III. Útmutató a támfaltervezési rajzfeladathoz 1. Földnyomás meghatározása Alkalmazható módszerek: Rebhann-tétel (ha δ φ feltétel teljesül), Poncelet szerkesztés, ngesser görbés eljárás. 1.1 Rebhann tétel alkalmazása önsúlyra Meghatározandó a mértékadó (kritikus) csúszólap, amely a következő feltételt kielégítő AC szakasz: area ABC = area ACD. (area ABC : az ABC pontok által meghatározott háromszög területe.) A leszakadó földtömeg önsúlyából származó aktív földnyomási erő: a,γ p e = γ 2 1. ábra 1.2. Rebhann tétel alkalmazása felszini egyenletesen megoszló (felületi) terhelés esetén 1.2.1. A felszíni egyenletesen megoszló terhelésnél a csúszólap helyzete változatlan (a leszakadó földtömeg önsúlya figyelembevételével meghatározott csúszólapot alkalmazzuk). A többlet földnyomás ( a,q ) lineáris interpolációval számítható: Q i a, q = a,γ, ahol Qi = y q 28
Vízszintes ( ε = 0 ) és ferde ( ε > 0 ) térszín esetén is alkalmazható a módszer. 1.2.2. gyenértékű térfogatsúly alkalmazása A csúszólap meghatározásához alkalmazandó kritérium: ( area ABC ) γ + Q i = ( area ACD ) γ, Q i támadáspontja: BC / 2 2. ábra A leszakadó földtömeg súlyából és a felszínen egyenletesen megoszló teherből származó együttes földnyomási erő: p e 2 a, γ+ q = γ', amiből + Q, = a,γ = a,γ+ q a,q a,γ+ q i Qi + Q i, a) vízszintes térszín esetén: b) ferde ( ε > 0 ) térszín esetén: 2 q γ' = γ + H 2 q cos ε sin β γ' = γ + H sin (β ε) A földnyomási erők támadáspontjai minden esetben: x ( γ ) = H / 3 ; x ( q ) = H / 2. 1.3. Vonalas terhelés figyelembevétele A vonalas teherből származó földnyomás: 29
támadáspontja: m = m / 3 P a, P = a,γ = a,q Qi, A feladat készítése során az 1. ábrán látható vektorábrát is meg kell rajzolni!! A mértékadó csúszólap felvételének helyességére - a szögtámfal esetén - ügyelni kell. A helyes felvétel az - pontok összekötésével kapható (5. ábra). Későbbiekben a fallal együttdolgozó földtömeg vagy háttöltés figyelembevétele során az -F-H pontok által határolt földtömeg számítandó. 2. Támfal keresztmetszeti méretezése 2.1. A támfal magasságát (H) a feladatkiírásban szereplő, megtámasztandó földtömeg magassága adja meg, vagyis H = h + t. A támfal alsó síkja a szilárd altalajon helyezkedik el. 2.2. Alapszélesség meghatározása (csak a súlytámfal esetén) Követelmény: az eredő (R) az AK alapsík belső harmada külső szélén (M pont) haladjon át. Az eredő támadáspontja az A pontra felírt nyomatékból: x R vagy = a l + x N x R = a,v x N + x Több részföldnyomás esetén: x R = ( a,v x N ) + x A b szélességet mindaddig változtatjuk, amíg teljesül a 2 x R b 3 feltétel. 30
