Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

Átírás

1 3.3. fejezet FELHASZNÁLT ALAPADATOK A tervezett épület alápincézett, földszint + 5 emeletes. Használati funkciója alapján irodaház. Tervezett szerkezete, monolit vasbeton pillérváz szerkezet, monolit vasbeton merevítő falakkal merevítve. A födémszerkezetek pontokon megtámasztott síklemez födémek. Az alátámasztó pillérek tengelytávolsága hosszanti irányban 6,0m, kereszt irányban 6,0m- 7,5m-5,4m, kiegészülve, 1,7m-es konzolos kinyúlású födémszakasszal, a földszinttől fölfelé. A födémlemezek tervezett vastagsága a pince felett 24cm, a többi szinten 22cm. A födémszerkezetek alul felül sík lemez szerkezetek. A födémeket támasztó pillérszerkezetek a pinceszinten 45x45cm-es keresztmetszettel készülnek, a földszinttől fölfelé a pillérek tervezett mérete 40*40cm. A homlokzati pillérek, szintén 40x40cm-es keresztmetszetűek, külső síkjuk a homlokzati peremgerendák külső síkjával színel. Az épületvázat, monolit vasbeton falak merevítik. A vasbeton falak minden esetben két vasbeton pillér között helyezkednek el, a körítő pincefalak vonalában, és az épület tengelyében elhelyezkedő lépcsőház két oldalán. Az alapozás 70 cm vastag monolit vasbeton lemezalap. A pincei határoló falak és merevítő falak vastagsága 30 cm. A pincében raktárak és gépészeti helyiségek vannak. A példában a lift- és egyéb süllyesztékektől, zsompoktól, szintugrásoktól eltekintünk. Az alaplemez és a pincei körítő falak weiße Wanne technológiával, külön felhordott szigetelés nélkül, vízátnemeresztő betonból készülnek. Jelen feladatban csak az alaplemezzel foglalkozunk, a falakat, pilléreket nem vizsgáljuk. Nem foglalkozunk a földrengés hatásaival sem A B C D E F G H I J 600 IRODA KÖZLEKEDÕ IRODA ábra: Általános emeleti alaprajz

2 3.3. fejezet ± ábra: Általános metszet 2. TALAJVIZSGÁLATI JELENTÉS- GEOTECHNIKAI ADOTTSÁGOK A Talajvizsgálati jelentést Bak Edina készítette, , készítéséhez az adategyeztető lap adatait és mellékleteit vette figyelembe. A Talajvizsgálati jelentés a jelen számítás melléklete. (jelen példatárban az időrendiségnek megfelelően az adategyeztető lap után és ezen számítást megelőzően található). A tervezett szerkezet a Talajvizsgálati jelentés elkészítését követően nem változott. A létesítmény szerkezeti kialakítása, a munkatér mélysége, a feltárt talajrétegződés ismeretében

3 3.3. fejezet 295 az MSZ EN :2006 szerint a 2. geotechnikai kategóriába sorolható (tervezővel egyeztetetten). A Talajvizsgálati jelentés alapján a tervezési terület talajrétegződése, talajvíz viszonyai: A talajrétegződése egyenletes a jelenlegi terepfelszínt alatt 1,6-3,1 m között változó vastagságú feltöltés alkotja, amely túlnyomóan homok anyagú, de egyes szintjein iszapos, kavicsszórványos, mészkőtörmelékes. A feltöltés alatt a terepszinttől számított 5,6-7,4 m mélységig eredeti településű agyagos iszap (clsi) réteg helyezkedik el. A rétegbe homokerek ékelődött be, amelyek a homoktartalom lokális feldúsulásának eredményeként települtek. A 2.F jelű fúrásban az agyagos iszap réteg alatt 1,8 m vastagságban iszapos homok (sisa) réteget tárt fel a fúrás. A fiatal öntéstalajok alatt feltárt terasz-üledéket kavicsos homok (grsa) és homokos kavics (sagr) képviseli. A középső miocén fekü képződmény szürke agyag (Cl) kifejlődésű összletének felszínét a fúrások 11,9-12,7 m közötti terepszint alatti mélységben érték el. Vízzáró, egyes szintjeiben mérsékelten vízvezető erősen homokos agyag. A Talajvizsgálati jelentés alapján a közötti időszakban készült fúrásokban a talajvíz nyugalmi szintje 5,28-6,25 m közötti terepszint alatt mélységben, 94,74 93,75 Bm. szintek között jelentkezett. Becsült maximális talajvízszint: A mértékadó talajvízszint: 97,5 Bm. 98,0 Bm. Az MSZ EN szerint a talajvíz az XA1 enyhén agresszív kitéti (környezeti) osztályba sorolható (SO és 600 mg/ dm 3 ). 3. ALKALMAZOTT SZABVÁNYOK, IRODALOM, SZOFTVEREK MSZ EN 1990:2002/A1:2008 Eurocode: A tartószerkezetek tervezésének alapjai MSZ EN 1990:2005 Eurocode: A tartószerkezetek tervezésének alapjai MSZ EN :2005 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások rész: Általános hatások. Sűrűség, önsúly és az épületek hasznos terhei MSZ EN :2005 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások rész: Általános hatások. A tűznek kitett szerkezeteket érő hatások MSZ EN :2005 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások rész: Általános hatások. Hóteher MSZ EN :2007 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások rész: Általános hatások. Szélhatás MSZ EN :2010 Eurocode 2: Betonszerkezetek tervezése rész: Általános és az épületekre vonatkozó szabályok MSZ EN :2005 Eurocode 2: Betonszerkezetek tervezése rész: Általános szabályok. Tervezés tűzterhelésre MSZ EN :2009 Eurocode 2: Betonszerkezetek tervezése. 2. rész: Betonhidak. Tervezési és szerkesztési szabályok MSZ EN :2006 Eurocode 7: Geotechnikai tervezés. 1. rész: Általános szabályok

4 3.3. fejezet 296 MSZ EN :2008 Eurocode 7: Geotechnikai tervezés. 2. rész: Geotechnikai vizsgálatok Deák György Erdélyi Tamás Fernezelyi Sándor Kollár László Visnovitz György: Terhek és hatások. Tervezés az Eurocode alapján, Springer Media Magyarország Kft., Budapest, Deák György Draskóczy András Dulácska Endre Kollár László Visnovitz György: Vasbetonszerkezetek. Tervezés az Eurocode alapján, Springer Media Magyarország Kft., Budapest, Szepesházi Róbert: Geotechnikai tervezés. Tervezés az Eurocode 7 és a kapcsolódó európai geotechnikai szabványok alapján, Business Média Magyarország Kft., Budapest, 2008 Zement-Merkblatt Hochbau H10: Wasserundurchlässige Betonbauwerke A végeselem számítások AxisVM programmal készültek. A süllyedésszámítás az AxisVM alaptest méretező moduljával készült. 4. ALKALMAZOTT ANYAGOK A szerkezet 3,31 m vízoszlop nyomásának kitett a mértékadó talajvíz szintjének alapján. A talajvíz a talajvizsgálati jelentés szerint három fúrás közül kettőben mg/l SO 4 2- szulfát tartalmú. Így az MSZ EN : és 2. táblázata alapján a beton XC4, XA1, a NAD 4.1 táblázat alapján pedig XV3(H) kitéti osztályba tartozik. A szabvány F1 és NAD F1 táblázata alapján az alkalmazott betonminőség C30/37. Ugyanezen szabvány NAD I1. táblázata alapján a szükséges betontakarás: c nom =c min +Δc dev =4,5+1,5=6 cm (a betonfedésbe erősítő műanyag hálót kell szerelni) A példában a fenti betonfedéssel számoltunk. A NAD I1. táblázata azonban csak tájékoztatás, attól megalapozott megfontolásokkal el lehet térni, csökkenteni lehet. Az MSZ EN pontja ugyanis nem tartalmaz kötelező előírásokat az XA1-XA3 és az XV3(H) kitéti osztály betonfedésére vonatkozóan, hanem az NA szerint a c min,dur értékét a környezet agresszivitásának mértéke alapján egyedileg is fel lehet venni. Az épület szerkezeti osztályát a 4.3.N táblázat alapján az 50 év tervezési élettartam S4 kiindulási értékre felvéve, és azt a felületszerkezeti jelleget figyelembe véve S3-ra csökkentve a 4.4.N táblázat alapján XC4 kitéti osztályra c min =2,5 cm adódik. Ehhez hozzáadva a (1) szerinti Δc dev =1 cm-t, c nom =3,5 cm adódik. Mivel nem az összes fúrásban volt észlelhető az agresszivitás, valamint a mért értékek is az agresszivitási kategória alsó tizedében vannak, 0,5 cm betontakarás növeléssel, c nom =4 cm betontakarással megfelelő tartósságot érhetünk el. Ezzel együtt az erősítő háló kivitelezést nehezítő alkalmazása is elkerülhető. A betonacél B GEOMETRIAI ELRENDEZÉS 0,00=100,0 mbf Az alaplemez befoglaló mérete raszter méret+2x20 cm mérettel, 54,40x19,8 m-rel lett modellezve. A lemezvastagság 70 cm. A lemez alatt 10 cm szerelőbeton készül.

