Bevezető

Report
Dr. Móczár Balázs
1
Bevezető
 Történelmileg az új osztrák alagútépítési módszerhez köthető kifejlődése
 Egyik első alkalmazása 1972-ben történt, Versailles-ben, ahol egy 18 méter
magas bevágás megerősítésére használtak. Az építkezés célja vasúti
vágánybővítés/pályaszélesítés volt. – A költséghatékonyság és a gyors építés
lehetősége eredményezte a technológia választását.
 A későbbiekben Németországban igen népszerűvé vált (1975 az első
alkalmazás), ahol a szerkezettel kapcsolatos kutatások is megindultak a
Karlsruhei Egyetemen.
2
Bevezető
 Alkalmazási területek:
 Ideiglenes és/vagy végleges megtámasztás
 Támfalak
 Alagutak bejáratainak stabilizációja
 Rézsűstabilizálás
 Támfalak javítása
 Anyaga lehet:
 Betonvas
 Acélcső
 Acélszeg
 Típusok:
 Vert
 Fúrt-injektált
 Jetelt
 Csavart
3
Bevezető
 Korrózióvédelem (hosszú élettartam vagy végleges alkalmazásnál):
 Epoxi bevonatok
 Polietilén tok
 Katódos védelem
 Felületvédelem (az alkalmazástól és a talajtól függ):
 Lőtt beton (12-25 cm)
 Hegesztett vashálóval
 Vasalással (1-2 sor)
 Hajszálerősítésű beton (acél, műanyag)
 Előregyártott beton vagy acél panelek
 Katódos védelem
 Georács és füvesítés
4
Bevezető
5
Bevezető
6
Bevezető
7
Bevezető
8
Bevezető
9
Bevezető
10
Bevezető
11
Bevezető
12
Bevezető
 Angol szószedet:
 Existing road
(Meglévő útpálya)
 Road widening
(Pályaszélesítés)
 Premanent facing
(Maradó felület/felületvédelem)
 Temporary facing
(Ideiglenes felület)
 Original ground surface
(Eredeti terepvonal)
 Cast-in-place reinforced concrete
 Reinforcement
(Vasalás)
 Nail head
(Talajszegfej)
 Washer
(Alátét)
 Bearing plate
(Teherelosztó lemez)
 Welded wire mesh
(Hegesztett háló – betonacél háló)
 Steel bar
(Helyben készített/adott esetben lőtt
(Acél horgony)
beton)
 Grout
 Geocomposite strip drain
(Habarcs – cementhabarcs)
(Geokompozit drénszallag)
13
Alkalmazási lehetőségek
14
Alkalmazási lehetőségek
15
Alkalmazási lehetőségek
16
Alkalmazási lehetőségek
 Talajszegezésre alkalmas talajtípusok:
 Merev, kemény finomszemcsés talaj
 Tömör, nagyon tömör szemcsés talaj megfelelő látszólagos kohézióval
 Mállott kőzet, gyenge síkok nélkül
 Glaciális (gleccser tevékenység útján képződött) üledékek
 Talajszegezésre alkalmatlan talajtípusok:
 Száraz, gyenge kohézió nélküli talajok
 Görgeteg (200-630 mm), macskakő (63-200) tartalmú talajok
 Puha, nagyon puha finomszemcsés talajok
 Szerves talajok
 Mállott kőzetek, kedvezőtlen gyenge síkok jelenlétével, karsztkőzetek
17
A szerkezet előnyei
 Talajszegezés előnyei:
 Rövidebb befogási hossz (beépített környezet, épület alatti belógás)
 Építés kis helyigénye (forgalom rövidebb idejű/kisebb mértékű zavarása)
 Gyors építés, kisebb anyagfelhasználás mint talajhorgonyok esetében
 A szeg dőlésszöge könnyen állítható/módosítható (akadályok pl.
görgetegek, közművek kikerülhetők)
 A biztonság egyszerűbben biztosítható, mint talajhorgonyok esetében,
ugyanis a nagyobb számú talajszeg eloszlása „egyenletesebb” a biztosított
felületen.
 Nagyobb felszíni alakváltozások lekövetésére is alkalmas – nem okoz
tönkremenetelt, a szerkezet tovább dolgozik
 A talajszeggel készült falak alakváltozása rendszerint a megengedett
határokon belül mozog
 Földrengés teher esetében a szerkezet rugalmassága miatt ellenálló
 Költséghatékony („olcsó”)
18
A szerkezet hátrányai
 Talajszegezés hátrányai:
 Az alakváltozások, süllyedések elkerülhetetlenek (lásd.: működési
mechanizmus), így süllyedésérzékeny létesítmények mellett nem javasolt
 Közművek akadályát képezhetik a talajszegek megfelelő
kiosztásának/elhelyezésének
 Jelentős talajvízáramlás esetén nem megfelelő, az átmenetileg megtámasztás
nélküli talajfelületen a kimosódás/elmosás jelentős lehet (építési állapot)
 Maradó talajszeggel biztosítás esetében azok véglegesen elhelyezésre
kerülnek, így a szomszédos telek szempontjából kötöttséget okozhat
 A kivitelezés megfelelő szakértelemmel, eszközállománnyal és gyakorlattal
rendelkező kivitelezőt igényel
19
Költségek
 Angol szószedet:
 Concrete retaining wall
 Soil mixed
(Talajjavítás)
(Beton támfal)
 Metal Bin
(Fém máglyafal)
 Mech. Stab. Earth (MSE)
(Mechanikai talajstab.