3. ábra A 2.2.-ben foglaltak szerkesztési eljárással (4. ábra) is megkaphatók, de ellenőrzésképpen ekkor is fel kell írni a nyomatékokat és meg kell vizsgálni a feltétel teljesülését. 4.ábra Szögtámfal esetén a feladatlapon szereplő arányoknak megfelelően a 5. ábra alapján kell a méreteket felvenni (ez az ábra található a feladatlapon is). setleges méretkorrekcióra, (amely az alapszélesség megváltoztatását jelentheti, hiszen a magassági méretezéshez minden kiinduló információ ismert) a kiborulásvizsgálat eredményének ismeretében kerül sor (k < 1 esetében). Az esetleges alapszélesség megnövelése után (ha a fal, leszakadó földtömeg irányába eső méretét változtatjuk) már nem szükséges a mértékadó csúszólap újbóli megkeresése, de az állékonysági visszaellenőrzés minden korrekció után elvégezendő (pl. ha változik a fallal együttdolgozó földtömeg vagy háttöltés súlya, s ezáltal a nyomatéka is). 31
5. ábra 3. A helyzeti állékonyság ellenőrzése ( ) Igazolni kell a F k teljesülését az alábbi esetekre: ( + ) F - kiborulás - elcsúszás - felúszás (ezt a rajzfeladatban nem vizsgáljuk!) ahol: - F (-) a stabilizáló erőknek vagy hatásoknak a megfelelő biztonsági (csökkentő) tényezővel szorzott értéke, - F (+) az állékonyság ellen ható erőknek vagy hatásoknak a megfelelő biztonsági (növelő) tényezővel szorzott értéke. Teljesítendő feltétel: k = 1 32
A rajzfeladatban alkalmazandó biztonsági tényezők: rő, hatás α c α n csökkentő tényező növelő tényező Aktív földnyomás - a talaj önsúlyából - 3/2 - felszíni teherből - 5/4 Passzív földellenállás 1/2 - Súrlódás az alapsíkon 2/3 - Súly (támfal) 9/10 3.1. Kiborulás α c fal x fal k = 1, szögtámfalnál a számláló bővül egy talaj x talaj értékkel. α l n a 6. ábra 33
A rajzfeladatban ha k < 1, mindkét támfaltípus esetén az alapméret növelésével járunk el. A méretváltoztatás után a biztonság értéke újból számítandó. Súlytámfalnál alkalmazható pl. az 5/a. megoldás. Ha az a,γ hatásvonala a 0,1 b-nél felvett forgáspont alá esik, nyomatéka stabilizáló hatású, akkor stabilizáló erőként vesszük figyelembe 3.2. lcsúszás Feltételezzük, hogy az altalaj teherbírása (szikla, cementált, kemény altalaj) elegendő ahhoz, hogy ne alaptörés, hanem elcsúszás következzen be. αc tg δ k = α [ + + ] + α talaj 1 n ah,γ n ah,q,p q,p ahol av az aktív földnyomási erők függőleges, ah a vízszintes összetevője. fal av 7. ábra A rajzfeladatban, ha k < 1, súlytámfal esetében az alapsík megdöntése, szögtámfal esetében stabilizáló fog vagy küszöb tervezésére kerül sor. 34
Szögtámfal esetén ügyeljünk arra, hogy az a erőket a fallal együttdolgozó talaj (vagy háttöltés) hátoldalának figyelembevételével, annak normálisával δ szöget bezáróan vegyük fel. A 4. ábrán látható, 01-0,2 H magasságú küszöb pontos méretét φ = 12, c = 55 kpa, és γ = 19 kn/m 3 talajfizikai jellemzők figyelembevételével határozzuk meg, oly módon, hogy α c = 0,5 csökkentő tényezővel számítható pr (Rankine féle passzív földellenállás) elegendő stabilizáló hatást jelentsen, vagyis teljesüljön, hogy: αc k = p,r + tg δ α n [( + ) α + α ] fal a,γ,h + α k = 1 feltételezésével az p,r -ben szereplő ismeretlen l küszöbmagasság számítható. Az p,r felírásához, ill. a függőleges feszültségi ábra felrajzolásához a 4. pontbeli szélső talpfeszültség [mint felszini teher] alkalmazható. talaj n q,p c a;q,p c a,v 1 8. ábra Súlytámfal esetén az alapsík megdöntésének (vizszintessel bezárt) ω szögét kell meghatározni úgy, hogy teljesüljön a k 1 feltétel. Az ABC terület növekmény a 2. pontban meghatározott méretekhez adódik hozzá. sin ω+ αc k= α cos n a,γ tg δ [ cosω + a sin ( δ + ω) ] ( δ + ω) + αn a,q,p cos( δ + ω) q,p 1 35
