Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

2. ELŐADÁS CÖLÖPALAPOZÁSOK TERVEZÉSE, SZONDÁZÁSI MÓDSZEREK

Mohr-Coulomb törési feltétel c = tanφ+c Általános eset Súrlódási szög φ φ>0 Kohézió c>0 Szemcsés talajok HOMOK, KAVICS φ φ>0 c=0 Telített plasztikus agyagok - drénezetlen állapot c u Súrlódási szög Drénezetlen nyírószilárdság φ=0 c>0

Cölöpök osztályozása teherviselés alapján: - álló - lebegő - vegyes

Egyedi cölöp teherbírása > komponensek R b R s Cölöp teherbírása= Talpellenállás + köpenymenti ell. R = R b + R s

Cölöp törőterhének meghatározása Próbaterhelés Cölöpteherbírás meghatározása Statikus Dinamikus Statnamikus Talajjellemzők alapján Helyszíni Laboratóriumi vizsgálatok vizsgálatok

Cölöpteherbírás > talajjelemzők alapján > > laboratóriumi eredmények alapján R = R b +R s = q b A b + (q s,i U l i ) ahol: q b : fajlagos talpellenállás [kpa] A b : talp keresztmetszeti területe [m 2 ] q s,i : fajlagos köpenymenti ellenállás az i rétegben [kpa] U: a cölöp kerülete l i : az i réteg vastagsága R s R b

Cölöpteherbírás > talajjelemzők alapján > > laboratóriumi eredmények > talpellenállás Elméleti ( szemi-empirikus ) számítások Q b = q b A b Tapasztalati értékek A fajlagos talpellenállást befolyásoló tényezők: talajtípus, talajállapot, hatékony geosztatikus nyomás (takarási mélység) cölöpkészítés módja (hatása a talajkörnyezetre)

Cölöpteherbírás > talajjelemzők alapján > > laboratóriumi eredmények > talpellenállás SZEMCSÉS TALAJOK Talajkiszorításos cölöp q b = N q σ v Talajhelyettesítéses cölöp q b = 0.6 N q σ v KÖTÖTT TALAJOK Talajkiszorításos cölöp q b = 9 c u (Skempton, 1963) Talajhelyettesítéses cölöp q b = 7.5 c u Kézdi, 1971

Cölöpteherbírás > talajjelemzők alapján > > lab. eredmények > köpenmenti ellenállás Q s = (q s,i U l i ) q s,i = x tanδ + a ahol: (súrlódás + adhézió) x : hatékony vízszintes feszültség: x = K z δ: talaj-cölöp súrlódási szög (~0,7 ) a: adhézió (~0,5-0,7c)

Cölöpteherbírás > talajjelemzők alapján > > lab. eredmények > köpenmenti ellenállás x = K z Nyugalmi földnyomás: K 0 = 1-sin Aktív földnyomás: K a = tan 2 (45+ /2) Passzív földnyomás: K p = tan 2 (45+ /2) Limit state (active) +s E a s a E 0 A earth pressure values E (Earth pressure) movement of the wall away from the soil Possible E p s p Limit state (passive) -s wall is moved against the soil mass talajhelyettesítéses cölöp (K<K 0 ) K a talajkiszorításos cölöp (K>K 0 ) K 0 K p

Cölöpteherbírás > talajjelemzők alapján > > lab. eredmények > köpenmenti ellenállás Általános formula: q s,i = x tanδ + a Kötött talajok α módszer (Tomlinson, 1957) ahol: c u : α u : q s = α u c u a drénezetlen nyírószilárdság tapasztalati tényező c u [kpa] α u (fúrt) α u (vert) 20 1.00 1.00 80 0.55 0.6 150 0.40 0.45 250 0.30 0.30

Cölöpteherbírás > talajjelemzők alapján > > lab. eredmények > köpenmenti ellenállás Álltalános formula: q s,i = x tanδ + a Szemcsés talajok β módszer (Burland, 1973) ahol: σ v : q s = β σ v hatékony függőleges feszültség β: tapasztalati tényező Talajtípus β (fúrt) β (vert) szerves talaj 0.10 0.20 0.15 0.25 puha agyag 0.15 0.20 0.20 0.30 NC agyag 0.20 0.25 0.25 0.35 OC agyag 0.70 1.20 0.90 1.60 iszap 0.20 0.30 0.25 0.50 laza homok 0.20 0.40 0.30 0.80 Szepesházi, 2011 tömör homok 0.40 0.60 0.80 1.20 kavics 0.50 0.70 0.80 1.50

