ALAPOZÁSOK ÉS FÖLDMEGTÁMASZTÓ SZERKEZETEK TERVEZÉSE AZ EUROCODE 7 (MSZ EN 1997) SZERINT MANNINGER MARCELL KOKOPELLI KFT. WOLF ÁKOS SZE-GYŐR, GEOPLAN KFT. Szeged, 2012.12.12.
Tartalom 2 Bevezetés: példatár, szabványok, alapelvek Talajvizsgálati jelentés geotechnikai terv TVJ tartalma GT tartalma TT-GT együttműködés Példák Vasbeton csarnok síkalapozással (példatár 1.1. fejezet) Cölöpalapozás Szeged, bevásárlóközpont alapozása
BEVEZETÉS
Bevezetés 4 MSZ EN 1997 új dokumentum típusok új szemlélet értelmezési, felhasználási nehézségek MMK GT+TT: példatár
Bevezetés 5 Cél: konkrét példákon keresztül bemutatni a tervezési folyamatokat; a dokumentációk tartalmát, részletességét; a társtervezők együttműködési lehetőségeit és fontosságát. Geotechnika Tartószerkezet Bak Edina Balogh Béla Meszlényi Zsolt Honti Imre Bartók Miklósné Mihályi Balázs Dr. Móczár Balázs Dezső Zsigmond Miklán Pál Prajczer Antal Domonkos Gergely Papp Tibor Dr. Szalatkay István Durucz László Pintér Imre Takács Attila Gergye Zoltán Sapkás Ákos Wolf Ákos Gonda Ferenc Sterner Pál Horváth Csaba Szakács Miklós Manninger Marcell
Bevezetés 6 Példák Magasépítési létesítmények ellenőrző erőtani számítása az MSZ EN szerint I-II feladatai + támfal + munkatérhatárolás Alapozás típus Fejezet Szerkezet Síkalapozás Mélyített síkalap Mélyalapozás Lemezalapozás 1. Egy. vasbeton csarnok + + 2. Fa csarnok + 3. Monolit vb. vázas épület + + + 4. Horgonyzott résfal 5. Kétszintes családi ház + + 6. Kétszintes irodaépület + + 7. Szög- és súlytámfal 8. Hídszerkezet + +
A geotechnikai tervezés szempontjai 7 Építmény, feladat funkció, rendeltetés, jelleg méret, elrendezés, tartószerkezetek típusa terhelés jellemzői élettartam speciális sajátosságok Építési körülmények építési időtartam, határidő, ütemezés technológiai kötöttségek minőségi követelmények vállalkozási sajátosságok korlátozások Talaj- és talajvízviszonyok geológiai adottságok talajrétegződés, talajjellemzők talajvízszint és ingadozása földrengésveszély speciális kedvezőtlen adottságok Helyszíni, környezeti adottságok meteorológiai, hidrológiai adottságok domborzat, növényzet a hely története szomszédos építmények, közművek közlekedés, megközelíthetőség speciális veszélyek
Szabványi háttér 8 MSZ EN 1997-1:2006 (EC7-1) MSZ EN 1997-2:2008 (EC7-2) MSZ EN 1998 (EC8) Anyagszabványok: MSZ EN 1992, MSZ EN 1993 Geotechnikai vizsgálatok: MSZE CEN ISO/TS 22476 - Terepi vizsgálatok MSZE CEN ISO/TS 17892 - Talajok laboratóriumi vizsgálata Speciális mélyépítési munkák - kivitelezési szabványok pl.: MSZ EN 1536 Fúrt cölöpök pl.: MSZ EN 1537 Horgonyok
Szabványi háttér 9 MSZE CEN ISO/TS 22475 Talajmintavétel technikai részletei MSZE CEN ISO/TS 17892 Laboratóriumi vizsgálatok technikai részletei MSZE CEN ISO/TS 22476 Terepi vizsgálatok technikai részletei MSZE CEN ISO/TS 22282 Talajvízmérések technikai részletei MSZ EN 1997-2 Geotechnikai vizsgálatok általános szabályai MSZ EN 1991 A tartószerkezeteket érő hatások MSZ EN 1998 Tartószerkezetek tervezése földrengésre MSZ EN 14688-14689 Talajok és kőzetek leírása, osztályozása MSZ EN 1997-1 Geotechnikai tervezés általános szabályai MSZ EN 1992-3 Betonszerkezetk tervezése Betonalapok és -cölöpök MSZ EN 1993-5 Acélszerkezetek tervezése Cölöpök MSZ EN XX YY Geoműanyagok vizsgálata MSZ EN 13249 13293 Geoműanyagok alkalmazása MSZ EN XX YY Mélyépítési szerkezetek, termékek MSZ EN XX YY Speciális geotechnikai munkák kivitelezése MSZ EN 22477 Speciális geotechnikai szerkezetek vizsgálata
MSZ EN 1997-1:2006 - tartalom 10 1. Általános elvek 9 2. A geotechnikai tervezes alapjai 16 3. Geotechnikai adatok 31 4. Az építés műszaki felügyelete, megfigyelés, fenntartás 39 5. Földművek, víztelenítés, talajjavítás és talajerősítés 43 6. Síkalapok 47 7. Cölöpalapok 54 8. Horgonyzások 70 9. Támszerkezetek 74 10. Hidraulikus talajtörés 86 11. Általános állékonyság 91 12. Töltések 95
