Földművek ea. (BMEEOGMAT43) Dr. Takács Attila BME Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék Támfalak
Támszerkezetek típusai Támfalak: Kő, beton vagy vasbeton anyagú, síkalapon nyugvó, előre vagy hátra nyúló talpszélesítéssel, merevítőbordákkal vagy azok nélkül készülő falak. A megtámasztásban meghatározó szerepe a fal önsúlyának van, amihez egyes típusok esetében a talaj vagy szilárd kőzet stabilizáló tömege is hozzájárul. Az ilyen faltípusok közé tartoznak az állandó vagy változó keresztmetszetű beton súlytámfalak, a síkalapozású vasbeton szögtámfalak, a merevítőbordás falak. Befogott falak: Acélból, vasbetonból vagy fából készült, viszonylag vékony falak, amelyek egyensúlyát horgonyok, dúcok és/vagy a passzív földnyomás biztosítja. Az ilyen falak hajlítási teherviselő képessége főszerepet játszik a megtámasztásban, míg a fal súlyának szerepe jelentéktelen. Példa az ilyen falakra a szabadon álló, a kihorgonyzott vagy dúcokkal megtámasztott acél vagy beton szádfal és résfal. Összetett támszerkezetek: Az előző két faltípus elemeiből álló támszerkezetek. Számos változatuk létezik, példaként említhetők a kettős falú zárógátak, a húzott betétekkel, geotextíliákkal vagy injektálással erősített földszerkezetek, valamint a több sorban kihorgonyzott vagy szegezett szerkezetek. 2.
Támfalak 3. Támfalakat építünk a földmű szintkülönbségei esetén a meredek rézsűben nem állékony földtestek megtámasztására. A támfalak alakját, lehetséges szerkezeti kialakítását a következő kritériumok befolyásolják: a megtámasztandó földtömeg geometriája töltést vagy bevágást kell megtámasztani a talaj nyírószilárdsága (φ, c) az építkezés helyigénye a ható terhek nagysága és típusa a megengedhető alakváltozások (különös tekintettel a szomszédos építményekre és közművekre) a rendelkezésre álló építési idő a rendelkezésre álló építési anyag költségek
Támfalakra ható erők F 1 q F 2 H= G a g E a E p S N G V 4.
Súlytámfalak típusai - beton v. gyengén vasalt beton - falazatok: kő, tégla, egy. betonelemek - szárazon rakott falak 5.
Szögtámfalak (talpas támfalak) vb. lemezszerkezetek Keresztmetszeti kialakításukból adódóan a háttöltést is bevonják az erőjátékba (együttdolgozó földtest) + H + + L t + Fiktív hátlap felvétele: L t H tg(45 -φ/2) esetén függőlegesen, egyébként ferdén 6.
7. Szögtámfalak méretfelvétele
Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO)* valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc vagy ezek kapcsolatának tönkremenetele (STR) * valamely szerkezeti elem és a talaj együttes tönkremenetele (STR és GEO); felhajtóerő (UPL) vagy buzgárosodás (HYD) 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 (HYD); a talajszemcsék elfogadhatatlan mértékű kimosódása a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajvízviszonyok elfogadhatatlan mértékű megváltozása. 8.
Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO) valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc vagy ezek kapcsolatának tönkremenetele (STR) valamely szerkezeti elem és a talaj együttes tönkremenetele (STR és GEO); felhajtóerő (UPL) vagy buzgárosodás (HYD) 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 (HYD); a talajszemcsék elfogadhatatlan mértékű kimosódása a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajvízviszonyok elfogadhatatlan mértékű megváltozása. 9.
Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO) valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc vagy ezek kapcsolatának tönkremenetele (STR) valamely szerkezeti elem és a talaj együttes tönkremenetele (STR és GEO); felhajtóerő (UPL) vagy buzgárosodás (HYD) 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 (HYD); a talajszemcsék elfogadhatatlan mértékű kimosódása a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajvízviszonyok elfogadhatatlan mértékű megváltozása. 10.