Cölöpteherbírás > próbaterhelés > > statikus próbaterhelés

Load [kn] Cölöpteherbírás > próbaterhelés > > statikus próbaterhelés Time

Settlement [mm] Cölöpteherbírás > próbaterhelés > > statikus próbaterhelés Time

Settlement [mm] Cölöpteherbírás > próbaterhelés > > statikus próbaterhelés Load [kn] Settlement [mm] Load [kn]

Cölöpteherbírás > próbaterhelés > > statikus próbaterhelés

Cölöpteherbírás > próbaterhelés > > statikus próbaterhelés Előnyök: Pontos teherbírás (gazdaságos tervezés) Terhelés-süllyedés görbe (információ a várható süllyedésekről) Nagyobb prjektek esetén költséghatékony Hátrányok: Költséges (20-30 000 EUR) Időigényes Ritkán kivitelezhető a tervezés fázisában

Cölöpteherbírás > próbaterhelés > > statikus próbaterhelés Osterberg cella Telltale rod

Cölöpteherbírás > próbaterhelés > > dinamikus próbaterhelés Dinamikus próbaterhelés: A cölöpöt dinamikusan terheljük (verőgéppel, vagy egy súlyt ejtünk rá) A cölöpfejre érzékelőket szerelünk, mérjük az elmozdulást a sebességet és az erőt. A hullámterjedés elméletének felhasználásával visszaszámítjuk a cölöpben ébredő erő és süllyedés összefüggését. A statikus terhelés-süllyedés görbét tapasztalati tényezők segítségével határozzuk meg. Gazdaságos a statikus próbaterhelések kiváltásaként.

Cölöpteherbírás > próbaterhelés > > dinamikus próbaterhelés

Cölöpteherbírás > próbaterhelés > > statnamikus próbaterhelés A cölöpfejre helyezett súlyt egy robbanás megemeli ugyanekkora erő terheli a cölöpfejet. Érzékelőkkel mérjük a cölöpre adódó erőt és az elmozdulást. Kiértékelés a dinamikus próbaterheléshez hasonlóan.

Pile capacity prediction > pile load tests> > statnamic pile load test

Cölöpteherbírás > próbaterhelés > > statnamikus próbaterhelés

SZONDÁZÁSI MÓDSZEREK www.ce.gatech.edu

CPT(u) szondázás Szonda jellemzők: állandó sebesség (v=2 cm/s) kúpos szondacsúcs szondacsúcs szöge: 60 átmérő: 3.57 mm szondacsúcs területe (vízszintes vetület) : 10 cm 2 Mért adatok: csúcsellenállás (q c ) köpenysúrlódás (f s ) pórusvíznyomás (u)

Statikus szondázás www.ce.gatech.edu

Prediction based on CPT results www.ce.gatech.edu

www.sze.hu/~szepesr

Homok Agyag Kőtrörmelék Agyag www.ce.gatech.edu CPTu eredmények

talajtípus palástellenállás q s [kpa] talpellenállás q b [kpa] l szemcsés talaj b b sq q c 0,5 [q ciii +0,5 (q cii +q ci )] kötött talaj m s 1,2 q c m b 9 c u

p max;base Fajlagos talpellenállás számítása CPTu alapján qc;i;mean qc;ii;mean 0,5 p s q 2 crit 1 qc; I; mean qc;i dz d q c;ii; mean crit 1 d crit d 0 d 0 crit q c;ii 8D dz eq 1 qc; III; mean qc;iii dz 8 D eq 0 c; III; mean Depth [m] 0 2 4 6 8 10 12 14 Tip resistance (qt) [kpa] 0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 q III q II CFA PILE D = 0.8 m L = 11.2 M q I h crit 0.7D 4D 8D 16

[ ] 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00-2,00-7,00-12,00-17,00-22,00 [ ]

-2,00-7,00-12,00-17,00-22,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 [ ] Cölöptalp [ ]

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00-13,00-14,00-15,00-16,00-17,00-18,00-19,00-20,00-21,00 [ ] 0,7D 4D [ ]

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00-13,00-14,00-15,00-16,00-17,00-18,00-19,00-20,00-21,00 [ ] 0,7D 4D [ ] hcrit

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00 20,00 21,00 [ ] [ ] hcrit

-1,00-3,00-5,00-7,00-9,00 11,00 13,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 [ ] [ ] 8D Cölöptalp síkja

p max;base Fajlagos talpellenállás számítása CPTu alapján qc;i;mean qc;ii;mean 0,5 p s q 2 crit 1 qc; I; mean qc;i dz d q c;ii; mean crit 1 d crit d 0 d 0 crit q c;ii 8D dz eq 1 qc; III; mean qc;iii dz 8 D eq Cölöptípus p Talajkiszorításos 1,0 CFA 0,8 Talajhelyettesírtéses 0,6 0 c; III; mean Depth [m] 0 2 4 6 8 10 12 14 Tip resistance (qt) [kpa] 0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 q III q II CFA PILE D = 0.8 m L = 11.2 M q I h crit 0.7D 4D 8D 16

talajtípus palástellenállás q s [kpa] talpellenállás q b [kpa] l szemcsés talaj b b sq q c 0,5 [q ciii +0,5 (q cii +q ci )] kötött talaj m s 1,2 q c m b 9 c u Megj.: c u =q c /N kt (N kt =12-20)