5 3.3. fejezet ábra: Alaprajzi elrendezés 4. ábra: Alapozási sík az A-A rétegszelvényben

6 3.3. fejezet ábra: Alapozási sík a B-B rétegszelvényben 6. ALAPOZÁSRA JUTÓ TERHELÉSEK A szerkezetről a felszerkezet tervezése során az alaplemezt is tartalmazó térbeli modell készült. Így a pilléreken és a falakon lejövő terhek terhelési esetenként, karakterisztikus értékként meghatározhatók. Az állandó teher tartalmazza a szerkezet önsúlyát a pincepadló felett, valamint a burkolatok, a függesztett gépészeti terhek és a válaszfalak önsúlyát a pince feletti födémtől kezdve. A hasznos teher a térbeli modellbe szintenként a teljes felületet leterhelve volt beadva, ezt a teherelrendezést vettük figyelembe az alaplemeznél is. Amennyiben a pilléreket mértékadó teherelrendezéssel leterhelnénk ezeknél a pillér- és falterheknél nagyobb érték is kiadódik. Ezeket azonban elhanyagoljuk, mert: Az alaplemezre nem hat nagyobb teher, mint a teljes hasznos teher. Az állandó teher hasznos teher arány ennél az épületnél a felszerkezetből számítva %, amely az alaplemezzel együtt még inkább eltolódik az állandó teher javára, tehát a hasznos teher lokális növekedése kis mértékben jelentkezik a teljes terhelésben. A hasznos teher az MSZ EN (11) alapján csökkenthető lenne, ez a tényező jelen esetben α n =0,8. Így növelő és a csökkentő hatás a biztonság oldalán maradva kiegyenlíti egymást. A hóteher meghatározása egy teheresetből történt.

7 3.3. fejezet 299 A szélteher és az imperfekciók a térbeli modellre több teheresetben voltak feltéve. Ezeknek a terheknek a vízszintes összetevőit elhanyagoltuk, mert: A pincefalak megtámasztó hatása miatt az alaplemezre nem jut vízszintes erő. A maximális hatást okozó szélteherből, ill. imperfekciós teherből keletkező, az állandó teherhez viszonyított külpontosság a föld megtámasztó hatása nélkül is csak 24 cm a szélteher esetén és 3 cm az imperfekciók esetén. A fentiek miatt az egyes pillérekre, ill. falszakaszokra a különféle szél és imperfekciós teheresetekből mindig a maximális lefelé ható függőleges terhelést vettük figyelembe. pillér (kn) A/1 B/1 C/1 D/1 E/1 F/1 G/1 H/1 I/1 J/1 állandó hasznos hó szél imperfekció pillér (kn) A/2 B/2 C/2 D/2 E/2 F/2 G/2 H/2 I/2 J/2 állandó hasznos hó szél imperfekció pillér (kn) A/3 B/3 C/3 D/3 E/3 F/3 G/3 H/3 I/3 J/3 állandó hasznos hó szél imperfekció pillér (kn) A/4 B/4 C/4 D/4 E/4 F/4 G/4 H/4 I/4 J/4 állandó hasznos hó szél imperfekció fal (kn/m) 1/A-E 1/E-F 1/F-J 4/A-C 4/C-D 4/D-J A/1-2 A/2-4 J/1-3 J/3-4 állandó hasznos hó szél imperfekció falhossz (m) ,5 12,5 6 A terhelések parciális tényezői: fal (kn/m) E/1-2 F/1-2 lift/1 lift/e lift/f állandó hasznos hó szél imperfekció falhossz (m) 5 5 2,4 2,3 2,3 y 0 y 1 y 2 alaplemez állandó hasznos 0,7 0,5 0,3 hó 0,5 0,2 0,0 szél 0,6 0,5 0,0 imperfekció 1,0 1,0 0,0

8 3.3. fejezet 300 A talajvíz esetleges teherként, g Q =1,35 parciális tényezővel és y 0 =y 1 =y 2 =1,0 értékkel kerül be a számításba. 6. ábra: Hasznos teher Valamennyi terhet a fenti ábrán látható módon, vagyis a falterhet vonal menti teherként, a pillérterhet pontszerű teherként raktunk rá. Egy másik lehetőség lenne, hogy ezeket a terheket a lemez középvonaláig 45 szétterjedés figyelembe vételével felületen megoszló teherként hordanánk fel. Ekkor nem kapnánk kiugró nyomatéki és vasalási csúcsokat, de a terhek megadása több időbe kerülne. 7. ALKALMAZOTT KARAKTERISZTIKUS GEOTECHNI- KAI PARAMÉTEREK A talajfizikai jellemzőknek (geotechnikai paramétereknek) az alapok méretezéséhez szükséges karakterisztikus értékeit, a geotechnikus adatszolgáltatása tartalmazza. (Az Eurocode elveinek megfelelően a talajvizsgálati jelentés nem tartalmaz(hat) javaslatokat és a geotechnikai paraméterek karakterisztikus értékét is külön kell megállapítani (az épület szerkezete, terhelési viszonyai és az összes alapozást befolyásoló körülmény ismeretében), így a tartószerkezeti tervező kérésére - ha azt szükségesnek ítéli - egy külön dokumentum (pl. jegyzőkönyv, adatszolgáltatás, stb.) készülhet a geotechnikai tervező által). A geotechnikus adatszolgáltatása alapján a rétegek talajfizikai jellemzőinek karakterisztikus értékei az alábbiak, amelyek a laboratóriumi és terepi vizsgálatok eredményire, illetve az ezekből származtatott értékekre, valamint a tervezett alapozási módra tekintettel kerültek megállapításra: Feltöltés térfogatsűrűség [γ k ] 1,70 t/m 3 súrlódási szög [ k ] 23 kohézió [c k ] 0 összenyomódási modulus [Es] 5,0 MN/m 2