pl.:vasalt talaj)
 Sheetpile
(Szádfal)
 Ground anchor
(Talajhorgony)
 Slurry wall
(Résfal)
 Secant and Tangent Pile wall
(Metsző és érintkező cölöpfal)
20
Működési mechanizmus
 Működési elv:
 Vízszintes alakváltozások
talajkiemelés hatására
 Talaj-szegek közötti
kölcsönhatás
 Húzás kialakulása
a szegekben
 Az elmozdulást kiváltó
erők gyengülése,
az ellenállás
növekedése
 A biztonsági tényező
növekedése
21
Rézsűerősítés talajszegekkel
 Meglévő rézsűk erősítése talajszegekkel:
 A legtöbb stabil talajrézsű már hosszabb ideje megfelelő állapotban található,
azonban lehetséges, hogy a biztonsága nem kielégítő.
 Ha feltételezzük, hogy a legrosszabb körülmények között is a biztonsági
tényező értéke legalább 1.0, akkor a talajszegek hatására ez ~1.2-1,3-ra
növelhető.
22
Rézsűerősítés talajszegekkel - mechanizmus
 Működési elv:
 Csapadék bejutása a talajba, emelkedett talajvízszint
 A nyírószilárdság és merevség csökkenése (3 tengelyű Mohr-Coulomb törési
feltétel! – Hatékony feszültség, szívás, nyírófeszültség)
 Rézsűalakváltozás
 Talaj-szegek közötti kölcsönhatás
 Húzás kialakulása a szegekben
 Az elmozdulás kiváltó erők gyengülése, az ellenállás növekedése
 A biztonsági tényező növekedése
23
Vá r h a t ó e l m o zd u l á s o k /s ü l l y e d é s e k
 A süllyedések mértékét befolyásoló paraméterek:
 Talajadottságok
 Szegek kiosztása
 Biztonsági tényező
 Az egyes lépcsők közötti kiemelés magassága
 Felszíni terhelés nagysága
24
Tö n k r e m e n e t e l i m e c h a n i z m u s o k
 A talajszeggel megtámasztott szerkezetek legfontosabb tönkremeneteli
mechanizmusai:
 Globális stabilitásvesztést okozó mechanizmusok
 Rézsű stabilitásvesztése (talajszeget metsző csúszólappal)
 Rézsűcsúszás
 Rézsű vízszintes elcsúszása
25
Tö n k r e m e n e t e l i m e c h a n i z m u s o k
 A talajszeggel megtámasztott szerkezetek legfontosabb tönkremeneteli
mechanizmusai:
 Belső stabilitásvesztési mechanizmusok
 Talajszeg kihúzódása (talaj-szeg/habarcs)
 Talajszeg kihúzódása (szeg-habarcs)
 Talajszeg szakadás húzásra
 Talajszeg nyírási tönkremenetele
26
Tö n k r e m e n e t e l i m e c h a n i z m u s o k
 Talajszeg kihúzódás-vizsgálata kísérleti úton:
 Laboratóriumi és helyszíni kísérletek alapján
■■■□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
27
Tö n k r e m e n e t e l i m e c h a n i z m u s o k
 Talajszeg kihúzódás-vizsgálata kísérleti úton:
 Laboratóriumi és helyszíni kísérletek alapján
Építési
módszer
Béléscső
vezetés
nélkül
fúrt szeg
Talajtípus
Fajlagos
köpenymenti
ellenállás
csúcsértéke-kN/m2
Nem-plasztikus iszap
20-30
Közepesen tömör (iszapos) homok
50-75
Tömör iszapos homok, kavics
80-100
Nagyon tömör iszapos homok, kav.
120-240
Lösz
25-75
Kemény agyag
40-60
Kemény agyagos iszap
40-100
Kemény homokos agyag
100-200
28
Tö n k r e m e n e t e l i m e c h a n i z m u s o k
 A talajszeggel megtámasztott szerkezetek legfontosabb tönkremeneteli
mechanizmusai:
 Homlokfelület tönkremeneteli mechanizmusai
 Képlékeny csuklók kialakulása
 Talajszegfej kiszakadása
 Talajszegfej rögzítésének tönkremenetele
29
Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
 A mintakeresztszelvény felvétele, a tönkremenetel szempontjából kritikus hely kiválasztása;
 Teherbírási határállapotban a talajparaméterek definiálása
 Kiosztás és hossz megválasztása.
