Transcript P d

TALAJHORGONYZÁS
tervezés
építés
(ellenőrzés)
Meszlényi Zsolt
Strabag-MML Kft.
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
1
Talajhorgonyok - fogalmak
Talajhorgony : olyan szerkezet , amely
reakció erőt visz át a gyámolított
szerkezetről a talajra vagy kőzetre
_____________________________________
Horgonyfej : erőátadás a szerkezetre
(átvezetés , feszíthetőség , rögzítés)
Szabad szakasz : rugalmas erőátviteli
hossz (elmozdulást biztosít , nincs
erőátadás)
Befogott szakasz : erőátadás a talajra
(szakadólapon kívül , stabilitás !)
_____________________________________
Magas kockázatú szerkezet !
Tönkremenetele okozhat progresszív
törést , stabilitás vesztést (hasonlóan
az oszlopokhoz)
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
2
Horgonyok felhasználási lehetőségei
• Támszerkezetek reakcióerőinek felvétele
• Alagútfalazat és külső kőzettömeg együttdolgoztatása
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
3
Horgonyok felhasználási lehetőségei
• Hídfők ferde húzóerőinek felvétele (függesztett és hárfahidak)
• Felúszni akaró szerkezet lehorgonyzása
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
4
Horgonyok felhasználási lehetőségei
• Magas súlypontú szerkezet alapozásának rögzítése (torony ,
kémény stabilizálása felborulás ellen)
• Stabilizálás vízáramlás okozta erők ellen
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
5
Horgonyok felhasználási lehetőségei
• Rézsű felszín stabilizálás (pl. sziklarézsűk bevágásban)
• Kikötői partfalak hátrahorgonyzása
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
6
Talajhorgonyok osztályozása , típusai
Élettartama szerint : - ideiglenes , T  2 év (pl. ducolás)
- tartós , mint a szerkezet (pl. hídfő)
korrózió ! (környezet + élettartam)
Befogás módja :
- injektált szakasszal (köpenymenti nyírás)
- mechanikus szerkezettel (pl. „esernyős”)
- expandált testtel
Teherviselő elem :
- acél feszítőkábeles (általános , nagy erőre)
- acél magrúd (csavarbordás , kisebb erőre)
- üveg ill. szénszálas rúd (FRP , korrózió)
Szerkezet készítése : - gyártmány üzemben készítve
- helyszíni szerelés (csak ideiglenes !)
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
7
Injektált szakasszal befogott horgonyok
• Befogás az injektált
szakaszon a talajba
„befeszítve”
• Erőátadás a talaj és a
befogási rész közti
nyírás által
• Kedvezően alkalmazható tömör szemcsés
talajokban (e  0,6) és
kemény agyagokban
(Ic > 1,0)
• Magyarországon ez a
legelterjedtebb módszer
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
8
Mechanikus befogású horgonyok
• Befogás mechanikus
szerkezettel .
• Veréssel lehajtva ,
majd feszítéssel meghúzva . A szárnyak
kihúzódás közben
kinyílnak .
• Befogás a passzív
földellenállás mobilizálásával .
• Nagy feszítési hossz
(speciális sajtó) , kis
erőkre , ideiglenes
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
9
Expandált befogású horgony - kialakítás
• Befogás a lehajtott
horgony fejének
„felfújásával” .
• Erőátadás a passzív
földellenállás
mobilizálásával .
