Magyarországi H-típusú vasalt talajtámfalak károsodása
Vasalt talajtámfalak a nagyvilágban
A H-típusú magyar támfal szerkezete és alkalmazása
Magyar vasalt talajtámfalas hídfők építése 1981 1989 Veresegyháza kísérleti támfalépítés Budapest, Helsinki úti felüljárópárhuzamos falként 1993 M1 Győrt elkerülő szakasz 9 hídnál hídfőkben 1994 1995 1996 1996 1996 Orosháza, Szőlős körút párhuzamos falként Budapest, Lágymányosi híd párhuzamos falként M2 út, Budapest-Vác szakasz 7 hídnál hídfőben 44. sz. főút, Kecskemét mellett 2 hídnál hídfőben Tata, Szomódi vasúti felüljáró 2 hídnál hídfőben
A H-típusú fal Érdekes forma Hosszú konzol Nagy szalagtávolság Egyenetlen szalagteher Nagyobb deformációk Nagyobb elemmozgások Nincs tüskézés Gyenge vasalás
s N/mm 2 800 600 400 200 0 0 1 2 3 e % H-típusú fal vasalása üvegszálerősítésű poliészterszalag Nagy és változó alakváltozási képesség Rideg viselkedés Kis hajlítási teherbírás Kúszás és öregedés Korrózió
A homlokelemek és a szalag kapcsolata Csukló helyett befogás Az acélelem roncsolja a szalagok szélét A befogóelem éles peremén a szalag sérül A bekötés kicsúszhat.
A leggyakrabban alkalmazott hídfőtípus A jó talajra állított alaptesten ülő homlokfal kevesebbet süllyed,mint a töltés s vele a szalagok, így a befogott szalagok külpontos húzást kapnak.
A H-támfal károsodásai és vizsgálatai
M1 Győrt elkerülő szakasz 1996 nyarán leomlott hídfő
Budapest, Helsinki úti felüljáró 1997-ban leomlott talajtámfala
A szalag szilárdsági jellemzői a szakító szilárdság minősítő értéke 905 N/mm 2 a hajlító húzószilárdság minősítő értéke 530 N/mm 2 a hajlító-húzófeszültség megengedett értéke (ha nincs kúszás) kedvező esetre 450 N/mm 2 kedvezőtlen esetre 350 N/mm 2 a tartós terhelésre elfogadható hajlítószilárdság 265 N/mm 2 tartós terhelésre a hajlító-húzófeszültség megengedett értéke kedvező esetre 225 N/mm 2 kedvezőtlen esetre 175 N/mm 2
Alulméretezett, csökkent teherbírású és túlterhelt szerkezetek esetében követendő eljárások (Mérnöki Kézikönyv II. kötet 3.1.6 fejezet) Tűrhető kategóriába kell sorolni azokat, amelyek hosszabb időn keresztül a rendeltetésszerű használatnak károsodás nélkül megfeleltek, vagy próbaterhelés esetén megfelelőnek bizonyultak. Meg nem engedhető kategóriába tartoznak azok a szerkezetek, amelyeken a rendeltetésszerű használat következtében károsodás keletkezett, vagy a szerkezet anyagában további romlás várható, vagy a próbaterhelés a teherbírás megállapítására nem adott kielégítő eredményt. "Veszélyesnek" minősülnek azok a szerkezetek, melyek állapota olyan, hogy a kérdéses szerkezetek leszakadása, ill. összeomlása előre meg nem állapítható időpontban bármikor bekövetkezhet. "Életveszélyes" az az állapot, amikor az előbbiekben leírt veszélyes szerkezet alatt, ill. hatósugarában rendeltetésszerűen emberek tartózkodnak vagy tartózkodhatnak.
