Geotechnikai projektmenedzsment az Eurocode 7 szerint. Szepesházi Róbert

Átírás

1 Geotechnikai projektmenedzsment az Eurocode 7 szerint Szepesházi Róbert

2 A geotechnikai tevékenység európai szabályozása MSZE CEN ISO/TS Talajmintavétel technikai részletei MSZE CEN ISO/TS Laboratóriumi vizsgálatok technikai részletei MSZE CEN ISO/TS Terepi vizsgálatok technikai részletei MSZE CEN ISO/TS Talajvízmérések technikai részletei MSZ EN Geotechnikai vizsgálatok általános szabályai MSZ EN 1991 A tartószerkezeteket érı hatások MSZ EN 1998 Tartószerkezetek tervezése földrengésre MSZ EN Talajok és kızetek leírása, osztályozása MSZ EN Geotechnikai tervezés általános szabályai MSZ EN Betonszerkezetk tervezése Betonalapok és -cölöpök MSZ EN Acélszerkezetek tervezése Cölöpök MSZ EN XX YY Geomőanyagok vizsgálata MSZ EN Geomőanyagok alkalmazása MSZ EN XX YY Mélyépítési szerkezetek, termékek MSZ EN XX YY Speciális geotechnikai munkák kivitelezése MSZ EN Speciális geotechnikai szerkezetek vizsgálata

3 Az Eurocode 7-1 tartalma 1. Általános elvek 2. A geotechnikai tervezés alapjai 3. Geotechnikai adatok 4. Az építés mőszaki felügyelete, megfigyelés, fenntartás 5. Földmővek, víztelenítés, talajjavítás és talajerısítés 6. Síkalapok 7. Cölöpalapok 8. Horgonyzások 9. Támszerkezetek 10. Hidraulikus talajtörés 11. Általános állékonyság 12. Töltések

4 Az Eurocode 7-2 tartalma 1. Általános elvek 2. A talajvizsgálatok megtervezése 3. Mintavétel és talajvízmérések 4. Terepi vizsgálatok 5. Laboratóriumi vizsgálatok 6. Talajvizsgálati jelentés tárgy, követelmények, értékelés, felhasználás a fıbb vizsgálatokra mellékletekben sok hasznos korrelációs összefüggés és pl. cölöptervezéshez

5 Tartószerkezeti Eurocode-ok EN 1990 EC-0 A tartószerkezeti tervezés alapjai EN 1991 EC-1: A tartószerkezeteket érı hatások EN 1992 EC-2: Betonszerkezetek tervezése EN 1993 EC-3: Acélszerkezetek tervezése EN 1994 EC-4: Betonnal együtt dolgozó acélszerkezetek tervezése EN 1995 EC-5: Faszerkezetek tervezése EN 1996 EC-6: Falazott szerkezetek tervezése EN 1997 EC-7: Geotechnikai tervezés EN 1998 EC-8: Tartószerkezetek tervezése földrengésre EN 1999 EC-9: Alumíniumszerkezetek tervezése

6 EC fejezet A geotechnikai tervezés alapjai Tervezési állapot Határállapotok Tartósság Geotechnikai kategóriák Tervezési szempontok Tervezési módszerek

7 A tervezés alapkövetelménye Valamennyi geotechnikai tervezési állapotra vonatkozóan igazolni kell, hogy egyetlen, az EN 1990:2002-ben értelmezett és veszélyesnek vélelmezhetı határállapot túllépése sem következik be.

8 Tervezési állapot A tervezett építmény környezeti körülményeinek, saját méreteinek és anyagjellemzıinek az építés vagy az üzemelés közben kialakuló olyan együttese, melynek kialakulásakor a létesítmény vagy környezetének valamely teherbírási vagy használhatósági határállapota bekövetkezhet, ezért a jellemzık ezen együttesével leírható állapotot vizsgálni kell.