Új szemlélet 11 Eurocode (MSZ EN) szabványsorozat Tervezésben részt vevők feladatainak szabályozása Geotechnikai/talajmechanikai szakvélemény Talajvizsgálati jelentés Geotechnikai tervezési beszámoló Időben elkülöníthető Tervezői felelősség anyagvizsgálati dokumentum javaslat nem karakterisztikus érték nem eredmények értékelése részletes rétegződés felhasználhatóság geotechnikai hatások kiemelt szerepe konkrét szerkezet tervezése ellenőrizhetőség kivitelezési, üzemeltetési kérdések
Nem jeleníthető meg a kép. Lehet, hogy nincs elegendő memória a megnyitásához, de az sem kizárt, hogy sérült a kép. Indítsa újra a számítógépet, és nyissa meg újból a fájlt. Ha továbbra is a piros x ikon jelenik meg, törölje a képet, és szúrja be ismét. Műszaki dokumentációk - projektszakaszok 12
Geotechnikai kategória 13 Geotechnikai határállapot mérvadó Geotechnikai kategóriába sorolás tervezési követelmény feltárási program geotechnikai eljárások szaktervezők geotechnikai, geológiai adottságok tartószerkezet kockázati tényezők környezeti kölcsönhatás tervezők közösen Projekt kezdeti szakaszában
Geotechnikai kategória 14 Szepesházi (2008)
Geotechnikai kategória 15 Alapelve általános eset - 2. geotechnikai kategória átsorolás szempontjából a körülmények értékelése 116,0 115,0 114,0 113,0 112,0 111,0 110,0 mbf. 116,0 115,0 114,0 113,0 112,0 111,0 110,0 mbf. 1.F (2011.10.01.) 116,71 mbf -3,20-4,50 építési törmelékes, homok feltöltés (samg) 2.F (2011.10.01.) 116,75 mbf -3,40 sárgásszürke, iszapos homok (sisa) -4,60 (6,00) (6,00) 1.F (2011.10.01.) 116,71 mbf -0,30-2,40-2,60 barna, humuszos, homokos iszap (orsasi) sárgásbarna, iszapos homok (sisa) 2.F (2011.10.01.) 116,75 mbf -0,20-2,50-2,80 szürke, kavicsos homok (sagr) (5,00) (5,00)
Tervezési állapot - határállapotok 16 MSZ EN 1990 (EC0) tervezési állapotok Ideiglenes Tartós Rendkívüli Szeizmikus MSZ EN 1990 határállapotok: Teherbírási A tervezett szerkezet, a talaj vagy a környező építmények valamely részének törésjellegű tönkremenetele, mely a szerkezet rendeltetésszerű használatát lehetetlenné teszi, s általában a szerkezetet használókat, ill. környezetben lévőket veszélyezteti Használati A tervezett szerkezet, a talaj vagy a környező építmények olyan mértékű elmozdulása, deformációja, mely annak rendeltetésszerű használatát megnehezíti vagy korlátozza
Teherbírási határállapotok 17 MSZ EN 1997-1:2006 2.4.7.1. 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 cölöpök 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
Tervezési eljárások - tervezési módszerek 18 Eljárás Számításon alapuló tervezés Tervezés megelőző intézkedésekkel Tervezés modellkísérletek és próbaterhelések alapján A megfigyeléses módszer alkalmazása Módszer 1. módszer 2. módszer A1+M1+R2 igénybevétel + ellenállás 3. módszer (A1 v A2) + M2 + R3 talajfizikai paraméterek
Geotechnikai tervezés alapelve 19 MSZ EN 1997-1 2. A GEOTECHNIKAI TERVEZÉS ALAPJAI 2.4. Számításon alapuló geotechnikai tervezés 2.4.1. Általános elvek (2) Figyelembe kell venni, hogy a talajviszonyok ismerete függ az elvégzett geotechnikai vizsgálatok mennyiségétől és minőségétől. Ezen ismeretek megszerzése és a kivitelezés szakszerű irányítása általában sokkal fontosabb az alapvető követelmények teljesítéséhez, mint a számítási modellek és a parciális tényezők pontossága
Tervezési módszer 20 MSZ EN 1997-1:2006 MNM NA 9.1.: síkalapok, cölöpök, horgonyok és bármely más geotechnikai szerkezet tervezése a 2. tervezési módszer szerint, a parciális tényezőcsoportok A1 + M1 + R2 kombinációjával
Tervezési módszer 21 MSZ EN 1997-1:2006 MNM NA 9.2.: rézsűk és bármely geotechnikai szerkezet általános állékonyságának vizsgálata a 3. tervezési módszer szerint, a parciális tényezőcsoportok A2 + M2 + R2 kombinációjával
Parciális tényezők 22 hatás v. igénybevétel (A) talajparaméterek (M) ellenállás (R) határállapot tervezési mód-szer jellemző állandó hasznos hatékony belső súrlódási szög hatékony kohézió térfogatsúly talajtörés elcsúszás típus talpellenállás állékonyság palástellenállás teljes ellenállás húzási ellenállás ideiglenes tartós talajtörés elcsúszás földellenállás földellenállás síkalap cölöp horgony drénezetlen nyírószilárdság támszerkezet γ G γ Q γ ϕ' γ c' γ cu γ γ γ R;v γ R,h γ b γ s γ t γ s;t γ s;t γ s;p γ R;v γ R;h γ R;e γ R;e k-tlen 1,10 1,50 1,35 1,35 1,50 1,00 k-ző 0,90 0 GEO STR EQU 2 1,35 1,50 1,00 1,00 1,00 1,00 1,40 1,10 3 geo. 1,00 1,30 felsz. 1,35 1,50 vert 1,10 1,10 1,10 1,25 fúrt 1,25 1,10 1,20 1,25 CFA 1,20 1,10 1,15 1,25 1,10 1,10 1,40 1,10 1,40 1,35 1,35 1,50 1,00 1,00 k-tlen 1,00 1,50 1,25 1,25 1,40 1,00 1,40 1,40 1,40 k-ző 0,90 0 HYD UPL k-tlen 1,35 1,50 1,25 1,25 1,40 1,00 k-ző 0,90 0
