Alapozási hibák
A tárgy oktatásának célja A mérnökök számára elméleti és gyakorlati segítség nyújtása az alapozási hibák elkerülésére, az építménykárosodások vizsgálatával, a károsodások megelőzésének módszereivel, alapvetően a leggyakoribb, a geotechnikai okokból bekövetkező hibák elemzésével Hogyan, mivel? statisztikai elemzések ismertetése, okok geotechnikájának bemutatása, vizsgálati módszerek tárgyalása, jellemző károsodási okok, példák, esettanulmányok
Egy kis statisztika A káresetek megoszlása helyileg Budapest 45 % Vidéki városok 35 % Községek 20 %
A károsodási ok jellege Geotechnikai 70 % Bizonytalan 18 % Nem geotechnikai 12 %
Sorszám ALAPOZÁSI HIBÁK Károsodás oka Rel. gyak. % 1 Vizes közmű, csatorna 25,1 2 Tetővíz 15,2 3 Nyomócső törése 10,6 4 Felszíni víz 10,6 5 Üzemi víz 2,7 6 Talajvíz ingadozás 2,9
Visegrád, pince + csőtörés
VISEGRÁD Pince + csőtörés
VISEGRÁD Pince + csőtörés Az udvar alatti pincerész kibetonozása
Lezökkent Altalaj: lösz (iszapos homok, homokos iszap)
Tetőcsatorna lefolyó hibás elvezetése
Feltöltés, nyomócső törés, Felt.alsó síkja
Talajvíz ingadozás
Szintek (m) 51,9 51,89 51,88 51,87 51,86 51,85 51,84 51,83 51,82 51,81 51,8 DK-i sarok 51,839 51,819 ALAPOZÁSI HIBÁK 1-5 jelű pontok szintjei 51,837 51,84 51,846 1 2 3 4 5 6 Mérési pont helyek ÉK-i sarok Adatsor1 Adatsor2 Lineáris (Adatsor1)
bejárati sarok 51,849 ALAPOZÁSI HIBÁK 9-12 jelű pontok szintjei 51,842 51,843 DK-i sarok 51,839 9 10 11 12 ponthelyek 51,9 51,89 51,88 51,87 51,86 51,85 51,84 51,83 51,82 51,81 51,8 Szintek
Szintek (m) 51,9 51,89 51,88 51,87 51,86 51,85 51,84 51,83 51,82 51,81 51,8 51,869 D-i sarok ALAPOZÁSI HIBÁK 6-9 jelű pontok szintjei 51,862 51,845 Bejárati sarok 51,849 6 7 8 9 ponthelyek
Sorszám ALAPOZÁSI HIBÁK Károsodás oka Rel. gyak. % 7 Szivattyúzás 2,7 8 Talaj fagyása 0,7 9 A talaj térf. változása 8,2 10 Hőhatás az altalajra 0,7 11 Din. hatások a talajra 1,2 12 Egyenlőtlen süllyedés (miből) 14,2
Talajvízszint süllyesztés a csatornánál Feltöltés altalaj
Vízszint változás: - hatékony és semleges feszültségek változása - hat. fesz. növekedése miatt süllyedés
Egyenlőtlen süllyedést okozó rétegződés (Bp. XIII. Retter F. u 9.
Bp. IX. Soroksári 42
Bp. XI. Fehérvári u. 50.