9 Teherbírási határállapot A tervezett szerkezet, a talaj vagy a környezı építmények valamely részének törés jellegő tönkremenetele, mely a szerkezet rendeltetésszerő használatát lehetetlenné teszi, s általában a szerkezetet használókat, ill. a környezetben lévıket is veszélyezteti. EQU az egyetlen merev testnek tekintett tartószerkezet vagy talajtömb állékonyságvesztése, melynek bekövetkezésekor az ellenállást a szerkezeti anyagok és a talaj szilárdsága nem befolyásolja jelentısen STR a tartószerkezet vagy a tartószerkezeti elemek, pl. a síkalapok, a cölöpök vagy az alapfalak belsı törése vagy túlzott alakváltozása, melynek bekövetkezésekor az ellenállást a szerkezeti anyagok szilárdsága jelentısen befolyásolja GEO a talaj törése vagy túlzott alakváltozása, melynek bekövetkezésekor az ellenállást a talaj vagy a szilárd kızet szilárdsága jelentısen befolyásolja UPL a tartószerkezet vagy a talaj egyensúlyvesztése a víznyomás (felhajtóerı) vagy más függıleges hatás miatti felúszás folytán HYD hidraulikus gradiens által a talajban okozott hidraulikus felszakadás, belsı erózió vagy buzgárosodás

10 Használhatósági határállapot A tervezett szerkezet, a talaj vagy a környezı építmények olyan mértékő elmozdulása, deformációja, mely annak rendeltetésszerő használatát megnehezíti vagy korlátozza.

11 Tartósság A talajba kerülı anyagok tervezésekor a következıket kell vizsgálni: beton esetén agresszív anyagok, például savak vagy szulfátok elıfordulása acél esetén a kémiai korrózió a talajvíz és az oxigén bejutása nyomán nyílt víznek kitett acélfalak felületi korróziója az átlagos vízszint táján repedezett vagy porózus betonba ágyazott acél pontkorróziója faanyagok esetén a gombák és aerob baktériumok oxigén jelenlétében kifejtett hatása szintetikus anyagok esetén az UV-sugárzás vagy az ózondegradáció öregítı hatása a hımérséklet és a feszültség együttes hatása kémiai bomlás másodlagos hatásai

12 A geotechnikai tervezés szempontjai, a tervezési állapotok és a határállapotok azonosítása Építmény, feladat funkció, rendeltetés, jelleg méret, elrendezés, tartószerkezetek típusa terhelés jellemzıi élettartam speciális sajátosságok Építési körülmények építési idıtartam, határidı, ütemezés technológiai kötöttségek minıségi követelmények vállalkozási sajátosságok korlátozások Talaj- és talajvízviszonyok geológiai adottságok talajrétegzıdés, talajjellemzık talajvízszint és ingadozása földrengésveszély speciális kedvezıtlen adottságok Helyszíni, környezeti adottságok meteorológiai, hidrológiai adottságok domborzat, növényzet a hely története szomszédos építmények, közmővek közlekedés, megközelíthetıség speciális veszélyek

13 Geotechnikai kategorizálás a várható geotechnikai nehézségek és kockázatok, illetve az alkalmazandó eszközök, eljárások alapján a talajkörnyezet a feladat, az építmény Együttesen értékelendık az alkalmazandó geotechnikai megoldások és eljárások a környezeti kölcsönhatások