A támfalakat veszélyeztető hatások összegzése kritérium kategória, ill. osztályzat jel általános konkrét kedvező közepes, átlagos kedvezőtlen megnevezése jellemzője 1 2 3 I falmagasság H H 5 m 5 H 7 m H 7 m (terhelés) (m) II az altalaj minősége összenyomódási. modulus E S 20 20 E S 5 E S 5 (süllyedéskülönbség) E S (MN/m 2 ) III a homlokfal alapozása a fal és a hídfő alapjának viszonya független alapok egyesített síkalap egyesített cölöpalap IV szalagok kihagyása a hídfő előtt csatlakozó elemeknél 0-0 szalag hiányzik 1-1 v. 0-2 szalag hiányzik 2-2 szalag hiányzik V szalag-fal kapcsolat a befogó acélpofa lekerekített perem 8 mm lemez lekerekített perem 5 mm lemez éles perem 5 mm lemez VI szárny- és homlokfal csatlakozása ß törésszög és a dilatáció minősége ß 5 és egyenes dilatáció 5 ß 30 kissé változó dilatáció. ß 30 erősen változó dilatáció. VII a fal képe síkbeli elemmozgás elemszélek kifordulása "nyugodt" felület összefeszülések "hullámzó síkok" repedések v. kiugró fülek VIII a fal alakja u f max. kimozdulás max. elemelfordulás u f 20 mm v. 0,01 radián 20 u f 0,01.H v.0,01 0,03 u f 0,01.H v. 0,03 radián IX szalagkúszás, -korrózió az építmény kora t 3 év 3 t 9 év t 9 év mértéke t (év) X a leomlás következménye veszélyeztetett terület létesítményei a fal előtt nincs közlekedés földút a fal előtt v. távolabbi útpálya az elemek az útra v. vasútra eshetnek
Süllyedéskülönbség a homlok- és a szárnyfal között
Síkból kimozdult elemek a homlokfal és a szárny-fal csatlakozásánál levő dilatációs hézagnál
Átrepedt falelem
A vizsgált hídfők minősítése hídazonosító jobboldali (első) hídfő baloldali (második) hídfő sorszám útszám szelvényszám minősítő pontszám jellemző feszültség N/mm 2 összefoglaló értékelés javaslat azonnali teendőkre minősítő pontszám jellemző feszültség N/mm 2 összefoglaló értékelés javaslat azonnali teendőkre 1 2 18+561 21 400 életveszélyes elhárítás 19 290 kétséges mérés 2 2 20+854 20 270 megfelelő mérés 23 310 veszélyes feltárás 3 2 22+803 21 290 kétséges mérés 19 250 megfelelő mérés 4 2 26+692 17 255 megfelelő mérés 17 220 megfelelő mérés 5 2 28+440 22 330 veszélyes feltárás 21 350 veszélyes feltárás 6 2 29+964 23 390 veszélyes feltárás 21 325 veszélyes feltárás 7 2 32+000 22 395 veszélyes korlátozás 21 405 veszélyes korlátozás 8 100 67+665 19 260 megfelelő mérés 20 270 megfelelő mérés 9 44 1+123 25 420 életveszélyes elhárítás 23 410 veszélyes feltárás 10 44 3+669 23 380 veszélyes elhárítás 24 360 életveszélyes elhárítás 11 4404 38+100 19 330 megfelelő mérés 19 330 megfelelő mérés
M1 Győr utáni szakaszon 1998 nyarán leomlott fal
2. sz. úton Budapest utáni szakaszon 1998 nyarán leomlott fal
Kibontott fészkek
A H-támfal megerősítése
Szilárdított háttöltés
Hátrahorgonyzott bordás megtámasztá s
Bordás pillérfal cölöpalapokon
Ideiglenes megtámasztás
2.sz. főút horgonyzásos megerősítés
M1 Győrt elkerülő szakasz Elkészült támpilléres megtámasztás
2011 M2 autópálya bővítése A megerősített vasalt talajtámfalas hídfők felülvizsgálata
Horgonyzott szerkezetek állapotfelmérése
Horgonyzott szerkezetek terveinek felülvizsgálata
Támpilléres szerkezetek állapotfelmérése
Támpilléres erősítés tervfelülvizsgálat
ÚT 2-3.401 Közúti hidak tervezése Vasalt talajt hídfő építéséhez nem szabad használni.