TALAJVIZSGÁLATI JELENTÉS GEOTECHNIKAI TERVEZÉSI BESZÁMOLÓ
Rossz példa 24 ϕ = 25 c = 3,5 Mp/cm 2 ϕ = 25 c = 5,5 Mp/cm 2 ϕ = 25
Rossz példa 25
Dokumentációs formák 26 Geotechnikai/talajmechanikai szakvélemény Szemléletváltás! Talajvizsgálati jelentés + geotechnikai terv határterületi szerkezetek szaktervezők közösen tervezés színvonalának emelése felelősség
Dokumentációs formák 27 MMK GT+TT: ALAPOZÁSOK TERVEZÉSE AZ EC7 MSZ EN 1997-1, 2 GEOTECHNIKAI TERVEZÉSI SZABVÁNYOK ALAPJÁN Alapadat szolgáltatási lap Feladatmegosztás (tipikus) 1. Egyeztetés a Megrendelővel és a Generál Tervezővel az elvégzendő feladatokról, és azok megrendelés szerinti ütemezéséről 2. Tartószerkezet tervezői alapadat szolgáltatás és kiinduló feladat meghatározás a geotechnikai tervező részére adatlap 3. Talajvizsgálati jelentés készítése 4. Geotechnikai szaktanácsadás / adatszolgáltatás / egyeztetés 5. Alapozási terv / geotechnikai terv / geotechnikai tervezési beszámoló
Geotechnikai tervezés alapelve 28 MSZ EN 1997-1 2. A GEOTECHNIKAI TERVEZÉS ALAPJAI 2.4. Számításon alapuló geotechnikai tervezés 2.4.1. Általános elvek (2) Figyelembe kell venni, hogy a talajviszonyok ismerete függ az elvégzett geotechnikai vizsgálatok mennyiségétől és minőségétől. Ezen ismeretek megszerzése és a kivitelezés szakszerű irányítása általában sokkal fontosabb az alapvető követelmények teljesítéséhez, mint a számítási modellek és a parciális tényezők pontossága
Alapadatok 29 Mire van szükséges a geotechnikai tervezőnek? helyszín topográfia, beépítettség geológiai adottságok tervezett létesítmény (méret, terhelés, szerekezet) várható geotechnikai problémák feltárása (pl. alapozási mód, víztelenítés) előzetes geotechnikai kategória (tartószerkezeti szempontból) (előzmény geotechnikai adatok) ALAPADATSZOLGÁLTATÁS
Tartószerkezet tervezői alapadat szolgáltatás a geotechnikai vizsgálatokhoz 30 1. Megrendelő: 2. Tartószerkezet tervező: 3. Geotechnikai adatszolgáltatás igényelt jellege: 4. A létesítmény besorolása geotechnikai kategóriája tartószerkezeti szempontból: 5. Létesítmény: megnevezése, rendeltetése: Ingatlan hrsz.-a: Építmény alapterülete: m 2 6. Magassági fixpont helye és értéke: 7. Magassági adatok: +/-0,00=.. (mbf) Rendezett terepszint alatti szintek száma:... és legalsó padlószint mélysége: m Rendezett terepszint feletti szintek száma:... és épületmagasság: m Munkagödör tükörszintje: m 8. Tervezett tartószerkezet (aláhúzandó): falazott, kitöltő falas, monolit vb. váz, előregyártott vb. váz, fém vázszerkezet, fém/vb. keretszerk., egyéb: 9. Előzetes elképzelés az alapozás módjára: alapozási sík: 10. Az alapozásra jutó becsült terhelés tervezési értéke: sáv: kn/m pillér: kn lemez: kn/m 2 11. Szárazsági követelmények: teljes viszonylagos korlátozott (nincs) 12. Feltárás javasolt módja és várható mélysége: m 13. Süllyedési kritériumok: Süllyedésszámítás szükséges: igen, nem. 14. Építmény fontossági osztálya (földrengés szerint): 15. Egyéb igény (dinamikus hatás, földnyomás, szomszédos épület stb.):
Geotechnikai feltárások 31 Feltárási mennyiség, minőség TVJ minőség, felhasználhatóság Szabványi előírás, ajánlás műszaki megfelelőség Piaci viszonyok költségminimalizálás feltárások távolsága ajánlások feltárások mélysége várható alapozási mód térbeli feltártság minimum 3 db feltárás
Geotechnikai feltárások - távolság 32 MSZ EN 1997-2 B melléklet (tájékoztatás) irányelvek magas építmények és ipari szerkezetek: 15-40 m-es hálózat; nagy alapterületű szerkezetek: legfeljebb 60 m-es hálózat; vonalas létesítmények (utak, vasutak, csatornák, csővezetékek, földgátak, alagutak, támfalak): 20-200 m; speciális szerkezetek (pl. hidak, kémények, gépalapok): 2-6 vizsgálat alaptestenként; gátak és duzzasztóművek: 25-75 m a fontos szelvényekben.