14

15 Az Eurocode szerinti tervezés kockázati és megbízhatósági szintjei és kezelésük az igénybevételek módosító tényezıjével vagy a tervezés és/vagy a kivitelezés megfelelı ellenırzési szintjeivel Kárhányad szerinti és megbízhatósági osztály illetve ellenırzési szintek β megbízhatósági index minimális értékei 1 éves referenciaidıszak 50 éves referenciaidıszak Tönkremenetellel járó veszteség Igénybevételek módosító tényezıje K FI Jellemzık Tervellenırzés szintjei DSL Ajánlott minimális követelmények a számítások, a tervlapok és a mőszaki leírások ellenırzéséhez A helyszíni ellenırzés szintje IL Jellemzık Követelmények 3 CC3 RC3 DSL3 IL3 5,2 4,3 Az emberélet veszélyeztetése nagy, vagy a gazdasági, társadalmi vagy környezeti károk rendkívül jelentısek 1,1 Kibıvített ellenırzés Független ellenırzés: A tervezıtıl független szervezet által végzett ellenırzés Kibıvített ellenırzés Független ellenırzés 2 CC2 RC2 DSL2 IL2 4,7 3,8 Az emberélet veszélyeztetése közepes, vagy a gazdasági, társadalmi vagy környezeti károk jelentısek 1,0 Szokásos ellenırzés A felelıs tervezıtıl független személyek által végzett ellenırzés a mőködési szabályzat szerint Szokásos ellenırzés A mőködési szabályzat keretei között végzett ellenırzés 1 CC1 RC1 DSL1 IL1 4,2 3,3 Az emberélet veszélyeztetése csekély és a gazdasági, társadalmi vagy környezeti károk nem jelentısek vagy elhanyagolhatóak 0,9 Szokásos ellenırzés Önellenırzés: A tervezı által végzett ellenırzés Szokásos ellenırzés Önellenırzés

16 A geotechnikai tervezés módszerei Számításon alapuló tervezés Tervezés szokáson alapuló megelızı intézkedésekkel Tervezés modellkísérletek és próbaterhelések alapján A megfigyelési módszer alkalmazása

17 Ec fejezet A geotechnikai tervezés alapjai A számításon alapuló tervezés Karakterisztikus érték Tervezési érték Parciális tényezı

18 2. A geotechnikai tervezés alapjai 2.4. A számításon alapuló geotechnikai tervezés (2) A geotechnikában az altalaj állapotának ismerete függ az elvégzett geotechnikai vizsgálatok mennyiségétıl és minıségétıl. Ezen ismeretek megszerzése és a kivitelezés szakszerő irányítása sokkal fontosabb az alapvetı követelmények teljesítéséhez, mint a számítási modellek és a parciális tényezık pontossága.

19 EC fejezet Geotechnikai adatok A geotechnikai adatgyőjtés, vizsgálat célja, típusai

20 EC fejezet Geotechnikai adatok 1. A geotechnikai vizsgálatok általános követelménye Szolgáltatniuk kell az építés helyszínének és környezetének talaj- és talajvízviszonyaira vonatkozó mindazon adatokat, amelyek a lényeges talajtulajdonságok megfelelı jellemzéséhez és a tervezési számításokban felhasználandó talajparaméterek karakterisztikus értékeinek megbízható felvételéhez szükségesek.

21 EC fejezet Geotechnikai adatok 2. Elızetes vizsgálatok célja a hely általános alkalmasságát meg lehessen ítélni; alternatív helyeket lehessen választani, ha szükséges; a tervezett munkálatok nyomán várható változásokat meg lehessen becsülni; a tervezési és ellenırzı vizsgálatokat meg lehessen tervezni, beleértve a tartószerkezet viselkedését lényegesen befolyásoló talajzóna kiterjedésének azonosítását; az anyagnyerıket ha szükségesek ki lehessen jelölni.

22 3. Tervezési vizsgálatok Az információk célja EC fejezet Geotechnikai adatok az ideiglenes és végleges létesítmények megfelelı tervezése az építési módszer megtervezése az építés közben lehetséges bármely nehézség azonosítása Az információk tartalma a tervezett építés szempontjából lényeges, vagy az által befolyásolt talajzóna felépítését és jellemzıi a tartószerkezet teljesítıképességére kiható paraméterek

23 EC fejezet Mőszaki felügyelet, megfigyelés, fenntartás

24 Mőszaki felügyelet a körülmények és a kivitelezés megfelelnek-e a tervben feltételezettnek? Megfigyelés az építmény viselkedése építés és üzemelés közben megfelel-e a tervezettnek? Fenntartás milyen tevékenységek kellenek a tervezett viselkedés tartós biztosításához?