9. ábra Mindkét állékonysági vizsgálat esetére vonatkozik, hogy szögtámfal alkalmazásakor a felírandó erők és nyomatékok hányadosa esetén a stabilizáló hatások között (a hányados számlálójában) a támfallal együttdolgozó föld (háttöltés) súlyát ( t ) illetve nyomatékát is szerepeltetjük (lásd 1. pontban leírtak). A stabilitást a támfalak esetében kihorgonyzással is biztosíthatjuk. (zt a rajzfeladatban nem alkalmazzuk.) 4. Talpfeszültségek számítása Feltételezzük a α c ill. α n ' σ h σ állapotot. A fal és a erőket itt az alapértékükkel és ne az tényezőkkel szorozva vegyük figyelembe. A talpfeszültségek számításához a súlyerőkből (szögtámfalnál a fal és a vele együttdolgozó talaj súlya, súlytámfalnál a támfal súlya [ f ]) és az aktív földnyomási erőkből [ a ]származó eredő erő [R] komponenseire van szükség: 10. ábra 36
( I ) e b 6 σ σ ' " = N 6 e (1± ) b b ( II ) σ ' = e = 2 N, b b 6 " σ = 0 ( III ) b ekv b e 6 = 3 c σ' = 2 N, 3 c σ " = 0 11. ábra Feltétel: b c, (bekv 6 MSZ15002 [ ] b ) 2 37
5. Víztelenítés 12. ábra 1. beton folyóka, 2. szivárgótest - homokos kavics - kavics - kőrakat 3. geotextília (min. 250 g/m 2 nem szőtt textília), 4. geoműanyag lapszivárgó 5. dréncső 6. háttöltés Szivárgó folyóka lejtése: min. 1,5 %, a víz 30 m támfalhosszig annak a (két) végén kivezethető. Hosszabb falak esetében, vagy kivezetési lehetőség hiányában a víz a támfalon átvezetendő. A mintaszelvényen ezt ábrázoljuk! Támfal előtt árok nem lehet, csupán folyóka alakítható ki. A támfal mintakeresztszelvényét és a víztelenítési megoldást a kiadott mintaszelvények alapján kell elkészíteni! A fenti ábra csak tájékoztató jellegű! A mintakeresztszelvényen a folyóka kialakítást részletrajz formájában (M 1:10, M 1:20) külön is közölni kell. 6. Tartalmi és formai követelmények A tervnek a következőket kell tartalmaznia: Tartalomjegyzék: 38
1. kiindulási adatok, 2. földnyomás meghatározása, 3. fal méretezése (csak súlytámfalnál), 4. helyzeti állékonyság vizsgálata, 5. talpfeszültségek számítása és ábrázolása, 6. mintakeresztszelvény, méretekkel, anyagjelöléssel, víztelenítési megoldással. A tervet különálló A/4 formátumú lapokon, a mintaszelvényt A/4 formátumú műszaki rajzlapon (elegendő) ceruzával, de rajzszerű gondossággal, a vonalvastagságok megfelelő alkalmazásával, feliratozással kell elkészíteni és dossziéban beadni. épi számításnál is beadandók a részletszámítások, ebben az esetben beadásnál röviden be kell számolnia az alkalmazott program felépítéséről, illetve a számítás tartalmáról, igazolva, hogy jártas a témában. Ne felejtsük el a tartalomjegyzéket és kiindulási adatok felvételét. A kiindulási adatokat egy arányos ábrán (lásd a feladatlap hátoldalát) kell felvenni a kiadottak alapján, feltüntetve minden terhet, talajjellemzőt és méretet. Melléklet: minta keresztszelvény példák. 39