Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Geotehnikai Tanszék Geotehnika (BMEEOGTAT14) Gyakorlati segédlet a BME Építőmérnöki Kar nappali tagozatos BS hallgatói részére Összeállította: Dr. Takás Attila Ez a jegyzet Takás Attila szerzői műve, amelyet a szerző a BME Geotehnika. tárgy tanórájának hivatalos tananyagaként állított össze 01-ben. A tananyagot a BME Geotehnikai Tanszékén a tanszék dolgozói oktatási élból használják, a tanulók közt szétosztják. Minden egyéb, a szerzői jogi törvény által szabad felhasználásként meg nem engedett felhasználás tekintetében a szerző fenntartja magának a jogot, hogy a felhasználásra engedélyt adjon. Ettől eltérő felhasználás illetve e figyelmeztetés eltávolítása a törvény értelmében szerzői jogsértésnek minősül. Budapest, 013. 1.
TARTALOMJEGYZÉK 1. RÉZSŰÁLLÉKONYSÁG SZÁMÍTÁSA... 4 1.1. VÉGES ELEMEK MÓDSZERE: SZÁMÍTÁS A PLAXIS PROGRAMMAL... 5 1.. ELLENŐRZÉS HAGYOMÁNYOS MÓDSZEREKKEL: A GEO-SLOPE PROGRAM ALKALMAZÁSA... 5. GABION FAL TERVEZÉSE... 6.1. VIZSGÁLANDÓ HATÁRÁLLAPOTOK... 6.. PARCIÁLIS TÉNYEZŐK A TARTÓSZERKEZETI (STR) ÉS GEOTECHNIKAI (GEO) HATÁRÁLLAPOTOK VIZSGÁLATÁHOZ... 6.3. GABION FAL MÉRETEZÉSE A GAWAC PROGRAMMAL... 7.3.1. I. Kombináió (1. számítás): Elsúszás és kiborulás vizsgálata... 7.3.. II. Kombináió (. számítás): Külső stabilitás vizsgálata... 8 3. KIHORGONYZOTT CÖLÖPFALAS MEGTÁMASZTÁS... 8 3.1. KÖZELÍTŐ (KÉZI) SZÁMÍTÁS... 9 3.. A HORGONYZOTT, HÉZAGOS CÖLÖPFAL JELLEMZŐI... 11 3.3. SZÁMÍTÁSI LÉPÉSEK A PLAXISBAN... 11 4. AZ EUROCODE-BAN LEGGYAKRABBAN HASZNÁLT RÖVIDÍTÉSEK ANGOL ÉS MAGYAR MEGNEVEZÉSEI... 11 5. SZABVÁNYOK... 1 6. FELHASZNÁLT IRODALOM... 1 7. MINTAFELADATOK... 13 8. AZ EUROCODE 7 EGYSÉGES JELÖLÉSRENDSZERÉNEK ELEMEI... 14.
ÁBRAJEGYZÉK 1. ábra: Véges elemes programmal meghatározott súszólap... 5. ábra: Paraméterek magyarázata... 7 3. ábra: A ölöpfalas megtámasztás geometriája... 9 4. ábra: A paraméterek értelmezése a földnyomási tényező meghatározásához... 10 5. ábra: Földnyomások a közelítő számításhoz.... 10 TÁBLÁZATOK JEGYZÉKE 1. táblázat: Pariális tényezők a hatásokhoz (γ F ) vagy az igénybevételekhez (γ E ) STR és GEO határállapotban... 4. táblázat: A talajparaméterek (γ M ) pariális tényezői... 4 3. táblázat: Az ellenállások (γ R ) pariális tényezői támszerkezetek esetén... 4 4. táblázat: Pariális tényezők a hatásokhoz (γ F ) vagy az igénybevételekhez (γ E ).... 6 5. táblázat: A talajparaméterek (γ M ) pariális tényezői.... 7 6. táblázat: Az ellenállások (γ R ) pariális tényezői támszerkezetek esetén.... 7 7. táblázat: Az Euroode-ban használt rövidítések angol és magyar megnevezései... 1 Kedves Hallgatók! A Geotehnika. tárgy gyakorlatain előkerülő feladatmegoldásokat és tervezési segédleteket összegyűjtöttük, bővítettük illetve az Euroode szabványsorozatnak megfelelően átdolgoztuk. Az aktuális verzió pdf formátumban a www.gtt.bme.hu honlapról letölthető. A szövegben kékkel kerültek kiemelésre azok a megjegyzések, amelyek sak a házi feladatra vonatkoznak, de nem általános érvényű megállapítások. A feladat megoldásához szükséges angol megnevezések zöld színezést kaptak. Utolsó módosítás: 013. április 1. Az anyagokat szerzői jog védi. Nonprofit élokra korlátozás nélkül felhasználható. Minden egyéb felhasználás sak a szerzői jog tulajdonosának (a szerzőnek) az írásbeli engedélyével lehetséges. 3.
