Transcript talpfeszültség

TALAJMECHANIKA-ALAPOZÁS
(BMEEOGTK701)
8. ELŐADÁS
SÍKALAPOK
TERVEZÉSE
A síkalap megválasztható jellemzői
• 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
A tervezés folyamata, „rendje”
A tervezés szokásos lépései
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
A talajtörés mechanizmusa
Ha egy alapra fokozatosan növekvő teher hat, az alatta lévő talaj
növekvő mértékben összenyomódik. Kezdetben a süllyedés az erővel,
a teherrel egyenesen arányos
A talajtörés mechanizmusa
Függ. terhelés
Rugalmas
Függ. süllyedés
Megengedhető max.
Süllyedés
Törőhatárteher maximum üzemi
teher
teherbírás
átmeneti
képlékeny
Határállapotok
Használhatósági
Teherbírási
Használhatósági
határállapot
Maximális teher, ahol a szerkezet
megfelelősége még igazolható:
• süllyedések
•vízszintes elmozdulás
• billenés
•elcsúszás
szempontjából
Erő (kN)
Alkalmazott terhelés
Talpfeszültség definíció
talpfeszültség
q=
F
F/A
Alapfelület, A
Alap tönkremenetele
Körcsúszólapos
tönkremenetel
Erő
Ellenállás
Talaj felpúposodás
Általános nyírási törés
q
Tömör
szemcsés talaj
Csúszólapok
(teljes törési felület)
Süllyedés
merev
passzív
log spirál
Helyi nyírási törés
q
Közepesen tömör
Szemcsés talaj
Csak lokális
felpúposodás
Süllyedés
Részleges törési
felület
Benyomódási törés
q
Laza vagy
Puha talajok
Nincs
felpúposodás
Törési felület nincs
Süllyedés
Terzaghi általános törési megoldása
Terzaghi a talaj törőfeszültségének képletét a következő általános
alakban írta fel:
 t  b    Nb  t    Nt  c  N c
,
ahol:
Nb, Nt és Nc. - talajtörési ellenállási tényezők; értékük a belső
súrlódási szögnek a függvénye - számíthatók s grafikonban vagy
táblázatban megadhatók
100 100
90
80
N t(  )
70
60
N c (  ) 50
N B (  ) 40
30
20
10
0
0
0
0
5
10
15
20

deg
25
30
35
40
40
Talajtörési határállapot vizsgálata számításos
eljárással
17
Talajellenállások számításának
összehasonlítása
• Talaj határereje / Talajtörési ellenállás tervezési értéke
MSZ 15004-1989
MSZ EN 1997-1
18
Talajellenállások számításának
összehasonlítása
•Talaj törőfeszültsége:
19
Talajellenállások számításának
összehasonlítása
• Drénezetlen terhelés jelentése:
• Ha
gyorsan
növekszik
pórusvíznyomások
a
terhelés
nem
(a
tudnak
kiegyenlítődni) – kötött talajok esetében
• Ekkor a nyírószilárdság egyenlő
a cu –
drénezetlen nyírószilárdsággal, Φ = 0
• A víz felhajtóerejével nem szabad számolni
(teljes feszültségek figyelembevétele)
20
sávalap
Alaki tényezők
Felülnézet
csúszólapok
csúszólap
pilléralap
sávalap
Mélységi tényező
q = .Df
Megnövekedett
Csúszólap-hossz
Általában a szilárdság
a mélységgel növekszik
VV==1000
906 kN
kN
Ferdeségi
tényezők
H = 423 kN
Ferde terhelés esetén :
ic , iq , i  1
Ferde erő = 1000 kN
Erő ferdeség, q = 25o
A csúszólap laposabb és rövidebb
Síkalapok magassági
méretezése
Szélesség  magasság
Ismerni kell az alapsíkon a feszültségek eloszlását
Talpfeszültségek eloszlása
A talpfeszültség az alapsíkon működő feszültség;
A talpfeszültségek eredőjének egyensúlyt kell tartani a terhekkel,
vagyis:
talapfeszültség eredője = külső teher;
Eloszlásra kiható tényezők:
- alaptest tulajdonságai (merevsége, alakja, szélessége), építmény
merevsége, alapsík mélysége;
- talaj tulajdonságai (szemcsés v. kötött);
- terhelés nagysága, eloszlási módja, támadási helye.
Merev alaptestnél az eredő helye a fontos.
Hajlékony alaptestnél a terhelés eloszlása a
lényeges.
Merev alapok
Alsó síkjuk a terhelés hatására sem deformálódik.
A közel azonos szélességű és magasságú betonalapok
merevek.
Amikor a alap a talajtöréssel szemben jelentős biztonsággal rendelkezik.
Sávalapok alatti (egyszerűsített) talpfeszültség eloszlás
Hajlékony alapok
Ha a B szélességű, L hosszúságú, Es rugalmassági modulusú
talajra helyezett (Eb modulusú) alap esetén:
a terhek és talpfeszültségek hatására az alap
deformálódik, "meghajlik".
Ha az alaptest, vízszintes méretei sokszorosan nagyobbak a
magasságánál (lemezalapok)
A talpfeszültség-eloszlás a terhelés helyétől és eloszlásától is
függ:
az erősebben benyomódó pontok alatt feszültségtöbblet
ébred;
egyéb részeken (nyílások közepén) viszont az átlagosnál
kisebb talpfeszültségek keletkeznek.
Az alaplemez és az épület merevségének szerepe
Sáv-és pilléralapok magasságának meghatározása
k
m
Az alaptest nem igényel külön szilárdsági méretezést, ha
 nagy teherbírású talajoknál (~500 kPa talpfeszültség
felett, tömör szemcsés, kemény kötött talajok) m≥2k,
 kis teherbírású talajoknál (~100 kPa talpfeszültség alatt)
m≥k,
 a közbenső értékeknél m≥1,5k használható.
Síkalap magassági méretezésének
egyszerűsített szabályai
32
minimális magasság
falazott vagy beton 50 cm,
vasbeton 20 cm.
anyaga
beton C4, C6 vagy C8;
vasbeton C12.
Talpfeszültség:
Fm (sávalap)
t =
B
Fm (pillérala p)
t =
B*L
Köszönöm a
figyelmet !
Dr. Móczár Balázs
BME Geotechnikai Tanszék