Geotechnikai feltárások - mélység 33 z a 6 m z a 3,0 B f z a 1,5 b B b Ab < z a < 2,0 b Ab 0,8 h < z a < 1,2 h z a 6 m z a 2 m z a 0,4 h z a 2 m
Geotechnikai feltárások - mélység 34 z a 0,4 h g z a (t+2,0) m z a (H+2,0) m z a (t+2,0) m z a 5,0 m z a 1,0 b g z a 3,0 D F z a 2,0 m z a 1,5 b Ah z a 2,0 m
Geotechnikai feltárások - típus 35
Geotechnikai feltárások 36 csúcsellenállás q c [Mpa] 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 0,0 GKS11 GKS12 5,0 GS23 10,0 0 2 4 6 q c [MPa] 0 2 4 6 8 10 12 14 CPT1 CPT3 CPT5 CPT2 CPT4 15,0 8 20,0 10 mélység z [m] 25,0 30,0 z [m] 12 14 16 35,0 18 20 40,0 22 45,0 24 50,0 26
Talajok megnevezése 37
Talajvizsgálati jelentés tartalma 38
Talajvizsgálati jelentés információk bemutatása 39 Feltár ás jele Feltárás típusa, mélysége EOV koordináta X Y Magassá g [mbf] T1 fúrás 10 m 507 624 242 047 124,8 T2 fúrás 6 m 507 624 242 017 124,6 D1 DPH 8,8 m 507 624 242 047 124,8 D2 DPH 9,8 m 507 664 242 032 124,2 kohézió c [kpa] 120 100 80 60 40 20 0 GK2/21,4 13/14,3 13/25,3 GK2/15,4 13/17,3 GC2/18,4 G5/6,4 GH2/21,5 GNY1/21,4 GI1/9,4 GK1/12,4 G4/6,4 GH1/9,3 GE1/6,4 G1/9,4 GC1/6,4 13/3,5 GNY1/15,4 GE3/21,4 GC1/18,4 GI2/12,4 13/9,3 13/37,8 GK2/9,3 G2/15,4 GE2/15,4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 belső súrlódási szög φ [ ]
Talajvizsgálati jelentés információk értékelése 40 Rétegleírás: talajmechanikai fúrás, szondázási vizsgálat, laborvizsgálatok eredményei, azok összevetése állapot leírás, jellemző paraméterek mélység z [m] 0 10 20 30 40 50 összenyomódái moulus E s [MPa] 0 5 10 15 20 25 30 35 E s1 = 3,6 + 0,254 z E s2 = 4,6 + 0,247 z E s3 = 5,5 + 0,242 z KEMENCE KLINKERTÁROLÓ CEMENTSILÓK 60 HŐCSERÉLŐ TORONY 1,00 70 0,80 80 0,60 B = 0,75-6,5 A B 0,40 0,20 0,00 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 A
Eredmények értékelése 41 Talajvizsgálati jelentés: ellenőrizhető, visszakereshető adat indokolt értékelés dokumentált munkafolyamat környezet részletes bemutatása anyagvizsgálat dokumentáltsága Piaci elvárások: értékelés, műszaki megoldás méretezéshez tervezési érték szokásos, szabadon választható javaslatok
Dokumentációs formák 42 Talajvizsgálati jelentés Geotechnikai szaktanácsadás / adatszolgáltatás / egyeztetés Alapozási terv / geotechnikai terv / geotechnikai tervezési beszámoló Példa: geotechnikus közreműködés: fa csarnok geotechnikai adatszolgáltatás kétszintes irodaépület geotechnikai adatszolgáltatás + használhatósági határállapotok feladat jellege, bonyolultsága (geotechnikai kategória) tervezők felkészültsége együttműködés módja
Feltételezések 43 1. ÁLTALÁNOS ELVEK 1.3. Feltételezések MSZ EN 1997-1 megfelelő a folyamatosság és a kapcsolattartás az adatgyűjtésben, a tervezésben és a kivitelezésben közreműködő szakemberek között
Geotechnikus mérnök közreműködése 44 A geotechnikus közreműködése geotechnikai szerkezetek tervezésében a geotechnikai kategória függvényében (ajánlás) 1. Geotechnikai kategória: szaktanácsadó kiegészítő dokumentum igény szerint 2. Geotechnikai kategória: társtervező - geotechnikai terv, tervfejezet 3. Geotechnikai kategória: főtervező önálló geotechnikai terv altervezőkkel