Talajkiszorításos cölöp állás Talajhelyettesítéses cölöp Technológiai szorzók szemcsés talajok esetén Cölöptípus Vert, előregyártott vasbeton elem Vert, zárt végű bennmaradó acélcső Zárt véggel lehajtott és visszahúzott cső helyén betonozott talp-ellenállási szorzó szorzó palástellenállási palástellen- maximuma b sq q smax 1,00 0,90 150 1,00 0,75 120 1,00 1,10 160 Csavart, helyben betonozott 0,80 0,75 160 CFA-cölöp 0,70 0,55 120 Fúrt, támasztófolyadék védelemmel 0,50 0,50 100 Fúrt, béléscső védelemmel 0,50 0,45 80

talajtípus palástellenállás q s [kpa] talpellenállás q b [kpa] l szemcsés talaj b b sq q c 0,5 [q ciii +0,5 (q cii +q ci )] kötött talaj m s 1,2 q c m b 9 c u Megj.: c u =q c /N kt (N kt =12-20)

Talajkiszorításos cölöp Talaj-helyettesítéses cölöp Technológiai szorzók Kötött talajok esetén Cölöptípus szorzó szorzó talpellenállási palástellenállási palástellenállás maximuma m b m sg q smax Vert, egy. vb. elem 1,00 1,05 85 Vert, zárt végű bennmaradó acélcső 1,00 0,80 70 zárt véggel lehajtott s visszahúzott cső helyén 1,00 1,10 90 betonozott csavart, helyben betonozott 0,90 1,25 100 CFA-cölöp 0,90 1,00 80 fúrt, támasztófolyadék védelemmel 0,80 1,00 80 fúrt, béléscső védelemmel 0,80 1,00 80

Verési képletek W R P. ρ R P 2 R.. ε h (R P) R: az ejtősúly súlya P: a cölöp súlya ρ: tapasztalati tényező h: ejtési magasság ε: behatolás (ε= ε plast + ε elast /2) ε plast : behatolás (képlékeny) ε elast : behatolás (rugalmas) W: cölöpteherbírás

Egyedi cölöpök teherbírása > Karakterisztikus és tervezési érték Számított érték R=R b +R s legjobb becslés korrelációs tényezők: ξ modelltényezők: g R,d (a vizsgálatok mennyiségétől és típusától függ) (a vizsgálatok típusától függ) Karaktersiztikus érték R k óvatos becslés

Egyedi cölöpök teherbírása > Korrelációs tényező Statikus próbaterhelés n ξ 1 ξ 2 1 1.40 1.40 2 1.30 1.20 3 1.20 1.05 4 1.10 1.00 5-1.00 1.00 Talajvizsgálat n ξ 3 ξ 4 1 1.40 1.40 2 1.35 1.27 3 1.33 1.23 4 1.31 1.20 5 1.29 1.15 7 1.27 1.12 10 1.25 1.08

Egyedi cölöpök teherbírása > Modelltényező számítás alapja g R,d cölöp próbaterhelés 1,0 CPT vizsgálat 1,1 egyéb talajvizsgálat 1,2 tapasztalat 1,3

Egyedi cölöpök teherbírása > Karakterisztikus és tervezési érték Számított érték R=R b +R s legjobb becslés korrelációs tényezők: ξ modelltényezők: g R,d (a vizsgálatok mennyiségétől és típusától függ) (a vizsgálatok típusától függ) Karaktersiztikus érték R k óvatos becslés parciális tényezők: g (a számítás megbízhatóságától függ) Tervezési érték R d teherbírás

Egyedi cölöpök teherbírása > Parciális tényező Tervezési érték: R d = R k / g t vagy R d = R b;k / g b + R s;k / g s Cölöptípus g b g s g t Nyomott Vert 1,10 1,10 1,10 Fúrt 1,25 1,10 1,20 CFA 1,20 1,10 1,15 Húzott 1.25 Javasolt értékek EN 1997-1 (nemzeti melléklet)

Állandó terhek Pályaszint, Terepszint,,,,,,,,,

Hossz- és keresztirányú fékezőerő Pályaszint,,,, Terepszint Cölöpösszefogó gerenda alsó síkja

