Transcript Talajmechanika - Geotechnikai Tanszék

TALAJMECHANIKA-ALAPOZÁS
(BMEEOGTK701)
7. ELŐADÁS
SÍKALAPOK
TERVEZÉSE
SÍKALAPOK TERVEZÉSE
síkalap  mélyalap  mélyített síkalap
Síkalap, ha:
 - megfelelő teherbírású és vastagságú talajréteg van a felszín
közelében;
 - a térszín közeli talajréteg teherbírása nem nagy ugyan, de mélyebben
sincs jobb, s az épület súlyát nagy felületen el lehet osztani (lemez
alap);
 - az altalaj teherbírása kicsi, de a ráhelyezett épület, építmény
süllyedésre nem érzékeny, és felszínközeli síkalapozással költséges
talajvízszintsüllyesztés, vagy mélyalapozás küszöbölhető ki.
Mélyalapot csak akkor tervezzünk, ha a síkalap műszakilag nem
megfelelő, vagy csak nagyobb költséggel építhető.
Síkalapok fajtái, szerkezete
Sávalapok
Falak folyamatos alátámasztása.
a) Téglából készített sávalap
A pincefal vastagsága és az alap szélessége közötti kiszélesítést
lépcsőzetesen, magassági irányban a tégla magasságának, vízszintes
irányban pedig a fél téglaméret egész számú többszörösének
megfelelően kell kialakítani.
b.) Terméskő sávalap
Lépcsős kiszélesítéssel, legalább H 10 jelű javított falazó
mészhabarcsba rakott, szilárd, fagyálló kövekből késztik. Egy-egy kő
súlya legfeljebb 50 kg lehet.
c.) Úsztatott beton sávalap
A beton sávalapba lehet a helyszínen található, vagy előnyösen
beszerezhető termésköveket beépíteni; ez az úsztatott, vagy francia
beton. Ebben az esetben az úsztatott kő a teljes alaptest magasságának
kb. a felét kitevő sávban alkalmazható.
d.) Csömöszölt beton sávalap
Vagy zsaluzattal, vagy földpartok között épül
e) Vasbeton sávalap
Akkor építik, ha viszonylag nagy támaszkodó felületre van
szükség, de az alap magassága valamilyen okból (talajvíz, pince stb.)
korlátozott.
f.) Válaszfal (sáv)alapok kialakítása
g.) Zártsorú beépítés határfalainál
Külpontos terhelés esete
Csak saját épület alá lehet szélesíteni.
M = F . e nyomaték adódik át a falra, ill. az első födémre. Az alapot
a nyomaték felvételére alkalmasan kell kialakítani.
Pillér (tömb) alapok
Pillérek, oszlopok alá. Vázas épületeknél is.
Alaprajzuk általában négyzet, ill. A/B = 1-3.5.
A vasbeton pillérek és az alaptest között lehet:
 - befogott és
 -csuklós jellegű kapcsolatot létesíteni
Ipari épületek előregyártott oszlopainál  kehely-alap.
Lényegében pilléralapnak tekinthetők a zárt alaprajzú építmények
(víztornyok, gyárkémények) egyetlen tömbként kialakított alaptestei
is.
Toronyszerű építmény alapozása
Szalag (talpgerenda) alapok
A gyengébb altalaj vagy erőtani okok miatt állítunk pilléreket egy rendszerint erősen vasalt - sávszerű gerendára. Anyaga vasbeton. Az
építménynek hosszirányú merevséget ad.
Gerendarács – alap
Egymást metsző szalagalapok együttese.
Lemezalapok
Az építmény alatt átmenő, összefüggő vb. szerkezetek, amelyek
falakat és pilléreket egyaránt alátámasztanak.
Általában igen hajlékonyak.
Rejtettbordás – alulbordás – felülbordás.
Gazdaságos a lemez: teljesen alápincézett épületeknél; ha
víznyomás elleni szigetelés is kell.
Egy- kétszintes, könnyű-szerkezetes
sajátos
alapozási
változata
a
lemezalapozás.
épületek
térszíni
Csak a felszínközeli humuszos talajt, feltöltést
távolítják el, s egy jól tömörített (szemcsés) ágyazati
rétegre helyezik el az útpályaszerkezethez hasonló
vasalt betonlemezt, amelynek alsó síkja a fagyhatár
felett marad.
Dobozalapok
A házgyári elemekből készült épületek csak kis deformációt
képesek károsodás nélkül elviselni. Ezért a lemezalapok itt a rájuk
épített pincefalakkal és födémmel együtt monolit egészet képeznek.
Héjalapok
Speciális - anyagtakarékos, de munkaigényes - lemezek.