• Kedvező puha
agyagokban
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
10
Expandált befogású horgony – építési fázisok
• Fúrás , horgonytest
beépítése furatba
• Befogási szakasz
kiinjektálása cementhabarccsal
• Horgonyfej felszerelés ,
korrozióvédelem
• Feszítés , ellenőrzés ,
lehorgonyzás
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
11
Expandált befogású horgony – acél befogótest
Befogási szakasz (expandált
test) különböző állapotaiban
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
12
Injektált rúdhorgony kialakítása - gyártmány
• Ideiglenes és állandó
is lehet
• Furatba , cementhabarcsba beépítve
• Szabad szakaszon
PVC cső a rúdon (csúszik a habarcsban)
• Állandónál a befogás
is PVC bordáscsővel
védve (korrozió) , és
belül is feltöltve habarccsal
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
13
Injektált rúdhorgony kialakítása - gyártmány
Főbb szerkezeti részek :
• Acél magrúd , menetes
• Fej : alátét + anya
• Bevezető csúcs
• Bordás PVC cső (befogás)
• Sima PVC cső (szabad
szakaszon)
• Külső és belső injektáló
csövek + mandzsetták
• Távtartók
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
14
Injektált rúdhorgony kialakítása - gyártmány
• Külső injektálócsövek és mandzsetták kialakítása
• Fej részei : alátét elem és önzáró lehorgonyzó anya
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
15
Injektált kábelhorgony kialakítása - gyártmány
• Ideiglenes és állandó is
• Furatba , cementhabarcsba beépítve a szerkezetet
• Ideiglenes : kábel szabad
szakaszon PVC borítással
• Állandó : PVC csőben az
egész , belül is feltöltve a
befogás cementhabarccsal
• Injektálócső PVC , szelepekkel , külső-belső
• Fej : alátétlemez , lehorgonyzó elem (ékes)
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
16
Injektált kábelhorgony kialakítása - helyszínen szerelt
• Injektáló acélcső szelepekkel , csúccsal
• Kábelek távtartókkal , bilincsekkel (ferde
vezetés  befeszül a talajba)
• PVC cső szabad szakaszon (csúszik)
• Fej : átvezetés , acélék , lehorg. elem
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
17
Különleges talajhorgonyok
• Visszabontható horgonyok . Gyengített keresztmetszet ,
kábelek egyenként „kitéphetők” a befogási szakaszból
• Elektromosan szigetelt horgonyok (kóboráram korrózió)
• Nem fémes horgonyok (FRP szálas rudakkal)
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
18
Talajhorgonyokra vonatkozó főbb szabványok
• Eurocode 0 (MSZ EN 1990) – A tervezés alapjai
Méretezés elvi alapjai , biztonsági szintek , kielégítendő
kritériumok stb.
• Eurocode 7 (MSZ EN 1997-1) – Geotechnikai tervezés
8. fejezet : Horgonyzás (9. fejezet : Támszerkezetek)
Tervezés elvei , méretezés módja , parciális (biztonsági)
tényezők , minőségellenőrzés és fenntartás követelményei
• MSZ EN 1537 – Speciális geotechnikai munkák kivitelezése .
Talajhorgonyok . Részletes szabályok a horgony építésére ,
minőségellenőrzésére , próbaterhelésére
• ISO DIS 22477-5 – Geotechnical investigation and testing .
Testing of anchorages . A próbaterhelések végrehajtása és
kiértékelésének lehetőségei
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
19
TALAJHORGONYOK TERVEZÉSE
•
•
•
•
•
alapelvek
igénybevételszámítás
teherbírásszámítás
feszítési adatok
stabilitásvizsgálat
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
20
Horgonyok tervezése - alapelvek
• A megfelelő megbízhatóság biztosítandó (EC0 alapelvek) :
- Megelőzéssel (pl. korrózióvédelem)
- Parciális tényezők alkalmazásával a számításban
- Minőségbiztosítással az építéskor
- Megfelelő fenntartással a kész szerkezetnél
• Teljesítendő alapelvek (EC0) :
- Megfelelő teherbírás (Ed Rd , törés , talajtönkremenetel)
- Tartósság (pl. kúszás)
- Használhatóság (pl. túlzott elmozdulás)
- Tűzállóság (általában nem probléma)
- Katasztrófáknál ne károsodjon túlzottan (életmentési idő !)
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
21
Horgonyok tervezése – osztályba sorolás
• A teljes tervezett szerkezet (horgonnyal) besorolandó EC0 és EC7 szerint :
Kárhányad osztályok

Megbízhatósági osztály
CC1 , 2 , 3 (EC0)
RC1 , 2 , 3 (EC0) és
és tervellenőrzés DL1 , 2 , 3
Geotechnikai kategória
és helysz. ell.
IL1 , 2 , 3
1 , 2 , 3 (EC7)
• A szabványok parciális (biztonsági) tényezői az átlagos esetre , a „2”
kategóriára lettek meghatározva ! Megbízhatósági módszerrel , ekkor  = 3,7
(megbízhatósági index , törési kockázat : P(RE) = 10-4)
• Ha nem „2” kategóriába esik , akkor az igénybevétel tervezési értékét
módosítani kell egy „KFI” tényezővel (a parciális tényezők hatását módosítja)
vagy statisztikai módszereket kell használni .
Ed = KFI  Ed,2
KFI = 0,9/1,0/1,1
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
22
Horgonyok tervezése – méretezés állapotai
Tervezési állapotok
(helyzetek)
Tartós (normál)
Ideiglenes (pl. építési)
Rendkívüli (pl. túlfeszítés)
Szeizmikus (földrengés)
Határállapotok (tönkremenetelek)
Minden
tervezési
állapotban
feleljen meg
az összes
határállapotra
Teherbírási
EQ
stabilitásvesztés
UPL
felúszás (szerkezetre !)