Mértékadó igénybevétel 1 (ULS) (egyedi cölöp), =, +,, +, +, y, +,,,,, +, x

Talajszelvény Terepszint 100 mbf Tervezési vízszint 99,20 mbf 98,70 mbf 95,00 mbf 92,70 mbf 99,50 mbf Finom homok Kavicsos homok Sárga homokos iszap 88,00 mbf Barna agyag

Földnyomások 9,25kPa 25,1kPa 14,8kPa, 4,625kPa 104,28kPa 148,9kPa 245,72kPa = 0,658 = 1 sin = 0,5 = 0,384 = 0,625 7,72kPa 7,4kPa 10,05kPa 23,92kPa 38,93kPa 52,44kPa 55,21kPa 87,99kPa 410,52kPa 143,79kPa

Egyedi cölöp teherbírása,, = 9 = 70, = 316,9 Talpellenállás, =,, = 2,51 =, =, Cölöptipús Vert 1,00 1,00 CFA 0,45 0,85 Köpenysúrlódás

Köpenysúrlódás réteg,,,, 0,5-0,8 0,30 6,01 2,2 0,577 0,8-1,3 0,50 8,73 5,4 1,3-5,0 3,70 2,51 0,85 0,781 15,82 97,5 5,0-7,3 2,30 0,404 45,69 90,6 7,3-12 4,70 0,364 71,6 261,3 réteg,,, Total: 457 7,3-12 4,70 2,51 0,45 70 371,60

Egyedi cölöp teherbírása Karakterisztikus köpenysúrlódás:, =, = 457, = 473, = 457 = 1,27, = 465 = 1,35, = 344,44 457 1,27 ; 465 1,35 Karakterisztikus talpellenállás:, =, = 316,90, = 327,5, = 316,90 = 1,27, = 322,20 = 1,35 316,90 1,27 ; 322,20 1,35, = 344,44 1,10 + 238,67 1,20 = 512, = 238,67

Egyedi cölöp teherbírása > terhelés süllyedés görbe s [cm] VALÓS Köpenymenti ellenállás F [kn] Talpellenállás Teljes ~0.02-0.03D ~0.1D s [cm] IDEALIZÁLT Köpenymenti ellenállás F [kn] Teljes Talpellenállás

Mélység [m] Egyedi cölöp teherbírása > terhelés süllyedés görbe LEBEGŐ CÖLÖP Cölöpben ébredő erő [kn] Mélység [m] ÁLLÓ CÖLÖP Cölöpben ébredő erő [kn]

Egyedi cölöp teherbírása > terhelés süllyedés görbe ~0.02D ~0.1D s [cm] Talpellenállás Köpenymenti ellenállás F [kn] Teljes q-z görbe: A cölöptalp elmozdulása és a mobilizálódó fajlagos talajreakció (talpellenállás) kapcsolatát írja le o általában lineáris összefüggés o egy bizonyos süllyedés után az ellenállás nem növekszik t-z görbe: A cölöpköpeny és talaj közti elmozdulás-különbség és a mobilizálódó köpenymenti ellenállás kapcsolatát írja le o a köpenyementi ellenállás kisebb süllyedéseknél mobilizálódik o egy bizonyos süllyedés után az ellenállás nem növekszik

Cölöptervezés > cölöpök süllyedése > q-z & t-z görbék Köpenymenti ellenállás t-z görbe Fajlagos köpenymenti ellenállás q s max D* Fúrt és CFA cölöp A cölöpköpeny elmozdulása a környező talajhoz képest Talajkiszorításos D* 0.015 0.03 D 0.01 0.015 D Fajlagos talpellenállás q b max Talpellenállás q-z görbe Fúrt és CFA cölöp D** A cölöptalp benyomódása Talajkiszorításos D** ~0.1 D ~0.05 D

Cölöptervezés > Cölöpcsoport süllyedése

Cölöptervezés > Cölöpcsoport süllyedése p B E S R H 2D m 0 S teljes = S cölöp + S csop S cölöp : t-z és q-z görbék alapján S csoport y p m 0 /2E s (síkalap süllyedése)

Cölöptervezés > Cölöpcsoport süllyedése Grafikon a cölöpcsoport süllyedésének becslésére (t=tengelytávolság, D=cölöpátmérő, H=cölöphossz)

Cölöptervezés > Tervezési irányelvek ÁLLÓ CÖLÖPÖK a teherbírás min. 2/3-át a talpellenállás adja; Tengelytávolság: talajkiszorításos cölöpök: t 3D talajhelyettesítéses cölöpök: t 2.5D maximum : 5D F csoport = n F cölöp A talp alatti puhább rétegek teherbírását is ellenőrizni kell ( átszúródás ) LEBEGŐ CÖLÖPÖK a teherbírás min. 2/3-át a köpenymenti ellenállás adja; Tengelytávolság t 3D maximum : 5D F csoport < n F cölöp Nagy alapterületű épületek alatt, puha altalaj esetén kerülendő