9 3.3. fejezet 301 Agyagos iszap (clsi), Iszapos homok (sisa) térfogatsűrűség [γ k ] 2,0 t/m 3 súrlódási szög [ k ] 13 kohézió [c k ] 30 kn/m 2 összenyomódási modulus [Es] 9,0 MN/m 2 Kavicsos homok (grsa) térfogatsűrűség [γ k ] 1,10 t/m 3 (talajvíz alatt) súrlódási szög [ k ] 33 kohézió [c k ] 0 kn/m 2 összenyomódási modulus [Es] 41 MN/m 2 Homokos kavics (sagr) térfogatsűrűség [γ k ] 1,10 t/m 3 (talajvíz alatt) súrlódási szög [ k ] 35 kohézió [c k ] 0 kn/m 2 összenyomódási modulus [Es] 55 MN/m 2 Agyag (Cl) (felső átlagos 2 méteres zóna) térfogatsűrűség [γ k ] 2,0 t/m 3 súrlódási szög [ k ] 19 kohézió [c k ] 60 kn/m 2 összenyomódási modulus [Es] 10,5 MN/m 2 Agyag (Cl) ( merev, kemény zónája) térfogatsűrűség [γ k ] 2,0 t/m 3 súrlódási szög [ k ] 21 kohézió [c k ] 80 kn/m 2 összenyomódási modulus [Es] 65 MN/m 2 rétegvastagság felső sík (mbf) (m) szint r (kn/m 3 ) f ( ) c (kn/m 2 ) E (N/mm 2 ) homok feltöltés 100,00 2,05 0,00 17,0 23,0 0,0 5,0 Agyagos iszap (clsi) 97,95 4,15-2,05 20,0 13,0 30,0 9,0 iszapos homok (sisa) 93,80 1,20-6,20 20,0 13,0 30,0 9,0 kavicsos homok (grsa) 92,60 3,10-7,40 11,0 33,0 0,0 41,0 homokos kavics (sagr) 89,50 1,40-10,50 11,0 35,0 0,0 55,0 agyag (Cl) 88,10 2,00-11,90 20,0 19,0 60,0 10,5 agyag (Cl) 86,10-13,90 20,0 21,0 80,0 65,0 A rétegvastagságokat a talajvizsgálati jelentés két metszetéből szerkesztettük a lemez közepe alatt. A becsült maximális talajvízszint 97,5 mbf, a mértékadó ennél 50 cm-rel magasabban, 98,0 mbf van. Ez az alaplemez alsó síkján 3,31 m vízoszlopnyomást jelent. 2- A talajvíz a talajvizsgálati jelentés szerint három fúrás közül kettőben mg/l SO 4 szulfát iont tartalmaz, így az MSZ : táblázata alapján XA1 kitéti osztályba sorolható.

10 3.3. fejezet AZ ÁGYAZÁSI TÉNYEZŐ MEGHATÁROZÁSA Az ágyazási tényező meghatározására a tervezési feladatok során a feladatok jellegétől függően eltérő módszerekkel lehetséges, a megfelelő számítási módszer kiválasztása azonban nem mindig egyértelmű. Jelen feladat megoldásában a hazai gyakorlatban is elterjedt végeselemes program került használásra a számítások során (AxisVM). A modell kialakításának egyik legjelentősebb feladata a talaj modellezése. Az egyszerűbb modellekben a talajt síkbeli tartóként, egymástól független, szorosan fekvő, azonos vagy esetleg változó állandójú rugókkal helyettesítjük. E módszer fő hiányossága, hogy az ágyazat különböző pontjaiban ható talajreakciók kölcsönhatásait figyelmen kívül hagyja. Ennek megoldására a feltételezett talajrugók között kapcsolatokat lehet beiktatni. Így két független paraméterrel, az ágyazási tényezővel és a kapcsolatoknál fellépő rugalmas állandóval jellemezhetjük a talaj viselkedését. Úgy tekinthető, mintha a rugók egy vékony rugalmas membránnal lennének összekötve. A mérnöki gyakorlatban az eljárás bonyolultsága és a számításhoz szükséges membránjellemzők bizonytalan meghatározása miatt általában egyparaméteres, egyszerű rugalmas ágyazású modellt használnak. A rugalmas ágyazású szerkezetek alapeleme a rugalmasan ágyazott gerenda, térbeli vizsgálat esetén a rugalmasan ágyazott lemez. A rugalmas ágyazást alapul vevő számításoknál igen fontos az ágyazási tényező helyes meghatározása. Az ágyazási tényező a talaj fizikai tulajdonságaitól függ elsősorban, de hangsúlyozni kell, hogy nem tekinthető talajjellemzőnek. Értéke nemcsak a talaj minőségétől és mechanikai tulajdonságaitól, hanem a terheléstől, az alaplemez méreteitől és az alap alatt összenyomódó talajrétegek vastagságától is függ. A számítási módszerek közül a pontos, illetve pontosított süllyedésszámítás alkalmazása javasolt. Ekkor kiindulásként egy q 1 talpfeszültség eloszlást veszünk fel a terhek eloszlása alapján. Steinbrenner módszerével az alap alatti talajfeszültségek számíthatóak, s meghatározható az m 01 határmélység. A határmélységig összegzett részleges alakváltozások adják s 1 süllyedést, amivel az első C 1 = q 1 /s 1 ágyazási tényezőket számítjuk. A talaj szerkezet kölcsönhatás analízisét C 1 ágyazási tényezővel elvégezve q 2 talpfeszültség eloszlást számítjuk, majd evvel a korrigált talpfeszültséggel az előbbiek szerint újraszámítjuk a süllyedést, majd az ágyazási tényezőt. Ezt az eljárást addig ismételjük, amíg a kiindulási és az újraszámított talpfeszültség közel azonos nem lesz (q i+1 = q i ). A számítások nagy méretű lemez esetében csak interaktív módon lehetséges, folyamatos adatszolgáltatás szükséges a tervezők között, mivel az ágyazási együttható a talpfeszültség és az abból számított süllyedés hányadosaként értelmezhető és ezek egymás függvényei, és eloszlásuk semmiképpen sem egyenletes (értékük nem állandó). A lemezalap süllyedésének megbízható számítása közismerten nehéz feladat; pontossága kétes. A talaj összenyomódásának rugalmasságtani alapon való meghatározása csak erős közelítés lehet, és az elméleti összefüggések csupán megszorítások mellett érvényesek. A bizonytalan feltevések mellett hibák adódnak a talaj heterogén voltából, a mintavételezésből, a laboratóriumi vizsgálatokból. A süllyedések veszélyességének foka függ: a süllyedések nagyságától és egyenlőtlenségétől, az épületszerkezet érzékenységétől, a süllyedés időbeli kialakulásától.