Geotechnikai tervezési beszámoló tartalma 45 A feladat ismertetése (a terv tárgya, célja, funkciója) A projekt közreműködői, tervelőzmények, megrendelői diszpozíciók, egyeztetett tartalmak Az építési helyszín és környezete bemutatása A tervezett építmény bemutatása( méretek, szerkezet, hatások, geodéziai adatok) A talajkörnyezet és talajvízviszonyok ismertetése a korábbi geotechnikai szolgáltatások alapján A geotechnikai kategória a körülmények, a kockázatok és nehézségek vázolásával indokolva A geotechnikai szerkezetek szöveges ismertetése, rajzai az anyagminőségekkel A tervezéshez alkalmazott talajkörnyezeti modellek, tervezési állapotok vázolása A tervezési követelmények rögzítése A geotechnikai számítások ismertetése A technológiai, organizációs és környezetvédelmi követelmények bemutatása A biztonságtechnikai követelmények ismertetése Minőségszabályozási (monőségi és minőség-ellenőrzési) követelmények és módszerek ismertetése A műszaki felügyelet terve Az építmény viselkedésének megfigyelési terve Fenntartási és üzemelési utasítások A tervezés alapjául vett szabályozási anyagok, specifikációk, szakirodalom, számítógépes programok
Geotechnikai terv kritikus elemei 46 Vizsgálandó határállapotok értékelése Talajmodell megalkotása Karakterisztikus és tervezési paraméterek felvétele Alkalmazott tervezési eljárás kiválasztása Alkalmazott számítási eljárás megválasztása
Talajfizikai paraméterek 47 TVJ Talaj-szerkezet kölcsönhatás Talajfizikai paraméter felvétele Statisztikailag értékelhető adatmennyiség Statisztikailag nem értékelhető adatmennyiség egyéb vizsgálati eredmény tapasztalati képlet ajánlott táblázatos értékek MSZ EN 1997-1:2006 2.4.5.2.: (12)P Ha talajvizsgálati eredményeken alapuló közismert táblázatokat használnak a karakterisztikus értékek felvételére, akkor azokat különösen óvatosan kell kiválasztani.
Talajfizikai paraméterek - karakterisztikus 48 Figyelembe veendő a talajvizsgálati módszer mért eredmények szórása tapasztalati adatok az érintett talajzóna kiterjedése építmény merevsége a károsodás következményei EC7 irányelve óvatosan becsült átlag vagy szélső érték annak az értéknek óvatos becslésével kell kiválasztani, mely a vizsgált határállapot bekövetkezését előidézi
Talajfizikai paraméterek 49 nyírófeszültség τ [kpa] 200 160 120 80 40 0 ϕ = 18 c = 30 kpa ϕ = 20 c = 40 kpa ϕ = 11,6 c = 30 kpa ϕ = 16 c = 22 kpa 0 100 200 300 400 500 normálfeszültség σ [kpa] GC1/6,4-15-0,9 GC1/18,4-14-0,9 GC2/18,4-16-0,9 13/3,5-18-0,6 13/9,3-15-0,5 13/14,3-12-0,9 13/17,3-16-0,7 13/25,3-20-0,7 13/37,8-27-1,0 GK1/12,4-19-1,1 GK2/9,3-17-1,0 GK2/15,4-16-1,0 GK2/21,4-39-1,1 GNY1/15,4-16-1,0 GNY1/21,4-34-0,9 GH1/9,3-13-0,9 GH2/21,5-32-0,9 G5/6,4-14-1,1 GI1/9,4-12-0,8 GI2/12,4-13-0,7 G1/9,4-18-0,8 G4/6,4-19-0,9 G2/15,4-12-1,0 GE1/6,4-14-0,6 GE2/15,4-13-0,7 GE3/21,4-11-1,0
SZÜNET Körcsúszólap szádfal alatt Eltrafál egy dagadt halat! Talajvízbe tévedt ponty ő, S nyíródáskor sikolt: Mon Dieu! Frady E.
