú cölöpöket építettek be. A mélyalapozások legfiatalabb változata a résfal, melyet eleinte munkagödör-lehatárolásra használtak, s csak az utóbbi három évtizedben terjedt el alapozási szerkezeteként való alkalmazása. Magyarországon 1857-ben a szegedi Tisza-híd légnyomásos alapozással készült. A Margit-híd ban négyszög alaprajzú szekrényalapokra épült.

2 Kút- és szekrényalapozás A két alapozási mód közös vonása, hogy mindkettő süllyesztéssel készül. A különbség abban van, hogy - a kútalap az építményt pontonkénti támasztja alá, - a szekrényalap épületméretű, teljes felületre kiterjedő alépítmény. A készítés módja szerinti változatok: - önsúllyal, pótteherrel süllyesztett (nyitott), - légnyomásos módszerrel süllyesztett (munkakamrás), - vékonyfalú (vibrálással, sajtolással lejuttatott), valamint - úsztatott (élővízben végzett) kút- és szekrényalapozás. Alkalmazásukra sor kerül: könnyen kotorható altalajban, kemény (szikla) teherbíró réteg felett, amikor cölöpözés nem készíthető, erősen vízáteresztő, durva szemcsés talajban, ahol a vízzárás csak nehezen biztosítható, de lehet szivattyúzni, vízdús finomszemcséjű talajban, ahol nem lehet szivattyúzni, nagymélységű alapok esetében, ha a talaj könnyen kotorható, vagy zagy alakjában szivattyúzható, munkagödör-lehatárolásra, ill. térszint alatti építmények kialakítására (nagyméretű szekrényalapok esetén). A kút- és szekrényalap részei: a vágóél és vágóél-koszorú, melyek feladata a talajrétegek átvágása, egyenlőtlen felfekvés esetén a teherelosztás (minél szilárdabb a talaj, annál hegyesebb, annál merevebb, de általában nem hegyesebb 35 foknál) a köpenyfal, mely földnyomásra, víznyomásra, süllyesztési igénybevételekre méretezett szerkezet (alakja henger; a talaj lazítása céljából: kúpos henger; a súrlódási ellenállás csökkentése érdekében: kiugró vállas henger tixotróp zagy, gördülő kavics mögétöltéssel)

3

4 A kútalapozás készítésének fázisai : a kút előregyártása, süllyesztés földkiemeléssel, a fenéklemez beépítése, a kút kitöltése, a teherátadó (gerendarács, lemez) szerkezet elkészítése. A kút süllyesztése történhet: a. víztelenítés (nyílt-víztartás) mellett kézi eszközökkel, b. víz alól történő kotrással - markoló kotróval, c. vedersoros kotróval, d. zagyszivattyúzás sal.

5

6 Cölöpalapozás A cölöpök talajban lévő, függőleges vagy ferde helyzetű tartók, melyek az építmény terheit a mélyebben fekvő talajrétegekre adják át. Alkalmazásukra akkor kerül sor, ha: a teherbíró talajréteg mélyen fekszik, a felső rétegek teherbírása nem elégséges, az alapsík alatti talajrétegekben kimosás, kiüregelés, vagy az elcsúszás veszélye áll fenn, a talajvíz szintje magas, az épület süllyedés-érzékeny, nem elég merev, a süllyedés mértékének csökkentése szükséges, az építmény nagy kiterjedésű, terhei nagyok, a terhek eloszlása nem egyenletes, más mélyalapozás nem jöhet szóba. A cölöpalapozás részei: a cölöpök, melyek átadják a terheket a talajnak, cölöprács, mely átadja az építmény terheit a cölöpöknek, (gerendasor, gerendarács fejgerenda, lemez) A készítés módja szerint elkülöníthetők: az előregyártott és a helyszínen készített cölöpök. A teherátadás módja szerint: a támaszkodó cölöpök a csúcson, a lebegő cölöpök a köpenyen és a csúcson adják át a terhet a talajnak. A terhelés módja szerint a cölöpök lehetnek: nyomott, hajlított, húzott szerkezetek. Anyaguk szerint készülhetnek: fa, acél és beton, vasbeton (feszített vasbeton) cölöpök.

7

8 Cölöpkészítési eljárások áttekintése Készítési mód Szerkezet Talajkiszorítással Talajkiemeléssel 1. Előregyártott (fa, acél, vasbeton, feszített beton) vert, vibrált, csavart, sajtolt öblítéssel lehajtott, fúrt lyukban elhelyezett 2. Helyben készített (beton, vasbeton) vert (köpenycsővel vagy a nélkül) fúrt (béléscsővel vagy a nélkül), résiszappal dúcolt fúrt lyukba, fúrt lyukba beeresztett adalék utólagos injektálásával Facölöpök A facölöpök a legrégebben alkalmazott szerkezetek. Régen tölgy ma fenyő anyagból készülnek, a korrózióvédelem telítéssel történik. A cölöpcsúcs és a cölöpfej is vasalt, a verési igénybevétel felvétele érdekében. Facölöpök közelítő méretei: növekedés 1cm/m Nagyobb igénybevételek esetén a cölöpöket kötegelve telepítik. 4 6 Hossz [m] > Átmérő [cm]