Cölöpalapozás > Gyámolított lemez

Cölöpalapozás > Gyámolított lemez Alapgondolat: A nagy alapterületű lemez kellő teherbírást biztosít. DE Az ellenállás csak nagyon nagy (valószínűleg nem megengedhető mértékű) süllyedések árán mobilizálódik EZÉRT A cölöpöket a süllyedések csökkentésére használjuk (csak a teher egy részét viselik) Tervezési irányelvek: Ha a tengelytáv nagyobb, mint 5 cölöpátmérő (t>5d), a csoporthatás elhanyagolhatóvá válik. Nagyobb cölöptávolság esetén nagyobb lemezvastagság válik szükségessé. A szerkezet optimalizálása szükséges

Cölöpalapozás > Gyámolított lemez

Cölöptervezés > Vízszintesen terhelt cölöpök

Cölöptervezés > Vízszintesen terhelt cölöpök Rövid cölöp (L/R < 2) E I R k h 0.25 Hosszú cölöp (L/R > 4) Szabad cölöpfej Fix cölöpfej

Cölöptervezés > Vízszintes terhelés > Rövid cölöpök Kötött talajok: Szemcsés talajok:

Cölöptervezés > Vízszintes terhelés > Hosszú cölöpök Kötött talajok: Szemcsés talajok:

Vízszintesen terhelt cölöpök> Teherbírás > Szemcsés talajok & rövid cölöp (Broms, 1964) Vízszintes teherbírás Q u /K p B 3 g Hossz, L/B

Vízszintesen terhelt cölöpök> Teherbírás > Szemcsés talajok & hosszú cölöp (Broms, 1964) Vízszintes teherbírás Q u /K p B 3 g Max. nyomaték M u /K p B 4 g

Vízszintesen terhelt cölöpök> Teherbírás > Kötött talajok & rövid cölöp (Broms, 1964) Vízszintes teherbírás Q u /c u B 2 Hossz, L/B

Vízszintesen terhelt cölöpök> Teherbírás > Kötött talajok & hosszú cölöp (Broms, 1964) Vízszintes teherbírás Q u /c u B 2 Max. nyomaték M u /c u B 3

Laterally loaded piles > p-y curve

Vízszintes ágyazás Monnet diagram, = + + 2 ahol: q h,max : a maximális földellenállás [kn/m] K p, K a : a passzív és aktív földnyomás tényezői [-] + :a hatékony geosztatikus feszültség z mélységben [kpa] c: a talaj kohéziója [kpa] β: a helyettesítő szélesség figyelembe vételére szolgáló együttható [-]

Helyszíni vizsgálat vs. laboratóriumi vizsgálat Előnyök: folyamatos képet kaphatunk a vizsgált talajrétegek állapotáról, nincs fúrás, mintavétel a talajt természetes állapotában lehet vizsgálni. hasznos kiegészítő információ a talajállapotról Hátrányok: nem helyettesíti a közvetlen mintavételt és laboratóriumi vizsgálatot, csak az adott feszültségállapot mellet lehet vizsgálni a talajt.

SZONDÁZÁSI MÓDSZEREK www.ce.gatech.edu

CPT(u) szondázás Szonda jellemzők: állandó sebesség (v=2 cm/s) kúpos szondacsúcs szondacsúcs szöge: 60 átmérő: 3.57 mm szondacsúcs területe (vízszintes vetület) : 10 cm 2 Mért adatok: csúcsellenállás (q c ) köpenysúrlódás (f s ) pórusvíznyomás (u)

Statikus szondázás www.ce.gatech.edu

CPT(u) Statikus szondázás végrehajtása www.ce.gatech.edu

www.sze.hu/~szepesr

Homok Agyag Törmelékes betelepülés Agyag www.ce.gatech.edu CPT(u) szondázás Mérési eredmények

Statikus szondázás felhasználási terület megbízhatóan meghatározható a: talajtípus, talajrétegződés, pórusvíznyomás, cölöpteherbírás; közepes megbízhatósággal számítható az: (ideálisan) szemcsés talajok belső súrlódási szöge, kötött talajok drénezetlen nyírószilárdsága, a talajok (relatív) tömörsége, összenyomódási modulus, konszolidációs együttható, áteresztőképességi együttható, előterheltség (OCR) mértéke, cölöpsüllyedés. A szondázás jól alkalmazható: homokban iszapban agyagban tőzegben A szondázás nem alkalmazható: kavicsban Lunne T., Robertson P.K., Powell, J.J.M. 1997 Cone penetration testing in geotechnical practice