Matematikailag leírható egyszeres vagy kétszeres görbületű felületek,
amelyekben csak normálerők (húzás, nyomás) keletkeznek, hajlítás
nem.
Készülhetnek a helyszínen és előregyártva is.
S za la g a la p
B o rd á s lem e z
G e re n d a rá c s a la p
D o b o za la p
L e m e za la p
Síkalapok tervezésének menete
Az alapozás tervezés előtt át kell tanulmányozni a létesítmény terveit
szerkezeti és statikai szempontból:
- merevség, süllyedésérzékenység milyen?
 - a rendelkezésre álló talajvizsgálati jelentés megfelelő-e?
A tervezés műszaki és gazdaságossági kérdés is.
Pl. lakóépületeknél:
 - alapozási mód tekintetében a sávalap a leggazdaságosabb, de
döntően az alacsony (I-V.szintes) épületeknél alkalmazzák;
 - az épület jellege szempontjából a fogatolt sávházaknál a
legkedvezőbb az alapozási költség;
 - telepítési mód tekintetében a lakótelepi épületek alapozása a
legolcsóbb.
Az alapozási
mód
sávalapozás
összes nem
sávalapozás
alacsony
középmagas
épületen volt esetek
87%-a
13%-a
44%-a
56%-a
Lakóépületek alapozási módja
Történelmi városaink külterületein a szerves talaj, a feltöltés
költségemelő. A jó altalajú területeket már beépítették.
Hazánkban sok helyen a víztelenítési költségek drágítják az
alapozást.
Az alapozási sík felvétele
Alapsík: a síkalap alsó támaszkodó felülete.
Alapozási mélység: az alapsík és a térszín között függőlegesen
mért távolság.
Követelmények:
 - alapsík a fagyhatár alatt legyen;
 - teherbíró talajon legyen, amely csak kismértékben összenyomható;
 lehetőleg a talajvíz szintje felett legyen a víztelenítés és szigetelés
költségének elkerülése miatt;
 - az építmény szerkezete (pince, mélygarázs, stb.) által megkívánt
mélységben legyen;
 - térfogatváltozó altalaj esetén az alapsík a kiszáradási határ alatt
legyen;
 - igazodjon a beépített környezethez.
Fagyhatár: télen 0° C alá hűlő talajréteg legnagyobb vastagsága.
Hazai viszonylatban a fagyhatár:
 szemcsés talajban: 0.8 m;
 kötött talajban és a Balti tenger szintje felett 500 m-nél magasabban:
1.0 m;
 Szilárd kőzeten álló alap esetén: 0.5 m.
Fagyhatásnak ki nem tett épületrészek esetében (pl. pincében)
legalább 0,4 m-es földtakarást kell tervezni.
Részben alápincézett épületeknél a magasabban maradó alap
talpsíkját úgy kell meghatározni, hogy annak belső élétől húzott
természetes rézsű vonala ne messe a pincefal vonalát a pincepadló
szintje felett.
A különböző szinten lévő alapsíkokat lépcsőzetes mélyítéssel kell
csatlakoztatni a merőleges alapoknál. Az alapok megfelelő
sarokpontjait összekötő egyenes hajlásszöge ne legyen 30°-nál
meredekebb.
Melléépítésnél: (lehetőleg egyező alapsík):
 az új épület alapsíkja nem kerülhet a régi fölé.
 ha az új épület mélyebb padlószintje miatt az alapsíkja a régi épület
alá kerül, akkor a régit alá kell falazni.
Alápincézett épület mellé új
alápincézett épületet
tervezünk
Alápincézett épület
mellé alápincézett új
Lejtős területen (vagy vízszintes terhek esetén)
az elcsúszási stabilitására is tekintettel kell lenni.
A fagyhatár miatt lehetőleg ne alapozzunk talajvíz alatt, inkább
feltöltéssel emeljük azt.
Ne alapozzunk kis teherbírású, kompresszíbilis réteg felett, inkább
vigyük mélyebbre az alapsíkot.