Vizsgálandó határállapotok I. az általános állékonyság elvesztése (GEO)* valamely szerkezeti elem, például fal, horgony, heveder, dúc vagy ezek kapcsolatának tönkremenetele (STR)* valamely szerkezeti elem és a talaj együttes tönkremenetele (STR és GEO); felhajtóerő (UPL) vagy buzgárosodás (HYD) 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 (HYD); a talajszemcsék elfogadhatatlan mértékű kimosódása a falon át vagy a fal alatt (HYD); a talajvízviszonyok elfogadhatatlan mértékű megváltozása. 11.
Vizsgálandó határállapotok II. A súlytámfalak, valamint az összetett támszerkezetek esetében a fentieken kívül a következő határállapotokat is vizsgálni kell: talajtörés az alap alatt (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni* elcsúszás az alapfelületen (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni; a támfal felborulása (EQU): csak a kőzeten álló alapok esetén kell vizsgálni. 12.
Vizsgálandó határállapotok II. A súlytámfalak, valamint az összetett támszerkezetek esetében a fentieken kívül a következő határállapotokat is vizsgálni kell: talajtörés az alap alatt (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni elcsúszás az alapfelületen (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni; a támfal felborulása (EQU): csak a kőzeten álló alapok esetén kell vizsgálni. A befogott falak esetében pedig a következőkkel kell kiegészíteni: a fal egészének vagy egy részének elfordulása vagy eltolódása miatt bekövetkező tönkremenetel (GEO, de esetenként lehet általános állékonyság is) a horgonyszerkezet kihúzódása miatti falmozgás, amely a megfelelő hosszúságú, méretezett horgonyokkal kerülhető el; a fal függőleges egyensúlyának hiánya miatti tönkremenetel (GEO): figyelembe kell venni a talaj és fal közötti nyírási ellenállást, a horgonyerőt és a feszítőerőt valamint a felszerkezetről átadódó erőket 13.
Vizsgálandó határállapotok II. A súlytámfalak, valamint az összetett támszerkezetek esetében a fentieken kívül a következő határállapotokat is vizsgálni kell: talajtörés az alap alatt (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni* elcsúszás az alapfelületen (GEO): a síkalapokra vonatkozó alapelveket kell értelemszerűen alkalmazni; a támfal felborulása (EQU): csak a kőzeten álló alapok esetén kell vizsgálni. 14.
Geometriai adatok a d =a nom +Δa szabadon álló fal esetében a szabad homlokfelület magasságának 10%-a lehet a Δa, de legfeljebb 0,5 m; megtámasztott fal esetében a Δa célszerűen legyen a legalsó támasz és az alatta levő földfelszín közötti távolság 10%-a, de legfeljebb 0,5 m; megengedhető ezeknél kisebb Δa érték, akár 0 is, ha van előírás a talajfelszínnek a kivitelezés teljes idevonatkozó időtartamában megbízhatóan megvalósítható ellenőrzésére; nagyobb Δa érték ajánlatos, ahol a térszín magassága különösen bizonytalan. 15.
Teherbírási határállapot ellenőrzése DA-2* tervezési módszer: A1 + M1 + R2 A hatás Jel Értékcsoport A1 A2 Állandó kedvezőtlen kedvező G 1,35 1,0 1,0 1,0 Esetleges kedvezőtlen kedvező Q 1,5 0 1,3 0 16.
Szögtámfalak tervezése GEO határállapot Vizsgálni kell: az alapsíkon való elcsúszás veszélyét, az alap alatti talajtörés (alaptörés) veszélyét. - fiktív hátlap különböző lehet - az erők függőleges és vízszintes komponenseit együtt kell kezelni. - alaptörés vizsgálatához: ferdeség és külpontosság a karakterisztikus értékek alapján 17.
Elcsúszás vizsgálata (GEO) Igénybevétel: E d γ G P a,g,h,k γ Q P a,q,h,k P a,f,h,k Ellenállás: R d P a,g,v,k P a,g,v,k P a,f,v,k γ G R,h t,k G 1,k G 2,k tgδ b Megfelelőség igazolása: E d R d Biztonság növelése: 18. 18
Kiborulás vizsgálata (EQU) Csak a szilárd kőzeten álló szerkezetek (pl. alaptestek, támfalak) kiborulásának vizsgálatakor használjuk! E stb, d Stabilizáló nyomaték: γ G,stb k 1 G 1,k k 2 G 2,k k t G t E dst, d Destabilizáló nyomaték: γ G,dst k g P a,g,k γ Q,dst k q P a,q,k k F P a,f,k Megfelelőség igazolása: E dst, d E stb,d 19. Biztonság növelése: alaplemez méretének növelésével
Súlytámfalak és összetett támszerkezetek tervezése STR határállapot - kevésbé hajlékony vagy billenésre csak GEO határállapotban képes szerkezetek esetében: nyugalmi és aktív földnyomás átlaga - beton és kő anyagú súlytámfalak esetében: szélső szál vizsgálata - vasbeton szögtámfalak esetén: kritikus keresztmetszetek - gabionok (súlytámfal): modellkísérletek és próbaterhelések alapján megfogalmazott szerkesztési szabályok 20.
