Átereszek, hídszerkezetek megerősítése Helcor, illetve MultiPlate hullámacél béléscsővel www.viaconhungary.hu 1
Megerősítés általános alapelvei A sérült, illetve megerősíteni kívánt szerkezetbe beépítjük a hullámacél csövet, a cső és a megerősítendő szerkezet fala közé távtartókat rakunk, majd kiöntjük a cső és a fal közötti üreget betonnal (vasbetonnal) vagy más megfelelően kiválasztott töltőanyaggal. Ezt a módszert nevezik alábéleléses módszernek (1. ábra). Megerősíthetünk így boltíves (kőr vagy ovális), valamint négyszögletes szerkezeteket. A módszer előnye, hogy az építés 1. ábra Béléscsöves megerősítés ideje alatt, a közúti forgalmat nem vagy csekélymértékben kell korlátozni. A tervezésnél, a hullámacél cső kiválasztásánál, figyelembe kell venni, a megerősítendő szerkezet alakját, és az erősítés mértékét. A megerősítéssel együtt, a megerősítendő szerkezet méretei is megváltoztathatók. A felújítás során, szerkezet teherbírásán kívül növelhető a magassága, hosszabb hullámacél szerkezet beépítésével szélesíthető a rajta átvezetett út keresztmetszete. A leggyakrabban megerősítésre, kőr vagy békaszáj keresztmetszetű csöveket alkalmaznak. Abban az esetben, ha a megerősítendő szerkezet négyszög keresztmetszetű, és a lehető legkisebb mértékben szeretnénk csökkenteni az áteresztő képességét, alkalmazhatunk nem zárt hullámacél szerkezetet. A zárt keresztmetszetű hullámacél szerkezeteket elhelyezhetjük közvetlenül a talajra, a nyitott keresztmetszetűeket egy különálló beton alaptestre (2. ábra). A különböző keresztmetszeti kialakításokra példákat mutat a 3. ábra. 2. ábra Hídszerkezetek megerősítése hullámacél szerkezetekkel a Zárt íves keresztmetszetű hullámacél cső b Nyitott keresztmetszetű hullámacél cső c Nyitott szögletes hullámacél cső 1 megerősített szerkezet, 2 - hézagkitöltés, 3 hullámacél tartószerkezet, 4 Vasbeton alaptest www.viaconhungary.hu 2
3. ábra Példák szerkezetek megerősítésére: a zárt íves hullámacél cső b félköríves hullámacél cső c körszelvényes hullámacél cső d ellipszis szelvényű hullámacél cső e szögletes hullámacél cső A megerősítendő szerkezet és a hullámacél cső közti tér kitöltésére leggyakrabban betont, beton és homok keverékét alkalmazzák. A töltőanyag feladata, hogy biztosítsa az együtt dolgozást a megerősítendő szerkezet és a hullámacél cső között, ezért nagyon fontos, hogy a köztük levő tér üregesedés nélkül kerüljön kitöltésre (4. ábra). www.viaconhungary.hu 3
4. ábra A megerősítendő szerkezet és a hullámacél cső közti tér kitöltése a töltőanyagos kitöltés b beton kitöltés c vegyes kitöltés 1 beton, 2 - töltőanyag, 3 hullámacél tartószerkezet, 4 megerősített szerkezet 5. ábra Boltíves áteresz megerősítése MultiPlate hullámacél szerkezettel Ennek megfelelően, a szerkezet megerősítését a töltőanyag és a hullámacél szerkezet együttesen végzi. Ez matematikailag nehezen leírható, mivel a megerősített szerkezet alkotórészei különböző merevséggel rendelkeznek és a köztük lévő kapcsolat nehezen modellezhető. Az 5. és 6. ábrák különböző megerősítési technológiákat mutatnak be. www.viaconhungary.hu 4