Sorszám ALAPOZÁSI HIBÁK Károsodás oka Rel. gyak. % 13 Túlterhelés 1,4 14 Ismétlődő terhelés 0,2 15 Csúszás (csak épületnél) 1,2 16 Föld alatti üregek 0,5 17 Alábányászás 1,2 18 Kivitelezési hiba (legszűkebben értelmezve) 0,5
Leggyakoribb okok Rel. gyak. % Vizes közmű, csatorna 25,1 Tetővíz 15,2 Nyomócső törése 10,6 Felszíni víz 10,6 Egyenlőtlen süllyedés 14,2 Térfogatváltozás 8,2 Fő hat ok: Az alapok alá beszivárgó víz károsító hatása
Vízhozzájutás okozta relatív süllyedések nagysága
Egyéb statisztikai vizsgálati eredmények Termett talaj-feltöltés 60 % - 40 %, de feltöltésen csak 4-5 % áll Az épület kora Új épületnél: térf vált. csatorna tetővíz nyomócső felszíni víz egyenlőtlen sülly. 5 évnél fiatalabb csatorna tetővíz térf. vált. nyomócső egyenlőtlen sülly. felszíni víz
30 évnél öregebb nyomócső csatorna tetővíz egyenlőtlen sülly. térf. vált ALAPOZÁSI HIBÁK
Alápincézettség szerepe Teljesen alápincézett 17 % Pincézetlen 48 % Részben alápincézett 35 %
Talajvíz mélységének a szerepe Ha közel van a térszínhez (aktív szerep) talajvízszint ingadozás szivattyúzás fagyás Ha mélyen van a térszíntől (passzív szerep) vizes közművek törései, felszíni vízek, térfogatváltozás
Károsodási jelenségek, alapozási hibák geotechnikája Roskadás - Koncentrált vízhatásra - Makroporózus, laza szemcsés talajok, feltöltések - Alakváltozás nagy, sebessége gyors
Térfogatváltozás ALAPOZÁSI HIBÁK - vízhozzájutás, vagy kiszáradás - nagy plaszticitású agyagok - emelkedés v. süllyedés. - lassú alakváltozás
Konzisztencia (állapot) romlás - vízhozzájutás - kötött és átmeneti talajok - süllyedés - nagy alakváltozás, közepes sebességgel
Alapozás agresszív környezetben - minden talajfajta esetén - süllyedést és emelkedést is okozhat - közepes alakváltozás és mozgási sebesség - főleg vegyi üzemeknél
- Egyenlőtlen rétegződés, egyenlőtlen terhelés - Foghíj és melléépítés hibái - Terheléstöbblet, hírtelen terhelés - Felszín alatti üregek hatása
Előző előadás során megállapítottuk, hogy az építménykárosodások nagy többsége geotechnikai (altalaj, talajvíz) eredetű, amely geotechnikai okok közvetlenül az alapokra fejtik ki hatásukat és azok közvetítésével károsítják a különböző építményeket. Tehát ezen, lehetséges geotechnikai okokat kell ismernünk és vizsgálnunk, hogy a tervezett létesítménynél a károsodást okozó alapozási hibát elkerüljük.
Az alapozás hibája csak akkor derül ki, ha az építmény károsodott. Tehát a káresetek elemzésével lehet elkerülni az alapozási hibákat. Tervezői hiba? Kivitelezői hiba? Mindkettő? Az alapozási hiba - ismételten - az épület/felszerkezet károsodásából derül ki. Ha nincs károsodás, az alap teljesíti a vele szemben támasztott követelményeket.
Teendők az alapozási hibák elkerülésére tervezésnél - Geotechnikai tervezés (MSZ EN 1997-1:2006, Általános szabályok) építményeknél soha el nem hagyható. Geotechnikai szempontból nincs két abszolút azonos eset. - A geotechnikai tervezésnél, de a terveztetésnél a statikai tervezőnek is célszerű előzetes adatgyűjtést végezni, hogy a földstatikai és a szerkezet statikai tervezése megfelelő, mindenre kiterjedő legyen.
Tervezés során előzetes adatgyűjtéssel figyelembe veendő tényezők - A környező épületek állapota, esetleges károsodásai (nagymodellek) - Geológia, általános talajkörnyezet - Talajvíz, felszíni vizek - Előző beépítés esetén az elbontott létesítmény jellemzői - Környezeti hatások - Szakirodalmi és irattári adatok
Földtani adatok
Tőzegelőfordulások a Duna bal partján, Bp.-en
Környezeti hatások Pók utcai lakótelep (gázgyári salak+ gáztísztító massza) Kelenföld, Budaőrs (agresszív talajvíz) Inota, készenléti lakótelep (térf. változás) Káposztásmegyer (tőzeg, házmagasság) MO-ás híd, Szabadság út felett (szikkasztás) Kúnszentmiklós, gépalapok (dinamikus hat.)
Szakirodalom, adattár Budapest Építésföldtani Térképsorozata Budapest Építéshidrológiai Atlasza Építésföldtani Térkép (MÁFI) Talajmechanikai szakvélemények gyűjteménye
Helyszíni vizsgálatok - A statikus tervező is ismerje a helyszínt, ennek birtokában döntsön a szerkezeti rendszerről (Káposztásmegyer IIB ütem) - Károsodott létesítménynél az észlelt károsodások felmérése, majd értékelése repedésrajzok, fotók, elmozdulások meghatározása mérésekkel vízhozzájutási lehetőségek felderítése
Tervezés, ellenőrzés Teherbírási határállapotok EQU a helyzeti állékonyság elvesztése STR a tartószerkezet, tartószerkezeti elemek törése, v. nagy alakváltozása GEO a talaj törése, vagy nagy alakváltozása UPL a tartószerkezet, vagy a talaj felúszása HYD hidraulikus talajtörés
GEO a talaj törése A terhelés és a talajtörési ellenállás kn pilléralapnál, kn/m sávalapnál Vd: Rd: Vd Rd a függőleges terhelés tervezési értéke a talajtörési ellenállás tervezési értéke
Rd=Rk/ R ALAPOZÁSI HIBÁK R: a talajtörési ellenállás parciális tényezője, 1,4 Rk: a talajtörési ellenállás karakterisztikus értéke R k =A (q N q s q +c N c s c +0,5 B N s ) A: az alaptest teherátadó felülete, B L B: az alaptest szélessége (kisebbik alaprajzi mérete) L: az alaptest hossza (nagyobbik alaprajzi mérete) s q, s c, s alaki tényezők
t ALAPOZÁSI HIBÁK B
GEO a talaj törése: előfordulási valószínűség minimális GEO a talaj nagymérvű alakváltozása: igen gyakori de ez inkább használhatósági határállapot!!!!