1. Rézsűállékonyság számítása Az Euroode 7 magyar nemzeti mellékletének útmutatása a rézsűállékonyság számítására: A rézsűk és bármely geotehnikai szerkezet általános állékonyságának vizsgálatára a 3. tervezési módszert (DA-3), a pariális tényezősoportok A + M + R3 kombináióját kell alkalmazni. A hatásokhoz tartozó pariális tényezőket az A értéksoportból kell kiválasztani. Az általános állékonyság teljesülése igazolható úgy, hogy a nyírószilárdsági paramétereket az M értéksoport szerinti pariális tényezőket alkalmazva, tervezési értékeikkel veszik számításba, s azt mutatják ki, hogy az ellenállások belőlük számítható tervezési értékei nem kisebbek, mint az igénybevételek tervezési értékei, melyeket a hatásoknak az A értéksoport szerinti pariális tényezőkkel számított tervezési értékeiből kell meghatározni. A mozgást előidéző igénybevételek, illetve a mozgást akadályozó ellenállások lehetnek erők vagy nyomatékok. Alkalmazhatók azok a hagyományos állékonyságvizsgálati módszerek is, melyek a rézsű súszással szembeni biztonságát a súszólapon meglevő és az egyensúlyhoz ott szükséges nyírószilárdsági paraméterek hányadosaként mutatják ki. Ez esetben - mivel a nyírószilárdság már tartalmazta az előírt biztonságot - elegendő azt igazolni, hogy ez a biztonsági tényező nem kisebb 1,0-nél. (I. lehetőség) Úgy is szabad eljárni, hogy a nyírószilárdsági paraméterek tervezési értékeként a karakterisztikus értékeiket veszik számításba, s igazolják, hogy a rézsű szokásos, a nyírószilárdsági paraméterekben az előbbiek szerint értelmezett biztonsága nagyobb annál, mint amit az M értéksoport tartalmaz. (A hatások esetében ez esetben is az A értéksoport szerinti pariális tényezőket kell alkalmazni.) Ha az általános állékonyság vizsgálatakor valamely esetleges hatást illetően nem állapítható meg egyértelműen, hogy az a vizsgált tervezési állapotban kedvező vagy kedvezőtlen-e, akkor mindkét lehetőséget vizsgálni kell a megfelelő pariális tényezők számításba vételével. (II. lehetőség) A számításokban alkalmazandó pariális tényezőket az 1-3. táblázatok tartalmazzák, kékkel kiemelve a figyelembe veendő értéksoportokat. A hatás Jel Értéksoport A1 A Állandó kedvezőtlen 1,35 1,0 γ kedvező G 1,0 1,0 Esetleges kedvezőtlen 1,5 1,3 γ kedvező Q 0 0 1. táblázat: Pariális tényezők a hatásokhoz (γ F ) vagy az igénybevételekhez (γ E ) STR és GEO határállapotban Talajparaméter Jel Értéksoport M1 M - Rézsűk b Hatékony súrlódási szög a γ φ 1,0 1,35 Hatékony kohézió γ 1,0 1,35 Drénezetlen nyírószilárdság γ u 1,0 1,5 Egyirányú nyomószilárdság γ u 1,0 1,5 Térfogatsúly γ γ 1,0 1,0 a Ez a tényező a tanφ -re alkalmazandó. b Rézsűk és más szerkezetek általános állékonyságának vizsgálatához.. táblázat: A talajparaméterek (γ M ) pariális tényezői Az ellenállás jellege Jel Értéksoport R1 R R3 Talajtörési ellenállás γ R,v 1,0 1,4 1,0 Elsúszási ellenállás γ R,h 1,0 1,1 1,0 Földellenállás γ R,e 1,0 1,4 1,0 3. táblázat: Az ellenállások (γ R ) pariális tényezői támszerkezetek esetén Mindez azt jelenti, hogy azállékonyság-vizsgálati módszerek alkalmazásakor a kedvezőtlen hatású esetleges terhet 1,3-as pariális tényezővel szorozzuk (a házi feladatban alapértéken 10 kn/m egyenletesen megoszló felszíni terhet kell figyelembe venni, aminek a tervezését értékét, vagyis 1,3*10=13 kpa-t kell felvenni), a kedvező hatású esetleges terhet nem vesszük figyelembe (a hozzá tartozó pariális tényező 0). A véges elemek módszerét alkalmazva szabvány által megadott II. lehetőség szerint járunk el. A hagyományos állékonyságvizsgálati módszerek esetében előfordul, amikor az I. lehetőség szerint végezzük a számítást. Ekkor a nyírószilárdsági paraméterek tervezési értékeit a karakterisztikus értékek pariális tényezőkkel való osztásával kapjuk: 4.
- hatékony belső súrlódási szög (γ φ =1,35): - hatékony kohézió (γ =1,35): tg k d artan k d A számítások során azt kell igazolni, hogy a számított biztonsági tényező nagyobb 1-nél. Az alábbiakban a számos állékonyságvizsgálati módszer közül itt nyolat ismertetünk részletesen. 1.1. Véges elemek módszere: számítás a Plaxis programmal A véges elemes módszerrel működő programok általános rugalmas és rugalmas-képlékeny anyagmodelleket tartalmaznak, és általánosabb geotehnikai feladatok megoldására is alkalmasak. Az állékonyságvizsgálatnál általában a φ- redukió módszert alkalmazzák: A biztonságot a tényleges és a stabilitáshoz legalább szükséges belső súrlódási szög tangense, illetve a tényleges és a stabilitáshoz tg legkevesebb szükséges kohézió hányadosaként értelmezik: F tg r r A fentiek szerinti sökkentő tényezővel mindaddig változtatja a program a modellben szereplő talajok tg nyírószilárdságát: tg r és r, F F amíg a mozgások nem növekednek korlátlanul. A sökkentő tényező végértéke, lehetséges maximuma adja az állékonysági biztonság értékét, amelynek meg kell haladnia a globális állékonysági biztonságra előírt pariális tényező értékét. A véges elemes programok használhatóak a legösszetettebb esetek vizsgálatára is. Hátrányuk lehet, hogy néha nem a globális, hanem sak valamilyen kis, helyi anomália által lényegesen lesökkentett biztonságot mutatják ki. Az 1. ábra egy, a Plaxis véges elemes programmal meghatározott súszólapot mutat. 1. ábra: Véges elemes programmal meghatározott súszólap A házi feladatban: - a bevágás szélességét 4 méteres pontossággal elegendő meghatározni; - min. 4 pont felhasználásával meg kell adni a bevágás szélessége és a számított biztonsági tényező közötti összefüggést (táblázatban és grafikonnal is); - részletes műszaki leírást kell készíteni a számításról: a szövegben hivatkozott ábrákkal, de sak a végső geometriára vonatkozó számítás ábráival. 1.. Ellenőrzés hagyományos módszerekkel: a Geo-slope program alkalmazása A házi feladatban a Plaxis programmal eredményként kapott geometriát alapul véve a Geo-Slope programmal kell meghatározni a biztonsági tényezőt az alábbi módszerekkel: - hagyományos módszer (ordinary) - Bishop-módszer - Janbu-módszer - Morgenstern-Prie-módszer. A felszíni teher figyelembe vétele: tekintve, hogy a program bemutató verziója nem engedi felszíni teher figyelembe vételét, ezért a terhet 0,1 m vastag, nyírószilárdság nélküli talajrétegként modellezzük (a térfogatsúlya 10-szeresével megegyező térfogatsúllyal) 5.