1. Vasbeton csarnok síkalappal (példatár 1.1. fejezet) 2. Cölöpalapozás 3. Szeged, bevásárló központ TT-GT együttműködés Példák
52 1. példa vasbeton csarnok
Alapadat szolgáltatás 53 3. Geotechnikai adatszolgáltatás jellege: talajvizsgálati jelentés 4. A létesítmény geotechnikai kategóriája tartószerkezeti szempontból: 2. kategória. 5. Létesítmény: megnevezése, rendeltetése: előregyártott vasbeton szerkezetű, közbenső födémes csarnok Ingatlan címe: Szilsárkány Építmény alapterülete: 2985 m 2 7. Magassági adatok: +/-0,00=+124,00 (mbf) Rendezett terepszint feletti szintek száma és épületmagasság: 2 szint, 8,85 m 8. Tervezett szerkezet: előregyártott vasbeton váz 9. Előzetes elképzelés az alapozásra: alapozási sík: alapozási mód: 10. Az alapozásra jutó becsült terhelés tervezési értéke: pillér: 11. Szárazsági követelmények: teljes 173-818 kn 12. Feltárás módja és mélysége: geotechnikus megítélése szerint. 13. Süllyedési kritériumok: süllyedéskritériumok az MSZ EN 1997-1:2006 NA1. táblázat szerint. Süllyedésszámítás szükséges: igen 14. Építmény fontossági osztálya (földrengés szerint): II. (MSZ EN 1998-1:2008) 15. Egyéb igény (dinamikus hatás, földnyomás, szomszédos épület stb.): - 16. Mellékletek: 3D (dwg), Metszetek
Geotechnikai feltárások 54
Talajvizsgálati jelentés 55 TARTALOMJEGYZÉK 1. Előzmények, kiindulási adatok 1.1. Kiindulási adatok 1.2. Geotechnikai kategória 1.3. Helyszíni viszonyok 1.4. Talajfeltárás, laboratóriumi vizsgálatok 2. Geológiai és szeizmicitási viszonyok 2.1. Geológiai leírás 2.2. Szeizmicitás 3. Talajrétegződés, talajállapot 4. Talajvízviszonyok 5. Egyéb szempontok MELLÉKLETEK: 1. Helyszínrajz 2. Fúrásszelvények 3. Szondázási diagramok 4. Rétegszelvény 5. Laboratóriumi vizsgálati jegyzőkönyvek* 6. Fúrásnaplók*
Talajvizsgálati jelentés 56 1.2. Geotechnikai kategória A sík felszínen a térszín közeli kedvező teherbírású rétegek, a kis terhelésű csarnokszerkezet, a raktár funkció kis kockázata együttes értékelése alapján a tervezett projekt előzetesen - tartószerkezeti tervezővel nem egyeztetve - 1. geotechnikai kategóriába sorolandó. A kategóriába sorolás a tervezés további fázisában felülvizsgálandó, szükség esetén módosítható. 1.4. Talajfeltárás, laboratóriumi kísérletek Ki? Mikor? Mivel? Mennyit? Hogyan? Milyen szabvány előírásai szerint? Feltárás jele Feltárás típusa, mélysége X EOV koordináta Y Magasság [mbf] T1 fúrás 10 m 507 624 242 047 124,8 T2 fúrás 6 m 507 624 242 017 124,6 T3 fúrás 6 m 507 704 242 047 124,0 T4 fúrás 6 m 507 704 242 017 123,7 D1 DPH 8,8 m 507 624 242 047 124,8 D2 DPH 9,8 m 507 664 242 032 124,2
Talajvizsgálati jelentés 57
Talajvizsgálati jelentés 58
Alapozási terv 59 TARTALOMJEGYZÉK 1. Feladat ismertetése, kiindulási adatok 1.1. Feladat rövid ismertetése 1.2. Szerkezet bemutatása 1.3. Terhelési adatok 1.4. Geotechnikai kategória 1.5. Alkalmazott szabványok, felhasznált szakirodalom 1.6. Alkalmazott anyagok 2. Helyszíni viszonyok 3. Geotechnikai adatok, talajparaméterek 4. Alapozás méretezése 4.1. GEO teherbírási határállapot 4.2. STR teherbírási határállapot 4.3. Használhatósági határállapot 5. Kivitelezés, fenntartás, üzemeltetés MELLÉKLETEK 1. Számítási mellékletek 2. Alaprajz alaptest méretekkel 3. Alaptest vasalási terve
Alapozási (geotechnikai) terv 60 1.2. Szerkezet bemutatása 1.3. Terhelési adatok M d,yy H d,x V d M d,xx H d,y B Teherkombináció Szélső L mértékadó függőleges erő (a. eset) mértékadó vízszintes erő (b. eset) mértékadó nyomaték (c. eset) kváziállandó teherkombináci ó V d [kn] 394,0 364,6 238,9 238,2 H d,x [kn] 31,8 37,8 32,5 4,4 H d,y [kn] 0 0 19,5 0 M d,xx [knm] 0 0 146,5 0 M d,yy [knm] 163,5 157,3 245,3 33,5
Alapozási (geotechnikai) terv 61 3. Geotechnikai adatok, talajparaméterek A tervezett létesítmény alaptestei rendre a homokos kavics réteg felső zónájába terhelnek (ld. 4. pont). A várható lehatási mélység néhány méter, a teherbírás szempontjából a kavics felső 3-4 m-es zónája a mértékadó. A talajvizsgálati eredmények, a várható hatástávolság alapján a teherbírás ellenőrzésénél az alábbi karakterisztikus nyírószilárdsági paramétereket lehet figyelembe venni. belső súrlódási szög: ϕ = 35 kohézió: c = 0 kpa A síkalap süllyedését a feltárási eredmények alapján E s = 30 MPa összenyomódási modulussal lehet számítani. 4. Alapok méretezése Az alapozási síkot úgy választottuk meg, hogy minden esetben az alapok a szemcsés rétegsorra terheljenek. A padlószint és az alapozási sík közötti minimális szerkezeti magasság 1,65m (20 cm vasbeton padló + 15 cm ágyazat + 1,30 m kehelyalap), így a padlószintet figyelembe véve 122,35 mbf alapozási sík adódik. A feltárási eredmények alapján ez már mindenhol minimálisan 20 cm-rel a kötött fedőréteg alatt van, így az alapozási síknak elfogadható.