Szonda jellemzők: dinamikus hatás (ejtősúly) kúpos szondacsúcs szondacsúcs szöge: 90 átmérő: 4.37 mm szondacsúcs területe (vízszintes vetület): 15 cm 2 Mért adatok: 10 vagy 20 cm behatoláshoz tartózó ütésszám (N 10, N 20 )

www.sze.hu/~szepesr

Verőszondázás típusa Könnyű verőszondázás Ejtősúly tömege (kg) Ejtési magasság (mm) 10 500 DPL (Dynamic probe, light) Közepes verőszondázás 30 500 DPM (Dynamic probe, medium) Nehéz verőszondázás 50 500 DPH (Dynamic probe, heavy) Nagyon nehéz verőszondázás DPSH (Dynamic probe, super heavy) Verőszondázás típusai 63.5 750

Verőszondázás (DP) felhasználási terület A szondázási eredményekből közepes megbízhatósággal határozható meg a: talajrétegződés, a szemcsés talajok (relatív) tömörsége A szondázás jól alkalmazható: homokban A szondázás közepes megbízhatósággal alkalmazható: kavicsban iszapban agyagban tőzegben Lunne T., Robertson P.K., Powell, J.J.M. 1997 Cone penetration testing in geotechnical practice

SPT szondázás (Standard Penetration Test) www.ce.gatech.edu

Mélység wikipedia Ütésszám 30 cm behatoláshoz (N)

SPT szondázás felhasználási terület A szondázási eredményekből jó megbízhatósággal határozható meg a: talajtípus (mintavétellel), közepes megbízhatósággal határozható meg a: talajrétegződés, a szemcsés talajok (relatív) tömörsége A szondázás jól alkalmazható: homokban iszapban agyagban tőzegben A szondázás közepes megbízhatósággal alkalmazható: kavicsban Lunne T., Robertson P.K., Powell, J.J.M. 1997 Cone penetration testing in geotechnical practice

Terepi nyírószondázás (VST, Vane shear test) www.ce.gatech.edu

www.sze.hu/~szepesr

Terepi nyírószondázás (VST, Vane shear test) Eredmények www.sze.hu/~szepesr

Terepi nyírószondázás (VST) felhasználási terület A szondázási eredményekből jó megbízhatósággal határozható meg a: puha talajok drénezetlen nyírószilárdsága, közepes megbízhatósággal határozható meg a: talajtípus, terhelés-alakváltozás összefüggés A szondázás jól alkalmazható: agyagban tőzegben Lunne T., Robertson P.K., Powell, J.J.M. 1997 Cone penetration testing in geotechnical practice

Presszióméteres vizsgálat

Térfogat növekedés Presszióméteres vizsgálat - eredmény Rugalmas tartomány E M = (1+ν) 2 V (Δ P /Δ V) Kúszási nyomás Plasztikus tartomány Határnyomás NYOMÁS

Presszióméteres vizsgálat felhasználási terület A szondázási eredményekből jó megbízhatósággal határozható meg a: vízszintes földnyomás terhelés-alakváltozás összefüggés közepes megbízhatósággal határozható meg a: talajtípus, talajrétegződés nyírószilárdsági paraméterek tömörség OCR, nyírási modulus A szondázás jól alkalmazható: agyagban A szondázás közepesen alkalmazható: homokban, iszapban, tőzegben A szondázás nem alkalmazható: kavicsban Lunne T., Robertson P.K., Powell, J.J.M. 1997 Cone penetration testing in geotechnical practice

Mérés 20-30 cm-enként Lapdilatométer (DMT, Flat dilatometer test) www.ce.gatech.edu

Lapdilatométer (DMT, Flat dilatometer test) www.marchetti-dmt.it

Lapdilatométer (DMT) eredmények Flat dilatometer test www.ce.gatech.edu Anyagindex Agyag Iszap I DMT Homok Összenyom. modulus Drénezetlen nyírószilárdság Vízszintes feszültségi index K DMT www.marchetti-dmt.it

Lapdilatométer (DMT) felhasználási terület A szondázási eredményekből jó megbízhatósággal határozható meg a: talajrétegződés közepes megbízhatósággal határozható meg a: talajtípus, nyírószilárdsági paraméterek összenyomódási modulus vízszintes feszültség nyírási modulus OCR A szondázás jól alkalmazható: homokban, iszapban, agyagban tőzegben A szondázás nem alkalmazható: kavicsban Lunne T., Robertson P.K., Powell, J.J.M. 1997 Cone penetration testing in geotechnical practice

Nehéz verőszondázás szemcsés talajok tömörsége Jól graduált szemcsés alajok tömörségének minősítése az FTV segédlete szerint: Minősítés N 20 laza 1-14 közepesen tömör 15-50 tömör 51- Talajok relatív tömörségi indexe a DIN4094-3 szabvány alapján: (Smoltczyk: Geotechnical Engineering Handbook 2002) Rosszul graduált homok (U<3) esetén: I D = 0.10+0.435 logn 10 Jól graduált homok, homokos kavics (U>6) esetén: I D = -0.14+0.55 logn 10