A kritikus súszólapok ellenőrzésekor feltétel, hogy: - a középpontjuk ne a felvett hálózat szélén legyen; - az érintőjük ne a felvett érintők közül a két szélső legyen. Ehhez a feladatrészhez is részletes műszaki leírás elkészítése szükséges. Az eredményeket röviden értékelni kell: összehasonlítani a biztonsági tényezőket és az egyes módszerekkel meghatározott kritikus súszólapokat.. Gabion fal tervezése A rézsűs kialakítás egyik alternatívájaként gabionos megtámasztást kell tervezni. A házi feladatban a gabion méretezése a Maaferri GAWAC programjával készül. Gabion kosarak szokásos mérete: 1x1x1 méteres vagy x1x1 méteres kosarak, de a felső sorban 0,5x0,5x1 m-es elem is használható. A fagyhatár: min. 80 m. A gabion max. 15-0º-os dőléssel alakítható ki..1. Vizsgálandó határállapotok 1 A házi feladatban vizsgálandó határállapotok: - az alapsíkon való elsúszás (sliding safety oeffiient) - a támfal felborulása (kiborulás-vizsgálat) (overturning safety oeffiient) - a gabion alatti alaptörés - az egyes kőkosarak között fellépő nyíró- és nyomófeszültségek - általános állékonyság (külső biztonság) (overall stability safety oeffiient) A talajvizet a program által megengedett legnagyobb mélységben kell felvenni, még akkor is, ha a feladatkiírásban ennél mélyebb szint szerepel. Súlytámfalak és összetett támszerkezetek esetén hagyományosan (pl. az MSZ 15001 szabvány szerint is) a kiborulást is vizsgáljuk/vizsgáltuk, ami közelít az EQU határállapothoz. Az MSZ EN 1197-1:006 ennek értelmezésekor (.4.7.. fejezet 1. megjegyzés ) hangsúlyozottan sak a szilárd kőzeteken álló támfalat említi, s a támfalról szóló 9. fejezetében a kiborulás EQU szerinti, a nyomatékok összevetésén alapuló vizsgálatának szükségességéről nem szól. Ezt értelmezhetjük úgy, az előírás szerint az alapsíkon ható eredő külpontosságának korlátozásával (az erő hatásvonala maradjon a belső magon belül) a kiborulási veszély külön ellenőrzése nem szükséges... Pariális tényezők a tartószerkezeti (STR) és geotehnikai (GEO) határállapotok vizsgálatához Állandó Esetleges A hatás Értéksoport Jel A1 A kedvezőtlen 1,35 1,0 γ kedvező G 1,0 1,0 kedvezőtlen 1,5 1,3 γ kedvező Q 0 0 4. táblázat: Pariális tényezők a hatásokhoz (γ F ) vagy az igénybevételekhez (γ E ). 1 Az MSZ EN 1997-1:006 9.. pontja szerint: (1)P Össze kell állítani a vizsgálandó határállapotok listáját. A támszerkezetek valamennyi típusa esetében legalább a következő határállapotokat kell vizsgálni: - az általános állékonyság elvesztése; - valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dú vagy ezek kapsolatának tönkremenetele; - valamely szerkezeti elem és a talaj együttes tönkremenetele; - felhajtóerő vagy buzgárosodás miatti tönkremenetel; - a támszerkezet mozgása, mely leomlást okozhat vagy befolyásolhatja az épülő tartószerkezet, illetve a megtámasztott közegen nyugvó közeli tartószerkezetek vagy közművezetékek külső megjelenését vagy használhatóságát; - elfogadhatatlan mértékű vízszivárgás a falon át vagy a fal alatt; - a talajszemsék elfogadhatatlan mértékű kimosódása a falon át vagy a fal alatt; - a talajvízviszonyok elfogadhatatlan mértékű megváltozása. ()P A súlytámfalak, valamint az összetett támszerkezetek esetében még a következő határállapotokat kell vizsgálni: - talajtörés az alap alatt; - elsúszás az alapfelületen; - a támfal felborulása 1. MEGJEGYZÉS: Az EQU helyzeti állékonyság főként a tartószerkezet tervezésében lényeges. A geotehnikai tervezés esetében az EQU vizsgálata olyan ritka esetekre korlátozódik, mint például egy szilárd kőzeten álló merev alap teherbírása, és elviekben is különbözik az általános állékonyság vagy a felúszás jellegű problémáktól 6.