Alapozási (geotechnikai) terv 62 4. Alapok méretezése A síkalapok tervezése során az alábbi teherbírási határállapotokat kell ellenőrizni. talajtörés (GEO) szerkezeti tönkremenetel (STR) A helyzeti állékonyság ellenőrzése (EQU), elcsúszás, kiborulás veszélyének vizsgálata a kis vízszintes igénybevételek miatt nem kritikus. A síkalapok ellenőrzését az MSZ EN 1997-1 előírása szerint a 2. tervezési módszer úgynevezett DA-2* változata szerint kell elvégezni, vagyis a parciális tényezőket az igénybevételekhez és az ellenálláshoz kell rendelni. Síkalapok esetén a talajtöréssel szemben megkövetelt biztonság γ R = 1,4. A tartószerkezeti tervező által megadott igénybevételek tervezési értékei már parciális tényezővel (γ G = 1,35 és γ Q = 1,5) növeltek. A használhatósági határállapotot a várható süllyedések becslésével ellenőrizzük. Megjegyezzük azonban, hogy előre vetíthető, hogy a kavics rétegben érdemi alakváltozás, süllyedéskülönbség kialakulására nem kell számítani.
Alapozási (geotechnikai) terv 63 MSZ 15004 MSZ EN 1997 közelítő számítás határfeszültségi alapérték alapján (központos, függőleges teher) számítás elfogadott valószínűsített talajtörési ellenállás alapján Transzformálás (?) MSZ EN 1997-1, D melléklet Állandó teher 1,35 Esetleges teher 1,50 Talajparaméterek 1,00 Talajtörés ellen 1,40 Elcsúszás ellen 1,10 R / γ γ γ γ A = s γ B N i b 0, 5 + s q q N q i q b q + s c c N c i c b c
Alapozási (geotechnikai) terv 64 R / γ γ γ γ A = s γ B N i b 0, 5 + s q q N q i q b q + s c c N c i c b c Teherbírási tényező N q = e π tgϕ tg 2 (45 + ϕ/2) N c = (N q - 1) ctg ϕ N g = (N t - 1) tg ϕ Alaki tényező s g = 1-0,3 (B/L) s q = 1 + (B/L) sin ϕ s c = (s q N q - 1)/(N q - 1) Erő ferdeség i q = (1 - f) m i g = (1 - f) m+1 i c = i q - (1 - i q )/(N c tg ϕ) Alapsík ferdeség b q = b g = (1 - α tg ϕ) 2 b c = b q - (1 - b q )/(N c tg ϕ) Hatás Teher Igénybevétel G=100 kn F=50 kn γ G, γ F γ E γ G = 1,35 γ E = 1,38 γ F =1,5 γ F F F R=154 kn γ G G µ=29 G R=154 kn µ=26,6
Alapozási (geotechnikai) terv 65 Támasz Tehereset Alaptest méret B x L x H [m] Hatékony alapfelület B x L [m] Ellenállás karakter. értéke R k [kn] Ellenállás terv. értéke R d [kn] Hatás tervezési értéke E d [kn] Szélső Tetőközép Közbenső födém a 1,34 x 1,60 3823 2731 541 b 1,6 x 2,0 x 0,5 1,31 x 1,60 3636 2597 511 c 0,64 x 0,76 790 564 386 a 1,39 x 1,60 4345 3104 793 1,6 x 1,6 x 0,5 b, c 0,70 x 0,83 976 697 512 a 1,80 x 1,97 7277 5198 1033 1,8 x 2,0 x 0,5 b, c 0,75 x 1,01 1114 795 641 Alaptest vasalás (átszúródás) Kehelynyak vasalás STR teherbírási határállapot
Alapozási (geotechnikai) terv 66 4.3. Használhatósági határállapot s m p = B F 0 s = εz ( z ) dz E 0 s Támasz Alaptest méret B x L [m] Kváziállandó terhelés P [kn] Lehatási mélység m 0 [m] Süllyedésszá mítási szorzó F [-] Számított süllyedés s [cm] Szélső 1,6 x 2,0 346,8 1,92 0,549 0,32 Tetőközép 1,6 x 1,6 478,4 1,6 0,488 0,48 Közbenső födém 1,8 x 2,0 643,5 1,98 0,516 0,55 5. Kivitelezés, fenntartás, üzemeltetés
Süllyedés - tartószerkezet 67 használhatósági határállapot vizsgálatakor (korlátozott használat, esztétikai zavar) γ = 1,0 teherbírási határállapot vizsgálatakor (STR) (felszerkezet károsodása) γ G = 1,35 γ Q = 1,50 Elvileg két süllyedésszámítást kellene végezni, de a parciális tényezők arányait figyelembe véve az első számításból a második eredménye becsülhető.