Síkalapok tervezési követelményei,
eljárásai, a tervezés folyamata
(EC7 szerint)
Vizsgálandó határállapotok
síkalapok esetén
• az alap alatti talajtörés, átfúródás, kipréselődés
• tönkremenetel elcsúszás miatt
• a tartószerkezet és az altalaj együttes tönkremenetele
• a tartószerkezet tönkremenetele az alap mozgása miatt
• túlzottan nagy süllyedések (és süllyedéskülönbségek)
• túlzottan nagy megemelkedés duzzadás,
fagy vagy más okok miatt
• elfogadhatatlan mértékű rezgések
Használhatósági
határállapot
• az általános állékonyság elvesztése
Teherbírási
határállapot
 Határállapotok:
38
Tervezési eljárások
 Tervezési eljárások típusai
• Közvetlen tervezési eljárás
• Közvetett tervezési eljárás
• Szokáson alapuló tervezési eljárás
39
Tervezési eljárások
 Közvetlen tervezési eljárás:
• Minden határállapotra más - más modell:
• Teherbírási
határállapotok:
legpontosabb modellezése
a
törési
mechanizmus
• Használhatósági határállapotok: süllyedésszámítással
• „törőfeszültség képlet” – korábban MSZ 15004-89 – illetve
az MSZ EN 1997-1 ajánlott képletei
• FEM-programokkal numerikus méretezés
• Törési állapotig terjedő terhelés-süllyedés kapcsolat
vizsgálata
40
Tervezési eljárások
 Közvetett tervezési eljárás:
• Összehasonlító
tapasztalatok, valamint terepen vagy
laboratóriumban végzett mérések, ill. észlelések eredményeit
alkalmazzuk
• Pl.: Szondázás, pressziométeres vizsgálat eredményei alapján,
tapasztalati képletek segítségével becsüljük a talajtörési
ellenállást
• Előnye: számítás terjedelme csökken
41
Tervezési eljárások
 Szokáson alapuló tervezési eljárás:
• Valószínűsített talajtörési ellenállással számolunk
• Elsősorban
kőzeteken történő alapozás esetében
alkalmazzuk, útmutatás a G mellékletben található
• A
kőzettípusa,
tagoltsága
és
egyirányú
nyomószilárdsága alapján lehet egy megengedett
talpfeszültséget felvenni.
• egyszerűsített eljárások
42
Teherbírási határállapotok
• GEO – a talaj törése vagy túlzott mértékű alakváltozása (az
ellenállást a talaj vagy szilárd kőzet szilárdsága jelentősen
befolyásolja)
• STR – a tartószerkezeti elemek belső törése vagy túlzott
alakváltozása (az ellenállást a szerkezeti anyagok szilárdsága
jelentősen befolyásolja)
• EQU – a helyzeti állékonyság elvesztése (merev testként gyors és
lényeges helyzetváltozás  az ellenállást a szerkezeti anyagok és a
talaj szilárdsága jelentősen nem befolyásolja)
• UPL – a tartószerkezet vagy a talaj felúszás folytán bekövetkező
egyensúlyvesztése
 Geotechnikai szerkezetek esetében leggyakrabban a GEO és az STR
határállapotokat kell vizsgálni.
43
 törési mechanizmus az alap alatt
(a szokásos körülmények közt a leggyakoribb)
 helyi nyírási törés
(ritkán, széles alapok szélei alatt)
 általános stabilitásvesztés mély csúszólapon
(ritkán, bevágás mentén lévő alapoknál)



hajlításra
nyírásra
átszúródásra
 elcsúszás elkerülése
nagy vízszintes erőknél
veszélyes
 felborulás elkerülése
nagy vízszintes teher és
magas súlypont esetén veszélyes
talajvíz alá kerülő könnyű szerkezetek esetében
kritikus (pl. medencék, aluljárók, stb.)
esetleg csak építés közbeni állapotban
a felszerkezeti kár elkerülésére (STR)
teherbírási határállapot
– hajlékony szerkezet állékonyságvesztése
– merev szerkezet törése (repedése)
a használhatóság megóvására
használhatósági határállapot
– burkolatok, nyílászárók károsodása,
– padlók dőlése, görbülése
– csatlakozási problémák
– zavaró dőlések, behajlások
– repedések
 Típus
pillér, sáv, szalag, gerendarács, lemez, doboz
 Anyagfajta- és minőség
beton, vasbeton, tégla, ill.
szilárdság
 Geometriai adatok
alapsík mélysége, alapszélesség, alapmagasság, ill.
vashányad és vasátmérő
1. az alapsík felvétele
a teherbíró réteg, a talajvízszint, a fagy- és térfogatváltozási határ,
a várható alapmagasság, a szomszédos alapsík, valamint az
aláüregelődés, a kioldódás és a földkiemelés figyelembevételével
2. az alaptípus kiválasztása
a felszerkezet elrendezése, terhei, érzékenysége és a várható
süllyedések mérlegelése alapján
3. az alapszélesség meghatározása
a talajtörés elleni biztonság és a süllyedési kritériumok teljesülésének
ellenőrző számításával
4. az alapszerkezet (anyag, magasság, vasalás) méretezése
a talpfeszültség meghatározásával és tartószerkezeti méretezéssel
ellenőrzött szerkezeti megfelelőség teljesítéséhez
5. az állékonyság és felúszás ellenőrzése
merev testnek tekinthető alap, ill. építmény egyensúlyának vizsgálatával
Dr. Móczár Balázs
BME Geotechnikai Tanszék