Talajparaméter Jel Értéksoport M1 M Hatékony súrlódási szög a γ φ 1,0 1,35 Hatékony kohézió γ 1,0 1,35 Drénezetlen nyírószilárdság γ u 1,0 1,5 Egyirányú nyomószilárdság γ u 1,0 1,5 Térfogatsúly γ γ 1,0 1,0 a Ez a tényező a tanφ -re alkalmazandó. 5. táblázat: A talajparaméterek (γ M ) pariális tényezői. Az ellenállás jellege Jel Értéksoport R1 R R3 Talajtörési ellenállás γ R,v 1,0 1,4 1,0 Elsúszási ellenállás γ R,h 1,0 1,1 1,0 Földellenállás γ R,e 1,0 1,4 1,0 6. táblázat: Az ellenállások (γ R ) pariális tényezői támszerkezetek esetén..3. Gabion fal méretezése a GAWAC programmal.3.1. I. Kombináió (1. számítás): Elsúszás és kiborulás vizsgálata Határállapot: GEO; tervezési módszer: DA-* (A1 + M1 + R) Hatások (Ation): A gabion falra ható terhelés a földnyomást jelenti, nem pedig a felszíni terheket. Gawa programban ezért az állandó terheket 1,0 pariális tényezővel (alapértéken), az esetleges terheket 1,5/1,35 1,1 pariális tényezővel kell megadni. Talajjellemzők (Material): A nyírószilárdsági paramétereket (φ,) alapértéken (pariális tényező: 1,0) vesszük figyelembe. Ellenállás (Resistane): A végeredményként kapott biztonsági tényezőknek az elsúszás (sliding safety oeffiient) esetén legalább 1,1 1,35 1,5-nek, kiborulás (overturning safety oeffiient) esetén min. 1,4 1,35=1,90-nek kell lenni. Ellenőrizni kell a gabiont alaptörésre, ami egy ferde, külpontos erővel terhelt, ferde síkú alaptest teherbírás ellenőrzése. Az ehhez szükséges kiindulási adatok: - normálerő (N, normal fore on the base) - nyíróerő (T, shear fore ont he base) - külpontosság (e, eentriity) - alapsík ferdesége (α, wall batter) A normálerő az alapsíkra merőleges, a nyíróerő azzal párhuzamos; ezekből a függőleges (V, vertial) és a vízszintes (H, horizontal) komponenseket ki kell számítani. R k A' ' N b s i ' N b s i 0,5 ' B' N b s i Ahol a dimenzió nélküli tényezők tervezési értékei: - a talajtörési ellenállás tényezői: N N ' tg e tg (45 ( N 1) tg ' ' / ) N ( N 1) tg", ha az alapsík érdes ' / - az alapfelület hajlásának tényezői: b b b ( 1 b ) / N tg' 1 ' b tg - az alap alakjának tényezői: 1 B' / L' sin téglalap alakú alaptestek esetén; s ' s 1 sin' négyzet vagy kör alakú alaptestek esetén; s 1 0,3 B' / L' téglalap alakú alaptestek esetén; s 0,7 négyzet vagy kör alakú alaptestek esetén;. ábra: Paraméterek magyarázata síkalapok teherbírásának számításához 7.
s N 1/ N 1 s téglalap, négyzet vagy kör alakú alaptestek esetén. - a teher ferdeségének tényezői H vízszintes erő esetén: i i i i 1 i / N tg' 1 H / V A' ' tg ' m m 1 H / V A' ' tg ' 1 ahol: m mb B' / L' / 1 B' / L' m L' / B' / 1 L' / B' m L, ha H a B -vel párhuzamos, ha H az L -vel párhuzamos. Ha az erő vízszintes összetevője θ szöget zár be az L irányával, akkor m a következőképpen számítható: m m m L os m sin. A fenti képletekben alkalmazott jelölések: - A= B L a hatékony alapfelület tervezési értéke - B az alap szélessége - B a hatékony alapszélesség - D a takarási mélység - e az eredő hatás külpontossága B és L lábindexekkel - L az alap hosszúsága - L a hatékony alaphosszúság - m az i ferdeségi tényező képleteiben szereplő hatványkitevő - a hatékony takarási nyomás tervezési értéke az alapsík szintjén - V a függőleges teher - α az alapfelület vízszintessel bezárt szöge - γ az alapsík alatti talaj hatékony térfogatsúlyának tervezési értéke - θ a H erő irányának szöge B Az ellenállás tervezési értéke a karakterisztikus érték pariális tényezővel (γ R =1,4) való osztásával számítható: R d R k / R Továbbá ellenőrizni kell a kőkosarak között a belső stabilitás (internal stability) teljesülését: 1,1 1,35 τ max 1,5 τ max τ all 1,1 1,35 σ max 1,5 σ max σ all.3.. II. Kombináió (. számítás): Külső stabilitás vizsgálata Határállapot: GEO; tervezési módszer: DA-3 (A + M + R3) Hatások (Ation): az esetleges, kedvezőtlen hatású terheket 1,3-as pariális tényezővel kell figyelembe venni. (Az esetleges,de kedvező hatású terheket nem kell figyelembe venni.) Talajjellemzők (Material): A nyírószilárdsági paramétereket (tgφ, ) 1,35-ös pariális tényezővel osztva kell figyelembe venni. Figyelem, nem a φ-ben, hanem a tgφ-ben! Ellenállás (Resistane): A végeredményként kapott, a külső stabilitásra vonatkozó biztonsági tényezőnek (overall stability safety oeffiient) 1-nél nagyobbnak kell lenni. Ebben a számításban a kőkosarak közötti feszültséget és szilárdságot nem kell vizsgálni. Összességében a tervezés az jelenti, hogy a futtatás(!) során az összes fenti feltételt be kell tartani és lehetőleg a leggazdaságosabb (itt: a legkisebb területű) keresztmetszetet kell megtalálni/megtervezni. 3. Kihorgonyzott ölöpfalas megtámasztás A rézsűs kialakítás másik alternatívájaként hézagos ölöpfalas megtámasztást kell tervezni: ehhez előbb közelítő számítással meg kell határozni a befogási mélységet és a közelítő horgonyerőt, majd az ellenőrzését a Plaxis véges elemes program bemutató verójával (Introdutory version) kell elkészíteni. 8.