6. ábra Szögletes áteresz megerősítése MultiPlate hullámacél szerkezettel a áteresz a megerősítés előtt b hullámacél cső beépítése az átereszbe c megerősített szerkezet Építési technológiák Építési technológia kiválasztása A megfelelő keresztmetszetű illetve teherbírású hullámacél szerkezet kiválasztásánál a következőket kell figyelembe venni: megerősítendő szerkezet formája (keresztmetszete, tengelye) helyreállítás után elvárt áteresztőképesség elérni kívánt teherbíró képesség megerősítés lehetőségei, rendelkezésre álló adottságok (hely, forgalom, vízhozam, stb.) A cél, megfelelő teherbírású szerkezet létrehozása, amely együtt dolgozik a megerősítendő szerkezettel, és annak terheit át tudja venni. A kiválasztást, tervezést meg kell előznie egy nagyon pontos geometriai bemérésnek. A bemérés során minden tökéletlenséget figyelembe kell venni, mint például a helyi dudorokat vagy iránytöréseket. Ezek a keresztmetszeti alaktorzulások megakadályozhatják a béléscső behúzását, beépítését a megerősítendő szerkezetbe. Ha meg akarjuk őrizni a műtárgy áteresztőképességét, akkor nyitott profilú hullámacél csövet kell alkalmazni, ha mégis zárt profil mellett döntünk, akkor figyelembe kell venni az áteresztőképesség csökkenését, ami nem feltétlenül jelenti az áteresz hidraulikai kapacitásának csökkenését. Mérnöki létesítmények megerősítésre leggyakrabban az alábbi keresztmetszeti kialakítású hullámacél csöveket, szerkezeteket használják: www.viaconhungary.hu 5
kör békaszáj félkör, boltív szögletes Ha az építésre rendelkezésre álló terület kicsi, nincs hely az egyben összeállított béléscső, műtárgy mellé való helyezésre, és nincs mód külső bilincsek elhelyezésére vagy iránytörés van a szerkezeten belül, akkor előre kialakított peremek, cilinderek segítségével is összecsavarozhatjuk a béléscső elemeket (7. ábra). 7. ábra Peremes hullámacél cső, szerkezeten belüli összecsavarozáshoz Az alábbi körülmények megfontolása szintén befolyásolhatja tervezést, a megfelelő szerkezet kiválasztását: Ha a béléscső és a megerősített szerkezet fala közt kevés helyet hagyunk, akkor fennállhat annak a veszélye, hogy az injektálás során a beton nem tölti ki teljesen a teret, 10-25 cm távolságot kell hagyni a két szerkezet között. Amennyiben nyitott szerkezetet választunk, amit alaptestre helyezünk el, akkor el kell végezni az alaptest méretezését is. Zárt keresztmetszet használata biztosítja a megfelelő teherátadást. Fogadófelület előkészítése - alapozás A fogadófelület kialakításának, illetve az alapozásnak az általános szabályai megegyeznek az új szerkezetként építésre kerülő hullámacél csöveknél alkalmazottakkal. Ez vonatkozik a zártkeresztmetszetű csövekre, melyek közvetlenül a földre kerülhetnek, és a nyitott szerkezetekre melyek méretezett alaptestre kerülhetnek. Abban az esetben, ha vízfolyás fölé kell építeni, a munkaterületet védeni kell a víz romboló hatásától (ideiglenes áteresz, elterelés, szivattyús átemelés) (8 ábra). Ez különösen fontos zárt profilú hullámacél csöveknél, amelyeket közvetlenül a talajra helyezzük. Ha a nyitott kialakítás mellett döntünk, akkor egyszerűen eltereljük a vizet az építés idejére (pl. terelőfalak, árkok segítségével). Ha az önhordó szerkezetet közvetlenül a talajra helyezzük, akkor a szerkezetet heterogén szemcseméretű homokos-kavics ágyazatra kell építeni, az ágyazatot 95%-os tömörségűre kell elkészítenünk. Az ágyazat felső 5-10 cm lazán kell hagyni, hogy a hullámacél cső bele tudjon ülni, süllyedni, ezt a süllyedést figyelembe kell venni a tervezésnél. Az ágyazat vastagságának minimum 20-30 cm kell lennie, szélesebb csöveknél az ágyazatot a cső alakjára kell kialakítani. Gyakran kell az altalajt geotextíliával erősíteni. Csak ritkán szokták a hullámacél csövet betonba rakni, ha mégis így döntünk, akkor vigyázni kell arra, hogy a cső, a beton kötésének megindulása előtt elhelyezésre kerüljön. www.viaconhungary.hu 6