 A megengedhető maximális talajszeg-fej ellenállás kiszámítása
 A legkisebb talajszeg-fej ellenállás ellenőrzése
 A talajszegre jutó maximális terhelés (húzóerő) meghatározása
 Biztonsági tényező meghatározása (teherbírási ULS határállapotban)
 Külső állékonyság/globális állékonyságvesztés ellenőrzése
 A felső konzol ellenőrzése (a felső rézsűél és az első talajszegsor
között)
 A homlokfal ellenőrzése
 Használhatósági határállapotok ellenőrzése
30
Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
 Egyszerűsített módszerek:
Feszültségmegoszlás a talajszegen belül
31
Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
 Egyszerűsített módszerek:
 Biztosítatlan fal állékonysága teherbírási határállapotban
32
Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
 Egyszerűsített módszerek:
 Egyetlen talajszeggel biztosított fal állékonysága teherbírási határállapotban
33
Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
 Egyszerűsített módszerek:
 Talajszeggel biztosított fal állékonysága teherbírási határállapotban
34
Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
 Stabilitás ellenőrzése numerikus módszerekkel
 Talajszeggel biztosított fal állékonysága határállapotban
35
Munkatérhatárolás/rézsűstab. talajszeggel (tervezés)
 Kiosztás megválasztása:
 GYAKORLATI szempontok! (A változat állékonysága megfelelő, de rengeteg
építési nehézséget okozhat!)
36
Tö n k r e m e n e t e l i m e c h a n i z m u s o k
 Talajszegezés „ökölszabályai”
 Fal hajlása: 1:8-1:10
Típus
L/H
DL/S
d2/S
Fúrt, injektált talajszeg szemcsés
talajokban
0,5-0,8
0,5-0,6
(4-8)10-4
Vert talajszeg szemcsés talajokban
0,5-0,6
0,6-1,1
(13-19)10-4
Márgás, regolit kőzetek
0,5-1
0,15-0,2
(1-2,5)10-4





L: talajszeg hossza;
H: munkagödör mélysége (rézsűmagasság);
D: injektálás átmérője;
d: talajszeg átmérő;
S: egy talajszegre jutó homlokfelület.
37
Mintafeladat
 1:2 hajlással rézsűkiemelést hajtanak végre egy rétegzett, természetes talajban.
A felső réteg vastagsága 5 méter, a bevágás teljes magassága 10 m. Az
alapkőzet 4 méterrel a bevágás alja alatt helyezkedik el. A pórusvíz (talajvíz)
helyzete az ábrán látható piezometrikus vonallal jellemezhető, a
nyírószilárdsági paraméterekkel együtt.
38
Mintafeladat
 Feltételezzük, hogy a kiemelés követően a rézsű hosszú ideig stabil volt.
(Károsodás/rézsűcsúszás nem történt.)
 Ellenőrizzük a rézsű állékonyságát! – GeoSlope 2007
A stabilitás elméletileg igazolható
(bizt. tény. > 1), azonban a rézsű
állékonysága nem kielégítő!
39
Mintafeladat
 50 éves visszatérési idejű csapadékmennyiség feltételezésével a talajvíz
viszonyok megváltoznak, a talajvízszint egyenletesen 1 méterrel emelkedik.
 Ellenőrizzük a rézsű állékonyságát! – GeoSlope 2007
Az emelkedett talajvízviszonyok
hatására a rézsű állékonyságvesztése bekövetkezne!
40
Mintafeladat
 Az állékonyság biztosítására alkalmazzunk talajszeges talajmegerősítést!
 Talajszeg adatai:
 Bond diameter – a szeg+cementhabarcs átmérője:
0.1 m
 Bond safety factor – kölcsönhatás biztonsági tényezője:
1.0
 Bond skin friction – köpenymenti ellenállás:
60 kPa
 Kiosztás: vízszintes értelemben 1.5 méter (nail spacing), 7 sorban, 10 méteres
hosszal.
 Bar capacity (szeg ellenállása):
 Talajszeg biztonsági tényezője:
 Szeg nyírási ellenállása: 0 kN
1.0
41
Mintafeladat
42
Mintafeladat
43
Mintafeladat
 Az állékonysági biztosítására nem megfelelő. Látható, hogy az alsó szegek nem
dolgoznak. → Talajszeg hosszának növelése, vízszintes kiosztás sűrítése.
 Elégséges geometria:
 Vízsz. kiosztás: 1.0 m
 Talajszegek:
 14 m
 16 m
 18 m
 20 m
 20 m
 22 m
44

similar documents