Vasalt talajtámfalas hídfők a nagyvilágból
Vasalt talajtámfalas hídfők a nagyvilágban
Tapasztalatok rég épült talajtámfalas hídfőkkel 1969 1975 1972
Vasalt talajtámfalas hídfők alkalmazása ország időszak projektszám támfalfelület m 2 -ben Franciaország 1969-2009 300 550.000 Ausztrália 1990-2004 115 92.000 USA 1970-2010 3.300 620.000 Lengyelország 1998-2007 50 30.800 7 m nyílású 15 m fesztávú híd vasalt talajtámfalas hídfője 30-50 %-kal olcsóbb a mélyalapozású hídfőnél
M7 autópálya Bszárszó Ordacsehi Terra-Trel támfal Pannon-Freyssinet
Hűvösvölgyi Terminál Permacrib máglyafal Hűvösvölgyi Terminál Permacrib-máglyafal károsodása
Szerkezeti jellemzők és az építés
Radiata Pine fafajta tulajdonságai szilárdsági, alakváltozási és méretváltozási jellemzők MPa (N/mm 2 ) és % átlag FAKImérés szórás ÉMIajánlás J. Sell adatok szilárdság MSZ F56 III. határfeszültség határfeszültség hajlítás 57,1 8,2 8,3 60-75 16,3 rostokkal párhuzamos igénybevétel esetén húzás 9,0 72-86 8,0 nyomás 8,2 36-45 15,1 nyírás 1,3 6,8-7,5 4,5 rugalmassági modulus ( 10 3 ) 3,50 0,49 10,0 8,5-11,4 12,0 rostokra merőlegesen igénybevétel esetén %-os méretváltozás 1 % nedvességtartalomváltozásra húzás 0,6 nyomás 3,0 3,2 nyírás 9,1 2,8 1,5 rugalmassági modulus (*10 3 ) 0,4 sugárirányban 0,16 0,12 húrirányban 0,25-0,27 0,28 rostirányban 0,01
A károsodás és vizsgálata
8 7 6 1 hiba 2 hiba falmagasság H m 5 4 3 3 hiba 4 hiba 30 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 20 hibák száma hibák száma 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 falszelvény L m
40 10 30 110 20 25 15 16 szegélykő betonágy 12 8 5 17 5 műkő beton VIACOLOR homokágy PERMACRIB VIACOLOR homokágy murva geotextília betonréteg háttöltés
9 8 mérési pontok magassága h m 7 6 5 4 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 falszelvény L m
0,00 falszelvény [m] 0 20 40 60 80 100 120 140 160-0,04 h=3,35 m vízsz. elmozd. [m] -0,08-0,12-0,16-0,20 h=6,55 m h=7,50 m süllyedés s m -0,24 0,00-0,02-0,04-0,06-0,08-0,10-0,12-0,14 falszelvény L m 0 20 40 60 80 100 120 140 160 h=3,35 m h=6,55 m
8 8 7 7 6 6 magasság H m 5 4 3 mozgás 2000.07.19. és 2004.09.30. között magasság H m 5 4 3 mozgás 2000.07.19. és 2004.10.30. között 2 L= 52,2 m 2 L= 52,2 m L= 96,5 m L= 96,5 m 1 L=123,0 m 1 L=123,0 m 0 0,00-0,05-0,10-0,15-0,20-0,25 0 0,00-0,05-0,10-0,15-0,20 vízszintes elmozdulás e m függőleges elmozdulás m m
idő 2000.01.02 2001.01.01 2002.01.01 2003.01.01 2004.01.01 2004.12.31 0,02 0,00 vízszintes elmozdulás e m -0,02-0,04-0,06-0,08-0,10 6,77-0,12 5,04-0,14 3,48 L=52,2 m -0,16 1,10 idő -0,18 2000.01.02 2001.01.01 2002.01.01 2003.01.01 2004.01.01 2004.12.31 0,02 0,00 vízszintes elmozdulás e m -0,02-0,04-0,06-0,08 7,50-0,10 5,75-0,12 3,36 L=96,5 m -0,14 0,96 idő -0,16 2000.01.02 2001.01.01 2002.01.01 2003.01.01 2004.01.01 2004.12.31 0,02 vízszintes elmozdulás e m 0,00-0,02-0,04-0,06-0,08-0,10-0,12 7,49 5,73 3,30 0,91 L=123,0 m -0,14
1999.01.02 2000.01.02 2001.01.01 2002.01.01 2003.01.01 2004.01.01 2004.12.31 2005.12.31 2006.12.31 0,10 idő vízszintes elmozdulás e m 0,05 0,00-0,05-0,10-0,15-0,20 építés 1999. 03.15 6,77 5,04 3,48 1,10 mérés 2000. 07.29. L=52,2 m vizsgálat 2004. 09.30. előrejelzés 2005. 03.15. -0,25
A fal viselkedését befolyásoló tényezők Magasság Dőlés Rakatmagasságok Faanyag méretváltozása Szerkezet összenyomhatósága Blokkok száma Mozgások másodlagos hatásai Elemkapcsolatok tönkremenetele Kitöltő anyag tulajdonságai Háttöltés anyaga, romlása