8. ábra Víz kizárása az építés alatt; a szivattyús rendszerrel; b ideiglenes áteresszel Az ágyazatra elhelyezett, megépített csövet távtartókkal ki kell támasztani a megerősítendő szerkezet falához, hogy a cső és a fal közti tér kitöltése közben, a hullámacél cső ne mozduljon el. Különösen fontos ez akkor, mikor beton bepumpálásával töltjük ki az üres teret. 9. ábra Hullámacél szerkezetek beépítési módjai a megerősítés során: a Megerősítendő szerkezeten belüli építés b Részlegesen előszerelt szerkezetek beépítése c Teljesen előszerelt szerkezet beépítése Abban az esetben, ha a megerősítéshez nyitott keresztmetszetű hullámacél szerkezetet választunk, akkor a tervezésnél és a kivitelezésnél figyelnünk kell arra, hogy a kivitelezés során, a megerősítendő szerkezet ne veszítse el stabilitását. Például úgy, hogy az új alap gödrével a régi alapozási síkja alá megyünk. Ezen www.viaconhungary.hu 7
túlmenően, a szerkezetek alaptesteinek (megerősítő és megerősített) tartósan kell kapcsolódniuk egymással, az együtt dolgozás érdekében. Tervezéskor olyan alapozást kell választanunk, amely segítségével a szerkezet önhordó lesz és el tudja látni erősítő feladatát. Hullámacél cső összeszerelése A hullámacél szerkezetek építésére, az átereszek megerősítésének keretében, az alábbiak szerint kerülhet sor (9 ábra): Megerősítendő szerkezeten belül Részlegesen előszerelt szerkezetek beépítése, előszerelést az áteresz mellett végzik, az összeállított egységeket az átereszen belül csavarozzák össze, vagy a részegységenként történik a behúzás és az összecsavarozás. Teljesen előszerelt szerkezet beépítése, a teljes összeszerelés az áteresz mellett történik, vagy egyben kerül leszállításra, és a teljes szerkezet egyben kerül behúzásra. A választás attól függ, hogy mennyire hozzáférhető a megerősítendő szerkezet, mekkora hely áll rendelkezésre mellette, milyen hullámacél szerkezetet alkalmazunk, milyen a megerősítendő áteresz keresztmetszete, geometriája. A kivitelezés költségeit jelentősen befolyásolhatja ez a választás. Megerősítésre általában akkor alkalmaznak spirál csövet ha: a szükséges hosszúságú cső egy elemből legyártható, és van elég hely a beépítésre. ésszerű méretű csődarabokból bilincsekkel összeszerelhető a szükséges hosszúságú béléscső. megfelelő alakú és méretű keresztmetszettel legyártható a spirálcső. A beépítés során nem szabad megfeledkezni a távtartók beépítéséről, amelyek megakadályozzák, hogy üregkitöltés közben, elmozduljon a tervezett pozícióból a hullámacél cső a megerősítendő szerkezeten belül. Az elmozdulás veszélye elsősorban a kisméretű és kör keresztmetszetű csöveknél áll fent. A cső és a megerősítendő szerkezet közti tér kitöltése, injektálás Az injektálás célja, a megerősítendő szerkezet és a beépítésre kerülő béléscső közötti üreg kitöltése, betonnal vagy valamilyen töltőanyaggal. Ennek végrehajtásra különböző megoldások léteznek. Az injektálás történhet a két szerkezet közt hagyott nyíláson, a régi átereszen illetve a hullámacél csövön kialakított nyílásokon keresztül. A leggyakrabban C10 vagy C16 minőségű betonokat alkalmaznak, de lehet alkalmazni műanyag alapú injektáló anyagot is. A beton minősége ne legyen magasabb osztályú. Az alkalmazott betonnak jó önterülőnek és öntömörödőnek kell lennie. A beton keverék maximális szemcse mérete 20 mm. A betonkeverék négy féle módon juttatható kitöltendő üregbe: előfejeken vagy annak zsaluzatán keresztül, az úttesten, a régi szerkezetbe fúrt lyukakon keresztül, a töltésen át, a régi szerkezetbe fúrt lyukakon keresztül, a hullámacél csöveken előre kialakított technológiai lyukakon keresztül. Olyan átmérőjű lyukat kell kialakítani, amelynek mérete lehetővé teszi az injektáló tömlő betolását a szerkezetek közti üregbe. Ajánlott, hogy a lyuk mérete ne legyen kisebb, mint 25 cm. www.viaconhungary.hu 8