21. Mértékadó ellenállások: (vb. keresztmetszet) Mértékadó igénybevételek: 21 Szerkezeti tönkremenetel (STR) vizsgálata q F Q g G d max, k a,q,h,k P k a,f,h,k P γ k a,g,h,k P γ M a,q,h,k P a,f,h,k P γ a,g,h,k P γ T Q G max,d
Súlytámfal keresztmetszeti méretezése 22. Követelmény: általában: e B/6, húzófeszültséget is felvevő falaknál: e B/3
23. Talpfeszültségek
Támfalak építése A támfalak a tömegük miatt a beton zsugorodásából és a hőmérsékleti hatásokból méreteiket változtatják. Követelmények: - betonja olyan legyen, hogy zsugorodási repedések ne keletkezhessenek - homlokfelület sima legyen - a beton legyen fagyálló. A támfalaknál hézagokat kell alkalmazni: a hőmérsékletváltozási és zsugorodási repedések miatt egyenlőtlen süllyedésekből származó hatások kiküszöbölésére a betonozási szakaszok lehatárolására 24.
Hézagok kialakítása Terjeszkedési hézagok Munkahézagok Látszólagos hézagok 25.
Terjeszkedési hézagok - általában függőlegesek - a talptól a támfalkoronáig végigmennek - összenyomható anyaggal kitöltöttek 26.
Munkahézagok - általában vízszintesek - alap és felmenő fal között lépcsőzetes kialakítással. NEM átmenő hézagok! 27.
Látszólagos hézagok nem átmenő hézagok a zsaluzás toldásainál, esetleg a nagy betonfelületek megosztására ajánlatos a látszólagos fugákat a munkahézagoknál kialakítani nagy beton felületek tagolására (esztétikai szempontok szerint) 28.
Támfalak víztelenítése Víznyomásra való méretezés helyett víztelenítést alkalmazunk Típusai: Felszíni víztelenítés/vízelvezetés Felszín alatti víztelenítés 29.
30. Felszíni víztelenítés/vízelvezetés
Felszín alatti víztelenítés 31. 1 aljzat+ folyóka beton 2 dréncső 3 geotextília 4 kavics (16/32) 5 hom. kavics kevert szűrő 6 kőrakat 7 geoműanyag lapszivárgó 8 átvezetés (ha L >30 m)
Különleges támfalak 32. máglyafal talajerősítés (georáccsal)
Rács- v. máglyatámfal 33. Előregyártott elemekből készített térbeli rács, szemcsés talajokkal (kőzettel) kitöltve.
Rács- v. máglyatámfal 34. Előnyök: nem érzékeny a süllyedéssel szemben rövid az építési idő előregyártás racionális számban újrafelhasználható Hátrány: csak kb. 4 m magasságtól gazdaságos Tervezési követelmények: az E a és a G eredője a belső harmadon belül a hosszgerendák alá célszerű sávalapot építeni a kitöltő talaj gondosan tömörítendő a kitöltő talaj és a háttöltés víztelenítendő a hátsó hosszfal sávalapja nem süllyedhet többet a háttöltés terhelése miatt.
Erősített talajszerkezetek (vasalt talaj) 35. - vasalást (erősítő elemeket) építünk be - fém v. műanyag szalagok; meredek rézsűknél georács, v. szőtt geotextília - talajtömeg húzóigénybevételek felvételére lesz képes - súrlódás és szerkezeti ellenállás útján adják át Az erősítés egy ún. anizotróp kohéziót ad a talajnak
36. Erősített talajszerkezetek
37. Költségek
Támfalak Köszönöm a figyelmet! 38.