25 EC 7-1 Geotechnikai tervezés dokumentumai Talajvizsgálati jelentés Geotechnikai terv (Geotechnikai szakvélemény)

26

27

28 Tervfázisok TANULMÁNYTERV DISZPOZÍCIÓS TERV ENGEDÉLYEZÉSI TERV AJÁNLAKÉRİ VAGY TENDERTERV AJÁNLATI TERV KIVITELI TERV, ÉPÍTÉSI TERV MEGVALÓSULÁSI DOKUMENTUMOK ÜZEMELTETÉSI FENNTARTÁSI UTASÍTÁS KORSZERÜSÍTÉSI-HELYREÁLLÍTÁSI TERV

29 Káresetek tanulságai

30 2010. máj. szept. Az esık évadja! Felsızsolca Kolontár máj. szept. M6 127 km Dunaújváros A geotechnikai károk évadja: árvíz, gátszakadás, árokkimosódás, partfalomlás.

31 M1 58 km Esık és károk! Gyır máj.- szept. Gyırújbarát Bp. XIII. ker. M0 4,5 km M1 103 km Szádfalbedılés, rézsőhámlás, rézsősuvadás, háttöltéskimosódás, partfalomlás, forrás.

32 Csapadék május

33 Csapadék szeptember

34 M1 autópálya km szelvény 2010 május 18. rézsőhámlás

35 Óvintézkedések

36 Okkeresés

37

38 A víz útjai kifürkészhetetlenek?

39 Kézdi Talajmechanika I. lejtıbeli vízáramlás hatásának elemzése kritikus a lejtıvel párhuzamos szivárgás 1:1,5 hajlás esetén a kıszórás 40 %-os feltöltıdése már elég a csúszáshoz

40

41 Geomőanyagos talajtámfal és erózióvédelem

42 Megvalósult földmőbiztosítás

43 Bakony, Cuha-patak völgye

44 Cuha-patak 2010 május-június

45 M1 autópálya Cuha-híd május 19.

46 Magas cölöpösszefogás, burkolatlan meder, extrém vízhozam: talajkimosódás a cölöpgerenda alatt és a cölöpök között A mederburkolás elhagyható XY sk.

47 Állapotfelvétel

48 Cuha-patak vízfolyási jellemzıi a híd közelében hóolvadás és nagy nyári záporok idején kilép a medrébıl, torkolati szakaszán jelentıs a Duna visszaduzzasztó hatása, a meder erısen és egyenetlenül benıtt, híd alatti mederszelvényt 100 éves vízhozamra méretezték, a csatlakozó meder szelvényei 10 éves hozamra felelnek meg, a bal oldali árok jelentıs vízhozamú lehet.

49 Állapotfelvétel

50 Állapotfelvétel

51 Gyors ideiglenes helyreállítás

52 Gyors ideiglenes helyreállítás

53 Mederfelmérés

54 Ideiglenes helyreállítás stabilizálása

55 Ideiglenes helyreállítás stabilizálása

56 M0 autópálya km szelvény, Annahegy 2010 szeptemberi suvadás

57 2010 szeptemberi suvadás utáni állapotok

58 2009 nyara Építés közbeni hámlások, kisebb suvadások

59 2009 márciusi állapotok és vizsgálatok

60 Rétegszelvény

61

62 Vizesedések a rézsőn 2009-ben a földmunka kezdetén 2010-ben a csúszás elıtt

63 A csúszás kezdete 2010 szeptember 14.

64 A suvadás

65 Talajjellemzık

66 Rézsőstabilizálási terv

67 Rézsőstabilizálási munkálatok

68 Összegzés, kérdések,tanulságok, ajánlások Váratlanul nagy csapadékok következményei: nagy vízhozamok, gyors vízmozgások, magas és egyenlıtlen vízszintek, nagyobb víznyomások és nyomáskülönbségek, talajkimosódások, talajállapot-romlások. Elháríthatatlan természeti csapásokról van-e szó, avagy a nagyvizek kihozzák a tervezés, a kivitelezés és a mőszaki felügyelet apró hibáit, figyelmetlenségeit?