11 3.3. fejezet 303 A derékszögű négyszög alaprajzú alaptestek alatt keletkező feszültségek számítására többféle elméletet is használ a nemzetközi szakmai gyakorlat. E számítások eredményei szerint - egyenletes terhelés esetén - a középpont süllyedése a legnagyobb, az oldalvonalak közepén már kisebb, és sarokpontoké a legkisebb. A "féltér" felszínének ilyen meggörbülését csak végtelen hajlékony alapok követhetnék; a végtelen merev alapok viszont megtartják eredeti alakjukat, átlagos süllyedésük pedig az említett süllyedéseknek valamilyen súlyozott átlaga lesz. Bizonyos pontokban tehát ugyanakkora ez az átlagos süllyedés, mint a végtelen hajlékony alap besüllyedése. Ha a feszültségeket eleve valamelyik karakterisztikus pont alatt számítjuk ki, és a süllyedésszámításhoz ezt használjuk fel, akkor az így nyert süllyedési érték egyaránt tekinthető a hajlékony és a merev alap alatti átlagos süllyedésnek is. (A karakterisztikus pontra vonatkoztatott átlagos süllyedés független az alap merevségének mértékétől.) A süllyedésszámítás során figyelembe kell venni, hogy a bizonyos mélységben lévő alapsík feletti talaj az önsúlya hatására már komprimálta az alatta lévő rétegeket; vagyis a kiemelésre kerülő felszín alatti talaj önsúlyával csökkenthető - süllyedésszámításkor - a talpfeszültség. Ez egy 2-3 szintes mélygarázs esetében már jelentős érték (sok esetben az épület átlagos karakterisztikus terhelése kisebb, mint a kitermelendő földtömeg súlya). A talpfeszültségeloszlást az épület merevsége, illetve a lemez merevsége-hajlékonysága is befolyásolja. A Winklertől származó ágyazási tényező segítségével való méretezés feltételezi, hogy az alaptest alatt egy (x, y) helyen a (x, y) talpfeszültségek és a talajösszenyomódások között lineáris kapcsolat írható fel: x, y C s x, y. Az ágyazási tényezőt a összefüggés alapján lehet meghatározni, ahol: - a talpfeszültség, s - a lemez süllyedése. C a Magából a képletből következik, hogy az ágyazási tényező nem állandó, hanem - egyebek között - a terhelésnek is függvénye. Egyenletesen terhelt lemezek alatt pl. középen adódik a legnagyobb süllyedés, így a C a = /s összefüggés értelmében a széleken nagyobbnak kell lennie a C a értékeinek, mint középen. Meghatározásához ismerni kell tehát a talpfeszültségek és a süllyedések nagyságát a terhelő felület különböző pontjaiban. Jelen példában egy 5,31 m takarású, 18,90x54,40 alapterületű, 0,7 m vastag lemez méretezését kell megoldanunk. A kvázi állandó terhekből meghatározásra került a lemez alján számított átlagos talpfeszültség, mely 112,4 kpa. A méretezés során a vb. lemez helyén kitermelt feltöltés súlyát is figyelembe vettük. A határmélységet Jegorov elmélete szerint B/2- nél húztuk meg (Jegorov szerint egy min. 10 méter széles, döntően kötött talajokon álló lemez esetén a határmélység 2/3B-re vehető, míg szemcsés talajok esetén B/2-re). a s Az átlagos talpfeszültségből Kany módszerével kézi számítással is meghatároztuk a karakterisztikus pont alatti feszültségeloszlást, melynek során a kitermelt talaj súlyát is figyelembe vettük.

12 3.3. fejezet 304 A határmélység 18,9/2=9,45 m A süllyedés a határmélységig számolt feszültségi ábra terület és az összenyomódási modulus karakterisztikus értéke hányadosaként számítható rétegenként: s átl =12,5 mm Az ágyazási tényező meghatározásához egy süllyedésszámítást végeztünk az AxisVM alaptest méretező moduljával is. Egy 5,31 m takarású, 18,90x54,40 alapterületű, 0,7 m vastag alaptest süllyedését számítottuk ki a terhek karakterisztikus kombinációjából. A karakterisztikus kombináció G állandó +Q hasznos volt, amihez a program - mivel a kombináció SLS típusú volt - az alaplemez súlyának karakterisztikus értékét adja hozzá. A karakterisztikus érték képzésénél nem vettük figyelembe a szél, a hó és az imperfekció hatását, mivel ezek értéke viszonylag kicsi, és a 2.5. szerint nem is egy teherállásból származnak. Jelen számításban nem vettük figyelembe az alaplemezen ható hasznos terhet, de a gyakorlatban számolni kell vele, bár a teljes terheléshez képest csak kis százalékot jelent. A ható függőleges erő karakterisztikus értéke így kn. Az alaptest alatti átlagos feszültség: σ=115906/(18,9*54,4)=112,4 kn/m 2. Az Axis az alapozási síkon ható terhelést (beleértve az alaptest súlyát, valamint a visszatöltés súlyát, mely a programban jelen esetben 0-ra lett állítva) csökkenti a kiemelt talaj súlyával. Az így kapott feszültségből a központosan nyomott alaptest közepe alatt Boussinesq- Steinbrenner nyomán számítja z mélységben a terhelésből származó feszültségeket. Az eltérő vastagságú, sűrűségű és összenyomódási modulusú rétegeket helyettesítő rétegvastagságok segítségével homogenizálja, majd a rétegeket 10 cm-enként további rétegekre bontja. Ezeknek a rétegeknek az összenyomódásit számítja a réteg alján és a tetején számított terhelésből származó többletfeszültség hatására, majd ezeknek az értékeit összegzi az adott rétegig, vagy a határmélységig. A határmélység irodalmi adatok alapján nagy kiterjedésű alaptest esetén az alaptest szélességének felére vehető. Az itt kapott süllyedés: s 9,45 m =14,2 mm 7. ábra: Süllyedés számítás Axissal Az ebből számított ágyazási tényező: C=σ/s=112,4/0,0142=7915 kn/m kn/m 3

13 3.3. fejezet 305 Állandó ágyazási tényezőből egyenletes talpfeszültség esetén egyenletes süllyedés adódna az alaplemez alatt. A valóságban azonban ebben az esetben is az alaplemez a közepén a feszültséghalmozódás miatt jobban süllyed. Ezért a szélső negyedekben C szélső =1,6*c átlag =1,6*7900=12640 kn/m 3 a belső területen pedig C belső =0,8*c átlag =0,8*7900=6320 kn/m 3 értékkel számolunk. 8. ábra: Az ágyazási tényező alkalmazása Az így felvett ágyazási tényezőkkel a lemezalap alatt a 9. ábra szerinti süllyedések adódnak a 112,4 kn/m2 egyenletes terhelés hatására. 9. ábra: Süllyedés egyenletes 112,4 kn/m 2 esetén

14 3.3. fejezet 306 Nagyméretű lemezek esetén indokolt lehet a korábbikban ismertetett (8.pontban) pontos, illetve pontosított süllyedésszámítás alkalmazása, a különböző terhelésű lemeztartományok pontosabb méretezése érdekében, a pillérekkel együttdolgozó lemezmezők és a terheletlen lemezmezők közötti alakváltozás különbségek vizsgálata, szükség esetén a lemez részterületeire vonatkozó ágyazási tényezők felülvizsgálata. 9. AZ ALAPLEMEZ VASALÁSÁNAK MEGHATÁROZÁSA (STR) 9.1. Alapháló meghatározása Mivel az épület külön szigetelés nélkül, weiße Wanne technológiával készül, a repedéstágasság korlátozásának kritériumait a Zement-Merkblatt Hochbau H10: Wasserundurchlässige Betonbauwerke alapján vesszük figyelembe. A 3. táblázat alapján a vízoszlop magasság/szerkezeti vastagság arány i=h víz /d szerkezet =3,31/0,7=4,73<10 Így a repedéstágasság határértéke 0,2 mm. Az alapháló meghatározása az MSZ EN :2010 (7.1) összefüggése alapján A s,min =k c *k*f ct,eff *A ct /σ s kc=1,0 (tiszta húzás) k=0,66 (interpolálással) f ct,eff =f ct,m =2,9 N/mm 2 A ct =70*100/2=3500 cm 2 σ s =500 N/mm 2 A s,min =1*0,66*0,29*3500/50=13,4 cm 2 /m Alkalmazva: Ø14/10/10 alapháló alul-felül (A s =15,39 cm 2 /m) A szükséges vasalások ábráiban a Ø14/10 vasaláson felül az alábbi szintvonalakat tüntettük fel: Ø14/10+Ø10/10=23,24 cm 2 /m Ø14/10+Ø12/10=26,70 cm 2 /m Ø14/10+Ø14/10=30,78 cm 2 /m A belső oldal kitéti osztálya XC1, a külső oldal kitéti osztálya XC2, XA1. Így a szükséges betontakarás a belső oldalon c nom =c min +Δc dev =10+10=20 mm a külső oldalon c nom =c min +Δc dev =45+15=60 mm A 60 mm-es betonfedésbe erősítő műanyag hálót kell szerelni.