A keverék bejuttatására pneumatikus kb. 0,6 MPa nyommással működő betonpumpát alkalmazhatunk, mivel a hullámacél cső könnyen elmozdulhat, ügyelni kell arra, hogy szimmetrikusan történjen meg a feltöltés (10. ábra). A kitöltés során alkalmazhatunk merülő vibrátort, a megfelelő tömörség elérésének céljából. A tömörítési folyamatot óvatosan kell végezni, hogy az nevezessen az erősítőszerkezet deformációjához. 10. ábra Injektálás betonpumpával Mielőtt elkezdenénk a keverék injektálását, meg kell győződnünk arról, hogy az áteresz végei biztonságosan le vannak zárva, és nem tud a beton kifolyni ott. A lezárás lehet valamilyen zsalu, lehet tégla- vagy kőfalazat is. Ha tégla- vagy kőfalazattal zártuk le az átereszvégeit, akkor csak azok megszilárdulása után kezdhetjük el az injektálást. Betonozás közben fontos, hogy megfelelően légtelenítsük a kitöltésre kerülő teret. Ennek érdekében a megerősítendő szerkezeten lyukakat fúrunk (ezek lehetnek az injektáló lyukak is), illetve az áteresz végein megfelelő méretű nyílásokat hagyunk. Ezek a lyukak, nyílások ellenőrzési funkciót is betölthetnek, az injektálás hatékonyságát ellenőrizhetjük rajtuk keresztül. A kitöltés ellenőrzésére megfelelően jelölt, merev pálcát kell használni, ami lehet fából vagy acélból. Ha az alkalmazott betonkeveréket túl magasról ejtjük, akkor fennállhat az osztályozódás veszélye. Mindenféleképpen fokozatokra bontva kell végeznünk a feltöltést, ha a szerkezet magasabb 3,5 m-nél, ha béléscső és az erősítendő szerkezet közti oldalsó távolság nagyobb min 1 m. A fokozatok közt meg kell várni a megelőző betonréteg szilárdulásának megindulását, hogy elkerüljük a túlzott felületi (hidrosztatikai) nyomásból adódó deformációkat. Abban az esetben, ha a szerkezetek közti tér kitöltésére töltőanyagot használunk, akkor heterogén szemeloszlású homokos-kavicsot kell alkalmazni, melynek legnagyobb szemcse átmérője nem lehet nagyobb 45 mm-nél. Ha van elég hely a szerkezetek között, akkor a kitöltést kézzel kell végezni és mechanikus tömörítő eszközzel tömöríteni. A feltöltést párhuzamosan kell végezni a béléscső mindkét oldalán, 0,1-0,2 m-s rétegekben. A homokos-kavicsnak, a proctor vizsgálathoz képest 95%-os tömörséget kell elérnie. Ritkán, ha a szerkezetek közt kevés a hely, alkalmazhatnak homokot is a kitöltésre, amit víznyomással juttatnak be. Ennél a technológiánál nem szükséges külön tömöríteni, mert a tömörítést elvégzi a víz. Ugyanúgy, mint a betonos kitöltésnél, gondoskodni kell az áteresz végeinek lezárásáról. Az üreg teljes kitöltöttségét is ellenőrizni kell. www.viaconhungary.hu 9
Építés közbeni ellenőrzések Az építés során, a szabványoknak megfelelően kell ellenőrizni a kitöltést, folyamatosan ellenőrizni kell a cső deformációját, töltőanyag tömörségét. Bármilyen töltőanyagot is használunk, meg kell győződni arról, hogy a kitöltés üregmentesen lett végrehajtva. Befejező munkálatok A szerkezet megerősítése után gondoskodni kell, a vízelvezetésről, a víz kimosás elleni védekezésről. A befejező munkák során, a műtárgyat alkalmassá kell tenni eredeti feladatinak ellátására. A befejező munkák keretében az átereszek végeinek kialakítását is meg kell oldani, ez lehet maga a hullámacél cső is (5. és 6. ábra). Ezen túlmenően, amennyiben szükséges megfelelő előfej kiépítésére is sor kerülhet, valamint víz elleni védelemre a befolyási oldalon, aminek feladata az altalaj kimosódásának megakadályozása. www.viaconhungary.hu 10