ALAPOZÁSI HIBÁK Süllyedéskritériumok (régi)
Tervezési, kivitelezési gyakorlatban a hasznosítás - Szervetlen, termett talajon történő alapozás károsodása (lösz, térf. vált. agyag kivételével) ritka, csak víz, vagy egyéb járulékos hatás esetén - A tényleges süllyedések a számítottnál ált. kisebbek - A szerkezet merevsége az egywemlőtlen süllyedéseket részben kiegyenlíti - A szerkezet igénybevételei is kisebbek a számítottaknál
Alapozási hibák valószínűsége sokkal nagyobb - feltöltések esetén - szerves altalaj esetén - térfogatváltozó talaj esetén - makroporózus talaj (lösz) esetén
Alapozás feltöltött talajon Miből áll a feltöltés? Milyen a feltöltés szerkezete? Mennyi idős? Miért készítették? Milyen a rétegződése, geometriája? Mire építették (altalaj)? Talajvíz helyzete?
A feltöltés állapota Jellemző Jó Gyenge Jó Gyenge Helyzet Közel az a.s.-hoz Mélyebb fekvés T rρ >95 % <85% >90% <80% I c >1 <0,5 >0,8 <0,3 Szerv. anyag tartalom <5% >10% <10% >20% E s >6MPa <3MPa >4MPa <1,5MPa Fajl. roskadás <1% >3% <2% >4%
Alapozási irányelvek feltöltésen A talpfeszültség 150-200 kpa-nál ne legyen nagyobb Vízhozzájutást meg kell akadályozni!! Melléépítés kerülendő Azonos feltöltésvastagság legyen az alapok alatt
Alapozás szerves altalajon Összenyomódási modulusa kicsi (05-1 MPa) Lassú konszolidáció Másodlagos konszolidáció is Hőhatásra érzékeny (Öskű) Gyakran jó fedőréteg alatt (Rákospatak) Vízre kevésbé érzékeny Vastagsága egyenletes, behatárolt (71-es út, Szigliget) K épület
Alapozás térfogatváltozó talajon Nagy plaszticitású agyagok, magas montmorillonit tartalommal (nagy lineáris zsugorodás) A talajvíz mélyen, az alapozási sík a felszínhez közel helyezkedik el (szélsőséges víztart. vált. lehetősége) A szerkezet kis tömegű, kis szerkezeti merevségű
Védekezés Alapozás térfogatváltozó talajon 2-2,5 m mélyen alapozni (szezonális hatások kiküszöbölése) A talaj vízháztartásának egyenletessége Merev alapozás, a talpfeszültség növelése, ill. a talpellenállás kihasználása Károsodás után aláfalazás, talajcsere, rövid cölöpök, alapmerevítés,
Alapozás makroporózus talajon (roskadás veszély) Laza, száraz, szemcsés és átmeneti talajok Elsődleges településű makroporózus lösz Feltöltések (l. előzőekben)
Védekezés Alapozás makroporózus talajon Vízhozzájutás megakadályozása Talajok tulajdonságainak javítása (kiv. előtt) -felszíni és mélytömörítés -talajcsere -előzetes elárasztás leterheléssel Dunaújváros, Hullámvertikum) -szilárdítás Mélyalapozás Szerkezet mozgástűrő kialakítása
Tömörítés
Mélytömörítés
Mélytömörítés (Dr. D. Adam)
Mélytömörítés (Dr. D. Adam)
Mélytömörítés (Dr. D. Adam)
Foghíj és melléépítés Síkalapozásnál a meglévő épület károsodásai feszültségszuperpozició miatti süllyedésekből Függ: szerkezet merevsége ás állaga altalaj alapozási rendszer Emeletráépítések alapozási síkon a geoszt. nyomás növelése az előterhelés figyelembe vétele aláfalazás talajszilárdítás
Köszönöm a figyelmet PhD BME Geotechnikai Tanszék +36 30 9814783 mkovacs@mail.bme.hu