STR
fej vagy szár törés
fej torzulás (erővesztés)
kihúzódás befogási részből
Igazolás módja :
EQ , UPL
Edstb  Estb (+ Rd)
STR , GEO
Ed(M,N,T,V)  Rd(M,N,T,V)
FAT
Dd  1,0
Használhat.
yser  y adm
GEO
kihúzódás talajból
FAT
kúszás (erővesztés)
Használhatósági
túlzott elmozdulás (szerkezettel
kölcsönhatásban !)
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
23
Talajhorgony – felderítés , geometria közelítő felvétele
• Fej lehetőleg talajvíz felett !
• Hajlás lehetőleg 15-30 között
• Befogás jó teherbíró talajba ,
szakadólap mögé (aktív lap +
nyíróerő nullponttól 45)
• Belső stabilitás ! (földék egyensúlya , előreborulásra)
Felderítés kellő sűrűséggel és
mélységig (térbeli változás) ,
támszerkezeten kívül is !
(telekhatár ?!)
• Befogás hossza fajlagos teherbírás alapján (tapasztalat) , általában 6,o-8,o m
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
24
Horgonyok kiosztása , elrendezése
Pozitív sarok!
(egymásra fedő
keresztező horgonyok)
Külön vizsgálandó , ha lehet
elkerülendő
(pl. acéltám)
• Befogások nem eshetnek túl közel egymáshoz ! (1,5-2,o m)
Széthúzás : több sor , kilegyezés , változó horgonyhossz
• Kiosztás tapasztalatból , utána erőtani ellenőrzés - módosítás
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
25
Horgonyok kiosztása , elrendezése
Pozitív saroknál egyik
irányból csőtámasztás!
26
Horgony igénybevételszámítás - módszerek
• Mindig a teljes szerkezettel együttes modellben ! Számítás
alapértékekkel , utána növelve parciális tényezőkkel (így reális
elmozdulást kaphatunk) .
• Síkbeli modellel (2D) + korrekció térbeli hatásokra
- Determinisztikus módszerek – egyszerű esetekre , közelítő
számításhoz , bonyolult szerkezet „kézi ellenőrzés”-hez
- Rugalmasan ágyazott rúdmodellel – talaj = Winkler rugó
Igénybevételre pontosabb , elmozdulásra pontatlan
- Tárcsamodell síkban – FEM , 2D . Síkbeli állapotnál jól
számítható az elmozdulás is , igénybevétel is.
• Térbeli modell (FEM, 3D) , nem kell korrigálni , bonyolult
szerkezetek , áthatások esetén
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
27
Horgony igénybevételszámítás - módszerek
Determinisztikus módszerek
• Szerkezet = rúdszerkezet
• Földnyomást felvesszük mindkét oldalon – elmozdulás függő
(pl. Rankine szerint) . Aktív és
nyugalmi közti ill. nyugalmi és
passzív közti !
• Víznyomás szokásosan (h∙v)
• Horgony = támasz , reakcióerő
számításból adódik az erő
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
28
Horgony igénybevételszámítás - módszerek
Rugalmasan ágyazott rúdként
• Szerkezet = rúdszerkezet (EJ)
• Földnyomás = Winkler rugó
reakciója , elmozdulás függő .
Alulról az aktív , felülről a
passzív földnyomás a korlátja.
(ha ex=0  x = o) Iteráció !
• Víznyomás szokásosan (h∙v)
• Horgony = rugó merevséggel
+ előfeszítő erővel . Horgonyerő
elmozdulásfüggő !
• Kb. 8-10 m gödörmélységig jó
Talajhorgonyzás (Meszlényi
Zs.)
29
.
Horgony igénybevételszámítás - módszerek
Síkbeli tárcsamodell (FEM 2D)
• Szerkezet = rúdszerkezet (EJ)
és kontaktelemek talajhoz
(surlódás)
• Földnyomás  FEM analízis .
Különböző talajmodellek (MohrCoulomb : lineárisan rugalmas ,
Hardening Soil : felkeményedő)
• Víznyomás : drénezett vagy
drénezetlen állapot , konszolidáció figy.-be vétele .
• Horgony = húzómerevséggel
(EA) + előfeszítő erővel .
Horgonyerő elmozdulásfüggő !
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
30
Horgony igénybevétel (erő) tervezési értéke
• Minden tervezési állapotban számítandó , egymásra szuperponált
elmozdulási állapotokkal , megfelelő modellel .