~H/3 Geotehnika (BMEEOGTMIT5) gyakorlat 3.1. Közelítő (kézi) számítás >0,50 15-0 t 1,0 H >4,0 1,00 45 + / 3. ábra: A ölöpfalas megtámasztás geometriája A hézagos ölöpfal geometriája a 3. ábra alapján vehető fel. A horgony elhelyezésének geometriája: a horgonyfej kb. a teljes mélység (H) felső harmadoló pontjába kerüljön (a pozitív és negatív maximális nyomatékok közti különbség legyen minimális), a horgony szára 15-0 -os dőléssel készül, a dolgozó rész kerüljön legalább a felszín alatti 4 m-es mélységbe. A földkiemelés első üteme a horgonyzási szint alatti 1 méteres szintig készül. A ölöpfal befogási hosszát (t) közelítő számítással kell meghatározni. Ehhez meg kell határozni a σ xa aktív és σ xp passzív földnyomási ábrákat (5. ábra). A földnyomások falra merőleges (vízszintes) komponense: aktív határállapotban: a a z Ka ( z) K passzív határállapotban (ehhez a z mélységet természetesen a munkagödör alsó síkjától kell mérni, a munkagödörben hasznos felszíni terhelés nins): ( z) K z p p K p Földnyomási szorzók (a földnyomások fiktív hátlapra merőleges komponenseinek számításához): - aktív: os os ( ) K a sin( ) sin( ) os os( os( ) - passzív: A képletekben szereplő paraméterek (3. ábra): φ a talaj belső súrlódási szöge; δ a falsúrlódási szög; os os os ( ) os( β a terephajlás (aktív esetben a fal mögött, passzív esetben a fal előtt); K p sin( ) sin( ) os( ) 9.
t=? t=? ka(t) kp(t) ka1 Geotehnika (BMEEOGTMIT5) gyakorlat α a fal hajlásszögének függőlegessel bezárt szöge (pozitív, ha a fal vonalát az óramutató járásával egyező irányba forgatva kapjuk a függőlegestől). a p a z a 4. ábra: A paraméterek értelmezése a földnyomási tényező meghatározásához A számított földnyomási tényezők ellenőrizhetőek a Rankine-féle földnyomási tényezőkkel való összehasonlítással. x,a z horgonyzás szintje E a1 z x,p E (t) a z V V E (t) p u z 5. ábra: Földnyomások a közelítő számításhoz. Ki kell számítani az E a1, E a (t) és a E p (t) földnyomási erőket. Ez utóbbi kettő sak paraméteresen írható fel, mert értéke a befogás t hosszától függ. A horgonyzás szintjére felírt nyomatéki egyenletből meghatározható az egyetlen ismeretlen paraméter: a befogás t mélysége. A számítás során az egyenletesen megoszló felszíni terhet 1,5/1,35 1,1 pariális tényezővel szorozva kell figyelembe venni. A passzív földnyomási erőt ugyanakkor 1,35 1,4 1,9 értékkel kell osztani. A falra felírt (vízszintes) vetületi egyenletből meghatározható a horgonyerő értéke. 10.
3.. A horgonyzott, hézagos ölöpfal jellemzői A D átmérőjű ölöpök tengelytávolsága t (pl. a Ф60/100 jelölés azt jelenti, hogy 1,0 méterenként készülnek a 60 m átmérőjű ölöpök, tehát két ölöp között 40 m távolság marad. A ölöpfal ineriája: A ölöpfal keresztmetszeti területe: A C16/0 minőségű beton rugalmassági modulusa A Plaxis az EA és az EI paraméterekből visszaszámolja a helyettesítő falvastagságot (d). A Poisson-tényező (ν) és a helyettesítő fal súlya (w) lehet 0. D 4 I 64 t D A 4 t kn E d 18,3 mm A horgonyszár (anhors) jellemzőire közelítőleg EA=00.000-400.000 kn és L spaing =-3 m vehető fel. A horgony dolgozó szakaszára (geogrids elemként modellezzük) a horgonyszárral megegyező EA érték vehető fel. 3.3. Számítási lépések a Plaxisban A kezdeti feltételek számításánál aktiválni kell a ölöpfalat is. 1. Földkiemelés a horgonyzáshoz (staged onstrution): kb. a horgonyzás alatti 1 méteres szintig.. Horgonyzás (staged onstrution): a horgonyt aktiválni kell és a horgonyszárra meg kell adni a feszítőerőt (pre-stress fore), ami a végső (a teherbírási határállapot számításánál kapott) horgonyerő kb. 75-80 %-a legyen. 3. Használhatósági határállapot (staged onstrution): földkiemelés a tervezett szintig. Terhelés nins. Ebben a számítási lépésben ellenőrizendők az elmozdulások. 4. Teherbírási határállapot (plasti/total multiplier): Terhelés figyelembe vétele 1,5/1,35 1,1 pariális tényezővel. A kapott igénybevételeket (nyomaték=bending moments és nyíróerő=shear fores) 1,35-ös pariális tényezővel kell szorozni. 5. Általános állékonyság (φ- redution): a biztonsági tényezőnek legalább 1,35-nek kell lenni, ha ezt nem éri el, akkor a horgonyszár hosszát növelni kell. Ügyelni kell arra is, hogy a tönkremeneteli zóna ne érintse a doboz-modellt! A számítás során iteráiót sak a horgonyerő ellenőrzésére (. pont szerinti kb. 75-80 %) kell készíteni ill. feltétel az általános állékonyság teljesítése (5. pont szerint) Részletes műszaki leírást kell készíteni hivatkozott, Plaxisból kimásolt ábrákkal. A műszaki leírás tartalmazza a kézi és a véges elemes számítás közti eltérések okait (pl. földnyomás kézi számítása elmozdulás nélkül vagy a Mohr-Coulomb talajmodell hatása). 4. Az Euroode-ban leggyakrabban használt rövidítések angol és magyar megnevezései jel angol magyar jel angol magyar A aidental rendkívüli net nettó összesített A area terület nom nominal névleges onstrution építése P prestressing előfeszítés d design tervezési p peak sús, legnagyobb dir diretion irány R, ref referene referenia deb debris uszadék rep representative reprezentatív dst destabilizing destabilizáló, felborító s sliding lesúszó E effet hatás set settled megüllepedett, megsüllyedt e elasti rugalmas stb stabilizing stabilizáló ef effetive hatékony, hatásos sup superior, upper felső f, F fore erő, hatás t thermal hő fav favourable kedvező t time idő fr frition súrlódás tot total teljes g, G gravity súly, gravitáió u uniform egyenletes h,n horizontal nominal vízszintes névleges (erő) unfav iunfavourable kedvezőtlen inf inferior, lower alsó v veloity sebesség k harakteristi karakterisztikus, jellemző v, V volume térfogat 11.