15 3.3. fejezet Szükséges vasalások 10. ábra: Alsó x irányú szükséges vasalás 11. ábra: Alsó y irányú szükséges vasalás 12. ábra: Felső x irányú szükséges vasalás

16 3.3. fejezet F/3 tengelyi alsó vasalás 13. ábra: Felső y irányú szükséges vasalás Ebben a feladatban részletesen vizsgálni csak az F/3 tengelyben levő vasalásokat fogjuk. Mivel a pillérekről lejövő terheléseket pontszerűen raktuk rá az alaplemezre, nyomatéki csúcsok keletkeztek, amiket ki kell egyenlíteni. A kiegyenlítést a DIN 1045 gombafejekre vonatkozó előírásai alapján végezzük, vagyis a pillér fölött 2*0,1*L és ennek a sávnak a két oldalán egy-egy 0,1*L sávban a nyomatékok, ill. a szükséges vasalások átlagát számítjuk. A sávszélességek az alábbiak: 0,1*6,0=60 cm (y iránnyal párhuzamosan) 0,1*6,0=60 cm (x iránnyal párhuzamosan a fal felőli oldalon) 0,1*7,5=75 cm (x iránnyal párhuzamosan az épület belső oldalán) 14. ábra: F/3 pillér alsó x irányú szükséges vasalás

17 3.3. fejezet ábra: F/3 pillér alsó y irányú szükséges vasalás 16. ábra: F/3 pillér alsó x irányú szükséges vasalás metszete 17. ábra: F/3 pillér alsó y irányú szükséges vasalás metszete

18 3.3. fejezet 310 Az alkalmazandó vasalások a metszetek alapján: y irányban (a vasak hossza 2,50 m) a pillérre szimmetrikus 1,20 m széles sávban Ø14/10+Ø14/5=46,17 cm 2 /m > 40,84 cm 2 /m ettől a sávtól kifelé cm széles sávban Ø14/10+Ø14/7,5=35,92 cm 2 /m > 23,47 cm 2 /m ettől a sávtól kifelé cm széles sávban Ø14/10+Ø10/10=23,74 cm 2 /m > 15,74 cm 2 /m x irányban (a vasak hossza 4,00 m) a pillérre aszimmetrikus cm széles sávban Ø14/10+Ø14/5=46,17 cm 2 /m > 36,29 cm 2 /m ettől a sávtól kifelé 75 ill. 60 cm széles sávban Ø14/10+Ø14/10=30,78 cm 2 /m > 20,68 cm 2 /m A repedéstágasság igazolását az alkalmazott vasalással a terhelések gyakori kombinációjára kell elvégezni az MSZ EN :2010 NA6.2. pontja alapján. Az alkalmazott vasalásokkal a repedéstágasság a pillér keresztmetszetén kívül 0,2 mm Megfelel. 18. ábra: F/3 pillér alatti repedéstágasságok

19 3.3. fejezet I J közötti x irányú felső vasalás Ebben a feladatban részletesen vizsgálni csak az I J tengelyek közötti x irányú felső vasalásokat fogjuk. 19. ábra: Felső repedéstágasságok az alaphálóval 20. ábra: Felső repedéstágasságok az alaphálóval+ø14/ ábra: Felső repedéstágasságok az alaphálóval+ø14/20+ø14/20

20 3.3. fejezet 312 Látható, hogy a Ø14/10/10 alapháló plusz a két elrendezésben alkalmazott Ø14/20 pótvasalás 0,16 mm repedéstágasságot eredményez, tehát megfelel. A minimális talajfeszültségek ábrájából látható, hogy kis felületen húzófeszültség keletkezik. 22. ábra: Minimális talajfeszültségek Emiatt a húzófeszültséget okozó kombinációra (állandó + 1,5*szél + 1,35*imperfekció + 1,35*talajvíz) a rugókban a húzóerőt kiiktató másodrendű számítást kellene végezni. Mivel azonban itt a talaj húzófeszültsége csak kis felületen és csekély mértékben befolyásolja a felső vasalást, így a másodrendű számítástól eltekintünk F/3 tengelyi átszúródás vizsgálat Az F/3 tengelyen lejövő erő tervezési értéke: N d =1,35*2438+1,5*1060+1,5*0,5*43+1,5*0,6*21+1,5*1,0*5=4940 kn A lemez hasznos magassága: d=70-6-1,4=62,6 cm A pillér mérete a=b=45 cm. Az a+2*3*d=45+2*3*62,6=421 cm széles sáv vasmennyiségei: x irányban 1,35*46,17+1,20*30,78+1,66*15,39=124,8 cm 2 y irányban 1,20*46,17+1,20*35,92+1,20*23,74+0,61*15,39=136,3 cm 2 A fajlagos vasmennyiség = (124,8+136,3)/(2*421*62,6)=0,495 % A talpfeszültség a pillér alatt átlagosan a biztonság javára 120 kn/m 2

21 3.3. fejezet 313 ANYAGJELLEMZŐK: BETON: C 30/37 f ck = 3 kn/cm 2 f ctm = 0,29 kn/cm 2 E cm = 3200 kn/cm 2 gc= 1,5 ACÉL: S500 f yk = 50 kn/cm 2 E s = kn/cm 2 gs= 1,15 x 0 = 0,493 KERESZTMETSZETI JELLEMZŐK: a= 45,0 cm (pillér méret) b= 45,0 cm (pillér méret) h= 70,0 cm (lemezvastagság) d= 62,6 cm (átlagos hasznos vastagság) A sla = 210,64 cm 2 (a+2*3d sáv vasmennyisége) A slb = 210,64 cm 2 (b+2*3d sáv vasmennyisége) IGÉNYBEVÉTELEK: V Ed = 4 940,00 kn b= 1,15 (közbenső pillér 1,15; szélső 1,4; sarok 1,5)) p d = 120,00 kn/m 2 TEHERBÍRÁS: n Ed = 0,50 kn/cm 2 (fajlagos nyírőerő az oszlop kerületén) n Rd,max = 0,53 kn/cm 2 (felvehető maximálisfajlagos nyírőerő; 0,5*n*f cd ) BEVASALHATÓ ELLENŐRZÉSI KERESZTMETSZET l= 125,20 cm (távolság a pillér szélétől=2*d) 1,00 (kerület csökkentő tényező áttörés miatt) u 1 = 966,26 cm (kerület) V Ed = 4 795,63 kn (nyíróerő) n Ed,l = 0,08 kn/cm 2 (fajlagos nyírőerő a kerületen) n Rd,C = 0,05 kn/cm 2 (vasalás nélkül felvehető nyírőerő) NYÍRÁSI VASALÁS SZÜKSÉGES NYÍRÁSI VASALÁS SZÜKSÉGES HOSSZA l out = 170,00 cm (távolság a pillér szélétől) 1,00 (kerület csökkentő tényező áttörés miatt) u out = 1 247,60 cm (kerület) V Ed = 4 200,55 kn (nyíróerő) n Ed,out = 0,05 kn/cm 2 (fajlagos nyírőerő a kerületen) n Rd,C = 0,05 kn/cm 2 (vasalás nélkül felvehető nyírőerő) NYÍRÁSI VASALÁS NEM KELL l 0 = 76,10 cm távolságig a pillér szélétől vasalás szükséges (l out -2d) SZÜKSÉGES VASMENNYISÉG AZ ELSŐ KÖRÖN l= 30,00 cm (távolság a pillér szélétől) 1,00 (kerület csökkentő tényező áttörés miatt) a= 90,00 (vas hajlásszöge) s r = 30,00 cm (vasak sugárirányú távolsága, ha csak 1 kör van 1,5d) u 01 = 368,40 cm (kerület) V Ed = 5 557,99 kn (nyíróerő) A sw = 36,32 cm 2 alkalmazva 24Φ14=36,96 cm 2 SZÜKSÉGES VASMENNYISÉG A MÁSODIK KÖRÖN l= 60,00 cm (távolság a pillér szélétől) 1,00 (kerület csökkentő tényező áttörés miatt) a= 90,00 (vas hajlásszöge) s r = 30,00 cm (vasak sugárirányú távolsága, ha csak 1 kör van 1,5d) u 02 = 556,80 cm (kerület) V Ed = 5 391,45 kn (nyíróerő) A sw = 31,24 cm 2 alkalmazva 24Φ14=36,96 cm 2