Károsodás mechanizmusa a homlokfali elemek több ok miatt túlterheltek lettek, a normálfeszültségek és a nedvességtartalmak közötti különbségek miatt a homlokfal rövidülése a hátsó elemekénél nagyobb, ami a szögelfordulások révén felül nagy vízszintes elmozdulásokat okoz, s ennek lényegi lassulására nem lehet számítani, a kevésbé előredőlő, befeszülő és valószínűleg jobban kiszáradó homlokfalú északi szakaszokon a kötőelemek fogazásai letörnek, s ennek mértéke ma már elfogadhatatlan,
Károsodás okai az éghajlati viszonyok figyelmen kívül hagyása, diszharmónia a teljes magasság, a dőlés és rakatmagasság közt a kötőelemeket alátámasztó blokkok részleges elhagyása kitöltő anyag lazasága, egyszemcsés volta földnyomásnövekedés a háttöltés elnedvesedése miatt a fal tetejére épített járda terheinek elhanyagolása a parkoló burkolatának vízáteresztő volta kis mértékű kimozdulás az építés közben minőség-ellenőrzés elmaradása
Állapotminősítés a fal állapotát a vizsgálatok alapján túlterheltnek és alulméretezettnek és nem tűrhetőnek kellett minősíteni, veszélyes, életveszélyes minősítés nem indokolt, ha lenn a zöld sávot és fenn a járdát elzárják és a fal az előírások szerint figyelik, elengedhetetlen a fal megerősítése vagy részleges elbontása és újjáépítése.
Helyreállítás
Megerősítési lehetőségek hátrahorgonyzás injektálás teljes elbontás + új(já)építés megtámasztó fal georácsos talajtámfal részleges elbontás + újjáépítés
Hazai beton máglyafal károsodása
Haza beton máglyafal jellemzői
M5 autópálya Infoquest-FORTE máglyatámfal
acélkorlát humusz útpályaszerkezet kavics töltés georács eredeti terep vasbeton máglyafal betonalap humusz talajvíz puha agyag tömör homok 5 m CFAcölöp
UME az alsó szélesség legalább a falmagasság 50 %-a legyen 5:1 hajlású ferde homlokfelülettel hátradönteni, az elemek közé ágyazóhabarcs vagy rugalmas alátét kerüljön, a csomóponti kapcsolatok a vízszintes erőkkel szemben kellő ellenállást mutatnak, a falelemek elviselik a rájuk ható húzó és hajlító igénybevételeket, a falelemek és kapcsolataik terhelhetőségét célszerű próbaterheléssel is megállapítani, az elemek a hely klimatikus adottságainak és a várható vegyi hatásoknak megfeleljen.
Támfalomlás a 8. sz. főút mentén
Kárvizsgálatok
Módszerek Spekulatív értelmezés a megfigyelések alapján Fizikai modellezés laborban Hagyományos földstatikai értékelés AXIS-modellezés PLAXIS-modellezés
a hátsó alap által stabilizált elemek elszakadt kötőelemsor elem kötőbetétek elem földnyomá s elszakadt 1. kötőelemsor épen maradt kötőelemsor lecsúszó futóelemek tolóerő súrlódási erő az elülső alap által stabilizált elemek súrlódási ellenállás alaptestek súrlódási ellenállás földellenállás
Károkok nagy falmagasság keskeny falszélesség háttöltés kivastagodása növekvő földnyomás rézsűs rátöltés oldalirányú erők növekedése kötőelemek gyengesége belső ellenállás hiánya összefagyott talajlemez hatása elhanyagolható
Megoldások
Helyreállítás a leomlott szakaszon szerkezeti magasság max. 20 sor = 6,1 m csak K15 kötőelem a 13 sorig, EB elem nem georács 2 soronként a 16. sorig geohab a 16-20. sor között 20. sor felett nincs rézsűs rátöltés 4-5 m sziklarézsű szabadon áll
Helyreállítás az épen maradt szakaszon szerkezeti magasság max. 20 sor geohab a 16-20. sor közt a háttöltés kibontásával 16 sorig rézsűs rátöltés visszabontása rézsűs rátöltés csak 10 sorig maradhat 4-5 m sziklarézsű szabadon áll