Mélység - z [m] 0 2 4 6 8 10 Verőszondázás és CPTu szondázás eredményei CPT csúcsellenállás - q c [kpa] 0 10 000 20 000 30 000 40 000 sov. agyag finomhomok Mélység - z [m] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Din. szonda - ütésszám (N20) 0 10 20 30 40 50 köz. agyag 12 12

CPTu szondázás Szondaeredmények feldolgozása Korrigált csúcsellenállás: q t =q c +u 2 (1-a) ahol: a=a n /A c a belső tengely (erőmérő) és a szondacsúcs keresztmetszeti területének hányadosa Korrigált köpenymenti ellenállás: f t =f s -(u 2 -u 3 ) Súrlódási arányszám: R f =(f s /q c ) 100% A c

CPTu szondázás Talajrétegek szétválasztása Csúcsellenállás Pórusvíznyomás Köpenysúrlódás Súrlódási arányszám q c [MPa] u [kpa] f s [kpa] R f [%] KÖTÖTT SZEMCSÉS KÖTÖTT SZEMCSÉS

Korrigált csúcsellenállás, q t [MPa] CPTu Talajazonosítás (Robertson ás tsai 1986) Súrlódási arányszám, R f [%] Korrigált csúcsellenállás, q t [MPa] Pórusvíznyomási arányszám, B q

Normalizált csúcsellenállás, (q t - z )/ z CPTu Talajazonosítás (Robertson 1990) Súrlódási arányszám, R f [%] Normalizált csúcsellenállás, (q t - z )/ z Pórusvíznyomási arányszám, B q

CPTu Talajazonosítás (Eslami & Fellenius 1997) Hatékony csúcsellenállás, q E =q t -u 2 [MPa] Homokos KAVICS Érzékeny AGYAG/ISZAP HOMOK AGYAG ISZAP Köpenysúrlódás, f s [kpa]

Tömörségi index Csúcsellenállás (CPT-ből) (q c ) Hatékony súrlódási szög a (φ ) Drénezett Young-modulus b (E ) MPa MPa Nagyon laza 0,0 2,5 29 32 < 10 Laza 2,5 5,0 32 35 10 20 Közepesen tömör 5,0 10,0 35 37 20 30 Tömör 10,0 20,0 37 40 30 60 Nagyon tömör > 20,0 40 42 60 90 a Az értékek homokra érvényesek, iszapos talajok esetén 3 csökkentés, kavics esetén 2 növelés indokolt. b E a feszültségtől és az időtől függő szelőmodulus közelítő értéke. A drénezett modulus megadott értékeit a 10 év alatt lezajlott süllyedésekből számították vissza. Az értékeket annak feltételezésével nyerték, hogy a függőleges feszültségek szétterjedése 2:1 arányú. Ezeken túlmenően egyes vizsgálatok arra utalnak, hogy ezek az értékek iszapos talajban 50%-kal kisebbek, kavicsos talajban pedig 50%-kal nagyobbak lehetnek. Túlkonszolidált durva szemcséjű talajokban a modulus lényegesen nagyobb is lehet. Ha a törőfeszültség tervezési értékének 2/3-ánál nagyobb talpnyomásból számítjuk a süllyedéseket, akkor a táblázatbeli értékek felét célszerű venni.

CPTu szondázás szemcsés talajok tömörsége Talajok tömörségének minősítése az MSZ EN 1997-2:2008 (tájékoztató) D melléklete alapján: Minősítés q c nagyon laza 0-2,5 laza 2,5-5 közepesen tömör 5-10 tömör 10-20 nagyon tömör 20- Talajok tömörségi indexe a DIN4094-3 szabvány alapján : (Smoltczyk: Geotechnical Engineering Handbook 2002) Rosszul graduált homok (U<3) esetén: I D = -0.33+0.73 log q c Jól graduált homok, homokos kavics (U>6) esetén: I D = -0.14+0.55 log q c Érvényességi tartomány: 3 MPa < q c < 30 Mpa Baldi és tsai (1986): 1 q ln 2.41 157 I D c 55 0. z Érvényességi tartomány: Nem előterhelt (OCR=1) homokok esetén (K 0 =0,45)