69 Az esettanulmányok tanulságai M km sz.: töltésrézső burkolatának lecsúszása burkolatlan kıanyag telítıdése után kialakult lejtıirányú szivárgás a csúsztató erıket megnövelte M1 Cuha-patak híd: háttöltés és úszólemez beszakadása a burkolatlan meder alatt kis takarással összefogott cölöpök közt bejutó víz a háttöltés anyagát kimosta M km sz.: bevágási rézső suvadása az építés alatti felszíni beszivárgás a vápaszerő agyagos felület nyírószilárdságát lecsökkentette

70 A víz volt az úr? Az önkritikus, önbízó, optimista mérnök válasza Nem! Elháríthattunk volna bizonyos hibákat, vagy legalább enyhíthettük volna a következményeiket. Tanulva belılük (is) javíthatjuk munkánkat, mert tudás, eszköz van hozzá. Az ilyen válaszok feltétele a hibázást is megengedı, félelemmentes légkör a hibát kiszőrı ellenırzési rendszerek a következményeket jól kezelı szerzıdések, biztosítások

71 Hétköznapi ajánlások (ábrándok?) A tervezés lényege az adekvát konstrukció és technológia megtalálása, csak utána jön, s kisebb jelentıségő a méretezés. Szakma vagy tudomány-e a mérnökség? Dolgozzunk csapatban, a legjobb szakember is elnézhet részleteket. Gyengébb, de nyitott, nem sértıdékeny szakemberek hibás javaslatainak kölcsönös kritikájából megszülethet a jó megoldás. Vizsgáljuk meg a tervet, keressük, hol következhet be baj, romlás, ha a körülmények kissé módosulnak, s miként védhetı ki a károsodás. Ami elromolhat, el is romlik. Ne monitoron tervezzünk, a veszélyek felismeréséhez egyszerre kell látni a szerkezetnek s környezetének az egészét és a részleteit is. Mérnökök a képzımővészetben: rajz fölé hajoló, okoskodó csoport. Ne féljünk tervünk bírálatától, a kritika óv és tanít. Ha megköpködsz, csípıbıl visszatüzelünk! Fizetessük meg a gondos tervezést, tervfelülvizsgálatot, kivitelezést, felügyeletet, monitoringot, küzdjünk az infrastruktúra fejlesztéséért! A katasztrófavédelem fejlesztése helyett inkább építsünk sokat s jól!

72 Tervezési filozófia, módszertan javítása, kiegészítése EC 7: tervezési állapotok felvétele mely körülmények egybeesésével következhetnek be határállapotok EC 7: tervezés megelızı intézkedésekkel a határállapotok elkerülése bevált konstrukciókkal EC 7: tervezési beszámoló minden feltevés, megfontolás, döntés részletes leírása minıségellenırzési és technológiai utasítások EC 0: tervellenırzés különbözı (ön-, céges és külsı) ellenırzési szintek alkalmazása Kockázatértékelés (szemléletének) alkalmazása a tervezésben veszélyazonosítás, a bekövetkezési valószínőségek vagy a káros következmények csökkentése, maradó kockázat kezelése Haváriaterv (a mőszaki tervben) a körülmények váratlan alakulása esetén teendı intézkedések Értékelemzés a tervezett ráfordítás mekkora új értéket hoz létre kissé több ráfordítás nem növelné-e ugrásszerően az értéket Benchmarking (összevetés a legjobb gyakorlattal) bevált megoldások győjtése, betervezése