• Számítási modellben az erők reprezentatív (karakterisztikus)
értékkel , talajjellemzők karakterisztikus értékkel , geometria
nominális értékkel szerepelnek  az így kapott karakterisztikus
értékű igénybevétel utána növelve parciális tényezővel (EC7)
Ed = E∙ E(Frep,Xk,anom) ,
E  G = 1,35 , Q = 1,5
• A fenti érték igaz RC2 megbízhatósági és 2. geotechnikai kategóriánál . Ha nem az , korrekció kell (pl. KFI tényező)
• Nem tiszta síkbeli állapotnál is korrekció (pl. alaprajzi saroknál
vízszintes átboltozódás , csökkenő földnyomás és horgonyerő)
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
31
Horgony teherbírása – acélszerkezet (STR)
• Fej tönkremenetele – törés vagy kihúzódás . Acélék (hegesztett
szerkezet) , alátét elem (acél) , lehorgonyzó elem (anya vagy kúpos
ék) méretezése , ellenőrzése . Gyártmányok , ellenőrzés a gyártónál
(minősített , próbaterhelt termékek)
• Fej torzulása (pl. összenyomódása) ! Előfeszítő erő csökkenhet
• Horgonytest (acélszerkezet) szakadása . Megfelelő keresztmetszetű magrúd vagy feszítőkábel darabszám meghatározása .
Rt,d = As∙fyd > Pd  As meghatározása
• Kihúzódás a befogási szakaszból (lehorgonyzási hossz ?)
• Acél korrózióvédelem ! (környezet , élettartam függően)
• Horgonyfej átszúródása a szerkezeten – általában nem mértékadó , vékony szerkezet + nagy horgonyerőnél veszélyes !
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
32
Horgony teherbírása – horgonyfej kialakítás
Méretezés acélszerkezetként !
(hegesztett acélszerkezetek és
gyári termékek)
• Átvezető acélcső homloklemezzel
• Acélék (merőleges teherátadáshoz) – átszúródás ellen
elég nagy és merev ,
lecsúszás ellen homloklemezhez hegesztve !
• Esetleg erőmérő cella
• Lehorgonyzó szerelvény –
acél alaplap (kábel átvezetve) + kúpos ékek
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
33
Horgony teherbírása – talajellenállás (GEO)
• Talajból való kihúzódás és kúszás
• Teherbírás a tervezéskor tapasztalati diagrammok alapján felvéve
(esetleg tal.fiz. jellemzőből számítva)
• Talajtipustól, hossztól , átmérőtől
és injektáló nyomástól függ
• Kivitelezéskor ellenőrzés , tényleges teherbírás próbaterhelésekből !
Teherbírás  Ra1, Ra2 …
Kúszásra krit. erő  Pc1, Pc2 …
… Rak= min! (Ra,átl/1, Ra,min/2)
Rsd = Rak / a > Pd ! ( a = 1,1)
és Pc1, Pc2 …> Pd !
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
34
Horgony előfeszítési adatok meghatározása
• Minden horgonyhoz ! Cél az ellenőrzés (próbaterhelés) és az
előfeszítő erő bevitele (elmozdulás csökkentése)
• Ellenőrző erő (Pp) - átvételi vagy alkalmassági vizsgálathoz
ideiglenesre Pp  1,15 Pd , állandóra Pp  1,25 Pd
• Szükséges maradó előfeszítő erő (Pef) – számítással ill. eltűrhető elmozdulásokkal összhangban . Általában 70-90 %-a a számított
horgonyerő alapértékének (karakterisztikus értékének)
• Relaxációs veszteség (Prel) – táblázatból . Kb. 3-10%-a a számított horgonyerő alapértéknek
• Ékcsúszási veszteség (Pé) – kábelesnél . Tapasztalatból , é =3-8
mm közti érték , Pé = é ∙ EA (Lsz + Le)
• Blokkoló erő (Pb) - rögzítéshez
Pb = Pef + Prel + Pé
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
35
Horgony stabilitás ellenőrzése
Hagyományos módon
• Támszerkezetnél földék egyensúlya  lehetséges horgonyerő
(PL) összehasonlítani a számítottal (Pk)  PL/Pk  E !
• Lehorgonyzásnál egy horgonyra eső talajtömb súlya és a számított horgonyerő összehasonlítása ,
G / Pk  E !
Komplex szerkezet vizsgálata
• „ - c redukció” módszerrel
(teljes stabilitást vizsgál , nem
egy adott tönkremenetelt)
Talajhorgonyzás (Meszlényi Zs.)
36