m mean átlagos, közép (érték) w wind szél m, M material anyag wa water víz m modify módosít, módosított wet wet nedves n number szám, szintszám 7. táblázat: Az Euroode-ban használt rövidítések angol és magyar megnevezései 5. Szabványok MSZ EN 1990:005: Euroode: A tartószerkezetek tervezésének alapjai. MSZ EN 1997-1:006: Euroode 7: Geotehnikai tervezés. 1. rész: Általános szabályok. MSZ EN 1997-:008: Euroode 7: Geotehnikai tervezés.. rész: Tervezés laboratóriumi vizsgálatok alapján. MSZ ENV 1997-3:000: Euroode 7: Geotehnikai tervezés. 3. rész: Tervezés terepi vizsgálatok alapján. 6. Felhasznált irodalom Bond, A., Harris, A.: Deoding EuroCode 7. Taylor & Franis, London and New York, 008. Czap Z., Mahler A., Mesi J., Mózár B., Nagy L., Takás A.: Euroode 7 vízépítő mérnököknek. Innova-Print Kft., Budapest, 010. Deák Gy., Erdélyi T., Fernezelyi S., Kollár L., Visnovitz Gy.: Terhek és hatások. Tervezés az Euroode alapján. Business Media Magyarország Kft., Budapest, 006. Duruz L., Manninger M., Takás A.: Támfalak. Szögtámfal és súlytámfal (gabionfal) tervezése. pp. 487-538. Könyv: Dalmy D., Szilvágyi L. (szerk.): Alapozások és földmegtámasztó szerkezetek tervezése az MSZ EN 1997 szerint, MMK Tartószerkezeti és Geotehnikai Tagozata, ISBN 978-6115-5093-04-3, Budapest, Magyarország, 01, p.648 Kézdi Á.: Talajmehanika I-II., Tankönyvkiadó, Budapest, 1975. Kovás M.: Földművek egyetemi jegyzet, www.gtt.bme.hu, Budapest, 004, p.9 Szepesházi R.: Geotehnikai tervezés. Tervezés az Euroode 7 és a kapsolódó európai geotehnikai szabványok alapján. Business Media Magyarország Kft., Budapest, 008. Takás A.: Földművek gyakorlati segédlet, Budapest, 01., www.gtt.bme.hu, p.48 1.
7. Mintafeladatok 13.
8. Az Euroode 7 egységes jelölésrendszerének elemei Talajfizika ρ d száraz térfogatsűrűség ρ s talajszemsék sűrűsége ρ nedves térfogatsűrűség I a aktivitási index (A plasztiitási index és a talaj agyagfrakiójának hányadosa.) CF agyagfrakió (A 0,00 mm-nél kisebb névleges átmérőjű szemsék száraz tömegének, illetve a teljes száraz tömegnek (vagy a durva frakió eltávolítása utáni száraz tömegnek) a hányadosa.) C U egyenlőtlenségi mutató C C görbületi mutató C kompressziós index w víztartalom w L folyási határ w P sodrási határ I P plasztiitási index I L folyóssági index I C konziszteniaindex I D tömörségi index γ térfogatsúly γ hatékony térfogatsúly γ γ a térfogatsúly pariális tényezője γ w a víz térfogatsúlya ϕ k karakterisztikus súrlódási szög ϕ hatékony súrlódási szög γ ϕ a hatékony súrlódási szög (tanϕ ) pariális tényezője ϕ v a kritikus állapothoz tartozó súrlódási szög ϕ v;d ϕ v tervezési értéke ϕ d ϕ tervezési értéke kohézió hatékony kohézió γ a hatékony kohézió pariális tényezője u drénezetlen nyírószilárdság u;d a drénezetlen nyírószilárdság tervezési értéke γ u a drénezetlen nyírószilárdság pariális tényezője e hézagtényező E oed ödométeres modulus k áteresztőképességi együttható Talajvíz GWL k talajvízszint karakterisztikus értéke GWL d talajvízszint tervési értéke u pórusvíznyomás u dst;d az állékonyságsökkentő teljes pórusvíznyomás tervezési értéke h a felhajtóerőt meghatározó vízoszlopmagasság h a talajtömb magassága a hidraulikus felszakadás ellenőrzése esetén h w;k a hidrosztatikus vízoszlopmagasság karakterisztikus értéke a talajtömb talpán γ Q;dst a hidraulikus talajtörést okozó, állékonyságsökkentő hatás pariális tényezője a hidraulikus talajtörés ellen működő, állékonyságnövelő hatás pariális tényezője γ Q;stb Általános s s 0 s 1 s f K 0 K 0;β K a K p K K n K K γ β δ δ d k σ h;0 σ stb;d γ süllyedés azonnali süllyedés konszolidáiós süllyedés a kúszás okozta (másodlagos) süllyedés a süllyedési tényező a nyugalmi földnyomás szorzója a nyugalmi földnyomás szorzója a vízszintessel β szöget bezáró megtámasztott földfelület esetén az aktív földnyomás vízszintes komponensének szorzója a passzív földnyomás vízszintes komponensének szorzója a kohézióhoz rendelt szorzó a felszínre merőleges teherhez tartozó szorzó a függőleges teherhez tartozó szorzó a talaj súlyához tartozó szorzó a fal mögötti térszín hajlásszöge (emelkedés esetén pozitív) a tartószerkezet és a talaj közötti súrlódási szög (falsúrlódás) δ tervezési értéke a δ d /ϕ v;d arány a hatékony nyugalmi földnyomás vízszintes összetevője az állékonyságnövelő teljes függőleges feszültség tervezési értéke a megtámasztott talaj térfogatsúlya 14.