9 Acélcölöpök Acélcölöpöket a 20. század elejétől alkalmaznak, ma már elsősorban ideiglenes létesítmények esetén Előnyei: könnyen szállítható, toldható és visszahúzható. Hátrányai: drága, kisebb a köpenysúrlódása, korrózió-érzékeny. (A korrózió előrehaladása: édesvízben 5 mm/100 év, tengervízben 7,5 mm/100 év. A megelőzés a szabadon maradó részeken bevonat készítésével, a víz alatti részeken katódos védelemmel illetve kátránykenéssel történik.) A változatok: acélcső (leverve és kibetonozva), melegen hengerelt I, U, stb. szelvények, különleges profilok Vasbeton cölöpök A két fő csoport: az előregyártott és a helyszínen készített cölöpök. Az előregyártott vasbeton cölöpök jellemzése: vasöntvény vagy acéllemez csúccsal rendelkeznek; négyszög, háromszög stb. keresztmetszettel, méretezett vasalással készülnek; normál és feszített (elő- vagy utófeszített) változatban készíthetők; a feszített cölöpök kisebb súly mellett ugyanolyan teherbírással rendelkeznek, a mozgatás során jelentkező hajlító-igénybevételt képesek felvenni, verésük könnyebb, mindez hajlításra igénybevett cölöpöknél különös jelentőséggel bír; a cölöpöket veréssel juttatják le, ha a felső talajrétegek lazák, a verési ellenállás kicsi; ha nincs túl hosszú cölöpre szükség (l < 20 m); tilos a cölöpverés, ha az a talaj szerkezetét roncsolhatja.

10 Az előregyártott vasbeton cölöpök előnyei: megbízható anyagminőség; egyszerű építés; hátrányai: a mozgatás, szállítás nehézségei (többlet-igénybevétel többletvasalás, sérülésveszély) előre megszabott hossz (a fejet általában utólag levésik, vagy űzővel továbbverik és a cölöpöt toldják) A helyszínen készített vasbeton (beton) cölöpök készítési elve az, hogy veréssel vagy fúrással lyukat készítenek, amelyet kibetonoznak. A cölöpök készíthetők: 1. talaj-kiszorítással (talajkiemelés nélkül): köpenycső nélkül; elvesző, bennmaradó köpenycsővel, illetve visszanyert köpenycsővel (ilyen pl. a FRANKI cölöp); 2. fúrt lyukban: béléscső védelme mellett (ilyen pl. a BENOTO cölöp) vagy béléscső nélkül; 3. résiszappal dúcolt fúrt lyukakban, vagy 4. előre elkészített lyukba beeresztett adalékanyag kiinjektálásával. A helyszínen készített cölöpök előnyei: anyaga és szelvénye alkalmazkodik a talajrétegződéshez, a talajviszonyok tökéletesen megismerhetők, elmarad a gyártás és szállítás (kevesebb az acélbetét és az energia-ráfordítás), köpenycső nélkül és visszanyert köpenycső esetén a teherbírás nagyobb, mert az anyag oldalt behatol a talajba, a hagymafej a húzó-igénybevételekre is kedvező.

11

12

13 Résalapozás Az építmények terheit résfalak adják át a mélyebben fekvő talajrétegekre. Meghatározott szintről indulva, résiszap (zagy) védelme alatt, a talajba függőleges, mély rést készítenek, amit a résiszap egyidejű kiszorítása mellett vasbeton szerkezettel töltenek ki. A résfal feladatai: a munkagödör lehatárolása, a partfal, illetve a szomszédos épületek alapjainak megtámasztása, alapozás, pince határoló fala, talajnedvesség (talajvíz) elleni védelem, szigeteléstartó fal. A résfal és az épület teherhordó szerkezete, valamint nedvességvédelme között szoros összefüggés van. A jellemző alapesetek: az épület a résfaltól független (annak kontúrjain belül mintegy dugattyúként működik), a résfal az épület külső kontúrja mentén teherhordó szerkezetként szolgál, vízzáró betonból készül, így egyúttal a szigetelés feladatát is ellátja (ez az ún. weiße Wanne), az épület külső kontúrja mentén elhelyezkedő teherhordó szerkezetek a résfalra támaszkodnak, arra mintegy kikönyökölnek.

14

15 A résfal megépíthető egymásba metsző, vagy érintkező réscölöpök sorából (ez az európai fejlesztések útja), illetve réstáblákkal (ez az amerikai változat). A résfal elkészülte után kitermelik a munkagödörből a talajt. Építés közben a résfalak állékonyságáról gondoskodni kell: kisebb épületméretek esetén ez történhet a sarkok átlós kitámasztásával, a nagy magasságú és hosszú résfalak azonban hátrahorgonyzást igényelnek. A felmenő szerkezet - megépítése után már biztosítja a résfalak kimerevítését, ezzel a horgonyok szerepe megszűnik, így felszámolhatók (oldhatók). A résfal előnyei: bármilyen talajban, a talajvízszinttől függetlenül készíthető, mélysége csak az alkalmazott géptől függ, jól gépesített, építésekor nincs zaj és rázkódás, szemben a hagyományos mélyalapozási módokkal, telekhatáron, épületek közvetlen közelében (zárt sorú beépítésnél) építhető, alaprajza szabadon alakítható, a munkaterület kialakítása egyszerűbb. Hátrányai: a felület minősége nem mindig megfelelő, többnyire utómunkákat igényel, a résiszap okozta szennyeződéseket el kell távolítani, bizonyos esetekben előkészítő munkákra van szükség (pl. nyomás alatt vízadó rétegeknél, rosszul tömörített feltöltésben, feltáratlan csatornák, üregek környezetében).

16