73 Kockázatmenedzsment az alagútépítésben

74 Kockázatmenedzsment az alagútépítésben Kihívások 15 m feletti átmérı 4 m alatti takarás vonalvezetési kötöttségek sőrő beépítettség változó és gyenge talajok magas talajvíz biztonsági követelmények szállítási nehézségek talajfeltárási nehézségek maradványok a talajban Kockázatok Határidı túllépése Költség túllépése Baleset (emberélet, anyagi kár) Válaszok korszerő pajzsok (TBM) fejlıdı NATM (NÖT) pontosabb tervezés talajszilárdítás egyéb kisegítı megoldások cut and cover monitoring Kockázatkezelés Veszélyazonosítás Kockázatértékelés Kockázatcsökkentés Kockázatmegosztás Biztosítás

75

76

77

78

79 Nagy átmérőjű alagutak kis takarással, sűrű beépítés mellett szállítási nehézségekkel

80 Omlás süllyedés üregképzıdés gyenge talajokban

81 B e o m l á s o k

82 Nagy felszín alatti terek beépített folyópartokon gyenge talajban

83 Korszerő méretezési módszerek (3D FEM-analízis)

84 Felszínsüllyedések

85 Építés kombinált (nyílt pajzsos, bányászati) eljárásokkal és segédtechnológiákkal (talajszilárdítás, -fagyasztás)

86 Monitoring

87

88 Vállalkozói projektmenedzsment elemei a geotechnikában

89 Ajánlatadás feladatértelmezés a saját képességek tükrében információgyőjtés (kiíró, hely, talaj) kockázatértékelés (pénz, idı, mőszaki nehézségek) Szerzıdéskötés geotechnikai és idıjárási kockázatok megosztása a helyszín berendezése, szolgáltatásai átadás kritériumai (szakaszolás, fenntartás, utómunkák) garancia, szavatosság fizetési feltételek

90 Munkaelıkészítés technológiai terv (saját technológiák, alvállalkozók, beszállítók) organizációs terv (helyszín berendezése, ütemezés, kapacitások) minıségbiztosítási terv (eljárások, objektumok, eszközök) munkavédelem (általános és célzott képzés, eszközrendszer) haváriaterv (veszélyes üzem, nagy kockázatok) Kivitelezés folyamatos mőszaki felügyelet, kommunikáció

91 Átadás-átvétel mennyiség minıség (tervnek való megfelelés, átadási állapot) dokumentációk (megvalósulási dokumentum, talajinformációk) javítás, pótlás monitoring fenntartása

92 Utak geotechnikai vizsgálata földtani, hidrológiai tájékozódás talajadottságok, talajvízviszonyok, csapadékviszonyok, úttörténet tanulmányozása földút, rakott kı, portalanítás, szélesítés, aszfaltbeton, javítások helyszíni szemle: útállapot, károsodás, földmő és a környezet leírása, a földmő geometriájának felmérése méretek, deformáció talajfeltárások fúrásokkal rétegzıdés, talajvíz a pályaszerkezet és a földmő felsı részének nyílt feltárása szerkezet, altalaj leírása behajlásmérés a burkolaton sávonként két vonalban 50 m-enként rutin laborvizsgálatok: azonosítás, víztartalom speciális laborvizsgálatok: tömöríthetıség, nyírószilárdság, duzzadási jellemzık

93 Az útmérnök és a geotechnikus különbözı megközelítésmódja útkárok esetén útmérnök geotechnikus mérnök a tönkremenetel értelmezése szemléletmód jellemzıi forgalom okozta szabályos leromlás rendszerek, szabványok, típusmegoldások földmő romlása miatt bekövetkezett hiba egyedi esetek, szakértıi munka, speciális megoldások a megoldás tartománya szakaszokban, egy bizonyos idıszakra lokálisan, véglegesen preferált technológia erısítés aszfaltrétegekkel víztelenítés, teljes újjáépítés elsıdleges követelmény helyreállítás gyorsan, kis zavarással helyreállítás tartós megoldással

94 SIKERFAKTOROK Kollektív célképzés Idıtervezés Teammunka Megbízói kapcsolatok Az irányítók és a szakértık együttmőködése Célirányos kommunikáció Folyamatos ellenırzés és kézbentartás Váratlan helyzetek, problémák megoldásai