CPTu szondázás összenyomódási modulus Sanglerat (1972) E s = q c Talaj q c q c 0,7 MPa 3 < < 8 Kis plaszticitású agyag 0,7 < q c < 2 MPa 2 < < 5 q c 2 MPa 1 < < 2,5 Kis plaszticitású iszap q c < 2 MPa 3 < < 6 q c 2 MPa 1 < < 2 Nagy plaszticitású agyag q c < 2 MPa 2< < 6 Nagy plaszticitású iszap q c > 2 MPa 1< < 2 Nagyon szerves iszap q c < 1,2 MPa 2 < < 8 Tőzeg és q c < 0,7 MPa 50 < w < 100 1,5 < < 4 nagyon szerves agyag 100 < w < 200 1 < < 1,5 w > 300 < 0,4 Homok 2 < q c < 3 MPa 2 < < 4 q c > 3 MPa 1,5 < < 3

CPTu szondázás belső súrlódási szög Normalizált CPT csúcsellenállás q c / z Durgunoglu & Mitchell (1975) Nyugalmi földnyomás tényezője K 0

CPTu szondázás drénezetlen nyírószilárdság 14 6 25 8 1) 19 ( 11 ),, ( 10; 7 ( u u u u ke ke z e kt kt z t k k z c u s c c c z c N N q c N N q c OCR N N q c G c E f N N N q c Elméleti összefüggések: Tapasztalati összefüggések:

Cölöp köpenymenti ellenállásának számítása LCPC módszer Busatmante & Giasenelli (1982) k = p max,shaft = q c,átl / Talajtípus q c [Mpa] I. II. Puha agyag, iszap <1 30 90 Agyag 1-5 40 40 Kemény agyag >5 60 60 Laza homok, iszap <5 100 100 Homok, cs = kavics α q avg 5-12 150 150 Tömör homok, kavics >12 150 150 I. cölöpcsoport: Fúrt és folyamatos spirállal készített cölöpök II. cölöpcsoport: Talaj kiszorításos cölöpök

relatív süllyedés s/d DIN 1054 fúrt cölöpök fajlagos cölöpellenállásainak tapasztalati értékei fúrt cölöp szemcsés talajban talpellenállás karakterisztikus értéke q b,k MPa ha az átlagos CPT-csúcsellenállás q c MPa 10 15 20 25 0,02 0,70 1,05 1,40 1,75 0,03 0,90 1,50 1,80 2,25 0,10 = s g 2,00 3,00 3,50 4,00 talpnövelés esetén 75 % redukció relatív süllyedés s/d fúrt cölöp kötött talajban talpellenállás karakterisztikus értéke q b,k MPa ha a drénezetlen nyírószilárdság c u MPa 0,10 0,20 0,02 0,35 0,90 0,03 0,45 1,10 0,10 = s g 0,80 1,50 talpnövelés esetén 75 % redukció átlagos CPTcsúcsellenállás q c MPa fúrt cölöp szemcsés talajban palástellenállás karakterisztikus értéke MPa q s,k 0 0,00 5 0,04 10 0,08 > 15 0,12 a drénezetlen nyírószilárdság c u MPa fúrt cölöp kötött talajban palástellenállás karakterisztikus értéke MPa q s,k 0,025 0,025 0,100 0,040 > 0,200 0,060

DIN 1054 vert cölöpök fajlagos cölöpellenállásának tapasztalatai értékei talaj Szemcsés kohéziós vert cölöp görgeteges agyag kemény nagy. kem. mélység m palástellenállás karakterisztikus értéke q s,k kpa talpellenállás karakterisztikus értéke q b,k MPa fa vasbeton acélcső I-tartó fa vasbeton acélcső I-tartó < 5 20 45 20 45 20 35 20 30 2,0 3,5 2,0 5,0 1,5 4,0 1,5 3,0 5 10 40 65 40 65 35 55 30 50 3,5 6,5 3,0 6,0 2,5 5,0 > 10 60 50 75 40 75 3,0 7,5 4,0 8,0 3,5 7,5 3,0 6,0 I c 0,5 0,75 5 20 0,75 1,0 20 45 0,0 2,0 < 5 50 80 40 70 30 50 2,0 6,0 1,5 5,0 1,5 4,0 5 10 60 90 40 70 5,0 9,0 4,0 9,0 3,0 7,5 > 10 80 100 80 100 50 80 8,0 10,0 8,0 10,0 6,0 9,0

Egyéb felhasználási lehetőségek, fejlesztési trendek Egyéb felhasználási területek: síkalapok teherbírása, síkalapok süllyedése, talajok minősítése, megfolyósodásveszélyesség szempontjából, talajjavítás minőség ellenőrzés/biztosítás, pórusvíznyomás leépülésének (disszipáció) vizsgálata Fejlesztési lehetőségek, trendek: szonda kiegészítése környezetvédelmi vizsgálatokkal, szonda kiegészítése geofizikai vizsgálatokkal (SCPT, SDMT stb.) szonda kiegészítése mintavevőkkel