a z σ(z) τ(z) σ a (z) σ p (z) τ a (z) τ p (z) θ v h γ R;e γ R;h γ R;v adhézió (a talaj és a fal között) a fal hátlapja mentén lefelé mért függőleges távolság a z mélységben a falra merőlegesen ható feszültség a z mélységben a fallal párhuzamosan ható feszültség a falra merőlegesen ható feszültség z mélységben (aktív határállapotban) a falra merőlegesen ható feszültség z mélységben (passzív határállapotban) a fallal párhuzamosan ható feszültség z mélységben (aktív határállapotban) a fallal párhuzamosan ható feszültség z mélységben (passzív határállapotban) a fal iránya, valamint a függőleges által bezárt szög; pozitív, ha a talaj a fal fölött van a legalsó súszólap érintőjének szögelfordulása; pozitív, ha a súszólap fölötti talajtömeg alulról domború falmagasság a földellenállás pariális tényezője az elsúszási ellenállás pariális tényezője a talajtörési ellenállás pariális tényezője Síkalapok A hatékony alapfelület A a teljes nyomott alapfelület B alapszélesség B hatékony alapszélesség C d az alapok mozgásának határértéke d takarási mélység D takarási mélység H vízszintes erő, vagy egy összegzett hatásnak az alapfelülettel párhuzamos összetevője H d a H tervezési értéke θ a H erő irányának szöge L alaphossz L hatékony alaphossz α az alapfelület vízszintessel bezárt szöge N teherbírási tényezők, és γ lábindexekkel e az eredő hatás külpontossága B és L lábindexekkel i a teher ferdeségi tényezője a kohézióra, a takarásra és a γ térfogatsúlyra utaló lábindexekkel m az i ferdeségi tényező képleteiben szereplő hatványkitevő t w,k talajvízszint alapsík alatti karakterisztikus értéke t w,d talajvízszint alapsík alatti tervezési értéke b az alapsík hajlására vonatkozó tényezők tervezési értékei, és γ lábindexekkel p az alapsíkon lineárisan eloszló talpfeszültség Cölöpalapok A b A s;i F ;d F t;d F tr;d b;k s;i;k R b;al R b;d R b;k R R ;al R ;d R ;k R ;m R s;d R s;al R s;k R t R t;d R t;k R t;m R tr R tr;d γ b γ s γ s;t γ t ξ ξ 1 ; ξ ξ 3 ; ξ 4 ξ 5 ; ξ 6 a ölöp talpfelülete a ölöp palástfelülete az i-edik rétegben a ölöpre vagy ölöpsoportra ható tengelyirányú nyomóerő tervezési értéke a ölöpre vagy ölöpsoportra ható tengelyirányú húzóerő tervezési értéke a ölöpre vagy a ölöpsoportra ható keresztirányú erő tervezési értéke a ölöpök fajlagos talpellenállásának karakterisztikus értéke a ölöpök fajlagos palástellenállásának karakterisztikus értéke az i-edik rétegben a ölöp talpellenállása talajvizsgálati eredményekből számítva a ölöp talpellenállásának tervezési értéke a ölöp talpellenállásának karakterisztikus értéke a ölöp talajkörnyezetének nyomási ellenállása R számított értéke R tervezési értéke R karakterisztikus értéke R egy vagy több ölöp-próbaterheléssel meghatározott értéke a ölöp palástellenállásának tervezési értéke a ölöp palástellenállása talajvizsgálati eredményekből számítva a ölöp palástellenállásának karakterisztikus értéke az egyedi ölöp húzási ellenállása az egyedi ölöp vagy a ölöpsoport húzási ellenállásának, illetve a horgonyszerkezet anyagi ellenállásának tervezési értéke az egyedi ölöp vagy a ölöpsoport húzási ellenállásának karakterisztikus értéke az egyedi ölöp egy vagy több ölöp-próbaterheléssel megállapított húzási ellenállása a ölöp keresztirányú ellenállása a ölöp keresztirányú ellenállásának tervezési értéke a ölöpök talpellenállásának pariális tényezője a ölöp palástellenállásának pariális tényezője a ölöp húzási ellenállásának pariális tényezője a ölöp teljes/kombinált ellenállásának pariális tényezője a vizsgált ölöpök számától vagy a vizsgált talajszelvények számától függő korreláiós tényező a statikus próbaterhelésekkel meghatározott ölöpellenállás korreláiós tényezője a talajvizsgálatok alapján meghatározott ölöpellenállás korreláiós tényezője, ha nem végeznek próbaterhelést a dinamikus próbaterhelésekkel meghatározott ölöpellenállás korreláiós tényezője 15.