22 3.3. fejezet 314 A harmadik kör vasalása a csökkenő szükséges vasmennyiség ellenére konstrukciós okokból azonos a 2. körrel. Mivel a nyíróerő V Ed >1/3*V Rd,max, sőt majdnem eléri a felvehető maximális nyíróerőt, így a MSZ EN : (3) alapján a nyírást teljes egészében kengyelekkel kell felvenni. 23. ábra: Kengyelezés kialakítása

23 3.3. fejezet TALAJELLENÁLLÁSOK VIZSGÁLATA (GEO) 10.1.Talajtörés vizsgálata 24. ábra: Maximális talajfeszültségek A tervezési módszer az MSZ EN : és NA9.1 szerinti 2. tervezési módszer. A parciális tényezők kombinációja A1 + M1 + R2. Így a hatásokra g G =1,35 g Q =1,5 A talajparaméterekre g M =1,0 Talajtörési ellenállásra g R,v =1,4 Elcsúszási ellenállásra g R,h =1,1 Látható, hogy az alapterület ~90 %-án a talajfeszültségek tervezési értéke 200 kn/m 2 alatt van, csak a falak alatt emelkedik 300 kn/m 2 környékére. A külső sarkokban a maximum igen kis alapterületen q Ed =482 kn/m 2. Az ágyazási tényező meghatározásához is felhasznált Axis modellből 2. tervezési módszer alapján q Rd =552 kn/m 2, tehát a talajtöréssel szembeni ellenállás megfelelő. Az elcsúszást a 2.5 alatti megfontolások miatt nem vizsgáltuk.

24 3.3. fejezet Alakváltozások vizsgálata 25. ábra: Süllyedések A maximális süllyedés a gyakori teherkombinációból 24,5 mm. Ez még a különálló alapokon nyugvó szokványos tartószerkezet esetében eltűrhető 50 mm határt (MSZ EN :2006 H melléklet (4)) sem éri el, és nyilvánvaló, hogy az épület közmű csatlakozásainak kialakításánál sem okozhat nehézséget, tehát megfelel. A relatív elfordulás a J/4 sarokpont és I/3 pillér között (24,5-7,3)/8724=0,0019<0,002, tehát az MSZ EN :2006 NA1 táblázat első sora alapján megfelel. 11. FELÚSZÁS VIZSGÁLATA (UPL) Felhajtóerő 54,40*19,80*3,31*10=35653 kn A parciális tényező G,ds t=1,0 A felúszást akadályozó erőként a biztonság javára csak a vasbeton szerkezet önsúlyát vesszük figyelembe, a pince oldalfalain fellépő súrlódások és a burkolatok súlyának elhanyagolásával. Alaplemez 54,40*19,80*0,7*25,0 =18849 kn Pincefal 4,26*0,3*25,0*2*(54,40+19,80) = 4741 kn Pincei pillérek 16*4,26*0,45*0,45*25,0 = 345 kn Pince feletti födém 54,40*20,40*0,24*25,0 = 6658 kn Földszinti pillérek 40*3,78*0,4*0,4*25,0 = 604 kn Földszint feletti födém 54,40*20,40*0,22*25,0 = 6103 kn 1. emeleti pillérek 40*3,28*0,4*0,4*25,0 = 524 kn 1. emelet feletti födém 54,40*20,40*0,22*25,0 = 6103 kn kn A parciális tényező G,ds t=0,9 0,9*43927=39534 kn>1,0*35653=35653 kn A szerkezet tehát az 1. emelet feletti födém elkészülte után a felúszással szemben kellő biztonsággal rendelkezik.

25 6.2. fejezet ELŐZMÉNYEK, KIINDULÁSI ADATOK 1.1. A feladat rövid leírása Mint ahogyan a fejezet bevezetőjében is utaltunk rá, a kétszintes irodaház alapozása két verzióval kerül bemutatásra. Ebben a 6.2-es fejezetben térszíni vb. lemezalapozás kerül kidolgozásra. A részletes leírásokat, adatokat lásd a 6.1-es fejezetben Alapadatok A szerkezet, alaprajzok, metszetek Mint már említettük, az épület (fel)szerkezete, kialakítása a 6.1 fejezetben bemutatottakhoz képest nem változott. A teljesség kedvéért megismételjük a 6.1-es pontban közölteket. Az épület szerkezete hagyományos, Porotherm falazattal és monolit vb. födémekkel. Az építmény alapterülete kb. 500 m 2. A ±0,00 szint a 100,1 mbf. szinten van. Az építész alaprajzok és metszetek a következő (1-2.jelű) ábrákon láthatóak. Megjegyezzük, hogy az 1.ábrán látható metszeteken még az építész tervező előzetes elképzelése látható az alapozásra vonatkozóan. 1. ábra: Építész metszetek Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal

26 6.2. fejezet ábra - Építész alaprajzok Előzetes terhelések az alapadat szolgáltatáshoz A geotechnikai vizsgálatokhoz szükséges alapadat-szolgáltatáshoz ugyanúgy a tájékoztató nagyságú fal- és pillérterheket adjuk meg, mint a 6.1-es fejezetben tettük a sáv- és pontalapozáshoz, de egy átlagos, ΣV/A [kn/m 2 ] felületi terhelést is megadunk. Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal

27 6.2. fejezet 487 falszakasz jele hossza (m) becsült teher (kn/fm) össz. (kn) 15 47, , , , , , , , ,2 5, ig 20, , , ig 15, P P P P P összesen ΣV(kN): Terület A (m2) 47,7 10,2 487 Átlagos előzetes terhelés a lemezalap tetején (kn/m2) 43,92 1. táblázat: Előzetes teher adatszolgáltatás lemezalapozás esetén ΣV/A = kn/m 2 Alkalmazott anyagok: Aljzatbeton C 8/10 8-X0-F1 Vasalt alaplemez betonja C 25/30-32-X0-F2 Betonacél B Geotechnikai kategorizálás A talajvizsgálati jelentés során a geotechnikai kategória már megállapításra került, a két tervező (geotechnikai és tartószerkezeti) egyeztetése által. A talajvizsgálati jelentés készítése óta új, nem ismert körülmény nem merült fel, így a felülvizsgálat változást nem okozott. Ennek megfelelően megismételjük a talajvizsgálati jelentésben ezzel kapcsolatban leírtakat. A geotechnikai kategória mindkét alapozási verzió esetén megegyezik. Figyelembe véve az építési helyszín földtani-és hidrogeológiai adottságait, geodéziai viszonyait, az építési környezet beépítettségét, valamint a tervezett épület kialakítását, szerkezetét, terhelési adatait, az MSZ EN : 2006 szerint a tervezett építmény az 2. geotechnikai kategóriába sorolható. Indokolja a 2.kategória alkalmazását (és nem elegendő 1.kategóriát alkalmazni) a pillérterhelések nagyságrendje, valamint a térfogatváltozó agyag altalaj. Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal

28 6.2. fejezet Felhasznált szabványok, szakirodalom MSZ EN 1990:2005 Eurocode: A tartószerkezetek tervezésének alapjai MSZ EN :2005 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások rész: Általános hatások. Sűrűség, önsúly és az épületek hasznos terhei MSZ EN :2005 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások rész: Általános hatások. Hóteher MSZ EN :2007 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások rész: Általános hatások. Szélhatás MSZ EN :2010 Eurocode 2: Betonszerkezetek tervezése rész: Általános és az épületekre vonatkozó szabályok MSZ EN :2005 Eurocode 2: Betonszerkezetek tervezése rész: Általános szabályok. Tervezés tűzterhelésre MSZ EN :2006 Eurocode 7: Geotechnikai tervezés. 1. rész: Általános szabályok MSZ EN :2008 Eurocode 8: Tartószerkezetek tervezése földrengésre. 1. rész: Általános szabályok, szeizmikus hatások és az épületekre vonatkozó szabályok Deák György Erdélyi Tamás Fernezelyi Sándor Kollár László - Visnovitz György: Épületek tartószerkezeteinek tervezése az EUROCODE alapján : Terhek és hatások. Bertelsmann Springer Magyarország Kft. Budapest, Deák György Draskóczy András Dulácska Endre Kollár László - Visnovitz György: Vasbetonszerkezetek Tervezés az EUROCODE alapján. Springer Média Magyarország Kft. Budapest, január Szepesházi Róbert: Geotechnikai Tervezés az EUROCODE 7 és a kapcsolódó európai geotechnikai szabványok alapján. Business Média Magyarország Kft. Budapest, szeptember Széchy: Alapozás II. (Műszaki Könyvkiadó, 1963) 1.5. Az alapok felső síkjára jutó terhelések (GEO és STR határállapotra) Geometriai elrendezés (rajz): 3. ábra: A számításnál felhasznált sávalap és pontalap hivatkozások Az alaplemez v=35cm vastag síklemez, a liftsüllyesztékkel a feladatban nem foglalkoztunk Táblázatos teherösszegzés Terhek és hatások Megegyezik a sáv-és pontalapoknál használtakkal. (lásd 6.1-es fejezet ének es pontjában) Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal

29 6.2. fejezet Teherkombinációk Megegyezik a sáv-és pontalapoknál használtakkal. (lásd 6.1-es fejezet ének es pontjában) Teherösszesítés alaplemez méretezéshez: 2. táblázat: Teherösszesítés alaplemez ellenörzéséhez Teherösszesítés alaplemez ellenörzéshez az alaplemez felső síkjára, karakterisztikus érték Lemezalapozás Tetőszintről Emeletről Faltest neve Állandó teher Hasznos Állandó teher Hasznos Önsúly+ Burkolat Falazat terhe 1. em Önsúly+ Burkolat Falazat terhe földszint Teherösszesítés alaplemez süllyedésszámításhoz: Válaszfal +gépészet [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] 1-2 faltest 9,78 7,20 1,05 6,37 6,00 0,81 2,56 29,35 4, faltest 27,36 7,29 2,92 17,38 7,40 2,22 7,03 59,42 12,18 8 faltest 0,00 9,15 0,00 33,75 9,30 3,46 13,69 52,20 17,15 9 faltest 0,00 9,15 0,00 34,30 9,30 3,53 13,92 52,75 17, faltest 27,56 7,29 2,94 17,40 6,10 2,22 7,05 58,35 12,21 15 faltest 9,81 9,15 1,05 6,89 9,30 0,88 2,77 35,14 4, faltest 19,71 7,80 2,13 12,83 7,87 1,64 5,16 48,21 8,93 19 faltest 62,42 14,00 6,73 40,65 14,23 5,18 16,32 131,30 28,23 20 faltest 71,28 9,15 7,50 41,25 9,30 5,10 16,89 130,97 29,50 21 faltest 44,62 9,15 4,82 17,11 9,30 2,19 6,92 80,18 13,93 22 faltest 69,05 9,15 7,26 40,70 9,30 4,80 15,90 128,20 27,96 23 faltest 35,50 9,15 3,84 11,55 9,30 4,46 4,68 65,50 12, faltest 23,61 7,80 2,55 15,39 7,87 1,96 6,17 54,67 10,68 Pillér neve Pillér önsúly Pillér önsúly [kn] [kn] [kn] [kn] [kn] P P P P P táblázat: Teherösszesítés alaplemez süllyedésszámításához Teherösszesítés süllyedésszámításhoz az alaplemez felső síkjára, karakterisztikus érték Lemezalapozás Tetőszintről Emeletről Állandó teher Hasznos Állandó teher Hasznos Faltest Falazat Falazat neve G Q Önsúly+ Önsúly+ Válaszfal terhe terhe Burkolat Burkolat +gépészet 1. em földszint [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] [kn/m] 1-2 faltest 9,78 7,20 2,38 6,37 6,00 0,81 2,70 29,35 2, faltest 27,36 7,29 6,61 17,38 7,40 2,22 7,40 59,42 6,42 8 faltest 0,00 9,15 0,00 33,75 9,30 3,46 14,26 52,20 7,74 9 faltest 0,00 9,15 0,00 34,30 9,30 3,53 14,51 52,75 7, faltest 27,56 7,29 6,64 17,40 6,10 2,22 7,42 58,35 6,44 15 faltest 9,81 9,15 2,39 6,89 9,30 0,88 2,92 35,14 2, faltest 19,71 7,80 4,81 12,83 7,87 1,64 5,43 48,21 4,71 19 faltest 62,42 14,00 15,22 40,65 14,23 5,18 17,18 131,30 14,90 20 faltest 71,28 9,15 16,95 41,25 9,30 5,10 17,74 130,97 15,51 21 faltest 44,62 9,15 10,90 17,11 9,30 2,19 7,28 80,18 7,64 22 faltest 69,05 9,15 16,40 40,70 9,30 4,80 16,71 128,20 14,73 23 faltest 35,50 9,15 8,67 11,55 9,30 4,46 4,93 65,50 8, faltest 23,61 7,80 5,76 15,39 7,87 1,96 6,50 54,67 5,64 Pillér neve Pillér önsúly Pillér önsúly [kn] [kn] [kn] [kn] [kn] P P P P P G Q Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal

30 6.2. fejezet HELYSZÍNI VISZONYOK A vizsgált telek Budapesten, a XI.kerületben, található. A vizsgált telek közel sík, beépítetlen, de a környezet szinte teljesen beépített. Az egyik szomszédos telken a telekhatáron egy épület áll, mely zártsorúan csatlakozik egyik oldalról a tervezett épülethez. 3. TALAJVIZSGÁLATI JELENTÉS GEOTECHNIKAI ADOTTSÁGOK A Talajvizsgálati jelentés készítője Dr. Móczár Balázs (GeoExpert Kft.), kelte október 20. A tartószerkezeti tervező kérésére az alapozás tervezéséhez egy Geotechnikai adatszolgáltatás is készült a geotechnikai tervező által (dátuma: november 5.). A talajvizsgálati jelentés 3 db 6 méteres kisátmérőjű fúrás, 2 db 6 m-es dinamikus verőszondázás (DPH), 2 db alapfeltárás, valamint a laboratóriumi vizsgálatok eredményeit alapul véve került összeállításra. A talajvizsgálati jelentés és a geotechnikai adatszolgáltatás alapján összefoglaljuk a geotechnikai viszonyokat. A közel sík terepfelszín alatt 0,5-0,8 méter vastag, vegyes, építési törmelékes, homokos feltöltés van. A feltöltés alatt egységesen egy sárgásbarna, rozsdafoltos, kőszórványos (lejtőtörmelékes) kövér agyagot tártak fel. Az agyag kemény konzisztenciájú, nehezen fúrható, tömör állapotú. Lejtőtörmelék 4-5 méteres mélység alatt gyakorlatilag nem volt észlelhető. A feltárt agyag a laboratóriumi vizsgálatok (és környékbeli tapasztalatok alapján) erősen térfogatváltozó tulajdonságú. Összefüggő talajvízzel nem kell számolni, réteg-és szivárgó vizekkel azonban bármely szinten megjelenhetnek. A szomszédos épület betonalapjainak alapozási síkja a terepszint alatt kb. 2 méterre található. 4. A SZÁMÍTÁSOK SORÁN ALKALMAZOTT GEOTECH- NIKAI PARAMÉTEREK KARAKTERISZTIKUS ÉRTÉ- KEI A Geotechnikai adatszolgáltatás alapján a karakterisztikus geotechnikai paraméterek felvételének szempontjai és értékei az alábbiak. Vb. lemezalapozás esetén - figyelembe véve a vb. lemez szélességét - a várható lehatási mélység 5-7 méter. Az agyagréteg tulajdonságai ebben a talajzónában közel egységesnek mondhatóak. A talajvíz nem játszik szerepet. A várható hatástávolság alapján a teherbírás ellenőrzésénél és a süllyedésszámításnál az agyagréteg geotechnikai paramétereinek (talajfizikai jellemzőinek) karakterisztikus értékei a laboratóriumi-és terepi vizsgálatok eredményei, illetve az ezekből származtatott értékek alapján - figyelembe véve a tervezett alapozási módot az alábbiak: Feltöltés (Mg): γ = 18.0 kn/m 3 Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal

31 6.2. fejezet 491 Kövér agyag (Cl): γ = 20.5 kn/m 3 φ k = 14 o c k = 55 kn/m 2 E s = 13 MN/m 2 5. AZ ALAPOZÁS MÉRETEZÉSE 5.1. A választott alapozási mód, alkalmazott számítási eljárások Mint korábban többször is kiemeltük, ebben a fejezetben egy térszíni vb. lemezalapozás került kidolgozásra. A 35 cm vastag vb. lemezalap alá min. 50 cm vastag homokos kavics vagy zúzottkő ágyazat kerül. A vb. lemez ellenőrzését végeselem-programmal (AXIS) a tartószerkezeti tervezők végezték, az ágyazási tényezőt a geotechnikai tervező számította Lemezalap méretezése Terhek Az alaplemezre ható terheknél, az adott szerkezetből érkező teher, a szerkezet tényleges geometriai méretének megfelelő megoszló teherrel került az alaplemezre Az ágyazási tényező meghatározása Az ágyazási tényező meghatározása lemezalapok esetén a mai napig kritikus feladat (és sok vitára ad okot mind a geotechnikai, mind a tartószerkezeti tervezők körében), így a konkrét feladat kidolgozása, bemutatása előtt röviden összefoglaljuk az ágyazási tényező meghatározásnak nehézségeit, problémáit, alapelveit. A tartószerkezeti tervezők által leggyakrabban használt végeselemes programokban a talaj hatása, ellenállása egy rugalmas alapon számított ágyazási tényezővel (együtthatóval) adható meg. Annak meghatározásához azonban ismerni kell a - leggyakrabban hajlékony - lemezek alatti feszültségeloszlást és az abból számítható süllyedéseket, melyek természetesen a terhelés eloszlásának és nagyságának a függvénye. Mivel az ágyazási együttható az talpfeszültség és az abból számított süllyedés hányadosaként értelmezhető és ezek egymás függvényei, így az ágyazási tényező meghatározása egy nagyobb lemez esetében csak iteratív módon lehetséges és eloszlása semmiképpen sem egyenletes (értéke nem állandó). A lemezalap süllyedésének megbízható számítása közismerten nehéz feladat; pontossága kétes. A talaj összenyomódásának rugalmasságtani alapon való meghatározása csak erős közelítés lehet, és az elméleti összefüggések csupán megszorítások mellett érvényesek. A bizonytalan feltevések mellett hibák adódnak a talaj heterogén voltából, a mintavételezésből, a laboratóriumi vizsgálatokból. A süllyedések veszélyességének foka függ: a süllyedések nagyságától és egyenlőtlenségétől, az épületszerkezet érzékenységétől, a süllyedés időbeli kialakulásától. A derékszögű négyszög alaprajzú alaptestek alatt keletkező feszültségek számítására többféle elméletet is használ a nemzetközi szakmai gyakorlat. E számítások eredményei Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal

32 6.2. fejezet 492 szerint - egyenletes terhelés esetén - a középpont süllyedése a legnagyobb, az oldalvonalak közepén már kisebb, és sarokpontoké a legkisebb. A "féltér" felszínének ilyen meggörbülését csak végtelen hajlékony alapok követhetnék; a végtelen merev alapok viszont megtartják eredeti alakjukat, átlagos süllyedésük pedig az említett süllyedéseknek valamilyen súlyozott átlaga lesz. Bizonyos pontokban tehát ugyanakkora ez az átlagos süllyedés, mint a végtelen hajlékony alap besüllyedése. Ha a feszültségeket eleve valamelyik karakterisztikus pont alatt számítjuk ki, és a süllyedésszámításhoz ezt használjuk fel, akkor az így nyert süllyedési érték egyaránt tekinthető a hajlékony és a merev alap alatti átlagos süllyedésnek is. (A karakterisztikus pontra vonatkoztatott átlagos süllyedés független az alap merevségének mértékétől.) A rugalmas ágyazást alapul vevő számításoknál igen fontos az ágyazási tényező helyes meghatározása. Az ágyazási tényező a talaj fizikai tulajdonságaitól függ elsősorban, de hangsúlyozni kell, hogy nem tekinthető talajjellemzőnek. Értéke nemcsak a talaj minőségétől és mechanikai tulajdonságaitól, hanem a terheléstől, az alaplemez méreteitől és az alap alatt összenyomódó talajrétegek vastagságától is függ. Megemlítendő az is, hogy a süllyedésszámítás során figyelembe kell venni, hogy a bizonyos mélységben lévő alapsík feletti talaj az önsúlya hatására már komprimálta az alatta lévő rétegeket; vagyis a kiemelésre kerülő felszín alatti talaj önsúlyával csökkenthető - süllyedésszámításkor - a talpfeszültség. Ez egy 2-3 szintes mélygarázs esetében már jelentős érték (sok esetben az épület átlagos karakterisztikus terhelése kisebb, mint a kitermelendő földtömeg súlya). A talpfeszültségeloszlást az épület merevsége, illetve a lemez merevsége-hajlékonysága is befolyásolja. A Winklertől származó ágyazási tényező segítségével való méretezés feltételezi, hogy az alaptest alatt egy (x, y) helyen a (x, y) talpfeszültségek és a talajösszenyomódások között lineáris kapcsolat írható fel: x, y Ca s x, y. Az ágyazási tényezőt a C a s összefüggés alapján lehet meghatározni, ahol: σ - a talpfeszültség, s - a lemez süllyedése. Ismeretes, hogy az ágyazási tényező nem állandó, hanem - egyebek között - a terhelésnek is függvénye. Egyenletesen terhelt lemezek alatt pl. középen adódik a legnagyobb süllyedés, így a C a = σ/s összefüggés értelmében a széleken nagyobbnak kell lennie a C a értékeinek, mint középen. Meghatározásához ismerni kell tehát a talpfeszültségek és a süllyedések nagyságát a terhelő felület különböző pontjaiban. Jelen példában egy kb. 10 méter széles és 50 méter hosszú vb. lemez méretezését kell megoldanunk. A kvázi állandó terhekből meghatározásra került a lemez alján számított átlagos talpfeszültség, mely 35,74 kpa. A méretezés során a vb. lemez helyén kitermelt feltöltés súlyát, mint talpfeszültség csökkentő hatást elhanyagoltuk. Az átlagos talpfeszültségből Kany módszerével meghatároztuk a karakterisztikus pont alatti feszültségeloszlást. A határmélységet Jegorov elmélete szerint 2/3B-nél húztuk meg (Jegorov szerint egy min. 10 méter széles, döntően kötött talajokon álló lemez esetén a határmélység 2/3B-re vehető, míg szemcsés talajok esetén B/2-re). A feszültségábra a 4.ábrán látható. Kétszintes irodaépület alapozása lemezalappal