Tartószerkezet teherbírási határállapot 68 A eset terhelő erő tervezési értékéhez tartozó süllyedéssel kell számolni V k V d,a V d,b terhelés V V d,a = γ F V k B eset a terhelő erő karakterisztikus értékéhez tartozó süllyedés felszorzott értékével kell számolni s k s d,b s d,a süllyedés s B-görbe s d,b = γ E s k γ E = γ F 1,40 γ G = 1,35 γ Q 1,50 A-görbe
69 2. példa Cölöpalapok
Cölöpalapok 70 Méretezési szabványok: - MSZ EN 1997-1:2006 (7. fejezet) - MSZ EN 1997-2:2007 - MSZ EN 1992-1-1:2010 - MSZ EN 1998-5:2009 Kivitelezési szabványok: - MSZ EN 1536:2001 Fúrt cölöpök - MSZ EN 12063:2002 Szádfalak - MSZ EN 14199:2005 Mikrocölöpök
Cölöpalapok 71 Szakirodalom: - EA-Pfähle Ernst & Sohn, ISBN 978-3-433-01870-5 - Cölöpalapok méretezése az Eurocode 7 követelményei szerint Doktori (PhD) értekezés, dr. Szepesházi Róbert
Cölöpalapok 72 Geometriai korlátok: Átmérő: - D < 30cm mikrocölöpök Hossz: - L min 8 D - L max (D[cm] - 22,5) 100
Cölöpalapok 73
Cölöpalapok 74 Cölöpalap talajtörési ellenállása (GEO) - Egyedi cölöpellenállás (talpellenállás + köpeny menti ellenállás) - Csoportos ellenállás Ellenállás meghatározása: - Talajvizsgálati eredményekből - Próbaterheléssel
Cölöpalapok 75 Statikus szonda Cone Penetration Test
Cölöpalapok 76 Szeged - Agóra
Cölöpalapok 77 Vizsgálati eredmények kiértékelése - Szondázási eredmények csoportba foglalása (akár egyetlen épületen belül több csoport) - Talajazonosítás - Teherbírási paraméterek: - Talaj belső teherbírása - Szerkezeti elem teherbírása (pl. cölöp teherbírás)
Cölöpalapok 78 Talaj azonosítás
Cölöpalapok 79 Talaj belső teherbírása Szemcsés talajok Kötött talajok ϕ = 13,5 lg q c [Mpa] + 23 c u = q c / (13-17) E s = q c (1,5 3) E s = q c (2 7)
Cölöpalapok 80 Egyedi cölöp tengelyirányú talajtörési ellenállása egyetlen CPT alapján (GEO) (Szepesházi 2011) Szemcsés talajok Kötött talajok q b 5 Mpa próbaterhelés q b,max 15 Mpa q b 2,5 Mpa próbaterhelés merev agyagok: q b,max 4 Mpa kövesedett agyagok: q b,max 8 Mpa q c [kpa]
Cölöpalapok 81
Cölöpalapok 82 Szeged Agóra, φ600 CFA cölöpök Kötött talaj (képlékeny agyag) q c = 1 MPa c u = q c / 16 = 0,0625 Mpa q b = 0,90 9 0,0625 = 0,506 Mpa q s = 1,00 150 0,0625 = 37,5 kpa
Cölöpalapok 83 Egyedi cölöp tengelyirányú talajtörési ellenállásának karakterisztikus értéke Korrelációs tényező
Cölöpalapok 84 Szeged Agóra, φ600 CFA cölöpök Cölöphossz: l s = 15,00 m n=3 ξ 3 = 1,33; ξ 4 = 1,23 R b;k = 506 kpa 0,6 2 π / 4 / 1,23 = 116,32 kn R s;k = 37,5 kpa 0,6 π 15,00 / 1,23 = 862,02 kn
Cölöpalapok 85 Egyedi cölöp tengelyirányú talajtörési ellenállásának tervezési értéke Modell tényező: η = 1,1 2. Tervezési módszer: A1 + M1 + R2 γ b = 1,2; γ s = 1,1 R c;d = (R b;d + R s;d ) / η R b;d = R b;k / γ b ; R s;d = R s;k / γ s
Cölöpalapok 86 Szeged Agóra, φ600 CFA cölöpök R b;d = 116,32 / 1,2 = 96,67 kn R s;d = 862,02 / 1,1 = 783,65 kn R c;d = (96,67 + 783,65) / 1,1 = 800,56 kn
Cölöpalapok 87 Cölöpalapok süllyedése Szemcsés talajok Kötött talajok s = 0,1 D R R b;k b;k s = 0,1 D R R b;k b;k s 0,03D = 0,03 D R b;k / 2,20 s 0,03D = 0,03 D R b;k / 1,80 s 0,02D = 0,02 D R b;k / 2,86 s 0,02D = 0,02 D R b;k / 2,21 s R s;k = 0,5 R s;k[mn] + 0,5 [cm]