Horgonyzás P P d P p R a R a;d R a;k γ a γ a;p γ a;t ξ a horgonyerő a horgonyerő tervezési értéke az injektált horgony vizsgálati terhe alkalmassági vizsgálat esetén a horgony kihúzódási ellenállása R a tervezési értéke R a karakterisztikus értéke a horgonyok kihúzódási ellenállásának pariális tényezője a tartós horgonyok kihúzódási ellenállásának pariális tényezője az ideiglenes horgonyok kihúzódási ellenállásának pariális tényezője a horgony kihúzódási ellenállásának korreláiós tényezője Erők és hatások az egyenletesen megoszló térszíni teher az adott térszín területegységére vonatkoztatva p függőleges irányú egyenletesen megoszló térszíni teher a vízszintes vetület területegységére vonatkoztatva E d az igénybevétel tervezési értéke γ E az igénybevétel pariális tényezője E stb;d az állékonyságnövelő igénybevételek tervezési értéke E dst;d az állékonyságsökkentő igénybevételek tervezési értéke F d a hatás tervezési értéke F k a hatás karakterisztikus értéke F rep a hatás reprezentatív értéke γ f a hatások pariális tényezője, mely számításba veszi, hogy a hatás a reprezentatív értékétől kedvezőtlenül eltérhet γ F a hatás pariális tényezője G dst;d az állékonyságsökkentő állandó hatások tervezési értéke felúszás ellenőrzése esetén G stb;d az állékonyságnövelő állandó függőleges hatások tervezési értéke felúszás ellenőrzése esetén G stb;d az állékonyságnövelő, állandó függőleges hatások tervezési értéke a felszakadás ellenőrzésekor (víz alatti súly) γ G;stb az állékonyságnövelő állandó hatás pariális tényezője Q dst;d az állékonyságsökkentő esetleges függőleges hatások tervezési értéke a felúszás ellenőrzése esetén γ G;dst az állékonyságsökkentő állandó hatás pariális tényezője R d az ellenállás tervezési értéke valamely hatással szemben R p;d az alaptest oldalfelületén működő földnyomásból származó ellenállás tervezési értéke γ R az ellenállás pariális tényezője γ R;d az ellenállás modellbizonytalanságának pariális tényezője S dst;d a talajban működő, állékonyságsökkentő szivárgási erő tervezési értéke S dst;k a talajban működő, állékonyságsökkentő szivárgási erő karakterisztikus értéke T d a teljes nyírási ellenállás tervezési értéke, amely a ölöpsoportot befogadó talajtömb peremén, avagy a tartószerkezet talajjal érintkező részén működik V függőleges erő, vagy egy összegzett hatásnak az alapfelületre merőleges összetevője V d V tervezési értéke V d a hatékony függőleges hatásnak vagy a teljes hatás alapfelületre merőleges összetevőjének a tervezési értéke V dst;d a tartószerkezetre átadódó, állékonyságsökkentő függőleges hatás tervezési értéke V dst;k a tartószerkezetre átadódó, állékonyságsökkentő függőleges hatás karakterisztikus értéke γ G az állandó hatás pariális tényezője γ Q az esetleges hatás pariális tényezője az igénybevétel modellbizonytalanságának pariális tényezője γ S;d Egyéb a d a nom Δa n X d X k z γ m γ m;i γ M γ u ψ k n a geometriai adat tervezési értéke a geometriai adat névleges értéke a geometriai adat névleges értékének módosítása egy bizonyos tervezési élból darabszám, például ölöpöké vagy vizsgált talajszelvényeké az anyagjellemző tervezési értéke az anyagjellemző karakterisztikus értéke függőleges távolság a talajparaméter (anyagjellemző) pariális tényezője az i-edik réteg talajjellemzőjének pariális tényezője a talajparaméter (anyagjellemző) pariális tényezője, mely figyelembe veszi a modellbizonytalanságot is az egyirányú nyomószilárdság pariális tényezője kombináiós tényező, mellyel a karakterisztikus értékből a reprezentatív érték képezhető a minták számától függő statisztikai paraméter (karakterisztikus érték számításához) Mértékegységek erő kn tömeg kg nyomaték knm sűrűség kg/m 3 térfogatsúly kn/m 3 feszültség, nyomás, szilárdság és merevség kpa áteresztőképességi együttható m/s konszolidáiós tényező m /s 16.
Rövidítések OCR túlkonszolidáltsági viszonyszám (overonsolidation ratio) CFA folyamatos spirállal fúrt ölöp (onstant flight auger) CPT nyomószondázás (one penetration test) CPTM mehanikus nyomószondázás (mehanial one penetration test) CPTU nyomószondázás pórusvíznyomás-méréssel (piezoone CPT) DPL könnyű dinamikus verőszonda (dynami probing light) DPM közepes dinamikus verőszonda (dynami probing medium) DPH nehéz dinamikus verőszonda (dynami probing heavy) DPSH igen nehéz dinamikus verőszonda (dynami probing super heavy) SPT standard penetráiós vizsgálat (standard penetration test) SPT(C) solid one standard penetration test SR talaj-kőzet szondázás SS nyomószondázás PMT presszióméteres vizsgálat fajtái: MPM Ménárd-féle PBP furatban működtetett SBP önbefúró FDP teljes talajkiszorításos DMT lapdilatométeres vizsgálat WST fúrószondázás FVT terepi nyírószondázás PLT terhelőlapos vizsgálat SE szeizmikus mérések PIL ölöp-próbaterhelés RDT kőzetdilatométeres vizsgálat CBR kaliforniai teherbírási viszonyszám OED ödométeres vizsgálat TX triaxiális vizsgálat fajtái: U U C U PT(F) változó víznyomású áteresztőképesség-vizsgálat PT(C) állandó víznyomású áteresztőképesség-vizsgálat DST közvetlen nyírás SIT szilárdságiindex-vizsgálat SV szitálás DSS közvetlen egyszerű nyíróvizsgálat Talajvízmérés: GW talajvízmérés GWO talajvízmérés nyílt rendszerrel GWC talajvízmérés zárt rendszerrel Mintavétel: PS dugattyús CS magmintavevő AS spirálfúró OS nyitott mintavevő TP mintavétel kutatógödörből Frakiók: Bo; bo görgeteg Co; o maskakő Gr; gr kavis kavis, homok tovább osztályozható: F; f finom Sa; sa homok M; m közepes Si; si iszap C; durva Cl; l agyag Or; or szerves Mg feltöltés Határállapotok EQU az egyetlen merev testnek tekintett tartószerkezet vagy talajtömb állékonyságvesztése, melynek bekövetkezésekor az ellenállást a szerkezeti anyagok és a talaj szilárdsága nem befolyásolja jelentősen STR a tartószerkezet vagy a tartószerkezeti elemek, például a síkalapok, a ölöpök vagy az alapfalak belső törése vagy túlzott mértékű alakváltozása, melynek bekövetkezésekor az ellenállást a szerkezeti anyagok szilárdsága jelentősen befolyásolja GEO a talaj törése vagy túlzott mértékű alakváltozása, melynek bekövetkezésekor az ellenállást a talaj vagy a szilárd kőzet szilárdsága jelentősen befolyásolja UPL a tartószerkezet vagy a talaj egyensúlyvesztése a víznyomás (felhajtóerő) vagy más függőleges hatás miatti felúszás folytán HYD hidraulikus gradiens által a talajban okozott hidraulikus felszakadás, belső erózió vagy buzgárosodás C C 17.